JP2003068603A - 荷電粒子線露光装置 - Google Patents

荷電粒子線露光装置

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JP2003068603A JP2001252227A JP2001252227A JP2003068603A JP 2003068603 A JP2003068603 A JP 2003068603A JP 2001252227 A JP2001252227 A JP 2001252227A JP 2001252227 A JP2001252227 A JP 2001252227A JP 2003068603 A JP2003068603 A JP 2003068603A
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magnetic
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beam exposure
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Atsushi Yamada
山田篤志
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/09Diaphragms; Shields associated with electron or ion-optical arrangements; Compensation of disturbing fields
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/317Processing objects on a microscale
    • H01J2237/3175Lithography

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鏡筒内に漏洩する磁場をキャンセルすること
が容易な荷電粒子線露光装置を提供する。 【解決手段】 鏡筒1の下側にはウェハステージ2が設
けられ、ウェハを搭載して移動するようになっている。
ウェハステージ2の下方に4個の磁気センサ3a、3
b、3c、3dが設けられている。光軸4をx−y−z
直交座標系におけるz軸としたとき、これら磁気センサ
のうち3aと3bは、x軸上に配置され、光軸4より等
距離の位置に配置される。また、磁気センサ3cと3d
は、y軸上に配置され、光軸3より等距離の位置に配置
される。磁気センサとしては、ホール素子、磁気抵抗素
子等公知のものが使用できる他、交流磁場のみの測定で
よければサーチコイルも使用できる。磁気センサとし
て、一つの磁気センサでx−y−zの3方向の磁界を検
出できるものを使用することが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鏡筒内への磁場の
漏洩をキャンセルするような外部コイルが設けられた荷
電粒子線露光装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】荷電粒子線露光装置においては、地磁気
や他の機器が発生する外部磁場が鏡筒内に漏洩すると、
これらの磁場の影響により荷電粒子線の軌道が曲げら
れ、露光転写されるパターンに歪が発生する。このよう
なことが発生するのを防止するために、鏡筒内部に高透
磁率材料を配置してシールドを行うほか、鏡筒外部にも
磁気シールド材を設けることも行われている。さらに
は、荷電粒子線露光装置そのものを磁気シールドが施さ
れたシールドルーム内に設置することも行われている。
【0003】この他、鏡筒内に漏洩する磁場を検出し、
アクティブキャンセラーと称する磁気発生装置により磁
場を発生させて、鏡筒内に漏洩する磁場を積極的にキャ
ンセルすることも行われている。アクティブキャンセラ
ーは、x−y−z座標系で3次元方向の磁場を発生でき
る装置であり、各軸に直角な面に巻かれたペアのコイル
を有し、このペアのコイルにより各軸方向の磁場を発生
させる。そして、合計6個のコイルにより、3次元にお
いて任意の方向を向いた任意の大きさの磁場を発生させ
るようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、100nm
以下の解像が必要となる荷電粒子線露光装置において
は、鏡筒周りのシールドだけでは、実用に耐えうるだけ
の磁場のレベルにまで低減させることはできない。ま
た、シールドルーム内に鏡筒を設置したとしても、装置
の設置の際、構造上シールドルームの外壁に開口部を設
けることが必要となり、この開口部分から磁場が漏洩
し、所望の仕様を満たすことが困難となる。
【0005】よって、鏡筒内に漏洩する磁場を目的の値
まで低減するためには、アクティブキャンセラーを設け
ることが必要である。しかしながら、アクティブキャン
セラーを用いた場合でも、鏡筒内に漏洩する磁場をどの
位置で検出し、アクティブキャンセラーにフィードバッ
クするのがよいかということについては、これまで明ら
かではなかった。理想的には光軸上に磁気センサを設け
るのがよいが、光軸位置は荷電粒子線の通路となってい
るので、この位置に磁気センサを設けるのは不可能であ
る。
【0006】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、鏡筒内に漏洩する磁場をキャンセルすることが
容易な荷電粒子線露光装置を提供することを課題とす
る。
【0007】
【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、鏡筒内への磁場の漏洩を低減させるた
めのコイルが設けられた荷電粒子線露光装置であって、
光軸をz軸とするx−y−z直交座標系におけるx軸方
向に、光軸から等距離の位置に磁気センサを2個配置
し、かつy軸方向に、光軸から等距離の位置に磁気セン
サを2個配置したことを特徴とする荷電粒子線露光装置
(請求項1)である。
【0008】本手段においては、光軸をz軸とするx−
y−z直交座標系におけるx軸方向に、光軸から等距離
の位置に磁気センサを2個配置し、かつy軸方向に、光
軸から等距離の位置に磁気センサを2個配置している。
【0009】よって、x軸方向に配置された2つの磁気
センサにより、磁場の各成分のx軸方向での平均値とx
軸方向の傾きが判定できる。これらの値を求め、外部コ
イルに流す電流を操作することにより、磁場の各成分の
x軸方向の傾きをなくし、かつ平均値がなるべく低くな
るように調整することができる。これは、光軸位置にお
いて、磁場の各成分のx軸方向への傾きと大きさを小さ
くしたことに相当する。
【0010】また、y軸方向に配置された2つの磁気セ
ンサにより、磁場の各成分のy軸方向での平均値とy軸
方向の傾きが判定できる。これらの値を求め、外部コイ
ルに流す電流を走査することにより、磁場の各成分のy
軸方向の傾きをなくし、かつ平均値がなるべく低くなる
ように調整することができる。これは、光軸位置におい
て、磁場の各成分のy軸方向への傾きと大きさを小さく
したことに相当する。
【0011】このようにして、x軸方向の調整とy軸方
向の調整を、交互に繰り返して行うことにより、x軸方
向、y軸方向共に、磁場の傾きがなく、かつ磁場の値が
十分小さくなるように調整することができる。特に、コ
イルの磁場発生方向を、x−y−z方向として、センサ
の配置方向と一致させておくことにより調整が簡単とな
る。
【0012】本手段は、レチクルパターンをウエハに転
写する露光転写方式の荷電粒子線露光装置の他、描画に
よりウエハにパターンを露光形成する描画型の荷電粒子
線露光装置にも利用できる。
【0013】前記課題を解決するための第2の手段は、
前記第1の手段であって、前記x軸方向の磁気センサと
光軸間の距離と、前記y軸方向の磁気センサと光軸間の
距離とが等しいことを特徴とするもの(請求項2)であ
る。
【0014】前記第1の手段においては、x軸方向に配
置された磁気センサと光軸間の距離と、y軸方向に配置
された磁気センサと光軸間の距離とは必ずしも一致して
いなかった。このように、これらの距離が一致していな
くても、前述のように、これらの磁気センサの出力を基
にして、外部コイルに流す電流を操作することにより、
磁場の各成分の各軸方向の傾きをなくし、かつ平均値が
なるべく低くなるように調整することができる。
【0015】しかし、本手段のように、これらの各磁気
センサと光軸との距離を全て等しくすれば、全ての磁気
センサの出力が同一でかつ小さな値となるように外部コ
イルに流す電流を操作することにより、磁場の各成分の
各軸方向の傾きをなくし、かつ平均値がなるべく低くな
るように調整することができる。よって、前述のよう
に、x軸方向の調整とy軸方向の調整を繰り返して行う
必要が無くなり、作業がより簡単となる。
【0016】前記課題を解決するための第3の手段は、
前記第1の手段又は第2の手段であって、前記4つのセ
ンサが位置するx−y方向平面のz軸方向の位置を、シ
ールド材の間隙が存在する位置の近傍としたことを特徴
とするもの(請求項3)である。
【0017】鏡筒等はこれを構成する材料にシールド材
を用いることにより、磁場をシールドすることが可能で
あるが、ウエハステージやレチクルステージ等の可動部
が存在するような場所にはシールド材を配置することが
困難であり、シールド材に間隙(ギャップ)が生じる。
【0018】このようなシールド材に間隙が存在する位
置においては、シールド材が存在する位置に比して、光
軸近傍に浸入する外部漏洩磁場が大きくなる。本手段に
おいては、この位置の近傍に磁気センサを配置している
ため、露光装置に悪影響を及ぼす漏洩磁場の影響をより
正確に測定することができ、従って、漏洩磁場の低減を
効果的に行うことができる。
【0019】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、前記4つのセンサが位置する
x−y方向平面のz軸方向の位置を、ウエハステージの
下側としたことを特徴とするもの(請求項4)である。
【0020】ウエハステージの下側は、鏡筒内のシール
ドが存在しない領域で、比較的大きな磁場が存在してい
る。よって、この位置に磁気センサを設けることによ
り、鏡筒内に漏洩する磁場を感度よく検出できる。ま
た、実際の荷電粒子線露光装置では、磁気センサを設置
する空間の場所には設計上の制約があるが、ウエハステ
ージの下側は、このような空間をとりやすいため、他の
設計条件に影響を与えることなく、磁気センサを設置す
ることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下本発明による実施の形態の例
について、図1から図3を用いて説明する。図1は、電
子線露光装置におけるウエハステージの下側に磁気セン
サを設けた例を示す概要図である。(a)は平面図であ
り、(b)は側面図である。ただし、照明系等の上部の
構成機器は図示を省略している。
【0022】鏡筒1の下側にはウエハステージ2が設け
られ、ウエハを搭載して移動するようになっている。ウ
エハステージ2の下方に4個の磁気センサ3a、3b、
3c、3dが設けられている。光軸4をx−y−z直交
座標系におけるz軸としたとき、これら磁気センサのう
ち3aと3bは、x軸上に配置され、光軸4より等距離
の位置に配置される。また、磁気センサ3cと3dは、
y軸上に配置され、光軸3より等距離の位置に配置され
る。磁気センサとしては、ホール素子、磁気抵抗素子等
公知のものが使用できる他、交流磁場のみの測定でよけ
ればサーチコイルも使用できる。磁気センサとして、一
つの磁気センサでx−y−zの3方向の磁場を検出でき
るものを使用することが好ましい。
【0023】図2は、電子線露光装置における照明系鏡
筒と投影系鏡筒の間のギャップの近傍に磁気センサを設
けた例を示す図であり、(a)は平面図、(b)は側面
図である。
【0024】照明系鏡筒1aと投影系鏡筒1bの間には
レチクルステージ5が設けられ、レチクルを搭載して移
動可能とされている。このため、照明系鏡筒1aと投影
系鏡筒1bの間には図に示すようなギャップが存在し、
そこから鏡筒内に外部磁場が漏洩する。
【0025】本実施の形態においては、このギャップの
近傍でレチクルステージ5の下側に、4個の磁気センサ
3a、3b、3c、3dが設けられている。光軸4をx
−y−z直交座標系におけるz軸としたとき、これら磁
気センサのうち3aと3bは、x軸上に配置され、光軸
4より等距離の位置に配置される。また、磁気センサ3
cと3dは、y軸上に配置され、光軸4より等距離の位
置に配置される。磁気センサの種類や性能については、
図1に示したものと同じである。
【0026】図3は、図2に示した電子線露光装置の鏡
筒とアクティブキャンセラーのキャンセルコイルとの配
置の関係を示す図である。照明系鏡筒1a、投影系鏡筒
1bを取り囲むようにして、アクティブキャンセラーの
キャンセルコイル6a〜6fが配置されている。キャン
セルコイルのうち6a、6bはx軸に垂直に、6c、6
dはy軸に垂直に、6e、6fはz軸に垂直に巻回され
ており、それぞれ、x軸、y軸、z軸方向の磁場を発生
するようになっている。
【0027】このように配置された電子線露光装置にお
いて、鏡筒内に漏洩する磁場のキャンセルは以下のよう
にして行う。まず、鏡筒のレンズ・偏向器その他の電子
線光学部品の励磁電流をすべてOFFにし、磁気センサ3
a、3bの出力を求める。そして、この2つのセンサに
よって検出される各方向への磁場の大きさが、2つのセ
ンサ間で同一となるように、かつ、なるべく小さくなる
ように、キャンセルコイル6a〜6fに流す電流を調節
する。
【0028】その後、磁気センサ3c、3dの出力を求
める。そして、この2つのセンサによって検出される各
方向への磁場の大きさが、2つのセンサ間で同一となる
ように、かつ、なるべく小さくなるように、キャンセル
コイル6a〜6fに流す電流を調節する。
【0029】以下、再び、磁気センサ3a、3bの出力
を求め、前述のような調整を行い、続いて磁気センサ3
c、3dの出力を求め、前述のような調整を行うという
作業を繰り返し行い、ペアとなっている磁気センサ間で
出力の差がなく、かつ、その出力が小さくなるようにす
る。このようにすれば、光軸位置おける外部漏洩磁場
を、問題とならない程度に小さくすることができる。
【0030】なお、一般に、4個の磁気センサが形成す
るx−y面のz方向位置は、光軸近傍に漏洩する磁場が
大きな場所で、かつ磁気センサを設置することが可能な
位置とすることが好ましい。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
鏡筒内に漏洩する磁場をキャンセルすることが容易な荷
電粒子線露光装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】電子線露光装置におけるウエハステージの下側
に磁気センサを設けた例を示す概要図である。
【図2】電子線露光装置における照明系鏡筒と投影系鏡
筒の間のギャップの近傍に磁気センサを設けた例を示す
図である。
【図3】電子線露光装置の鏡筒とアクティブキャンセラ
ーのキャンセルコイルとの配置の関係を示す図である。
【符号の説明】
1…鏡筒 1a…照明系鏡筒 1b…投影系鏡筒 2…ウエハステージ 3a〜3d…磁気センサ 4…光軸 5…レチクルステージ 6a〜6f…キャンセルコイル

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鏡筒内への磁場の漏洩を低減させるため
    のコイルが設けられた荷電粒子線露光装置であって、光
    軸をz軸とするx−y−z直交座標系におけるx軸方向
    に、光軸から等距離の位置に磁気センサを2個配置し、
    かつy軸方向に、光軸から等距離の位置に磁気センサを
    2個配置したことを特徴とする荷電粒子線露光装置。
  2. 【請求項2】 前記x軸方向のセンサと光軸間の距離
    と、前記y軸方向のセンサと光軸間の距離とが等しいこ
    とを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子線露光装置。
  3. 【請求項3】 前記4つのセンサが位置するx−y方向
    平面のz軸方向の位置を、シールド材の間隙が存在する
    位置の近傍としたことを特徴とする請求項1又は請求項
    2に記載の荷電粒子線露光装置。
  4. 【請求項4】 前記4つのセンサが位置するx−y方向
    平面のz軸方向の位置を、ウエハステージの下側とした
    ことを特徴とする請求項3に記載の荷電粒子線露光装
    置。
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