JP2005032574A - Plate-like coil, toroidal coil structure, and charged particle beam exposure apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、荷電粒子線露光装置の偏向器および非点補正器に使用されるコイル構造体のコイル基板において、特に、コイル構造体の組立時にコイルの位置合わせを簡単かつ高い精度で行えるコイル基板に関する。 The present invention relates to a coil substrate of a coil structure used for a deflector and an astigmatism corrector of a charged particle beam exposure apparatus, and in particular, a coil substrate capable of easily and highly accurately aligning a coil when the coil structure is assembled. About.
近年、半導体集積回路の集積度はますます高くなり、より微細な半導体集積回路を作製できる荷電粒子線露光装置の研究開発が盛んに行われている。その中でも、レチクルと呼ばれる回路パターンを電子光学系の投影レンズによりウエハに縮小転写する電子線露光装置が注目されている。
レチクルは、例えば、直径約200mmのシリコンウエハから作製されるが、電子線露光装置の露光視野は250μm程度と小さいため、数十mm四方のチップを露光するためには細分化されたパターンを繋ぎながら露光する。特許文献1には、パターンを繋ぎ合わせる手段として、電子線を偏向しながら露光を繰り返す技術が開示されている。電子線露光装置では、どのような電子線露光装置でも電子線を偏向することが必須であり、この技術無くしては電子線露光装置は成り立たない。従って、どの電子線露光装置にも偏向器や、非点収差を補正する非点補正器などが備わっており、重要な構成部品の一つとなっている。
In recent years, the degree of integration of semiconductor integrated circuits has been increasing, and research and development of charged particle beam exposure apparatuses capable of producing finer semiconductor integrated circuits have been actively conducted. Among them, an electron beam exposure apparatus that draws a circuit pattern called a reticle on a wafer by a projection lens of an electron optical system has attracted attention.
The reticle is made of, for example, a silicon wafer having a diameter of about 200 mm. However, since the exposure field of the electron beam exposure apparatus is as small as about 250 μm, the subdivided pattern is connected to expose a chip of several tens of mm square. While exposing.
これらの偏向器、非点補正器は種々の構造のものが考案されており、その中の一つにトロイダル型コイルといわれるものがある。このトロイダル型コイルでは、コイルの磁束を均一にするために、コイルの位置は各箇所で±50μm程度の位置決め精度が要求される。
特許文献2には、このトロイダル型コイルのコイル基板(板状コイル)の取付位置精度向上に関する技術が開示されている。特許文献2のトロイダル型コイルは、板状コイルの上にコイルを形成して、その板状コイルを放射状に配置するものである。板状コイルは、円筒部材の外周に形成された溝と、円筒部材に嵌め込まれた板状部材における円筒部材の軸に垂直な平面に形成された溝に、それぞれ嵌め込まれる。そして、板状コイルの端部と溝底を当接させて、板状コイルが位置決め固定されている。
These deflectors and astigmatism correctors have been devised in various structures, and one of them is called a toroidal coil. In this toroidal coil, in order to make the magnetic flux of the coil uniform, the position of the coil is required to have a positioning accuracy of about ± 50 μm at each location.
また、特許文献3には、本発明者によるトロイダル型コイルの構造体が開示されている。これは、石英、マシナブルセラミックス、ファインセラミックス等では、板状コイルの取付位置精度を左右する溝深さを揃えるのが困難なため、溝深さの精度に左右されずに、板状コイルの取り付けを高精度かつ簡単に行えるようにしたものである。
ここで、コイル構造体でのコイルの位置精度は、板状コイルの取付位置よりも、むしろ板状コイル外周からのコイルの位置によって大きく左右される。そのため、実際の製造工程では、板材にリソグラフィーで銅コイルを形成し、板状コイルをレーザー加工等で切断した後に、各板状コイルのコイル位置を修正する必要があった。しかし、コイルの位置から板状コイル外周までの間隔を、レーザー加工等で±50μm程度の精度で揃えるのは困難であり、この点で改善の余地があった。 Here, the positional accuracy of the coil in the coil structure is greatly influenced by the position of the coil from the outer periphery of the plate coil rather than the mounting position of the plate coil. Therefore, in an actual manufacturing process, it is necessary to correct the coil position of each plate coil after forming a copper coil by lithography on the plate material and cutting the plate coil by laser processing or the like. However, it is difficult to align the distance from the coil position to the outer periphery of the plate coil with an accuracy of about ± 50 μm by laser processing or the like, and there is room for improvement in this respect.
しかも、上記従来例のトロイダル型コイルで、特に複数種類の板状コイルを組み込む場合には、それぞれのコイル基板でそのコイルの形状等が異なることから、コイルの位置精度を確保するのが困難であった。
本発明は、上記従来技術の課題を解決するためにされたものであり、その目的は、コイル構造体の組立時にコイルの位置合わせを簡単かつ高い精度で行える板状コイルを提供することである。
In addition, in the case of incorporating a plurality of types of plate-like coils in the conventional toroidal coil, it is difficult to ensure the positional accuracy of the coil because the shape of the coil is different for each coil substrate. there were.
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a plate coil that can easily and accurately align a coil during assembly of a coil structure. .
請求項1の発明は、外周面にその長さ方向に延びる複数の溝を有する円筒部材と、少なくとも1面が前記円筒部材の軸方向に垂直になるように前記円筒部材に嵌合され、前記円筒部材の軸との交点を中心として放射状に延びる複数の溝を有する板状部材とからなるトロイダル型コイル組立体における前記溝に挿入され、前記トロイダル型コイル組立体の軸に対して放射状に配置される板状コイルにおいて、コイルを両面に形成した板部材と、この板部材の少なくとも片面に形成され、前記挿入時に前記円筒部材または前記板状部材の前記溝の肩部に当接して前記円筒部材または前記板状部材と前記コイルとの相対位置を調整する位置決め突起とを備えることを特徴とする。
The invention according to
請求項2の発明は、請求項1に記載の発明において、前記コイルおよび前記位置決め突起がリソグラフィーにより同時に形成されることを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載の発明において、前記板部材に形成された前記コイルの外縁部が、前記位置決め突起となることを特徴とする。
請求項4の発明は、外周面にその長さ方向に延びる複数の溝を有する円筒部材と、少なくとも1面が前記円筒部材の軸方向に垂直になるように前記円筒部材に嵌合され、前記円筒部材の軸との交点を中心として放射状に延びる複数の溝を有する板状部材とからなるトロイダル型コイル組立体と、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の板状コイルとで構成されるトロイダル型コイル構造体であって、前記板状コイルは前記円筒部材および前記板状部材の前記溝に挿入されて、前記トロイダル型コイル組立体の軸に対して前記板状コイルが放射状に配置され、前記板状コイルの位置決め突起は前記円筒部材または前記板状部材の前記溝の肩部に当接して、前記円筒部材または前記板状部材と前記コイルとの相対位置が調整されることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the coil and the positioning protrusion are simultaneously formed by lithography.
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, an outer edge portion of the coil formed on the plate member serves as the positioning protrusion.
According to a fourth aspect of the present invention, a cylindrical member having a plurality of grooves extending in the length direction on an outer peripheral surface, and the cylindrical member are fitted to the cylindrical member so that at least one surface is perpendicular to the axial direction of the cylindrical member, The toroidal type coil assembly which consists of a plate-shaped member which has several groove | channels radially extended centering | focusing on the intersection with the axis | shaft of a cylindrical member, The plate-shaped coil of any one of Claims 1-3 A toroidal type coil structure, wherein the plate-like coil is inserted into the groove of the cylindrical member and the plate-like member, and the plate-like coil is arranged with respect to the axis of the toroidal-type coil assembly. The plate-like coil positioning projections are arranged in a radial manner and contact the shoulder of the groove of the cylindrical member or the plate-like member, and the relative position between the cylindrical member or the plate-like member and the coil is adjusted. Specially To.
請求項5の発明は、請求項4に記載のトロイダル型コイル構造体を備えたことを特徴とする荷電粒子線露光装置である。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a charged particle beam exposure apparatus comprising the toroidal type coil structure according to the fourth aspect.
本発明の板状コイルでは、板状コイルとトロイダル型コイル組立体の相対位置の調整が位置決め突起により行われる。そのため、板状コイルの切断精度に左右されることなく、板状コイルを簡単かつ高精度でトロイダル型コイル組立体に取り付けることができる。
また、本発明のコイル構造体および荷電粒子装置では前記板状コイルを用いることで、精度の高いトロイダル型コイル構造体と、これを用いた荷電粒子線露光装置を得ることができる。
In the plate coil of the present invention, the relative position of the plate coil and the toroidal coil assembly is adjusted by the positioning protrusion. Therefore, the plate coil can be easily and highly accurately attached to the toroidal coil assembly without being affected by the cutting accuracy of the plate coil.
Moreover, in the coil structure and the charged particle apparatus of the present invention, a highly accurate toroidal coil structure and a charged particle beam exposure apparatus using the same can be obtained by using the plate coil.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。
(第1実施形態)
図1から図5は、第1実施形態の板状コイル1と、この板状コイル1を用いたトロイダル型コイル構造体を示す図である(請求項1、請求項2および請求項4に対応する)。この第1実施形態の板状コイル1は、トロイダル型コイル組立体10とともにトロイダル型コイル構造体11を構成するものである。
(トロイダル型コイル組立体の構成)
まず、板状コイル1が挿入されるトロイダル型コイル組立体10の構成を説明する。トロイダル型コイル組立体10は、円筒部材12と板状部材13とから構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
1 to 5 are views showing a plate-
(Configuration of toroidal coil assembly)
First, the configuration of the
円筒部材12の外周面には、複数の溝14が、円筒部材12の長さ方向に延長するように形成されている。
また、板状部材13は、ドーナッツ型に形成された部材であって、その内周に円筒部材12に嵌り込むようになっている。板状部材13の1面には、板状部材13の中心から放射状に広がる複数の溝15が形成されている。
A plurality of
Further, the plate-
トロイダル型コイル組立体10の組立では、板状部材13の溝15の形成面が円筒部材12の軸方向に垂直になるように、板状部材13の内周に円筒部材12を嵌合させ、接着剤等で固定する。このとき、円筒部材12の溝14と、板状部材13の溝15の位置を対応させておく。
(板状コイルの構成)
次に、第1実施形態の板状コイル1の構成を説明する。板状コイル1は、板部材2と、コイル3と、位置決め突起4とから構成されている。この板状コイル1は、トロイダル型コイル組立体10の溝14および溝15に挿入されて、トロイダル型コイル組立体10の軸を中心に放射状に配置される。
In the assembly of the
(Configuration of plate coil)
Next, the configuration of the
板部材2は、石英、マシナブルセラミックス、ファインセラミックス等の絶縁体で形成されている。板部材2の厚さは、トロイダル型コイル組立体10の溝14および溝15の溝幅より若干小さく設定され、板部材2を溝14および溝15に挿入できるようになっている。
コイル3は板部材2の両面に形成されている。このコイル3のパターンは板部材2の表側(あるいは裏側)で右巻き、板部材2の裏側(あるいは表側)で左巻きの線対称形状をなしている。コイル3は、板部材2を隔ててコイル3のパターンが背中合わせに合致するように板部材2の両面に形成されている。コイル3の中心部では板部材2が貫通されており、両面のコイル3が導通されている。
The
The
このコイル3は以下の工程で形成される。まず、平面の板部材2に蒸着等により薄膜の導電体を形成する。この薄膜の導電体はその後の電鋳プロセスでの電極となる。次に、厚膜レジストを板部材の両面に塗布し、その後、リソグラフィーにより所定の形状にパターニングする。この厚膜レジストのパターンは以後の電鋳プロセスで、電鋳の成長方向を基板から垂直方向に制限する役割を果たす。次に、板部材2を銅を含む電鋳液中に浸漬し、電鋳により銅を電極上に析出させていく。その後、厚膜レジストを取り去る。最後に、薄膜の導電体をエッチング等により除去して、板部材2上にコイル3が形成される。
The
位置決め突起4は、コイル3が形成されている板部材2の両面にそれぞれ形成されている。この位置決め突起4は、板部材2において、溝14に挿入される部分との境界上に2カ所、溝15に挿入される部分との境界上に1カ所の合計3カ所に設けられている。
また、位置決め突起4はコイル3と同じく銅製であって、コイル3を形成する上記の工程でコイル3と同時に形成される。位置決め突起4はリソグラフィーで形成されているため、コイルと位置決め突起の位置を±30μm程度の高い精度で安定して揃えることが容易である。さらに、コイル3と位置決め突起4を一度で形成するため、位置決め突起4の形成作業が煩雑となることはない。
The
The
そして、板部材2の両面ともに、位置決め突起4の突起高さは、板状コイル1をトロイダル型コイル組立体10に挿入した状態で、位置決め突起4が溝14または溝15の肩部と干渉する高さに設定されている。
なお、位置決め突起4の配置は、円筒部材または板状部材とコイルとの相対位置を調整でき、かつ板状コイルを安定支持できる配置であれば、上記第1実施形態の配置に限定されるものではない。たとえば、図3のように、位置決め突起4を、溝側または溝側の位置決め突起を連続的に形成してもよく、また位置決め突起をL字状に形成するなど、適宜変更することができる。さらに、位置決め突起は、板部材の両面でその位置が対応するように形成する必要もなく、板状コイル1の両面の位置決め突起のパターンが非対称形であってもよい(図示を省略する)。
(トロイダル型コイル構造体の組立)
トロイダル型コイル構造体11は、上記の板状コイル1を、円筒部材12の溝14と、板状部材13の溝15とに挿入して接着剤等で固定し、板状コイル1をトロイダル型コイル組立体10の軸を中心に放射状に配置することで完成する。このトロイダル型コイル構造体11は、板状コイル1に流す電流を制御することにより、光軸上に光軸と垂直な方向の合成磁界を発生させ、その磁界と電子線との相互作用によるローレンツ力で電子線を偏向させるものである。
The projection height of the
The
(Assembly of toroidal coil structure)
The toroidal coil structure 11 includes the plate-
このトロイダル型コイル構造体11の組立状態において、板状コイル1の3カ所の位置決め突起4は、トロイダル型コイル組立体10の溝14または溝15の肩部にそれぞれ当接する。そのため、板状コイル1は、位置決め突起4がトロイダル型コイル組立体10に当接する3点で安定支持される。そして、位置決め突起4により、円筒部材12および板状部材13の表面を基準として、放射状に配置された板状コイル1のコイル3の相対位置がそれぞれ調整される。
In the assembled state of the toroidal coil structure 11, the three
本発明で、位置決め突起4でコイル3の位置を揃えるのは以下の理由による。従来では、トロイダル型コイル組立体10の溝底に板状コイル1の周縁部を当接させて、コイル3の位置決めを行ってきた。しかし、板部材2の外周からコイル3までの位置を高い精度で揃えるのは非常に困難であった。そのため、本発明では、溝14または溝15の肩部(円筒部材12または板状部材13の表面)を基準として、位置決め突起4によってコイル3の位置を調整している。すなわち、本発明では、板部材2の外周からコイル3までの距離によって、トロイダル型コイル構造体でのコイル3の位置精度が左右されることがない。したがって、板状コイル1をレーザー加工で切断した後に、板部材2の外周からコイル3までの距離を調整する必要がなくなり、その製造効率は大幅に向上する。
(第2実施形態)
図6は、本発明の第2実施形態の板状コイル1aを示す図である(請求項1から請求項3に対応する)。なお、第2実施形態で第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付して説明を省略する。
In the present invention, the
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a view showing a
第2実施形態の板状コイル1aには、1枚の板部材2に、電子線を偏向させるためのコイル3と補正コイル5が配置されている。この補正コイル5の外周部は、溝14の挿入部分と溝15の挿入部分のそれぞれの境界上に位置しており、補正コイル5の外縁部が位置決め突起として機能している。これにより、位置決め突起4および補正コイル5の外縁部により、円筒部材12および板状部材13の表面を基準として、板状コイル1のコイル3の相対位置が調整される。
In the
なお、第1実施形態や第2実施形態のように、複数種類の板状コイルを用いてトロイダル型コイル構造体を組み立てる場合、従来技術では、板部材のサイズやコイルの位置などを合わせることが困難となる。そのため、かかる場合には本発明の位置決め突起等によるコイルの位置合わせが特に有効となる。
(第3実施形態)
図7は第3実施形態であって、本発明のトロイダル型コイル構造体11を使用した電子線露光装置の概略を示した図である(請求項5に対応する)。
In addition, when assembling a toroidal type coil structure using a plurality of types of plate-like coils as in the first embodiment and the second embodiment, the size of the plate member, the position of the coil, etc. can be matched in the prior art. It becomes difficult. Therefore, in such a case, the alignment of the coil by the positioning protrusion of the present invention is particularly effective.
(Third embodiment)
FIG. 7 is a diagram showing an outline of an electron beam exposure apparatus using the toroidal coil structure 11 of the present invention, which is a third embodiment (corresponding to claim 5).
図7の電子線露光装置は、電子銃20と、照明光学系21と、レチクルステージ22と、投影レンズ23、24と、ウエハステージ25とから構成される。
電子線露光装置の電子銃20より電子線が放出され、それが照明光学系21を通過して、レチクル26に照射される。レチクル26面を照射した電子線のうち、レチクル26に形成されたパターンを通過したものは、投影レンズ23、24によりパターン像をウエハ27面に縮小転写される。本発明のトロイダル型コイル構造体11は、電子線の起動を制御可能にシフトするために設けられている。なお、上記の説明では、トロイダル型コイル構造体11を全ての個所に用いたが、必ずしも、トロイダル型コイル構造体11を全ての個所に用いる必要はない。更に、偏向器と磁気レンズの両方の機能を持つトロイダル型コイル構造体11を用いても構わない。また、以上の例は投影光学系に関するものであったが、照明光学系にも同様に本発明のトロイダル型コイル構造体11を用いることができることはいうまでもない。
The electron beam exposure apparatus in FIG. 7 includes an electron gun 20, an illumination
An electron beam is emitted from the electron gun 20 of the electron beam exposure apparatus, passes through the illumination
本発明では、板状コイルとトロイダル型コイル組立体の相対位置の調整が位置決め突起により行われる。そのため、板状コイルの切断精度に左右されることなく、板状コイルを簡単かつ高精度でトロイダル型コイル組立体に取り付けることができ、精度の高いトロイダル型コイル構造体や、荷電粒子線露光装置を提供できる。 In the present invention, the relative position between the plate coil and the toroidal coil assembly is adjusted by the positioning protrusion. Therefore, the plate coil can be attached to the toroidal coil assembly easily and with high accuracy without being affected by the cutting accuracy of the plate coil, and a highly accurate toroidal coil structure or charged particle beam exposure apparatus Can provide.
1、1a 板状コイル
2 板部材
3 コイル
4 位置決め突起
5 補正コイル
10 トロイダル型コイル組立体
11 トロイダル型コイル構造体
12 円筒部材
13 板状部材
14、15 溝
20 電子銃
21 照明光学系
22 レチクルステージ
23、24 投影レンズ
25 ウエハステージ
26 レチクル
27 ウエハ
28 散乱アパーチャ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
コイルを両面に形成した板部材と、
この板部材の少なくとも片面に形成され、前記挿入時に前記円筒部材または前記板状部材の前記溝の肩部に当接して前記円筒部材または前記板状部材と前記コイルとの相対位置を調整する位置決め突起と
を備えることを特徴とする板状コイル。 A cylindrical member having a plurality of grooves extending in the length direction on the outer peripheral surface, and an intersection of the cylindrical member, which is fitted to the cylindrical member so that at least one surface is perpendicular to the axial direction of the cylindrical member. In the plate-like coil inserted into the groove in the toroidal coil assembly comprising a plate-like member having a plurality of grooves extending radially about the center, and arranged radially with respect to the axis of the toroidal coil assembly,
A plate member having coils formed on both sides;
Positioning that is formed on at least one side of the plate member and adjusts the relative position between the cylindrical member or the plate-like member and the coil by contacting the shoulder of the groove of the cylindrical member or the plate-like member during the insertion. A plate-like coil comprising: a protrusion.
前記板状コイルは前記円筒部材および前記板状部材の前記溝に挿入されて、前記トロイダル型コイル組立体の軸に対して前記板状コイルが放射状に配置され、
前記板状コイルの位置決め突起は前記円筒部材または前記板状部材の前記溝の肩部に当接して、前記円筒部材または前記板状部材と前記コイルとの相対位置が調整されることを特徴とするトロイダル型コイル構造体。 A cylindrical member having a plurality of grooves extending in the length direction on the outer peripheral surface, and an intersection of the cylindrical member, which is fitted to the cylindrical member so that at least one surface is perpendicular to the axial direction of the cylindrical member. A toroidal type coil assembly comprising a toroidal type coil assembly comprising a plate-like member having a plurality of grooves extending radially from the center and the plate-like coil according to any one of claims 1 to 3. A structure,
The plate-like coil is inserted into the cylindrical member and the groove of the plate-like member, and the plate-like coil is arranged radially with respect to the axis of the toroidal type coil assembly,
The positioning projection of the plate-like coil is in contact with the shoulder of the groove of the cylindrical member or the plate-like member, and the relative position between the cylindrical member or the plate-like member and the coil is adjusted. Toroidal coil structure.
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