JP2003520427A - ３次収差を除く電子光学補正器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】球面収差、界磁曲率、オフ・アクシス非点収差等の３次収差を除き、それ自体が３次オフ・アクシス・コマ、３次歪曲及び１度の１次色収差を有することのない電子光学補正器を提供すること。 【解決手段】直線をなす光軸の方向の中心面について対称をなすように補正器を構成し、長さｌ_１のヘキサポール（Ｓ_１）をビーム通路の方向に最初に配置し、次いで円形レンズ（Ｒ_１）、長さｌ_２のヘキサポール（Ｓ_２）そして円形レンズ（Ｒ_２）を配置し、この円形レンズの次にヘキサポール（Ｓ_１）と同じ強度で長さが２倍（ｌ_３＝２ｌ_１）の第３のヘキサポールを配置する。長さが同一の２個の円形レンズ（Ｒ_１，Ｒ_２）を焦点距離２ｆだけ離し、ヘキサポール（Ｓ_２）をその２個の円形レンズ（Ｒ_１，Ｒ_２）の主焦点に配置し、円形レンズから前記第一のヘキサポール（Ｓ_１）までの距離を（Ｓ_１）の内面が下流側に配置した円形レンズの前方の主焦点にあるように選定し、ヘキサポール（Ｓ_２）と（Ｓ_３）の中心を焦点面になるようにしてある。さらに補正器の追加要素もヘキサポール（Ｓ_３）の中心面（Ｚｍ）について対称になるように順序を同じに設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

この発明は３次収差、すなわち球面収差、界磁曲率およびオフ・アクシス非点
収差を除去する電子光学補正器に関する。この補正器は３次オフ・アクシス・コ
マ、３次歪曲および１度の１次色収差を除くものである。この補正器の構造は直
線光軸の方向の中央面について対称をなしている。長さｌ_１のヘキサポールＳ_１
が最初に配置してあり、これにつづいて円形レンズＲ_１、長さｌ_２のヘキサポー
ルＳ_２が配置してある。

【０００２】 この発明において電子光学システムとは、イオン撮像システムを包含するもの
であって、その効率はその映像収差によって制約を受ける。この映像収差は、そ
れまでに実行した特別の補正に左右されるもので、特別の映像収差はその性能を
制約するものであり、この映像収差を除去することは電子光学システムの改善に
極めて重要な進歩をもたらすものといえる。映像収差は、これを軸方向映像収差
に系統的に小分けして分類することができ、物体面に光軸の２つのセクションに
おいて生ずる基本通路によって決定され、オフ・アクシス映像収差は物体面につ
いての光軸の外側に生ずる基本通路に依存し、色収差は、撮像電子の異なる速度
によって生ずるのである。電子顕微鏡に用いる等、電子光学システムを拡張する
には、その効率を高めるために軸方向映像収差を除くことが大切である。電子ビ
ームによって物体上に書き込みを行うリソグラフィに利用する等のサイズを小さ
くする電子光学システムについては、オフ・アクシス映像収差を除くことが肝要
である。

【０００３】 その目的とするところは、撮像レンズ・システムとシステム全体の効率の低下
を阻止する補正器とから成っていて、その補正器によってシステム全体の効率を
低下させる映像収差を除くか、あるいはこれを殆んど皆無にし、一方においては
、陰画像収差係数により、他方においては不利益となる映像収差係数が高まるこ
とのない補正機能を具備する装置を得ることにある。

【０００４】 オプチック（Ｏｐｔｉｋ）６９第１号（１９８４）２４−２９には円形レンズ
における電子映像収差の補正に２個のヘキサポールを用いることを開示している
。これらの補正要素はまた１次球面収差を除くのにも用いられる（オプチック６
０第３号（１９８２）２７１−２８１）。

【０００５】 この発明の目的は電子光学補正器を提供することであって、１次第１度の色収
差だけでなく、球面収差、界磁曲率、オフ・アクシス非点収差、オフ・アクシス
・コマおよび歪曲などのすべての３次映像収差を除き、さらにオフ・アクシス映
像収差が生ずることのない電子光学補正器を提供することにある。

【０００６】 この発明の目的を達成する補正器は、中央面について対称をなすもので、その
構造は次に示す通りである。

【０００７】 ビームが通過する方向について、焦点の長さｌ_１のヘキサポールＳ_１が最初に
配設してあり、それに続いて、円形レンズＲ_１、次に焦点の長さｌ_２のヘキサポ
ールＳ_２、次で円形レンズＲ_２、その次に第１のヘキサポールＳ_１と同一の強度
で長さｌ_３＝２ｌ_１のヘキサポールＳ_３が、焦点の長さが同一の２ｆの２個の円
形レンズＲ_１，Ｒ_２の主焦点に配してあり、第１のヘキサポールＳ_１の内面が、
その下流側にある円形レンズの前方主焦点に一致するようにしてあって、ヘキサ
ポールＳ_２とＳ_３の中心が焦点面になっており、その後に補正器の要素が続いて
いる。その要素はヘキサポールＳ_３の中央面Ｚｍについて対称にしてある。

【０００８】 所望するテレスコープ・ガウス光路を生成するために、隣接する円形レンズ間
の距離は、２ｆである。ここでｆは円形レンズの焦点の長さを示す。ヘキサポー
ルＳ_２，Ｓ_４およびＳ_３は円形レンズの主焦点の位置に配置してある。ヘキサポ
ールＳ_１とＳ_５とは、それぞれの内面が円形レンズの焦点になるようにしてある
。２次収差の発生を防ぐために、ヘキサポール・レンズＳ_１，Ｓ_３およびＳ_５の
強さは同じ大きさにしてある。さらにＳ_２＝Ｓ_４を調整されるが、その強さはＳ
_１，Ｓ_３およびＳ_５について完全に各自独立して選択することができる。

【０００９】 球面収差、界磁曲率およびオフ・アクシス非点収差（すべて３次収差）を除く
ために、ヘキサポールＳ_１とＳ_２の強さは各個自由に独自に選択することができ
る。適正に選択設定することによって、システム全体についての前述した誤差中
の２つの誤差を消去することができる。リソグラフィのためには、界磁曲率と同
様にオフ・アクシス非点収差をなくすことが重要である。補正器の３次球面収差
は、あらゆる収差を削減することはできない。なお多くの場合、それをゼロにす
ることは不可能である。全体のシステムを適切な位置に配設し、隣接するレンズ
の間隔を正しく選定することによって、全システムの３次球面収差を広範囲に補
正することができる。

【００１０】 以上に述べた映像収差の除去にかえて、この補正器自体は、３次歪曲、コマお
よび１次第１度オフ・アクシス色収差がない。したがって補正器を該当する収差
の無い電子光学システムに取付けたときに、その装置全体もこれらの収差を生じ
ない。倍率を１に等しくしないために、オフ・アクシス・コマ及び歪曲のないシ
ステムは少くとも４個のレンズから構成するという理論的な考慮を払う必要があ
る。

【００１１】 この発明の補正器の決定的な利点は、球面収差を適当に設定し、空間的に位置
決めし、界磁曲率とオフ・アクシス色収差（すべて３次）を調節して、システム
全体が収差のない状態とすることにあるもので、さらに補正器それ自体に収差が
ないため、システム全体の映像収差、つまり３次歪曲、オフ・アクシス・コマお
よび１次第１度色収差が補正器によって増加することがないということにある。

【００１２】 極く普通の場合において、ヘキサポールは常に同じセクションにおいて相互に
整列されている。磁気レンズを用いている場合には、磁界が非等方性（方位成分
）に導き、映像を回転する。収差を除くために、ヘキサポールＳ_２のセクション
（Ｓ_４は同じセクションにある）の回転はヘキサポールＳ_１，Ｓ_３およびＳ_５に
ついて生じ、また共通のセクションに整列する。回転角は磁界によって決まる非
等方性の成分の大きさにより決定される。

【００１３】 ヘキサポール磁界を作るためには、１２−ポールを使用する場合には、ヘキサ
ポールの回動は静電装置により機械的配向を維持することができる。これにより
電極をリポーリングして所望の角度セクションを回転する。これは複数個の１２
−ポールを配設した後に、ポーリングを変更することによって所望の角度だけヘ
キサポールのフィールドを回動することができる。

【００１４】 以上に述べた補正器は３次まで映像収差を除くことができる。とくにこの発明
の好ましい実施態様においては、これらの補正器を連続して次々と配列し、円形
レンズ二重極で相互に光学的に接続してある。２個の円形レンズ２ｆの間隔と第
１の補正器の最後のヘキサポールと第１の円形レンズとの間隔、および第２の円
形レンズと隣接するヘキサポールとの間隔とは焦点距離ｆに等しくしてある。こ
のように連合することによって、両補正器について反対称ビーム通路が得られ、
２個の補正手段の４次収差を相互に補償することになる。残余の円形レンズは４
次収差がないので、５次および高次収差が残存する。この光学の特性を２重非点
収差と名付ける。

【００１５】 この発明による補正器は、リソグラフィーに用いるような小型化した電子光学
システムに応用するのに適しており、電子光学システムによってマスクによって
定められた寸法が小さくされていて、入射電極により映像面に配置された結晶（
ウェハ）に刻印し記入する特定の構造物に用いるのに最も適している。この発明
の基本的概念は極めて寸法が小さな電子装置および集積回路を製造するために、
光−光学映像と比較して、はるかに小さな波長のために極めて繊細な構造体を再
生することができるという利点のある電子光学システムを提供することにある。
ここにおいて、補正器は物体の面の背後で、外側に配置した投影レンズのビーム
通路の下流側に−できれば、トランスファー・レンズを挿入して−取付け、作動
部（ウェハ）に映像面の対物レンズを介して書き込む。ここで対物レンズとは広
義のものであって、複数個のレンズによって構成されるシステムから成る場合も
ある。この発明の補正器は極めて寸法を小さくした電子光学結像システムの効率
を低下させる映像収差を除くことができるという利点を備えている。それにより
撮像の質を頗る高めることが期待されるのである。

【００１６】 次に、この発明の補正器を略図によって説明する。図面において、ヘキサポー
ルをＳ_１で、その長さをｌ_１で、円形レンズをＲ_１で示す。補正器の構成は次の
通りである。

【００１７】 入口側に、第１の長さｌ_１のヘキサポールＳ_１が配置してある。これに続いて
２個の円形レンズＲ_１とＲ_２から成る円形レンズの１組が配設してある。２個の
円形レンズＲ_１とＲ_２の焦点距離ｆは同一で、その間隔は焦点距離の２倍の２ｆ
と等しくしてあり、それによって２個の円形レンズでテレスコープ・ビーム通路
を生成する。２個の円形レンズＲ_１とＲ_２との間の焦点面に、長さｌ_２のヘキサ
ポールＳ_２が配置してある。したがって最初のヘキサポールＳ_１は、その下流に
ある円形レンズの焦点の位置にあることになる。ビーム通路の方向で次のヘキサ
ポールＳ_３は、その強度がヘキサポールＳ_１と同一のものであるが、それを２重
にしたものであって、長さｌ_３＝２ｌ_１となっている。したがって、ヘキサポー
ルＳ_３の中心面は円形レンズの焦点面Ｚｍに一致する。

【００１８】 ビーム通路の方向の補正器の構成は、その中央面Ｚｍについて対称にしてある
。それゆえ、前述のヘキサポールと円形レンズの配列と同一で、その詳細を繰返
して述べることを省略する。

【００１９】 以上に述べたこの発明の補正器は２つの自由に選択することのできる助変数、
すなわちヘキサポールＳ_１の強度（またはヘキサポールＳ_３とＳ_５の強度）およ
びヘキサポールＳ_２の強度（またはヘキサポールＳ_４の強度）を備えている。こ
れら２つの助変数で、次の３種の映像収差のうちの２つを自由に設定できる。す
なわち３次界磁曲率、オフ・アクシス非点収差と球面収差とをこれら映像収差の
発生を相殺するようにする。前述したように、３次収差（３次球面収差について
述べた）は幾何助変数を適切に選択すること、とくに間隔を適当にすることによ
って補正され、３次映像収差に余分の補正を考慮する必要は全く不要である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 光軸についての断面で、ガウス基本通路の再生を示す。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 対称になるように順序を同じに設置する。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直線光軸の方向の中央面について対称をなし、長さｌ_１のヘキサポール（Ｓ_１
   ）を最初に配置し、つづいて円形レンズ（Ｒ_１）長さｌ_２のヘキサポール（Ｓ_２
   ）を配して成る補正器であって、この補正器に円形レンズ（Ｒ_２）を設け、前記
   円形レンズ（Ｒ_２）に続いて、前記ヘキサポール（Ｓ_１）と同一強度であって、
   その長さが２倍（ｌ_３＝２ｌ_１）の第３のヘキサポール（Ｓ_３）を配して、焦点
   距離が同一（２ｆ）で、同一強度の２個の円形レンズ（Ｒ_１，Ｒ_２）を分離し、
   ２個の円形レンズ（Ｒ_１，Ｒ_２）の間の主焦点に前記ヘキサポール（Ｓ_２）を配
   置し、前記第一のヘキサポール（Ｓ_１）から円形レンズに至る距離を前記ヘキサ
   ポール（Ｓ_１）の面が下流側に配置される円形レンズの前方主焦点に一致するよ
   うにし、ヘキサポール（Ｓ_２）と（Ｓ_３）の中心を円形レンズ（Ｒ_１，Ｒ_２）の
   焦点面に一致するようにし、さらに２個の円形レンズ（Ｒ_３，Ｒ_４）とヘキサポ
   ール（Ｓ_４，Ｓ_５）を前記ヘキサポール（Ｓ_３）の中心面（Ｚｍ）について対称
   になるように配置したことを特徴とする３次オフ・アクシス・コマ、３次歪曲お
   よび第１度の１次色収差の存在することのない球面収差、界磁曲率およびオフ・
   アクシス非点収差のような３次収差を除く電子光学補正器。
2. 【請求項２】 ヘキサポールの強度（Ｓ_１，Ｓ_２）を全システムの界磁曲率と同様にオフ・ア
   クシス非点収差を除くように選択し、全システムの隣接するレンズからの距離を
   ３次球面収差を補正の度合いに影響を及ぼすことができるように選択することを
   特徴とする請求項１に記載の補正器。
3. 【請求項３】 ヘキサポール（Ｓ_１［ｓｉｃ］，Ｓ_４）を他のヘキサポール（Ｓ_１，Ｓ_３，Ｓ
   _５）によって形成されるセクションに関して光軸を中心として方位的に回動する
   ようにしたことを特徴とする請求項１と２とのいずれか１項に記載の補正器。
4. 【請求項４】 ヘキサポールを１２個の電極または極片から成る１２−ポール要素によって生
   成することを特徴とする請求項３に記載の補正器。
5. 【請求項５】 前記補正器のうち２個を円形レンズ２組によって直列に配列し、２倍の焦点距
   離に該当する２個の円形レンズの間隔をその焦点距離の２倍にし、第一の補正器
   の最後のヘキサポールと第一の円形レンズとの間隔と円形レンズの２組の第二の
   円形レンズと第一のヘキサポールとの間隔を同様にすることとを特徴とする前記
   請求項のいずれかの１項に記載の電子光学補正器。
6. 【請求項６】 撮像されるマスクを物体面に配置し、ウェハを映像面に配置し、投影レンズを
   ビーム通路において物体面の下流側に配置し、対物レンズを映像面の上流面側に
   配置するようにした特にリソグラフィーに関する寸法縮小電子光学システムにお
   いて、補正器を前記投影レンズの下流側のビーム通路に挿入したことを特徴とす
   る前記各項のいずれか１項に記載の電子光学補正器の使用法。
7. 【請求項７】 前記撮像されるマスクを物体面に配置し、ウェハを映像面に配置した特にリソ
   グラフィーに関する寸法縮小電子光学システムにおいて、前記ビーム通路の方向
   の物体面の下流側に投影レンズを配したことと、前記映像面の上流側に対物レン
   ズを配し、伝達レンズを補正器と対物レンズとの間に配置することを特徴とする
   前記各項に記載のいずれか１項の電子光学補正器の使用法。