JP3491112B2 - 荷電粒子線転写装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マスクを透過した
荷電粒子線を電磁レンズにより試料上に結像して、マス
クのパターンを試料に転写する荷電粒子線転写装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、荷電粒子線転写装置の投影レン
ズ系を中心とした構成、すなわち、マスクおよび試料間
の装置構成を示す断面図である。１はマスク、２および
３はマスク側電磁レンズおよび試料側電磁レンズ、４は
マスクのパターンが転写されるウエハ等の試料である。
マスク１の上方には不図示の荷電粒子線発生装置、コン
デンサレンズ、副視野選択用の偏向器等が配置されてお
り、これらにより荷電粒子線がマスク１に設定された多
数の副視野の一つに選択的に照射される。５は光軸ＲＸ
上においてマスク１と試料４との距離をＭ：１に内分す
るクロスオーバであって、マスク１を透過した荷電粒子
線はマスク側電磁レンズ２によりクロスオーバ５に集束
される。クロスオーバ５を通過した荷電粒子線は、試料
側電磁レンズ３によって試料４上に結像される。２２は
マスク側電磁レンズ３のコイル、３２は試料側電磁レン
ズ３のコイルであり、７は各電磁レンズ２，３に外挿さ
れる円筒状の磁気シールドである。

【０００３】このようにして、マスク１の副視野のパタ
ーン像が所定の縮小率１／Ｍで試料４に転写される。Ｍ
は0.1＜Ｍ＜100程度の値であり、Ｍが１より大きい場合
は縮小転写され、Ｍが１より小さい場合には拡大転写さ
れる。上述したように、クロスオーバ５はマスク１と試
料４との間を光軸ＲＸ上でＭ：１に内分する点であり、
クロスオーバ５を挟むようにマスク側電磁レンズ２およ
び試料側レンズ３が配置される。マスク１からクロスオ
ーバ５までの距離Ｌ1とクロスオーバ５から試料４まで
の距離Ｌ2との間に、

【数８】Ｌ1＝Ｍ・Ｌ2 …（１） の関係が成立している。

【０００４】２０はマスク側電磁レンズ２のコアであ
り、Ｄ1がコア２０のマスク側磁極２１ａのボーア径、
Ｄ2がクロスオーバ側磁極２１ｂのボーア径である。Ａ1
はクロスオーバ５から磁極２１ａのクロスオーバ側の面
２１１ａまでの距離を、Ａ2はクロスオーバ５から磁極
２１ｂのマスク側の面２１１ｂまでの距離をそれぞれ示
している。３０は試料側電磁レンズ３のコアであり、ｄ
1がコア３０の試料側磁極３１ａのボーア径、ｄ2がクロ
スオーバ側磁３１ｂのボーア径である。ａ1はクロスオ
ーバ５から磁極３１ａのクロスオーバ側の面３１１ａま
での距離を、ａ2はクロスオーバ５から磁極３１ｂの試
料側の面３１１ｂまでの距離をそれぞれ示している。

【０００５】従来、このような装置では、上述したマス
ク側電磁レンズ２および試料側電磁レンズ３に関する距
離が、

【数９】 Ａ1／ａ1＝Ａ2／ａ2＝Ｄ1／ｄ1＝Ｄ2／ｄ2＝Ｍ …（２） の関係を満たすとともに、マスク側電磁レンズ２および
試料側電磁レンズ３のＡＴ数（アンペア・ターン数）の
絶対値が等しく、かつ、コイルに流す電流の向きが互い
に反対であるように設定されている。このように設定す
ることによって、理論上は試料４上に結像された像には
方位角方向の収差，歪曲収差および倍率と回転の色収差
が発生しないと考えられていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに設定された従来の装置を用いて実際に収差を測定
（あるいは計算機シミュレーション）すると、大きな歪
曲収差が発生することがわかった。

【０００７】本発明の目的は、歪曲収差の小さな荷電粒
子線転写装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の一実施の形態を
示す図１に対応付けて説明すると、請求項１の発明は、
マスク１を透過した荷電粒子線を第１の電磁レンズ２お
よび第２の電磁レンズ３により試料４上に結像させて、
マスク１のパターンを縮小率１／Ｍで試料４に転写する
荷電粒子線転写装置であって、（ａ）光軸ＲＸ上におけ
るマスク１と試料４との距離をＭ：１に内分する位置を
クロスオーバ５とし、（ｂ）第１の電磁レンズ２がマス
ク１とクロスオーバ５との間に配設されるとともに、第
２の電磁レンズ２がクロスオーバ５と試料４との間に配
設され、（ｃ）第１および第２の電磁レンズ２，３は、
各電磁レンズ２，３に設けられたコイル２２，３２のア
ンペア・ターン数の絶対値が互いに等しく、かつ、各コ
イル２２，３２を流れる電流の向きが互いに逆向きとな
るようにそれぞれ設定され、（ｄ）第１の電磁レンズ２
に関するマスク側磁極２１ａのボーア径Ｄ1，クロスオ
ーバ側磁極２１ｂのボーア径Ｄ2，クロスオーバ５から
マスク側磁極２１ａのクロスオーバ側の面２１１ａまで
の距離Ａ1およびクロスオーバ５からクロスオーバ側磁
極２１ｂのマスク側の面２１１ｂまでの距離Ａ2と、第
２の電磁レンズ３に関する試料側磁極３１ａのボーア径
ｄ1，クロスオーバ側磁極３１ｂのボーア径ｄ2，クロス
オーバ５から試料側磁極３１ａのクロスオーバ側の面３
１１ａまでの距離ａ1およびクロスオーバ５からクロス
オーバ側磁極３１ｂの試料側の面３１１ｂまでの距離ａ
2との間に、

【数１０】Ｄ1＝Ｍ・ｄ1，Ｄ2＝Ｍ・ｄ2，Ａ1＝Ｍ・ａ
1，Ａ2＝Ｍ・ａ2 の関係が成り立つ荷電粒子線転写装置に適用される。そ
して、第１の電磁レンズ２のコア２０およびコイル２２
に関するコア内径Ｄ3，コア外径Ｄ4，コイル内径Ｄ5，
コイル外径Ｄ6，クロスオーバ５からコイル２２のクロ
スオーバ側の面２２１までの距離Ａ3，クロスオーバ５
からコイル２２のマスク側の面２２２までの距離Ａ4，
クロスオーバ側磁極２１ｂの厚みＡ5およびマスク側磁
極２１ａの厚みＡ6と、第２の電磁レンズ３のコア３０
およびコイル３２に関するコア内径ｄ3，コア外径ｄ4，
コイル内径ｄ5，コイル外径ｄ6，クロスオーバ５からコ
イル３２のクロスオーバ側の面３２１までの距離ａ3，
クロスオーバ５からコイル３２の試料側の面３２２まで
の距離ａ4，クロスオーバ側磁極３１ｂの厚みａ5および
試料側磁極３１ａの厚みａ6との間に、

【数１１】Ｄ3＝Ｍ・ｄ3，Ｄ4＝Ｍ・ｄ4，Ｄ5＝Ｍ・ｄ
5，Ｄ6＝Ｍ・ｄ6

【数１２】Ａ3＝Ｍ・ａ3，Ａ4＝Ｍ・ａ4，Ａ5＝Ｍ・ａ
5，Ａ6＝Ｍ・ａ6 の少なくとも１つの等式が成り立つようにしたことによ
って上述の目的を達成する。請求項１の発明が適用され
る荷電粒子転写装置において、請求項２の発明は、εお
よびβをε＜βを満たす任意の正の実数としたとき、第
１の電磁レンズ２のコア内径Ｄ3と第２の電磁レンズ３
のコア内径ｄ3との関係を

【数１３】Ｄ3＝Ｍ・ｄ3−ε とするとともに、第１の電磁レンズ２のコア外径Ｄ4と
第２の電磁レンズ３のコア外径ｄ4との関係を

【数１４】Ｄ4＝Ｍ・ｄ4−β としたことによって上述の目的を達成する。請求項３の
発明による荷電粒子線転写装置では、第１および第２の
電磁レンズ２，３に外挿され、クロスオーバ５を境とし
た第１の電磁レンズ２側の第１シールド部７１と第２の
電磁レンズ３側の第２シールド部７２とを有する磁気シ
ールド７を備え、第１シールド部７１の形状と第２シー
ルド部７２の形状とがクロスオーバ５に関してＭ：１の
対称性を有するように第１および第２シールド７１，７
２を設けた。請求項４の発明では、第１および第２シー
ルド部７１，７２は円筒形状を成し、第１シールド部７
１の径Ｄ10および光軸ＲＸ方向の長さＬ10と第２シール
ド部７２の径Ｄ20および光軸ＲＸ方向の長さＬ20との間
に、

【数１５】Ｄ10＝Ｍ・Ｄ20，Ｌ10＝Ｍ・Ｌ20 が成り立つように第１および第２シールド部７１，７２
をそれぞれ形成した。請求項５の発明による荷電粒子線
転写装置では、第１および第２の電磁レンズ２，３に外
挿され、第１の電磁レンズ２の外径Ｄ4の４倍以上の径
を有する円筒形磁気シールドを備える。

【０００９】請求項１の発明による荷電粒子転写装置で
は、その縮小率を１／Ｍとしたときに、第１の電磁レン
ズ２の形状と第２の電磁レンズ３の形状との間、かつ、
クロスオーバ５と第１の電磁レンズ２および第２の電磁
レンズ３との位置関係において、それぞれＭ：１の対称
性を有する。その結果、レンズ収差を小さくすることが
できる。請求項２の発明による荷電粒子転写装置では、
第１の電磁レンズ２および第２の電磁レンズ３に関し
て、コア内径Ｄ3およびｄ3の関係をＤ3＝Ｍ・ｄ3−εと
したときに生ずる歪曲収差と、コア外径Ｄ4およびｄ4の
関係をＤ4＝Ｍ・ｄ4−βとしたときに生ずる歪曲収差と
は互いに打ち消し合う。請求項３および４の発明による
荷電粒子転写装置では、磁気シールド７は、クロスオー
バ５に関してマスク側の形状と試料側の形状との間に
Ｍ：１の対称性を有する。

【００１０】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が発明の実施の形態に限定されるものではない。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図３を参照して本発
明の実施の形態を説明する。 −第１の実施の形態− 図１は本発明に係る荷電粒子線転写装置の第１の実施の
形態を示す断面図であり、図４と同様にマスク１および
試料４間の装置構成を示している。図１では、図４と同
一の部分には同一の符号を付した。本実施の形態の装置
では、マスク側電磁レンズ２および試料側電磁レンズ３
に関する従来の条件、すなわち前述した式（１）および
式（２）が成立するとともに、マスク側電磁レンズ２お
よび試料側電磁レンズ３のＡＴ数の絶対値が等しく、か
つ、コイルに流す電流の向きが互いに反対であるという
条件に加えて、電磁レンズ２のコア２０とコイル２２お
よび電磁レンズ３のコア３０とコイル３２の各寸法に関
して次のような条件が成立している。

【００１２】すなわち、マスク側電磁レンズ２に関する
寸法（コア内径Ｄ3，コア外径Ｄ4，コイル内径Ｄ5，コ
イル外径Ｄ6，クロスオーバ５からコイル２２のクロス
オーバ側の面２２１までの距離Ａ3，クロスオーバ５か
らコイル２２のマスク側の面２２２までの距離Ａ4，ク
ロスオーバ側磁極２１ｂの厚みＡ5およびマスク側磁極
２１ａの厚みＡ6）と試料側電磁レンズ３に関する寸法
（コア３０およびコイル３２に関するコア内径ｄ3，コ
ア外径ｄ4，コイル内径ｄ5，コイル外径ｄ6，クロスオ
ーバ５からコイル３２のクロスオーバ側の面３２１まで
の距離ａ3，クロスオーバ５からコイル３２の試料側の
面３２２までの距離ａ4，クロスオーバ側磁極３１ｂの
厚みａ5および試料側磁極３１ａの厚みａ6）との間に、

【数１６】 Ｄ3＝Ｍ・ｄ3，Ｄ4＝Ｍ・ｄ4，Ｄ5＝Ｍ・ｄ5，Ｄ6＝Ｍ・ｄ6 …（３）

【数１７】 Ａ3＝Ｍ・ａ3，Ａ4＝Ｍ・ａ4，Ａ5＝Ｍ・ａ5，Ａ6＝Ｍ・ａ6 …（４） が成立している。このように設定することによって、試
料４に結像される像の歪曲収差をほぼ０とすることがで
きる。

【００１３】次に、縮小率が１／４の場合の具体例を示
す。上述した各寸法は

【数１８】 Ｄ1＝Ｄ5＝160，Ｄ2＝40，Ｄ3＝Ｄ6＝280，Ｄ4＝400 …（５）

【数１９】 Ａ1＝Ａ4＝360，Ａ2＝Ａ3＝40，Ａ5＝20，Ａ6＝40 …（６）

【数２０】 ｄ1＝ｄ5＝40，ｄ2＝10，ｄ3＝ｄ6＝70，ｄ4＝100 …（７）

【数２１】 ａ1＝ａ4＝90，ａ2＝ａ3＝10，ａ5＝5，ａ6＝10 …（８） のように設定されており、それぞれ式（３），（４）の
全ての等式を満たしているので歪曲収差はほぼ０であ
る。なお、単位は全て（ｍｍ）である。

【００１４】次に、上式（３），（４）の一部の等式が
成立しない場合に歪曲収差がどのように発生するかにつ
いて一例をあげて説明する。図２は、式（５）および
（６）で示した寸法を有するマスク側電磁レンズ２にお
いて、コア内径Ｄ3（Ｄ6＝Ｄ3とする）およびコア外径
Ｄ4を各々独立に変化させた場合に、試料４上に結像さ
れる像の歪曲収差ΔＲd（μｍ／ｍｍ）の変化を計算機
シミュレーションによって求めグラフ化したものであ
る。横軸にはコア内径Ｄ3またはコア外径Ｄ4の減少量ｐ
（ｍｍ）を、縦軸には歪曲収差ΔＲd（ｍｍ）を選ぶ。
曲線Ａはコア内径Ｄ3＝２８０（ｍｍ）としてコア外径
Ｄ4を減少させたときの歪曲収差ΔＲdの変化を、曲線Ｂ
はコア外径Ｄ4＝４００（ｍｍ）としてコア内径Ｄ3を減
少させたときの歪曲収差ΔＲdの変化をそれぞれ示して
いる。

【００１５】図から明らかなように、コア内径Ｄ3を一
定にしてコア外径Ｄ4を小さくすると歪曲収差ΔＲdはプ
ラスでその絶対値が徐々に大きくなる。一方、コア外径
Ｄ4を一定にしてコア内径Ｄ3を小さくすると歪曲収差Δ
Ｒdはマイナスでその絶対値が徐々に大きくなる。そし
て、コア内径Ｄ3，ｄ3同士およびコア外径Ｄ4，ｄ4同士
が式（３）で示す対称性を満たすとき、すなわち式
（３）および（４）で示した８つの等式の全てを満たし
たときに歪曲収差ΔＲd＝０となる。

【００１６】以上の説明に加えて、磁気シールド７の形
状による歪曲収差について説明する。磁気シールド７は
クロスオーバ５を境にマスク側電磁レンズ２を覆うシー
ルド部７１と試料側電磁レンズ３を覆うシールド部７２
とを備えており、シールド部７１の径Ｄ10および光軸方
向の長さＬ10とシールド部７２の径Ｄ20および光軸方向
の長さＬ20との間には、

【数２２】 Ｄ10＝Ｍ・Ｄ20，Ｌ10＝Ｍ・Ｌ20 …（９） の関係が成立している。すなわち、マスク側電磁レンズ
２および試料側電磁レンズ３に関して成り立つ対称性
が、磁気シールド７についても成り立つように設定され
ている。このように磁気シールド７に対称性を持たせる
ことにより、磁気シールド７に起因するレンズ歪を小さ
くすることができる。

【００１７】ただし、磁気シールドについては、以下の
ように形状寸法を設定することによっても磁気シールド
の影響を小さくすることができる。すなわち、円筒形状
の磁気シールドにおいて、その径Ｄ20とマスク側電磁レ
ンズ２の外径（すなわちコア外径Ｄ4）との間に次式
（１０）が成立していればよい。

【数２３】Ｄ20≧４Ｄ4 …（１０）

【００１８】上述したように、第１の実施の形態では、
荷電粒子線転写装置の縮小率を１／Ｍとしたときに、従
来のように磁極２１ａ，２１ｂ，３１ａ，３１ｂのボー
ア径Ｄ1，Ｄ2，ｄ1，ｄ2やレンズギャップＡ1，Ａ2，ａ
1，ａ2だけでなく、式（３）および（４）に示すように
電磁レンズ２，３のその他の寸法（例えばコア内径およ
び外径等）に関してもＭ：１の対称性を有するようにし
ているため、磁気回路に関するＭ：１の対称性がより高
くなり、試料４上に結像される像の歪曲収差をほぼ０に
することができる。さらに、磁気シールド７に関して式
（９）または（１０）を満足させることにより、磁気シ
ールド７に起因する像のレンズ歪を小さくすることがで
きる。

【００１９】なお、従来の転写装置では、マスク側電磁
レンズ２の主面をマスク１とクロスオーバ５との中点
に、試料側電磁レンズ３の主面をクロスオーバ５と試料
４との中点にそれぞれ設ける必要があると言われている
が、本実施の形態のようにマスク側電磁レンズ２および
試料側電磁レンズ３に関する式（３）および（４）を満
たしていれば、必ずしもその必要がない。

【００２０】−第２の実施の形態− 上述した第１の実施の形態で示した式（３）および
（４）に含まれる８つの等式のいずれかが成立しない場
合には、磁気回路の対称性が崩れて試料上の像に歪曲収
差が発生する。計算機シミュレーションによれば、この
歪曲収差の発生の度合いはＤ3とｄ3との関係が崩れたと
き（すなわち等号が成り立たないとき）が一番大きく、
次いで、Ｄ4とｄ4，Ａ5とａ5，Ａ6とａ6，Ｄ5とｄ5，Ｄ
6とｄ6，Ａ3とａ3，Ａ4とａ4の順となる。しかしなが
ら、８つの等式の少なくともいずれか１つが満たされて
いるので、従来に比べて電磁レンズ２，３のより詳細な
寸法に関してＭ：１の対称性が成り立つために磁気回路
に関するＭ：１の対称性がより高くなり、試料４上に結
像される像の歪曲収差を従来に比べて小さくすることが
できる。

【００２１】ところで、荷電粒子線転写装置においては
歪曲収差を０とすることが理想であるが、実際には歪曲
収差に関する要求精度は用途によって異なる。上述した
ように、歪曲収差の発生の度合いは電磁レンズ２，３の
どの寸法の対称性が崩れるかによって異なる。本実施の
形態の場合、個々の要求精度に合わせてどの寸法の対称
性を確保すれば良いかを数値解析によって求め、式
（３），（４）に示す等式の少なくともいずれか一つを
満足させることによって要求精度を確保することができ
る。すなわち、最小限必要な部分についてのみ精度良く
製作すれば済むので、要求精度を確保しつつ製造コスト
を抑えることができる。

【００２２】−第３の実施の形態− 荷電粒子線転写装置において、縮小率１／Ｍが１／４と
か１／１０のように０に近付くと、マスク側電磁レンズ
２の外径Ｄ4が大きくなり装置自体が大型化するという
問題が生ずる。ところで、図２の曲線ＡおよびＢで示し
たように、コア内径Ｄ3を小さくした場合とコア外径Ｄ4
を小さくした場合とでは歪曲収差ΔＲdが逆符号とな
る。このことは、コア内径Ｄ3を式（３）で示したＤ3＝
Ｍ・ｄ3よりε（εは正の実数）だけ小さくしたときの
歪曲収差、すなわち、Ｄ3＝Ｍ・ｄ3−εとしたときに生
ずる歪曲収差を、コア外径Ｄ4をＤ4＝Ｍ・ｄ3−βとす
ることによって小さくすることができる。ここで、コア
内径Ｄ3の変化に付随する歪曲収差の方がコア外径Ｄ4の
変化に付随する歪曲収差よりその絶対値が大きいので、
βとしてはβ＞εなる実数が選ばれる。

【００２３】図３はその具体例を説明する図であり、式
（５）および（６）で示した寸法を有するマスク側電磁
レンズ２のコア内径Ｄ3およびコア外径Ｄ4を変化させた
ときの歪曲収差ΔＲdを示すもので、特に、ε＝３０
（ｍｍ）としてコア外径Ｄ4を減少させたときの歪曲収
差ΔＲdを示している。図から明らかなように、β＝６
４（ｍｍ）とβ＝６４．５（ｍｍ）との間で歪曲収差Δ
Ｒd＝０となる。すなわち、式（３），（４）の条件が
満足しないときでもΔＲd＝０となる場合がある。

【００２４】このように、マスク側電磁レンズ２に関し
て、試料側電磁レンズ３のコア内径ｄ3およびコア外径
ｄ4に対する式Ｄ3＝Ｍ・ｄ3，Ｄ4＝Ｍ・ｄ4が成立して
いなくても、コア内径Ｄ3およびコア外径Ｄ4をＤ3＝Ｍ
・ｄ3−εおよびＤ4＝Ｍｄ3−βとすることによって歪
曲収差ΔＲdを小さくすることができる。その結果、マ
スク側電磁レンズ２のコア内径Ｄ3およびコア外径Ｄ4を
このような寸法にした場合には、同一の縮小率であって
もマスク側電磁レンズ２の外径Ｄ4を小さくすることが
できるという利点がある。なお、εおよびβは要求精度
に応じて適宜決定される。

【００２５】上述したように、本実施の形態では、例え
ば縮小率１／Ｍが１／４や１／１０のように小さくてマ
スク側電磁レンズ２のコア外径Ｄ4が大きくなり過ぎる
場合に、コア内径Ｄ3およびコア外径Ｄ4をそれぞれＤ3
＝Ｍ・ｄ3−ε，Ｄ4＝Ｍ・ｄ4−βとすることによって
像の歪曲収差を小さくしたり０としたりすることができ
るため、荷電粒子線転写装置の小型化を図れる。

【００２６】以上説明した発明の実施の形態と特許請求
の範囲との対応において、電磁レンズ２は第１の電磁レ
ンズを、電磁レンズ３は第２の電磁レンズを、シールド
部７１は第１シールド部を、シールド部７２は第２シー
ルド部をそれぞれ構成する。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、縮小率１／Ｍの荷電粒子線転写装置において、
クロスオーバに関して第１の電磁レンズと第２の電磁レ
ンズとの間にＭ：１の対称性が従来にくらべ高くなるた
め、電磁レンズに起因する歪曲収差を小さくすることが
できる。請求項２の発明によれば、第１および第２の電
磁レンズに関して、コア内径Ｄ3およびｄ3の関係をＤ3
＝Ｍ・ｄ3−εとしたときに生ずる歪曲収差と、コア外
径Ｄ4およびｄ4の関係をＤ4＝Ｍ・ｄ4−βとしたときに
生ずる歪曲収差とは互いに打ち消し合うので、第１およ
び第２の電磁レンズのコア内径同士およびコア外径同士
間にＭ：１の対称性がなくとも歪曲収差を小さくするこ
とができるとともに、第１の電磁レンズの外径が小さく
なるため装置の小型化を図ることができる。請求項３お
よび４の発明ではクロスオーバに関して磁気シールドの
形状をＭ：１とすることによって、請求項５の発明では
磁気シールドの径を第１の電磁レンズの外径の４倍以上
とすることによってそれぞれ磁気シールドに起因するレ
ンズ歪を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による荷電粒子線転写装置の第１の実施
の形態を説明する断面図であり、マスク１および試料４
間の構成を示す。

【図２】マスク側電磁レンズ２のコア内径およびコア外
径を変化させたときの歪曲収差の変化を示す図。

【図３】マスク側電磁レンズ２のコア内径を一定にして
コア外径を変化させたときの歪曲収差の変化を示す図。

【図４】従来の荷電粒子線転写装置を説明する図であ
り、マスク１および試料４間の構成を示す。

【符号の説明】

１ マスク ２ マスク側電磁レンズ ３ 試料側電磁レンズ ４ 試料 ５ クロスオーバ ７ 磁気シールド ２０，３０ コア ２１ａ，２１ｂ，３１ａ，３１ｂ 磁極 ２２，３２ コイル ７１，７２ シールド部

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクを透過した荷電粒子線を第１の電
   磁レンズおよび第２の電磁レンズにより試料上に結像さ
   せて、前記マスクのパターンを縮小率１／Ｍで前記試料
   に転写する荷電粒子線転写装置であって、 （ａ）光軸上における前記マスクと前記試料との距離を
   Ｍ：１に内分する位置をクロスオーバとし、 （ｂ）前記第１の電磁レンズが前記マスクと前記クロス
   オーバとの間に配設されるとともに、前記第２の電磁レ
   ンズが前記クロスオーバと前記試料との間に配設され、 （ｃ）前記第１および第２の電磁レンズは、各電磁レン
   ズに設けられたコイルのアンペア・ターン数の絶対値が
   互いに等しく、かつ、前記各コイルを流れる電流の向き
   が互いに逆向きとなるようにそれぞれ設定され、 （ｄ）前記第１の電磁レンズに関するマスク側磁極のボ
   ーア径Ｄ1，クロスオーバ側磁極のボーア径Ｄ2，前記ク
   ロスオーバから前記マスク側磁極の前記クロスオーバ側
   の面までの距離Ａ1および前記クロスオーバから前記ク
   ロスオーバ側磁極のマスク側の面までの距離Ａ2と、前
   記第２の電磁レンズに関する試料側磁極のボーア径ｄ
   1，クロスオーバ側磁極のボーア径ｄ2，前記クロスオー
   バから前記試料側磁極のクロスオーバ側の面までの距離
   ａ1および前記クロスオーバから前記クロスオーバ側磁
   極の試料側の面までの距離ａ2との間に、 【数１】Ｄ1＝Ｍ・ｄ1，Ｄ2＝Ｍ・ｄ2，Ａ1＝Ｍ・ａ1，
   Ａ2＝Ｍ・ａ2 の関係が成り立つ荷電粒子線転写装置において、 前記第１の電磁レンズのコアおよびコイルに関するコア
   内径Ｄ3，コア外径Ｄ4，コイル内径Ｄ5，コイル外径Ｄ
   6，前記クロスオーバから前記コイルのクロスオーバ側
   の面までの距離Ａ3，前記クロスオーバから前記コイル
   のマスク側の面までの距離Ａ4，前記クロスオーバ側磁
   極の厚みＡ5および前記マスク側磁極の厚みＡ6と、前記
   第２の電磁レンズのコアおよびコイルに関するコア内径
   ｄ3，コア外径ｄ4，コイル内径ｄ5，コイル外径ｄ6，前
   記クロスオーバから前記コイルのクロスオーバ側の面ま
   での距離ａ3，前記クロスオーバから前記コイルの試料
   側の面までの距離ａ4，前記クロスオーバ側磁極の厚み
   ａ5および前記試料側磁極の厚みａ6との間に、 【数２】Ｄ3＝Ｍ・ｄ3，Ｄ4＝Ｍ・ｄ4，Ｄ5＝Ｍ・ｄ5，
   Ｄ6＝Ｍ・ｄ6 【数３】Ａ3＝Ｍ・ａ3，Ａ4＝Ｍ・ａ4，Ａ5＝Ｍ・ａ5，
   Ａ6＝Ｍ・ａ6 の少なくとも１つの等式が成り立つようにしたことを特
   徴とする荷電粒子線転写装置。
2. 【請求項２】 マスクを透過した荷電粒子線を第１の電
   磁レンズおよび第２の電磁レンズにより試料上に結像さ
   せて、前記マスクのパターンを縮小率１／Ｍで前記試料
   に転写する荷電粒子線転写装置であって、 （ａ）光軸上における前記マスクと前記試料との距離を
   Ｍ：１に内分する位置をクロスオーバとし、 （ｂ）前記第１の電磁レンズが前記マスクと前記クロス
   オーバとの間に配設されるとともに、前記第２の電磁レ
   ンズが前記クロスオーバと前記試料との間に配設され、 （ｃ）前記第１および第２の電磁レンズは、各電磁レン
   ズに設けられたコイルのアンペア・ターン数の絶対値が
   互いに等しく、かつ、前記各コイルを流れる電流の向き
   が互いに逆向きとなるようにそれぞれ設定され、 （ｄ）前記第１の電磁レンズに関するマスク側磁極のボ
   ーア径Ｄ1，クロスオーバ側磁極のボーア径Ｄ2，前記ク
   ロスオーバから前記マスク側磁極の前記クロスオーバ側
   の面までの距離Ａ1および前記クロスオーバから前記ク
   ロスオーバ側磁極のマスク側の面までの距離Ａ2と、前
   記第２の電磁レンズに関する試料側磁極のボーア径ｄ
   1，クロスオーバ側磁極のボーア径ｄ2，前記クロスオー
   バから前記試料側磁極のクロスオーバ側の面までの距離
   ａ1および前記クロスオーバから前記クロスオーバ側磁
   極の試料側の面までの距離ａ2との間に、 【数４】Ｄ1＝Ｍ・ｄ1，Ｄ2＝Ｍ・ｄ2，Ａ1＝Ｍ・ａ1，
   Ａ2＝Ｍ・ａ2 の関係が成り立つ荷電粒子線転写装置において、 εおよびβをε＜βを満たす任意の正の実数としたと
   き、前記第１の電磁レンズのコア内径Ｄ3と前記第２の
   電磁レンズのコア内径ｄ3との関係を 【数５】Ｄ3＝Ｍ・ｄ3−ε とするとともに、前記第１の電磁レンズのコア外径Ｄ4
   と前記第２の電磁レンズのコア外径ｄ4との関係を 【数６】Ｄ4＝Ｍ・ｄ4−β としたことを特徴とする荷電粒子線転写装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の荷電粒子線転
   写装置において、 前記第１および第２の電磁レンズに外挿され、前記クロ
   スオーバを境とした前記第１の電磁レンズ側の第１シー
   ルド部と前記第２の電磁レンズ側の第２シールド部とを
   有する磁気シールドを備え、前記第１シールド部の形状
   と第２シールド部の形状とがクロスオーバに関してＭ：
   １の対称性を有するように前記第１および第２シールド
   を設けたことを特徴とする荷電粒子線転写装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の荷電粒子線転写装置に
   おいて、 前記第１および第２シールド部は円筒形状を成し、前記
   第１シールド部の径Ｄ10および光軸方向の長さＬ10と前
   記第２シールド部の径Ｄ20および光軸方向の長さＬ20と
   の間に、 【数７】Ｄ10＝Ｍ・Ｄ20，Ｌ10＝Ｍ・Ｌ20 が成り立つように前記第１および第２シールド部をそれ
   ぞれ形成したことを特徴とする荷電粒子線転写装置。
5. 【請求項５】 請求項１または請求項２に記載の荷電粒
   子線転写装置において、 前記第１および第２の電磁レンズに外挿され、前記第１
   の電磁レンズの外径の４倍以上の径を有する円筒形磁気
   シールドを備えることを特徴とする荷電粒子線転写装
   置。