JPH05160005A - Electron beam reduced transfer device - Google Patents

Electron beam reduced transfer device

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JPH05160005A
JPH05160005A JP3348749A JP34874991A JPH05160005A JP H05160005 A JPH05160005 A JP H05160005A JP 3348749 A JP3348749 A JP 3348749A JP 34874991 A JP34874991 A JP 34874991A JP H05160005 A JPH05160005 A JP H05160005A
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JP
Japan
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electron beam
mask
electron
transmission mask
target
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JP3348749A
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Japanese (ja)
Inventor
Mamoru Nakasuji
護 中筋
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Abstract

PURPOSE:To transfer the reduced image of a mask pattern of a wide visual field on a target in a highly precise manner. CONSTITUTION:In an electron beam reduced transfer device in which the electron beam, emitted from the cathode 8 of an electron gun, is made to irradiate on an electron beam transmission mask 7 through the intermediary of condensing lens systems 10, 11 and 13, and the electron beam which passed through the mask 7 is introduced on a target 19 through reduced image formation lens systems 16 and 18, and the tip part of the cathode 8 of the electron gun is widely formed so that a circle of 2mm in diameter can be contained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば大きい視野の電
子線縮小転写装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron beam reduction transfer apparatus having a large field of view.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子回路等のマスクパターンを半導体基
板上に縮小して転写するような場合に、電子線源から放
出される電子ビームを電子光学鏡筒内で制御する電子線
縮小転写装置が使用されている。図5は、この種の転写
装置に使用される電子線源としての従来の電子銃の一例
を示し、この図5において、1は六ホウ化ランタン(L
aB6 )よりなるカソードである。カソード1の円錐状
の先端部1aの先端は曲率半径Rが250μmの球面で
あり、その円錐状の面の傾斜角θは45°〜55°程度
である。カソード1の先端部1aに続く部分は、幅が
0.6mm程度で厚さ(図5の紙面に垂直な方向の厚
さ)が0.7mm程度の角柱状である。
2. Description of the Related Art An electron beam reduction transfer device for controlling an electron beam emitted from an electron beam source in an electron optical lens barrel when a mask pattern of an electronic circuit or the like is reduced and transferred onto a semiconductor substrate. It is used. FIG. 5 shows an example of a conventional electron gun as an electron beam source used in this type of transfer apparatus. In FIG. 5, 1 is lanthanum hexaboride (L).
The cathode is made of aB 6 ). The tip of the conical tip portion 1a of the cathode 1 is a spherical surface having a radius of curvature R of 250 μm, and the inclination angle θ of the conical surface is about 45 ° to 55 °. The portion of the cathode 1 following the tip 1a is a prism having a width of about 0.6 mm and a thickness (thickness in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 5) of about 0.7 mm.

【0003】そのカソード1の角柱状の部分の幅方向
に、それぞれカーボンプレート2A及び2Bを介して電
極3A及び3Bが取り付けられており、例えば電極3A
から電極3B側に電流を流すことにより、カソード1が
加熱されて電子線が放出される。また、カソード1の先
端部1aの近くに集束電極としてのウェーネルト4が配
置され、ウェーネルト4の外側にアノード5が配置され
ている。ウェーネルト4の開口部及びアノード5の開口
部を通って電子線EBが放出され、アノード5の開口部
の中心部の近傍で電子線EBは1度集束して、電子線源
の像である直径dg のクロスオーバ6が形成される。こ
のクロスオーバ6からの電子線の放出全角をαg とす
る。
Electrodes 3A and 3B are attached in the width direction of the prismatic portion of the cathode 1 via carbon plates 2A and 2B, for example, the electrode 3A.
The cathode 1 is heated and an electron beam is emitted by passing a current from the electrode to the electrode 3B side. A Wehnelt 4 as a focusing electrode is arranged near the tip 1a of the cathode 1, and an anode 5 is arranged outside the Wehnelt 4. The electron beam EB is emitted through the opening of the Wehnelt 4 and the opening of the anode 5, and the electron beam EB is focused once near the center of the opening of the anode 5, and the diameter of the electron beam EB is an image of the electron beam source. A crossover 6 of d g is formed. The emission angle of the electron beam from the crossover 6 is α g .

【0004】これに関して、電子線源の特性を表すパラ
メータとして、クロスオーバ6の直径dg と放出全角α
g との積で定義されるエミッタンスが使用される。即
ち、次式が成立している。 エミッタンス=dg ・αg 一般に、エミッタンスの値が大きい程に、より広い視野
を均一な強度分布で照明することができる。また、後続
の電子光学系で放出全角を大きくすると、クロスオーバ
の直径が小さくなるため、そのエミッタンスの値は後続
の電子光学系によっては大きくすることができない。図
5の例のようにカソード1の先端部1aの曲率半径Rが
250μmの場合には、電子線の放出全角αg は5mr
ad程度、クロスオーバ6の直径dg は16μm程度で
あり、エミッタンスの値は80μm・mrad程度しか
ない。
In this regard, the diameter d g of the crossover 6 and the emission full angle α are used as parameters representing the characteristics of the electron beam source.
The emittance defined by the product with g is used. That is, the following formula is established. Emittance = d g · α g Generally, the larger the emittance value, the wider the field of view can be illuminated with a uniform intensity distribution. Further, if the emission angle is increased in the subsequent electron optical system, the diameter of the crossover becomes smaller, and therefore the emittance value cannot be increased depending on the subsequent electron optical system. When the radius of curvature R of the tip 1a of the cathode 1 is 250 μm as in the example of FIG. 5, the electron beam emission angle α g is 5 mr.
The diameter d g of the crossover 6 is about 16 μm, and the emittance value is only about 80 μm · mrad.

【0005】そのような電子銃から放出された電子線
は、所定のブランキング用の偏向器を介してマスクパタ
ーンが形成された電子線透過マスクに照射される。その
ブランキング用の偏向器を動作させることによって、例
えばターゲットのセッティング中等には、電子線透過マ
スクへの電子線の照射を避けることができる。ただし、
従来はブランキング用の偏向器の構成の最適化等は考慮
されていなかった。
An electron beam emitted from such an electron gun is applied to an electron beam transmission mask having a mask pattern formed thereon through a predetermined blanking deflector. By operating the deflecting device for blanking, irradiation of the electron beam to the electron beam transmission mask can be avoided, for example, during setting of the target. However,
Conventionally, optimization of the configuration of the deflecting device for blanking and the like have not been considered.

【0006】図6に示すように、従来の電子線透過マス
ク7には、電子回路等のパターンが形成されたレチクル
部PAとアライメント用ビーム穴AM1〜AM4が形成
されたアライメントマーク部とが設けられている。一般
に転写工程の最初にアライメント用ビーム穴AM1〜A
M4を用いて電子線透過マスク7とターゲットとの位置
決めが行われ、続いてレチクル部PAのパターンがター
ゲットに電子線を介して転写される。そして、従来はそ
の電子線透過マスク7の下に、レチクル部を透過する電
子線又はアライメントマーク部を透過する電子線の一方
を選択的に遮断するシャッターが配置されていた。即
ち、従来は電子線を電子線透過マスク全体に照射し、そ
の透過マスクの下に配置されていたシャッターにより、
レチクル部を透過した電子線又はアライメントマーク部
を透過した電子線の一方を選択していた。
As shown in FIG. 6, a conventional electron beam transmission mask 7 is provided with a reticle portion PA on which a pattern such as an electronic circuit is formed and an alignment mark portion on which alignment beam holes AM1 to AM4 are formed. Has been. Generally, at the beginning of the transfer process, alignment beam holes AM1 to AM1
The electron beam transmission mask 7 and the target are positioned using M4, and then the pattern of the reticle portion PA is transferred to the target via the electron beam. Conventionally, a shutter that selectively shields one of the electron beam that passes through the reticle portion and the electron beam that passes through the alignment mark portion has been arranged below the electron beam transmission mask 7. That is, in the past, an electron beam was applied to the entire electron beam transmission mask, and the shutter disposed under the transmission mask,
Either the electron beam transmitted through the reticle portion or the electron beam transmitted through the alignment mark portion is selected.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】近時はより広い視野の
縮小像を得ることが求められている。例えば10mm角
の視野の縮小像を得て、その時の開口角を0.1mra
dの値にしようとすると、エミッタンスの値が104 μ
m・0.1mrad、即ち1000μm・mrad程度
である電子銃が必要となる。しかしながら、図5の電子
銃ではエミッタンスの値は80μm・mrad程度であ
る。従って、図5の電子銃を用いて、10mm角の視野
で最適開口角0.1mradを得ようとすると、視野内
の強度分布が悪くなり、逆にその視野内で一様な強度分
布を得ようとすると、開口角が小さくなり回折によるボ
ケが大きくなるという不都合がある。
Recently, it is required to obtain a reduced image having a wider field of view. For example, a reduced image of a visual field of 10 mm square is obtained, and the aperture angle at that time is 0.1 mra.
When the value of d is tried, the emittance value is 10 4 μ
An electron gun of m · 0.1 mrad, that is, about 1000 μm · mrad is required. However, in the electron gun of FIG. 5, the emittance value is about 80 μm · mrad. Therefore, when the optimum aperture angle of 0.1 mrad is obtained in the visual field of 10 mm square by using the electron gun of FIG. 5, the intensity distribution in the visual field is deteriorated, and conversely, the uniform intensity distribution is obtained in the visual field. In such a case, there is a disadvantage that the aperture angle becomes small and the blur due to diffraction becomes large.

【0008】また、従来の電子線縮小転写装置ではアラ
イメントマーク部又はレチクル部のどちらか選択するシ
ャッターは、電子線透過マスクより下のターゲット(試
料)側に設けられていた。従って、アライメントマーク
部及びレチクル部には常に電子線が入射していた。その
ため、電子線が電子線透過マスクに連続して入射するこ
とによってそのマスクが加熱され、温度上昇に伴う線膨
張によりそのマスクが変形し、結果としてそのマスクに
形成されたパターンに歪が生じる不都合があった。
Further, in the conventional electron beam reduction transfer apparatus, the shutter for selecting either the alignment mark portion or the reticle portion is provided on the target (sample) side below the electron beam transmission mask. Therefore, the electron beam was always incident on the alignment mark portion and the reticle portion. Therefore, the electron beam is continuously incident on the electron beam transmissive mask to heat the mask, and the mask is deformed due to the linear expansion due to the temperature rise, resulting in the distortion of the pattern formed on the mask. was there.

【0009】更に、従来の電子線縮小転写装置ではブラ
ンキング用の偏向器を動作させるためのブランキング波
形は、有限の立ち上がり時間を持つ波形である。一方、
ブランキング偏向器の偏向中心の位置については、特に
最適化は行われていない。従って、そのブランキング波
形の立ち上がり時及び立ち下がり時に、電子線がまだブ
ランキング用のアパーチャ板で遮蔽されていない段階で
縮小像がターゲット(試料)上でわずかに移動する虞が
ある。このためターゲット上の本来露光すべきでない部
分に電子線が入射し、ターゲット上のパターン精度を劣
化させる不都合があった。
Further, in the conventional electron beam reduction transfer apparatus, the blanking waveform for operating the blanking deflector has a finite rising time. on the other hand,
The position of the deflection center of the blanking deflector is not particularly optimized. Therefore, when the blanking waveform rises and falls, the reduced image may slightly move on the target (sample) when the electron beam is not yet shielded by the blanking aperture plate. For this reason, the electron beam is incident on a portion of the target that should not be exposed, which deteriorates the pattern accuracy on the target.

【0010】本発明は斯かる点に鑑み、より広い視野の
マスクパターンの縮小像を高精度にターゲット上に転写
できる電子線縮小転写装置を提供することを目的とす
る。
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an electron beam reduction transfer apparatus capable of transferring a reduced image of a mask pattern having a wider field of view onto a target with high accuracy.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明による第1の電子
線縮小転写装置は、例えば図1に示す如く、電子銃のカ
ソード(8)から放出された電子線をコンデンサレンズ
系(10,11,13)を介してマスク(7)に照射
し、このマスク(7)を透過した電子線を縮小結像レン
ズ系(16,18)を介してターゲット(19)上に導
く電子線縮小転写装置において、その電子銃のカソード
(8)の先端部を、例えば図2に示すように、直径2m
mの円が含まれる広さの平面(8a)に形成したもので
ある。
A first electron beam reduction transfer apparatus according to the present invention, for example, as shown in FIG. 1, uses an electron beam emitted from a cathode (8) of an electron gun as a condenser lens system (10, 11). , 13) for irradiating the mask (7) through the mask (7) and guiding the electron beam transmitted through the mask (7) onto the target (19) through the reduction imaging lens system (16, 18). At the tip of the cathode (8) of the electron gun, as shown in FIG.
It is formed on a plane (8a) having an area including a circle of m.

【0012】また、本発明による第2の電子線縮小転写
装置は、例えば図1に示す如く、電子線源(8)より放
出された電子線をコンデンサレンズ系(10,11,1
3)を介して電子線透過マスク(7)に照射し、この電
子線透過マスク(7)を透過した電子線を縮小結像レン
ズ系(16,18)を介してターゲット(19)上に導
く電子線縮小転写装置において、その電子線透過マスク
(7)よりその電子線源(8)側に、電子線を遮断する
領域を備えた開口板(12)と、この電子線を遮断する
領域に電子線を振る偏向器(14,15)とを配置し、
その電子線透過マスク(7)のそのコンデンサレンズ系
(10,11,13)に関する共役像の中心とその偏向
器(14,15)の偏向中心とが一致するようにしたも
のである。
The second electron beam reduction transfer apparatus according to the present invention, for example, as shown in FIG. 1, uses an electron beam emitted from an electron beam source (8) as a condenser lens system (10, 11, 1).
The electron beam transmission mask (7) is irradiated with the electron beam through the electron beam transmission mask (3), and the electron beam transmitted through the electron beam transmission mask (7) is guided onto the target (19) through the reduction imaging lens system (16, 18). In the electron beam reduction transfer apparatus, an opening plate (12) having an electron beam blocking area on the electron beam source (8) side of the electron beam transmitting mask (7) and an electron beam blocking area are provided. Arrange the deflectors (14, 15) that shake the electron beam,
The center of the conjugate image of the electron beam transmission mask (7) with respect to the condenser lens system (10, 11, 13) and the deflection center of the deflector (14, 15) coincide with each other.

【0013】また、本発明による第3の電子線縮小転写
装置は、例えば図1に示す如く、電子線源(8)より放
出された電子線をコンデンサレンズ系(10,11,1
3)を介してレチクル部及びアライメント用ビーム穴部
を有する電子線透過マスク(7)に照射し、この電子線
透過マスク(7)を透過した電子線を縮小結像レンズ系
(16,18)を介してターゲット(19)上に導く電
子線縮小転写装置において、その電子線透過マスク
(7)に対してその電子線源(8)側に、そのレチクル
部及びそのアライメント用ビーム穴部の一方への電子線
を選択的に遮断するシャッター(20)を設けたもので
ある。
The third electron beam reduction transfer apparatus according to the present invention, for example, as shown in FIG. 1, uses an electron beam emitted from an electron beam source (8) as a condenser lens system (10, 11, 1).
The electron beam transmitting mask (7) having a reticle portion and a beam hole portion for alignment is irradiated through the electron beam passing through the electron beam transmitting mask (7), and the electron beam transmitted through the electron beam transmitting mask (7) is contracted to form a reduction imaging lens system (16, 18). In the electron beam reduction transfer apparatus for guiding the electron beam through the target (19), one of the reticle portion and the alignment beam hole portion is provided on the electron beam source (8) side with respect to the electron beam transmission mask (7). A shutter (20) for selectively blocking the electron beam to the is provided.

【0014】[0014]

【作用】斯かる本発明の第1の電子線縮小転写装置によ
れば、例えば図2に示すように、カソード(8)の電子
線放出が起こる面(8a)の面積が直径1000μmの
円より大きくなる。従って、電子線の放出全角αh が1
00mradの範囲で、中央部と周辺部との強度の差が
2.5%以内の強度分布が得られた。また、このときの
クロスオーバ(9)の直径dh は20μmであった。従
って、電子線源のエミッタンスは2000μm・mra
d以上であり、電子線のビーム開口角を0.1mrad
としても、40mm角の視野領域でばらつきが2.5%
以内の強度分布の縮小像を得ることができる。ビーム開
口角0.1mradは回折によるボケと機何光学的収差
によるボケとが等しい条件であり、開口角として最適条
件である。
According to the first electron beam reduction transfer apparatus of the present invention, as shown in FIG. 2, for example, the area of the surface (8a) of the cathode (8) where the electron beam emission occurs is less than a circle having a diameter of 1000 μm. growing. Therefore, the electron beam emission angle α h is 1
In the range of 00 mrad, a strength distribution was obtained in which the difference in strength between the central portion and the peripheral portion was within 2.5%. The diameter d h of the crossover (9) at this time was 20 μm. Therefore, the emittance of the electron beam source is 2000 μm · mra.
d or more, and the beam aperture angle of the electron beam is 0.1 mrad
However, the variation is 2.5% in the 40 mm square field of view.
A reduced image of the intensity distribution within can be obtained. The beam aperture angle of 0.1 mrad is a condition under which the blur due to diffraction and the blur due to the mechanical optical aberration are equal, and is the optimum condition as the aperture angle.

【0015】本発明の第2の電子線縮小転写装置におい
ては、電子線をブランキングする偏向器(14,15)
と開口板(12)とが電子線透過マスク(7)より電子
線源(8)側にある。従って、偏向器(14,15)で
電子線を所定の方向に振って電子線をブランキングして
いるときには、電子線透過マスク(7)に電子線は入射
しないので、不必要に電子線透過マスク(7)が過熱さ
れることがなく、温度上昇も少く、線膨張によるマスク
パターンの歪も少なくなる。
In the second electron beam reduction transfer apparatus of the present invention, the deflectors (14, 15) for blanking the electron beam.
And the aperture plate (12) are closer to the electron beam source (8) than the electron beam transmission mask (7). Therefore, when the deflector (14, 15) swings the electron beam in a predetermined direction to blank the electron beam, the electron beam does not enter the electron beam transmission mask (7), so that the electron beam is transmitted unnecessarily. The mask (7) is not overheated, the temperature rise is small, and the distortion of the mask pattern due to linear expansion is small.

【0016】また、本発明では偏向器(14,15)を
用いてブランキング時の電子線の偏向を行うと共に、偏
向器(14,15)の偏向感度を調整して、偏向中心が
電子線透過マスク(7)のコンデンサレンズ系に関する
共役像の中心になるように調整している。従って、例え
ば図4に示すように、ブランキング過渡時に電子線が開
口板(13)の開口部(13a)の周辺部を通る軌跡
(22)に沿って進行しても、電子線透過マスク(7)
上の同じ点を照射する。従って、ターゲット(19)上
の縮小ビーム像は動かず、パターン精度が劣化しない。
In the present invention, the deflector (14, 15) is used to deflect the electron beam during blanking, and the deflection sensitivity of the deflector (14, 15) is adjusted so that the deflection center is the electron beam. It is adjusted so that it becomes the center of the conjugate image of the condenser lens system of the transmission mask (7). Therefore, for example, as shown in FIG. 4, even when the electron beam travels along the locus (22) passing through the peripheral portion of the opening (13a) of the aperture plate (13) during the blanking transition, the electron beam transmission mask ( 7)
Illuminate the same point above. Therefore, the reduced beam image on the target (19) does not move and the pattern accuracy does not deteriorate.

【0017】更に、本発明の第3の電子線縮小転写装置
においては、電子線透過マスク(7)のレチクル部又は
アライメント用ビーム穴部の何れかを選択するシャッタ
ー(20)がそのマスク(7)より電子線源(8)側に
設けられている。従って、電子線透過マスク(7)の過
熱は少なく、マスクパターン等が歪むことがない。
Further, in the third electron beam reduction transfer apparatus of the present invention, the shutter (20) for selecting either the reticle portion or the alignment beam hole portion of the electron beam transmission mask (7) is the mask (7). ) From the electron beam source (8) side. Therefore, the electron beam transparent mask (7) is less overheated and the mask pattern and the like are not distorted.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明による電子線縮小転写装置の一
実施例につき図1〜図4を参照して説明する。これら図
1〜図4において図5及び図6に対応する部分には同一
符号を付してその詳細説明を省略する。図1は本実施例
の電子線縮小転写装置の電子光学鏡筒部の主要部を示
し、この図1において、カソード8、ウェーネルト4及
びアノード5より電子銃を構成する。図2に示すよう
に、カソード8は直径φが2mmの六ホウ化ランタン
(LaB6 )の円柱の先端(8a)を平面に加工したも
のである。ウェーネルト4の電子線が通過する開口部の
直径は2mmである。カソード8の円柱部に続く支持部
8bは、円柱の対向する1対の円筒部を削ってプレート
状にしたものであり、支持部8bの両面にはカーボンプ
レート2A及び2Bを介してそれぞれ電極3A及び3B
を取り付ける。なお、カソード8の先端(8a)の形状
は円形以外の矩形又は多角形等でもよく、その広さは直
径2mmの円が含まれる広さであればよい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the electron beam reduction transfer apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4, those parts corresponding to those in FIGS. 5 and 6 are designated by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted. FIG. 1 shows the main part of the electron optical lens barrel of the electron beam reduction transfer apparatus of this embodiment. In FIG. 1, the cathode 8, the Wehnelt 4 and the anode 5 constitute an electron gun. As shown in FIG. 2, the cathode 8 is obtained by processing the tip (8a) of a lanthanum hexaboride (LaB 6 ) cylinder having a diameter φ of 2 mm into a flat surface. The diameter of the opening of the Wehnelt 4 through which the electron beam passes is 2 mm. The supporting portion 8b following the cylindrical portion of the cathode 8 is formed by cutting a pair of cylindrical portions facing each other into a plate shape, and both sides of the supporting portion 8b are provided with electrodes 3A via carbon plates 2A and 2B, respectively. And 3B
Attach. The shape of the tip (8a) of the cathode 8 may be a rectangle other than a circle, a polygon, or the like, and the width may be a width including a circle having a diameter of 2 mm.

【0019】図2において、ウェーネルト4の外側に配
置されたアノード5の開口部の中央部の近傍に電子線源
の像である直径dh のクロスオーバ9が形成される。そ
の直径dh は20μmであり、電子線の放出全角αh
100mradであった。また、この電子銃の輝度は5
×104 A/(cm2 ・sr)であった。この電子銃に
おけるクロスオーバ9の直径dh と放出全角αh との積
であるエミッタンスは2000μm・mradであり、
後続の電子光学系により開口半角を0.05mrad
(開口角が0.1mrad)に調整したときに、電子線
透過マスク上の直径40mmの視野内において中央部と
周辺部との強度の差は2.5%以下であった。直径40
mmの円に内接する正方形は約28mm角であるため、
本例の電子銃によれば、約28mm角の視野を開口角
0.1mradでほぼ一様な強度で一度に露光すること
ができる。
In FIG. 2, a crossover 9 having a diameter d h , which is an image of an electron beam source, is formed in the vicinity of the central portion of the opening of the anode 5 arranged outside the Wehnelt 4. The diameter d h was 20 μm, and the electron beam emission angle α h was 100 mrad. The brightness of this electron gun is 5
It was × 10 4 A / (cm 2 · sr). The emittance, which is the product of the diameter d h of the crossover 9 and the emission angle α h in this electron gun, is 2000 μm · mrad,
Subsequent electron optics set the aperture half angle to 0.05 mrad
When the aperture angle was adjusted to 0.1 mrad, the difference in intensity between the central portion and the peripheral portion was 2.5% or less within the visual field of 40 mm in diameter on the electron beam transmission mask. Diameter 40
Since the square inscribed in the circle of mm is about 28 mm square,
According to the electron gun of this example, a visual field of about 28 mm square can be exposed at one time with an aperture angle of 0.1 mrad and a substantially uniform intensity.

【0020】図1に戻り、電子銃のアノード5から順
に、第1のコンデンサレンズ10、第2のコンデンサレ
ンズ11、開口部12aを有するブランキングアパーチ
ャ板12、第3のコンデンサレンズ13及び電子線透過
マスク(ステンシルマスク)7を配置し、第2のコンデ
ンサレンズ11の内部に2段の偏向器14及び15を配
置する。そして、電子線透過マスク7から下側に順に、
投影レンズ16、ビーム調整用の開口部を有する開口板
17、対物レンズ18及びターゲット(試料)19を配
置する。また、本例では電子線透過マスク7の近傍の電
子銃側に、電子光学鏡筒の光軸に垂直なX方向に移動自
在にシャッター20を配置する。
Returning to FIG. 1, in order from the anode 5 of the electron gun, a first condenser lens 10, a second condenser lens 11, a blanking aperture plate 12 having an opening 12a, a third condenser lens 13 and an electron beam. A transmission mask (stencil mask) 7 is arranged, and two-stage deflectors 14 and 15 are arranged inside the second condenser lens 11. Then, in order from the electron beam transmission mask 7 to the lower side,
A projection lens 16, an aperture plate 17 having a beam adjusting aperture, an objective lens 18, and a target (sample) 19 are arranged. Further, in this example, the shutter 20 is arranged near the electron beam transmission mask 7 on the electron gun side so as to be movable in the X direction perpendicular to the optical axis of the electron optical lens barrel.

【0021】図3はそのシャッター20の構造を示し、
この図3において、矩形の開口部20aは、図6に示す
電子線透過マスク7のレチクル部PAにのみ電子線を照
射するための窓である。また、その開口部20aの隣に
形成された4個の半月状の開口部20b〜20eは、図
6に示すアライメント用ビーム穴AM1〜AM4にのみ
電子線を照射するための窓である。従って、シャッター
20をX方向に機械的に移動することにより、露光時に
は電子線透過マスク7のレチクル部PAにのみ電子線を
照射することができ、アライメント時にはアライメント
マーク部にのみ電子線を照射することができる。
FIG. 3 shows the structure of the shutter 20,
In FIG. 3, the rectangular opening 20a is a window for irradiating the electron beam only on the reticle portion PA of the electron beam transmission mask 7 shown in FIG. The four half-moon shaped openings 20b to 20e formed next to the opening 20a are windows for irradiating the alignment beam holes AM1 to AM4 shown in FIG. 6 with an electron beam. Therefore, by mechanically moving the shutter 20 in the X direction, it is possible to irradiate only the reticle portion PA of the electron beam transmission mask 7 with the electron beam at the time of exposure, and only the alignment mark portion is irradiated with the electron beam at the time of alignment. be able to.

【0022】図1の実施例の動作を説明するに、通常の
露光時には、電子銃から放出されてクロスオーバ9を形
成した電子線は、第1のコンデンサレンズ10でビーム
放出角が拡大され、次の第2のコンデンサレンズ11で
ブランキングアパーチャ板12の開口部に集束される。
これによりそのアパーチャ板12の開口部にクロスオー
バ9の像が結像される。アパーチャ板12を出た電子線
は、第3のコンデンサレンズ13で平行ビームに変換さ
れて電子線透過マスク7を照射する。このマスク7の任
意の点を透過した電子線は、投影レンズ16により略々
平行ビームに変換されて開口板17の開口部に向い、こ
の開口板17の開口部を通過した電子線は対物レンズ1
8によりターゲット19上に集束され、これによりマス
ク7上のパターンの縮小像がターゲット19上に結像さ
れる。
To explain the operation of the embodiment shown in FIG. 1, during normal exposure, the electron beam emitted from the electron gun and forming the crossover 9 has its beam emission angle enlarged by the first condenser lens 10. It is then focused on the opening of the blanking aperture plate 12 by the second condenser lens 11.
As a result, an image of the crossover 9 is formed in the opening of the aperture plate 12. The electron beam emitted from the aperture plate 12 is converted into a parallel beam by the third condenser lens 13 and irradiates the electron beam transmission mask 7. The electron beam transmitted through an arbitrary point of the mask 7 is converted into a substantially parallel beam by the projection lens 16 and directed toward the opening of the aperture plate 17, and the electron beam passing through the aperture of the aperture plate 17 is converted into the objective lens. 1
It is focused on the target 19 by 8 and a reduced image of the pattern on the mask 7 is thereby formed on the target 19.

【0023】電子線のターゲット19への照射を避けた
いときには、2段の偏向器14及び15で電子線をブラ
ンキングアパーチャ板12の開口部の外側に偏向し、ブ
ランキングアパーチャ板12により電子線を遮断する。
これにより、電子線の電子線透過マスク7への入射が抑
止され、ひいては電子線のターゲット19への照射が抑
止される。更に、この場合、2段の偏向器14及び15
の偏向感度を調整し、これらの偏向器に電流を流して電
子線をブランキングする過渡時にマスク像がターゲット
19上で移動しないようにした。
When it is desired to avoid the irradiation of the electron beam on the target 19, the electron beam is deflected to the outside of the opening of the blanking aperture plate 12 by the two-stage deflectors 14 and 15, and the electron beam is deflected by the blanking aperture plate 12. Shut off.
As a result, the incidence of the electron beam on the electron beam transmission mask 7 is suppressed, and thus the irradiation of the electron beam on the target 19 is suppressed. Further, in this case, the two-stage deflectors 14 and 15
The deflection sensitivity was adjusted so that the mask image would not move on the target 19 during the transition of passing a current through these deflectors to blank the electron beam.

【0024】図4を参照して、それら2段の偏向器14
及び15の偏向感度の調整方法につき詳細に説明する。
コンデンサレンズ等を省略して示す図4において、7I
は電子線透過マスク7のコンデンサレンズによる共役像
である。通常の露光時には、その共役像7Iの或る点を
通過した電子線は、例えば軌跡21に沿ってブランキン
グアパーチャ板12の開口部12aの中心を通過してそ
のマスク7上の対応する点を照射するとする。本例では
2段の偏向器14及び15の間にその共役像7Iが位置
するように、それら2段の偏向器14及び15を位置決
めする。そして、偏向器14及び15がそれぞれ同じ方
向に電子線を振るようにして、且つその電子線の偏向中
心がその共役像7Iの形成面にほぼ一致するようにす
る。
Referring to FIG. 4, the two-stage deflector 14 is provided.
The method of adjusting the deflection sensitivity of Nos. 15 and 15 will be described in detail.
In FIG. 4 in which the condenser lens and the like are omitted, 7I
Is a conjugate image of the condenser lens of the electron beam transmission mask 7. At the time of normal exposure, the electron beam passing through a certain point of the conjugate image 7I passes through the center of the opening 12a of the blanking aperture plate 12 along, for example, the locus 21 to reach a corresponding point on the mask 7. Let's irradiate. In this example, the two-stage deflectors 14 and 15 are positioned so that the conjugate image 7I is located between the two-stage deflectors 14 and 15. Then, the deflectors 14 and 15 are made to oscillate the electron beam in the same direction, and the deflection center of the electron beam is made to substantially coincide with the formation surface of the conjugate image 7I.

【0025】このように調整すると、通常は軌跡21に
沿って進む電子線は、電子線のブランキングの過渡時に
は例えば軌跡22に沿ってアパーチャ板12の開口部1
2aの周辺部を通過する。しかしながら、共役像7Iの
一点から出た電子線は異なる経路を経てもマスク7上の
同一の点に集束するので、その軌跡22に沿って進む電
子線は軌跡21に沿って進んだ場合と同一のマスク7上
の点を照射する。従って、ブランキングの過渡時にター
ゲット19上でマスク像が動くことがなく、パターン精
度が劣化しない。偏向器14及び15による偏向角が大
きくなり、電子線が軌跡23に沿って進みブランキング
アパーチャ板12に遮断されるようになると、ブランキ
ングが完了する。
With this adjustment, the electron beam that normally travels along the locus 21 is, for example, along the locus 22 at the opening 1 of the aperture plate 12 during the transition of the blanking of the electron beam.
Pass the peripheral part of 2a. However, since the electron beam emitted from one point of the conjugate image 7I is focused on the same point on the mask 7 even if it passes through different paths, the electron beam traveling along the trajectory 22 is the same as when traveling along the trajectory 21. The points on the mask 7 are irradiated. Therefore, the mask image does not move on the target 19 during the blanking transition, and the pattern accuracy does not deteriorate. When the deflection angle by the deflectors 14 and 15 becomes large and the electron beam travels along the trajectory 23 and is blocked by the blanking aperture plate 12, the blanking is completed.

【0026】本例においては、ブランキングの過渡時に
ターゲット19上の縮小像が動かないので、2段の偏向
器14及び15に供給するブランキング電流として立ち
上がり時間の長い電流を使用することができ、制御が容
易になる。更に、ブランキング用の偏向器として、応答
速度の遅い電磁偏向器を使用することができ、電子光学
鏡筒内に静電偏向器を設ける必要がなくなる。従って、
装置の構成が単純化し安定な電子ビームが得られる。
In this example, since the reduced image on the target 19 does not move during the blanking transient, a current having a long rise time can be used as the blanking current supplied to the two-stage deflectors 14 and 15. , Easy to control. Further, an electromagnetic deflector having a slow response speed can be used as the blanking deflector, and it is not necessary to provide an electrostatic deflector in the electron optical lens barrel. Therefore,
The structure of the device is simplified and a stable electron beam can be obtained.

【0027】また、本例の電子銃の輝度は5×104
/(cm2 ・sr)であるから、開口半角0.05mr
ad、且つ1μC/cm2 の露光量でターゲット19上
のレジストを感光させるものとすると、必要な露光時間
Tは次式より0.0025秒になる。 T=(1×10-6)/{π(0.05×10-32 ×5×104 } =0.0025[秒]
The brightness of the electron gun of this example is 5 × 10 4 A
/ (Cm 2 · sr), so half aperture angle is 0.05mr
Assuming that the resist on the target 19 is exposed with an exposure amount of ad and 1 μC / cm 2 , the required exposure time T is 0.0025 seconds from the following equation. T = (1 × 10 -6 ) / {π (0.05 × 10 -3 ) 2 × 5 × 10 4 } = 0.0025 [seconds]

【0028】この場合、電子線透過マスク7の一視野当
たり1秒の所要時間で露光を行うとすると、マスク7に
ビームが当たるデューティー比は1/400であり、マ
スク7に常時電子線が当たる場合に比べてマスク7の加
熱量は1/400で済む。従って、マスク7上のマスク
パターンの熱変形が少なくなり、ターゲット19上に転
写されるパターン精度が向上する。なお、本発明は上述
実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々の構成を取り得ることは勿論である。
In this case, assuming that exposure is performed for one second per field of view of the electron beam transmission mask 7, the duty ratio with which the beam hits the mask 7 is 1/400, and the electron beam always hits the mask 7. Compared with the case, the heating amount of the mask 7 is 1/400. Therefore, the thermal deformation of the mask pattern on the mask 7 is reduced, and the accuracy of the pattern transferred onto the target 19 is improved. It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and it goes without saying that various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明の第1の電子線縮小転写装置によ
れば、カソードの先端部を直径が2mmの円が含まれる
広さの平面に形成しているので、電子線の放出全角を格
段に大きくすることができ、電子銃のエミッタンスを2
000μm・mrad程度以上にすることができる。従
って、開口半角が0.05mradになるように電子光
学系を調整したときに、直径40mmの広い視野内をほ
ぼ一様な強度の電子線で照射して縮小像を得ることがで
きる利点がある。このことは、ほぼ28mm角という広
い視野を一度で露光することができ、且つ回折によるボ
ケを抑制できることを意味する。
According to the first electron beam reduction transfer apparatus of the present invention, since the tip end portion of the cathode is formed in a plane having a width including a circle having a diameter of 2 mm, the total emission angle of the electron beam can be reduced. It can be remarkably large, and emittance of the electron gun is 2
It can be about 000 μm · mrad or more. Therefore, when the electron optical system is adjusted so that the half-angle of the aperture becomes 0.05 mrad, there is an advantage that a reduced image can be obtained by irradiating a wide field of view having a diameter of 40 mm with an electron beam having a substantially uniform intensity. .. This means that a wide field of view of approximately 28 mm square can be exposed at one time, and blurring due to diffraction can be suppressed.

【0030】また、本発明の第2の電子線縮小転写装置
によれば、電子線透過マスクのコンデンサレンズ系によ
る共役像の中心と偏向器の偏向中心とが一致しているの
で、電子線のブランキングの過渡時にターゲット上でそ
の電子線透過マスクの像が動かない。従って、ターゲッ
ト上に転写された像のパターン精度が劣化しない利点が
ある。更に、立ち上がり時間の遅いブランキング信号を
使用することができると共に、応答速度の遅い電磁偏向
器でブランキングを行うことができる利点がある。
Further, according to the second electron beam reduction transfer apparatus of the present invention, since the center of the conjugate image by the condenser lens system of the electron beam transmission mask and the deflection center of the deflector coincide, the electron beam The image of the electron beam transmission mask does not move on the target during the blanking transition. Therefore, there is an advantage that the pattern accuracy of the image transferred onto the target does not deteriorate. Further, there is an advantage that a blanking signal having a slow rising time can be used and blanking can be performed by an electromagnetic deflector having a slow response speed.

【0031】また、本発明の第3の電子線縮小転写装置
によれば、電子線透過マスクに対して電子線源側にシャ
ッターが設けられているので、電子線透過マスクに対す
る電子線の照射量が少なくなる。従って、マスクパター
ンの熱変形が少なくなり、ターゲット上に転写されるパ
ターンのパターン精度も向上する利点がある。
Further, according to the third electron beam reduction transfer apparatus of the present invention, since the shutter is provided on the electron beam source side with respect to the electron beam transmission mask, the irradiation amount of the electron beam with respect to the electron beam transmission mask. Is less. Therefore, there is an advantage that the thermal deformation of the mask pattern is reduced and the pattern accuracy of the pattern transferred onto the target is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による電子線縮小転写装置の一実施例の
電子光学鏡筒の主要部を示す縦断面の端面図である。
FIG. 1 is an end view of a longitudinal section showing a main part of an electron optical lens barrel of an embodiment of an electron beam reduction transfer apparatus according to the present invention.

【図2】実施例の電子銃を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing an electron gun of an embodiment.

【図3】実施例のシャッターの構成を示す一部を切り欠
いた平面図である。
FIG. 3 is a partially cutaway plan view showing a configuration of a shutter according to an embodiment.

【図4】実施例の2段の偏向器の偏向動作の説明に供す
る線図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a deflection operation of a two-stage deflector according to an embodiment.

【図5】従来の電子銃を示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing a conventional electron gun.

【図6】従来の電子線透過マスクの構成を示す平面図で
ある。
FIG. 6 is a plan view showing a configuration of a conventional electron beam transmission mask.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4 ウェーネルト 5 アノード 7 電子線透過マスク 8 カソード 9 クロスオーバ 10 第1のコンデンサレンズ 11 第2のコンデンサレンズ 12 ブランキングアパーチャ板 13 第3のコンデンサレンズ 14,15 偏向器 16 結像レンズ 17 円形アパーチャ板 18 対物レンズ 19 ターゲット 4 Wehnelt 5 Anode 7 Electron Beam Transmission Mask 8 Cathode 9 Crossover 10 First Condenser Lens 11 Second Condenser Lens 12 Blanking Aperture Plate 13 Third Condenser Lens 14, 15 Deflector 16 Imaging Lens 17 Circular Aperture Plate 18 Objective lens 19 Target

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子銃のカソードから放出された電子線
をコンデンサレンズ系を介してマスクに照射し、該マス
クを透過した電子線を縮小結像レンズ系を介してターゲ
ット上に導く電子線縮小転写装置において、 前記電子銃のカソードの先端部を直径が2mmの円が含
まれる広さに形成した事を特徴とする電子線縮小転写装
置。
1. An electron beam reduced by irradiating an electron beam emitted from a cathode of an electron gun onto a mask through a condenser lens system and guiding the electron beam transmitted through the mask onto a target through a reduction imaging lens system. In the transfer device, the electron beam reduction transfer device is characterized in that the tip of the cathode of the electron gun is formed to have a width including a circle having a diameter of 2 mm.
【請求項2】 電子線源より放出された電子線をコンデ
ンサレンズ系を介して電子線透過マスクに照射し、該電
子線透過マスクを透過した電子線を縮小結像レンズ系を
介してターゲット上に導く電子線縮小転写装置におい
て、 前記電子線透過マスクより前記電子線源側に、電子線を
遮断する領域を備えた開口板と、該電子線を遮断する領
域に電子線を振る偏向器とを配置し、 前記電子線透過マスクの前記コンデンサレンズ系に関す
る共役像の中心と前記偏向器の偏向中心とが一致するよ
うにした事を特徴とする電子線縮小転写装置。
2. An electron beam emitted from an electron beam source is irradiated onto an electron beam transmission mask through a condenser lens system, and the electron beam transmitted through the electron beam transmission mask is projected onto a target through a reduction imaging lens system. In the electron beam reduction transfer apparatus leading to, an opening plate having a region for blocking the electron beam on the electron beam source side of the electron beam transmission mask, and a deflector for swinging the electron beam in the region for blocking the electron beam. And a center of a conjugate image of the condenser lens system of the electron beam transmission mask and a deflection center of the deflector are aligned with each other.
【請求項3】 電子線源より放出された電子線をコンデ
ンサレンズ系を介してレチクル部及びアライメント用ビ
ーム穴部を有する電子線透過マスクに照射し、該電子線
透過マスクを透過した電子線を縮小結像レンズ系を介し
てターゲット上に導く電子線縮小転写装置において、 前記電子線透過マスクに対して前記電子線源側に、前記
レチクル部及び前記アライメント用ビーム穴部の一方へ
の電子線を選択的に遮断するシャッターを設けた事を特
徴とする電子線縮小転写装置。
3. An electron beam emitted from an electron beam source is irradiated onto an electron beam transmission mask having a reticle portion and a beam hole portion for alignment through a condenser lens system, and the electron beam transmitted through the electron beam transmission mask is irradiated with the electron beam. In an electron beam reduction transfer apparatus for guiding onto a target through a reduction imaging lens system, an electron beam to one of the reticle portion and the alignment beam hole portion on the electron beam source side with respect to the electron beam transmission mask. An electron beam reduction transfer device characterized by being provided with a shutter that selectively shuts off.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5854490A (en) * 1995-10-03 1998-12-29 Fujitsu Limited Charged-particle-beam exposure device and charged-particle-beam exposure method

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US5854490A (en) * 1995-10-03 1998-12-29 Fujitsu Limited Charged-particle-beam exposure device and charged-particle-beam exposure method
US5872366A (en) * 1995-10-03 1999-02-16 Fujitsu Limited Charged-particle-beam exposure device and charged-particle-beam exposure method
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