JP4677571B2

JP4677571B2 - 電子ビーム投影装置及びフォーカシング方法

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Publication number: JP4677571B2
Application number: JP2001266161A
Authority: JP
Inventors: カツァップヴィクター; マンローエリック; エーラウズジョン; ケーワスキエウィッチウォーレン; ジューシエチン
Original assignee: eLith LLC
Current assignee: eLith LLC
Priority date: 2000-09-04
Filing date: 2001-09-03
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2021-09-03
Also published as: EP1184891A1; EP1184891B1; KR20020018981A; KR100577754B1; US20030022077A1; TW574720B; US6440620B1; DE60040664D1; US6620565B2; JP2002141281A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子ビーム投影装置及びフォーカシング方法に関する。さらに詳しくは、電子ビームリソグラフィーでのフォーカシングを高い精度で行うことができる電子ビーム投影装置及びフォーカシング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
散乱／非散乱マスキングを用いた電子パターン形成としては、特開平３−１０１２１４号（米国特許５，０７９，１１２号）に記載されているＳＣＡＬＰＥＬが公知である。
【０００３】
図１に示す従来の装置４０は、電子又は他のエネルギー源４１、コンデンサーレンズ系４２、転写パターンとしてブロッキング領域４４及び透明領域４５を有するマスク４３、対物レンズ４６、図示のように軸上開口４８を有する後方焦点面フィルター４７、投影レンズ系４９、露光媒体５０、重ね合わせ部５３を構成する中間レンズ５１及びステージ５２を含む。装置４０はさらに真空室５４とエアロック５５とを備え、後者は試料の交換用である。
【０００４】
図２に別の従来の装置を示す。これは電子ビーム銃として図示した粒子源３０を含み、電子ビーム３１を発射する。コリメーターレンズ３２は、最初に分岐した電子線を図中の符号３３で示した平行な関係にする。走査偏向器３４、３５は電子走査、例えば連続的なｘ方向への走査を行う。第２の偏向器は、ｘ方向での走査の間に、連続的に、又はステップ的にｙ方向での移動を行う。またここで例示するマスク３６は、支柱３７で分割されている。マスクを通過した後にパターンを含むビーム３８は、ダイナミックなフォーカス／スティグメーター偏向器３９、８０の影響を受ける。偏向器８１、８２は、ｘ及びｙ電子走査／ステップ送りの間に、隣り合った領域の位置合わせが正確になるようにする。
【０００５】
投影レンズ８３は、光軸の可変な偏向器８４を有する。複数の開口８６を含むマルチ開口フィルター８５は、ウエハーステージ８８の上方に配置されたウエハー８７上にフォーカシングされた像を形成する。既に述べたように、マスク３６は図示のように、支柱で分割された区間に対応したパターン領域で構成される。マスク３６を通過する間にビームにパターン形成情報を付与する変調の作用に引き続いて、ビームは収束し、最終的には、開口フィルター８５で規定された平面上あるいはその近傍で、クロスオーバー（又は像反転）に到達する。開口フィルター８５は、望ましくない散乱放射を遮断するための電子イメージングの目的で、設けられている。これは同様に、他の「ノイズ」を遮断するのにも有効である。例えば、望ましくないフィーチャーエッジ散乱放射を遮断するのにもよい。開口８６は、レンズ系の開口数（又は瞳孔）を規定するようにしてもよい。
【０００６】
図１の装置は、コンデンサーレンズ系と投影レンズ系とを別々に備えている。これは、最小限の機械的な調整でフォーカシングを容易にする点で好ましい。さらに、投影レンズ系では複数個のレンズを使用することが好ましい。例えば、３個のレンズを用いることは、像の歪みやいろいろな収差を補正すること、また像の回転を制御することのために、有益である。
【０００７】
従来例の投影レンズ４９、４３は他の要素を含んでいる。例えば、双方に共通の設計又は作用に起因する、対応する収差を内在的に打ち消すような、反対向きの偏光状態である２個の光学的に等価なレンズの組み合わせ（レンズダブレット）を、投影レンズ４９、４３は備えている。普通の使用に合致した形では、機能的な整形フィールドの生成を主要な目的としたハードウェアは、それ自体で「レンズ」と呼ばれる。
【０００８】
図２においてレンズ３９、８０は、フォーカシングの補正のみならず収差のダイナミックな補正を行う。例えば、像面湾曲やウエハー高さの偏差の補正を行う。これらのレンズをダイナミックな調整の目的で用いることで、起こりがちなラグタイムを短縮して処理を速くすることができる。例えば、ダイナミックな収差補正には、装置／処理の欠陥に起因するエラーを補正するための付加的な偏向器を併用してもよい。またレンズ３９、８０は例として示したものであり、他の要素を含んでいてもよい。
【０００９】
図３、４は、レンズ系を含むシステムの例を示している。以下に述べる図３、４は、従来の電子パターン形成に関係した基本原理について述べるための基礎となる概要を描くものである。
【００１０】
図３に示す従来の単一のレンズ系では、電子ビーム、あるいは他のデリニエーティング(delineating) エネルギーを利用している。電子線１はマスク２に入射する。マスク２は、ブロッキング領域３及び透明領域４を含んでいる。透明領域４を通過したものは電子線１ａとなり、ブロッキング領域３を通過したものは電子線１ｂ，１ｃとなる。これらはレンズ５によって屈折され、射出する電子線は後方焦点面フィルター６に入射する。概略的に図示したように、電子線１ａはフィルター開口７を通過し、転写された照射領域１０及び非照射領域１１からなる像９を形成する。限界散乱角度を越えて散乱された電子線１ｂ，１ｃは、開口７を通過せず、吸収されるか、もしくはフィルター６の開口なしの部分８によって遮断される。
【００１１】
図４に、像を形成するために散乱されたエネルギーを選択的に用いる従来のシステムを示す。ここでは散乱された電子線１ｂ，１ｃは開口１７を通り、通過した電子線１ａはフィルター領域１８で絞り込みされる。像１９は像９のネガティブ像であり、複数の領域２１を選択的に照射することにより形成される。領域２０は照射を受けていない。この構成では、後方焦点面フィルターは吸収を行う。もちろん散乱、例えばブラッグ散乱などの形態を、他の構成で利用することも可能である。
【００１２】
図１ないし４に示した投影システムは、オーダーとして４：１ないし５：１でマスクからウエハーへの倍率縮小を行っている。しかしこれらのシステムは、１：１とか他の倍率の場合にも、同様に適用可能である。
【００１３】
図１ないし４に示したシステムは、可能な限り良好に像をウエハーにフォーカシングするように構成される。図５に単純化したシステムを示したが、最終目標は、マスク６２にある像６０をウエハー６４にフォーカシングすることである。図５に示すレンズダブレット６６、６８に収差がないと仮定すれば、最適にフォーカシングされた像７０はガウス平面７２に形成される。しかし、色収差及び球面収差という最も顕著なものをはじめ、レンズダブレット６６、６８に存在する数種類の収差によって、最適にフォーカシングされる像面７４はガウス平面７２から外れることが多い。最適にフォーカシングされる像面７４を決定する従来の手法は、最適にフォーカシングされる像面７４の位置に対する色収差及び球面収差の効果を別々に分析することを中心としていた。これについて次に述べる。
【００１４】
ビームをフォーカシングする精度を評価する従来の手法に、点広がり関数（ＰＳＦ）がある。この手法は、マスク６２面の中心の１個の点で５０００個にのぼる進路に沿ってビームを発射し、ウエハー６４面の中心での個々の進路の到達点を調べることからなる。
【００１５】
最初の発射条件の例としては、１２ｍｒａｄまで（１０ｍｒａｄまで、あるいは８ｍｒａｄまで）の着地角度になるような電子の角度分布、また、電子の現実のエネルギー分布を用いた。後者は、マスク６２（シリコン窒化物Ｓｉ_xＮ_y、厚み０．１μｍ）を通過する前後に広がる電子のエネルギーを分析することによって、実験的に求められた。図６に、電子エネルギー分布の例を示す。
【００１６】
図６から分かるように、マスク６２を電子が通過することによってエネルギーの広がりの変化がもたらされる。電子のかなりの部分（２０％にのぼる）が、電子・プラズモンの非弾性衝突によってエネルギーを失う。図６でピークＡは、エネルギーを失わずに薄膜を通過した電子を示し、その幅はビーム源の温度によって規定される。図６のピークＢは、プラズモンとの非弾性衝突によって相当のエネルギーを失って薄膜を通過した電子を示す。図６に示したエネルギー分布は、電子パターン形成マスクに特徴的であり、膜厚は、ＳＣＡＬＰＥＬ（登録商標）マスク構造などのように、電子の平均自由行程よりも小さい。
【００１７】
図６に示すデータは、発射点から投影レンズ系(a projection column) （図５における投影レンズダブレット６６、６８）を経て、下のウエハー６４面までの電子の進路を計算するように開発されたシミュレーションソフトウェアによって処理できる。図５のレンズの３次及び５次の幾何学的収差により、ガウス平面７２での像は点にはならない。分析の結果、（光軸上の対象／像に関して）色収差及び球面収差が最も重要な収差であることが分かっている。これらの収差は、ガウス平面上の像を代表する中心点の周りに、電子の進路が広がることを招いてしまうが、ＰＳＦ分析によって、光軸の周りでの電子の進路の分布に関してフォーカシングの精度を、「立ち上がり距離」又は鮮鋭さとして算出することができる。ＰＳＦ立ち上がり距離により、ウエハー６４上のボケ、すなわち分解可能な最小のパターンサイズが規定されることが、これまで知られている。
【００１８】
また、磁気レンズ及び電界レンズはいずれも、異なるエネルギーを有する電子に対して異なるフォーカシングを行うことが周知である。この現象は色収差と呼ばれており、光軸上同じ点から発射されながらエネルギーの異なる電子は、像空間の中の一点に結像されるわけではなくて、別々の点で光軸を横切り、理想的な像面又はガウス像面上で錯乱円を形成するに至る。言い換えれば色収差は、点である対象を二次元的な像に変えてしまう。このことは、光軸に対して異なる角度で発射された電子に対しても当てはまる。磁気レンズ及び電界レンズのいずれも、大きな角度の電子を小さな角度の電子よりもレンズ面の近傍においてフォーカシングする。従って、錯乱円を理想的な像面又はガウス像面に形成する。言い換えれば、球面収差もやはり、点である対象を二次元的な像に変えてしまう。
【００１９】
錯乱円、すなわちボケが発生することに関して、色収差及び球面収差を独立して述べる。これを概算で算出するには、次式に示すように、個々の錯乱円の直径の和の求積法を用いることで可能である。
【００２０】
［数１］
Ｄｃｏｎｆ〜（Ｄｃｈｒ²＋Ｄｓｈ²）^0.5
【００２１】
上述したようにＰＳＦ分析では、いかなる平面においても、ボケなど、現実の電子の分布を計算し、この分布が理想的な像、点形状のガウス像に近づくどうかを評価するものである。
【００２２】
ＰＳＦ分析は、錯乱円が最小になる像空間に平面を見いだすためにも用いられる。分析の基準は、一つの境界線が、発射された電子の総数の１２％を表し、別の一つ境界線が、発射された電子の総数の８８％を表すように描かれた境界線の間の半径方向の距離として設けられる（１２／８８基準）。同じ手順でまた、発射された電子の総数の２０％と８０％を表す境界線で、基準が設けられる（２０／８０基準）。図７に、球面収差のみを考慮した従来の１２／８８モデリングの結果を示す。
【００２３】
図７から分かるように、ガウス平面（横軸上で０．００）でのビームのボケは４５ｎｍに達する。一方、ガウス平面から４μｍだけ前方（横軸上で−４．００）では、ビームのボケは１５ｎｍ（１４．５２８ｎｍ）で最小となる。言い換えれば、フォーカシングはＺ＝−４μｍの平面で最適となる。
【００２４】
最適にフォーカシングされる平面の位置は、さらに図８に示した。ここでは、図７に対応してビームの横断面を図示している。ここでも、フォーカシングはＺ＝−４μｍの平面で最適となる。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
同様に、色収差のみを考慮するならば、ビーム中で大部分の電子である速度の小さな電子によって、フォーカシングの精度が悪くなる。図９にこの状態を示す。上述したように、最適にフォーカシングされる平面は、ガウス平面から４μｍだけ前方に位置する。図１０に、対応したビームの横断面輪郭線を示す。この図から分かるように、ＰＳＦ立ち上がり距離として算出されるビームの最小のボケは約６０ｎｍ（５８．８６８ｎｍ）である。図７ないし１０に示した構成では、球面収差のみ、色収差のみのいずれかに有効であっても、最適にフォーカシングされる平面を正確には規定することができないという問題がある。
【００２６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、投影レンズ系の色収差の悪影響を容易に抑えることで、電子ビームリソグラフィーでのフォーカシングを高い精度で行うことができる電子ビーム投影装置及びフォーカシング方法を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電子ビーム投影装置は、電子ビームを生成する電子ビーム源と、転写パターンを有し、電子ビーム源からの電子ビームが通過するマスクと、色収差及び球面収差を有し、マスクからの電子ビームをウエハーにフォーカシングする投影レンズ系(a projection column) と、ウエハーが載置され、球面収差の効果によって色収差の影響を相殺して、投影レンズ系によるフォーカシングが鮮鋭となる平面にウエハーを位置させるウエハーステージとを備えていることを特徴とするものである。
【００２８】
なお、球面収差の係数が５〜１５０ｍｍであることが好ましい。また、平面は、色収差のみによって決定される像面よりも投影レンズ系に４〜２０μｍだけ近接しているのがよい。
【００２９】
さらに本発明の電子ビーム投影装置は、電子パターン形成機器（tool）に用いられ、マスクの厚みは、電子パターン形成機器の電子の平均自由行程よりも小さいことが好ましい。
【００３０】
また、投影レンズ系は少なくとも１個のレンズを含む。さらに、少なくとも１個のレンズは投影ダブレットレンズを含むのがよい。
【００３１】
さらに本発明のフォーカシング方法は、電子ビームを生成する電子ビーム源と、転写パターンを有し、電子ビーム源からの電子ビームが通過するマスクと、色収差及び球面収差を有し、マスクからの電子ビームをウエハーにフォーカシングする投影レンズ系とを備えている電子ビーム投影装置に用いられ、フォーカシング方法においては、色収差に基づいて、投影レンズ系の第１像面を決定し、球面収差を考慮して、第１像面をシフトさせることで投影レンズ系の第２像面を決定し、ウエハーを第２像面に配置し、色収差と球面収差との相殺によって、投影レンズ系によるフォーカシングを鮮鋭にすることを特徴とするものである。
【００３２】
好ましい実施形態では、第２像面は、第１像面よりも投影レンズ系に４〜２０μｍだけ近接しているのがよい。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明の電子パターン形成は散乱／非散乱マスキングを用いたものであり、特開平３−１０１２１４号（米国特許５，０７９，１１２号）に記載されているスカルペル（ＳＣＡＬＰＥＬ）、すなわち「投影角度制限付きでの散乱を用いる電子ビームリソグラフィー」(Scattering With Angular Limitation in Projection Electron-beam Lithography)に基づく。また、イオンパターン形成にも利用可能である。
【００３４】
図１１は、本発明の一つの実施形態に係る電子パターン形成システム１００を示す。電子パターン形成システム１００は、電子ビーム銃１０２、第１レンズ系１０４、ブランキング開口１０８、第２レンズ系１１０、マスク１１２、２個のレンズ１１６、１１８及び後方焦点面１１７を有する投影レンズダブレット１１４、及びウエハー１２０を備えている。（第１レンズ系１０４は、光学整形開口１０６を中央の平面に有し、後方焦点面１１７は開口１１７ａが形成されている。）図１２はマスク１１２、投影レンズダブレット１１４、ウエハー１２０を詳細に示している。ここでレンズ１１６は磁気シェル１２２、巻線１２４、及び少なくとも１個の偏向器１２６を備えている。開口１２８は２個のレンズ１１６、１１８の間に配置されている。図１２はさらに、マスク１１２におけるサブフィールドと、ウエハー１２０におけるサブフィールドの関係を示している。
【００３５】
図５に関連して述べたように、像が最もよくフォーカシングされる平面に図１１のウエハー１２０を配置することを意図している。最適にフォーカシングされる像面７４を決定する従来の手法は上に述べたように、球面収差及び色収差を別々に分析して減少させることを含んでいる。しかし、図１１のような構成で最適にフォーカシングされる像面７４を見いだすには、球面収差及び色収差の複合的な効果を考慮する必要がある。図１１（及び図５）に示した構成で、最適にフォーカシングされる像面７４は、球面収差及び色収差が個々に減少される位置とは現実には異なっている。図１３に、球面収差及び色収差の複合的な効果を示す。図１３から分かるように、ガウス平面上（横軸上で０．００）でのビームのボケは約１２０ｎｍに達する。ガウス平面から８μｍだけ前方（横軸上で−８．００）では、ビームのボケは約５６ｎｍ（５５．３０２ｎｍ）という最小値になる。言い換えれば、フォーカシングはＺ＝−８μｍの平面で最適となる。
【００３６】
最適にフォーカシングされる像面７４の位置は図１４にも示している。ここでは、図１３との対応でビームの断面を示している。やはり、フォーカシングはＺ＝−８μｍの平面で最適になっている。
【００３７】
電子の進路に関する包括的な分析から得られたこれらの結果は、従来知られていないものであり、色収差に起因するビームのボケを球面収差の併用によって減少させるものである。一つの理由は、マスク１１２によってもたらされる上述の新たな電子エネルギー分布である。特に、マスク１１２を通過するビームは本質的には、２本のサブビームの和、すなわち高速のサブビーム及び低速のサブビームの和となる。このようなビームへの色収差の効果は、低速及び高速のサブビームに対して２個のはっきり異なる焦点を作り出す。これらの状況では、球面収差は積極的に有効な要因となり、２個の焦点の間で電子を再度分布させ、最適なフォーカシング、つまりビームの最小のボケを作り出す。従来の電子ビームリソグラフィー機器では、球面収差は、ビームのボケを大きくし、機器の解像度を下げるという点で、常に悪影響のある要因と考えられてきた。しかし上述の構成では、球面収差はビームのボケの全体を減少させ、機器の解像度を高めるはたらきがある。
【００３８】
上述のように図５ないし１０の従来例から導き出される共通の結論は、投影レンズ系の最適にフォーカシングされる像面７４がガウス平面７２から４μｍだけ前方に位置し、ビームの最小のボケが（１５²＋６０²）^0.5＝６２ｎｍであることである。しかし既に言及したように、最適にフォーカシングされる像面７４は、現実にはガウス平面７２から４μｍだけ前方に位置するわけではない。これは球面収差及び色収差の間の相互作用に起因する。これらの収差が組み合わせられたときの複合的な効果によって、最適にフォーカシングされる像面７４は、それぞれの個々の収差に対しての最適にフォーカシングされる平面とは異なる位置になる。
【００３９】
図１１ないし１４に示したようにウエハーは、ガウス平面より前側であって、個々の収差に対して最適にフォーカシングされる平面よりも投影レンズ系又は光学機器の近くに、位置するのがよい。
【００４０】
図１５及び１６は、上述の球面収差及び色収差の間の相互作用を示している。図１５の（Ａ）〜（Ｃ）は点広がり関数（ＰＳＦ）とレンズ収差との全体的な関係を示す。図１５の（Ａ）は対象面でのＰＳＦを示す。図１５の（Ｂ）は、収差のない、理想的なレンズ、レンズダブレット、又は投影レンズ系に関する像面でのＰＳＦを示す。図１５の（Ｃ）は、収差のある、現実のレンズ、レンズダブレット、又は投影レンズ系に関する像面でのＰＳＦを示す。図１６の（Ａ）は、（２０／８０基準を用いた場合の）球面収差のみによるＰＳＦの広がりを示す。図１６の（Ｂ）は、（２０／８０基準を用いた場合の）色収差のみによるＰＳＦの広がりを示す。図１６の（Ｃ）は、（２０／８０基準を用いた場合の）球面収差及び色収差の複合的作用に伴うＰＳＦの広がりを示す。球面収差を色収差に加算することにより、ＰＳＦ曲線の再度の整形の結果として、２０／８０立ち上がり距離を短くすることができる。図１６の（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、球面収差の色収差との加算によって、スロープを２０／８０範囲で急にするようにＰＳＦの形態が形成される。これにより、電子ビームリソグラフィー機器でリソグラフィーの品質を良好にできる。
【００４１】
本発明は次のように実施することもできる。まず、図９、１０のように実施された分析と同様に、色収差のみを考慮して最適なフォーカシングされる像面を決定する分析を行う。次に、球面収差の効果を加味して、図１３、１４に示したように、球面収差及び色収差の組み合わせ効果を考慮した最適にフォーカシングされる像面を得る。ウエハーは、この後に新しい最適にフォーカシングされる像面に設置される。
【００４２】
マスク１１２を通過した後の電子エネルギー分布はシステムから独立したものであるが、投影レンズダブレット１１６、１１８の球面収差の係数は、レンズの設計によって５〜１５０ｍｍの範囲で変化させてもよい。シミュレーションによれば、好ましい球面収差の係数は５〜１００ｍｍの範囲にあることが分かる。この範囲内にあるときには、球面収差は、相対的に大きな要因となる色収差によって引き起こされるビームのボケを、減少させる効果がある。
【００４３】
以上、図１１に基づいて本発明を説明してきたが、本発明の原理は図１、２、５に図示した従来のシステムにも利用可能である。また、電子ソース、マスク又は薄膜、投影レンズ系、電子ソースからのビームがフォーカシングされるステージを備えている他のいかなるシステムにも利用可能である。たとえば図１１では電子ビーム銃１０２を示したが、電子ソースは公知のいかなるタイプの電子ソースでもよい。さらに、図１１は第１レンズ系１０４、ブランキング開口１０８、第２レンズ系１１０が描かれているが、これらは省略してもよい。また図１１にはマスク１１２を図示したが、マスクに代えて、薄膜など同様の手段を用いてもよい。さらに図１１はレンズ１１６、１１８を有する投影レンズダブレット１１４、それに（開口１１７ａを有する）後方焦点面１１７を図示しているが、投影レンズダブレット１１４の代わりに、適当な数のレンズ、又は他の光学素子を用いてもよい。さらに、図１１では電子をウエハー１２０にフォーカシングすることを意図しているが、電子をフォーカシングするのはいかなる物品上の平面でもよく、ウエハーには限られない。また上記の実施形態では、まず色収差の作用を考慮し、その後に球面収差の作用を考慮しているが、その代わりにこの順番を逆にしてもよい。
【００４４】
この発明はその精神及び必須の特徴事項から逸脱することなく他のやり方で実施することができる。本明細書に記載した好ましい実施形態は例示的なものであり限定的なものではない。発明の範囲は添付の請求項によって示されており、それらの請求項の意味の中にはいるすべての変形例は本願発明に含まれるものである。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の電子ビーム投影装置及びフォーカシング方法によれば、球面収差と色収差とを組み合わせ、色収差の悪影響が抑えられる。従って、電子ビームリソグラフィーで、投影レンズ系の収差の影響を減らしてフォーカシングの精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電子パターン形成システムの構成の第１の例を示す説明図である。
【図２】従来の電子パターン形成システムの構成の第２の例を示す断面図である。
【図３】図１、２の構成の光学的な関係を概略的に示す図である。
【図４】図１、２の構成での、別の光学的な関係を概略的に示す図である。
【図５】従来の電子パターン形成システムの構成の第３の例を示す説明図である。
【図６】電子エネルギー分布の例を示すグラフである。
【図７】球面収差のみを考慮した点広がり関数を示すグラフである。
【図８】図７の状態での電子ビームの横断面を示すグラフである。
【図９】色収差のみを考慮した点広がり関数を示すグラフである。
【図１０】図９の状態での電子ビームの横断面を示すグラフである。
【図１１】本発明の一実施形態の電子パターン形成システムを示す図である。
【図１２】図１１のマスク、投影レンズダブレット、ウエハーを詳細に示す図である。
【図１３】球面収差及び色収差の組み合わせを考慮した点広がり関数を示すグラフである。
【図１４】図１３の状態での電子ビームの横断面を示すグラフである。
【図１５】（Ａ）は対象面での点広がり関数を示すグラフであり、（Ｂ）は収差のない理想状態におけるレンズ系の像面での点広がり関数を示すグラフであり、（Ｃ）は収差のある現実の状態におけるレンズ系の像面での点広がり関数を示すグラフである。
【図１６】（Ａ）は点広がり関数の曲線形状が球面収差のみを考慮して調整される状態を示すグラフであり、（Ｂ）は点広がり関数の曲線形状が色収差のみを考慮して調整される状態を示すグラフであり、（Ｃ）は点広がり関数の曲線形状が球面収差及び色収差の組み合わせによって調整され、電子パターン形成システムのフォーカシングを鮮鋭にする状態を示すグラフである。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ電子線
３ブロッキング領域
４透明領域
７４最適にフォーカシングされる像面
１００電子パターン形成システム
１０２電子ビーム銃
１０４第１レンズ系
１０６光学整形開口
１０８ブランキング開口
１１０第２レンズ系
１１２マスク
１１４投影レンズダブレット
１１６、１１８レンズ
１１７後方焦点面
１１７ａ開口
１２０ウエハー
１２２磁気シェル
１２４巻線
１２６偏向器
１２８開口

Claims

電子ビームをウエハーに投影する電子ビーム投影装置において、
前記電子ビームを生成する電子ビーム源と、
転写パターンを有し、前記電子ビーム源からの前記電子ビームが通過するマスクと、
色収差及び球面収差を有し、前記マスクからの前記電子ビームを前記ウエハーにフォーカシングする投影レンズ系と、
前記ウエハーが載置され、前記球面収差の効果によって前記色収差の影響を相殺して、前記投影レンズ系によるフォーカシングが鮮鋭となる平面に前記ウエハーを位置させるウエハーステージとを備えていることを特徴とする電子ビーム投影装置。
前記球面収差の係数が５〜１５０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の電子ビーム投影装置。
前記平面は、前記色収差のみによって決定される像面よりも前記投影レンズ系に４〜２０μｍだけ近接していることを特徴とする請求項１記載の電子ビーム投影装置。
電子パターン形成機器の一部に用いられ、前記マスクの厚みは、前記電子パターン形成機器の電子の平均自由行程よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の電子ビーム投影装置。
前記投影レンズ系は少なくとも１個のレンズを含むことを特徴とする請求項１記載の電子ビーム投影装置。
前記少なくとも１個のレンズは投影レンズダブレットを含むことを特徴とする請求項５記載の電子ビーム投影装置。
電子ビームを生成する電子ビーム源と、転写パターンを有し、前記電子ビーム源からの前記電子ビームが通過するマスクと、色収差及び球面収差を有し、前記マスクからの前記電子ビームをウエハーにフォーカシングする投影レンズ系とを備えている電子ビーム投影装置のためのフォーカシング方法において、
前記色収差に基づいて、前記投影レンズ系の第１像面を決定し、
前記球面収差を考慮して、前記第１像面をシフトさせることで前記投影レンズ系の第２像面を決定し、
前記ウエハーを前記第２像面に配置し、前記色収差と前記球面収差との相殺によって、前記投影レンズ系によるフォーカシングを鮮鋭にすることを特徴とするフォーカシング方法。
前記球面収差の係数が５〜１５０ｍｍであることを特徴とする請求項７記載のフォーカシング方法。
前記第２像面は、前記第１像面よりも前記投影レンズ系に４〜２０μｍだけ近接していることを特徴とする請求項７記載のフォーカシング方法。
前記電子ビーム投影装置は電子パターン形成機器に用いられ、前記マスクの厚みは、前記電子パターン形成機器の電子の平均自由行程よりも小さいことを特徴とする請求項７記載のフォーカシング方法。