JP5643626B2 - Charged particle beam lens - Google Patents
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Description
本発明は、電子ビーム等の荷電粒子線を用いた装置に使用される電子光学系の技術分野に関し、特に、露光装置に用いられる電子光学系などの荷電粒子線レンズに関するものである。 The present invention relates to a technical field of an electron optical system used in an apparatus using a charged particle beam such as an electron beam, and more particularly to a charged particle beam lens such as an electron optical system used in an exposure apparatus.
半導体デバイスの生産において、電子ビーム露光技術は、0.1μm以下の微細パターン露光を可能とするリソグラフィの有力候補である。これらの装置では、電子ビームの光学特性を制御するための電子光学素子が用いられる。特に、電子レンズには、電磁型と静電型があり、静電型は、電磁型に比べコイルコアを設ける必要がなく、構成が容易であり小型化に有利である。また、電子ビーム露光技術において、マスクを用いずに複数本の電子ビームで同時にパターンを描画するマルチビームシステムの提案がなされている。マルチビームシステムでは、電子レンズを1次元または2次元のアレイ状に配列した電子レンズアレイが用いられる(特許文献1、特許文献2を参照)。電子ビーム露光技術では、微細加工の限界が、電子ビームの回折限界より、主に電子光学素子の光学収差で決定されるので、収差の小さい電子光学素子を実現することが重要である。
In the production of semiconductor devices, the electron beam exposure technique is a promising candidate for lithography that enables fine pattern exposure of 0.1 μm or less. In these apparatuses, an electro-optical element for controlling the optical characteristics of the electron beam is used. In particular, the electron lens includes an electromagnetic type and an electrostatic type. The electrostatic type does not require a coil core as compared with the electromagnetic type, is easy to configure, and is advantageous for downsizing. In the electron beam exposure technique, a multi-beam system has been proposed in which a pattern is simultaneously drawn with a plurality of electron beams without using a mask. In the multi-beam system, an electron lens array in which electron lenses are arranged in a one-dimensional or two-dimensional array is used (see
上記技術分野において、静電型の荷電粒子線レンズは、電子光学特性を制御するための電圧による静電引力で電極が変形し電子光学的な収差が発生するという課題があった。これは、小型(光軸方向に薄い)レンズを構成する必要のあるワーキングディスタンスの小さい対物レンズの場合、顕著な課題となる。 In the above technical field, the electrostatic charged particle beam lens has a problem in that an electrode is deformed by an electrostatic attractive force due to a voltage for controlling an electro-optical characteristic and an electro-optical aberration is generated. This is a significant problem in the case of an objective lens having a small working distance that needs to be configured as a small lens (thin in the optical axis direction).
上記課題に鑑み、本発明の荷電粒子線レンズは、荷電粒子源から放射された荷電粒子線の光学特性を制御する荷電粒子線レンズであって、光軸方向に沿って空隙を介して複数の対向電極が設けられる。前記対向電極は、前記光軸方向に当該対向電極を貫通する少なくとも1つの荷電粒子線通過用の開口を有すると共に、少なくとも1つの表面に薄膜を有する。前記薄膜は、前記光学特性を制御するための電圧を前記対向電極に印加することで生じる前記対向電極の変形を低減する残留応力を有するように形成されている。 In view of the above problems, the charged particle beam lens of the present invention is a charged particle beam lens that controls the optical characteristics of a charged particle beam emitted from a charged particle source, and includes a plurality of gaps along the optical axis direction via gaps. A counter electrode is provided. The counter electrode has at least one charged particle beam passage opening penetrating the counter electrode in the optical axis direction, and has a thin film on at least one surface. The thin film is formed so as to have a residual stress that reduces deformation of the counter electrode caused by applying a voltage for controlling the optical characteristics to the counter electrode.
本発明の荷電粒子線レンズによれば、薄膜(単に膜ともいう)が有する残留応力の効果により、電圧印加で発生する静電引力による対向電極の変形を低減することができる。 According to the charged particle beam lens of the present invention, deformation of the counter electrode due to electrostatic attraction generated by voltage application can be reduced by the effect of residual stress of a thin film (also simply referred to as a film).
本発明の荷電粒子線レンズの特徴は、光軸方向に空隙を介して設けられた複数の対向電極の表面のうちの少なくとも1つに、電圧を対向電極に印加することで生じようとする対向電極の変形を低減する残留応力を有する膜が形成されていることである。複数の対向電極には、対向する電極間で電位差が生じる様に電圧が印加され、例えば、交互に静電圧(負極性または正極性)の印加及び電気的接地がなされる。この電圧印加の態様は、荷電粒子の極性、制御して実現しようとする荷電粒子線の光学特性などによって、変化する。残留応力を有する膜を形成する必要があるのは、電圧印加状態において光軸方向に関して非対称的な力を受けて変形しようとする電極である。対称的で互いに相殺しあう力を受けるのみで殆ど変形しないような電極の表面には必ずしも形成する必要はない。例えば、前記膜は、前記光軸方向に沿って最も外側に配置される対向電極の少なくとも1つの表面に形成される。 The feature of the charged particle beam lens of the present invention is that the opposite is about to occur when a voltage is applied to at least one of the surfaces of the plurality of counter electrodes provided through the air gap in the optical axis direction. A film having a residual stress that reduces deformation of the electrode is formed. A voltage is applied to the plurality of counter electrodes such that a potential difference is generated between the electrodes facing each other. For example, an electrostatic voltage (negative polarity or positive polarity) is alternately applied and electrical grounding is performed. This mode of voltage application varies depending on the polarity of the charged particles, the optical characteristics of the charged particle beam to be realized by control, and the like. A film having a residual stress needs to be formed on an electrode that is subjected to deformation by receiving an asymmetrical force with respect to the optical axis direction in a voltage application state. It is not always necessary to form the electrode on the surface of the electrode which is symmetrical and receives only forces that cancel each other and hardly deforms. For example, the film is formed on at least one surface of the counter electrode disposed on the outermost side along the optical axis direction.
以下、図を用いて本発明の実施の形態を説明する。
(第一の実施の形態)
図1と図2を用いて、本発明の第一の実施の形態を説明する。図1において、(a)は、図1(b)のP−P’線における、荷電粒子源から放射された電子線などの荷電粒子線の光学特性を制御する荷電粒子線レンズの断面図、(b)は荷電粒子線レンズの上面図である。また、図2は、静電引力による変形を低減する本実施の形態の薄膜の応力の方向を示す断面概略図である。図1(a)に示すように、本実施の形態の荷電粒子線レンズは、レンズの光軸方向に沿って電極2A、2B、2Cとスペーサ1A、1Bを交互に挟んだ積層構造を有している。スペーサ1A、1Bは複数の電極2A、2B、2Cを機械的に離間して支持している。また、スペーサ1A、1Bは絶縁体で形成されており、電極2A、2B、2Cの間を電気的に絶縁している。そして、図1(b)の破線の内側で示す領域はスペーサが存在せず、電極2A、2B、2Cは、空隙を介した対向電極を形成している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A is a cross-sectional view of a charged particle beam lens that controls optical characteristics of a charged particle beam such as an electron beam emitted from a charged particle source, along the line PP ′ in FIG. 1B. (B) is a top view of a charged particle beam lens. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the direction of stress of the thin film of the present embodiment for reducing deformation due to electrostatic attraction. As shown in FIG. 1A, the charged particle beam lens according to the present embodiment has a laminated structure in which
ぞれぞれの電極には、荷電粒子線レンズの主要な機能部となる開口3A、3B、3Cが配されている。荷電粒子線通過用の開口3A、3B、3Cは、レンズの光軸方向に電極2A、2B、2Cを貫通した貫通口であり、図1(b)に示すように、形成される電極に3×3のアレイ状に配列されている。開口3A、3B、3Cは、レンズの光軸方向から見て、それぞれの開口中心が一致するように形成されている。そして、図1(a)に示すように、光軸方向に沿って最も外側にある電極2A、2Cは薄膜4を有している。本実施の形態の薄膜4は引張り方向の残留応力を有している。本実施の形態では、電極2Bには負極性の静電圧を印加し、電極2A、2Bは電気的に接地することにより、静電型の荷電粒子線レンズを構成することができる。荷電粒子線は、図1(a)上部から来て開口3A、3B、3Cと順に通過することで、凸レンズの効果を受ける。同時に、電極2A、2B間、または、電極2B、2C間には静電引力が発生する。
Each of the electrodes is provided with
次に、図2を用いて本実施の形態の電極変形とその抑制の原理について説明する。図2は、薄膜4の引張り方向の残留応力σと、負極性の静電圧を印加したことにより対向電極間に発生する静電引力Sの方向を模式的に示している。図2は、特に、電極2Aの中央付近を模式的に示している。本実施の形態では、薄膜4は、対向電極2Aより大きな領域に形成され、外周部分が固定されている。従って、図2に示すように、静電引力Sによる対向電極の変形が生じようとする場合、この変形を低減する方向の応力成分を有することとなる。このように、本実施の形態の薄膜4を対向電極2A、2C上に形成することにより、残留応力の効果によって、静電引力に対して実効的に電極の剛性が増加したことと等価となる。本実施の形態において、中央の電極2Bについては、上下から釣り合った引力を受けるのみであるので殆ど変形が生じず、変形抑制用の膜を形成する必要はない。
Next, the principle of electrode deformation and suppression thereof according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 schematically shows the residual stress σ in the tensile direction of the
上記効果により、電極2A、2Cの厚さを厚くすること無く、薄膜4によって対向電極の変形を低減できる。従って、荷電粒子線レンズ全体を厚くすることなく、電極変形による収差の少ない荷電粒子線レンズとできる。また、薄い電極を用いることができるので、開口3A、3B、3Cの貫通孔加工の際、電極の表裏面での開口の形状と中心軸のずれを少なくし、高精度に加工を行うことが可能となる。こうして、レンズ機能を担う電極の開口加工も容易・高精度に行うことができる。また、大きな面積の対向電極としても、薄膜4の効果によって静電引力による変形を低減可能であるので、多数個の開口3A、3B、3Cが配列された荷電粒子線レンズアレイを小さい光学収差で実現可能となる。このように、複数の開口を形成して複数の荷電粒子線の光学特性を制御する荷電粒子線レンズアレイとする際にも、薄膜による残留応力で静電引力による電極変形を低減して、収差が少なく小型の荷電粒子線レンズアレイを実現できる。
Due to the above effect, the deformation of the counter electrode can be reduced by the
更に、大きな面積の対向電極2A、2B、2Cを用いることができるので、対向電極を支持しているスペーサ1A、1Bの内周部分を荷電粒子ビームから、より離間することが可能となる。よって、スペーサ1A、1Bの側壁が帯電しても、ビーム軌道に与える影響を低減することができる。こうして、電極の変形が少なく、かつ、スペーサ側壁の帯電の影響によるビーム軌道の変化を低減することで、収差の少ない荷電粒子線レンズを構成可能となる。更に、露光装置のレジスト露光を行う最終の対物レンズとして本実施の形態の荷電粒子線レンズを用いる場合、電極の厚さが薄く、構造的な凹凸も殆ど存在しないので、荷電粒子線の射出側(電極2C側)に近接してウエハを配置して描画できる。
Furthermore, since the
本実施の形態の具体的な材料例と寸法例を説明する。電極2A、2B、2Cは低抵抗の単結晶シリコンで形成し、薄膜4は厚さ1μmの窒化シリコン膜で形成することができる。窒化シリコン膜は300MPAの引張り応力を有している。対向電極部分は、1辺28mm、厚さが100μmである。対向電極間の空隙の厚さは400μm、電極2Bへ印加する負極性電圧は−3700Vである。このとき、薄膜4を形成しない場合、最大撓み量は約23μmとなる。それに対して、薄膜4を形成することで、最大撓み量は約17μmへと低減できる。
Specific material examples and dimension examples of this embodiment will be described. The
本実施の形態では、2次元状に配列された複数の開口を形成したが、単一の開口の場合でも、薄膜4により同様の原理で静電引力による対向電極の変形を低減できる。また、薄膜4は電気伝導性膜で覆うことが可能である。このとき、薄膜4の材料の性質によらず、表面の帯電を防止でき、開口を通過する荷電粒子線の意図しない偏向を低減することができる。電気伝導性膜は、対向電極より大きな領域に形成することができる。その場合、電気伝導性膜は外周が固定されるため、そこに僅かな残留応力が生じた場合でも、対向電極の変形へ影響しない構成とできる。そのため、静電引力に起因する電極変形を薄膜により低減することに対して、電気伝導性膜の残留応力のばらつきを考慮する必要が少なくなり、製造が容易になる。更に、本実施の形態の薄膜4は、電極2Bのある側とは反対側の電極2A、電極2Cの表面に形成しているが、電極2B側の表面に形成してもよい。または、両面に形成してもよい。ただし、場合に応じて、各薄膜の有する残留応力の方向を設定する必要がある。
In the present embodiment, a plurality of openings arranged two-dimensionally are formed, but even in the case of a single opening, the
(第二の実施の形態)
図3と図4を用いて本発明の第二の実施の形態を説明する。図3において、(a)は、図3(b)のP−P’線における荷電粒子線レンズの断面図、(b)は荷電粒子線レンズの上面図である。また、図4は、本実施の形態の静電引力による電極変形を低減する薄膜の応力の方向と電圧印加前の電極形状を示す断面概略図である。尚、前述の実施の形態と同じ機能を有する個所には、同じ記号を付し、詳しい説明を省略する。
(Second embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3A is a cross-sectional view of the charged particle beam lens along the line PP ′ in FIG. 3B, and FIG. 3B is a top view of the charged particle beam lens. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the direction of stress of the thin film that reduces electrode deformation due to electrostatic attraction and the electrode shape before voltage application in the present embodiment. Note that portions having the same functions as those of the above-described embodiment are denoted by the same symbols, and detailed description thereof is omitted.
図3(a)、(b)に示すように、本実施の形態では、薄膜4が、対向電極の形成領域より小さい領域にパターニングされ形成されている。また、図4(a)に示すように、本実施の形態の薄膜4は、圧縮方向の残留応力σを有している。そして、前述の実施の形態と異なり、薄膜4が対向電極2A、2Cより小さい領域に形成され、薄膜4の外周部が固定されていないので、圧縮方向の残留応力σは、電極2Aに対して曲げモーメントとして作用する。従って、図4(b)に示すように、電極2Bに負極性電圧が印加されていない状態では、電極2Aは、薄膜4が成膜されている方向へ凸に変形することとなる。図4(b)の状態では、残留応力σは、電極2Aの変形により開放された状態となっている。そして、図4(b)の状態で、電極2Bに負極性電圧を印加すると、残留応力σによる曲げモーメントと静電引力による曲げモーメントがほぼ釣り合い、電極2Aの変形を低減することができる。
As shown in FIGS. 3A and 3B, in the present embodiment, the
次に、本実施の形態の具体的な材料例と寸法例において、この効果を説明する。電極2A、2B、2Cは厚さ100μmの低抵抗の単結晶シリコンで形成される。薄膜4は、厚さ1μmの酸化シリコン膜で形成される。酸化シリコン膜は、300MPAの圧縮応力を有している。対向電極部分は1辺28mm、薄膜4は1辺20mmの正方形なっている。対向電極間の空隙の厚さは400μmで、電極2Bへ印加する負極性電圧は−3700Vである。
Next, this effect will be described in specific material examples and dimension examples of the present embodiment. The
図5(a)、(b)に、この設計例での電圧印加前後の電極2Aの撓み変形を示す。図5は、電極2Aと薄膜4の上面図である。特に、図5は、点Oが実際の電極2Aの中央となるような1/4部分を示している。従って、辺AB、辺BCが固定箇所、辺OA、辺OCはそれぞれ1/4分割した境界となっている。図5は、電極2Aを上面から見ているので、紙面法線方向の奥方向が電極2B、2Cの積層方向となっている。図5には、薄膜4の形成領域も示している。図5(a)は、電極2Bへ負極性電圧を印加する前の電極2Aの変形を等高線として示している。変形の正方向は、紙面法線方向の手前側である。図示のように、点Oを頂点として凸形状に25μm以上の変形が生じているのが分かる。これは、前述した薄膜4の残留応力σによる曲げモーメントの効果である。
FIGS. 5A and 5B show bending deformation of the
図5(b)は、電極2Bへ−3700Vの負極性電圧を印加した状態の電極2Aの撓み変形を示している。図示のように、電極2Aは、残留応力σによる曲げモーメントと静電引力による曲げモーメントがほぼ釣り合い、変形全幅が3μm弱となっている。また、正負の変形となっており、電極2A全体の平均面が変形なしの場合の平面とほぼ一致している。
FIG. 5B shows the bending deformation of the
更に、図6に、図5の点Oと点Bを結んだ線での断面の電極2Aの撓み変形を示した。横軸に点Oからの距離を示し、縦軸に撓みを示している。図6(a)の黒三角印は、図5(a)の電圧印加前の状態の断面形状を示している。そして、黒丸印は、図5(b)の電圧印加後の断面形状を示している。ここで、白丸印は、薄膜4を形成しなかった場合の静電引力による電極2Aの変形を示している。薄膜の効果により、撓みを−23μm程度から±1.5μm程度へ大幅に低減できることが分かる。また、撓み0μmの位置を挟んで±で撓みが生じているので、平均面位置も、変位が生じていない高さとすることができる。更に図6(b)に、薄膜4の一辺が15mmの場合の電圧印加後の撓みも示した。薄膜4を、対向電極の形成領域より小さい範囲で変化させることで、電圧印加後の変形形状を調整できることが分かる。
Further, FIG. 6 shows the bending deformation of the
以上のように、薄膜4を対向電極の形成領域より小さい領域に形成することで、静電引力により生じる曲げ応力をキャンセルする方向の曲げモーメントとして薄膜の残留応力を利用可能となる。そのため、電極2Aに比べ薄い膜を用いても大きな電極変形低減効果を得ることができる。また、電極の変形後の平均面位置を、変位が生じていない高さとほぼ一致させられるため、対向電極間の間隔の誤差も低減することが可能となる。更に、これらの変形の低減効果は、薄膜4の形状を変えることで調整できる。従って、製造しやすい残留応力値を用いて薄膜を形成し、様々な度合いの電極変形低減の効果を所望に調整できるため、製造が容易となる。
As described above, by forming the
その他、第一の実施の形態のところで述べた効果を奏することもできる。また、そこで説明した変形も可能である。例えば、薄膜4は、電極2B側の表面に形成してもよい。ただし、このときは、薄膜は引張り方向の応力を有している。また、電極2Bから反対側の電極2A、電極2Cの表面に圧縮応力を有する薄膜を形成し、電極2B側の表面に引張り応力を有する薄膜を形成してもよい。
In addition, the effects described in the first embodiment can be obtained. Moreover, the modification demonstrated there is also possible. For example, the
(第三の実施の形態)
図7を用いて本発明の第三の実施の形態を説明する。図7において、(a)は、荷電粒子線レンズの図7(b)のP−P’線における断面図、(b)は荷電粒子線レンズの上面図である。尚、前述の実施の形態と同じ機能を有する個所には、同じ記号を付し、詳しい説明を省略する。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7A is a cross-sectional view of the charged particle beam lens taken along the line PP ′ of FIG. 7B, and FIG. 7B is a top view of the charged particle beam lens. Note that portions having the same functions as those of the above-described embodiment are denoted by the same symbols, and detailed description thereof is omitted.
本実施の形態は、第二の実施の形態と同様に、対向電極より小さい領域に圧縮応力を有する薄膜4が図7に示すように形成されている。しかし、第二の実施の形態と異なり、図7(b)に示すように対向電極の形状が円形となっている。また、薄膜4は、4A、4B、4Cのように、中央のものが円形で、それを囲うように同心円状の複数の帯形状のものが形成されている。薄膜4A、4B、4Cの共有する中心と対向電極の中心はほぼ一致している。薄膜4として、中央の円形部とその周りの複数の帯形状部を形成することで、薄膜の残留応力による曲げモーメントと静電引力による曲げモーメントを高精度にキャンセルすることができる。よって、電極2Bへ負極性電圧を印加後の対向電極の形状をほぼ平坦にすることが可能となる。
In the present embodiment, as in the second embodiment, a
本実施の形態の具体的な材料例と寸法例における効果を説明する。電極2A、2B、2Cは厚さ120μmの低抵抗の単結晶シリコンで形成されている。対向電極は直径が40mm、対向電極間の空隙の厚さは400μmである。また、電極2Bへ印加する負極性電圧は−3700Vである。そして、薄膜4は、厚さ1.33μmの酸化シリコン膜で形成されている。酸化シリコン膜は300MPAの圧縮応力を有している。特に、本実施の形態の酸化シリコン膜の薄膜4は、半導体製造技術を用いて、リソグラフィとエッチングによってミクロンオーダの精度で形成される。薄膜4Aとした円形部の直径は18638μm、薄膜4Bとした帯形状部は、幅2353μmで、薄膜4Aと1240μmの間隔を有している(幅と間隔はいずれも半径方向の寸法)。更に、薄膜4Cとした帯形状部は、幅1224μmで、薄膜4Bと1179μmの間隔を有している。
The effect in the concrete material example and dimension example of this Embodiment is demonstrated. The
このように、対向電極をシリコン、薄膜を酸化シリコン膜とすることにより、残留応力による電極変形低減を高精度に行うことが可能となる。シリコンは、開口の加工性に優れており、形状精度の高い加工が可能となる。またヤング率が高いので、剛性が高い対向電極とすることができる。更に、シリコン酸化膜は、残留応力・膜厚均一性に優れていて、薄膜による電極変形低減を高精度に実施可能となる。 Thus, by using the counter electrode as silicon and the thin film as a silicon oxide film, it is possible to reduce electrode deformation due to residual stress with high accuracy. Silicon is excellent in processability of the opening, and processing with high shape accuracy is possible. In addition, since the Young's modulus is high, a counter electrode with high rigidity can be obtained. Furthermore, the silicon oxide film is excellent in residual stress and film thickness uniformity, and can reduce electrode deformation with a thin film with high accuracy.
図8に、この設計例における電圧印加後の電極2Aの撓み変形を示す。図8(a)、(b)は、横軸を中心からの距離、縦軸を撓みとしたときの電極2Aの撓み形状分布を示している。黒丸印が薄膜4を形成した場合、白丸印が薄膜4を形成しない場合である。図のように、薄膜4を形成しないと40μm程度変形するのに対し、薄膜4を形成したことにより、撓みを±0.5μm程度(撓み全幅1.0μm程度)へ低減できることが分かる。撓みを拡大して示す図8(b)のように、薄膜の複数の帯形状部に対応して、撓み態様が正負折り返しとなり、電極2Aの全面に渡って、大きな変形が生じるのを防いでいる。薄膜の厚さ、形状、電極の厚さ、薄膜と電極の剛性、薄膜の残留応力はそれぞれ電極変形低減効果のパラメータとなっており、構造解析することにより最適な値を得ることができ、それに従って柔軟に設計することができる。
FIG. 8 shows the bending deformation of the
図8(c)の表は、本実施の形態の電極の厚さ・材質、薄膜の材質・残留応力値を同じとした場合において、同心円状の帯形状部の個数を変えた時の撓み全幅を示している。ここでは、それぞれの帯形状部の個数で、薄膜の厚さと形状寸法を撓み全幅が最小になるように最適計算した。表に示すように、帯形状部の個数を増やすと、撓み全幅をより小さくすることが可能であるのが分かる。 The table in FIG. 8 (c) shows the total deflection when the number of concentric band-shaped portions is changed when the electrode thickness and material, thin film material and residual stress value are the same in this embodiment. Is shown. Here, the thickness and shape dimensions of the thin film were flexibly calculated by the number of the respective band-shaped portions so that the total width was minimized. As shown in the table, it can be seen that when the number of the band-shaped portions is increased, the total bending width can be further reduced.
以上のように、対向電極の領域より小さな範囲で複数個の部分を形成することによって、静電引力により生じる曲げ応力をほぼキャンセルする曲げモーメントを、薄膜の残留応力と薄膜の形状の組み合わせによって実現可能となる。更に、同心円状の複数の帯形状部を形成することによって、対向電極全面に渡って変形を低減することが可能となる。そして、この低減効果では、ほぼ均一な膜厚・残留応力を仮定して、薄膜のパターン形状の設計値を調整することで、電極全面に渡る変形分布の調整が可能となる。そのため、製造調整が難しい膜厚や残留応力の分布の制御を行うことなく、平坦な電極を実現可能となる。また、形状によって調整可能なため、薄膜の厚さ・形状・残留応力の製造容易な中心値を利用して、電極変形低減を実現できるため、製造が容易になる。例えば、単一の厚さ・残留応力を有する薄膜を用いて電極変形低減が実現可能なため、製造が容易になるばかりか、微細加工技術を用いて変形低減量を高精度に調整可能となる。 As described above, by forming multiple parts in a range smaller than the area of the counter electrode, a bending moment that almost cancels the bending stress caused by electrostatic attraction is realized by combining the residual stress of the thin film and the shape of the thin film It becomes possible. Furthermore, by forming a plurality of concentric belt-shaped portions, deformation can be reduced over the entire surface of the counter electrode. In this reduction effect, it is possible to adjust the deformation distribution over the entire surface of the electrode by adjusting the design value of the pattern shape of the thin film on the assumption of a substantially uniform film thickness and residual stress. Therefore, it is possible to realize a flat electrode without controlling the film thickness and residual stress distribution that are difficult to adjust. In addition, since it can be adjusted depending on the shape, the electrode deformation can be reduced by using the center value of the thin film thickness, shape, and residual stress, which is easy to manufacture. For example, electrode deformation can be reduced using a thin film having a single thickness / residual stress, which not only facilitates manufacturing, but also enables the amount of deformation reduction to be adjusted with high precision using microfabrication technology. .
また、対向電極の中心から外周へ向かう方向に離間した薄膜の帯形状部を有することにより、外周が固定された対向電極の静電引力による変形分布と残留応力による低減効果を一致させることが可能となる。そのため、電圧印加後の対向電極の変形を低減し、平坦な電極形状を広い領域で得ることができる。また、外周が固定されているため、対向電極の剛性が高くなり電極の変形を低減可能となる。 In addition, by having a strip-shaped part of the thin film that is spaced away from the center of the counter electrode toward the outer periphery, it is possible to match the deformation distribution due to electrostatic attraction of the counter electrode with fixed outer periphery and the reduction effect due to residual stress. It becomes. Therefore, deformation of the counter electrode after voltage application can be reduced, and a flat electrode shape can be obtained in a wide region. Moreover, since the outer periphery is fixed, the rigidity of the counter electrode is increased and the deformation of the electrode can be reduced.
また、薄膜を同心円状の形状とすることにより、対向電極の全周にわたって、外周が固定された対向電極の静電引力による変形分布と残留応力による低減効果を一致させることが可能となる。そのため、電圧印加後の対向電極の変形を低減し、平坦な電極形状を広い領域で得ることができる。 Further, by forming the thin film in a concentric shape, it is possible to make the deformation distribution due to the electrostatic attractive force of the counter electrode with the outer periphery fixed and the reduction effect due to the residual stress coincide with each other over the entire circumference of the counter electrode. Therefore, deformation of the counter electrode after voltage application can be reduced, and a flat electrode shape can be obtained in a wide region.
その他、第一の実施の形態のところで述べた効果を奏することもできる。また、そこで説明した変形も可能である。例えば、薄膜4は、電極2B側の表面に形成してもよい。ただし、このときは、薄膜は引張り方向の応力を有している。また、電極2Bから反対側の電極2A、電極2Cの表面に圧縮応力を有する薄膜を形成し、電極2B側の表面に引張り応力を有する薄膜を形成してもよい。
In addition, the effects described in the first embodiment can be obtained. Moreover, the modification demonstrated there is also possible. For example, the
(第四の実施の形態)
図9を用いて本発明の第四の実施の形態を説明する。図9において、(a)は、荷電粒子線レンズの断面図、(b)と(c)は、荷電粒子線レンズの2つの例の上面図である。尚、前述の実施の形態と同じ機能を有する個所には、同じ記号を付し、詳しい説明を省略する。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 9, (a) is a sectional view of a charged particle beam lens, and (b) and (c) are top views of two examples of the charged particle beam lens. Note that portions having the same functions as those of the above-described embodiment are denoted by the same symbols, and detailed description thereof is omitted.
本実施の形態では、第三の実施の形態と同様に、対向電極より小さい領域に複数の形状に分割された圧縮応力を有する薄膜4が、図9(b)または(c)のように形成されている。しかし、第三の実施の形態と異なり、図9(b)の場合は、薄膜4Aの中心部や薄膜4Bの同心円状の帯形状部が、完全な円形ではなく、角が丸い四角形に近い形状となっている。図9(c)の場合は、角が丸い四角形状の薄膜4Aが中心に配され、対向電極2Aの中心から外周の固定部分(破線箇所)へ向かう方向へ離間して複数の帯形状の薄膜4B、4C、4D、4Eが形成されている。
In the present embodiment, as in the third embodiment, the
本実施の形態の完全な円形ではない薄膜においても、中心から外周の固定箇所へ向かう方向へ離間して帯形状部を形成することにより、前述の第三の実施の形態と同様の原理で、対向電極の変形低減効果が得られる。特に本実施の形態では、対向電極が円形以外の形状を有する場合にも、電極変形低減効果を奏することが可能となる。更に、四角形状に近い対向電極形状とすることによって、電子線露光装置の電子レンズアレイ開口の形成領域が四角形状の場合でも、この形成領域に対して対向電極の剛性を大きくできる。以上のように、対向電極の変形を更に低減できるばかりか、電極変形低減をする薄膜の厚さ・形状・残留応力の許容製造ばらつきを大きくすることができ、製造を容易にできる。 Even in a thin film that is not a perfect circle of the present embodiment, by forming the band-shaped portion away from the center in the direction toward the outer fixed point, the same principle as in the third embodiment described above, An effect of reducing deformation of the counter electrode can be obtained. In particular, in the present embodiment, even when the counter electrode has a shape other than a circle, an electrode deformation reduction effect can be achieved. Furthermore, by adopting a counter electrode shape close to a quadrangular shape, the rigidity of the counter electrode can be increased with respect to this forming region even when the electron lens array aperture forming region of the electron beam exposure apparatus has a square shape. As described above, not only can the deformation of the counter electrode be further reduced, but also the allowable manufacturing variation of the thickness, shape, and residual stress of the thin film that reduces the electrode deformation can be increased, and the manufacturing can be facilitated.
その他、第一の実施の形態のところで述べた効果を奏することもできる。また、そこで説明した変形も可能である。例えば、薄膜4は、電極2B側の表面に形成してもよい。ただし、このときは、薄膜は引張り方向の応力を有している。また、電極2Bから反対側の電極2A、電極2Cの表面に圧縮応力を有する薄膜を形成し、電極2B側の表面に引張り応力を有する薄膜を形成してもよい。
In addition, the effects described in the first embodiment can be obtained. Moreover, the modification demonstrated there is also possible. For example, the
2A、2B、2C・・電極(対向電極)、3A、3B、3C・・貫通孔(開口)、4、4A、4B、4C、4D・・薄膜 2A, 2B, 2C ... Electrode (counter electrode), 3A, 3B, 3C ... Through-hole (opening) 4, 4A, 4B, 4C, 4D ... Thin film
Claims (9)
当該荷電粒子線レンズの光軸方向に沿って空隙を介して設けられた複数の対向電極を有し、
前記複数の対向電極は、前記光軸方向に当該対向電極を貫通する少なくとも1つの荷電粒子線通過用の開口をそれぞれ有すると共に、少なくとも1つの表面に薄膜を有し、
前記薄膜は、前記光学特性を制御するための電圧を前記対向電極に印加することで生じる前記対向電極の変形を低減する残留応力を有するように形成されていることを特徴とする荷電粒子線レンズ。 A charged particle beam lens for controlling optical characteristics of a charged particle beam emitted from a charged particle source,
Having a plurality of counter electrodes provided via gaps along the optical axis direction of the charged particle beam lens,
The plurality of counter electrodes have at least one charged particle beam passage opening penetrating the counter electrode in the optical axis direction, respectively, and have a thin film on at least one surface,
The charged particle beam lens, wherein the thin film is formed so as to have a residual stress that reduces deformation of the counter electrode caused by applying a voltage for controlling the optical characteristics to the counter electrode. .
前記対向電極の表面に形成された前記薄膜は、中心部と、該対向電極の表面の中心から前記外周へ向かう方向に前記中心部から離間して形成された帯形状部とを有することを特徴とする請求項4に記載の荷電粒子線レンズ。 Each of the counter electrodes has a fixed outer periphery,
The thin film formed on the surface of the counter electrode has a center portion and a band-shaped portion formed away from the center portion in a direction from the center of the surface of the counter electrode toward the outer periphery. The charged particle beam lens according to claim 4.
複数の荷電粒子線の光学特性を制御するレンズアレイとして構成されていることを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の荷電粒子線レンズ。 Each of the plurality of counter electrodes has a plurality of the openings,
Multiple charged particle beam lens according to claim 1, any one of 5, characterized in that it is configured as a lens array for controlling the optical properties of the charged particle beam.
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