JP3590808B2 - 荷電粒子線転写装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷電粒子線を用いてマスクのパターンを試料上に転写する荷電粒子線転写装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
荷電粒子線転写装置では、光学系の収差のために光軸から離れた位置のマスクパターンを転写する場合、荷電粒子線は投影レンズである電磁レンズの軸から離れた部分を通過するため転写像に歪が生じ易い。そこで、この光学系の収差による像の歪を低減するために
（ａ）ＭＯＬ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ Ｌｅｎｓ）方式，ＶＡＬ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ａｘｉｓ Ｌｅｎｓ）方式，ＰＲＥＶＡＩＬ（Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｗｉｔｈ Ｖｒｉａｂｌｅ Ａｘｉｓ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｅｎｓｅｓ）方式、
（ｂ）ＳＭＤ（Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｄｏｕｂｌｅｔ）方式、
等による荷電粒子線転写装置が提案されている。
【０００３】
（ａ）の各方式では、電磁レンズの軸から離れた部分に入射する荷電粒子線の場合でも、偏向器を用いて電磁レンズの軸を等価的に荷電粒子線方向に移動し、実質的に荷電粒子線が電磁レンズの軸を通過するように調整している。そのため、マスクの各副視野を通過して電磁レンズに入射する荷電粒子線は、常に電磁レンズの光軸近傍を通過するためレンズ収差の影響を低減することができる。
【０００４】
一方、ＳＭＤ方式の荷電粒子線転写装置について図６を参照して説明する。図６は荷電粒子線転写装置の投影レンズ部分の概略構成図であり、荷電粒子線転写装置の縮小率を１／Ｍ，（１≦Ｍ＜２０）としたときに、マスク１および試料１０間の距離をＭ：１に分割する光軸上の点をクロスオーバと定義している。投影レンズ３は、クロスオーバＣＯを挟んで配設された一対の電磁レンズ３０，３１で構成されている。さらに、この電磁レンズ３０，３１は以下のような対称磁気ダブレット条件を満たしている。
【０００５】
すなわち、電磁レンズ３０に関して、その主面３０ａとマスク１およびクロスオーバＣＯとの距離をそれぞれＬＭ１，ＬＣ１、磁極３０１および３０２のボーア半径をそれぞれＲ１，Ｒ２、クロスオーバＣＯと磁極３０１のクロスオーバ側の面３０１ａおよび磁極３０２のマスク側の面３０２ａとの距離をそれぞれＡ１，Ａ２とし、電磁レンズ３１に関して、その主面３１ａと試料１０およびクロスオーバＣＯとの距離をそれぞれＬＷ２，ＬＣ２、磁極３１１，３１２のボーア半径をそれぞれｒ１，ｒ２、クロスオーバＣＯと磁極３１１のクロスオーバ側の面３１１ａおよび磁極３１２のマスク側の面３１２ａとの距離をそれぞれａ１，ａ２としたときに、
【数４】
ＬＭ１＝ＬＣ１，ＬＷ２＝ＬＣ２ …（１）
Ｒ１／ｒ１＝Ｒ２／ｒ２＝Ｍ …（２）
Ａ１／ａ１＝Ａ２／ａ２＝Ｍ …（３）
の関係が成り立つとともに、電磁レンズ３０および３１はＡＴ（アンペア・ターン）数が等しく、それぞれが形成する磁場の向きが互いに逆向きになっている。このように電磁レンズ３０，３１を構成することによって電磁レンズ３０，３１の磁気回路の対称性が向上し、投影レンズ３のレンズ収差が減少する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、（ａ）の方式では、偏向器を用いて電磁レンズの軸を等価的に荷電粒子線の中心となるようにしているため偏向収差が発生する。この偏向収差（特に歪収差）を小さくするのは原理的に困難であるとともに、この偏向収差のために主視野および副視野を大きくすることができないという問題点があった。一方、（ｂ）の方式では、レンズ収差のうち非点収差および像面湾曲収差が補正されずに残るため、開口を大きくすることができない。そのため、回折の問題や、空間電荷効果によるビームのぼけが生じることにより大きなビーム電流で転写が行えず、高スループットが得られないという欠点があった。
【０００７】
本発明の目的は、収差が小さい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】
発明の実施の形態を示す図１，図３および図４に対応付けて説明する。
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上の主視野を複数の副視野に分割し、荷電粒子線を投影レンズ２で試料１０上に結像して副視野１ａａのそれぞれに含まれるパターンを順次転写することにより、マスク１のパターンを試料１０上に転写する荷電粒子線転写装置に適用され、投影レンズ２の前段に設けられて、副視野１ａａを通過した荷電粒子線が投影レンズ２の光軸ＲＸ上を進行するように偏向する第１の偏向手段１１，１２と、投影レンズ２を通過した荷電粒子線を第１の偏向手段１１，１２の偏向方向に対して逆方向に偏向し、マスク１上における副視野１ａａの位置に対応する試料１０上の位置に導く第２の偏向手段１３，１４とを備えて上述の目的を達成する。
請求項２の発明による荷電粒子線転写装置では、第１の偏向手段１１，１２は、副視野１ａａからの荷電粒子線を光軸ＲＸ方向に所定の角度βだけ偏向する第１の偏向器１１と、第１の偏向器１１からの荷電粒子線を第１の偏向器１１とは逆方向に所定の角度βだけ偏向して荷電粒子線が光軸ＲＸ上を通るようにする第２の偏向器１２とを具備し、第２の偏向手段１３，１４は、投影レンズ２からの荷電粒子線を第１の偏向器１１と同一方向に同一角度βだけ偏向する第３の偏向器１３と、第３の偏向器１３からの荷電粒子線を第１の偏向器１１とは逆方向に所定の角度βだけ偏向する第４の偏向器１４とを具備する。
請求項３の発明による荷電粒子線転写装置は、荷電粒子線転写装置の縮小率が１／Ｍで、マスク１と試料１０との距離をＭ：１に内分する光軸ＲＸ上の点をクロスオーバＣＯとしたときに、クロスオーバＣＯと第１〜第４の偏向器１１〜１４との距離ＬＣ１１，ＬＣ１２，ＬＣ１３およびＬＣ１４との間に、
【数５】
ＬＣ１１／ＬＣ１４＝ＬＣ１２／ＬＣ１３＝Ｍ
が成立する。
図４に対応付けて説明すると、請求項４の発明による荷電粒子線転写装置では、投影レンズ８はマスク側電磁レンズ８０および試料側電磁レンズ８１の一対の電磁レンズで構成され、各電磁レンズ８０，８１の形成する磁場の向きが互いに逆向きである。
請求項５の発明による荷電粒子線転写装置は、荷電粒子線転写装置の縮小率を１／Ｍとしたときに、第１の偏向器１１の内径Ｄ１，外径Ｄ２，光軸方向長さＬ１と第４の偏向器の対応する内径ｄ１，外径ｄ２，光軸方向長さＬ１４との比ががそれぞれＭ：１である。
請求項６の発明による荷電粒子線転写装置は、 荷電粒子線転写装置の縮小率が１／Ｍで、マスク１と試料１０との距離をＭ：１に内分する光軸ＲＸ上の点をクロスオーバＣＯとしたときに、クロスオーバＣＯとマスク側電磁レンズ８０の主面８０ａとの距離ＬＣ１およびクロスオーバＣＯと試料側電磁レンズ８１の主面８１ａとの距離ＬＣ２は、
【数６】
ＬＣ１／ＬＣ２＝Ｍ
を満足する。
請求項７の発明による荷電粒子線転写装置は、第１の電磁レンズ８０の焦点距離と第２の電磁レンズ８１の焦点距離がＭ：１である。
請求項８の発明による荷電粒子線転写装置は、第１の電磁レンズ８０のアンペア・ターン数と第２の電磁レンズ８１のアンペア・ターン数がほぼ等しい。
請求項９の発明による荷電粒子線転写装置は、投影レンズ９はマスク側電磁レンズ９０および試料側電磁レンズ９１の一対の電磁レンズで構成され、マスク側電磁レンズ９０に関して、その主面９０ａとマスク１およびクロスオーバＣＯとの距離をＬＭ１およびＬＣ１，マスク側電磁レンズ９０のマスク側磁極９０１およびクロスオーバ側磁極９０２のボーア半径をＲ１およびＲ２，クロスオーバＣＯとマスク側磁極９０１のクロスオーバ側の面９０１ａおよび試料側磁極９０２のマスク側の面９０２ａとの距離をＡ１およびＡ２とし、試料側電磁レンズ９１に関して、その主面９１ａと試料１０およびクロスオーバＣＯとの距離をＬＷ２およびＬＣ２，試料側電磁レンズ９１の試料側磁極９１１およびクロスオーバ側磁極９１２のボーア半径をｒ１およびｒ２，クロスオーバＣＯと試料側磁極９１１のクロスオーバ側の面９１１ａおよびクロスオーバ側磁極９１２のマスク側の面９１２ａとの距離をａ１およびａ２としたときに、
【数７】
ＬＭ１＝ＬＣ１，ＬＷ２＝ＬＣ２
Ｒ１／ｒ１＝Ｒ２／ｒ２＝Ｍ
Ａ１／ａ１＝Ａ２／ａ２＝Ｍ
の関係が成立するとともに、マスク側電磁レンズ９０と試料側電磁レンズ９１のＡＴ（アンペア・ターン）数が等しく、それぞれが形成する磁場の向きが互いに逆向きである。
図１に対応付けて説明すると、請求項１０の発明による荷電粒子線転写装置では、第１の偏向器１１の内径Ｄ１をマスク１の最大視野直径の２倍以上とし、第４の偏向器１４の内径ｄ１を前記最大視野直径に対応する試料１０上の転写像の最大直径の２倍以上とした。
図１および図３に対応付けて説明すると、請求項１１の発明による荷電粒子線転写装置では、第１および第４の偏向器１１，１４を８極子型静電偏向器とした。
【０００９】
請求項１の発明による荷電粒子線転写装置では、マスク１の副視野１ａａを通過した荷電粒子線は、第１の偏向手段１１，１２によって光軸ＲＸ上を進行するように偏向された後に投影レンズ２に入射する。また、投影レンズ２を通過した荷電粒子線は、第２の偏向手段１３，１４によって第１の偏向手段１１，１２の偏向方向に対して逆方向に偏向され、マスク１上における副視野１ａａの位置に対応する試料１０上の位置に導かれる。
請求項２の発明による荷電粒子線転写装置では、マスク１の副視野１ａａを通過した荷電粒子線は、第１の偏向器１１により光軸ＲＸ方向へ偏向された後に第２の偏向器１２によって光軸ＲＸ上を進行するように偏向され、投影レンズ２に入射する。第１および第４の偏向器１１，１４によって生じる偏向収差は互いに打ち消し合う。同様に、第２および第３の偏向器１２，１３によって生じる偏向収差は互いに打ち消し合う。
請求項１０の発明による荷電粒子線転写装置では、荷電粒子線は第１および第４の偏向器１１，１４の偏向中心１１ａ，１４ａの軸からほぼ１／２半径までの領域をそれぞれ通過する。
請求項１１の発明による荷電粒子線転写装置では、光軸から離れた荷電粒子線であっても第１および第４の偏向器１１，１４の形成する電磁場が一様となっている部分を通過するため、第１および第４の偏向器１１，１４の電磁場の一様性に関する転写像の歪を低減することができる。
【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５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の実施の形態を説明する図であり、電子ビームを用いて縮小転写を行う電子線縮小転写装置の概略構成を示す。なお、図６と同一部分には同一の符号を付し、本実施の形態においても縮小率を１／Ｍ，（１≦Ｍ＜２０）としたときに、マスク１および試料１０間の距離をＭ：１に分割する光軸上の点をクロスオーバと定義する。
【００１２】
図１に戻って、４は電子ビームの発生源である電子銃、５は電子銃４から放出された電子ビームを平行ビームにするコンデンサレンズ、６はコンデンサレンズ５によって平行ビームにされた電子ビームを正方形に整形するアパーチャである。７は整形された電子ビームをマスク１の副視野１ａａに導く副視野選択偏向器であり、一対の偏向器７１，７２で構成される。２は投影レンズを構成する電磁レンズであり、１１，１２，１３および１４は電子ビームの軌道を偏向させるための偏向器である。
【００１３】
電磁レンズ２は、その主面２ａの位置がクロスオーバＣＯの位置と一致するように配置される。また、本実施の形態では、クロスオーバＣＯと偏向器１１の偏向中心１１ａ，偏向器１２の偏向中心１２ａ，偏向器１３の偏向中心および偏向器１４の偏向中心との距離をそれぞれＬＣ１１，ＬＣ１２，ＬＣ１３およびＬＣ１４としたときに、次式（４）が成立するように構成されている。
【数８】
ＬＣ１１／ＬＣ１４＝ＬＣ１２／ＬＣ１３＝Ｍ …（４）
【００１４】
正方形アパーチャ６で整形された電子ビームは、副視野選択偏向器７１によってビーム方向に対して図示反時計回りに角度＋αだけ偏向された後に副視野選択偏向器７２によって角度−αだけ偏向され、光軸ＲＸと平行なビームとされて光軸ＲＸから距離δ１だけ離れた副視野１ａａに垂直に照射される。なお、マスク１において、副視野１ａａは図示左右方向に一列に複数形成されている。電子ビームは同一平面内（図では紙面上）を通り、その平面内でビームが反時計回りに曲る場合にはその角度をプラスとし、時計回りの場合にはマイナスとする。
【００１５】
マスク１上の副視野１ａａを透過してパターン化された電子ビームは偏向器１１によって角度−βだけ偏向され、偏向器１２の偏向中心１２ａで光軸ＲＸと交わる。この電子ビームは偏向器１２によって角度＋βだけ偏向されて光軸ＲＸ上を通るビームとなり、光軸ＲＸに沿って進行して電磁レンズ２に入射する。電磁レンズ２に入射した電子ビームは、クロスオーバＣＯを通過した後に偏向器１３によって角度−βおよび偏向器１４によって角度＋βだけそれぞれ偏向されて光軸ＲＸと平行なビームとなり、試料１０に垂直に入射する。
【００１６】
ところで、式（４）から
【数９】
ＬＣ１１−ＬＣ１２＝Ｍ・（ＬＣ１４−ＬＣ１３） …（５）
であることが分るが、これは偏向器１１入射時の電子ビームの光軸ＲＸからの距離δ１と偏向器１４で光軸ＲＸと平行とされた電子ビームの光軸ＲＸからの距離δ２との間にδ１＝Ｍ・δ２が成り立っていることを示している。すなわち、副視野１ａａのマスクパターンは、図１の左右方向において試料１０上の縮小率１／Ｍに対応する位置に転写される。また、電子ビームが光軸から遠く離れた副視野を通った場合には、光軸付近の副視野を通った場合に比べて光路長が長くなるため合焦条件からズレが生じるが、電磁レンズ２の励磁電流を調整して全ての副視野で合焦条件を満足させるようにすることができる。
【００１７】
上述したように、本実施の形態では、主視野内のどの副視野のマスクパターンを転写した場合でも、電子ビームが偏向器１１，１２によって電磁レンズ２の軸上を通るように偏向されるので、試料１０に転写される像へのレンズ収差の影響を低減することができる。また、偏向器１１の偏向角と偏向器１４の偏向角、および偏向器１２の偏向角と偏向器１３の偏向角とはそれぞれ大きさが等しく方向が逆になっている。そのため、偏向器１１の偏向収差と偏向器１４の偏向収差、および偏向器１２の偏向収差と偏向器１３の偏向収差はそれぞれ互いに打ち消しあい、転写像への偏向収差の影響を小さく抑えることができる。
【００１８】
図１に示した荷電粒子線転写装置の偏向器１１および１４として、図３に示す８極子型静電偏向器を用いることができる。図３は８極子型静電偏向器２０の主面に沿った断面を示す図である。８極子型静電偏向器については特開平７−６５７６６号公報に開示されており、図のように一対の平行電極２１ａ，２１ｂ間に三対の電極部２２０，２２１，２２２で構成される補正電極２２が配置され、平行電極２１ａ，２１ｂの両端部における等電位面の広がりを補正している。平行電極２１ａ，２１ｂおよび電極部２２０〜２２２は、金属製の円筒２３の内周面に絶縁体２４を介してそれぞれ固定されている。電極部２２０〜２２２の形状は光軸ＲＸと同軸の円筒形状の一部を構成するように形成されており、電極部２２０〜２２２への印加電圧は互いに独立に調整可能とされている。
【００１９】
印加電圧についての詳細は特開平７−６５７６６号公報に開示されており、ここでは結果のみを記す。電子ビームを図のｘ軸方向に偏向するには、平行電極２１ａに＋Ａ（Ｖ）および平行電極２１ｂに−Ａ（Ｖ）の電圧を印加し、電極部２２１に０（Ｖ），電極部２２０に（Ａ・Ｄ／ｄ）・ｓｉｎθ（Ｖ），電極部２２２に−（Ａ・Ｄ／ｄ）・ｓｉｎθ（Ｖ）の電圧をそれぞれ印加する。ここで、θは電極部２２０，２２２の内周面の中心位置Ｐ１と光軸ＲＸとを結ぶ線Ｌが平行電極２１ａ，２１ｂと平行な方向に対してなす角度、ｄは平行電極２１ａ，２１ｂの間隔、Ｄは電極部２２０〜２２２の内径である。
【００２０】
このような電圧をそれぞれ印加することによって、電極部２２１の近傍での等電位面が平行電極２１ａ，２１ｂと平行な方向に補正され、平行電極２１ａ，２１ｂの中央部と同様に高精度の偏向が可能となる。そのため、光軸ＲＸから離れた電子ビームであっても電位面が平行な部分を通過するので、試料１０上に結像された像の歪収差を小さくすることができる。
【００２１】
また、偏向器１１の内径をマスク１の最大視野半径の４倍以上とし、偏向器１４の内径をマスク１の最大視野半径に対応する試料１０上の転写像の最大半径の４倍以上としてもよい。これは、偏向器１１によって形成される電場は偏向器１１の中心から１／２半径（内径に関して）程度までは一様なので、偏向器１１の内径を上述したような寸法とすることにより、マスクの周辺付近の副視野を透過した電子ビームであっても偏向器１１の電磁場（静電偏向器であれば電場、電磁偏向器であれば磁場）が一様な所を通過させることできる。偏向器１４についても同様であって、偏向器１１の周辺付近を通過した電子ビームは偏向器１４の周辺付近を通過するが、上述したように設定することによって、電子ビームを偏向器１４の電磁場が一様な所を通過させることができる。その結果、偏向器１１，１４の電場の一様性に関係する像の歪収差を小さくすることができる。
【００２２】
−第２の実施の形態−
図４は本発明に係る荷電粒子線転写装置の第２の実施の形態を説明する図であり、投影レンズが２段の電磁レンズによって構成されている。図４は投影レンズに関係する部分の概略構成図であって、図１，６に示す荷電粒子線転写装置と同一の部分には同一の符号を付した。本実施の形態では、投影レンズ８は二つの電磁レンズ８０，８１によって構成されており、偏向器１２が電磁レンズ８０のマスク側磁極８０１の内側に、偏向器１３が電磁レンズ８１の試料側磁極８１１の内側にそれぞれ内挿されるように設けられている。
【００２３】
転写装置の縮小率を１／Ｍとしたとき、電磁レンズ８０に関して、クロスオーバＣＯと電磁レンズ８０の主面８０ａとの距離をＬＣ１、クロスオーバＣＯと磁極８０１のクロスオーバ側の面８０１ａおよび磁極８０２のマスク側の面８０２ａとの距離をそれぞれＡ１，Ａ２とし、電磁レンズ８１に関して、クロスオーバＣＯと電磁レンズ８１の主面８１ａとの距離をＬＣ２、クロスオーバＣＯと磁極８１１のクロスオーバ側の面８１１ａおよび磁極８１２の試料側の面８１２ａとの距離をそれぞれａ１，ａ２とすると、前述した式（３）および次式（６）が成り立っている。すなわち、
【数１０】
Ａ１／ａ１＝Ａ２／ａ２＝Ｍ …（３）
ＬＣ１／ＬＣ２＝Ｍ …（６）
が成立する。加えて、電磁レンズ８０および８１の焦点距離の比を４：１とし、これらの電磁レンズ８０，８１が形成する磁場の向きが互いに逆向きになるように電磁レンズ８０，８１の電流が設定されている。また、偏向器１１〜１４は前述した式（４）を満たすとともに、偏向器１１の内径Ｄ１，外径Ｄ２，軸方向寸法Ｌ１１と偏向器１４の内径ｄ１，外径ｄ２，軸方向寸法Ｌ１４との間に次式（７）が成立している。
【数１１】
ＬＣ１１／ＬＣ１４＝ＬＣ１２／ＬＣ１３＝Ｍ …（４）
Ｄ１／ｄ１＝Ｄ２／ｄ２＝Ｌ１１／Ｌ１４＝Ｍ …（７）
【００２４】
マスク１上の副視野１ａａには、第１の実施の形態と同様に光軸ＲＸに平行な電子ビームが照射される。副視野１ａａを透過してパターン化された電子ビームは偏向器１１によって角度−βだけ偏向され、偏向器１２の偏向中心１２ａにおいて光軸ＲＸと交わる。この電子ビームは偏向器１２によって角度＋βだけ偏向され、光軸ＲＸに沿って電磁レンズ８０を通過する。電子ビームは電磁レンズ８０，クロスオーバＣＯおよび電磁レンズ８１を通過した後、偏向器１３によって角度−βだけ偏向される。さらに、電子ビームは偏向器１４によって角度＋βだけ偏向されて試料１０に垂直に照射される。なお、電子ビームが光軸から離れた副視野を通った場合には、光軸付近の副視野を通った場合に比べて光路長が長くなるので、電磁レンズ８０，８１の焦点距離が長くなるように励磁電流を減少させて調整する。
【００２５】
本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に偏向器１１，１２によって電子ビームが電磁レンズ８０，８１の軸を通過するように偏向されるので、試料１０に転写される像へのレンズ収差の影響を低減することができる。また、偏向器１１の偏向角と偏向器１４の偏向角、および偏向器１２の偏向角と偏向器１３の偏向角とはそれぞれ大きさが等しく方向が逆になっている。そのため、偏向器１１の偏向収差と偏向器１４の偏向収差、および偏向器１２の偏向収差と偏向器１３の偏向収差はそれぞれ互いに打ち消しあい、転写像への偏向収差の影響を小さく抑えることができる。
【００２６】
また、１段の電磁レンズで投影レンズを構成している図１の装置と比較すると、２段レンズのほうが１段レンズに比べ電磁レンズの収差が小さくなるという利点がある。なお、２段レンズの場合は、１段レンズに比べて各偏向器１１〜１４の偏向角が大きくなるが、上述したように偏向角を設定することにより偏向収差の影響を抑えることが可能である。
【００２７】
−第３の実施の形態−
図５は本発明に係る荷電粒子線転写装置の第３の実施の形態を説明する図であり、投影レンズ９を構成する電磁レンズ９０，９１が対称磁気ダブレット条件を満たしている。すなわち、電磁レンズ９０に関して、その主面９０ａとマスク１およびクロスオーバＣＯとの距離をそれぞれＬＭ１，ＬＣ１、磁極９０１および９０２のボーア半径をそれぞれＲ１，Ｒ２、クロスオーバＣＯと磁極９０１のクロスオーバ側の面９０１ａおよび磁極９０２のマスク側の面９０２ａとの距離をそれぞれＡ１，Ａ２とし、電磁レンズ９１に関して、その主面９１ａと試料１０およびクロスオーバＣＯとの距離をそれぞれＬＷ２，ＬＣ２、磁極９１１，９１２のボーア半径をそれぞれｒ１，ｒ２、クロスオーバＣＯと磁極９１１のクロスオーバ側の面９１１ａおよび磁極９１２のマスク側の面９１２ａとの距離をそれぞれａ１，ａ２としたときに、前述した式（１）〜（３）
【数１２】
ＬＭ１＝ＬＣ１，ＬＷ２＝ＬＣ２ …（１）
Ｒ１／ｒ１＝Ｒ２／ｒ２＝Ｍ …（２）
Ａ１／ａ１＝Ａ２／ａ２＝Ｍ …（３）
を満たすとともに、各電磁レンズ９０，９１のＡＴ（アンペアターン）数が等しく磁場の向きが逆になるように各コイルの電流が設定されている。その他の偏向器１１〜１４については図４の装置と同様の構成であり、同一の式（４）が成立している。
【００２８】
このように対称磁気ダブレット条件を満たす電磁レンズ９０，９１で投影レンズ９を構成することによって、電磁レンズ９０，９１の磁気回路の対称性が向上してレンズ収差が減少する。そのため、図４の装置に比べて転写像の歪曲収差が減少する。
【００２９】
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、偏向器１１および１２はそれぞれ第１の偏向器および第２の偏向器に対応し、それら一対の偏向器１１，１２によって第１の偏向手段が構成される。また、偏向器１３および１４はそれぞれ第３の偏向器および第４の偏向器に対応し、それら一対の偏向器１３，１４によって第２の偏向手段が構成される。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、マスク上のどの副視野を通過した荷電粒子線であっても、第１の偏向手段によって光軸上を進行するように偏向された後に投影レンズに入射するため、転写像へのレンズ収差の影響を低減することができる。また、第１および第２の偏向手段によって生じる偏向収差は互いに打ち消し合うため、荷電粒子線を偏向することによって発生する偏向収差の転写像への影響を抑えることができる。
請求項４の発明では、投影レンズを一対の電磁レンズによって構成しているため、電磁レンズが一段の投影レンズを用いる装置に比べてレンズ収差を小さくすることができる。
さらに、請求項９の発明では、投影レンズを構成する一対の電磁レンズが対称磁気ダブレット条件を満足しているため、磁気回路の対称性が向上してレンズ収差をより小さくすることができる。
請求項１０および１１の発明では、光軸から離れた荷電粒子線であっても第１および第４の偏向器の形成する電磁場が一様となっている部分を通過するため、第１および第４の偏向器の電磁場の一様性に関する転写像の歪収差を低減することができる。
【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図。
【図２】マスク１の主視野１ａおよび副視野１ａａを説明する図。
【図３】８極型静電偏向器の断面図。
【図４】本発明による荷電粒子線転写装置の第２の実施の形態を説明する図。
【図５】本発明による荷電粒子線転写装置の第３の実施の形態を説明する図。
【図６】従来の対称磁気ダブレット方式の荷電粒子線転写装置を説明する図。
【符号の説明】
１ マスク
１ａ 主視野
１ａａ 副視野
２，８０，８１，９０，９１ 電磁レンズ
３ 電子銃
４ コンデンサレンズ
５ アパーチャ
７ 副視野選択偏向器
８，９ 投影レンズ
１１，１２，１３，１４，７１，７２ 偏向器
１０ 試料
２０ ８極型静電偏向器
ＣＯ クロスオーバ
ＲＸ 光軸

Claims (11)

1. マスク上の主視野を複数の副視野に分割し、荷電粒子線を投影レンズで試料上に結像して前記副視野のそれぞれに含まれるパターンを順次転写することにより、前記マスクのパターンを試料上に転写する荷電粒子線転写装置において、
   前記投影レンズの前段に設けられて、前記副視野を通過した荷電粒子線が前記投影レンズの光軸上を進行するように偏向する第１の偏向手段と、
   前記投影レンズを通過した荷電粒子線を前記第１の偏向手段の偏向方向に対して逆方向に偏向し、前記マスク上における前記副視野の位置に対応する前記試料上の位置に導く第２の偏向手段とを備えることを特徴とする荷電粒子線転写装置。
2. 請求項１に記載の荷電粒子線転写装置において、
   前記第１の偏向手段は、前記副視野からの荷電粒子線を光軸方向に所定の角度だけ偏向する第１の偏向器と、第１の偏向器からの荷電粒子線を第１の偏向器とは逆方向に前記所定の角度だけ偏向して荷電粒子線が光軸上を通るようにする第２の偏向器とを具備し、
   前記第２の偏向手段は、前記投影レンズからの荷電粒子線を前記第１の偏向器と同一方向に同一角度だけ偏向する第３の偏向器と、第３の偏向器からの荷電粒子線を第１の偏向器とは逆方向に前記所定の角度だけ偏向する第４の偏向器とを具備することを特徴とする荷電粒子線転写装置。
3. 請求項２に記載の荷電粒子線転写装置において、
   前記荷電粒子線転写装置の縮小率が１／Ｍで、前記マスクと前記試料との距離をＭ：１に内分する光軸上の点をクロスオーバとしたときに、
   クロスオーバと前記第１〜第４の偏向器との距離ＬＣ１１，ＬＣ１２，ＬＣ１３およびＬＣ１４との間に、
   

   

   が成立することを特徴とする荷電粒子線転写装置。
4. 請求項２または３に記載の荷電粒子線転写装置において、
   前記投影レンズはマスク側電磁レンズおよび試料側電磁レンズの一対の電磁レンズで構成され、各電磁レンズの形成する磁場の向きが互いに逆向きであることを特徴とする荷電粒子線転写装置。
5. 請求項４に記載の荷電粒子線転写装置において、
   荷電粒子線転写装置の縮小率を１／Ｍとしたときに、前記第１の偏向器の内径，外径，光軸方向長さと前記第４の偏向器の対応する内径，外径，光軸方向長さとの比ががそれぞれＭ：１であることを特徴とする荷電粒子線転写装置。
6. 請求項４または５に記載の荷電粒子線転写装置において、
   荷電粒子線転写装置の縮小率が１／Ｍで、前記マスクと前記試料との距離をＭ：１に内分する光軸上の点をクロスオーバとしたときに、
   クロスオーバとマスク側電磁レンズの主面との距離ＬＣ１およびクロスオーバと試料側電磁レンズの主面との距離ＬＣ２は、
   

   

   を満足することを特徴とする荷電粒子線転写装置。
7. 請求項４〜６のいずれかに記載の荷電粒子線転写装置において、
   前記第１の電磁レンズの焦点距離と前記第２の電磁レンズの焦点距離がＭ：１であることを特徴とする荷電粒子線転写装置。
8. 請求項４〜７のいずれかに記載の荷電粒子線転写装置において、
   前記第１の電磁レンズのアンペア・ターン数と前記第２の電磁レンズのアンペア・ターン数がほぼ等しいことを特徴とする荷電粒子線転写装置。
9. 請求項３に記載の荷電粒子線転写装置において、
   前記投影レンズはマスク側電磁レンズおよび試料側電磁レンズの一対の電磁レンズで構成され、
   マスク側電磁レンズに関して、その主面と前記マスクおよび前記クロスオーバとの距離をＬＭ１およびＬＣ１，前記マスク側電磁レンズのマスク側磁極およびクロスオーバ側磁極のボーア半径をＲ１およびＲ２，前記クロスオーバと前記マスク側磁極のクロスオーバ側の面および前記試料側磁極のマスク側の面との距離をＡ１およびＡ２とし、試料側電磁レンズに関して、その主面と試料およびクロスオーバとの距離をＬＷ２およびＬＣ２，前記試料側電磁レンズの試料側磁極およびクロスオーバ側磁極のボーア半径をｒ１およびｒ２，前記クロスオーバと前記試料側磁極のクロスオーバ側の面および前記クロスオーバ側磁極のマスク側の面との距離をａ１およびａ２としたときに、
   

   

   の関係が成立するとともに、マスク側電磁レンズと試料側電磁レンズのＡＴ（アンペア・ターン）数が等しく、それぞれが形成する磁場の向きが互いに逆向きであることを特徴とする荷電粒子線転写装置。
10. 請求項２〜９のいずれかに記載の荷電粒子線転写装置において、
    前記第１の偏向器の内径を前記マスクの最大視野直径の２倍以上とし、前記第４の偏向器の内径を前記最大視野直径に対応する前記試料上の転写像の最大直径の２倍以上としたことを特徴とする荷電粒子線転写装置。
11. 請求項２〜１０いずれか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４の偏向器を８極子型静電偏向器としたことを特徴とする荷電粒子線転写装置。

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