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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Lenses (AREA)
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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