JP2001244167A

JP2001244167A - 電子線描画装置、電子線を用いた描画方法及び電磁コイルの製造方法

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Publication number: JP2001244167A
Application number: JP2000050028A
Authority: JP
Inventors: Hajime Kawano; 川野　　源; Hiroyuki Ito; 博之伊藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2000-02-25
Publication date: 2001-09-07
Anticipated expiration: 2020-02-25
Also published as: JP3502002B2

Abstract

(57)【要約】【課題】偏向器による、渦電流の発生、磁性体への到達
磁場を最小に抑え、良好な偏向磁場分布を有する電子線
描画装置を実現する。【解決手段】偏向器３１が駆動して筐体部３２に磁場が
到達する場合、到達磁場が変動しなければ問題無いが偏
向器３１は短時間で磁場を変化させるため筺体部３２に
は磁束の進入を妨げる渦電流が生じる。そこで、偏向器
３１の外周であって筺体部３２の内周側にシールド偏向
器３５を設ける。シールド偏向器３５はメイン偏向器３
１と逆向きの磁場を発生させるため漏洩磁場がメイン偏
向器３１より非常に小さい。シールド偏向器３５を付加
するだけで磁場強度は中心磁場に対して抑制され、それ
による渦電流磁場は生じない。つまり、渦電流発生源の
位置を変えること無く、ソフトウエアによる補正を実施
すること無く、渦電流磁場の発生を抑制することができ
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、電子線を用いて回
路パターン等を半導体ウェハ等に描画する電子線描画装
置及び電子線を用いた描画方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子線を用いて回路パターン等を半導体
ウェハ等に描画する電子線描画装置の大きな課題は精度
向上である。この精度に影響を与える要因のいくつか例
を挙げると、近接効果、電子線のぼけ（クーロン効
果）、ビームドリフト、応答遅れ、機構システムの精度
（ウェハ、マスクの移動時の位置精度）、装置周辺環境
などがある。

【０００３】この精度に影響を与える要因の中で応答遅
れ現象は、対物レンズ内で、偏向を行った際、所望の位
置に到達した後も時間的にビーム位置が移動するもので
あり、接続精度、合わせ精度などに影響を与える大きな
問題の一つである。

【０００４】図１５は対物レンズ内の構成を示す図であ
る。図１５において、対物レンズは、電子線の描画位置
を決定する重要な役割を果たす機能があり、この対物レ
ンズの精度によって、電子線描画装置の精度が決定す
る。上部（縮小レンズ）から来た電子線は対物レンズ内
の偏向器３１によって偏向され、ウエハーもしくはマス
ク上に描画される。

【０００５】この偏向器３１の周囲には磁路（図の矢印
で示す）を作る筐体部３２とレンズ源であるコイル３３
とがあり、筐体部３２は磁場のシールドの役割を果たす
ため、鉄、パーマロイなどの金属で形成される。

【０００６】偏向器３１が駆動したとき、筐体部３２に
おいて磁場が変化するため、鉄、パーマロイなどから形
成される筺体部３２には渦電流が生じる。この渦電流に
より、偏向磁場が時間的に乱され、描画精度を悪化させ
る。

【０００７】その対処方法として従来から用いられてい
る方法を以下に記載する。（１）フェライトによるシールド方法Ｙ，Ｓｏｍｅｄａｅｔａｌ．，Ａｎａｌｙｓｉｓ
ｏｆＥｄｄｙＣｕｒｒｅｎｔＥｆｆｅｃｔｓｉ
ｎａｎＥｌｅｃｔｒｏｎＯｐｔｉｃａｌＣｏｌｕ
ｍｎ（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３
４（１９９５）ｐｐ．６６５１−６６５４に記載されて
いるように、図１６に示す偏向器３１の外部にフェライ
ト３４ａとセラミック３４ｂとから構成されるポールピ
ース３４を配置し、漏洩磁場を吸収することによりシー
ルドを行う方法がある。

【０００８】ただし、通常のフェライトでは、磁束の吸
収時間にタイムラグがあり、このため、シールド効果が
十分発揮されない場合がある。これを磁気余効と言う
が、このために自身の特性を向上させ、漏れ磁場をさら
に低減する方法もある（例えば、特開平８−１３８６０
２号公報）。

【０００９】（２）筐体形状、磁路形状を変更し、渦電
流源を遠ざける方法さらに、上記（１）と組み合わせ、根本的に渦電流源で
ある磁路の一部を遠ざけることで、偏向器からの磁場強
度を低下させる方法もある（例えば、特開平９−３５６
７５号公報、特開平９−１６１７０５号公報）。

【００１０】（３）ソフトウエアにより補正を行う方法また、予め、応答遅れなどのドリフト現象を予測し、計
算によって補正量を算出して補正を行う方法もある（例
えば、特開平８−８３４７０号公報、特開平９−２４６
１４６号公報、特開平８−３２９８７７号公報）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た（１）〜（３）の対処方法は、渦電流を低減する目的
ではそれなりの効果を示すが、根本的な対策とは言えな
い。

【００１２】例えば、対処方法（１）ではフェライトな
どの磁性体によるシールドは、磁性体そのものの特性が
安定している必要があるが、この磁性体に加工等を施し
ただけでも、容易にその特性が悪化する恐れもある。

【００１３】また、対処方法（２）の渦電流源を遠ざけ
る方法も、また、電子光学系の設計制限により、渦電流
のい低減に限界がある。

【００１４】さらに、対処方法（３）の計算器上で処理
する方法は、特定のパターンにおいては効果はあるが、
任意のパターンでは逆に精度の悪化を招く場合もある。

【００１５】そのようなことから、これらの対策を施し
たとしても偏向器による磁場が発生する限り、完全な対
処方法となり得ない。このため、以下のような対策を講
ずることが考えられる。

【００１６】（１）フェライトなどは、材質の特性管
理、加工による特性の変化、割れ掛け等の加工性の悪
さ、コスト的にも良くないので、シールド材としてのフ
ェライトを用いずに磁気余効による影響を低減する。

【００１７】（２）渦電流発生源（筐体形状、磁路形
状）の位置を変えないようにする。

【００１８】（３）可能な限り、ソフトウエアによる補
正は実施しない。

【００１９】また、磁場偏向は大きな領域で偏向を行う
ため、偏向領域における磁場分布の均一度は非常に重要
である。もし、偏向磁場が歪んでいれば、コマ収差、色
収差への悪影響もある。そのため、以下のような対策が
必要である。

【００２０】（４）偏向磁場の分布形状を向上させる。

【００２１】本発明の目的は、偏向器による、渦電流の
発生、磁性体への到達磁場を最小に抑え、良好な偏向磁
場分布を有する電子線描画装置、電子線を用いた描画方
法及び電磁コイルの製造方法を実現することである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、偏向器によ
る、渦電流発生源、磁性体への到達磁場を最小に抑制す
るとともに、制作方法も含め、良好な偏向磁場分布を形
成するように以下の手段を講じた。

【００２３】（ａ）偏向器の周囲に新たなコイルを設
け、新たなコイルには、本来の偏向器と逆向きの磁場を
発生させ、到達磁場を最小に抑える。

【００２４】（ｂ）偏向器コイルの形状を従来の鞍型形
状（四角状）の通称コサイン巻から、平面に任意に分布
した、渦形状のコイルを採用する。

【００２５】（ｃ）従来の偏向コイルは電子線の向き上
下方向に対称に形状が作成されていたが、電子線は偏向
コイルを通り抜けるとき大きく偏向されており、中心よ
り、下側では偏向磁場の均一度が非常に高く必要であ
る。そこで、電子線の向き上下非対称にコイル形状を作
成する。

【００２６】（ｄ）上記コイルは形状が複雑であり、線
材等で巻くのは至難である。そこで、エッチング等によ
り、コイルを製作する。つまり、上記目的を達成するた
め、本発明は次のように構成される。（１）電子線を試料に照射してパターンを試料に描画す
る電子線描画装置において、上記電子線を偏向する電磁
型の偏向器と、上記偏向器が上記電子線を一方向に偏向
するとき、上記一方向に対して異なる位置に配置される
電磁場発生源とを備える。

【００２７】（２）好ましくは、上記（１）において、
上記電磁場発生源は複数個であり、上記偏向器が電子線
を一方向に偏向するとき、上記電磁場発生源のうち、少
なくとも一つの電磁場発生源が発生する磁場の磁力線の
方向が、他の電磁場発生源で発生する磁場の磁力線の方
向とは逆向きである。

【００２８】（３）また、好ましくは、上記（１）にお
いて、上記電磁場発生源は複数個であり、発生する磁場
の磁力線の方向が他の磁場発生源と異なる磁場発生源を
有し、上記偏向器が電子線を一方向に偏向するとき、上
記一方向と同じ方向の磁力線を有する磁場を発生させる
電磁場発生源の配置領域が、上記一方向と逆向きの方向
の磁力線を有する磁場を発生させる電磁場発生源の配置
領域に比較して小さい。

【００２９】（４）電子線を試料に照射してパターンを
試料に描画する電子線描画装置において、上記電子線を
上記試料に収束する収束レンズと、上記収束レンズの内
部に配置され、上記電子線を偏向する電磁型の偏向器
と、上記レンズの電磁コイルと上記偏向器との間に配置
され、上記偏向器で発生する磁場を補正する補正コイル
とを備える。

【００３０】（５）好ましくは、上記（４）において、
上記補正コイルは、電気導体が渦巻き状に形成されてい
る。

【００３１】（６）また、好ましくは、上記（５）にお
いて、上記補正コイルの電気導体の渦巻きの中心が上記
試料側へ寄って形成されている。

【００３２】（７）電子線を試料に照射してパターンを
試料に描画する電子線描画装置において、上記電子線を
上記試料に収束する収束レンズと、上記電子線を偏向す
る電磁型の偏向器と、上記偏向器で磁場が発生するとき
の前後で、上記収束レンズによる上記電子線の収束作用
が一定である磁場を形成する電磁型のコイルとを備え
る。

【００３３】（８）電磁レンズを備え、電子線を試料に
照射してパターンを試料に描画する電子線を用いた描画
方法において、上記電子線を偏向する磁場が発生すると
きの前後で、電磁レンズによる上記電子線の収束作用が
一定である磁場を形成する。

【００３４】（９）電磁コイルの製造方法において、シ
ート状の基板に電気導体を渦巻き状に形成し、半円筒状
に曲げ加工し、円筒体の側面に、上記曲げ加工されたシ
ート状の基板を２個、円筒体の側面に互いに対向するよ
うに固定して製造する。

【００３５】（１０）好ましくは、上記（９）におい
て、上記基板の電気導体は、エッチングにより形成され
る。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して説明する。（１）コイルによる磁場シールド図１は、本発明の一実施形態である電子線描画装置の全
体概略構成図である。図１において、電子銃１より発生
された電子線は、第１アパーチャ２の制御機構３により
選択された第１アパーチャ２において四角ビームが形成
される。形成されたビームは、さらに、成形レンズ７に
よって作成された磁場内において、主成形偏向器４ａ及
び副成形偏向器４ｂを備えた、磁場偏向若しくは静電偏
向による成形偏向器４によって、第２アパーチャ５の制
御機構６により選択された第２アパーチャ５と上記第１
アパーチャ２との切り合いでビームが成形される。

【００３７】また、アパーチャには複数個の固定化され
た一括図形も存在し、これを切り替えることができるよ
うになっている。

【００３８】さらに、縮小レンズ８にてビームが縮小さ
れた後、対物レンズ１１と付加レンズ１４によって作成
された磁場内において偏向器９によって偏向される。こ
の偏向器９はメイン偏向器９ａとシールド偏向器９ｂと
を備えた電磁型のビーム成型用偏向器であり、筐体内外
における渦電流源、磁気余効の原因となる磁性体へ磁場
量を最小限にするように位置および形状が工夫されてい
る。

【００３９】また、ビームの成形のため、メイン偏向器
１０ａとサブ偏向器１０ｂとを備えた静電型の偏向器１
０を備えている。偏向器１０を通過したビームは、その
後、ステージ１２上のウエハー１３に到達し、描画され
る。

【００４０】本発明における対物レンズの詳細を図２に
示す。

【００４１】図２は、対物レンズ内のみの構成を示した
図で、矢印は偏向器を駆動した際の磁束線の流れを示す
ものである。

【００４２】図２において、上部（縮小レンズ）から来
た電子線は、対物レンズ内の偏向器３１によって偏向さ
れ、ウエハー若しくはマスク上に描画される。この偏向
器３１の周囲にはレンズ効果を生み出す磁路を作る筐体
部３２とレンズ源であるコイル３３とがあり、筐体部３
２は磁場のシールドの役割も果たすため、鉄、パーマロ
イなどの金属で構成されている。

【００４３】偏向器３１が駆動したとき、筐体部３２に
磁場が到達する場合、この到達磁場は変動しなければ問
題は無いが、偏向器３１はｎｓからμｓの短時間におい
て磁場を変化させるため、鉄、パーマロイなどからなる
筺体部３２には磁束の進入を妨げる渦電流が生じる。

【００４４】ここで、本発明の一実施形態においては、
遮蔽コイルとして偏向器３１（以後メイン偏向器とす
る）の外周であって、筺体部３２の内周側にシールド偏
向器３５（磁場発生源）を設ける。

【００４５】シールド偏向器３５は、メイン偏向器３１
と逆向きの磁場を発生させるため、漏洩磁場がメイン偏
向器３１と比較して非常に小さい。

【００４６】図４はメイン偏向器３１、シールド偏向器
３５のＲ方向位置（半径方向位置）とその漏洩磁場の計
算結果を示したものである。図４において、メイン偏向
器３１の位置を１、シールド偏向器３５は、メイン偏向
器３１に対して、１．５の位置とし、メイン偏向器３１
の中心Ｏでの磁場強度を１としたときの×印と破線とが
メイン偏向器３１の場合のみのＲ方向の磁場強度を示
し、○印と実線とがメイン偏向器３１とシールド偏向器
３５とを含めた場合のみのＲ方向の漏洩磁場強度を示
す。

【００４７】例えば、渦電流発生源がメイン偏向器３１
の位置から２倍の位置にあるとするとき、メイン偏向器
３１だけでは、漏洩磁場は中心磁場に対して約１／５で
あり、この磁場が変動することによって渦電流（磁束線
の進入を妨げる誘導電流）が発生する。

【００４８】それに対して、シールド偏向器３５を付加
するだけで、メイン偏向器３１の位置から２倍の位置で
の磁場強度は中心磁場に対してほとんど０となり、それ
による渦電流磁場は生じない。

【００４９】つまり、本発明の一実施形態によれば、渦
電流発生源（筐体形状、磁路形状）の位置を変えること
無く、ソフトウエアによる補正を実施すること無く、渦
電流磁場の発生を抑制することができる。

【００５０】図３は、図２の例に、フェライト３４ａと
セラミック３４ｂとを有するポールピース３４を追加し
た例を示す図である。フェライト３４ａは、図１６に示
した従来例で説明したように、渦電流を遮蔽するだけで
は無く、レンズ効果としての役割を果たす場合もある。
基本的にフェライトを入れることで、電子の加速方向に
均一な磁場を作成することが出来る。現状、文献、Ｙ．
Ｓｏｍｅｄａ，ｅｔａｌ．”Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆ
ＥｄｄｙＣｕｒｒｅｎｔＥｆｆｅｃｔｓｉｎ
ａｎＥｌｅｃｔｒｏｎＯｐｔｉｃａｌＣｏｌｕｍ
ｎ”，（Ｊｐｎ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．３
４，（１９９５），ｐｐ．６６５１−６６５４に記載さ
れているフェライトは、セラミックなどの絶縁物とフェ
ライトとの組み合わせにより形成されている。この理由
は、フェライトのみ円筒状に形成した場合、円筒内の磁
束密度は低く、しかもＺ軸方向に均一度も低下するため
である。フェライトと絶縁物とを交互に組み合わせるこ
とで、絶縁物から磁束線が漏れ、磁束密度及び均一度は
向上する。

【００５１】その様子を図１２に示す。図１２は、横軸
に電子の加速方向（Ｚ方向）を取り、縦軸に磁場強度を
プロットしたものであり、破線がフェライトが無い場合
を示し、実線がフェライトがある場合を示す。

【００５２】この図１２に示すように、フェライトが存
在する場合は、ある領域（偏向範囲領域）で磁場強度の
均一度が向上するが、フェライトが無い場合、ある特定
の部位のみ磁場強度が高くなる。そのため、フェライト
が無い場合は、偏向収差、非点収差などが発生し描画精
度を劣化させる場合もある。

【００５３】フェライトのレンズ効果を無視できない場
合は、図３に示すように、ポールピース３４の内側にシ
ールドコイル３５を配置する。また、図２に示すよう
に、フェライトの代わりとして、対物レンズ磁場源３３
の内側に、補正レンズ源３６を付加することで磁場強度
の均一度を向上させることができる。この配置は基本的
には、対物レンズ磁場源３３の端部付近に配置するのが
良く、磁場強度の均一度が必要な空間から距離を置くこ
とで、所望の磁場を作成することができる。

【００５４】このように、本発明の一実施形態によれ
ば、磁場強度の均一度を向上することができる。

【００５５】（２）偏向器（コイル）形状（渦巻き型）次に、偏向器のコイル形状を図５及び図６に示す。図５
は、従来の鞍型偏向器のコイル形状を示す図であり、
（ａ）は上面、（ｂ）は側面を示す。また、図６は渦巻
型偏向器のコイル形状を示す図であり、（ａ）は上面、
（ｂ）は側面を示す。この図６に示すコイルが円筒状と
なるように、２つ対向して配置されることで所望の偏向
磁場を作成する。

【００５６】従来は、図５に示すような鞍型と呼ばれる
四角形状のコイルを組み合わせることによって偏向磁場
を作成していた。

【００５７】しかし、その場合、コイル形状が「四角形
状」と限定されており、必要なの磁場を作るためには、
「形状」に限定を受ける。そこで、図６に示すような渦
巻型偏向器を偏向器のコイル形状とする。渦巻型は、形
状は任意であり、必要な磁場を作るために「形状」には
制限を与えない。そのため、自由度が増し、偏向領域に
おける磁場分布を改善する効果がある。

【００５８】図７は、磁場分布の改善効果を示す図であ
る。偏向領域における磁場分布は、対物レンズと組み合
わさった磁場により最適化されるが、基本的は、Ｘ方向
偏向磁場ならば、Ｘ方向に常に線形な磁場分布であれば
あるほど良い。Ｒ（円筒状コイルの半径方向）＝Ｘとす
れば、磁場強度Ｂｘ（Ｒ）＝ｋ×Ｒ＋Ｅｒｒｏｒ（Ｒ）
（ｋ：係数）と表わせ、線形な磁場分布であれば良く、
Ｅｒｒｏｒ（Ｒ）＝０となる必要がある。

【００５９】図７は、それぞれの鞍型偏向器と渦巻き型
偏向器のＲ方向位置における磁場均一度の誤差Ｅｒｒｏ
ｒ（Ｒ）を示したものである（細い線が鞍型偏向器、太
い線が渦巻型偏向器を示す）。２つの偏向器ともに、Ｒ
位置の増大により誤差が増加するが、鞍型偏向器では、
均一度が高い領域は狭く、その一方で渦巻型偏向器は、
広い領域で均一度を保つ効果があることが分かる。

【００６０】また、渦巻き型偏向器は均一度を向上する
のみでなく、シールド特性も向上させる効果を持つ。

【００６１】つまり、メイン偏向器３１から発する磁場
は、基本的には球面状に分布する。そのため、これを従
来の鞍型偏向器でシールドを実施しようとすると四角形
状の磁場となり、完全な効果は得られない。そこで、シ
ールド偏向器に渦巻型偏向器を用いることで、球面状の
磁場を発生することができ、良好なシールド効果が得ら
れる。さらに、メイン偏向器３１、シールド偏向器３５
ともに渦巻き型偏向器を用いることで、均一度も向上し
た偏向器を得ることが出来る。

【００６２】（３）偏向器（コイル）形状（上下非対称
偏向器）図８は、対物レンズ内での電子線の軌跡と偏向概念を示
す図である。電子線が対物レンズ内に入り、偏向コイル
の磁場に影響され始めると、電子線は、電子の加速方向
の移動と共に、偏向方向に移動されていく。偏向磁場の
初期は、電子自体があまり偏向されていないため、偏向
方向の磁場の均一度はそれほど問題ではなく、軸近傍の
み均一度が必要となる。

【００６３】そして、電子が加速（通過する）方向に進
むに連れて、偏向方向にその移動範囲は大きくなってい
く（Ｒ方向への移動が大きくなる）。そして、偏向領域
を抜ける際（放出時）には、Ｒ方向への移動が最大とな
り、軸から大きな範囲で、均一度が必要となる。つま
り、偏向器は加速方向に対し、進入時と射出時には偏向
領域の特性は必然的に異なってくる。

【００６４】そこで、電子線の加速方向に対して、上下
非対称にコイル形状を作成する。その例を図１１に示
す。図１１の（ａ）は従来の対称型偏向器を示し、図１
１の（ｂ）が本発明の一実施形態における非対称型偏向
器を示す。

【００６５】対称型偏向器では上述したように、電子の
通過方向に対して対称に配置されているため、電子の進
入時と放出時で同じ均一度を持つ。

【００６６】その一方、非対称型では、電子の進入時で
は磁場の均一度は、従来の対称型と同じかそれ以下と
し、電子の放出時、磁場の均一度を向上させるため、コ
イル形状の重心位置をやや放出側に移動させている。つ
まり、図１１の（ｂ）に示すように、コイルをＺ方向に
関して２分の１となる線（実線）に対して、重心線（一
点鎖線）が放出側に移動させ、磁場の均一度を電子の進
入側よりも、放出側で向上させている。これによって、
電子線の位置精度を向上することができる。

【００６７】この場合、重心位置を電子の放出側へ移動
させているが、レンズ磁場との関係で、重心位置は変化
するので、この形状に限定されるものではないことに注
意しなくてはならない。

【００６８】（４）非対称渦巻き型偏向器のコイル形状
の具体例次に、上記（１）磁場シールド、（２）渦巻き型コイ
ル、（３）上下非対称偏向器を満足する偏向器の概略図
を、図９及び図１０に示す。つまり、渦巻き型であて、
上下非対称のコイル形状の例を図９、図１０に示す。

【００６９】図９は、メイン偏向器３１、図１０はシー
ルド偏向器３５を平面状に展開した図ある。これらのコ
イルをそれぞれ、異なる円筒状の巻き枠に２枚ずつ対称
に配置することで、所望の磁場を発する偏向器が作成さ
れる。

【００７０】また、メイン偏向器３１とシールド偏向器
３５の電子線の進行方向の長さ（軸長）の関係は、シー
ルドの効率向上のため、図９、図１０でも示している
が、図１０に示したシールド偏向器３５の方が長い方が
良い。

【００７１】このようなことから、それぞれの偏向器を
平面で図示した場合、シールドの効率を向上するために
は、シールド偏向器３５の方が面積が大きくなることと
なる。

【００７２】（５）偏向器の作成方法（電磁コイルの製
造方法）磁場偏向器は、静電偏向器と異なり、従来は線材等を巻
き枠に巻き付けていた。しかし、コイルへのテンション
の加え方など、巻く人による人為的な差により、巻き枠
が偏心したり、また線材の位置が移動したりし、その特
性は大きく変化する。

【００７３】そこで、図９、図１０に示すように、平面
状にコイルを製作する。その際、紙、エポキシ樹脂、プ
リペーグ材等のシート状の基材に銅や、銀、アルミニウ
ムなどをエッチングすることで容易に製作することがで
きる。プリペーグ材は、紙にエポキシ樹脂を塗布したも
のである。

【００７４】エッチングを実施する際は、コイル形状の
位置データをＣＡＤデータなどで読み込んでおき、ＮＣ
データ（ＤＸＦファイル等）に変換することで、精度良
くコイル形状を再現することができる。

【００７５】また、打ち抜き、レーザー加工、ウオータ
ージェット加工等でも容易に製作することができるが、
この際は基材と別に加工しなくてはならず、コイル形状
がバラバラにならないようにスリットを入れる。これを
紙材や、プリペーグ材に接着し、接着後、スリットを切
断すれば、コイル形状を精度良く維持することができ
る。

【００７６】図１３に示すように、上述のようにして作
成されたシート状の偏向器（コイル）５２を、合成樹
脂、セラミック等の電気絶縁物の円筒状の巻き枠５１に
巻き付け、接着等で固定することで、３次元的にも精度
良く偏向器が作成することが出来る。

【００７７】（６）成形偏向器への適応以上の原理をさらに応用した例として、成形偏向器へ適
応した例を述べる。

【００７８】電子線描画装置における、課題として描画
スループットの向上が挙げられるが、その際必要とされ
るのが、一括図形による描画方法である。そして、この
一括図形の図形数を多くすることでスループットの向上
が図れる。現在、偏向器には静電偏向が用いられている
のが一般的であるが、この場合、偏向量が小さく、多く
の図形を選択することは出来ない。

【００７９】磁場偏向は感度が良く多くの領域を一度に
偏向することが可能である。しかし、周囲に磁性体、渦
電流源が存在すると磁場の時間的変動が生じるため、精
度が悪化する原因となる。

【００８０】そこで、（１）「コイルによる磁場シール
ド」で述べた、シールド偏向器をメイン偏向器と組み合
わせることで、漏洩磁場を低減し、渦電流および磁気余
効等の発生を防ぐことが出来、多くの領域において一括
図形を選択でき、スループットの向上がはかることが出
来る。

【００８１】図１における偏向器４を拡大したものを図
１４に示す。図１４に示す偏向器４は、成形レンズ内
に、従来技術では静電偏向器があったものを磁場偏向器
に置き換えたものである。

【００８２】図１４に示す偏光器における成形レンズ内
は、メイン偏向器４１、シールド偏向器４２、成形レン
ズの磁場発生源であるコイル４３、この磁場のレンズ効
果を及ぼし磁路を形成する筐体部４５からなる。

【００８３】磁場偏向器を採用した場合、（１）「コイ
ルによる磁場シールド」で述べたように、周囲に磁性
体、渦電流源があると、磁気余効、渦電流が発生し、ビ
ーム寸法への劣化へとなる。そこで、磁場偏向を２対と
し、メイン偏向器４１と、シールド偏向器４２とに分
け、漏洩磁場をシールドする機構を設けることでこれら
の問題は無くすことが可能となる。

【００８４】ここで、磁場偏向のみを記載したが、図１
４に示すように、静電偏向器４６とを組み合わせること
で、さらに高速に大きな領域を偏向することが可能とな
るので、高スループットを得ることができる。

【００８５】なお、電磁場発生源を複数個設ける場合
は、発生する磁場の磁力線の方向が他の磁場発生源と異
なる磁場発生源を有し、偏向器が電子線を一方向に偏向
するとき、この一方向と同じ方向の磁力線を有する磁場
を発生させる電磁場発生源の配置領域は、上記一方向と
逆向きの方向の磁力線を有する磁場を発生させる電磁場
発生源の配置領域に比較して小さくなるように構成す
る。

【００８６】

【発明の効果】本発明によれば、偏向器による、渦電流
の発生、磁性体への到達磁場を最小に抑え、良好な偏向
磁場分布を有する電子線描画装置、電子線を用いた描画
方法及び電磁コイルの製造方法を実現することができ
る。

【００８７】また、本発明によれば、偏向磁場の高精度
化に伴い、電子線描画装置における描画精度、特に、位
置精度（接続精度、合わせ精度など）に対する精度が飛
躍的に向上するとともに、フェライト等の磁性体の特性
による不安定性も無くなり、生産性が向上する。

【００８８】さらに、本発明を成形偏向へ適応すること
で一括図形の選択数が飛躍的に増加し、スループットを
向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である電子線描画装置の全
体概略構成図である。

【図２】対物レンズ内の構成を示す図である。

【図３】図２の例に、フェライトとセラミックとを有す
るポールピースを追加した例を示す図である。

【図４】メイン偏向器、シールド偏向器のＲ方向位置と
その漏洩磁場の計算結果を示した図である。

【図５】従来の鞍型偏向器のコイル形状を示す図であ
る。

【図６】渦巻型偏向器のコイル形状を示す図である。

【図７】鞍型偏向器と渦巻き型偏向器のＲ方向位置にお
ける磁場均一度の誤差を示す図である。

【図８】対物レンズ内での電子線の軌跡と偏向概念を示
す図である。

【図９】渦巻き型コイル、上下非対称偏向器を満足する
メイン偏向器の概略図である。

【図１０】渦巻き型コイル、上下非対称偏向器を満足す
るシールド偏向器の概略図である。

【図１１】従来の対称型偏向器と本発明の非対称型偏向
器とを示す図である。

【図１２】横軸に電子の加速方向を取り、縦軸に磁場強
度をプロットした図である。

【図１３】シート状のコイルを巻き枠に巻く際の方法を
説明する図である。

【図１４】図１における偏向器４を拡大した図である。

【図１５】従来技術における対物レンズの一例の構成図
である。

【図１６】従来技術における対物レンズの他の例の構成
図である。

【符号の説明】

１電子源２第１アパーチャ３第１アパーチャ制御機構４成形偏向器５第２アパーチャ６第２アパーチャ制御機構７成形レンズ（成形レンズ磁場発生源）８縮小レンズ９ａメイン偏向器９ｂシールド偏向器１０ａメイン偏向器１０ｂサブ偏向器１１対物レンズ（対物レンズ磁場発生源）１２ステージ１３ウエハー１４付加レンズ３１メイン偏向器３２筐体部（対物レンズの磁路）３３コイル３４ポールピース３５シールド偏向器３６補正レンズコイル４１メイン偏向器４２シールド偏向器４３コイル４５筺体部４６静電偏向器５１巻き枠５２シート状の偏向器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H097 BB03 CA16 LA10 5C033 GG03 GG04 JJ07 5C034 BB04 BB07 5F056 BA09 CB11 EA06 EA08 FA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子線を試料に照射してパターンを試料に
描画する電子線描画装置において、上記電子線を偏向する電磁型の偏向器と、上記偏向器が上記電子線を一方向に偏向するとき、上記
一方向に対して異なる位置に配置される電磁場発生源
と、を備えることを特徴とする電子線描画装置。
【請求項２】請求項１記載の電子線描画装置において、
上記電磁場発生源は複数個であり、上記偏向器が電子線
を一方向に偏向するとき、上記電磁場発生源のうち、少
なくとも一つの電磁場発生源が発生する磁場の磁力線の
方向が、他の電磁場発生源で発生する磁場の磁力線の方
向とは逆向きであることを特徴とする電子線描画装置。
【請求項３】請求項１記載の電子線描画装置において、
上記電磁場発生源は複数個であり、発生する磁場の磁力
線の方向が他の磁場発生源と異なる磁場発生源を有し、
上記偏向器が電子線を一方向に偏向するとき、上記一方
向と同じ方向の磁力線を有する磁場を発生させる電磁場
発生源の配置領域が、上記一方向と逆向きの方向の磁力
線を有する磁場を発生させる電磁場発生源の配置領域に
比較して小さいことを特徴とする電子線描画装置。
【請求項４】電子線を試料に照射してパターンを試料に
描画する電子線描画装置において、上記電子線を上記試料に収束する収束レンズと、上記収束レンズの内部に配置され、上記電子線を偏向す
る電磁型の偏向器と、上記レンズの電磁コイルと上記偏向器との間に配置さ
れ、上記偏向器で発生する磁場を補正する補正コイル
と、を備えることを特徴とする電子線描画装置。
【請求項５】請求項４記載の電子線描画装置において、
上記補正コイルは、電気導体が渦巻き状に形成されてい
ることを特徴とする電子線描画装置。
【請求項６】請求項５記載の電子線描画装置において、
上記補正コイルの電気導体の渦巻きの中心が上記試料側
へ寄って形成されていることを特徴とする電子線描画装
置。
【請求項７】電子線を試料に照射してパターンを試料に
描画する電子線描画装置において、上記電子線を上記試料に収束する収束レンズと、上記電子線を偏向する電磁型の偏向器と、上記偏向器で磁場が発生するときの前後で、上記収束レ
ンズによる上記電子線の収束作用が一定である磁場を形
成する電磁型のコイルと、を備えることを特徴とする電子線描画装置。
【請求項８】電磁レンズを備え、電子線を試料に照射し
てパターンを試料に描画する電子線を用いた描画方法に
おいて、上記電子線を偏向する磁場が発生するときの前後で、電
磁レンズによる上記電子線の収束作用が一定である磁場
を形成することを特徴とする電子線を用いた描画方法。
【請求項９】シート状の基板に電気導体を渦巻き状に形
成し、半円筒状に曲げ加工し、円筒体の側面に、上記曲
げ加工されたシート状の基板を２個、円筒体の側面に互
いに対向するように固定して製造することを特徴とする
電磁コイルの製造方法。
【請求項１０】請求項９記載の電磁コイルの製造方法に
おいて、上記基板の電気導体は、エッチングにより形成
されることを特徴とする電磁コイルの製造方法。