JP3502002B2 - 電子線描画装置、電子線を用いた描画方法及び電磁コイルの製造方法 - Google Patents
電子線描画装置、電子線を用いた描画方法及び電磁コイルの製造方法Info
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Description
路パターン等を半導体ウェハ等に描画する電子線描画装
置及び電子線を用いた描画方法に関する。
ウェハ等に描画する電子線描画装置の大きな課題は精度
向上である。この精度に影響を与える要因のいくつか例
を挙げると、近接効果、電子線のぼけ(クーロン効
果)、ビームドリフト、応答遅れ、機構システムの精度
(ウェハ、マスクの移動時の位置精度)、装置周辺環境
などがある。
れ現象は、対物レンズ内で、偏向を行った際、所望の位
置に到達した後も時間的にビーム位置が移動するもので
あり、接続精度、合わせ精度などに影響を与える大きな
問題の一つである。
る。図15において、対物レンズは、電子線の描画位置
を決定する重要な役割を果たす機能があり、この対物レ
ンズの精度によって、電子線描画装置の精度が決定す
る。上部(縮小レンズ)から来た電子線は対物レンズ内
の偏向器31によって偏向され、ウエハーもしくはマス
ク上に描画される。
で示す)を作る筐体部32とレンズ源であるコイル33
とがあり、筐体部32は磁場のシールドの役割を果たす
ため、鉄、パーマロイなどの金属で形成される。
おいて磁場が変化するため、鉄、パーマロイなどから形
成される筺体部32には渦電流が生じる。この渦電流に
より、偏向磁場が時間的に乱され、描画精度を悪化させ
る。
る方法を以下に記載する。 (1)フェライトによるシールド方法 Y,Someda et al.,Analysis
of Eddy Current Effects i
n an Electron OpticalColu
mn(Jpn.J.Appl.Phys. Vol.3
4(1995)pp.6651−6654に記載されて
いるように、図16に示す偏向器31の外部にフェライ
ト34aとセラミック34bとから構成されるポールピ
ース34を配置し、漏洩磁場を吸収することによりシー
ルドを行う方法がある。
収時間にタイムラグがあり、このため、シールド効果が
十分発揮されない場合がある。これを磁気余効と言う
が、このために自身の特性を向上させ、漏れ磁場をさら
に低減する方法もある(例えば、特開平8−13860
2号公報)。
流源を遠ざける方法 さらに、上記(1)と組み合わせ、根本的に渦電流源で
ある磁路の一部を遠ざけることで、偏向器からの磁場強
度を低下させる方法もある(例えば、特開平9−356
75号公報、特開平9−161705号公報)。
算によって補正量を算出して補正を行う方法もある(例
えば、特開平8−83470号公報、特開平9−246
146号公報、特開平8−329877号公報)。
た(1)〜(3)の対処方法は、渦電流を低減する目的
ではそれなりの効果を示すが、根本的な対策とは言えな
い。
どの磁性体によるシールドは、磁性体そのものの特性が
安定している必要があるが、この磁性体に加工等を施し
ただけでも、容易にその特性が悪化する恐れもある。
る方法も、また、電子光学系の設計制限により、渦電流
のい低減に限界がある。
する方法は、特定のパターンにおいては効果はあるが、
任意のパターンでは逆に精度の悪化を招く場合もある。
たとしても偏向器による磁場が発生する限り、完全な対
処方法となり得ない。このため、以下のような対策を講
ずることが考えられる。
理、加工による特性の変化、割れ掛け等の加工性の悪
さ、コスト的にも良くないので、シールド材としてのフ
ェライトを用いずに磁気余効による影響を低減する。
状)の位置を変えないようにする。
正は実施しない。
ため、偏向領域における磁場分布の均一度は非常に重要
である。もし、偏向磁場が歪んでいれば、コマ収差、色
収差への悪影響もある。そのため、以下のような対策が
必要である。
発生、磁性体への到達磁場を最小に抑え、良好な偏向磁
場分布を有する電子線描画装置、電子線を用いた描画方
法及び電磁コイルの製造方法を実現することである。
る、渦電流発生源、磁性体への到達磁場を最小に抑制す
るとともに、制作方法も含め、良好な偏向磁場分布を形
成するように以下の手段を講じた。
け、新たなコイルには、本来の偏向器と逆向きの磁場を
発生させ、到達磁場を最小に抑える。
状(四角状)の通称コサイン巻から、平面に任意に分布
した、渦形状のコイルを採用する。
下方向に対称に形状が作成されていたが、電子線は偏向
コイルを通り抜けるとき大きく偏向されており、中心よ
り、下側では偏向磁場の均一度が非常に高く必要であ
る。そこで、電子線の向き上下非対称にコイル形状を作
成する。
材等で巻くのは至難である。そこで、エッチング等によ
り、コイルを製作する。つまり、上記目的を達成するた
め、本発明は次のように構成される。 (1)電子線を試料に照射してパターンを試料に描画す
る電子線描画装置において、上記電子線を上記試料に収
束する収束レンズと、上記収束レンズの内部に配置さ
れ、上記電子線を偏向する電磁型の偏向器と、上記レン
ズの電磁コイルと上記偏向器との間に配置され、上記偏
向器で発生する磁場を補正する補正コイルと、を備え
る。
て、上記補正コイルは、電気導体が渦巻き状に形成され
ている。
面を参照して説明する。 (1)コイルによる磁場シールド 図1は、本発明の一実施形態である電子線描画装置の全
体概略構成図である。図1において、電子銃1より発生
された電子線は、第1アパーチャ2の制御機構3により
選択された第1アパーチャ2において四角ビームが形成
される。形成されたビームは、さらに、成形レンズ7に
よって作成された磁場内において、主成形偏向器4a及
び副成形偏向器4bを備えた、磁場偏向若しくは静電偏
向による成形偏向器4によって、第2アパーチャ5の制
御機構6により選択された第2アパーチャ5と上記第1
アパーチャ2との切り合いでビームが成形される。
た一括図形も存在し、これを切り替えることができるよ
うになっている。
れた後、対物レンズ11と付加レンズ14によって作成
された磁場内において偏向器9によって偏向される。こ
の偏向器9はメイン偏向器9aとシールド偏向器9bと
を備えた電磁型のビーム成型用偏向器であり、筐体内外
における渦電流源、磁気余効の原因となる磁性体へ磁場
量を最小限にするように位置および形状が工夫されてい
る。
10aとサブ偏向器10bとを備えた静電型の偏向器1
0を備えている。偏向器10を通過したビームは、その
後、ステージ12上のウエハー13に到達し、描画され
る。
示す。
図で、矢印は偏向器を駆動した際の磁束線の流れを示す
ものである。
た電子線は、対物レンズ内の偏向器31によって偏向さ
れ、ウエハー若しくはマスク上に描画される。この偏向
器31の周囲にはレンズ効果を生み出す磁路を作る筐体
部32とレンズ源であるコイル33とがあり、筐体部3
2は磁場のシールドの役割も果たすため、鉄、パーマロ
イなどの金属で構成されている。
磁場が到達する場合、この到達磁場は変動しなければ問
題は無いが、偏向器31はnsからμsの短時間におい
て磁場を変化させるため、鉄、パーマロイなどからなる
筺体部32には磁束の進入を妨げる渦電流が生じる。
遮蔽コイルとして偏向器31(以後メイン偏向器とす
る)の外周であって、筺体部32の内周側にシールド偏
向器35(磁場発生源)を設ける。
と逆向きの磁場を発生させるため、漏洩磁場がメイン偏
向器31と比較して非常に小さい。
35のR方向位置(半径方向位置)とその漏洩磁場の計
算結果を示したものである。図4において、メイン偏向
器31の位置を1、シールド偏向器35は、メイン偏向
器31に対して、1.5の位置とし、メイン偏向器31
の中心Oでの磁場強度を1としたときの×印と破線とが
メイン偏向器31の場合のみのR方向の磁場強度を示
し、○印と実線とがメイン偏向器31とシールド偏向器
35とを含めた場合のみのR方向の漏洩磁場強度を示
す。
の位置から2倍の位置にあるとするとき、メイン偏向器
31だけでは、漏洩磁場は中心磁場に対して約1/5で
あり、この磁場が変動することによって渦電流(磁束線
の進入を妨げる誘導電流)が発生する。
するだけで、メイン偏向器31の位置から2倍の位置で
の磁場強度は中心磁場に対してほとんど0となり、それ
による渦電流磁場は生じない。
電流発生源(筐体形状、磁路形状)の位置を変えること
無く、ソフトウエアによる補正を実施すること無く、渦
電流磁場の発生を抑制することができる。
セラミック34bとを有するポールピース34を追加し
た例を示す図である。フェライト34aは、図16に示
した従来例で説明したように、渦電流を遮蔽するだけで
は無く、レンズ効果としての役割を果たす場合もある。
基本的にフェライトを入れることで、電子の加速方向に
均一な磁場を作成することが出来る。現状、文献、Y.
Someda,et al.”Analysis of
Eddy Current Effects in
an Electron Optical Colum
n”,(Jpn.Appl.Phys.,Vol.3
4,(1995),pp.6651−6654に記載さ
れているフェライトは、セラミックなどの絶縁物とフェ
ライトとの組み合わせにより形成されている。この理由
は、フェライトのみ円筒状に形成した場合、円筒内の磁
束密度は低く、しかもZ軸方向に均一度も低下するため
である。フェライトと絶縁物とを交互に組み合わせるこ
とで、絶縁物から磁束線が漏れ、磁束密度及び均一度は
向上する。
に電子の加速方向(Z方向)を取り、縦軸に磁場強度を
プロットしたものであり、破線がフェライトが無い場合
を示し、実線がフェライトがある場合を示す。
在する場合は、ある領域(偏向範囲領域)で磁場強度の
均一度が向上するが、フェライトが無い場合、ある特定
の部位のみ磁場強度が高くなる。そのため、フェライト
が無い場合は、偏向収差、非点収差などが発生し描画精
度を劣化させる場合もある。
合は、図3に示すように、ポールピース34の内側にシ
ールドコイル35を配置する。また、図2に示すよう
に、フェライトの代わりとして、対物レンズ磁場源33
の内側に、補正レンズ源36を付加することで磁場強度
の均一度を向上させることができる。この配置は基本的
には、対物レンズ磁場源33の端部付近に配置するのが
良く、磁場強度の均一度が必要な空間から距離を置くこ
とで、所望の磁場を作成することができる。
ば、磁場強度の均一度を向上することができる。
は、従来の鞍型偏向器のコイル形状を示す図であり、
(a)は上面、(b)は側面を示す。また、図6は渦巻
型偏向器のコイル形状を示す図であり、(a)は上面、
(b)は側面を示す。この図6に示すコイルが円筒状と
なるように、2つ対向して配置されることで所望の偏向
磁場を作成する。
四角形状のコイルを組み合わせることによって偏向磁場
を作成していた。
状」と限定されており、必要なの磁場を作るためには、
「形状」に限定を受ける。そこで、図6に示すような渦
巻型偏向器を偏向器のコイル形状とする。渦巻型は、形
状は任意であり、必要な磁場を作るために「形状」には
制限を与えない。そのため、自由度が増し、偏向領域に
おける磁場分布を改善する効果がある。
る。偏向領域における磁場分布は、対物レンズと組み合
わさった磁場により最適化されるが、基本的は、X方向
偏向磁場ならば、X方向に常に線形な磁場分布であれば
あるほど良い。R(円筒状コイルの半径方向)=Xとす
れば、磁場強度Bx(R)=k×R+Error(R)
(k:係数)と表わせ、線形な磁場分布であれば良く、
Error(R)=0となる必要がある。
偏向器のR方向位置における磁場均一度の誤差Erro
r(R)を示したものである(細い線が鞍型偏向器、太
い線が渦巻型偏向器を示す)。2つの偏向器ともに、R
位置の増大により誤差が増加するが、鞍型偏向器では、
均一度が高い領域は狭く、その一方で渦巻型偏向器は、
広い領域で均一度を保つ効果があることが分かる。
のみでなく、シールド特性も向上させる効果を持つ。
は、基本的には球面状に分布する。そのため、これを従
来の鞍型偏向器でシールドを実施しようとすると四角形
状の磁場となり、完全な効果は得られない。そこで、シ
ールド偏向器に渦巻型偏向器を用いることで、球面状の
磁場を発生することができ、良好なシールド効果が得ら
れる。さらに、メイン偏向器31、シールド偏向器35
ともに渦巻き型偏向器を用いることで、均一度も向上し
た偏向器を得ることが出来る。
偏向器) 図8は、対物レンズ内での電子線の軌跡と偏向概念を示
す図である。電子線が対物レンズ内に入り、偏向コイル
の磁場に影響され始めると、電子線は、電子の加速方向
の移動と共に、偏向方向に移動されていく。偏向磁場の
初期は、電子自体があまり偏向されていないため、偏向
方向の磁場の均一度はそれほど問題ではなく、軸近傍の
み均一度が必要となる。
むに連れて、偏向方向にその移動範囲は大きくなってい
く(R方向への移動が大きくなる)。そして、偏向領域
を抜ける際(放出時)には、R方向への移動が最大とな
り、軸から大きな範囲で、均一度が必要となる。つま
り、偏向器は加速方向に対し、進入時と射出時には偏向
領域の特性は必然的に異なってくる。
非対称にコイル形状を作成する。その例を図11に示
す。図11の(a)は従来の対称型偏向器を示し、図1
1の(b)が本発明の一実施形態における非対称型偏向
器を示す。
通過方向に対して対称に配置されているため、電子の進
入時と放出時で同じ均一度を持つ。
は磁場の均一度は、従来の対称型と同じかそれ以下と
し、電子の放出時、磁場の均一度を向上させるため、コ
イル形状の重心位置をやや放出側に移動させている。つ
まり、図11の(b)に示すように、コイルをZ方向に
関して2分の1となる線(実線)に対して、重心線(一
点鎖線)が放出側に移動させ、磁場の均一度を電子の進
入側よりも、放出側で向上させている。これによって、
電子線の位置精度を向上することができる。
させているが、レンズ磁場との関係で、重心位置は変化
するので、この形状に限定されるものではないことに注
意しなくてはならない。
の具体例 次に、上記(1)磁場シールド、(2)渦巻き型コイ
ル、(3)上下非対称偏向器を満足する偏向器の概略図
を、図9及び図10に示す。つまり、渦巻き型であて、
上下非対称のコイル形状の例を図9、図10に示す。
ルド偏向器35を平面状に展開した図ある。これらのコ
イルをそれぞれ、異なる円筒状の巻き枠に2枚ずつ対称
に配置することで、所望の磁場を発する偏向器が作成さ
れる。
35の電子線の進行方向の長さ(軸長)の関係は、シー
ルドの効率向上のため、図9、図10でも示している
が、図10に示したシールド偏向器35の方が長い方が
良い。
平面で図示した場合、シールドの効率を向上するために
は、シールド偏向器35の方が面積が大きくなることと
なる。
造方法) 磁場偏向器は、静電偏向器と異なり、従来は線材等を巻
き枠に巻き付けていた。しかし、コイルへのテンション
の加え方など、巻く人による人為的な差により、巻き枠
が偏心したり、また線材の位置が移動したりし、その特
性は大きく変化する。
状にコイルを製作する。その際、紙、エポキシ樹脂、プ
リペーグ材等のシート状の基材に銅や、銀、アルミニウ
ムなどをエッチングすることで容易に製作することがで
きる。プリペーグ材は、紙にエポキシ樹脂を塗布したも
のである。
位置データをCADデータなどで読み込んでおき、NC
データ(DXFファイル等)に変換することで、精度良
くコイル形状を再現することができる。
ージェット加工等でも容易に製作することができるが、
この際は基材と別に加工しなくてはならず、コイル形状
がバラバラにならないようにスリットを入れる。これを
紙材や、プリペーグ材に接着し、接着後、スリットを切
断すれば、コイル形状を精度良く維持することができ
る。
成されたシート状の偏向器(コイル)52を、合成樹
脂、セラミック等の電気絶縁物の円筒状の巻き枠51に
巻き付け、接着等で固定することで、3次元的にも精度
良く偏向器が作成することが出来る。
応した例を述べる。
スループットの向上が挙げられるが、その際必要とされ
るのが、一括図形による描画方法である。そして、この
一括図形の図形数を多くすることでスループットの向上
が図れる。現在、偏向器には静電偏向が用いられている
のが一般的であるが、この場合、偏向量が小さく、多く
の図形を選択することは出来ない。
偏向することが可能である。しかし、周囲に磁性体、渦
電流源が存在すると磁場の時間的変動が生じるため、精
度が悪化する原因となる。
ド」で述べた、シールド偏向器をメイン偏向器と組み合
わせることで、漏洩磁場を低減し、渦電流および磁気余
効等の発生を防ぐことが出来、多くの領域において一括
図形を選択でき、スループットの向上がはかることが出
来る。
14に示す。図14に示す偏向器4は、成形レンズ内
に、従来技術では静電偏向器があったものを磁場偏向器
に置き換えたものである。
は、メイン偏向器41、シールド偏向器42、成形レン
ズの磁場発生源であるコイル43、この磁場のレンズ効
果を及ぼし磁路を形成する筐体部45からなる。
ルによる磁場シールド」で述べたように、周囲に磁性
体、渦電流源があると、磁気余効、渦電流が発生し、ビ
ーム寸法への劣化へとなる。そこで、磁場偏向を2対と
し、メイン偏向器41と、シールド偏向器42とに分
け、漏洩磁場をシールドする機構を設けることでこれら
の問題は無くすことが可能となる。
4に示すように、静電偏向器46とを組み合わせること
で、さらに高速に大きな領域を偏向することが可能とな
るので、高スループットを得ることができる。
は、発生する磁場の磁力線の方向が他の磁場発生源と異
なる磁場発生源を有し、偏向器が電子線を一方向に偏向
するとき、この一方向と同じ方向の磁力線を有する磁場
を発生させる電磁場発生源の配置領域は、上記一方向と
逆向きの方向の磁力線を有する磁場を発生させる電磁場
発生源の配置領域に比較して小さくなるように構成す
る。
の発生、磁性体への到達磁場を最小に抑え、良好な偏向
磁場分布を有する電子線描画装置、電子線を用いた描画
方法及び電磁コイルの製造方法を実現することができ
る。
化に伴い、電子線描画装置における描画精度、特に、位
置精度(接続精度、合わせ精度など)に対する精度が飛
躍的に向上するとともに、フェライト等の磁性体の特性
による不安定性も無くなり、生産性が向上する。
で一括図形の選択数が飛躍的に増加し、スループットを
向上することができる。
体概略構成図である。
るポールピースを追加した例を示す図である。
その漏洩磁場の計算結果を示した図である。
る。
ける磁場均一度の誤差を示す図である。
す図である。
メイン偏向器の概略図である。
るシールド偏向器の概略図である。
器とを示す図である。
度をプロットした図である。
説明する図である。
である。
図である。
Claims (2)
- 【請求項1】電子線を試料に照射してパターンを試料に
描画する電子線描画装置において、 上記電子線を上記試料に収束する収束レンズと、 上記収束レンズの内部に配置され、上記電子線を偏向す
る電磁型の偏向器と、 上記レンズの電磁コイルと上記偏向器との間に配置さ
れ、上記偏向器で発生する磁場を補正する補正コイル
と、 を備えることを特徴とする電子線描画装置。 - 【請求項2】請求項1記載の電子線描画装置において、
上記補正コイルは、電気導体が渦巻き状に形成されてい
ることを特徴とする電子線描画装置。
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JP2000050028A JP3502002B2 (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | 電子線描画装置、電子線を用いた描画方法及び電磁コイルの製造方法 |
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JP2000050028A JP3502002B2 (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | 電子線描画装置、電子線を用いた描画方法及び電磁コイルの製造方法 |
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DE102004019834B4 (de) * | 2004-04-23 | 2007-03-22 | Vistec Electron Beam Gmbh | Korrekturlinsen-System für ein Partikelstrahl-Projektionsgerät |
-
2000
- 2000-02-25 JP JP2000050028A patent/JP3502002B2/ja not_active Expired - Fee Related
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