JPH04252015A - 磁気偏向体 - Google Patents

磁気偏向体

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JPH04252015A
JPH04252015A JP3140739A JP14073991A JPH04252015A JP H04252015 A JPH04252015 A JP H04252015A JP 3140739 A JP3140739 A JP 3140739A JP 14073991 A JP14073991 A JP 14073991A JP H04252015 A JPH04252015 A JP H04252015A
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JP
Japan
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composition
coils
coil
metallic
shroud
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JP3140739A
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Lydia J Young
リディア・ジェー・ヤング
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Etec Systems Inc
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Etec Systems Inc
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Publication date
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    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/3002Details
    • H01J37/3007Electron or ion-optical systems
    • HELECTRICITY
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    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/147Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
    • H01J37/1472Deflecting along given lines
    • H01J37/1474Scanning means
    • H01J37/1475Scanning means magnetic
    • HELECTRICITY
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    • H01J2237/1526For X-Y scanning
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    • H01J2237/30Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/317Processing objects on a microscale
    • H01J2237/3175Lithography

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子ビームリソグラフィ
ー(EBL)システムの電子光学カラムの改良、殊にE
BLシステムの電子光学カラムの磁気偏光組成体の改良
と、かかる組成体を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】EBL機とも称するEBLシステムの電
子光学カラムにおいて磁気偏向組成体は特定の角度方向
に隔てられ配列された幾つかの磁気コイルを備えている
。その役割は電子ビームを正確に(マイクロメータの数
百分の1オーダで)その大きさが通常数ミリメータオー
ダの磁界内に位置決めすることである。ビーム位置は適
当量の電流を磁気偏向組成体を構成する磁気コイルへ付
与することによって判断さる。然しながらコイル巻線の
抵抗値はゼロではないので熱はコイルと組成体内に放熱
する。もし熱を取除かなければその結果生ずる組成体を
構成する材料中の温度変化によって材料が膨張し位置が
変化する虞れがあり、従って付勢したコイルの磁界と、
従ってビーム位置に影響を及ぼす虞れがある。EBLシ
ステムが正確であるためには熱交換による磁界の歪みが
機械を較正し基板上への書込みを完了するために必要な
時間にわたって(通常数10分)小さく維持されること
が必要である。かくして、組成体の温度は一定時間にわ
たって一定でなければならない(<=1℃)だけでなく
、熱応答時間も短くなければならない。(僅か数分)
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
はEBL機において使用される熱的に安定な磁気偏向組
成体を提供し、ビームカラムにかかる組成体を組込むこ
とによってかかる機械を改良することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の磁気偏向組成体
は中心管内に特定の角度方向に隔てられ配列された幾つ
かの磁気コイルを備える。非金属の熱膨張係数が低い熱
伝導性の高い材料が全体に使用される。個々の磁気コイ
ルが別々に注封され、組成体全体は流体の冷媒によって
所望温度に維持される。
【0005】
【発明の効果】1.コイル巻線自体の他に、非金属材料
は電子ビームに対する電磁気効果を最小限にする。
【0006】2.熱膨張材料の熱膨張係数が小さいこと
によってコイル巻線位置は温度の上昇度数に対して僅か
しか変化しない。
【0007】3.材料の熱伝導性が高いために、コイル
巻線中に発生した熱は均一に比較的迅速に伝達し、組成
体中に均一に分布するようにすることによって歪み効果
は最小限になる。
【0008】4.コイルを注封することはコイル巻線か
ら熱を効率的に除去し隣接しあうコイル間の物理的接触
を最小限にすることによってコイル間の熱膨張効果を個
々に最小限にすることができる。
【0009】
【実施例】
【作用】本文において、「磁気偏向組成体」と「組成体
」とは互換可能に使用する。本発明はEBL機の一部と
して開示するが、特定のビームリソグラフィ機と共に使
用することも可能である。
【0010】図1は半導体ウエハ又はマスクの如き基板
とも称されるワークピース12を処理するためのEBL
機10を示す。ビームカラム14は電子源16と、縮小
映写光学素子(図示せず)および磁気偏向組成体20を
備え、それらは微細な集中ビーム22を生成すると共に
、成形ビームを活用する場合には照明成形光学素子を備
えることもできる。
【0011】本図ではビームカラム14内のその位置を
示すための磁気偏向組成体20を示し、同組成体20は
本発明の思想によって構成される熱的に安定な組成体と
なっている。同組成体については図2−5に関連して後
に詳説する。
【0012】中心管24(シルエットで示す)はビーム
カラム14内にあり、ビームが横断し、ビームカラム1
4に接続される高真空ポンプ26によって高真空度に維
持される。ビーム22はビームカラム14内の開口30
内を通過し、ワークピース12に衝突する。ワークピー
ス12はチャック(図示せず)上に支持され、X−Y駆
動システムによりX,Y方向に走行する可動段32上の
所定位置に保持され、上記段の位置は位置センサにより
検出される。上記位置センサは通常の場合、レーザ干渉
計で、その全てはブロック線図34によって表現される
。X軸とY軸は水平面を形成する。EBL機10一式は
更に、ビーム、X−Y駆動システム、真空システム、基
板処理システムを制御し、パターンデータをストアし、
ビーム制御信号を提供するコンピュータ(コントローラ
)と関連電子素子を備える。それら全てはブロック線図
36によって表わされる。わかりやすくするために、ビ
ーム偏向電子素子はブロック線図40として別個に示し
、組成体20へ接続するように描いてある。
【0013】図2の拡大図では、組成体20は複数の磁
気コイル42−48(そのうち4つを示す)を備え、そ
の各々は別々の導線50によってビーム偏向電子素子4
0とシステム電子素子36に接続されていることが判る
。実際には、若干のコイルが直列接続され、他のコイル
はビーム偏向電子素子36とシステム電子素子40に別
々に接続されている。
【0014】図3に示すように、これらのコイルを製作
する場合、コイル巻型54の範囲内に示すワイヤ52と
共にワイヤ52を隅が丸くなった矩形により表わされる
トロイダルコイル巻型54上に巻きつける。これらコイ
ル巻型54は、それぞれ巻線52を超えて反対方向に延
びる複数の、この場合には4つの絶縁体56を備え、各
コイルに対してビームカラム14の光学的設計によって
必要とされる垂直方向整合の際に互いに対してコイルの
垂直位置を規定するための手段を提供するようになって
いる。これらのコイル巻型54と絶縁材56はセラミッ
クの如き非金属性の熱的に安定な材料である。
【0015】巻いた後に、各コイルは非金属の高度に導
電形の注封材料中に別々に真空注封し、絶縁材を露出し
たままにすることによって注封材料がコイル巻型とその
巻線を図3の60で示すように封入するようになってい
る。注封材料60は図3では一部破断され、コイル巻型
54の径方向壁54aが注封材料中に封入される方法を
示すようになっている。注封されたコイルはかくしてそ
れらの円筒形対称性を保持し、熱伝導効果を向上させる
ために、注封コイルの外側表面は粗仕上げしている。
【0016】その後、注封コイル42−48をセラミッ
クの如き非金属性の熱的に安定な材料によって形成した
パイプ62上に積む。上記パイプはビームカラム内に配
置した時に中心管24を包囲することになろう。コイル
の内径寸法はパイプ62と滑り嵌めするように設定する
。コイルは絶縁材56によって互いに隔てられる。これ
ら絶縁材56もコイルの3つ44,46,48を非金属
の熱的に安定な材料、殊にセラミック製の比較的厚い2
つのトロイダルスペーサ64,66から隔てるようにな
っている。スペーサ64はレンズスペーサと称され、ス
ペーサ66は整合スペーサと称され、コイル間の整合と
スペースがビームカラムで重要となる場合には常に使用
される。コイル42−48とスペーサ64,66は全て
上記の如く方向づけられ隔てられた中心管62上に配置
され、中心管62の各端上のねじ72と螺合する一対の
非金属エンドキャップ70によって共に保持される。 図7は中心管62の上端と、上記の如くわかりやすくす
るために拡大したエンドキャップ70を示す。
【0017】非金属材料のスリーピースシュラウドがコ
イルを包囲して冷媒の流路を提供する。上記シュラウド
は低部のカップ状の部品74aと、2つのほぼ同一形の
クラムシエル(そのうち一つを74bとして示す)を備
える。
【0018】最低のコイル48を包囲する下部シュラウ
ド74aは2つの別個のキャビティを含み、それらはコ
イル48の外側壁76と共に周囲の流体通路80,82
を構成する。この下部シュラウド74aは通路80を流
体圧通路86(ガス又は流体)へ接続し、偏向スタック
20内を通して冷媒を流す入口通路84を有する。冷媒
の流路は図4のシュラウド74aの部分図中に示されて
いる。そこでは2つの通路80と82が通路90によっ
て相互に接続され、通路92によって冷媒は上部通路8
2を去ることが可能になっている。
【0019】組成体に対する物理的制約に応じて通路8
0と82を接続通路90と画成する下部シュラウド中の
2つのキャビティは上部シュラウドのそれらのような螺
旋状周溝と取り代え、流路80,92によって冷媒が流
れるように接続することができる。
【0020】2つの上部シュラウドは適当なねじによっ
てその螺刻ねじ96の径方向に外側方向へ延びるリブ9
4に共に保持する。これらの上部シュラウドは他の3つ
のコイル42,44,46を包囲し、シュラウドの内側
壁上に螺旋形溝100を含み、3つのコイルの外側壁1
02と共に冷媒が流れるための連続的な螺旋形周辺通路
を形成する。図5は下部スペーサ64がスペーサを介し
て下部シュラウド74aから冷媒が流れるように中心管
69付近に半円形の開口104を含むことを示す。同様
な半円形開口104が上部スペーサ66内に同様にその
内部を冷媒が貫流するように設けられている。かくして
、流体圧源86からの流体冷媒は下部シュラウド74a
の通路80と82と、通路80,82を経てスペーサ6
4の底部に沿って絶縁体56により設けられたスペース
、ホール104を経た後、スペース64の上部に沿って
絶縁体56により設けられたスペースを経て螺旋形溝1
00内へ流入することが判る。冷媒はコイル46と上部
スペーサ66間の絶縁材56によって与えられるスペー
ス中の螺旋溝100を、上部スペーサ66中のホール1
04を経た後絶縁材56によって与えられるスペース中
のスペーサ66の上部に沿って退去し、そこで冷媒は上
部シュラウド74bの上部の開口106を介して最終的
に退去する。矢印100は組成体20を貫く流路を示す
。冷媒は絶縁材56によってコイ42と44の間に形成
されたスペースの大きい方の間を流れることも可能であ
る。
【0021】流体圧源は冷媒として周囲の空気、又は気
体を方向づけるポンプか、液体冷媒用の液体ポンプであ
ってもよい。非周囲空気の温度は組成体20と流体圧源
間のフィートバックループによって制御することができ
る。周囲空気は組成体を首尾良く冷却することが判った
【0022】冷媒は上部スペーサ66に示し、下部スペ
ーサ64の径方向延長部120内のギャップ116を介
して温度モニタ122へ延びるワイヤ114によって接
続されるセンサ112によりモニタされる所望温度に組
成体20を維持する。センサ112を上部スペーサ66
内に配置することは必須ではない。何故ならば、センサ
は組成体の代表的な温度が判断できるような組成体20
内の任意の位置へ配置することができるからである。冷
媒の流れは冷媒を組成体の上部に進入させることによっ
て図に示す方向から逆転させることもできよう。冷媒通
路の他のバリエーションも可能である。即ち、唯一の基
準は組成体が所望の温度に維持されるようにすることで
ある。
【0023】同様にして、導線50はビームカラム14
から退去するように描いてあるが、延長部120は別と
して、導線50は延長部120のギャップ116を介し
て電子素子40/36へ出るように配置することが望ま
しい。図1の図は本文中の開示を簡単化したものである
【0024】以上の解説において、熱膨張の係数が「低
い」とは10−6cm/cm℃未満を意味し、熱伝導率
が「高い」とは注封材料については10−2w/cm℃
以上を、またセラミック材料については10−1w/c
m℃以上を意味する。
【0025】上記材料は組成体の運転時に約3ワット(
平均)と、最高磁界ビーム偏向(滅多に発生しないが)
については約6ワットによって生成される熱を放散する
ことが全く可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】ビームカラムにおける本発明の電子光学磁気偏
向組成体の位置を示すEBL機の概略図。
【図2】コイルを包囲するシュラウドを有する図1の偏
向組成体の拡大断面図。
【図3】注封材料内のコイルを詳示するための組成体の
コイルの一部の断面図。
【図4】シュラウドの下部とシュラウドのその部分にお
ける冷媒の流れを一部示す斜視図。
【図5】スペーサを貫く冷媒の流路を示す図2の線5−
5に沿って描いた組成体のスペーサの断面図。
【符号の説明】
10  電子ビームリソグラフィー装置12  ワーク
ピース 14  ビームカラム 16  電子源 20  磁気偏向組成体 24  中心管

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  ビームがその内部を通り基板上へあて
    られ同ビームを上記基板上の選択された大きさの磁界内
    に位置決めする磁気偏向組成体を有するリソグラフィー
    装置のビームカラムにおいて、電流が加えられる時に上
    記ビームを偏向させるそれぞれ導線より構成された複数
    の磁気コイルと、非金属の熱的に安定な材料から構成さ
    れ、上記コイルを隔てて配列する手段と、より成る上記
    磁気偏向組成体。
  2. 【請求項2】  上記配列手段がそれぞれが互いの上部
    に巻かれた複数のコイル巻型と、上記コイルがその上部
    に積み重ねられるパイプと、各コイルを互いに垂直方向
    に隔てる手段と、各コイルをコーチングする熱伝導性材
    料と、から成る請求項1の組成体。
  3. 【請求項3】  上記コイルの各々が互いに熱的に独立
    するように個別的に冷却される請求項1の組成体。
  4. 【請求項4】  上記垂直方向に隔てる手段が上記コイ
    ル巻型の一つと一体に形成されコーチングされたコイル
    を超えて延びる絶縁体より成る請求項2の組成体。
  5. 【請求項5】  上記垂直方向に隔てる手段が非金属の
    熱的に安定な材料より成るスペーサより成る請求項2の
    組成体。
  6. 【請求項6】  上記コイルの各々がすべりばめ関係に
    上記パイプ上に積重ねられる請求項1の組成体。
  7. 【請求項7】  更に上記コイルを包囲する非金属材料
    のシュラウドで流体冷媒を循環させる通路を形成するも
    のを備えて成る請求項1の組成体。
  8. 【請求項8】  上記シュラウドが非金属材料より成り
    上記コイルの幾つかを包囲する複数のシュラウド片と、
    非金属材料より成り上記コイルの残りを包囲するカップ
    状のシュラウド片とから成る請求項7の組成体。
  9. 【請求項9】  上記シュラウド片が非金属製の熱的に
    安定な材料のスペーサにより隔てられる請求項8の組成
    体。
  10. 【請求項10】  リソグラフィー機のビームカラム用
    の熱的に安定な磁気偏向組成体において、それぞれが非
    金属の熱的に安定な材料より成る巻型上に巻かれた複数
    の磁気コイルでそれぞれが熱伝導材料により包囲された
    ものと、非金属製の熱的に安定的な材料より成るパイプ
    と、各コイルを互いから垂直方向に隔てるための手段と
    、から成り、上記コイルが上記パイプ上に積み重ねられ
    た前記組成体。
JP3140739A 1990-05-17 1991-05-17 磁気偏向体 Pending JPH04252015A (ja)

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US07/524,508 1990-05-17
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