JP2002260984A - 荷電粒子線露光装置の磁気シールド方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複雑な形状をした装置や、外部磁場の不均一
性が大きいような状況下でも、外乱となる磁場の影響を
キャンセルすることができる荷電粒子線露光装置の磁気
シールド方法を提供する。 【解決手段】 電子光学鏡筒１よりの漏れ磁場４や、外
部磁場４が、電子光学鏡筒１の穴や分割部から電子光学
鏡筒１内の電子の光路部分に入り込む。これらの穴や分
割部の近くに、全部で５段のコイルセットを配置してい
る。各コイルセットにおいては、円形状のコイル６が４
個、それぞれのコイル６が電子光学鏡筒１を取り巻くよ
うに配置されている。各コイル６に流す電流を調整する
ことにより、これらのコイル群の発生する合成磁場の大
きさと方向を変えることができる。従って、合成磁場の
方向と大きさが、外乱磁場を打ち消すようにすることに
より、外乱磁場の影響をキャンセルすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は主に、半導体デバイ
スの製造工程でリソグラフィーに用いられる荷電粒子線
露光装置において、外部磁場や鏡筒の外皮を流れる磁場
が荷電粒子線の光路に入り込むのをキャンセルし、荷電
粒子線の光路内の磁場を目的のものに保つための、荷電
粒子線露光装置の磁気シールド方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の荷電粒子線を利用した装置におい
ては、外部の静磁場や変動磁場により荷電粒子光学鏡筒
の光学特性が劣化しないように、種々の磁気シールドが
なされてきた。例えば、パーマロイ等の初透磁率の高い
材料で、鏡筒や真空チャンバを一重、又は二重、三重に
覆ったり、更には鏡筒や真空チャンバ自体をパーマロイ
で作成することも行われてきた。

【０００３】このような従来の磁気シールドの例を図４
に示す。１１は電子光学鏡筒であり、１２は真空チャン
バ、１３は真空配管、１４は電子源、１５は電子ビー
ム、１６は試料台であり、１７が磁気シールド体であ
る。しかし、図４に示されているように、実際の電子光
学鏡筒１１には例えば真空引き用の穴や配線用の穴、レ
チクルステージやウェハステージ等のメカ機構を導入す
るための穴が数多くあけられている。従ってどんなにシ
ールド材で覆おうとも、結局はシールド材自体にも穴を
あけたり、シールド材を分割しなければならないような
状況が起こらざるを得なかった。

【０００４】シールド材に穴が空いたり、分割されたり
するとそのシールド特性は劣化せざるを得ず、仕様を満
足するシールド効果が得られない場合もあった。そのよ
うな場合には、装置を設置する部屋又は周囲を完全に磁
気シールド材で覆うということまで行われていた。この
磁気的にシールドされた密閉空間のことを通常はシール
ドルームと称していた。

【０００５】又、別の方法としては、鏡筒やチャンバか
らある程度離れた距離に、任意方向の磁場を発生できる
コイルを置き、このコイルから発生する磁場により外部
の磁場をキャンセルするという方法も行われてきた。こ
の手法はアクティブキャンセラーと呼ばれていた。アク
ティブキャンセラーの例を図５に示す。２１と２１’、
２２と２２’、２３と２３’がそれぞれコイル対になっ
ている。図中の矢印はコイルに流れる電流の向きを表し
ている。３対のコイルはそれぞれ直行する方向の磁場を
発生することができ、それぞれに流す電流の強さを調整
することにより、アクティブキャンセラー内部に任意方
向、任意強度の磁場を作り外部磁場を打ち消すような構
造になっていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のように
鏡筒部分をシールド材で覆う方法は、前述のようにシー
ルド材に穴を開けたりシールド材を分割しなければなら
ないという制約のために、シールド効果が十分ではな
く、磁場環境の悪い場所に鏡筒を設置する場合、又は外
部磁場に対して敏感な鏡筒を設置する場合には、二重又
は三重シールドにした上に、さらにシールドルーム中に
設置することが必要となり、荷電粒子線装置の重量を重
くしたり、設置面積が大きくならざるを得なかった。そ
して、このことによりコストのかかるものとなっていっ
た。

【０００７】アクティブキャンセラーの手法は、例えば
筒のような単純な形状をした装置には有効であったが、
複雑な形状をした装置や、外部磁場の不均一性が大きい
ような状況下では、残念ながら鏡筒内の磁場を仕様値の
大きさまでキャンセルすることは不可能であり、その磁
場分布を任意の分布にすることは至難のわざであった。

【０００８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、複雑な形状をした装置や、外部磁場の不均一性
が大きいような状況下でも、外乱となる磁場の影響をキ
ャンセルすることができる荷電粒子線露光装置の磁気シ
ールド方法を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題は、荷電粒子線
露光装置の鏡筒の同一高さ位置に、任意方向、任意強度
の磁場を発生させるコイルを複数個、荷電粒子線の光路
を妨げないような任意の位置関係で配置し、個々のコイ
ルに流す電流を独立に制御することで鏡筒のギャップや
穴から光軸に漏れる外部磁場や、鏡筒の外皮自体を流れ
る磁場をキャンセルし、鏡筒内を目的とする磁場分布に
補正することを特徴とする荷電粒子線露光装置の磁気シ
ールド方法（請求項１）により解決される。

【００１０】本手段においては、荷電粒子線露光装置の
鏡筒の同一高さ位置に配置された複数のコイルに、各々
所定の電流を流すことにより、これらのコイルにより発
生する合成磁場の大きさを方向を制御し、この合成磁界
により、外部磁場や、鏡筒の外皮を流れる磁場等が荷電
粒子線の光路に入り込むのをキャンセルする。この際、
外部磁場や、鏡筒の外皮を流れる磁場等の、外乱となる
磁場の大きさと方向を測定し、それを打ち消すような合
成磁場が形成されるように、各コイルに流す電流を調整
するとよい。

【００１１】外乱となる磁場は、鏡筒の高さ方向によっ
て異なる。よって、前記のようなコイル対を、鏡筒の高
さ方向の異なる位置に複数対設け、各々の位置における
外乱磁場をキャンセルすることが望ましい。

【００１２】本手段によれば、外部磁場の影響をきめ細
かくキャンセルことができるので、不均一な磁場分布が
あった場合にも、十分に、外部磁場による影響をキャン
セルすることができる。又、コイルを用いてキャンセル
を行っているので、シールド材用の余分なスペースを必
要とせず所望の空間を確保でき、かつ、シールド装置を
軽量とすることができる。

【００１３】なお、本発明でいう「キャンセル」とは、
必ずしも０とすることを意味するものではなく、目的と
する位置における外部磁場の影響を、装置の構成上問題
とならない程度まで低減することをいう。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を
図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の第
１の例である荷電粒子線露光装置の磁気シールド方法を
説明するための図である。図１（ａ）において１は電子
光学鏡筒、２は真空チャンバ、３は真空配管である。

【００１５】従来技術の欄において説明したように、電
子光学鏡筒１には、多数の穴や分割部分がある。それに
よって、図に４で示されるような、電子光学鏡筒１より
の漏れ磁場や、矢印５で示されるような外部磁場がこれ
らの穴や分割部から電子光学鏡筒１内の電子の光路部分
に入り込む。

【００１６】本実施の形態においては、これらの穴や分
割部の近くに、全部で５段のコイルセットを配置してい
る。各コイルセットの例を（ｂ）、（ｃ）に示す。
（ｂ）、（ｃ）はいずれも、各段のコイルセットをその
位置における平面で切断した断面図である。

【００１７】（ｂ）においては、円形状のコイル６が４
個、それぞれのコイル６が電子光学鏡筒１を取り巻くよ
うに配置されている。各コイル６は、その中心が、電子
光学鏡筒１の中心の周りに、９０°の間隔の同心円上に
あるように配置されている。各コイル６からは、配線７
が引き出されているが、この配線は対撚り線とされ、そ
れを流れる電流によって外部に影響する磁場を少なくし
ている。対撚り線の代わりにシールドケーブルを使用し
てもよいし、対撚り線をさらにシールドするようにして
もよい。

【００１８】このように、４個のコイル６を位置をずら
せて配置しているので、各コイルに流す電流を調整する
ことにより、これらのコイル群の発生する合成磁場の大
きさと方向を変えることができる。従って、合成磁場の
方向と大きさが、外乱磁場を打ち消すようにすることに
より、外乱磁場の影響をキャンセルすることができる。

【００１９】（ｃ）は、（ｂ）における円形のコイルを
略長方形にしたものであり、その作用効果は（ｂ）に示
したものと同じである。

【００２０】図２は、本発明の実施の形態の第２の例で
ある荷電粒子線露光装置の磁気シールド方法を説明する
ための図である。以下の図において、前出の図において
示された構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付し
てその説明を省略する。図２（ａ）は、図１（ａ）と同
じものであり、やはり、電子光学鏡筒１の穴や分割部の
近くに、全部で５段のコイルセットを配置している。各
コイルセットの例を（ｂ）、（ｃ）に示す。（ｂ）、
（ｃ）はいずれも、各段のコイルセットをその位置にお
ける平面で切断した断面図である。

【００２１】図２（ｂ）、（ｃ）で示されるコイルの配
置は、基本的には図１（ｂ）、（ｃ）に示したものと同
じであるが、図１に示したものは、各コイル６が、電子
光学鏡筒１の外部に配置されているのに対し、図２に示
したものは、電子光学鏡筒１の内部に配置されている点
が異なる。図２のような配置でも、各コイルが電子線の
光路を妨げるようなことがなければ、図１に示したもの
と同じ作用効果を奏することは明らかである。又、この
ように、コイル６を電子光学鏡筒１の内部に入れれば、
これらのコイルより発生する磁場が、電子光学鏡筒１の
シールドに妨げられることがないので、より小さな電流
で、合成磁場を制御することができる。

【００２２】図３は、本発明の実施の形態の第３の例で
ある荷電粒子線露光装置の磁気シールド方法を説明する
ための図である。図３（ａ）は、図１（ａ）と同じもの
であり、やはり、電子光学鏡筒１の穴や分割部の近く
に、全部で５段のコイルセットを配置している。各コイ
ルセットの例を（ｂ）、（ｃ）に示す。（ｂ）、（ｃ）
はいずれも、各段のコイルセットをその位置における平
面で切断した断面図である。

【００２３】この実施の形態においては、各コイル６
は、電子光学鏡筒１の周りに配置され、従って、電子線
の光路を取り囲むようにはなっていない。このようにし
ても、各コイル６に流す電流を制御することにより、合
成磁場の大きさと方向を変えることができ、外乱磁場を
キャンセルすることができる。

【００２４】実際の外乱磁場のキャンセルにおいては、
図１、図２、図３に示したものを組み合わせて用いるこ
とが好ましい。又、図１、図２、図３に示した例におい
ては、いずれのコイルも、光軸に垂直な平面上にあった
が、これらの全部、又は一部を、これらの平面から傾け
て設けるようにしてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
外部磁場の影響をきめ細かく打ち消すことができるの
で、不均一な磁場分布があった場合にも、十分に、外部
磁場による影響をキャンセルことができる。又、コイル
を用いてキャンセルを行っているので、シールド材用の
余分なスペースを必要とせず所望の空間を確保でき、か
つ、シールド装置を軽量とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１の例である荷電粒子
線露光装置の磁気シールド方法を説明するための図であ
る。

【図２】本発明の実施の形態の第２の例である荷電粒子
線露光装置の磁気シールド方法を説明するための図であ
る。

【図３】本発明の実施の形態の第３の例である荷電粒子
線露光装置の磁気シールド方法を説明するための図であ
る。

【図４】従来の磁気シールドの例を示す図である。

【図５】アクティブキャンセラーの例を示す図である。

【符号の説明】

１…電子光学鏡筒 ２…真空チャンバ ３…真空配管 ４…電子光学鏡筒よりの漏れ磁場 ５…外部磁場 ６…コイル ７…配線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電粒子線露光装置の鏡筒の同一高さ位
   置に、任意方向、任意強度の磁場を発生させるコイルを
   複数個、荷電粒子線の光路を妨げないような任意の位置
   関係で配置し、個々のコイルに流す電流を独立に制御す
   ることで鏡筒のギャップや穴から光軸に漏れる外部磁場
   や、鏡筒の外皮自体を流れる磁場をキャンセルし、鏡筒
   内を目的とする磁場分布に補正することを特徴とする荷
   電粒子線露光装置の磁気シールド方法。