JP2003187731A - 1階、1次の色収差を補正する補正装置 - Google Patents
1階、1次の色収差を補正する補正装置Info
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Abstract
ーに依存する軸上の収差および1階、1次のエネルギー
に依存する軸外れの収差も、3階の球面収差も補正で
き、電子光学式レンズ系の歪曲、像面湾曲および軸外光
束の非点収差の補正もできる補正装置を提供すること。 【解決手段】 上記の課題は本発明によって、7つの四
極子(Q1〜Q7)を有する少なくとも1つの7個組四極
子と、当該7個組四極子内で励起可能な少なくとも5つ
の八極子(O1〜O5)を有しており、前記四極子は中央
面(ZS)に対して対称に直線軸に沿って励起可能であ
る、電子光学式レンズ系のエネルギーに依存する1階、
1次の収差並びに3階の球面収差を補正する補正装置に
よって解決される。
Description
系の1階(Ordnung)、1次(Grad)の色収差並びに3階の
幾何収差(geometrische Aberration)を補正する補正装
置に関する。
1から公知である。この補正装置は、合計して6つの四
極子と、四極子に重なる八極子を有する。ここでこの四
極子のポテンシャルは中央面に対して逆対称に励起され
る。さらなる八極子は中央面に配置される。この補正装
置は望遠鏡系を構成する。このような補正装置によって
電子光学的なレンズ系の3階の球面収差(開口収差)
と、1階、1次の軸上および軸外れの色彩上の色収差と
を補正することが可能である。軸外光束(schieferBuen
del))のコマ収差はこのような系によって次のように補
正される。すなわち補正されるべきレンズのコマ収差を
有していない点が補正装置の節点に置かれることによっ
て補正される。この補正装置によって補正できないの
は、軸外光束の非点収差、歪曲および像面湾曲のような
3次の軸外れの幾何収差である。従って全体的にこのよ
うな補正装置は比較的小さな画像領域を有する系、例え
ば通常は透過型電子顕微鏡でのみ使用可能である。これ
に対して大きな画像領域を必要とする系、例えば電子式
投射型リソグライフィとともに使用することはできな
い。
12号公報
学式レンズ系の1階、1次のエネルギーに依存する軸上
および軸外れの収差も、3階の球面収差も補正でき、電
子光学式レンズ系の歪曲、像面湾曲および軸外光束の非
点収差の補正にも拡張できる補正装置を提供することで
ある。
って、7つの四極子(Q1〜Q7)を有する少なくとも1
つの7個組四極子と、この7個組四極子内で励起可能な
少なくとも5つの八極子(O1〜O5)を有しており、前
記四極子は中央面(ZS)に対して対称に直線軸に沿っ
て励起可能である、電子光学式レンズ系のエネルギーに
依存する1階、1次の収差並びに3階の球面収差を補正
する補正装置によって解決される。
階、2次の軸上および軸外れのエネルギーに依存する収
差と、3階の全幾何収差も少なくとも特徴的な面に対し
て補正可能である。
されている。
子、すなわち1つの7個組四極子を直線軸に沿って有す
る。これらの四極子は中央面に対して対称に、直線軸に
沿って励起可能である。さらに本発明の補正装置では、
補正装置内の異なる位置で少なくとも5つの八極子場が
励起可能である。
る場合、全ての軸上または軸外れの基本軌道が補正装置
の中央面に対して対称または逆対称になることが明らか
である。このような対称性によって球面収差を補正する
ことができる。しかもコマ収差および歪曲が付加的に生
じることはない。補正されるべき電子光学式レンズ系が
コマ収差を有している限り、補正装置の場の軌道の零点
がレンズ系ないしはレンズのコマ収差の無い点に置か
れ、これによって系全体にもコマ収差がなくなる。
も3つは電磁的である。すなわち四極子静電場と四極子
磁場との重畳からなる。電磁的な四極子によって、エネ
ルギーに依存した軸上の収差を補正することができる。
しかもエネルギーに依存した軸外れの収差は生じない。
四極子の対称性によって、場の形成(Feldstrahlen)が零
点を有する節平面でエネルギーに依存する軸外れの収差
が生じない。従ってこのような節平面は、補正装置のア
クロマティックな面を構成し、同時に補正装置のコマ収
差の無い面を構成する。
系のアクロマテックな面に配置することができない場
合、軸外れのエネルギーに依存する収差に磁的な四極子
強度と電気的な四極子強度を適切に配分することによっ
ても対応することができる。これは電気的な四極子強度
が7個組の対称面に対して逆対称の大きさを有し、しか
し値は7個組の対称面に対して逆対称の磁的な四極子強
度の大きさと反転した極性と同じであることによって行
われる。この場合に全四極子強度は7個組の対称面に対
して対称である。電気的な四極子強度および磁的な四極
子強度の対称の部分はその関係において、軸上の色収差
が補正されるように相互調整される。電気的な四極子強
度および磁的な四極子強度の逆対称の部分はその関係に
おいて、軸外れの色収差が補正されるように相互調整さ
れる。
生じさせないように、八極子は7個組四極子の中央面に
対して対称に励起される。
独立して補正できるように、第1の八極子ペアは第1の
四極子の領域と最後の四極子の領域において励起可能で
あり、第2の八極子ペアは、第2の四極子の領域と第6
の四極子の領域において励起可能であり、さらなる八極
子は中央の四極子の領域において励起可能である。しか
し中央の四極子の領域で八極子が励起するのと択一的
に、別の八極子ペアが第3の四極子の領域と第5の四極
子の領域において励起することも可能である。球面収差
の成分のとりわけ有利な分離は、八極子場が四極子場と
空間的に重畳する場合に実現される。しかし厳格に重畳
される必要ではない。例えばわずかな位置の偏差は許さ
れる。
つの7個組四極子を直列に並んで直線軸に沿って配置す
ることである。このような配置によって全ての3階の幾
何収差並びに1階、1次の、エネルギーに依存する軸上
の収差と1階、2次のエネルギーに依存する軸上の収差
とが補正される。3階の全幾何収差ととりわけ分離され
た補正は、7個組四極子間の中央面で別の八極子が励起
可能な場合に実現される。
徴的な励起モードを有する。第1の特徴的な励起モード
では各7個組四極子における八極子場は各7個組四極子
の中央面に対して対称に励起され、2つの7個組四極子
の八極子は7個組四極子間の中央面に対して対称に励起
される。このような作動モードで補正装置はコマ収差お
よび歪曲を有していない。すなわち付加的なコマ収差お
よび歪曲を生じさせない。
四極子における八極子は各7個組四極子の中央面に対し
て逆対称に励起され、2つの7個組四極子の八極子場は
7個組四極子のあいだの面と逆対称に励起される。この
よう作動モードでは付加的な球面収差、像面湾曲および
補正装置の軸外光束の非点収差は付加的に生じない。ど
ちらの作動モードが選択されるのかは、補正されるべき
電子光学式レンズ系の対称特性に依存する。電子光学的
な円レンズ系の像面湾曲および球面収差は不可避である
ので、実際には八極子場の励起は常に対称の成分を有す
る。八極子励起の対称の成分と逆対称の成分を重畳する
ことで任意の円レンズ系の3次の幾何収差が基本的に補
正される。
子を励起可能に配置することは有利である。このような
付加的な八極子によって、7個組四極子の中央面におけ
る2つの八極子の励起とともに球面収差を軸外れの像収
差(Bildfehler)にほぼ依存しないで補正することがで
きる。
とも一部が、十二重極またはそれ以上の多重極の励起に
よって形成されるのは有利である。これによって八極子
場の方向は電気的に直線軸を中心に回転することができ
る。これによってコマ収差の方位的な成分、軸外光束の
非点収差および歪曲を補正することができる。
ある、すなわち同じように、交差する八極子電場と八極
子磁場との重畳からなることは有利である。これによっ
て、1階、3次のエネルギーに依存する誤差が部分的に
補正され、ひいては低減される。
加的に6つの場が励起可能である。
(dominant)な幾何収差が補正されるのは有利である。
本発明に即した補正装置で、各7個組四極子において、
各7個組四極子の中央面に対して対称または逆対称であ
る。
載されているように)、第1の7個組のXZ交面(Schn
itt)における基本軌道の特性は、第2の7個組のYZ交
面における相応の基本軌道の特性に相応し、その逆も相
応する。
階、1次の収差とを補正する相応の補正装置は、少なく
とも14個の四極子場と15個の八極子場を有する。こ
れらは直線軸に沿って異なる適切な位置で励起可能であ
る。
システ内で使用される(例えば電子式投射型リソグラフ
ィで使用される)。これは第1の面を第2の面に縮小し
て結像する。この種の電子写真的な結像系は少なくとも
2つのレンズを有し、補正装置はこれらのレンズの間に
配置される。
より詳細に説明する。
に沿って励起される四極子場(Q1〜Q7)の特性および
強度が示されている。四極子(Q1〜Q7)は中央の対称
面(ZS)に対して対称である。ここで対称面(ZS)
は、四極子場に関する対称面でもあり、基本軌道に対す
る対称面でもある。ここで対称面とは、それに関して四
極子のポテンシャルが対称であり、近軸の軌道(paraxi
ale Bahnen)が対称または逆対称である面のことであ
る。
正装置の相互に対称な2つの半分部分それぞれにおける
少なくとも3つの四極子のペアは電磁的である。すなわ
ち相互に垂直の四極子静電場と四極子磁場との重畳から
なり、軸上の色収差を補正する。これに適しているのは
2つの外側の四極子(Q1, Q7)を除いた全ての他の四
極子である。なぜならそこで軸上の基本軌道(Xα, Y
β)の軸との距離が激しく異なるからである。場の軌道
ないしは軸外れの軌道は通常、(Xγ)と(Yδ)であ
らわされる。対称面(ZS)に対して場の軌道(Xγ,
Yδ)は逆対称であって、軸上の軌道(Xα, Yβ)は
対称である。補正装置の望遠鏡系の節平面は(Z1)な
いしは(Z2)で示される。節平面(Z1, Z2)は次
のような特徴を有する。すなわち節平面のうちの1つの
節平面にある対象物が結像比率1:1で他の節平面に結
像されるという特徴を有する。
めに、対称性を維持して5つの八極子(O1〜O5)が必
要である。八極子(O1〜O5)は相応に示された矢印に
よって示されている。軸(Z)に沿った個々の八極子の
位置は、基本軌道の特性に関連して次のように選択され
る。すなわち球面収差の3つの成分が相互にほぼ独立し
て補正されるように選択される。1つの八極子ペア(O
1, O5)は次のような位置に調整される。すなわち第
1の四極子(Q1)の上流側の領域および最後の四極子
(Q7)の下流側の領域のように、その位置でビーム
(Strahl)がほぼ回転対称である位置である。構成技術
上の理由から、これらの八極子を最初の四極子(Q1)
と最後の四極子(Q7)に重ねることもできる。これに
よって八極子場の円レンズの場との重畳も、補正装置の
前ないしは補正装置の後で回避される。さらなる八極子
のペア(O2, O4, O3)は有利には非点収差的な中間
像の領域に置かれる。すなわち基本軌道のうちの1つの
基本軌道の零通過に置かれる。なぜならこれによってさ
らなる収差補正装置との充分な分離が保証されるからで
ある。
(ZS)における八極子(O3)の代わりに、2つの八
極子(O6, O7)を第3の四極子ないし第5の四極子に
重畳させることもできる。さらに対称面(ZS)の領域
に配置された四極子(Q4)を空間的に離された2つの
四極子に分割することもできる。
構成された2つの7個組四極子部分系(S1, S2)か
らなる系全体が示されている。このような7個組部分系
はそれぞれ、自身の7個組対称面(ZS1, ZS2)に
対して対称に構成されている。しかし2つの7個組四極
子部分系(S1, S2)は、四極子強度に関して系全体
の中央面(ZM)に対して逆対称である。系全体は合わ
せて14個の四極子(Q1〜Q14)と19個の八極子
(O1〜 O19)を有する。八極子はここでも再び矢印
(O1〜 O19)によって示されている。中央面(Z
M)に関する系全体の逆対称性によって、2つの部分系
のXZ交面における基本軌道とYZ交面における基本軌
道が入れかわる。これは例えば第1の7個組(S1)に
おけるXα軌道の特性が、第2の7個組(S2)におけ
るYβ軌道の特性に相当すること、またはその逆を意味
する。これと相似することが場の軌道(Yδ)および
(Xγ)にも当てはまる。図1の補足で、第1の7個組
(S1)において付加的な八極子(O4, O6)を第3
の四極子と第4の四極子(Q3, Q4)とのあいだと
付加的に系と相応して第4の四極子と第5の四極子(Q
4, Q5)とのあいだに置くこと、および対称な八極
子(O14)と(O16)を第2の7個組(S2)に相応
して置くこと、並びに八極子(O10)を中央面(Z
M)に置くことで、3階の幾何学的な全像収差を完全に
補正することができる。図2の実施例において、可能な
電磁的四極子の数が多いことと、より高い対称性とによ
ってこのような実施例では、1階、2次の色収差も補正
され、系全体がアポクロマティックになる。
称性を有するようにおこなわれる。これによって全ての
四極子の主要交面が1つの共通の平らな交面に位置す
る。ここで交面とは光軸が存在する面である。面とは例
えば対称面(ZS1, ZS2)および中央面(ZM)の
ような、光軸に対して垂直な平らな面のことである。面
および交面に対称性を加えることによって、図2に示さ
れた四極子システムの一次独立の3次の収差係数の数
が、5つの一次独立の係数に低減する。2交面の対称性
によって四極子のポテンシャルは、x2およびy2に依
存する(他方で円レンズのポテンシャルはx2+y2に
のみ依存する)。基本軌道の対称性/逆対称性によっ
て、補正装置の方位的な収差係数は消える。対称面(Z
S1, ZS2)に対する場の軌道の逆対称性、および軸
上の軌道の対称性によって、場の軌道の指数の合計が奇
数である全ての項が消える。これによって、個々の対称
な四極子システム(すなわち個々の7個組四極子)のコ
マ収差および歪曲並びに倍率の色依存性が消える。
用されるような)テレセントリックなデュプレット系と
関連する本発明の補正装置が示されている。テレセント
リックなデュプレットは磁気レンズ(L1)を有してい
る。この磁気レンズの表側にある焦点面には結像される
べきマスク(M)が配置される。補正装置の前方の節平
面(Z1)は、第1のレンズ(L1)の裏側の焦点面と
一致する。補正装置(K)には第2の磁気レンズ(L
2)が続く。第2の磁気レンズの表側の焦点面は、補正
装置(K)の後方の節平面(Z2)と一致する。マスク
(M)の像(W)は、第2の磁気レンズ(L2)の裏側
の焦点面に生じる。そこには露光されるべきウェハが置
かれている。系全体の倍率ないしは縮小率は2つの磁気
レンズ(L1)と(L2)との焦点距離の比にによって
決められる。2つのレンズ(L1,L2)の場を倍率に
相応してスケーリングすることと、2つのレンズにおけ
る流れ方向を逆にすることによって、系全体のラーモア
回転並びに歪曲および倍率の色収差の等方性および異方
性の成分が消える。
置(K)によって、系全体の3階の全幾何収差並びに1
階、1次の色収差並びに1階、2次の色収差が補正され
る。系全体はアポクロマートであって、このアポクロマ
ートは、3階の全ての幾何学的な像収差を有していな
い。このようなアポクロマートは同時に結像する電子の
エネルギー幅が相対的に大きい場合、大きな対象物領域
の結像を可能にする。
1次の色収差を完全には補正せず、1階、1次の色収差
の残存収差が、1階、3次の残りの色収差を、できるだ
け大きなエネルギー帯域幅に対してできるだけ小さく保
持するように調整するのは有利である。
の補正装置をあらわす基本図である。
明に即した補正装置の第2の実施例をあらわす基本図で
ある。
をあらわす基本図である。
Claims (18)
- 【請求項1】 電子光学式レンズ系の、エネルギーに依
存する1階、1次の収差並びに3階の球面収差を補正す
る補正装置であって、 当該補正装置は7つの四極子(Q1〜Q7)を有する少な
くとも1つの7個組四極子と、当該7個組四極子内で励
起する少なくとも5つの八極子(O1〜O7)とを有して
おり、 前記四極子は中央面(ZS)に対して対称に直線軸に沿
って励起する、ことを特徴とする補正装置。 - 【請求項2】 少なくとも3つの四極子(Q2, Q4, Q
6)は電磁的である、請求項1記載の補正装置。 - 【請求項3】 前記八極子(O1〜O7)は中央面(Z
S)に対して対称に励起可能に配置されている、請求項
1または2記載の補正装置。 - 【請求項4】 第1の八極子と第2の八極子(O1, O
5)はそれぞれ第1の四極子(Q1)の領域と最後の四
極子(Q7)の領域に励起可能に配置されており、 第3の八極子と第4の八極子(O2, O4)はそれぞれ第
2の四極子(Q2)の領域と第6の四極子(Q6)の領域
に励起可能に配置されており、 第5の八極子(O3)は中央の四極子(Q4)の領域に励
起可能に配置されている、請求項3記載の補正装置。 - 【請求項5】 第1の八極子と第2の八極子(O1, O
5)はそれぞれ第1の四極子(Q1)の領域と最後の四
極子(Q7)の領域に励起可能に配置されており、 第3の八極子と第4の八極子(O2, O4)はそれぞれ第
2の四極子(Q2)の領域と第6の四極子(Q6)の領域
に励起可能に配置されており、 第5の八極子(O6)と第6の八極子(O7)はそれぞれ
第3の四極子(Q3)の領域と第5の四極子(Q5)の領
域に励起可能に配置されている、請求項3記載の補正装
置。 - 【請求項6】 幾何学的に同じ2つの7個組四極子(S
1, S2)は、直列に相前後して直線軸(Z)に沿って
配置されている、請求項1から5までのいずれか1項記
載の補正装置。 - 【請求項7】 第1の7個組四極子(S1)の四極子場
(Q1〜Q7)と、第2の7個組四極子(S2)の四極子
場(Q8〜Q14)は、相互に逆対称に励起可能に配置さ
れている、請求項6記載の補正装置。 - 【請求項8】 2つの7個組四極子(S1, S2)のあ
いだの中央面(ZM)に別の八極子(O10)が励起可
能に配置されている、請求項6または7記載の補正装
置。 - 【請求項9】 各7個組四極子(S1, S2)における
八極子(O1〜O19)は、7個組四極子(S1, S2)
の中央面(ZS1, ZS2)に対して対称に励起され、 2つの7個組四極子(S1, S2)の八極子(O1〜O1
9)は、7個組四極子(S1, S2)のあいだの中央面
(ZM)に対して対称に励起される、請求項6から8ま
でのいずれか1項記載の補正装置。 - 【請求項10】 各7個組四極子(S1, S2)におけ
る八極子(O1〜O19)は、7個組四極子(S1, S
2)の中央面(ZS1, ZS2)に対して逆対称に励起
され、 2つの7個組四極子(S1, S2)の八極子(O1〜O1
9)は、7個組四極子(S1, S2)のあいだの中央面
(ZM)に対して逆対称に励起される、請求項6から8
までのいずれか1項記載の補正装置。 - 【請求項11】 各7個組四極子(S1, S2)におけ
る八極子(O1〜O19)の励起は、7個組四極子の中央
面(ZS1, ZS2)に対して対称な励起と逆対称な励
起の重畳であり、 2つの7個組四極子(S1, S2)の八極子(O1〜O1
9)の励起は、7個組四極子(S1, S2)のあいだの
中央面(ZM)に対して対称な励起と逆対称な励起との
重畳である、請求項6から8までのいずれか1項記載の
補正装置。 - 【請求項12】 前記八極子(O1〜O19)の一部は十
二重極またはそれ以上の多重極として構成されており、
八極子場の方向は電気的に前記直線軸(Z)を中心に回
転可能である、請求項6から11までのいずれか1項記
載の補正装置。 - 【請求項13】 前記八極子(O1〜O19)の一部は電
磁的である、請求項6から12までのいずれか1項記載
の補正装置。 - 【請求項14】 前記八極子(O1〜O19)の一部にお
いて、付加的に6つの場が励起可能である、請求項6か
ら13までのいずれか1項記載の補正装置。 - 【請求項15】 軸上の基本軌道および軸外れの基本軌
道(Xα, Yβ, Yδ, Xγ)は各7個組四極子(S1,
S2)において、7個組四極子(S1, S2)の中央
面(ZS1, ZS2)に対して対称または逆対称であっ
て、 第1の7個組四極子と第2の7個組四極子(S1, S
2)において7個組四極子(S1, S2)のあいだの中
央面(ZM)に対して逆対称である、請求項6から14
までのいずれか1項記載の補正装置。 - 【請求項16】 少なくとも14個の四極子(Q1〜Q1
4)と15個の八極子(O1〜O19)が軸(Z)に沿っ
て励起可能である、請求項1から15までのいずれか1
項記載の補正装置。 - 【請求項17】 電子光学式レンズ装置(L1, L2)
を有する電子光学式結像系であって、 前記電子光学式レンズ装置は第1の面を第2の面に結像
し、請求項1から16までのいずれか1項記載の補正装
置(K)を有している、ことを特徴とする電子光学式結
像系。 - 【請求項18】 前記電子光学式レンズ装置は第1のレ
ンズと第2のレンズ(L1, L2)を有しており、 前記補正装置(K)は第1のレンズ(L1)と第2のレ
ンズ(L2)とのあいだの放射路に配置されている、請
求項17記載の電子光学式結像系。
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