JPH11211897A - 調整機構を備えた静電レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粒子光学系の組み立て後、特に該光学系の運
転開始後にあっても静電界の調整と補正とが可能な静電
レンズを提供する。 【解決手段】 本発明の帯電粒子ビーム集束用静電レン
ズは、リング状断面を有した導電体の電極（２）を備え
ており、少なくとも一方の電極（２）が電極円周に沿っ
て連続的に配置されたセクターパーツ（４）に分割さ
れ、各セクターパーツ（４）がそれぞれ所定の中心角に
対応した円周部分を占め、セクターパーツ（４）が互い
に電気的に結合され、セクターパーツ（４）が少なくと
もそれぞれ１個の調整具（５）を介して保持具（６）に
結合されると共に調整具（５）によって動作中に他のセ
クターパーツ（４）とは独立にポジション調整され得
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、基本的に円形の縁
のあるリング状断面を有した導電体の形を取った少なく
とも２つの電極を備えた、帯電粒子ビーム特にイオンビ
ームの集束用静電レンズであって、各電極が電源に接続
されて電位を保持し得ると共に保持具に取り付けられて
いる静電レンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】静電レンズは粒子光学系に使用され、多
様な応用が可能である。それらのうちでも半導体へのパ
ターン付与に使用されるイオンビームリソグラフィーを
特に強調することができる。イオンビームリソグラフィ
ーにおいてイオンビームはホールマスクのパターンを一
般に縮小された像でウェーハ上に転写する。イオンビー
ムを用いてマスクパターンの十分に正確な像をウェーハ
上に作り出すため、イオンビームは異なった静電位を有
するいくつかの電極が集成されて静電レンズとして構成
された転写システム内を通過させられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】半導体製造における極
度に高度な要件からして、イオンビームリソグラフィー
に際しイオンビームが通過する部分の静電界は非常に正
確に定められていなければならない。したがって、こう
した物理的システムの性能は実際の静電界が目標値と一
致しているか否かに決定的に依存している。このことは
一方において電極の形態とそれらの相互の間隔が“完璧
に”整合されていなければならず、他方において投影シ
ステムのいっさいの部品が同じく“完璧に”整合されて
いなければならないことを意味している。しかしなが
ら、こうした“完璧な”システムの製作は多大な労力お
よび費用と結びついており、さらに、たとえば周囲環境
条件に起因して欠陥が生じた場合あるいは電極形態の変
更または電極の整合に際し、システムの修正ないし新規
調整は特に困難である。

【０００４】イオンビームリソグラフィー装置の製造に
あたって製造上の不精性または調整ミスが生ずる場合に
は、光学収差がもたらされることとなる。光学収差の補
正は電気または磁気多重極場を利用して行うことがで
き、このことは専門家にとっては公知に属する。米国特
許第２，９１９，３８１号明細書において光学収差の補
正に多重極電極が使用されている。この種の多重極電極
はセクターに区分され、該セクターは部分電極として使
用され、専用の電源を有している。多重極電極の部分電
極間に電位差を発生させることにより電気多重極場が作
り出され、該多重極場によって種々の光学収差の部分的
補正が実現される。また、米国特許第４，９６３，７４
８号明細書は転写精度の更なる向上を図るため縦方向に
多重極電極を組み合わせること、並びにとりわけ製造技
術上の長所を供する回転対称的な基本形態を有した電極
を提案している。

【０００５】前記の類の多重極電極において各部分電極
は個々に電源と結合され、それによって制御されなけれ
ばならない。これはかなりの時間と費用の支出を意味し
得る。さらに隣接した部分電極間の電位差は基本的に回
転対称的な電極を構成する部分電極の端縁部に過大な電
界強度を発生させることがある。

【０００６】そこで、本発明の課題は、粒子光学系の組
み立て後、特に該光学系の運転開始後にあっても静電界
の調整と補正とを可能とし、これによって像、たとえば
リソグラフィー装置の場合のウェーハ上に転写されたマ
スク像が求められた品質を有するように構成した電極を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段、作用および効果】上記課
題を解決するために本発明は、冒頭に述べた類の静電レ
ンズにおいて、少なくとも一方の電極が電極円周に沿っ
て連続的に配置されたセクターパーツに区分され、各セ
クターパーツがそれぞれ所定の中心角に対応した円周部
分を占め、セクターパーツが互いに電気的に結合され、
セクターパーツが少なくともそれぞれ１個の専用調整具
を介して保持具に結合されると共に該調整具によって静
電レンズの運転中に他のセクターパーツとは独立にポジ
ション調整され得ることを特徴とした静電レンズを提供
する。

【０００８】前記解決方法は電極のセクターパーツのポ
ジションを変化させることにより、部分電極の電位を変
えることなく、しかも同じ多重極場が達成されるように
して、三次元的なポテンシャル分布に影響を与えること
を可能とする。電極ないし部分電極の機械的微調整はも
はやリソグラフィー装置の組み立てにあたって行われる
必要はなく、運転開始後の時点にずらすことができ、爾
後の任意の時点に必要に応じ（静電レンズの運転中にあ
っても）再補正することができる。

【０００９】本発明の好ましい実施形態においてセクタ
ーパーツはそれぞれ同一の中心角に対応した円周部分を
占める。これにより電極要素の製造が容易にされると共
に電極要素が対称性を獲得し、電界分布を検査するコス
トが低下する。

【００１０】電位に効果的な影響を与えるには、ポジシ
ョン調整可能なセクターパーツを調整具によって少なく
とも半径方向に調整し得るようにするのが好適である。

【００１１】さらに、セクターパーツのポジションの正
確な決定だけでなく、正確な整合を行うために、ポジシ
ョン調整可能なセクターパーツにそれぞれ少なくとも２
つの調整具を配分し、それらを軸方向に離間配置するの
が好適である。

【００１２】以上の構成において、さらに、ポジション
調整可能なセクターパーツを調整具によって静電レンズ
の縦軸に対して少なくとも傾倒調整し得るようにするの
が特に好適である。

【００１３】別途の実施形態において各セクターパーツ
は少なくとも１つの専用調整具を介して保持具と結合さ
れ、少なくとも１つの調整具によって静電レンズの動作
中に他のセクターパーツとは独立にポジション調整可能
であるとの好適性を有する。

【００１４】さらにz方向へのポテンシャル分布に影響
を与えることを可能とする別途の好ましい実施形態にお
いて、セクターパーツは縦方向においてセクションに分
割され、前記の各セクションはそれぞれ所定の縦方向範
囲を占め、各セクションは共通の電源に接続され、それ
ぞれ１つの調整具を経て保持具と結合されていると共に
該調整具によって静電レンズの運転中に独立にポジショ
ン調整され得る。

【００１５】１つの実施形態においてセクターパーツお
よび／または区間は機構的に互いに切り離されており、
これによって場合によりそれら相互の間の機械的運動が
容易とされる。

【００１６】別途の実施形態において、ポテンシャルの
不安定性を回避するため、セクターパーツおよび／また
は区間は電極の内側面に沿って電気的結合手段により相
互の内側面が機械的に結合されているのが好ましい。

【００１７】前記の場合の特に好適な実施形態において
は断面厚さが周期的に変化する電極が設けられ、各セク
ターパーツは１つの最小厚さ部から次の最小厚さ部にま
で達する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例を添
付図面に基づいて説明する。

【００１９】図１に縦断面を例示した機械的調整式の静
電レンズ１は導電体製、たとえばアルミ製の２つのレン
ズ電極２，３で構成されている。該電極２，３はそれぞ
れ一定の、ただし異なった電位Ｕ１およびＵ２を有し、
これにより静電レンズ１の内部空間に、図１に等ポテン
シャル曲線ｕで示唆されているポテンシャル分布を作り
出す。

【００２０】本発明によれば、少なくとも一方の電極は
セクターパーツに分割されており、本実施例において前
部の電極２（図１の左側）は図２に示したように相互に
切り離されたセクターパーツ４に分割されている。図２
は図１に線A−Aで示した位置における電極２の断面を示
している。電極２の基本的形状は縦軸ａを中心とした回
転対称形を成している。したがって、その断面は基本的
に円形の輪郭を備えたリング状であり、すなわち、その
内側面は軸方向への電極の延びに応じて円筒状ないし円
錐状を形成する。ただし、電極全体は同じ大きさのセク
ターパーツ４に分割されているのが好ましい。セクター
パーツ４は調整具５と結合され、該調整具もさらに電極
を取り囲む外側保持具６に固定されている。この保持具
は図２および図５では外側リングとして象徴的に表され
ているが、その他の図においては簡略化のために図示さ
れていない。電極２のセクターパーツ４はすべて同じ電
位を有している。セクターパーツの数は通常は少なくと
も６個であるが、ただしその数は原則として任意であ
り、補正さるべき光学収差の所望の次数に応じて選択す
ることができる。

【００２１】本発明により、いずれのセクターパーツ４
も互いに独立して個々に運動することが可能である。こ
れにより電極２の三次元ポテンシャル分布はレンズ１の
組み立て・編成に応じてこれを変化させることもでき
る。図３はこれを図示したものであり、同図において、
互いに向かい合った２個のセクターパーツ４ａ，４ｅは
内側に、他の互いに向かい合った２個のセクターパーツ
４ｃ，４ｇは外側にそれぞれ対応する調整具５ａ，５
ｃ，５ｅ，５ｇによって変位させられている。図３に示
したように、好ましくは内側面に対して垂直に、したが
って半径方向において行われる部分電極４のポジション
の変更によってポテンシャル分布ｕも変化させられる。
これによって可能となる電極２の内部空間におけるポテ
ンシャル分布の変化はセクターパーツ４に四重極ポテン
シャル分布が付加された場合に相当する。

【００２２】調整具５は、たとえば圧電素子、機械式、
空気圧式または液圧式モーターであってよい。これらは
外部から制御され、いつでも、したがって機械的調整式
レンズ１の運転中も再調整可能であるが、調整を行わな
い限りそのポジションは不動である。調整具５自体は通
常、保持具６に固定されており、確実な電極ポジショニ
ングを行う。調整具５は特に、それが無給電状態（死状
態）では不動となり、したがって、たとえば電源が断絶
しても機械的調整が有効であり続けるか、または電源断
絶終了後にそれが再び所定の位置に復帰するように選択
的に構成することができる。

【００２３】電極が軸方向に拡張される場合には周囲に
沿って２つもしくはそれ以上の数の調整素子ユニット
７，８が必要となることがある。これは図４に示されて
おり、同図の上半分および下半分はそれぞれ本発明によ
る、軸方向に拡張された電極２の異なった実施例を示し
ている。電極２の各調整素子ユニット７，８は独立して
制御され得ることから、さらに、軸方向におけるポテン
シャル分布の形に影響を与えることも可能である。これ
はたとえば電極全体を傾けるかまたは軸方向断面を変化
させることによって実現することができる（図４の上半
分を参照）。また、電極２は、図４の下半分に示してい
るように、円周に沿ったセクターパーツ４に分割されて
いる以外に、軸方向においてセクション９，９’に分割
されていてもよい。これにより、電極２ないし電極セク
ション９，９’自体を傾けなくとも、それらを傾けた場
合と同じポテンシャル分布補正を実現することができ
る。

【００２４】電極２の前面および／または背面１０，１
１（図１）も同じく調整具によってセクターパーツ４と
同様にポジショニングされ得ることから、セクターパー
ツ４ないしセクション９，９’はさらに軸方向に可動で
ある。以下、部分電極なる用語はセクターパーツ４と、
セクターパーツが軸方向において分割されている場合に
は、セクターパーツのセクション９，９’とに対する共
通の名称として使用することとする。

【００２５】図３に例示した、本来の真円状の形態から
基本的に長円状の形態への断面の変化は定電位Ｕ１と四
重極ポテンシャル分布との重ね合わせに相当している。
各部分電極４，９，９’は個別にポジショニングし得る
ことから、部分電極４の数と配置とに応じてより高次の
分布を招来することも可能であり、したがって断面変化
が前記の長円形に制限されるものでないことは言うまで
もない。逆に、一次またはより高次の電磁界ひずみが確
認された場合には、セクターパーツ４を適正なポジショ
ンに運動させることによりこれを補正することができ
る。同じく、たとえば正確な円形断面からの偏倚等の組
み立て欠陥、電極の整合ミスまたは傾斜によって生ずる
大半のひずみは個々の部分電極の制御されたポジション
修正によって補償することができる。このため部分電
極、たとえば図４の上半に示したセクターパーツ４は少
なくとも２つの調整具７，８を備えているのが好適であ
り、これにより半径方向のポジション調整が可能である
だけでなく、部分電極の調整具７，８の調整差によって
も整合を行うこと、この場合にはたとえばレンズの縦軸
ａに対して傾倒させることも可能である。

【００２６】この場合、粒子光学系ないしイオン光学系
のすべての電極が本発明に基づく方法で形成されている
必要はなく、しばしばそれに代えて電極の一方を分割す
るだけで十分である。これにより系全体の欠陥を修正す
ることが可能である。

【００２７】特別な場合には、さらに、必ずしもすべて
の部分電極が前記の方法でポジショニングし得なくても
十分である。特に、１つの部分電極または互いに向かい
合った一対の部分電極が固定されていてもよいであろ
う。

【００２８】電極２の内側面を一様に形成するため、図
５に示したような構成を使用することができる。この構
成では、電極２のたとえばアルミ製の本体は、物理的に
切り離されたセクターパーツに分割される代わりに、周
期的に変化する厚さを有している。調整具はたとえば電
極本体２の最大の厚さを有する個所の外側表面に取り付
けられている。最大の厚さを有する部分４はそれ自体非
常に強固であり、図２および図３に示す分離されたセク
ターパーツ４と同様に機能する。これらのセクターパー
ツ４の引っ張り、押しないし固定によって内側面の形を
変化させることができ、その際、内側面の形態は電極材
料の変形性を最大限に利用してセクターパーツ４の間の
狭隘部分１２を経て段差なく連続的につながっている結
果、この場合のポテンシャル分布はより均等となる。軸
方向に分割された電極２のセクション９，９’（図３の
下半分を参照）も同様の狭隘個所を経て互いに連結され
ていてよいことは言うまでもない。

【００２９】部分電極間の電気的結合手段はたとえば導
電体１３とすることができる。この電気的結合手段は内
側面に沿って延びる接続部材（継ぎ手）１４として形成
されているのも好ましく、少なくとも内側表面が導電性
を有し、弾性変形可能であるのが好適である。この接続
部材１４は電極２の内周におけるポテンシャル分布をよ
り安定したものとする長所を供する。これらの電気的結
合手段１３，１４は基本的に同じ図解の反復を避けるた
め図２においてそれぞれ２個所に例示されているにすぎ
ない。

【００３０】一方におけるセクターパーツ４（円周方
向）の間の分離個所ないし間隙と他方におけるセクター
パーツセクション９，９’（軸方向）の間の分離個所な
いし間隙との構成は同様である必要はない。たとえば、
機械的調整式静電レンズ１のセクターパーツ４は互いに
物理的に切り離され、接続部材１４によって結合されて
いてよく、他方、セクターパーツ４は軸方向においてセ
クション９，９’に分割され、該区間は互いに連続的に
移行し、わずかな厚さの狭隘部分１２によって互いに区
分されていてもよい。そもそも、本発明は以上に述べた
実施例に制限されているわけでなく、独立請求項１に記
載され、専門家によって実施可能ないっさいの実施形態
に関係していることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る静電レンズの縦断面図
（軸方向断面図）である。

【図２】上記静電レンズの電極セクターパーツを示すた
めの、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図３】図２の電極セクターパーツが半径方向に調整さ
れた状態を示す断面図である。

【図４】本発明の静電レンズにおける電極セクターパー
ツを示す軸方向断面図であり、上側半分は縦軸に対して
可傾式の電極セクターパーツの縦断面を示しており、下
側半分は電極の軸方向における分割を示している。

【図５】本発明の他の実施例に係る静電レンズを示す、
図２と同様の断面図である。

【符号の説明】

１ 静電レンズ ２、３ レンズ電極 ４ 電極セクターパーツ（部分電極） ５ 調整具 ６ 外側保持具 ７、８ 調整素子ユニット（調整具） ９、９’ セクターパーツセクション １２ 狭隘部分 １３ 導電体（電気的結合手段） １４ 接続部材（電気的結合手段）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基本的にリング状断面を有した導電体の
   形を取った少なくとも２つの電極（２，３）を備えた、
   帯電粒子ビーム特にイオンビームの集束用静電レンズで
   あって、各電極が電源に接続されて電位を保持し得ると
   共に保持具（６）に取り付けられている静電レンズにお
   いて、 少なくとも一方の電極（２）が電極円周に沿って連続的
   に配置されたセクターパーツ（４）に区分され、 各セクターパーツ（４）がそれぞれ所定の中心角に対応
   した円周部分を占め、 セクターパーツ（４）が互いに電気的に結合され、 セクターパーツ（４）がそれぞれ少なくとも１個の調整
   具（５，７，８）を介して保持具（６）に結合されると
   共に、その調整具（５，７，８）によって静電レンズの
   動作中に他のセクターパーツ（４）とは独立にポジショ
   ン調整され得ることを特徴とする静電レンズ。
2. 【請求項２】 セクターパーツ（４）が同じ大きさの中
   心角に対応した円周部分を占める、請求項１に記載の静
   電レンズ。
3. 【請求項３】 ポジション調整可能なセクターパーツ
   （４）が調整具（５）によって少なくとも半径方向に調
   整され得る、請求項１または２に記載の静電レンズ。
4. 【請求項４】 ポジション調整可能なセクターパーツ
   （４）に少なくともそれぞれ２個の調整具（７，８）が
   設けられて互いに軸方向に離間配置される、請求項１な
   いし３のいずれか１つに記載の静電レンズ。
5. 【請求項５】 ポジション調整可能なセクターパーツ
   （４）が調整具（７，８）によって少なくとも静電レン
   ズ（１）の縦軸に対して傾倒調整され得る、請求項４に
   記載の静電レンズ。
6. 【請求項６】 各セクターパーツ（４）が少なくとも１
   つの調整具（５）を介して保持具（６）に結合され、少
   なくとも１つの調整具（５）によって静電レンズ（１）
   の動作中に他のセクターパーツ（４）とは独立にポジシ
   ョン調整され得る、請求項１ないし５のいずれか１つに
   記載の静電レンズ。
7. 【請求項７】 セクターパーツ（４）が軸方向において
   セクション（９）に区分され、各セクション（９）がそ
   れぞれ所定の軸方向範囲を占め、セクション（９）が共
   通の電源に接続されると共に、それぞれ少なくとも１つ
   の調整具（７，８）を介して保持具（６）に取り付けら
   れおり、その調整具（７，８）によって静電レンズ
   （１）の運転中に独立にポジション調整され得る、請求
   項１ないし６のいずれか１つに記載の静電レンズ。
8. 【請求項８】 セクターパーツ（４）および／またはセ
   クション（９）が構造的に互いに分離されている、請求
   項１ないし７のいずれか１つに記載の静電レンズ。
9. 【請求項９】 セクターパーツ（４）および/またはセ
   クション（９）の内側面が電気的結合手段（１３，１
   ４）によって互いに結合されている、請求項１ないし８
   のいずれか１つに記載の静電レンズ。
10. 【請求項１０】 断面厚さが周期的に変化する電極が設
    けられ、各セクターパーツ（４）が１つの最小厚さ部分
    （１２）から次の最小厚さ部にまで及ぶ、請求項９に記
    載の静電レンズ。