JPH11283544A - 電子ビーム照射装置 - Google Patents
電子ビーム照射装置Info
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- JPH11283544A JPH11283544A JP10086887A JP8688798A JPH11283544A JP H11283544 A JPH11283544 A JP H11283544A JP 10086887 A JP10086887 A JP 10086887A JP 8688798 A JP8688798 A JP 8688798A JP H11283544 A JPH11283544 A JP H11283544A
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- JP
- Japan
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- electron beam
- sample
- electron
- lens
- converging means
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- 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
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/10—Lenses
- H01J37/14—Lenses magnetic
- H01J37/141—Electromagnetic lenses
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- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
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- H01J2237/1035—Immersion lens
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 下側イマージョンレンズを小型にできるイマ
ージョン方式の電子ビーム照射装置の実現。 【解決手段】 電子ビームを発生する電子銃11と、電子
銃11で発生された電子ビームを収束する収束手段28,30,
35(40)とを備え、収束手段で収束した電子ビーム10を試
料100 に照射する電子ビーム照射装置であって、収束手
段28,30,35(40)は、試料100 より電子銃11側に配置され
た前側収束手段28,30 と、試料100 の電子銃側と反対側
に配置された後側収束手段35(40)とを備え、試料100 付
近の電子ビーム10の収束を、前側収束手段と後側収束手
段が発生する両方の電磁場で行い、後側収束手段40は永
久磁石42を備えることを特徴とする電子ビーム照射装
置。
ージョン方式の電子ビーム照射装置の実現。 【解決手段】 電子ビームを発生する電子銃11と、電子
銃11で発生された電子ビームを収束する収束手段28,30,
35(40)とを備え、収束手段で収束した電子ビーム10を試
料100 に照射する電子ビーム照射装置であって、収束手
段28,30,35(40)は、試料100 より電子銃11側に配置され
た前側収束手段28,30 と、試料100 の電子銃側と反対側
に配置された後側収束手段35(40)とを備え、試料100 付
近の電子ビーム10の収束を、前側収束手段と後側収束手
段が発生する両方の電磁場で行い、後側収束手段40は永
久磁石42を備えることを特徴とする電子ビーム照射装
置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビーム露光装
置や電子顕微鏡などの電子ビームを収束して照射する電
子ビーム照射装置に関し、特に試料の電子銃と反対側に
も収束のためのイマージョンレンズを配置する電子ビー
ム照射装置に関する。
置や電子顕微鏡などの電子ビームを収束して照射する電
子ビーム照射装置に関し、特に試料の電子銃と反対側に
も収束のためのイマージョンレンズを配置する電子ビー
ム照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】今日、非常に微細な部分を観察する手段
として電子顕微鏡が広く使用されており、特に代表的な
ものとして走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）が使用されてい
る。走査型電子顕微鏡は、非常に小さなスポットに収束
した電子ビームで試料を走査して、試料を透過又は試料
で反射した電子を検出するもので、照射する電子ビーム
のスポットの大きさにより解像度が決まる。
として電子顕微鏡が広く使用されており、特に代表的な
ものとして走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）が使用されてい
る。走査型電子顕微鏡は、非常に小さなスポットに収束
した電子ビームで試料を走査して、試料を透過又は試料
で反射した電子を検出するもので、照射する電子ビーム
のスポットの大きさにより解像度が決まる。
【０００３】また、近年半導体装置などの微細パターン
を露光するリソグラフィ装置として、電子ビーム露光装
置が注目されている。電子ビーム露光装置は、走査型電
子顕微鏡と同様に、非常に小さなスポットに収束した電
子ビームで基板に塗布されたレジストにパターンを露光
するもので、フォトリソグラフィに比べて解像度が高
く、より微細なパターンを形成できるという特徴を有す
る。電子ビーム露光装置においても、解像度は投影レン
ズの結像性能により決まる。以下、電子ビーム露光装置
を例として説明を行うが、本発明はこれに限られるもの
ではない。
を露光するリソグラフィ装置として、電子ビーム露光装
置が注目されている。電子ビーム露光装置は、走査型電
子顕微鏡と同様に、非常に小さなスポットに収束した電
子ビームで基板に塗布されたレジストにパターンを露光
するもので、フォトリソグラフィに比べて解像度が高
く、より微細なパターンを形成できるという特徴を有す
る。電子ビーム露光装置においても、解像度は投影レン
ズの結像性能により決まる。以下、電子ビーム露光装置
を例として説明を行うが、本発明はこれに限られるもの
ではない。
【０００４】図１は、ブロック露光方式の電子ビーム露
光装置におけるビーム照射系の構成を示す図である。図
１において、参照番号１１は電子ビームを発生する電子
銃を、１２は電子銃１１からの電子ビームを平行ビーム
にする第１の収束レンズを、１３は通過する平行ビーム
を所定の形状に成形するアパーチャーを、１４は成形さ
れたビームを絞る第２の収束レンズを、１５は成形用の
偏向器を、１６は第１のマスク偏向器を、１７はマスク
による非点収差を動的に補正する偏向器を、１８は第２
のマスク偏向器を、１９はマスク用収束コイルを、２０
は第１の成形用レンズを、２１はステージ２１Ａで移動
されるブロックマスクを、２２は第２の成形用レンズ
を、２３は第３のマスク偏向器を、２４はビームをオン
・オフ制御するためのブランキング偏向器を、２５は第
４のマクス偏向器を、２６は第３のレンズを、２７は円
形アパーチャを、２８は縮小レンズを、２９はフォーカ
スコイルを、３０は投影レンズを、３１は電磁的な主偏
向器を、３２は静電的な副偏向器を示し、以上の部分を
電子光学鏡筒部（コラム）と呼んでいる。コラムから出
力された電子ビーム１０は収束されてステージ３３に載
置された試料１００に照射される。ステージ３３は試料
１００を電子ビーム１０に垂直な平面内で２次元的に移
動させる。電子ビーム露光装置は、更に所望のパターン
を露光するようにコラムの各部を制御する露光制御部を
有するが、本発明には直接関係しないので、ここでは説
明を省略する。
光装置におけるビーム照射系の構成を示す図である。図
１において、参照番号１１は電子ビームを発生する電子
銃を、１２は電子銃１１からの電子ビームを平行ビーム
にする第１の収束レンズを、１３は通過する平行ビーム
を所定の形状に成形するアパーチャーを、１４は成形さ
れたビームを絞る第２の収束レンズを、１５は成形用の
偏向器を、１６は第１のマスク偏向器を、１７はマスク
による非点収差を動的に補正する偏向器を、１８は第２
のマスク偏向器を、１９はマスク用収束コイルを、２０
は第１の成形用レンズを、２１はステージ２１Ａで移動
されるブロックマスクを、２２は第２の成形用レンズ
を、２３は第３のマスク偏向器を、２４はビームをオン
・オフ制御するためのブランキング偏向器を、２５は第
４のマクス偏向器を、２６は第３のレンズを、２７は円
形アパーチャを、２８は縮小レンズを、２９はフォーカ
スコイルを、３０は投影レンズを、３１は電磁的な主偏
向器を、３２は静電的な副偏向器を示し、以上の部分を
電子光学鏡筒部（コラム）と呼んでいる。コラムから出
力された電子ビーム１０は収束されてステージ３３に載
置された試料１００に照射される。ステージ３３は試料
１００を電子ビーム１０に垂直な平面内で２次元的に移
動させる。電子ビーム露光装置は、更に所望のパターン
を露光するようにコラムの各部を制御する露光制御部を
有するが、本発明には直接関係しないので、ここでは説
明を省略する。
【０００５】電子ビーム露光装置で高い解像度を得るに
はレンズの結像性能が良好であることが必要であるが、
従来の収束するための磁場を試料面に形成しない方式で
は十分な結像性能が得られなかった。そこで、試料面に
も磁場を形成する収差的に良好なイマージョン方式を採
用して解像度を上げている。イマージョン方式を適用す
る場合、上記のような試料の上側にのみ投影レンズ３０
を設けた構造では試料１００付近の電磁場が不十分で、
解像度を向上させるのが難しいという問題があった。そ
こで、図１に示すように、ステージ３３の下側にレンズ
３５を配置して、投影レンズ３０の発生する磁場とレン
ズ３５の発生する磁場を合わせて試料付近に十分な磁場
を発生させることにより分解能を向上させることが行わ
れている。この場合、ステージ３３は金属で作ることは
できず、セラミックなどで作られる。なお、投影レンズ
３０とレンズ３５を合わせてイマージョンレンズと呼ん
でおり、投影レンズ３０を上側（前側）イマージョンレ
ンズ、レンズ３５を下側（後側）イマージョンレンズと
呼んでおり、ここでもこの語句を使用する。
はレンズの結像性能が良好であることが必要であるが、
従来の収束するための磁場を試料面に形成しない方式で
は十分な結像性能が得られなかった。そこで、試料面に
も磁場を形成する収差的に良好なイマージョン方式を採
用して解像度を上げている。イマージョン方式を適用す
る場合、上記のような試料の上側にのみ投影レンズ３０
を設けた構造では試料１００付近の電磁場が不十分で、
解像度を向上させるのが難しいという問題があった。そ
こで、図１に示すように、ステージ３３の下側にレンズ
３５を配置して、投影レンズ３０の発生する磁場とレン
ズ３５の発生する磁場を合わせて試料付近に十分な磁場
を発生させることにより分解能を向上させることが行わ
れている。この場合、ステージ３３は金属で作ることは
できず、セラミックなどで作られる。なお、投影レンズ
３０とレンズ３５を合わせてイマージョンレンズと呼ん
でおり、投影レンズ３０を上側（前側）イマージョンレ
ンズ、レンズ３５を下側（後側）イマージョンレンズと
呼んでおり、ここでもこの語句を使用する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図２は、従来使用され
る下側イマージョンレンズの構成を示す図であり、ヨー
ク３６にコイル３７を設け、軸上の部分に真空シール用
の蓋３８を設けている。すなわち、従来の下側イマージ
ョンレンズは、電磁レンズであった。電子ビーム露光装
置では、例えば、下側イマージョンレンズは０．１テス
ラ（１０００ガウス）程度の大きな磁場を上向きに発生
することが必要になることがある。このような大きな磁
束密度を発生させる電磁レンズは、大型であった。図１
に示すように、下側イマージョンレンズ３５はステージ
３３の下側に配置されるが、ステージ３３は高精度に広
い範囲を移動できる必要があり、大型の下側イマージョ
ンレンズ３５が配置されるとステージ３３の設計の自由
度が減少し、所望のステージ性能が得られないという問
題が生じる。
る下側イマージョンレンズの構成を示す図であり、ヨー
ク３６にコイル３７を設け、軸上の部分に真空シール用
の蓋３８を設けている。すなわち、従来の下側イマージ
ョンレンズは、電磁レンズであった。電子ビーム露光装
置では、例えば、下側イマージョンレンズは０．１テス
ラ（１０００ガウス）程度の大きな磁場を上向きに発生
することが必要になることがある。このような大きな磁
束密度を発生させる電磁レンズは、大型であった。図１
に示すように、下側イマージョンレンズ３５はステージ
３３の下側に配置されるが、ステージ３３は高精度に広
い範囲を移動できる必要があり、大型の下側イマージョ
ンレンズ３５が配置されるとステージ３３の設計の自由
度が減少し、所望のステージ性能が得られないという問
題が生じる。
【０００７】また、コイルに電流を流す電磁レンズであ
るため、大きな磁束密度を発生させるには流す電流も大
きくなるが、電流が大きくなると発生する熱も増加し、
その周囲に熱分布を発生させてステージ３３が歪み、照
射精度を低下させるといった問題を生じる。本発明は、
このような問題を解決するためのものであり、下側イマ
ージョンレンズを小型にできるイマージョン方式の電子
ビーム照射装置の実現を目的とする。
るため、大きな磁束密度を発生させるには流す電流も大
きくなるが、電流が大きくなると発生する熱も増加し、
その周囲に熱分布を発生させてステージ３３が歪み、照
射精度を低下させるといった問題を生じる。本発明は、
このような問題を解決するためのものであり、下側イマ
ージョンレンズを小型にできるイマージョン方式の電子
ビーム照射装置の実現を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を実現するた
め、本発明の電子ビーム照射装置は、下側イマージョン
レンズを永久磁石で構成する。すなわち、本発明の電子
ビーム照射装置は、電子ビームを発生する電子銃と、電
子銃で発生された電子ビームを収束する収束手段とを備
え、収束手段で収束した電子ビームを試料に照射する電
子ビーム照射装置であって、収束手段は、試料より電子
銃側に配置された前側収束手段と、試料の電子銃側と反
対側に配置された後側収束手段とを備え、試料付近の電
子ビームの収束を、前側収束手段と後側収束手段が発生
する両方の電磁場で行い、後側収束手段は永久磁石を備
えることを特徴とする。
め、本発明の電子ビーム照射装置は、下側イマージョン
レンズを永久磁石で構成する。すなわち、本発明の電子
ビーム照射装置は、電子ビームを発生する電子銃と、電
子銃で発生された電子ビームを収束する収束手段とを備
え、収束手段で収束した電子ビームを試料に照射する電
子ビーム照射装置であって、収束手段は、試料より電子
銃側に配置された前側収束手段と、試料の電子銃側と反
対側に配置された後側収束手段とを備え、試料付近の電
子ビームの収束を、前側収束手段と後側収束手段が発生
する両方の電磁場で行い、後側収束手段は永久磁石を備
えることを特徴とする。
【０００９】後側収束手段は、永久磁石に加えてその周
囲に配置された補助コイルとヨークを備えるようにし
て、後側収束手段で発生する磁場を微調整できるように
してもよい。本発明によれば、後側収束手段は永久磁石
を備えるため、コイルとヨークの電磁レンズのみで形成
した時に比べて小型にできる。
囲に配置された補助コイルとヨークを備えるようにし
て、後側収束手段で発生する磁場を微調整できるように
してもよい。本発明によれば、後側収束手段は永久磁石
を備えるため、コイルとヨークの電磁レンズのみで形成
した時に比べて小型にできる。
【００１０】後側収束手段の永久磁石は、円柱状である
ことが望ましい。これ円柱状であれば中空のものに比べ
て軸方向に大きな磁束を発生できるためであり、後側収
束手段が試料の後側に設けられ、電子ビームが通過する
必要がないので円柱状のものが使用できる。
ことが望ましい。これ円柱状であれば中空のものに比べ
て軸方向に大きな磁束を発生できるためであり、後側収
束手段が試料の後側に設けられ、電子ビームが通過する
必要がないので円柱状のものが使用できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に説明する本発明の実施例の
電子ビーム照射装置は、既に説明した図１に示すような
構成と類似の構成を有し、下側（後側）イマージョンレ
ンズ３５が、永久磁石を有する点のみが異なる。図３
は、本発明の実施例の電子ビーム照射装置で使用する下
側（後側）イマージョンレンズ４０の構造を示す図であ
る。図示のように、ヨーク４１の中心軸の部分に永久磁
石４２を配置し、その両側に補助コイル４３を配置し、
軸上の部分に真空シール用の蓋４４を設けている。永久
磁石は、電磁レンズと同じ強度の磁束を電磁レンズに比
べて小型な形状で発生できる。
電子ビーム照射装置は、既に説明した図１に示すような
構成と類似の構成を有し、下側（後側）イマージョンレ
ンズ３５が、永久磁石を有する点のみが異なる。図３
は、本発明の実施例の電子ビーム照射装置で使用する下
側（後側）イマージョンレンズ４０の構造を示す図であ
る。図示のように、ヨーク４１の中心軸の部分に永久磁
石４２を配置し、その両側に補助コイル４３を配置し、
軸上の部分に真空シール用の蓋４４を設けている。永久
磁石は、電磁レンズと同じ強度の磁束を電磁レンズに比
べて小型な形状で発生できる。
【００１２】補助コイル４３に電流を流すことにより発
生する磁束は、永久磁石４２の磁束に重ねられ、試料１
００の部分に磁場を形成する。このように永久磁石４２
に加えて補助コイル４３を設けるのは、永久磁石４２は
材料や形状及び着磁工程などのばらつきにより発生する
磁束にばらつきがある。試料１００の部分の磁場は、上
側イマージョンレンズ（投影レンズ）３０と下側イマー
ジョンレンズ４０の発生する磁場を合成したものであ
り、下側イマージョンレンズ４０の発生する磁場がばら
つくと所望の磁場が形成できない。そこで、本実施例で
は、永久磁石４２の回りに配置した補助コイル４３に流
す電流を調整することにより所望の磁場が得られるよう
に調整している。この補助コイル４３とヨーク４１は、
永久磁石４２のばらつきを調整するためのものであり、
永久磁石４２のばらつきの範囲より若干大きな磁束を発
生できればよく、あまり大きくなることはない。従っ
て、図３の下側イマージョンレンズ４０は、図２の従来
例に比べて小型にできる。
生する磁束は、永久磁石４２の磁束に重ねられ、試料１
００の部分に磁場を形成する。このように永久磁石４２
に加えて補助コイル４３を設けるのは、永久磁石４２は
材料や形状及び着磁工程などのばらつきにより発生する
磁束にばらつきがある。試料１００の部分の磁場は、上
側イマージョンレンズ（投影レンズ）３０と下側イマー
ジョンレンズ４０の発生する磁場を合成したものであ
り、下側イマージョンレンズ４０の発生する磁場がばら
つくと所望の磁場が形成できない。そこで、本実施例で
は、永久磁石４２の回りに配置した補助コイル４３に流
す電流を調整することにより所望の磁場が得られるよう
に調整している。この補助コイル４３とヨーク４１は、
永久磁石４２のばらつきを調整するためのものであり、
永久磁石４２のばらつきの範囲より若干大きな磁束を発
生できればよく、あまり大きくなることはない。従っ
て、図３の下側イマージョンレンズ４０は、図２の従来
例に比べて小型にできる。
【００１３】上記の実施例では、永久磁石４２のばらつ
きを調整するためその周囲に補助コイルとヨークを形成
したが、永久磁石４２のばらつきが十分に小さければ、
図４のように、台座５１の上に永久磁石５２を固定して
下側イマージョンレンズとして使用することも可能であ
る。また、永久磁石４２のばらつきが小さければ、下側
イマージョンレンズ４０の上下方向の位置を調整して所
望の磁場を形成することも可能である。
きを調整するためその周囲に補助コイルとヨークを形成
したが、永久磁石４２のばらつきが十分に小さければ、
図４のように、台座５１の上に永久磁石５２を固定して
下側イマージョンレンズとして使用することも可能であ
る。また、永久磁石４２のばらつきが小さければ、下側
イマージョンレンズ４０の上下方向の位置を調整して所
望の磁場を形成することも可能である。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、小型の下側イマー
ジョンレンズで従来と同等の性能を得ることができるの
で、ステージの設計の自由度が増加し、電子ビーム照射
装置全体の小型化及び精度向上が可能になる。また、永
久磁石を使用するため電流を流す必要がないので熱を発
生させず、周囲に熱分布を発生させないので、照射精度
が向上する。
ジョンレンズで従来と同等の性能を得ることができるの
で、ステージの設計の自由度が増加し、電子ビーム照射
装置全体の小型化及び精度向上が可能になる。また、永
久磁石を使用するため電流を流す必要がないので熱を発
生させず、周囲に熱分布を発生させないので、照射精度
が向上する。
【図１】電子ビーム露光装置の電子光学コラムの部分の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図２】従来の下側イマージョンレンズの構造を示す図
である。
である。
【図３】本発明の実施例の下側イマージョンレンズの構
造を示す図である。
造を示す図である。
【図４】下側イマージョンレンズの変形例を示す図であ
る。
る。
１１…電子銃 ３０…投影レンズ（上側イマージョンレンズ） ３３…ステージ ３５、４０…上側（後側）イマージョンレンズ ４２、５２…永久磁石 ４３…補助コイル １００…試料（ウエハ）
Claims (2)
- 【請求項１】 電子ビームを発生する電子銃と、 該電子銃で発生された前記電子ビームを収束する収束手
段とを備え、該収束手段で収束した前記電子ビームを試
料に照射する電子ビーム照射装置であって、 前記収束手段は、前記試料より前記電子銃側に配置され
た前側収束手段と、前記試料の前記電子銃側と反対側に
配置された後側収束手段とを備え、前記試料付近の前記
電子ビームの収束を、前記前側収束手段と前記後側収束
手段が発生する両方の電磁場で行い、 前記後側収束手段は永久磁石を備えることを特徴とする
電子ビーム照射装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の電子ビーム照射装置で
あって、 前記後側収束手段は、前記永久磁石の回りに設けられた
補助コイルとヨークとを備える電子ビーム照射装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10086887A JPH11283544A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 電子ビーム照射装置 |
| US09/266,090 US6307312B1 (en) | 1998-03-31 | 1999-03-10 | Immersion lens and electron beam projection system using the same |
| DE19915572A DE19915572C2 (de) | 1998-03-31 | 1999-03-30 | Immersionslinse und Elektronenstrahl-Projektionssystem zu deren Anwendung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10086887A JPH11283544A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 電子ビーム照射装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11283544A true JPH11283544A (ja) | 1999-10-15 |
Family
ID=13899357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10086887A Pending JPH11283544A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 電子ビーム照射装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6307312B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11283544A (ja) |
| DE (1) | DE19915572C2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009540512A (ja) * | 2006-06-07 | 2009-11-19 | エフ・イ−・アイ・カンパニー | 小型の走査型電子顕微鏡 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69738332T2 (de) * | 1996-09-24 | 2008-11-27 | Hitachi, Ltd. | Ladungsträgerstrahl-emittiervorrichtung |
| US6768117B1 (en) * | 2000-07-25 | 2004-07-27 | Applied Materials, Inc. | Immersion lens with magnetic shield for charged particle beam system |
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