JP2007018814A - Charged particle beam optical system - Google Patents

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JP2007018814A JP2005197688A JP2005197688A JP2007018814A JP 2007018814 A JP2007018814 A JP 2007018814A JP 2005197688 A JP2005197688 A JP 2005197688A JP 2005197688 A JP2005197688 A JP 2005197688A JP 2007018814 A JP2007018814 A JP 2007018814A
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Hiroyasu Shimizu
弘泰 清水
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charged particle beam optical system in which deflective chromatic aberration is suppressed. <P>SOLUTION: A deflection position on an image plane is assumed to be Woai (=Xoai+i Yoai) in complex coordinate, with the amount deflected by a deflector assumed as wdi (=xdi+i ydi). The aberration coefficient (corresponds to vector 3) of deflective chromatic aberration caused by energy width of charged particles is set to be proportional (in other words, to be vector 3') to wdi/Woai (corresponding to vector 1). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、荷電粒子線光学系に関するものである。   The present invention relates to a charged particle beam optical system.

従来の荷電粒子線装置では、設計でMEBS(Munro’s Electron Beam Software Ltd)社の荷電粒子線光学系解析ソフトが良く使われている。しかし、MEBS社のソフトでは色収差として、荷電粒子源のエネルギー分散によるものしか評価されない。色収差はこの他に電磁レンズによるものもある。軸上および倍率回転色収差に関しては、電磁レンズによる色収差の収差係数Kiと荷電粒子源のエネルギー分散による色収差の収差係数Kvとの間に、Ki=-2Kvの関係があるので、光学系を最適化していく場合に、軸上、倍率回転色収差は荷電粒子源のエネルギー分散によるものを評価すれば、電磁レンズによる色収差は自然に定まる。   In the conventional charged particle beam apparatus, the charged particle beam optical system analysis software of MEBS (Munro ’s Electron Beam Software Ltd) is often used in the design. However, MEBS software can only evaluate chromatic aberration due to the energy dispersion of the charged particle source. Other chromatic aberrations are also caused by electromagnetic lenses. For axial and magnification rotational chromatic aberration, the optical system is optimized because there is a relationship Ki = -2Kv between the chromatic aberration coefficient Ki due to electromagnetic lens and the chromatic aberration coefficient Kv due to energy dispersion of the charged particle source. If the chromatic aberration due to the energy dispersion of the charged particle source is evaluated on the axis, the chromatic aberration due to the electromagnetic lens is naturally determined.

しかしながら、実際には、偏向色収差係数は、像面での偏向位置を複素座標でWoai(=Xoai + I Yoai)とし、そのうち偏向器によって偏向される分をwdi(=xdi + I ydi)とすると、Ki=-(wdi/Woai + 2 Kv)となる。従って、wdi/Woaiの項があるため、エネルギー分散による偏向色収差を小さくするように最適化したのでは、レンズ電源ノイズによる偏向色収差は小さくならない。   However, in actuality, the deflection chromatic aberration coefficient is assumed that the deflection position on the image plane is Woai (= Xoai + I Yoai) in complex coordinates, and the part deflected by the deflector is wdi (= xdi + I ydi). Ki =-(wdi / Woai + 2 Kv). Therefore, since there is a term wdi / Woai, the deflection chromatic aberration due to the lens power supply noise does not become small if the deflection chromatic aberration due to energy dispersion is optimized.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、偏向色収差を小さく抑えた荷電粒子線光学系を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a charged particle beam optical system in which deflection chromatic aberration is suppressed to be small.

前記課題は、像面での偏向位置を複素座標でWoai(=Xoai+i Yoai)としそのうち偏向器によって偏向される分をwdi(=xdi + i ydi)とするとき、荷電粒子のエネルギー幅によって生じる偏向色収差の収差係数が、wdi/Woaiに比例させるように設定されていることを特徴とする荷電粒子線光学系により解決される。   The problem is that the deflection caused by the energy width of the charged particles when the deflection position on the image plane is Woai (= Xoai + i Yoai) in complex coordinates and the part deflected by the deflector is wdi (= xdi + i ydi) This is solved by a charged particle beam optical system characterized in that the aberration coefficient of chromatic aberration is set to be proportional to wdi / Woai.

偏向色収差の収差係数をこのように設定すると、偏向色収差を小さくすることが可能となる。又、装置に要求される偏向色収差によるボケと位置ずれ仕様を満足する、エネルギー分散による偏向色収差係数の範囲を決めることができる。   If the aberration coefficient of the deflection chromatic aberration is set in this way, the deflection chromatic aberration can be reduced. In addition, it is possible to determine the range of the deflection chromatic aberration coefficient due to energy dispersion that satisfies the blur and misalignment specifications due to the deflection chromatic aberration required for the apparatus.

本発明によれば、偏向色収差を小さく抑えた荷電粒子線光学系を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the charged particle beam optical system which suppressed the deflection chromatic aberration small can be provided.

以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。なお、本明細書及び特許請求の範囲に記載される記号は、特に断らない限り又はスカラー量であることが自明である場合を除いてベクトル(複素数)である。以下の説明においては、荷電粒子線として電子線を例に挙げて説明する。又、光軸をz軸とするx−y−z直交座標系を使用し、物面を示す添え字をo、像面を示す添え字をiとする。又、「’」はzによる1階微分、「”」はzによる2階微分を示す。前記複素数は、x成分を実数部、y成分を虚数部として表す。   Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The symbols described in the present specification and claims are vectors (complex numbers) unless otherwise specified or unless it is obvious that they are scalar quantities. In the following description, an electron beam will be described as an example of a charged particle beam. In addition, an xyz orthogonal coordinate system having the optical axis as the z-axis is used, and a subscript indicating the object plane is set as o and a subscript indicating the image plane is set as i. “′” Indicates a first-order differential with z, and “” ”indicates a second-order differential with z. The complex number represents an x component as a real part and a y component as an imaginary part.

電子軌道w(z)の近軸方程式は、一般に   The paraxial equation of electron orbit w (z) is generally

Figure 2007018814
Figure 2007018814

で示される。
ここで、φ(z)は軸上の電位であり、電子のエネルギーに等しい。すなわち、静電レンズがある場合はその電圧で変化し、静電レンズが無い場合は加速電圧となる。又、B(z)は電磁レンズの軸上磁場、d1(z)は電磁偏向器の偏向場、Iは電磁偏向器の電流、f1(z)は静電偏向器の偏向場、vは静電偏向電圧、eは電子の電荷、mは電子の質量である。
Indicated by
Here, φ (z) is an on-axis potential and is equal to electron energy. That is, when there is an electrostatic lens, it changes with the voltage, and when there is no electrostatic lens, it becomes an acceleration voltage. B (z) is the axial magnetic field of the electromagnetic lens, d1 (z) is the deflection field of the electromagnetic deflector, I is the current of the electromagnetic deflector, f1 (z) is the deflection field of the electrostatic deflector, and v is the static field. The electric deflection voltage, e is the charge of the electrons, and m is the mass of the electrons.

収差を求める場合、(1)式におけるw(z)をw(z)+dw(z)として、その微分、2階微分もそれに対応させて変化させる。これにエネルギー分散による色収差ならφ(z)をφ(z)+dv、電磁レンズによる色収差なら、B(z)をB(z)(1+ΔNI/NI)、とし、それらの微分もそれに対応させて変化させる。但し、NIは電磁レンズのアンペアターン、ΔNIはその変動分である。このようにして収差項dw(z)を計算する。   When obtaining the aberration, w (z) in the equation (1) is set to w (z) + dw (z), and the derivative and the second derivative are also changed correspondingly. In this case, φ (z) is φ (z) + dv for chromatic aberration due to energy dispersion, and B (z) is B (z) (1 + ΔNI / NI) for chromatic aberration due to an electromagnetic lens, and their differentiation changes correspondingly. Let Here, NI is the ampere turn of the electromagnetic lens, and ΔNI is the variation. In this way, the aberration term dw (z) is calculated.

このようにすると、(1)式より、   In this way, from equation (1),

Figure 2007018814
Figure 2007018814

と書くことができる。
Pc(z)は、エネルギー分散による色収差の場合、
Can be written.
Pc (z) is chromatic aberration due to energy dispersion,

Figure 2007018814
Figure 2007018814

電磁レンズによる色収差の場合、 In the case of chromatic aberration due to electromagnetic lenses,

Figure 2007018814
Figure 2007018814

となる。 It becomes.

一方、像面での色収差は、   On the other hand, the chromatic aberration at the image plane is

Figure 2007018814
Figure 2007018814

となる。 It becomes.

ここで、   here,

Figure 2007018814
Figure 2007018814

はw(z)の複素共約数を示し(他においても、記号の上にバーを付けたものは、その記号の複素共約数を示す)、w(z)は物面で光軸から傾き1で放出され、像面で光軸に戻る近軸軌道を表している。又 Indicates the complex co-divisor of w a (z) (in other cases, the symbol above the symbol indicates the complex co-divisor of the symbol), and w a (z) is light on the object plane. It represents a paraxial trajectory emitted from the axis with an inclination of 1 and returning to the optical axis at the image plane. or

Figure 2007018814
Figure 2007018814

は、 Is

Figure 2007018814
Figure 2007018814

の像面での傾きを表している。 Represents the inclination on the image plane.

光学系が電磁レンズと電磁偏向器のみで構成される場合、エネルギー分散による色収差の場合、   When the optical system consists of only an electromagnetic lens and an electromagnetic deflector, in the case of chromatic aberration due to energy dispersion,

Figure 2007018814
Figure 2007018814

電磁レンズによる色収差の場合、 In the case of chromatic aberration due to electromagnetic lenses,

Figure 2007018814
Figure 2007018814

像面での色収差は Chromatic aberration at the image plane is

Figure 2007018814
Figure 2007018814

となる。 It becomes.

偏向軌道でない軌道の場合、明らかに、エネルギー分散による色収差の場合、   In the case of a trajectory that is not a deflection trajectory, clearly, in the case of chromatic aberration due to energy dispersion,

Figure 2007018814
Figure 2007018814

電磁レンズによる色収差の場合、 In the case of chromatic aberration due to electromagnetic lenses,

Figure 2007018814
Figure 2007018814

ここで、 here,

Figure 2007018814
Figure 2007018814

とおく。但し、dwv、dwiは、それぞれ、エネルギー分散に起因する色収差、電磁レンズのアンペアターンの変動に起因する色収差であり、Kv、Kiはそれぞれの偏向色収差の収差係数、wiは、像面での開き角又は像高により決定される量を示す。
このようにすると、前式の関係より、
far. Where dwv and dwi are chromatic aberration caused by energy dispersion and chromatic aberration caused by ampere-turn fluctuation of the electromagnetic lens, Kv and Ki are aberration coefficients of the respective deflection chromatic aberration, and wi is an opening on the image plane. Indicates the amount determined by corner or image height.
In this way, from the previous equation,

Figure 2007018814
Figure 2007018814

が得られ、前述のようにKi=-2Kvとなる。 Is obtained, and Ki = −2 Kv as described above.

一方、偏向色収差については、近軸方程式から導かれる式   On the other hand, for deflection chromatic aberration, an equation derived from a paraxial equation

Figure 2007018814
Figure 2007018814

を用いて、エネルギー分散による色収差の場合、 In the case of chromatic aberration due to energy dispersion,

Figure 2007018814
Figure 2007018814

は変わらないので、 Will not change,

Figure 2007018814
Figure 2007018814

電磁レンズによる色収差の場合、 In the case of chromatic aberration due to electromagnetic lenses,

Figure 2007018814
Figure 2007018814

像面での色収差は、 Chromatic aberration at the image plane is

Figure 2007018814
Figure 2007018814

Figure 2007018814
Figure 2007018814

(19)式のうち最初の項は部分積分できて、w(z)の共役複素数のかかっている部分は物面、像面で0であるから、結局(19)式は、 Since the first term of the equation (19) can be partially integrated, and the portion of the conjugate complex number of w a (z) is 0 on the object plane and the image plane, the equation (19) is

Figure 2007018814
Figure 2007018814

と表すことができる。
よって、
It can be expressed as.
Therefore,

Figure 2007018814
Figure 2007018814

このとき、偏向軌道が軸上から出ているとWm(Z)=0であるため
Ki=-1-2Kv …(22)
一方、軸外から出ていると
At this time, if the deflection trajectory is on the axis, Wm (Z o ) = 0.
Ki = -1-2Kv… (22)
On the other hand,

Figure 2007018814
Figure 2007018814

軸外から出ている軌道は、像高による軌道(像高を考慮したw軌道)と偏向器のみを駆動したときの軌道の和となる。よって、 Track coming out of off-axis is the sum of the track when driving the only deflector trajectory (w b orbits in consideration of the image height) due to the image height. Therefore,

Figure 2007018814
Figure 2007018814

右辺第一項が像高による軌道の偏向量、第二項が偏向器単独での偏向量である。Mは、倍率、回転を含む複素像倍率で The first term on the right side is the deflection amount of the orbit due to the image height, and the second term is the deflection amount of the deflector alone. M is the complex image magnification including magnification and rotation

Figure 2007018814
Figure 2007018814

で表される。
これより、
It is represented by
Than this,

Figure 2007018814
Figure 2007018814

ここで、w(z)を、MWNSソフトウエアの用語に従って、Woaiと記することにする。すなわち、前述のように、
Ki=-(wdi/Woai + 2 Kv) …(26d)
図1は、本発明の第1の実施の形態の原理を示す図である。以下の説明においては、像面での偏向位置を複素座標でWoai(=Xoai+i Yoai)としそのうち偏向器によって偏向される分をwdi(=xdi + i ydi)とする。エネルギー分散による偏向色収差は、(9)式のWiがwoaiに等しいので、Kv・Woai・ΔV/V となる。又、レンズ電源ノイズによる偏向色収差は、(10)式のWiがwoaiに等しいので、Ki・Woai・ΔNI/NIになる。ここで、Kvはエネルギー分散による偏向色収差係数、Kiはレンズ電源ノイズによる偏向色収差係数、Woaiは偏向位置を示す。全て複素数(ベクトル)である。又、ΔVはエネルギー分散、Vは加速電圧、ΔNIはレンズ電源ノイズ、NIはレンズ電流を示す。これらは全て実数(スカラー量)である。
Here, w m (z i ) is written as Woai according to the terminology of MWNS software. That is, as mentioned above,
Ki =-(wdi / Woai + 2 Kv)… (26d)
FIG. 1 is a diagram showing the principle of the first embodiment of the present invention. In the following description, the deflection position on the image plane is Woai (= Xoai + i Yoai) in complex coordinates, and the part deflected by the deflector is wdi (= xdi + i ydi). The deflection chromatic aberration due to energy dispersion is Kv · Woai · ΔV / V because Wi in equation (9) is equal to woai. Further, the deflection chromatic aberration due to the lens power supply noise is Ki · Woai · ΔNI / NI because Wi in equation (10) is equal to woai. Here, Kv is a deflection chromatic aberration coefficient due to energy dispersion, Ki is a deflection chromatic aberration coefficient due to lens power supply noise, and Woai is a deflection position. All are complex numbers (vectors). ΔV represents energy dispersion, V represents acceleration voltage, ΔNI represents lens power supply noise, and NI represents lens current. These are all real numbers (scalar quantities).

エネルギー分散による偏向色収差は、常にエネルギーの異なった荷電粒子が像面に到達するので、ボケになる。一方、レンズ電源ノイズによる偏向色収差は、電源ノイズによって変化する。電源ノイズが高速に変化する場合は、ボケになるが、低速の変化では位置ズレになる。例えば、SEMのような場合は高速のノイズなら、各画素に対応するビームが振動してボケているが、これよりやや遅いと1走査中の位置ズレになり、さらに一画面走査と同程度の中速の場合は、Y方向の歪となり、さらに低速になると、一画面ごとに位置が変化していくような事になる。SEMで、観察位置を光軸からずらして高倍で観察するような場合はWoaiが大きくなるため、非常に目立つことになる。   Deflection chromatic aberration due to energy dispersion is always blurred because charged particles having different energies always reach the image plane. On the other hand, the deflection chromatic aberration due to the lens power supply noise changes due to the power supply noise. If the power supply noise changes at high speed, it will be blurred, but if it changes at low speed, it will be misaligned. For example, in the case of SEM, if the noise is high speed, the beam corresponding to each pixel oscillates and blurs, but if it is slightly slower than this, it will be misaligned during one scan, and it is about the same as one screen scan. In the case of medium speed, distortion occurs in the Y direction, and when the speed is further reduced, the position changes for each screen. In SEM, when the observation position is shifted from the optical axis and observed at a high magnification, Woai becomes large, so it becomes very conspicuous.

一方、転写露光装置のような場合は、大偏向を行い、つなぎ精度、重ね精度が重要になってくるため、ボケよりも位置ズレの仕様(位置ズレに関するバジェットから割り当てられている量)が厳しくなっている。したがって、低速ノイズに対応するレンズ電源ノイズによる偏向色収差が位置ズレ仕様を満足することに重点を置く。その場合、仕様から許容される位置ズレをdpos とするとKiは複素座標で半径   On the other hand, in the case of a transfer exposure apparatus, since the deflection is large, and the joining accuracy and overlay accuracy become important, the specification of positional deviation (the amount allocated from the budget regarding positional deviation) is stricter than the blur. It has become. Therefore, emphasis is placed on the fact that the deflection chromatic aberration due to the lens power supply noise corresponding to the low-speed noise satisfies the positional deviation specification. In that case, Ki is a complex coordinate radius if dpos is a position deviation allowed from the specification.

Figure 2007018814
Figure 2007018814

で表される円よりも内側の点であればよい。このときエネルギー分散による偏向色収差係数は、(26d)式にから導かれるように、
Kv=-(wdi/Woai + Ki)/2
の関係がある。転写露光装置では一般に物面にあたるレチクル面で光軸から離れた副視野を照明し、そこを透過した荷電粒子が投影光学系を通して像面にあたるウエハ面の光軸から離れた副視野を露光することになる。(24)式において、w(z)がWoaiに、w(z)がwdiに対応している。w(z)は露光サブフィールドのレチクル面での位置であり、設計時には最大偏向するサブフィールドで評価を行うため、最大偏向するサブフィールドが決まればw(z)、w(z)は決まり、複素倍率Mは、投影レンズによって決まるため、偏向器のみによる偏向量wdiも一義的に決まる。
Any point inside the circle represented by At this time, the deflection chromatic aberration coefficient due to energy dispersion is derived from the equation (26d):
Kv =-(wdi / Woai + Ki) / 2
There is a relationship. In a transfer exposure apparatus, a subfield far from the optical axis is generally illuminated by a reticle surface, which is the object surface, and the charged particles transmitted therethrough expose a subfield far from the optical axis of the wafer surface, which is the image plane, through the projection optical system. become. (24) In the formula, w m (z i) is the Woai, w d (z i) corresponds to the WDI. w m (z o ) is the position of the exposure subfield on the reticle surface, and evaluation is performed in the subfield that is maximum deflected at the time of design. Therefore, if the subfield that is maximum deflected is determined, w m (z o ), w m ( Since z i ) is determined and the complex magnification M is determined by the projection lens, the deflection amount wdi by only the deflector is also uniquely determined.

したがって、先の式において、wdi/Woaiは複素定数になる。この関係を図示すると図1のようになる。図1において、ベクトル1は-wdi/(2Woai)をベクトル標記したもの、ベクトル2は-Ki/2をベクトル標記したもの、ベクトル3はKvをベクトル標記したものを示している。ベクトル2、ベクトル3は偏向色収差の大きさに比例するため極力小さくする必要があるが、明らかに、ベクトル2、ベクトル3のベクトル1への射影であるベクトル2’、ベクトル3’の方が、ベクトルの長さが短くなるため偏向色収差を小さくできる。つまり、偏向色収差係数Kvは、複素定数であるwdi/Woai に比例させるとよい。この際、Kiは自動的にwdi/Woaiに比例することになる。なお、図1において、図示の都合上、ベクトル1とベクトル2’、ベクトル3’の位置を異ならせて描いているが、実際には、これらは重なっている。   Therefore, in the previous equation, wdi / Woai is a complex constant. This relationship is illustrated in FIG. In FIG. 1, vector 1 indicates -wdi / (2Woai) as a vector, vector 2 indicates -Ki / 2 as a vector, and vector 3 indicates Kv as a vector. Since vector 2 and vector 3 are proportional to the magnitude of deflection chromatic aberration, it is necessary to make them as small as possible, but obviously, vector 2 'and vector 3', which are projections of vector 2 and vector 3 onto vector 1, Since the length of the vector is shortened, the deflection chromatic aberration can be reduced. That is, the deflection chromatic aberration coefficient Kv is preferably proportional to wdi / Woai which is a complex constant. At this time, Ki is automatically proportional to wdi / Woai. In FIG. 1, for the convenience of illustration, the positions of the vector 1 and the vectors 2 ′ and 3 ′ are drawn different from each other, but actually they overlap.

図2は、本発明の第2の実施の形態、第3の実施の形態の原理を説明するための図である。図2は、電源ノイズによる色収差が位置ズレになる場合の、エネルギー分散による偏向色収差係数を複素数座標で表したものである。図2において、図1に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ことがある。ベクトル1は-wdi/(2Woai)を示し、円4は電源ノイズによる偏向色収差が位置ズレ許容仕様を満足する範囲を示すものである。前述のように、仕様から許容される位置ずれをdpos とするとKiは複素座標で半径が、   FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of the second embodiment and the third embodiment of the present invention. FIG. 2 shows the deflection chromatic aberration coefficient due to energy dispersion in complex coordinates when the chromatic aberration due to power supply noise is misaligned. In FIG. 2, the same components as those shown in FIG. Vector 1 represents -wdi / (2Woai), and circle 4 represents a range in which the deflection chromatic aberration due to power supply noise satisfies the positional deviation tolerance specification. As mentioned above, Ki is a complex coordinate and the radius is dpos if the position deviation allowed from the specification is dpos.

Figure 2007018814
Figure 2007018814

で表される円の内側にあればよく、図2はKvの座標で描かれており、式26dの関係があるので、円4がベクトル1の先端を中心としてこの半径の値の半径を持つ円である。 2 is drawn in the coordinates of Kv and has the relationship of Equation 26d, so that the circle 4 has a radius of this radius value around the tip of the vector 1 It is a circle.

一方、仕様から許されるボケ(ボケのバジェットからエネルギー分散による偏向色収差に割り当てられたボケ)の最大値をdblurとすると、偏向色収差係数Kvを表すベクトルは、半径が   On the other hand, if the maximum value of the blur allowed from the specification (bokeh budget allocated to the deflection chromatic aberration due to energy dispersion) is dblur, the vector representing the deflection chromatic aberration coefficient Kv has a radius of

Figure 2007018814
Figure 2007018814

で表される円の内側にあればよい。円5は、原点を中心とし、半径がこの値である円を表している。 It only has to be inside the circle represented by. A circle 5 represents a circle whose center is the origin and whose radius is this value.

今、第1の実施の形態に示したように、偏向色収差係数Kvは、複素定数であるwdi/Woai に比例させることにすると、Kiを示すベクトルは、ベクトル1の先端から原点に向かうベクトルとなり、その許容最大値は、その先端が円4上にある場合である。このとき、幾何学的な関係から、レンズ電源ノイズによる偏向色収差係数Kiは、   As shown in the first embodiment, if the deflection chromatic aberration coefficient Kv is proportional to wdi / Woai which is a complex constant, the vector indicating Ki is a vector from the tip of vector 1 toward the origin. The allowable maximum value is when the tip is on the circle 4. At this time, due to the geometric relationship, the deflection chromatic aberration coefficient Ki due to the lens power supply noise is

Figure 2007018814
Figure 2007018814

となる。 It becomes.

すなわち、(27)式より   That is, from equation (27)

Figure 2007018814
Figure 2007018814

偏向色収差をwdi/Woaiに比例させるから
Ki = ratio・wdi/Woai・ (ratioは実数の比例常数)
したがって、Ki・Woai = ratio・wdi
dpos≧|ratio|・|wdi|・ΔNI/NI
|ratio|≦dpos/|wdi|・NI/ΔNI
レンズ電源による偏向色収差位置ズレを仕様値まで増やせる場合は
|ratio|=dpos/|wdi|・NI/ΔNI
符号は明らかに負なので、レンズ電源ノイズによる偏向色収差係数を
Because deflection chromatic aberration is proportional to wdi / Woai
Ki = ratio ・ wdi / Woai ・ (ratio is a real proportional constant)
Therefore, Ki · Woai = ratio · wdi
dpos ≧ | ratio | ・ | wdi | ・ ΔNI / NI
| ratio | ≦ dpos / | wdi | ・ NI / ΔNI
When the deviation of the chromatic aberration due to the lens power supply can be increased to the specified value
| ratio | = dpos / | wdi | ・ NI / ΔNI
Since the sign is clearly negative, the deflection chromatic aberration coefficient due to lens power supply noise is

Figure 2007018814
Figure 2007018814

エネルギー分散による偏向色収差係数を Deflection chromatic aberration coefficient due to energy dispersion

Figure 2007018814
Figure 2007018814

とすれば、電源ノイズによる偏向色収差位置ズレ仕様を満足し、エネルギー分散による偏向色収差ボケを最小とすることができる。設計としては、エネルギー分散、電源ノイズを見込み、電源ノイズによる偏向色収差位置ズレ仕様を決めたら、上のKvの値を求め、その値に近づくように光学系を最適化してやればよい。 If so, the deflection chromatic aberration positional deviation specification due to power supply noise is satisfied, and the deflection chromatic aberration blur due to energy dispersion can be minimized. As a design, if energy dispersion and power supply noise are anticipated and the deflection chromatic aberration positional deviation specification due to power supply noise is determined, the above Kv value is obtained, and the optical system may be optimized to approach that value.

本発明の第3の実施の形態は、偏向色収差によるボケを許容範囲に収め、位置ずれを最小にするものである。(28)式より、
dblur≧|Kv・Woai|・ΔV/V
となる。本実施の形態においても、第1の実施の形態と同じように偏向色収差をwdi/Woaiに比例させるから
Kv = ratio・wdi/Woai (ratioは、比例定数で実数)
したがって、Kv・Woai = ratio・wdi
dblur≧|ratio|・|wdi|・ΔV/V
|ratio|≦dblur/|wdi|・V/ΔV
エネルギー分散による偏向色収差位置ボケを仕様値まで増やせる場合は
|ratio|=dblur/|wdi|・V/ΔV
符号は明らかに負なので、レンズ電源ノイズによる偏向色収差係数を
In the third embodiment of the present invention, the blur due to the deflection chromatic aberration is within an allowable range, and the positional deviation is minimized. From equation (28)
dblur ≧ | Kv ・ Woai | ・ ΔV / V
It becomes. Also in the present embodiment, the deflection chromatic aberration is proportional to wdi / Woai as in the first embodiment.
Kv = ratio ・ wdi / Woai (ratio is a proportional constant and a real number)
Therefore, Kv · Woai = ratio · wdi
dblur ≧ | ratio | ・ | wdi | ・ ΔV / V
| ratio | ≦ dblur / | wdi | ・ V / ΔV
When the deflection chromatic aberration position blur due to energy dispersion can be increased to the specified value
| ratio | = dblur / | wdi | ・ V / ΔV
Since the sign is clearly negative, the deflection chromatic aberration coefficient due to lens power supply noise is

Figure 2007018814
Figure 2007018814

エネルギー分散による偏向色収差係数を Deflection chromatic aberration coefficient due to energy dispersion

Figure 2007018814
Figure 2007018814

とすることにより、偏向色収差によるボケを許容範囲に収め、位置ずれを最小にすることができる。 By doing so, it is possible to keep the blur due to the deflection chromatic aberration within an allowable range and to minimize the positional deviation.

本発明の第4の実施の形態は、エネルギー分散による偏向色収差を示すベクトル、レンズ電源ノイズによる偏向色収差を示すベクトルを、図2におけるベクトル1に比例させながら、それらの先端が、円4と円5の重なっている部分にあるようにするものである。このようにすると、偏向色収差に起因するボケと、位置ずれを共に仕様から決まる範囲内にすることができる。このような条件は、前記第2の実施の形態と第3の実施の形態の説明より、レンズ電源ノイズによる偏向色収差係数が   In the fourth embodiment of the present invention, a vector indicating deflection chromatic aberration due to energy dispersion and a vector indicating deflection chromatic aberration due to lens power supply noise are proportional to the vector 1 in FIG. It is to be in the part where 5 overlaps. In this way, both the blur caused by the deflection chromatic aberration and the positional deviation can be within the range determined by the specifications. Such a condition is that the deflection chromatic aberration coefficient due to the lens power supply noise is determined from the description of the second embodiment and the third embodiment.

Figure 2007018814
Figure 2007018814

エネルギー分散による偏向色収差係数が Deflection chromatic aberration coefficient due to energy dispersion

Figure 2007018814
Figure 2007018814

となるように設定することにより実現できることは明らかである。又、円4の内側と円5の内側との積集合をとった領域にKvが入るようにすれば、ボケ位置ずれとも仕様を満足する。 It is clear that this can be realized by setting so that. Further, if Kv enters a region where a product set of the inner side of the circle 4 and the inner side of the circle 5 is taken, the specification is satisfied with respect to the blur position deviation.

以下、本発明の第5の実施の形態を説明する。電源ノイズ(電磁偏向器のアンペアターンの変動)が高周波で電源ノイズによる偏向色収差がボケになる場合は、エネルギー分散による偏向色収差と電源ノイズによる偏向色収差とは無関係にボケを発生させているのでそれぞれによって発生するボケの2乗和を最小にするような値に設定してやればよい。ボケの2乗和を最小にすることを考慮する場合には、Woaiの項は、エネルギー分散による偏向色収差と電源ノイズによる偏向色収差共通するので無視して   The fifth embodiment of the present invention will be described below. When power supply noise (fluctuation in ampere-turn of electromagnetic deflector) is high frequency and deflection chromatic aberration due to power supply noise is blurred, it causes blurring regardless of deflection chromatic aberration due to energy dispersion and deflection chromatic aberration due to power supply noise. May be set to a value that minimizes the sum of squares of the blur generated by. When considering minimizing the sum of squared blurs, the Woai term is ignored because it is common to deflection chromatic aberration due to energy dispersion and deflection chromatic aberration due to power supply noise.

Figure 2007018814
Figure 2007018814

これらのKvx,Kvy微分を0とした連立方程式を解くと、
荷電粒子源のエネルギー分散による偏向色収差の収差係数のx、y成分が、
Solving these simultaneous equations with Kvx and Kvy differentials as 0,
The x and y components of the aberration coefficient of deflection chromatic aberration due to the energy dispersion of the charged particle source are

Figure 2007018814
Figure 2007018814

となり、このときに最小ボケになる。この値を計算しておき、エネルギー分散による偏向色収差係数が上の値になるように最適化すればよい。 At this time, the minimum blur occurs. This value may be calculated and optimized so that the deflection chromatic aberration coefficient due to energy dispersion becomes the above value.

本発明の第1の実施の形態の原理を示す図である。It is a figure which shows the principle of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態、第3の実施の形態の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of the 2nd Embodiment of this invention, and 3rd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…-wdi/(2Woai)を表すベクトル、2…、2’…レンズ電源ノイズによる偏向色収差を表すベクトルベクトル2の最小のもの、3…エネルギー分散による偏向色収差を表すベクトル、3’…ベクトル3の最小のもの4…位置ずれの許容差に対応するレンズ電源ノイズによる偏向色収差を表す円、5…ボケの許容差に対応するエネルギー分散による偏向色収差を表す円
1 ... vector representing -wdi / (2Woai), 2 ... 2 '... minimum vector vector 2 representing deflection chromatic aberration due to lens power supply noise, 3 ... vector representing deflection chromatic aberration due to energy dispersion, 3' ... vector 3 4 is a circle representing deflection chromatic aberration due to lens power supply noise corresponding to the tolerance of misalignment, and 5 is a circle representing deflection chromatic aberration due to energy dispersion corresponding to the tolerance of blurring.

Claims (6)

像面での偏向位置を複素座標でWoai(=Xoai+i Yoai)としそのうち偏向器によって偏向される分をwdi(=xdi + i ydi)とするとき、荷電粒子のエネルギー幅によって生じる偏向色収差の収差係数が、wdi/Woaiの実数倍になるように設定されていることを特徴とする荷電粒子線光学系。 When the deflection position on the image plane is Woai (= Xoai + i Yoai) in complex coordinates and the part deflected by the deflector is wdi (= xdi + i ydi), the deflection chromatic aberration caused by the energy width of the charged particles A charged particle beam optical system characterized in that the aberration coefficient is set to be a real number multiple of wdi / Woai. 請求項1に記載の荷電粒子線光学系であって、要求されるビーム位置精度範囲をdposとしたとき、レンズ電源ノイズによる偏向色収差係数が
Figure 2007018814
エネルギー分散による偏向色収差係数が
Figure 2007018814
とされていることを特徴とする荷電粒子線光学系。
但し、NIは、電磁レンズのアンペアターン、ΔNIはその変動量である。
2. The charged particle beam optical system according to claim 1, wherein when the required beam position accuracy range is dpos, the deflection chromatic aberration coefficient due to lens power supply noise is
Figure 2007018814
Deflection chromatic aberration coefficient due to energy dispersion
Figure 2007018814
A charged particle beam optical system characterized by that.
Where NI is the ampere turn of the electromagnetic lens, and ΔNI is the amount of variation.
請求項1に記載の荷電粒子線光学系であって、要求されるビームボケ範囲をdblurとしたとき、レンズ電源ノイズによる偏向色収差係数が、
Figure 2007018814
エネルギー分散による偏向色収差係数が、
Figure 2007018814
とされていることを特徴とする荷電粒子線光学系。
但し、Vは加速電圧、ΔVはエネルギー分散である。
The charged particle beam optical system according to claim 1, wherein a deflection chromatic aberration coefficient due to lens power supply noise when a required beam blur range is dblur,
Figure 2007018814
Deflection chromatic aberration coefficient due to energy dispersion
Figure 2007018814
A charged particle beam optical system characterized by that.
However, V is an acceleration voltage and ΔV is energy dispersion.
請求項1に記載の荷電粒子線光学系であって、要求される位置精度範囲をdpos、要求されるビームボケ範囲をdblurとしたとき、レンズ電源ノイズによる偏向色収差係数が
Figure 2007018814
エネルギー分散による偏向色収差係数が
Figure 2007018814
となるように設定されていることを特徴とする荷電粒子線光学系。
但し、NIは、電磁レンズのアンペアターン、ΔNIはその変動量、Vは加速電圧、ΔVはエネルギー分散である。
2. The charged particle beam optical system according to claim 1, wherein when the required position accuracy range is dpos and the required beam blur range is dblur, the deflection chromatic aberration coefficient due to lens power supply noise is
Figure 2007018814
Deflection chromatic aberration coefficient due to energy dispersion
Figure 2007018814
A charged particle beam optical system characterized by being set to be
Where NI is the ampere turn of the electromagnetic lens, ΔNI is the amount of variation thereof, V is the acceleration voltage, and ΔV is the energy dispersion.
荷電粒子源の加速電圧をV、エネルギー分散をΔV、電磁レンズのアンペアターンをNI、その変動量をΔNIとした時、荷電粒子源のエネルギー分散による偏向色収差の収差係数のx成分Kvx、y成分Kvyが、
Figure 2007018814
となるように設定されていることを特徴とする荷電粒子線光学系。
但し、NIは、電磁レンズのアンペアターン、ΔNIはその変動量、Vは加速電圧、ΔVはエネルギー分散である。
When the acceleration voltage of the charged particle source is V, the energy dispersion is ΔV, the ampere turn of the electromagnetic lens is NI, and the variation is ΔNI, the x component Kvx, y component of the aberration coefficient of deflection chromatic aberration due to the energy dispersion of the charged particle source Kvy
Figure 2007018814
A charged particle beam optical system characterized by being set to be
Where NI is the ampere turn of the electromagnetic lens, ΔNI is the amount of variation thereof, V is the acceleration voltage, and ΔV is the energy dispersion.
像面での偏向位置を複素座標でWoai(=Xoai+i Yoai)としそのうち偏向器によって偏向される分をwdi(=xdi + i ydi)とし、要求されるビーム位置精度をdpos、ボケ精度をdblurとする時、原点を中心として、半径
Figure 2007018814
とする円の内側と、
Figure 2007018814
とする円の内側との積集合内の点にエネルギー分散による偏向色収差係数Kvが設定されていることを特徴とする荷電粒子線光学系。
但し、NIは、電磁レンズのアンペアターン、ΔNIはその変動量、Vは加速電圧、ΔVはエネルギー分散である。


The deflection position on the image plane is Woai (= Xoai + i Yoai) in complex coordinates, the amount deflected by the deflector is wdi (= xdi + i ydi), the required beam position accuracy is dpos, and the blur accuracy is When dblur is set, the radius is centered on the origin
Figure 2007018814
The inside of the circle and
Figure 2007018814
A charged particle beam optical system, characterized in that a deflection chromatic aberration coefficient Kv due to energy dispersion is set at a point in a product set with the inside of a circle.
Where NI is the ampere turn of the electromagnetic lens, ΔNI is the amount of variation thereof, V is the acceleration voltage, and ΔV is the energy dispersion.


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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010020919A (en) * 2008-07-08 2010-01-28 Hitachi High-Technologies Corp Testing device

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