JPH10255705A - ２重対称磁気レンズおよび２段磁気レンズ系 - Google Patents
２重対称磁気レンズおよび２段磁気レンズ系Info
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- JPH10255705A JPH10255705A JP9059070A JP5907097A JPH10255705A JP H10255705 A JPH10255705 A JP H10255705A JP 9059070 A JP9059070 A JP 9059070A JP 5907097 A JP5907097 A JP 5907097A JP H10255705 A JPH10255705 A JP H10255705A
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/3002—Details
- H01J37/3007—Electron or ion-optical systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
- H01J2237/317—Processing objects on a microscale
- H01J2237/3175—Lithography
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光学系の収差による像ボケを低減することが
できる２重対称磁気レンズの提供。 【解決手段】 レチクル１のパターン領域を通過した荷
電粒子線をウェハー２上に照射してウェハー２上にパタ
ーン像を結像する荷電粒子線露光装置用２重対称磁気レ
ンズにおいて、２重対称磁気レンズの鏡筒長をＬ，縮小
率を１／ｍ，２重対称磁気レンズを構成しレチクル側に
配置されるレチクル側レンズ３のレンズ長をＳとしたと
きに、レンズ長ＳがL[1-{1/(m-0.5)}]≦S≦L[1-{1/(m+
1)}]を満たすように構成することにより、像ボケを非常
に小さくすることができる。
できる２重対称磁気レンズの提供。 【解決手段】 レチクル１のパターン領域を通過した荷
電粒子線をウェハー２上に照射してウェハー２上にパタ
ーン像を結像する荷電粒子線露光装置用２重対称磁気レ
ンズにおいて、２重対称磁気レンズの鏡筒長をＬ，縮小
率を１／ｍ，２重対称磁気レンズを構成しレチクル側に
配置されるレチクル側レンズ３のレンズ長をＳとしたと
きに、レンズ長ＳがL[1-{1/(m-0.5)}]≦S≦L[1-{1/(m+
1)}]を満たすように構成することにより、像ボケを非常
に小さくすることができる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子線投影露光装
置等の荷電粒子線露光装置に用いられる２重対称磁気レ
ンズおよび２段磁気レンズ系に関する。
置等の荷電粒子線露光装置に用いられる２重対称磁気レ
ンズおよび２段磁気レンズ系に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子線によるＬＳＩ用露光装置の一つと
して、レチクル上のパターンを電子線でウェハー上に投
影露光する電子線投影露光装置がある。この種の露光装
置では、回転対称な磁気集束レンズにより電子線を制御
するのが一般的であるが、なかでも投影レンズ系はレチ
クルパターンをウェハー上に正確に転写するために、像
ボケや歪みが小さいことが要求されている。そのような
像ボケや歪みが小さい投影レンズとして、励起磁場が互
いに逆方向である一対のレンズから成る２重対称磁気レ
ンズが知られている。
して、レチクル上のパターンを電子線でウェハー上に投
影露光する電子線投影露光装置がある。この種の露光装
置では、回転対称な磁気集束レンズにより電子線を制御
するのが一般的であるが、なかでも投影レンズ系はレチ
クルパターンをウェハー上に正確に転写するために、像
ボケや歪みが小さいことが要求されている。そのような
像ボケや歪みが小さい投影レンズとして、励起磁場が互
いに逆方向である一対のレンズから成る２重対称磁気レ
ンズが知られている。
【０００３】ここで、電磁レンズ等で構成される電子光
学系における収差の概略について説明すると以下のよう
になる。一般に電子光学系における電子の軌道は「近軸
軌道」と「高次軌道」の和で表され、高次軌道で表され
る３次以上の非線形項が収差に相当する。回転対称な電
界，磁界内での軌道の場合、電子の軌道を光学系におけ
る物面での電子の出発座標 （Ｘ0，Ｙ0）と出射角（α
1，α2）とで展開すると、それらの奇数次多項式で表さ
れる。そのうち、１次項が上述した近軸軌道であり、３
次項が３次収差である。ただし、色収差は電子線光源か
ら出射される電子線の速度のゆらぎに起因するため、色
収差に関しては１次項から存在する。
学系における収差の概略について説明すると以下のよう
になる。一般に電子光学系における電子の軌道は「近軸
軌道」と「高次軌道」の和で表され、高次軌道で表され
る３次以上の非線形項が収差に相当する。回転対称な電
界，磁界内での軌道の場合、電子の軌道を光学系におけ
る物面での電子の出発座標 （Ｘ0，Ｙ0）と出射角（α
1，α2）とで展開すると、それらの奇数次多項式で表さ
れる。そのうち、１次項が上述した近軸軌道であり、３
次項が３次収差である。ただし、色収差は電子線光源か
ら出射される電子線の速度のゆらぎに起因するため、色
収差に関しては１次項から存在する。
【０００４】電子軌道（Ｘ，Ｙ）を複素座標Ｗ＝Ｘ＋ｉ
Ｙで表したとき，３次の幾何収差（像面での３次軌道の
座標）Ｗ3と電子線の物面での出発座標β＝Ｘ1＋Ｘ2お
よび出射角α＝α1＋ｉα2との関係は次式（１）で表さ
れる。
Ｙで表したとき，３次の幾何収差（像面での３次軌道の
座標）Ｗ3と電子線の物面での出発座標β＝Ｘ1＋Ｘ2お
よび出射角α＝α1＋ｉα2との関係は次式（１）で表さ
れる。
【数４】 ここで、α*，β*はそれぞれα，βの複素共役を表し、
Ｖは電子線の加速電圧，ΔＶは電子線のエネルギー分散
をそれぞれ表す。また、κは収差係数であり、κsphは
球面収差係数、κcoma-lは長さ方向のコマ収差係数、κ
coma-rは半径方向のコマ収差係数、κfcは像面湾曲収差
係数、κastigは非点収差係数、κdisは歪み収差係数、
κt-chroは回転倍率色収差係数、κa-chroは軸上色収差
係数である。
Ｖは電子線の加速電圧，ΔＶは電子線のエネルギー分散
をそれぞれ表す。また、κは収差係数であり、κsphは
球面収差係数、κcoma-lは長さ方向のコマ収差係数、κ
coma-rは半径方向のコマ収差係数、κfcは像面湾曲収差
係数、κastigは非点収差係数、κdisは歪み収差係数、
κt-chroは回転倍率色収差係数、κa-chroは軸上色収差
係数である。
【０００５】上述した２重対称磁気レンズでは、一方の
レンズで生じる歪み収差，回転と倍率に関する色収差及
び像の回転が、他方のレンズで生じる歪み収差，回転と
倍率に関する色収差及び像の回転とちょうど打ち消し合
うように投影レンズ系が構成されている。そのため、式
（１）に示した３次収差Ｗ3のうち、回転倍率色収差係
数κt-chroおよび歪収差係数κdisが零となる。しかし
ながら、このような２重対称磁気レンズにあっても、上
述した回転倍率色収差および歪収差以外の収差は依然と
して残っている。
レンズで生じる歪み収差，回転と倍率に関する色収差及
び像の回転が、他方のレンズで生じる歪み収差，回転と
倍率に関する色収差及び像の回転とちょうど打ち消し合
うように投影レンズ系が構成されている。そのため、式
（１）に示した３次収差Ｗ3のうち、回転倍率色収差係
数κt-chroおよび歪収差係数κdisが零となる。しかし
ながら、このような２重対称磁気レンズにあっても、上
述した回転倍率色収差および歪収差以外の収差は依然と
して残っている。
【０００６】ところで、レンズを構成する磁極の形やコ
イルの形状を変えると、レンズの結像性能が変化して上
述した式（１）の各収差係数の大きさが変化する。そこ
で、これらの形状を最適化して、収差係数が小さくなる
ようなレンズを設計することが重要になってくる。
イルの形状を変えると、レンズの結像性能が変化して上
述した式（１）の各収差係数の大きさが変化する。そこ
で、これらの形状を最適化して、収差係数が小さくなる
ようなレンズを設計することが重要になってくる。
【０００７】また、電子線露光装置では、スループット
の向上および電子線を形成する電子間のクーロン相互作
用による像のボケが課題である。例えば、電子線投影露
光装置の場合、スループット向上のためには、ビーム径
の大きな電子線を用いて１ショットで投影露光できるパ
ターン領域面積を大きくする必要があり、また、クーロ
ン相互作用による像のボケを低減するためには電子線の
開き角を大きくする必要がある。
の向上および電子線を形成する電子間のクーロン相互作
用による像のボケが課題である。例えば、電子線投影露
光装置の場合、スループット向上のためには、ビーム径
の大きな電子線を用いて１ショットで投影露光できるパ
ターン領域面積を大きくする必要があり、また、クーロ
ン相互作用による像のボケを低減するためには電子線の
開き角を大きくする必要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、２重対
称磁気レンズの収差は各レンズの収差と線形の関係には
なく複雑な依存性を持つため、たとえそれぞれのレンズ
単体を収差に関して最適化しても、それらを２重対称磁
気レンズに組んだときにレンズ系として必ずしも最適に
ならないという問題がある。さらに、実際にレンズ系を
設計する際には、上述した開き角やビーム径も考慮する
必要があり、例えば、ビーム径は上述したβで表される
ので、ビーム径を変化させると（１）式から分かるよう
に収差が変化することになる。そのため、レンズ系の設
計に伴う計算が非常に複雑となり、最適なレンズ系を得
ることが困難であった。
称磁気レンズの収差は各レンズの収差と線形の関係には
なく複雑な依存性を持つため、たとえそれぞれのレンズ
単体を収差に関して最適化しても、それらを２重対称磁
気レンズに組んだときにレンズ系として必ずしも最適に
ならないという問題がある。さらに、実際にレンズ系を
設計する際には、上述した開き角やビーム径も考慮する
必要があり、例えば、ビーム径は上述したβで表される
ので、ビーム径を変化させると（１）式から分かるよう
に収差が変化することになる。そのため、レンズ系の設
計に伴う計算が非常に複雑となり、最適なレンズ系を得
ることが困難であった。
【０００９】本発明の目的は、収差やクーロン相互作用
による像ボケを低減した２重対称磁気レンズおよび２段
磁気レンズ系を提供することにある。
による像ボケを低減した２重対称磁気レンズおよび２段
磁気レンズ系を提供することにある。
【００１０】
【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に対応付けて説明する。 （１）請求項１の発明は、レチクル１のパターン領域を
通過した荷電粒子線を試料２上に照射して、試料２上に
パターン像を結像する荷電粒子線露光装置用２重対称磁
気レンズに適用され、２重対称磁気レンズの鏡筒長を
Ｌ，縮小率を１／ｍ，２重対称磁気レンズを構成しレチ
クル側に配置されるレチクル側レンズ３のレンズ長をＳ
としたときに、レンズ長Ｓが次式
図１に対応付けて説明する。 （１）請求項１の発明は、レチクル１のパターン領域を
通過した荷電粒子線を試料２上に照射して、試料２上に
パターン像を結像する荷電粒子線露光装置用２重対称磁
気レンズに適用され、２重対称磁気レンズの鏡筒長を
Ｌ，縮小率を１／ｍ，２重対称磁気レンズを構成しレチ
クル側に配置されるレチクル側レンズ３のレンズ長をＳ
としたときに、レンズ長Ｓが次式
【数５】Ｌ［１−｛１／（ｍ−０．５）｝］≦Ｓ≦Ｌ
［１−｛１／（ｍ＋１）｝］ を満たすように構成したことにより上述の目的を達成す
る。 （２）請求項２の発明は、請求項１に記載の２重対称磁
気レンズにおいて、鏡筒長Ｌを４００ｍｍとし、レチク
ル側レンズ３のレチクル側磁極半径をＲ1，試料側磁極
半径をＲ2としたときに、Ｒ1およびＲ2を次式
［１−｛１／（ｍ＋１）｝］ を満たすように構成したことにより上述の目的を達成す
る。 （２）請求項２の発明は、請求項１に記載の２重対称磁
気レンズにおいて、鏡筒長Ｌを４００ｍｍとし、レチク
ル側レンズ３のレチクル側磁極半径をＲ1，試料側磁極
半径をＲ2としたときに、Ｒ1およびＲ2を次式
【数６】２０(mm)≦Ｒ1≦１００(mm) ２０(mm)≦Ｒ2≦１００(mm) のように設定する。 （３）請求項３の発明は、レチクル１のパターン領域を
通過した荷電粒子線を試料２上に照射して、試料２上に
パターン像を結像する荷電粒子線露光装置用２段磁気レ
ンズ系に適用され、２段磁気レンズ系は、２重対称磁気
レンズ条件を満足するレチクル側レンズ３および試料側
レンズ４の内、試料側レンズ４の光軸方向位置を次式
通過した荷電粒子線を試料２上に照射して、試料２上に
パターン像を結像する荷電粒子線露光装置用２段磁気レ
ンズ系に適用され、２段磁気レンズ系は、２重対称磁気
レンズ条件を満足するレチクル側レンズ３および試料側
レンズ４の内、試料側レンズ４の光軸方向位置を次式
【数７】ΔＺ2＝（Ｌ／１００）・｛ｍ／（ｍ＋１）｝ で算出されるΔＺ2だけ前記レチクル側レンズ方向にず
らして成ることにより上述の目的を達成する。
らして成ることにより上述の目的を達成する。
【００１１】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。
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。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図８を参照して本発
明の実施の形態を説明する。本発明では、従来のように
レンズ単体で最適化した後に、それらを組み合わせてレ
ンズ系を構成するのではなく、レンズ系全体として最適
化を行うようにした。以下では、２重対称磁気レンズを
例としてこの最適化について説明する。図１は２重対称
磁気レンズの構成を説明する図である。図１において、
光軸をｚ軸とし、レチクル面１から見てウェハー面２方
向をｚ軸の正方向とする。Ｌは鏡筒長であり、レチクル
１（位置Ｚo）およびウェハー２（位置Ｚi）間の寸法を
示している。Ｚ1は１段目のレンズ３の位置を、Ｚ2は２
段目のレンズ４の位置をそれぞれ示している。像の縮小
率が１／ｍである２重対称磁気レンズの場合、レンズ３
のレンズ長をＳ，レチクル側磁極半径をＲ1，ウェハー
側磁極半径をＲ2とすると、レンズ４に関しては、レン
ズ長がＳ／ｍ，ウェハー側磁極半径がＲ1／ｍ，レチク
ル側磁極半径がＲ2／ｍとなる。
明の実施の形態を説明する。本発明では、従来のように
レンズ単体で最適化した後に、それらを組み合わせてレ
ンズ系を構成するのではなく、レンズ系全体として最適
化を行うようにした。以下では、２重対称磁気レンズを
例としてこの最適化について説明する。図１は２重対称
磁気レンズの構成を説明する図である。図１において、
光軸をｚ軸とし、レチクル面１から見てウェハー面２方
向をｚ軸の正方向とする。Ｌは鏡筒長であり、レチクル
１（位置Ｚo）およびウェハー２（位置Ｚi）間の寸法を
示している。Ｚ1は１段目のレンズ３の位置を、Ｚ2は２
段目のレンズ４の位置をそれぞれ示している。像の縮小
率が１／ｍである２重対称磁気レンズの場合、レンズ３
のレンズ長をＳ，レチクル側磁極半径をＲ1，ウェハー
側磁極半径をＲ2とすると、レンズ４に関しては、レン
ズ長がＳ／ｍ，ウェハー側磁極半径がＲ1／ｍ，レチク
ル側磁極半径がＲ2／ｍとなる。
【００１３】最初に、ビーム径（出発座標β）やビーム
の開き角（α）が一定であるという条件で、具体的なレ
ンズ寸法を用いて２重対称磁気レンズの最適条件につい
て説明する。ここでは、電子ビームの開き半角α’＝８
ｍｒａｄ，ビーム径β＝０．５ｍｍ，加速電圧１００ｋ
Ｖ，ビームエネルギー分散５ｅＶ，鏡筒長Ｌ＝４００ｍ
ｍの場合について、収差が最小となるようなレンズの条
件を求める。
の開き角（α）が一定であるという条件で、具体的なレ
ンズ寸法を用いて２重対称磁気レンズの最適条件につい
て説明する。ここでは、電子ビームの開き半角α’＝８
ｍｒａｄ，ビーム径β＝０．５ｍｍ，加速電圧１００ｋ
Ｖ，ビームエネルギー分散５ｅＶ，鏡筒長Ｌ＝４００ｍ
ｍの場合について、収差が最小となるようなレンズの条
件を求める。
【００１４】先ず、２重対称磁気レンズ条件を満たすレ
ンズの１つを求める。一例として、レンズ長Ｓ＝３００
ｍｍ，磁極半径Ｒ1＝Ｒ2＝４０ｍｍのレンズを考える。
このレンズの収差を、各３次収差の２乗和の平方根で見
積ると、０．１２μｍであった。
ンズの１つを求める。一例として、レンズ長Ｓ＝３００
ｍｍ，磁極半径Ｒ1＝Ｒ2＝４０ｍｍのレンズを考える。
このレンズの収差を、各３次収差の２乗和の平方根で見
積ると、０．１２μｍであった。
【００１５】次に、この２重対称磁気レンズのパラメー
タ（Ｒ1，Ｒ2，Ｓ）を、２重対称磁気レンズ条件を満足
させつつ変化させる。図２はＳ＝３００ｍｍ，Ｒ2＝４
０ｍｍとしてＲ1を変化させたときのボケ量の計算値を
示した図であり、横軸がＲ1，縦軸がボケ量（Ｂｌｕ
ｒ）である。このとき、ボケ量はＲ1が２０〜４０(mm)
のときに最小となり、その値は０．１２μｍである。ボ
ケ量がこのレベルである場合には、一般的に最小値に対
して１０％程度は許容範囲と考えられ、図２の場合、２
０(mm)≦Ｒ1≦１００(mm)が最適範囲といえる。
タ（Ｒ1，Ｒ2，Ｓ）を、２重対称磁気レンズ条件を満足
させつつ変化させる。図２はＳ＝３００ｍｍ，Ｒ2＝４
０ｍｍとしてＲ1を変化させたときのボケ量の計算値を
示した図であり、横軸がＲ1，縦軸がボケ量（Ｂｌｕ
ｒ）である。このとき、ボケ量はＲ1が２０〜４０(mm)
のときに最小となり、その値は０．１２μｍである。ボ
ケ量がこのレベルである場合には、一般的に最小値に対
して１０％程度は許容範囲と考えられ、図２の場合、２
０(mm)≦Ｒ1≦１００(mm)が最適範囲といえる。
【００１６】また、図３はＳ＝３００ｍｍ，Ｒ1＝４０
ｍｍとしてＲ2を変化させたときのボケ量を示した図で
あり、横軸がＲ2，縦軸がボケ量である。このとき、ボ
ケ量はＲ1＝４０ｍｍで最小（０．１２μｍ）となり、
図２の場合と同様に考えると、最適範囲は２０(mm)≦Ｒ
2≦１００(mm)となる。なお、Ｒ1，Ｒ2に関する最適範
囲はＬ＝４００ｍｍの場合について算出したものである
が、Ｌが４００ｍｍ前後の場合にはほぼ同一値となる。
ｍｍとしてＲ2を変化させたときのボケ量を示した図で
あり、横軸がＲ2，縦軸がボケ量である。このとき、ボ
ケ量はＲ1＝４０ｍｍで最小（０．１２μｍ）となり、
図２の場合と同様に考えると、最適範囲は２０(mm)≦Ｒ
2≦１００(mm)となる。なお、Ｒ1，Ｒ2に関する最適範
囲はＬ＝４００ｍｍの場合について算出したものである
が、Ｌが４００ｍｍ前後の場合にはほぼ同一値となる。
【００１７】さらに、図４は、Ｒ1＝Ｒ2＝４０ｍｍとし
てＳを変化させたときのボケ量を示した図であり、横軸
がＳ，縦軸がボケ量である。なお、図４では計算上Ｓ＝
３６０ｍｍまで算出しているが、実際上、レンズ３，４
を鏡筒長Ｌ＝４００ｍｍ内に納めるためにはＳ＝３２０
ｍｍより小とならねばならない。ボケ量はＳ＝３００ｍ
ｍのとき最小となり、この場合の最適範囲はほぼ２９０
(mm)≦Ｓ≦３２０(mm)となる。これを鏡筒長Ｌ，縮小率
１／ｍを用いて表現すると次式のように表せる。
てＳを変化させたときのボケ量を示した図であり、横軸
がＳ，縦軸がボケ量である。なお、図４では計算上Ｓ＝
３６０ｍｍまで算出しているが、実際上、レンズ３，４
を鏡筒長Ｌ＝４００ｍｍ内に納めるためにはＳ＝３２０
ｍｍより小とならねばならない。ボケ量はＳ＝３００ｍ
ｍのとき最小となり、この場合の最適範囲はほぼ２９０
(mm)≦Ｓ≦３２０(mm)となる。これを鏡筒長Ｌ，縮小率
１／ｍを用いて表現すると次式のように表せる。
【数８】Ｌ［１−｛１／（ｍ−０．５）｝］≦Ｓ≦Ｌ
［１−｛１／（ｍ＋１）｝］
［１−｛１／（ｍ＋１）｝］
【００１８】以上説明した例では、いずれの場合でも常
に２重対称磁気レンズ条件を満足するようにレンズの各
パラメータを変化させたが、次いで、２重対称磁気レン
ズ条件を満足するレンズ系のレンズ４をレンズ３方向に
移動させた場合（この場合には、２重対称磁気レンズ条
件を満たさなくなる）のボケ量について、Ｓ＝３００ｍ
ｍ，Ｒ1＝Ｒ2＝４０ｍｍのレンズを例に調べる。図５は
このときのボケ量を示しており、横軸がＳ，縦軸がボケ
量である。なお、グラフの右端（Ｚ2が３５９〜３６０
ｍｍ間の値にあるデータ）がレンズ２の移動前位置であ
る。図から分かるように、Ｚ2が３５６〜３５７ｍｍの
範囲でボケ量は最小となり、最小値は約０．１０８μｍ
となる。これを鏡筒長Ｌ，縮小率１／ｍを用いて表現す
ると、２重対称磁気レンズのウェハー側のレンズ４を次
式で表されるΔＺ2だけレチクル側レンズ３方向に移動
すれば、移動前の２重対称磁気レンズ条件を満足するレ
ンズ系よりボケ量を小さくすることができる。
に２重対称磁気レンズ条件を満足するようにレンズの各
パラメータを変化させたが、次いで、２重対称磁気レン
ズ条件を満足するレンズ系のレンズ４をレンズ３方向に
移動させた場合（この場合には、２重対称磁気レンズ条
件を満たさなくなる）のボケ量について、Ｓ＝３００ｍ
ｍ，Ｒ1＝Ｒ2＝４０ｍｍのレンズを例に調べる。図５は
このときのボケ量を示しており、横軸がＳ，縦軸がボケ
量である。なお、グラフの右端（Ｚ2が３５９〜３６０
ｍｍ間の値にあるデータ）がレンズ２の移動前位置であ
る。図から分かるように、Ｚ2が３５６〜３５７ｍｍの
範囲でボケ量は最小となり、最小値は約０．１０８μｍ
となる。これを鏡筒長Ｌ，縮小率１／ｍを用いて表現す
ると、２重対称磁気レンズのウェハー側のレンズ４を次
式で表されるΔＺ2だけレチクル側レンズ３方向に移動
すれば、移動前の２重対称磁気レンズ条件を満足するレ
ンズ系よりボケ量を小さくすることができる。
【数９】ΔＺ2＝（Ｌ／１００）・｛ｍ／（ｍ＋１）｝
【００１９】上述した図２〜５に示す計算結果は、開き
半角α’および出発座標β（すなわちビーム径）を固定
して幾何収差（３次収差）によるボケ量を算出したもの
であるが、開き半角α’および出発座標β変化させた場
合にこのボケ量がどのように変化するかを図６，７に示
す。図６は出発座標β＝０．５ｍｍとして開き半角α’
を変化させた場合を示し、図７は開き半角α’＝８ｍｒ
ａｄとして出発座標βを変化させた場合のボケ量を示
す。いずれの場合も、３種類のレンズ、Ａ（Ｒ1＝Ｒ2＝
４０ｍｍ，Ｓ＝３００ｍｍ），Ｂ（Ｒ1＝Ｒ2＝４０ｍ
ｍ，Ｓ＝２４０ｍｍ），Ｃ（Ｒ1＝Ｒ2＝４０ｍｍ，Ｓ＝
３６０ｍｍ）について算出しているが、α’，βを変化
させた場合でもボケ量は常に上述した最適範囲のレンズ
であるＡが最小となっていることが分かる。すなわち、
どのような開き半角α’，出発座標βであっても、最適
範囲に含まれるレンズであれば幾何収差に起因するボケ
量を小さく抑えることが可能となる。
半角α’および出発座標β（すなわちビーム径）を固定
して幾何収差（３次収差）によるボケ量を算出したもの
であるが、開き半角α’および出発座標β変化させた場
合にこのボケ量がどのように変化するかを図６，７に示
す。図６は出発座標β＝０．５ｍｍとして開き半角α’
を変化させた場合を示し、図７は開き半角α’＝８ｍｒ
ａｄとして出発座標βを変化させた場合のボケ量を示
す。いずれの場合も、３種類のレンズ、Ａ（Ｒ1＝Ｒ2＝
４０ｍｍ，Ｓ＝３００ｍｍ），Ｂ（Ｒ1＝Ｒ2＝４０ｍ
ｍ，Ｓ＝２４０ｍｍ），Ｃ（Ｒ1＝Ｒ2＝４０ｍｍ，Ｓ＝
３６０ｍｍ）について算出しているが、α’，βを変化
させた場合でもボケ量は常に上述した最適範囲のレンズ
であるＡが最小となっていることが分かる。すなわち、
どのような開き半角α’，出発座標βであっても、最適
範囲に含まれるレンズであれば幾何収差に起因するボケ
量を小さく抑えることが可能となる。
【００２０】以上では幾何収差に起因するボケ量のみを
考えたが、次いで、クーロン相互作用を含んだボケ量に
ついて、すなわち、幾何収差によるボケ量とモンテカル
ロシミュレーションから求められるクーロン相互作用に
よるボケ量とを考慮した総ボケ量について調べる。ここ
では、総ボケ量の計算値として幾何収差によるボケ量と
クーロン相互作用によるボケ量の２乗和の平方根を用い
る。また、計算にあたっては、図６に示したＡのレンズ
においてビーム電流を２５μＡ，ビーム断面を一辺２５
０μｍの矩形として算出する。図８は算出結果を示す図
であり、総ボケ量は開き半角７ｍｒａｄ付近で最小とな
る。そして、種々の条件で総ボケ量の最小となるところ
を調べた結果、開き半角を５．８ｍｒａｄ〜８．２ｍｒ
ａｄとしたときに総ボケ量が最小となることが分かっ
た。
考えたが、次いで、クーロン相互作用を含んだボケ量に
ついて、すなわち、幾何収差によるボケ量とモンテカル
ロシミュレーションから求められるクーロン相互作用に
よるボケ量とを考慮した総ボケ量について調べる。ここ
では、総ボケ量の計算値として幾何収差によるボケ量と
クーロン相互作用によるボケ量の２乗和の平方根を用い
る。また、計算にあたっては、図６に示したＡのレンズ
においてビーム電流を２５μＡ，ビーム断面を一辺２５
０μｍの矩形として算出する。図８は算出結果を示す図
であり、総ボケ量は開き半角７ｍｒａｄ付近で最小とな
る。そして、種々の条件で総ボケ量の最小となるところ
を調べた結果、開き半角を５．８ｍｒａｄ〜８．２ｍｒ
ａｄとしたときに総ボケ量が最小となることが分かっ
た。
【００２１】以上説明した内容をまとめると以下のよう
になる。荷電粒子線露光装置の投影光学系を製作する際
には、レンズのパラメータを以下のように設定すること
により、ボケ量の非常に小さな光学系を得ることができ
る。 （１）鏡筒長Ｌ，縮小率１／ｍの２重対称磁気レンズを
設計する際には、レンズ長Ｓを次式のように設定すれば
ボケ量が最小となる。
になる。荷電粒子線露光装置の投影光学系を製作する際
には、レンズのパラメータを以下のように設定すること
により、ボケ量の非常に小さな光学系を得ることができ
る。 （１）鏡筒長Ｌ，縮小率１／ｍの２重対称磁気レンズを
設計する際には、レンズ長Ｓを次式のように設定すれば
ボケ量が最小となる。
【数１０】Ｌ［１−｛１／（ｍ−０．５）｝］≦Ｓ≦Ｌ
［１−｛１／（ｍ＋１）｝］ （２）特に鏡筒長がＬ＝４００ｍｍ前後の場合には、レ
チクル側磁極半径Ｒ1，およびウエハ側磁極半径Ｒ2を、
［１−｛１／（ｍ＋１）｝］ （２）特に鏡筒長がＬ＝４００ｍｍ前後の場合には、レ
チクル側磁極半径Ｒ1，およびウエハ側磁極半径Ｒ2を、
【数１１】２０(mm)≦Ｒ1≦１００(mm) ２０(mm)≦Ｒ2≦１００(mm) とすれば良い。 （３）さらに、２重対称磁気レンズとして設計したレン
ズの内、ウエハ側レンズをレチクル側レンズ方向に次式
で示すΔＺ2だけずらして２段磁気レンズ系とすること
により、本来の２重対称磁気レンズよりもボケ量が小さ
くなる。
ズの内、ウエハ側レンズをレチクル側レンズ方向に次式
で示すΔＺ2だけずらして２段磁気レンズ系とすること
により、本来の２重対称磁気レンズよりもボケ量が小さ
くなる。
【数１２】ΔＺ2＝（Ｌ／１００）・｛ｍ／（ｍ＋
１）｝
１）｝
【００２２】さらに、ビーム開き半角を５．８ｍｒａｄ
〜８．２ｍｒａｄと設定することにより、幾何収差によ
るボケ量とクーロン相互作用によるボケ量とを考慮した
総ボケ量を小さくすることができる。
〜８．２ｍｒａｄと設定することにより、幾何収差によ
るボケ量とクーロン相互作用によるボケ量とを考慮した
総ボケ量を小さくすることができる。
【００２３】上述した実施の形態と特許請求の範囲の要
素との対応において、ウェハー２は試料を、レンズ３は
レチクル側レンズを、レンズ４は試料側レンズをそれぞ
れ構成する。
素との対応において、ウェハー２は試料を、レンズ３は
レチクル側レンズを、レンズ４は試料側レンズをそれぞ
れ構成する。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１および２
の発明によれば、鏡筒長Ｌの２重対称磁気レンズを設計
する際に、レチクル側レンズのレンズ長Ｓを次式のよう
に設定することにより像ボケを非常に小さくすることが
できる。
の発明によれば、鏡筒長Ｌの２重対称磁気レンズを設計
する際に、レチクル側レンズのレンズ長Ｓを次式のよう
に設定することにより像ボケを非常に小さくすることが
できる。
【数１３】Ｌ［１−｛１／（ｍ−０．５）｝］≦Ｓ≦Ｌ
［１−｛１／（ｍ＋１）｝］ その結果、像ボケの非常に小さなレンズを得るために
は、前式のようにレンズ長Ｓを設定すれさえば良く、容
易にレンズを設計することができる。特に、請求項２の
発明では、鏡筒長Ｌが４００ｍｍの場合には、レチクル
側レンズのレチクル側磁極半径Ｒ1および試料側磁極半
径Ｒ2を次式のように設定することによって、像ボケを
より小さくできる。
［１−｛１／（ｍ＋１）｝］ その結果、像ボケの非常に小さなレンズを得るために
は、前式のようにレンズ長Ｓを設定すれさえば良く、容
易にレンズを設計することができる。特に、請求項２の
発明では、鏡筒長Ｌが４００ｍｍの場合には、レチクル
側レンズのレチクル側磁極半径Ｒ1および試料側磁極半
径Ｒ2を次式のように設定することによって、像ボケを
より小さくできる。
【数１４】２０(mm)≦Ｒ1≦１００(mm) ２０(mm)≦Ｒ2≦１００(mm) 請求項３の発明によれば、２重対称磁気レンズ条件を満
足するレンズの内、試料側レンズをレチクル側レンズ方
向に次式で示すΔＺ2だけずらすことによって、像ボケ
をより小さな２段磁気レンズ系が得られる。
足するレンズの内、試料側レンズをレチクル側レンズ方
向に次式で示すΔＺ2だけずらすことによって、像ボケ
をより小さな２段磁気レンズ系が得られる。
【数１５】ΔＺ2＝（Ｌ／１００）・｛ｍ／（ｍ＋
１）｝
１）｝
【図１】２重対称磁気レンズの構成を説明する図。
【図２】Ｒ1とボケ量（Ｂｌｕｒ）との関係を示す図。
【図３】Ｒ2とボケ量との関係を示す図。
【図４】レンズ長Ｓとボケ量との関係を示す図。
【図５】ウェハー側レンズの位置Ｚ2とボケ量との関係
を示す図。
を示す図。
【図６】ビームの開き半角α’とボケ量との関係を示す
図。
図。
【図７】ビームの出発座標βとボケ量との関係を示す
図。
図。
【図８】電子間のクーロン相互作用を考慮したときの開
き半角α’と総ボケ量との関係を示す図。
き半角α’と総ボケ量との関係を示す図。
１ レチクル ２ ウェハー ３，４ レンズ Ｌ 鏡筒長 Ｓ レンズ長 Ｒ1，Ｒ2 磁極半径
Claims (3)
- 【請求項１】 レチクルのパターン領域を通過した荷電
粒子線を試料上に照射して、前記試料上にパターン像を
結像する荷電粒子線露光装置用２重対称磁気レンズにお
いて、 前記２重対称磁気レンズの鏡筒長をＬ，縮小率を１／
ｍ，前記２重対称磁気レンズを構成しレチクル側に配置
されるレチクル側レンズのレンズ長をＳとしたときに、
前記レンズ長Ｓが次式 【数１】Ｌ［１−｛１／（ｍ−０．５）｝］≦Ｓ≦Ｌ
［１−｛１／（ｍ＋１）｝］ を満たすように構成したことを特徴とする２重対称磁気
レンズ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の２重対称磁気レンズに
おいて、 前記鏡筒長Ｌを４００ｍｍとし、前記レチクル側レンズ
のレチクル側磁極半径をＲ1，試料側磁極半径をＲ2とし
たときに、前記Ｒ1およびＲ2を次式 【数２】２０(mm)≦Ｒ1≦１００(mm) ２０(mm)≦Ｒ2≦１００(mm) のように設定したことを特徴とする２重対称磁気レン
ズ。 - 【請求項３】 レチクルのパターン領域を通過した荷電
粒子線を試料上に照射して、前記試料上にパターン像を
結像する荷電粒子線露光装置用２段磁気レンズ系におい
て、 前記２段磁気レンズ系は、２重対称磁気レンズ条件を満
足するレチクル側レンズおよび試料側レンズの内、前記
試料側レンズの光軸方向位置を次式 【数３】ΔＺ2＝（Ｌ／１００）・｛ｍ／（ｍ＋１）｝ で算出されるΔＺ2だけ前記レチクル側レンズ方向にず
らして成ることを特徴とする２段磁気レンズ系。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9059070A JPH10255705A (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | ２重対称磁気レンズおよび２段磁気レンズ系 |
| US09/041,977 US5929451A (en) | 1997-03-13 | 1998-03-13 | Symmetric magnetic doublet for charged particle beam lithography |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9059070A JPH10255705A (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | ２重対称磁気レンズおよび２段磁気レンズ系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10255705A true JPH10255705A (ja) | 1998-09-25 |
Family
ID=13102734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9059070A Pending JPH10255705A (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | ２重対称磁気レンズおよび２段磁気レンズ系 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5929451A (ja) |
| JP (1) | JPH10255705A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008091361A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Canon Inc | 荷電粒子線装置及びデバイス製造方法 |
| JP2009510798A (ja) * | 2005-10-03 | 2009-03-12 | 日本電子株式会社 | 整形電子ビーム描画のための電子ビームカラム |
| CN117113793A (zh) * | 2023-10-23 | 2023-11-24 | 之江实验室 | 磁约束带电粒子成像系统中粒子输运的模拟方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE59712097D1 (de) * | 1997-09-29 | 2004-12-30 | Advantest Corp | Elektronenstrahl-Linse |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5773837A (en) * | 1994-11-22 | 1998-06-30 | Nikon Corporation | Apparatus for image transfer with charged particle beam, and deflector and mask used with such apparatus |
-
1997
- 1997-03-13 JP JP9059070A patent/JPH10255705A/ja active Pending
-
1998
- 1998-03-13 US US09/041,977 patent/US5929451A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009510798A (ja) * | 2005-10-03 | 2009-03-12 | 日本電子株式会社 | 整形電子ビーム描画のための電子ビームカラム |
| JP2008091361A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Canon Inc | 荷電粒子線装置及びデバイス製造方法 |
| CN117113793A (zh) * | 2023-10-23 | 2023-11-24 | 之江实验室 | 磁约束带电粒子成像系统中粒子输运的模拟方法 |
| CN117113793B (zh) * | 2023-10-23 | 2024-01-26 | 之江实验室 | 磁约束带电粒子成像系统中粒子输运的模拟方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5929451A (en) | 1999-07-27 |
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