JPH1126371A - 電子線転写装置 - Google Patents
電子線転写装置Info
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- JPH1126371A JPH1126371A JP9196407A JP19640797A JPH1126371A JP H1126371 A JPH1126371 A JP H1126371A JP 9196407 A JP9196407 A JP 9196407A JP 19640797 A JP19640797 A JP 19640797A JP H1126371 A JPH1126371 A JP H1126371A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マスク−試料間距離と主視野最大半径との関
係を最適化することにより、大きい視野で歪が小さく、
ビーム分解能も良い電子線転写装置を提供する。 【解決手段】 本発明の電子線転写装置では、転写領域
を複数の主視野に分割し、各主視野をさらに複数の副視
野に分割して転写を行う。主視野の試料位置での最大半
径をＲi 、縮小率を１／Ｍ、マスク−試料間距離をＬと
した時、Ｌは次式を満たす；１６．３Ｒi （Ｍ＋１）＜
Ｌ＜２４．５Ｒi （Ｍ＋１）。さらに、投影光学系に、
２段のレンズと複数の偏向器を配置し、２段のレンズ及
び偏向器に３次収差を減少させる機構を付加した。
係を最適化することにより、大きい視野で歪が小さく、
ビーム分解能も良い電子線転写装置を提供する。 【解決手段】 本発明の電子線転写装置では、転写領域
を複数の主視野に分割し、各主視野をさらに複数の副視
野に分割して転写を行う。主視野の試料位置での最大半
径をＲi 、縮小率を１／Ｍ、マスク−試料間距離をＬと
した時、Ｌは次式を満たす；１６．３Ｒi （Ｍ＋１）＜
Ｌ＜２４．５Ｒi （Ｍ＋１）。さらに、投影光学系に、
２段のレンズと複数の偏向器を配置し、２段のレンズ及
び偏向器に３次収差を減少させる機構を付加した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子線を用いてマ
スクのパターンを試料（ウェハ等）に転写する転写装置
の電子光学系に関する。特には、４ＧＤＲＡＭ以降の、
線幅０．１μm 以下の高密度・微細パターンをも高スル
ープットで形成できる転写装置の電子光学系に関する。
スクのパターンを試料（ウェハ等）に転写する転写装置
の電子光学系に関する。特には、４ＧＤＲＡＭ以降の、
線幅０．１μm 以下の高密度・微細パターンをも高スル
ープットで形成できる転写装置の電子光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子線露光は高精度ではあるがスループ
ットが低いのが欠点とされており、その欠点を解消すべ
く様々な技術開発がなされてきた。現在では、セルプロ
ジェクション、キャラクタープロジェクションあるいは
ブロック露光と呼ばれる図形一括露光方式が実用化され
ている。図形一括露光方式では、繰り返し性のある回路
の小パターン（ウェハ上で５μm 角程度）を、同様の小
パターンが複数種類形成されたマスクを用いて、１個の
小パターンを一単位として繰り返し転写露光を行う。し
かし、この図形一括露光方式でも、本格的な半導体集積
回路装置（ＤＲＡＭ等）の実生産におけるウェハ露光に
応用するにはスループットが１桁程度低い。
ットが低いのが欠点とされており、その欠点を解消すべ
く様々な技術開発がなされてきた。現在では、セルプロ
ジェクション、キャラクタープロジェクションあるいは
ブロック露光と呼ばれる図形一括露光方式が実用化され
ている。図形一括露光方式では、繰り返し性のある回路
の小パターン（ウェハ上で５μm 角程度）を、同様の小
パターンが複数種類形成されたマスクを用いて、１個の
小パターンを一単位として繰り返し転写露光を行う。し
かし、この図形一括露光方式でも、本格的な半導体集積
回路装置（ＤＲＡＭ等）の実生産におけるウェハ露光に
応用するにはスループットが１桁程度低い。
【０００３】一方、図形一括露光方式よりも飛躍的に高
スループットをねらう電子線転写露光方式として、一個
の半導体チップ全体の回路パターンを備えたマスクに電
子線を照射し、その照射範囲のパターンの像を二段の投
影レンズにより縮小転写する電子線縮小転写装置が提案
されている（例えば特開平５−１６００１２号参照）。
この種の装置では、マスクの全範囲に一括して電子線を
照射して一度にパターンを転写しようとすると、精度良
くパターンを転写することができないので、光学系の視
野を多数の小領域（主視野さらに副視野）に分割し、副
視野毎に電子線光学系の条件を変えながらパターンを順
次転写し、ウェハ上では各副視野の像をつなげて配列す
ることにより全回路パターンを転写する（分割転写方
式、例えば米国特許第５２６０１５１号参照）。
スループットをねらう電子線転写露光方式として、一個
の半導体チップ全体の回路パターンを備えたマスクに電
子線を照射し、その照射範囲のパターンの像を二段の投
影レンズにより縮小転写する電子線縮小転写装置が提案
されている（例えば特開平５−１６００１２号参照）。
この種の装置では、マスクの全範囲に一括して電子線を
照射して一度にパターンを転写しようとすると、精度良
くパターンを転写することができないので、光学系の視
野を多数の小領域（主視野さらに副視野）に分割し、副
視野毎に電子線光学系の条件を変えながらパターンを順
次転写し、ウェハ上では各副視野の像をつなげて配列す
ることにより全回路パターンを転写する（分割転写方
式、例えば米国特許第５２６０１５１号参照）。
【０００４】この分割転写方式の電子線露光装置におい
て、ＭＯＬやＶＡＬ等の軸移動型の電磁レンズを用いる
ことにより軸外収差を小さくできることが公知である
（ＭＯＬ（Moving Objective Lens, H. Ohiwa ら、Elec
tron Commun. Jpn, 54-B, 44(1971)）、ＶＡＬ（Variab
le Axis Lens, H. C. Pfeifferら、Appl. Phys. Lett.V
ol. 39, No.9.1 Nov. 1981)）。
て、ＭＯＬやＶＡＬ等の軸移動型の電磁レンズを用いる
ことにより軸外収差を小さくできることが公知である
（ＭＯＬ（Moving Objective Lens, H. Ohiwa ら、Elec
tron Commun. Jpn, 54-B, 44(1971)）、ＶＡＬ（Variab
le Axis Lens, H. C. Pfeifferら、Appl. Phys. Lett.V
ol. 39, No.9.1 Nov. 1981)）。
【０００５】また、電子光学系の収差を相当程度低減さ
せうる対称磁気ダブレット型レンズ系も公知である。対
称磁気ダブレット型レンズ系は、投影光学系の２段の投
影レンズの形状（磁極ボーア径、レンズギャップ）を入
射瞳を中心として相似形点対称（レチクル側投影レンズ
を縮小率倍縮小したとき点対称）とし、各レンズの磁性
を逆とし、両レンズの励磁コイルのアンペアターンを等
しくとったものである（J. Vac. Sci. Technol., Vol.1
2, No.6, Nov. Dec. 1975)。この光学配置により、すべ
てのθ方向収差と歪及び倍率色収差がキャンセルされて
０となる。さらに、投影光学系中に複数の偏向器を設け
て３次の幾何光学収差を除去する技術も公知である（T.
Hosokawa, Optik, 56, No.1 (1980) 21-30 ）。また、
レンズのボーア径が視野寸法に対して小さいと高次収差
が発生すると言われていた。
せうる対称磁気ダブレット型レンズ系も公知である。対
称磁気ダブレット型レンズ系は、投影光学系の２段の投
影レンズの形状（磁極ボーア径、レンズギャップ）を入
射瞳を中心として相似形点対称（レチクル側投影レンズ
を縮小率倍縮小したとき点対称）とし、各レンズの磁性
を逆とし、両レンズの励磁コイルのアンペアターンを等
しくとったものである（J. Vac. Sci. Technol., Vol.1
2, No.6, Nov. Dec. 1975)。この光学配置により、すべ
てのθ方向収差と歪及び倍率色収差がキャンセルされて
０となる。さらに、投影光学系中に複数の偏向器を設け
て３次の幾何光学収差を除去する技術も公知である（T.
Hosokawa, Optik, 56, No.1 (1980) 21-30 ）。また、
レンズのボーア径が視野寸法に対して小さいと高次収差
が発生すると言われていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
においては、マスク−試料間の距離が大きい場合にビー
ム電流を高くすると、空間電荷効果によって転写像のボ
ケが大きくなる問題点があった。かといって、ビーム電
流を落とすとスループットが上がらないという問題点が
あった。この問題点を解決するために、マスク−試料間
距離と試料面における主視野最大半径との関係をいかに
最適化するかについて言及した文献はなかった。
においては、マスク−試料間の距離が大きい場合にビー
ム電流を高くすると、空間電荷効果によって転写像のボ
ケが大きくなる問題点があった。かといって、ビーム電
流を落とすとスループットが上がらないという問題点が
あった。この問題点を解決するために、マスク−試料間
距離と試料面における主視野最大半径との関係をいかに
最適化するかについて言及した文献はなかった。
【０００７】一方、レンズのボーア径については、径を
大きくするあまり、２つのレンズの磁場が互いに影響し
合い、対称磁気ダブレット条件がくずれたり、試料面や
レチクル面で磁場が十分小さくならず、垂直入射条件が
満たされない問題点があった。
大きくするあまり、２つのレンズの磁場が互いに影響し
合い、対称磁気ダブレット条件がくずれたり、試料面や
レチクル面で磁場が十分小さくならず、垂直入射条件が
満たされない問題点があった。
【０００８】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、マスク−試料間距離と主視野最大半径との
関係を最適化することにより、５次以上の高次の収差が
発生せず、しかも空間電荷効果も比較的小さい条件を提
示することにより、大きい視野で歪が小さく、ビーム分
解能も良い電子線転写装置を提供することを目的とす
る。
れたもので、マスク−試料間距離と主視野最大半径との
関係を最適化することにより、５次以上の高次の収差が
発生せず、しかも空間電荷効果も比較的小さい条件を提
示することにより、大きい視野で歪が小さく、ビーム分
解能も良い電子線転写装置を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の電子線転写装置は、 転写領域を複数の主
視野に分割し、各主視野をさらに複数の副視野に分割
し、各副視野を単位として光学パラメータを変えて転写
を行う装置において； 上記主視野の試料位置での最大
半径をＲi 、縮小率を１／Ｍ、マスク−試料間距離をＬ
とした時、Ｌは次式を満たすとともに、 １６．３Ｒi （Ｍ＋１）＜Ｌ＜２０Ｒi （Ｍ＋１） 投影光学系に、２段のレンズと複数の偏向器を配置し、
上記２段のレンズ及び偏向器で３次収差を減少させる
機構を付加したことを特徴とする。
め、本発明の電子線転写装置は、 転写領域を複数の主
視野に分割し、各主視野をさらに複数の副視野に分割
し、各副視野を単位として光学パラメータを変えて転写
を行う装置において； 上記主視野の試料位置での最大
半径をＲi 、縮小率を１／Ｍ、マスク−試料間距離をＬ
とした時、Ｌは次式を満たすとともに、 １６．３Ｒi （Ｍ＋１）＜Ｌ＜２０Ｒi （Ｍ＋１） 投影光学系に、２段のレンズと複数の偏向器を配置し、
上記２段のレンズ及び偏向器で３次収差を減少させる
機構を付加したことを特徴とする。
【００１０】ここで、コンタクトホール層等のパターン
密度の小さい層を露光する専用機の時には空間電荷効果
はあまり気にならない。その場合は、マスク−試料間距
離は５０％程度長くてよい。したがって、 １６．３Ｒi （Ｍ＋１）＜Ｌ＜２４．５Ｒi （Ｍ＋１） であればよい。
密度の小さい層を露光する専用機の時には空間電荷効果
はあまり気にならない。その場合は、マスク−試料間距
離は５０％程度長くてよい。したがって、 １６．３Ｒi （Ｍ＋１）＜Ｌ＜２４．５Ｒi （Ｍ＋１） であればよい。
【００１１】以下、図面を参照しつつ説明する。まず図
２から説明する。図２は、本発明の１実施例に係る電子
線転写装置の投影光学系の模式的側面図である。図の最
上部に示されているマスク１は、上部から、図示せぬ照
明光学系により電子線照明を受けている。マスク１の下
には、順に、レンズ２、レンズ３、試料４が、光軸（中
央の一点鎖線）に沿って配置されている。
２から説明する。図２は、本発明の１実施例に係る電子
線転写装置の投影光学系の模式的側面図である。図の最
上部に示されているマスク１は、上部から、図示せぬ照
明光学系により電子線照明を受けている。マスク１の下
には、順に、レンズ２、レンズ３、試料４が、光軸（中
央の一点鎖線）に沿って配置されている。
【００１２】レンズ２は、断面内向きコの字状の回転対
称形の磁極２ｂの内周に、コイル２ｃを巻回したもので
ある。上部の磁極２ａ及び下部の磁極２ｄは、光軸寄り
に突出しており、両者の間に光軸方向の磁力線が形成さ
れている。レンズ２内には、上の磁極２ａ部で立ち上が
り、その後一定で下の磁極２ｄで立ち下がる磁場が形成
される。
称形の磁極２ｂの内周に、コイル２ｃを巻回したもので
ある。上部の磁極２ａ及び下部の磁極２ｄは、光軸寄り
に突出しており、両者の間に光軸方向の磁力線が形成さ
れている。レンズ２内には、上の磁極２ａ部で立ち上が
り、その後一定で下の磁極２ｄで立ち下がる磁場が形成
される。
【００１３】レンズ２の上の磁極２ａの内側には、軸移
動用の偏向器６が配置されている。また、その下方のレ
ンズ２の内側には、軸移動用の偏向器７及び８が配置さ
れている。偏向器７は、ちょうどレンズ２の上下方向中
央部に位置する。偏向器８はレンズ２の下の磁極２ｄの
直上に位置する。なお、偏向器６、７と同じ位置には、
電子線偏向用の偏向器６′、７′も直交して重なるよう
に設置されている。軸移動用偏向器６、７及び８は、レ
ンズ２の形成する軸上磁場Ｂに対して、ｄＢ（ｚ）／ｄ
ｚに比例する磁場Ｙ（ｚ）を形成する。
動用の偏向器６が配置されている。また、その下方のレ
ンズ２の内側には、軸移動用の偏向器７及び８が配置さ
れている。偏向器７は、ちょうどレンズ２の上下方向中
央部に位置する。偏向器８はレンズ２の下の磁極２ｄの
直上に位置する。なお、偏向器６、７と同じ位置には、
電子線偏向用の偏向器６′、７′も直交して重なるよう
に設置されている。軸移動用偏向器６、７及び８は、レ
ンズ２の形成する軸上磁場Ｂに対して、ｄＢ（ｚ）／ｄ
ｚに比例する磁場Ｙ（ｚ）を形成する。
【００１４】クロスオーバ５は、マスクと試料間を縮小
率で内分する点であり、照明系の電子銃のクロスオーバ
の像が形成される点でもあって、レンズ３の上側磁極の
直上に形成されている。
率で内分する点であり、照明系の電子銃のクロスオーバ
の像が形成される点でもあって、レンズ３の上側磁極の
直上に形成されている。
【００１５】レンズ３は、レンズ２を相似形で小形化し
倒立させた形をしている。レンズ３の極性はレンズ２の
逆である。レンズ３の内側には、レンズ２の場合と同様
に軸移動用偏向器９、１０及び１１が配置されている。
なお、偏向器１０、１１と同じ位置には、電子線偏向用
の偏向器１０′、１１′も直交して重なるように設置さ
れている。レンズ３のすぐ下には試料（ウエハ）４が置
かれている。
倒立させた形をしている。レンズ３の極性はレンズ２の
逆である。レンズ３の内側には、レンズ２の場合と同様
に軸移動用偏向器９、１０及び１１が配置されている。
なお、偏向器１０、１１と同じ位置には、電子線偏向用
の偏向器１０′、１１′も直交して重なるように設置さ
れている。レンズ３のすぐ下には試料（ウエハ）４が置
かれている。
【００１６】ここで、投影レンズ２と３は、対称磁気ダ
ブレットの条件を満たしている。すなわち、第１の投影
レンズ２と第２の投影レンズ３とが、それらの幾何的形
状及びクロスオーバ５との位置関係において次のような
関係にある。図のクロスオーバ５及び第１の投影レンズ
２を含む図形を、クロスオーバの位置を変えずに縮小率
倍（例えば４分の一倍）に縮小する。そして、クロスオ
ーバ５を中心として、拡大した図形を１８０°回して図
の下にもってくると、その図形は第２の投影レンズ３と
ピッタリと重なる。
ブレットの条件を満たしている。すなわち、第１の投影
レンズ２と第２の投影レンズ３とが、それらの幾何的形
状及びクロスオーバ５との位置関係において次のような
関係にある。図のクロスオーバ５及び第１の投影レンズ
２を含む図形を、クロスオーバの位置を変えずに縮小率
倍（例えば４分の一倍）に縮小する。そして、クロスオ
ーバ５を中心として、拡大した図形を１８０°回して図
の下にもってくると、その図形は第２の投影レンズ３と
ピッタリと重なる。
【００１７】また、図２の投影光学系においては、クロ
スオーバ５からレチクル１側に配置されている電子線偏
向用の偏向器６′、７′及びクロスオーバ５から試料４
側に配置されている電子線偏向用の偏向器１０′、１
１′の幾何形状及び幾何的配置が、クロスオーバ５から
レチクル１間を縮小率倍に相似縮小すると、クロスオー
バ５を中心として上下点対称となる。またレチクル１か
らクロスオーバ５までの主光線の軌道と、クロスオーバ
５から試料４までの主光線の軌道が、レチクルからクロ
スオーバ５間を縮小率倍に相似縮小すると、クロスオー
バ５を中心として上下点対称となる。すなわち、主光線
の軌道や偏向器をもクロスオーバを中心として相似点対
称とすることにより、偏向器の不完全さに起因する収差
がクロスオーバの前後で互いに打ち消し合って低収差を
実現している。
スオーバ５からレチクル１側に配置されている電子線偏
向用の偏向器６′、７′及びクロスオーバ５から試料４
側に配置されている電子線偏向用の偏向器１０′、１
１′の幾何形状及び幾何的配置が、クロスオーバ５から
レチクル１間を縮小率倍に相似縮小すると、クロスオー
バ５を中心として上下点対称となる。またレチクル１か
らクロスオーバ５までの主光線の軌道と、クロスオーバ
５から試料４までの主光線の軌道が、レチクルからクロ
スオーバ５間を縮小率倍に相似縮小すると、クロスオー
バ５を中心として上下点対称となる。すなわち、主光線
の軌道や偏向器をもクロスオーバを中心として相似点対
称とすることにより、偏向器の不完全さに起因する収差
がクロスオーバの前後で互いに打ち消し合って低収差を
実現している。
【００１８】なお、本実施例では、レンズ２とレンズ３
は、レンズギャップ、レチクル側と試料側のボーア径、
クロスオーバ側のボーア径、励磁レンズについては対称
磁気ダブレットの条件を満たしたが、第１のレンズの主
面がレチクルとクロスオーバの中点に来るという条件は
満足させなかった。この条件は電子線偏向用の偏向器も
使用している本実施例の光学系では不要である。
は、レンズギャップ、レチクル側と試料側のボーア径、
クロスオーバ側のボーア径、励磁レンズについては対称
磁気ダブレットの条件を満たしたが、第１のレンズの主
面がレチクルとクロスオーバの中点に来るという条件は
満足させなかった。この条件は電子線偏向用の偏向器も
使用している本実施例の光学系では不要である。
【００１９】図２の投影光学系におけるレンズ軸移動を
作動させた場合の電子線の作用について説明する。ま
ず、ＭＴＰ軌道について説明する。上面からの電子線に
よって照明されているマスク１を通過した電子線は、２
段の投影レンズ２、３で縮小されて試料４上に投影結像
される。図中には、マスク２上の光軸から離れた距離に
ある副視野の代表点からマスク面に垂直に射出した主光
線１８が示されている。同主光線１８は、第１の偏向器
６′によって光軸方向に偏向され、第２の偏向器７′の
偏向中心において光軸と交わる。主光線１８は、第２の
偏向器７′によって偏向されて、光軸に沿って下方に進
む。ここで主光線の軌道１８とレンズ２の軸が一致する
よう、偏向器６、７、８に電流を流し、上述のレンズ軸
を移動させる磁場Ｙ（ｒ，ｚ）を与える。
作動させた場合の電子線の作用について説明する。ま
ず、ＭＴＰ軌道について説明する。上面からの電子線に
よって照明されているマスク１を通過した電子線は、２
段の投影レンズ２、３で縮小されて試料４上に投影結像
される。図中には、マスク２上の光軸から離れた距離に
ある副視野の代表点からマスク面に垂直に射出した主光
線１８が示されている。同主光線１８は、第１の偏向器
６′によって光軸方向に偏向され、第２の偏向器７′の
偏向中心において光軸と交わる。主光線１８は、第２の
偏向器７′によって偏向されて、光軸に沿って下方に進
む。ここで主光線の軌道１８とレンズ２の軸が一致する
よう、偏向器６、７、８に電流を流し、上述のレンズ軸
を移動させる磁場Ｙ（ｒ，ｚ）を与える。
【００２０】偏向器７′で光軸に一致させられた主光線
軌道１８は、クロスオーバ５を通過し、偏向器７′と相
似位置にある第３の偏向器１０′で光軸からはずれる方
向に偏向され、第４の偏向器１１′の中心で、試料４へ
の転写位置から光軸と平行に立ち上がる垂線と交わる。
さらに偏向器６′と相似位置にある第４の偏向器１１′
で光軸に平行に偏向され、試料４に垂直に入射する。第
２の投影レンズ３においても、第１の投影レンズ２と同
様に、レンズの電子光学軸は主光線１８の軌道に一致す
るよう偏向器９、１０、１１で調整されている。
軌道１８は、クロスオーバ５を通過し、偏向器７′と相
似位置にある第３の偏向器１０′で光軸からはずれる方
向に偏向され、第４の偏向器１１′の中心で、試料４へ
の転写位置から光軸と平行に立ち上がる垂線と交わる。
さらに偏向器６′と相似位置にある第４の偏向器１１′
で光軸に平行に偏向され、試料４に垂直に入射する。第
２の投影レンズ３においても、第１の投影レンズ２と同
様に、レンズの電子光学軸は主光線１８の軌道に一致す
るよう偏向器９、１０、１１で調整されている。
【００２１】次に、特に高精度が要求される層や、パタ
ーンの充填率の小さいコンタクトホール層等を転写する
場合の電子線軌道１９について説明する。このような場
合には、軸移動用偏向器７、８、９、１０は、動作させ
ないようにする。すなわち、マスク１から射出した主光
線１９は、軸移動用偏向器６、１１と電子線偏向用偏向
器６′、１１′のみを動作させ、破線１９で示した軌道
を取る。
ーンの充填率の小さいコンタクトホール層等を転写する
場合の電子線軌道１９について説明する。このような場
合には、軸移動用偏向器７、８、９、１０は、動作させ
ないようにする。すなわち、マスク１から射出した主光
線１９は、軸移動用偏向器６、１１と電子線偏向用偏向
器６′、１１′のみを動作させ、破線１９で示した軌道
を取る。
【００２２】次に、主視野の試料位置での最大半径とマ
スク−試料間距離の関係の最適化について説明する。図
１は、本発明の電子線転写装置の結像関係を模式的に示
した図である。Ｒ方向（Ｘ、Ｙ方向）は拡大して、Ｚ方
向は縮小して描いてある。図１の構成の投影光学系にお
いて、高次収差が発生する条件を知るために、マスク−
試料間の距離を３００mm、５００mm、８００mmの３種類
に取り、縮小率を１／４とし、電子の軌道シミュレーシ
ョンと３次収差係数から歪を測定した。その結果、マス
ク−試料間距離３００mmでは３．６mmの視野寸法、５０
０mmでは６．２mmの視野半径、８００mmでは９．８mmの
視野半径までは、３次の収差係数から計算した歪収差
と、軌道から計算した歪収差が計算誤差以内で一致し
た。これらの光路寸法では、試料側のレンズの焦点距離
ｆi は、それぞれ３０mm、５０mm、８０mmである。
スク−試料間距離の関係の最適化について説明する。図
１は、本発明の電子線転写装置の結像関係を模式的に示
した図である。Ｒ方向（Ｘ、Ｙ方向）は拡大して、Ｚ方
向は縮小して描いてある。図１の構成の投影光学系にお
いて、高次収差が発生する条件を知るために、マスク−
試料間の距離を３００mm、５００mm、８００mmの３種類
に取り、縮小率を１／４とし、電子の軌道シミュレーシ
ョンと３次収差係数から歪を測定した。その結果、マス
ク−試料間距離３００mmでは３．６mmの視野寸法、５０
０mmでは６．２mmの視野半径、８００mmでは９．８mmの
視野半径までは、３次の収差係数から計算した歪収差
と、軌道から計算した歪収差が計算誤差以内で一致し
た。これらの光路寸法では、試料側のレンズの焦点距離
ｆi は、それぞれ３０mm、５０mm、８０mmである。
【００２３】軌道計算から算出した歪はすべての次数の
収差が含まれているので、軌道計算の収差と３次収差が
一致する最大視野半径内では高次収差が十分小さいこと
を意味している。ここで、高次収差が発生しない最大視
野半径と上記焦点距離の比すなわち画角を計算すると、
３．６mm／３０mm＝０．１２３、６．２mm／５０mm＝
０．１２４、９．８mm／８０mm＝０．１２３となり、ほ
ぼ一定値であることがわかる。すなわち、画角が０．１
２３rad 以下であれば高次収差が発生しない。縮小率が
１／Ｍ、画角が０．１２３の時は光路長Ｌは、 Ｌ＝（Ｒi ／０．１２３）×２（Ｍ＋１）＝１６．３Ｒ
i （Ｍ＋１） したがって、Ｌが１６．３Ｒi （Ｍ＋１）より大きけれ
ば高次収差は発生しない。すなわち、Ｌ＞１６．３Ｒi
（Ｍ＋１）となる。しかしＬが大きいと、空間電荷効果
によってビームの分解能が悪くなる。２０％増し程度で
あればビーム分解能の悪化はほぼ無視できる。したがっ
て望ましい光路長は、 １６．３Ｒi （Ｍ＋１）＜Ｌ＜２０．０Ｒi （Ｍ＋１） となる。
収差が含まれているので、軌道計算の収差と３次収差が
一致する最大視野半径内では高次収差が十分小さいこと
を意味している。ここで、高次収差が発生しない最大視
野半径と上記焦点距離の比すなわち画角を計算すると、
３．６mm／３０mm＝０．１２３、６．２mm／５０mm＝
０．１２４、９．８mm／８０mm＝０．１２３となり、ほ
ぼ一定値であることがわかる。すなわち、画角が０．１
２３rad 以下であれば高次収差が発生しない。縮小率が
１／Ｍ、画角が０．１２３の時は光路長Ｌは、 Ｌ＝（Ｒi ／０．１２３）×２（Ｍ＋１）＝１６．３Ｒ
i （Ｍ＋１） したがって、Ｌが１６．３Ｒi （Ｍ＋１）より大きけれ
ば高次収差は発生しない。すなわち、Ｌ＞１６．３Ｒi
（Ｍ＋１）となる。しかしＬが大きいと、空間電荷効果
によってビームの分解能が悪くなる。２０％増し程度で
あればビーム分解能の悪化はほぼ無視できる。したがっ
て望ましい光路長は、 １６．３Ｒi （Ｍ＋１）＜Ｌ＜２０．０Ｒi （Ｍ＋１） となる。
【００２４】図１の構成において、主視野の最大半径Ｒ
i と試料側レンズの焦点距離ｆi の値を、それぞれ、５
mm、５０mmとした。マスク１と試料４間の距離Ｌは、２
（Ｍ＋１）ｆi ＝５００mmとなる。試料側レンズの試料
側ボーア径は１５mm、マスク側レンズのマスク側ボーア
径は６０mmとした。
i と試料側レンズの焦点距離ｆi の値を、それぞれ、５
mm、５０mmとした。マスク１と試料４間の距離Ｌは、２
（Ｍ＋１）ｆi ＝５００mmとなる。試料側レンズの試料
側ボーア径は１５mm、マスク側レンズのマスク側ボーア
径は６０mmとした。
【００２５】この光学系について、歪収差を軌道計算と
収差係数とから算出すると、それぞれ１．５μm 、１．
６μm となり、両者は計算誤差内で一致した。収差係数
は３次、５次の収差についてのものであり、軌道計算は
さらに高次の収差を含むものであるので、両者がほぼ一
致するということから、高次収差は発生していないこと
がわかる。また、Ｌが５００mmと小さいため、空間電荷
効果によるビームのボケも、２０μA のビーム電流で８
０nmと小さい値となった。
収差係数とから算出すると、それぞれ１．５μm 、１．
６μm となり、両者は計算誤差内で一致した。収差係数
は３次、５次の収差についてのものであり、軌道計算は
さらに高次の収差を含むものであるので、両者がほぼ一
致するということから、高次収差は発生していないこと
がわかる。また、Ｌが５００mmと小さいため、空間電荷
効果によるビームのボケも、２０μA のビーム電流で８
０nmと小さい値となった。
【００２６】一方、３次収差を低減させるため、レンズ
の軸上磁場が変化する位置に、上述の偏向器６、８、
９、１１を設け、これらの偏向器をＭＯＬ条件を満たす
ようにして３次収差を大幅に低減させた。
の軸上磁場が変化する位置に、上述の偏向器６、８、
９、１１を設け、これらの偏向器をＭＯＬ条件を満たす
ようにして３次収差を大幅に低減させた。
【００２７】次に、半導体デバイスのコンタクトホール
層のようにパターン密度が小さくビーム電流をあまり大
きくする必要がないが、ビーム分解能は特に良くする必
要があるパターンを転写する例（第２実施例）について
説明する。この場合は、偏向器で収差補正ができない収
差、すなわち光軸上にある副視野内部の収差を小さくす
る必要がある。この実施例においては、軸上の副視野内
の収差を小さくするため、Ｒi ＝５mmに対して、Ｌ＝６
００mmと第１実施例より大きい値を用いた。
層のようにパターン密度が小さくビーム電流をあまり大
きくする必要がないが、ビーム分解能は特に良くする必
要があるパターンを転写する例（第２実施例）について
説明する。この場合は、偏向器で収差補正ができない収
差、すなわち光軸上にある副視野内部の収差を小さくす
る必要がある。この実施例においては、軸上の副視野内
の収差を小さくするため、Ｒi ＝５mmに対して、Ｌ＝６
００mmと第１実施例より大きい値を用いた。
【００２８】この実施例では、３次収差を補正する方法
として、ＭＯＬやＶＡＬ技術ではなく、多段偏向器によ
る３次収差の除去方法（T. Hosokawa, Optik. 56 (198
0) p21-30）を用いた。具体的には図２に示したよう
に、さらに偏向器７と１０を追加し、Ｘ方向及びＹ方向
に流す電流をそれぞれＩ6x、Ｉ6y、Ｉ7x、Ｉ7y、Ｉ8x、
Ｉ8y、………Ｉ11x 、Ｉ11y とし、すべての３次収差の
実数部と虚数部を０とすることによって偏向器に流す電
流を決めた。
として、ＭＯＬやＶＡＬ技術ではなく、多段偏向器によ
る３次収差の除去方法（T. Hosokawa, Optik. 56 (198
0) p21-30）を用いた。具体的には図２に示したよう
に、さらに偏向器７と１０を追加し、Ｘ方向及びＹ方向
に流す電流をそれぞれＩ6x、Ｉ6y、Ｉ7x、Ｉ7y、Ｉ8x、
Ｉ8y、………Ｉ11x 、Ｉ11y とし、すべての３次収差の
実数部と虚数部を０とすることによって偏向器に流す電
流を決めた。
【００２９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、マスク−試料間距離と主視野最大半径との関
係を最適化することにより、５次以上の高次の収差が発
生せず、しかも空間電荷効果も比較的小さい条件で、大
きい視野で歪が小さく、ビーム分解能も良い電子線転写
装置を提供できる。
によれば、マスク−試料間距離と主視野最大半径との関
係を最適化することにより、５次以上の高次の収差が発
生せず、しかも空間電荷効果も比較的小さい条件で、大
きい視野で歪が小さく、ビーム分解能も良い電子線転写
装置を提供できる。
【図１】本発明の電子線転写装置の結像関係を模式的に
示した図である。
示した図である。
【図２】本発明の１実施例に係る電子線転写装置の投影
光学系の模式的側面図である。
光学系の模式的側面図である。
１ マスク ２ マスク側レン
ズ ３ 試料側レンズ ４ 試料 ５ クロスオーバ ６、８、９、１１ ＭＯＬ条件を満たすための偏向器 ７、１０ 上記偏向器６、８、９、１１と共同で３次収
差を打消すための偏向器
ズ ３ 試料側レンズ ４ 試料 ５ クロスオーバ ６、８、９、１１ ＭＯＬ条件を満たすための偏向器 ７、１０ 上記偏向器６、８、９、１１と共同で３次収
差を打消すための偏向器
Claims (5)
- 【請求項１】 転写領域を複数の主視野に分割し、各主
視野をさらに複数の副視野に分割し、各副視野を単位と
して光学パラメータを変えて転写を行う装置において；
上記主視野の試料位置での最大半径をＲi 、縮小率を１
／Ｍ、マスク−試料間距離をＬとした時、Ｌは次式を満
たすとともに、 １６．３Ｒi （Ｍ＋１）＜Ｌ＜２４．５Ｒi （Ｍ＋１） 投影光学系に、２段のレンズと複数の偏向器を配置し、 上記２段のレンズ及び偏向器で３次収差を減少させる機
構を付加したことを特徴とする電子線転写装置。 - 【請求項２】 転写領域を複数の主視野に分割し、各主
視野をさらに複数の副視野に分割し、各副視野を単位と
して光学パラメータを変えて転写を行う装置において；
上記主視野の試料位置での最大半径をＲi 、縮小率を１
／Ｍ、マスク−試料間距離をＬとした時、Ｌは次式を満
たすとともに、 １６．３Ｒi （Ｍ＋１）＜Ｌ＜２０Ｒi （Ｍ＋１） 投影光学系に、２段のレンズと複数の偏向器を配置し、 上記２段のレンズ及び偏向器で３次収差を減少させる機
構を付加したことを特徴とする電子線転写装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２において、上記３次収差
低減機構が、ＭＯＬ、ＶＡＬ等のレンズ軸移動機構であ
ることを特徴とする電子線転写装置。 - 【請求項４】 請求項１又は２において、上記２段のレ
ンズは対称磁気ダブレット条件をほぼ満たしていること
を特徴とする電子線転写装置。 - 【請求項５】 請求項１又は２において、上記３次収差
低減機構が、多段偏向器を用いたものであることを特徴
とする電子線転写装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9196407A JPH1126371A (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | 電子線転写装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9196407A JPH1126371A (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | 電子線転写装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1126371A true JPH1126371A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=16357355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9196407A Pending JPH1126371A (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | 電子線転写装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1126371A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001006549A1 (fr) * | 1999-07-19 | 2001-01-25 | Nikon Corporation | Procede d'exposition et dispositif associe |
-
1997
- 1997-07-08 JP JP9196407A patent/JPH1126371A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001006549A1 (fr) * | 1999-07-19 | 2001-01-25 | Nikon Corporation | Procede d'exposition et dispositif associe |
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