JPS6161414A - Multicharged beam exposure device - Google Patents
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- JPS6161414A JPS6161414A JP18279384A JP18279384A JPS6161414A JP S6161414 A JPS6161414 A JP S6161414A JP 18279384 A JP18279384 A JP 18279384A JP 18279384 A JP18279384 A JP 18279384A JP S6161414 A JPS6161414 A JP S6161414A
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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
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
- H01J37/06—Electron sources; Electron guns
- H01J37/065—Construction of guns or parts thereof
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、集積回路回路素子等の製造工程において、複
数本の荷電ビームを用いてウェハやマスク基板等の試料
に微細パターンを描画するマルチ荷電ビーム露光装置に
関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a multi-charged method for drawing fine patterns on a sample such as a wafer or a mask substrate using a plurality of charged beams in the manufacturing process of integrated circuit elements, etc. This invention relates to a beam exposure device.
マルチ電子ビーム露光装置の一例として、1、Brod
ie、E、R,すasterberg、D、R,Con
e。As an example of a multi-electron beam exposure system, 1.
ie, E. R., Asterberg, D. R., Con.
e.
J、J、Muray、 N、Williams、 an
d L、Ga51orek : ”AMultiple
−Electron−flOaIllIExposur
e System forHigh−Throughp
ut、Dj、ract−Write Submicro
meterLithography”、IIEIEE
Trans、on ElectronDevices、
Vol、ED−28,p、1422 (1981)に
掲載されている装置を第1図に示す、101は電子銃、
102は照射レンズ、103はブランカ、104はオブ
ジェクドパアパーチャ、 105および106は偏向器
、107は静電レンズ、108は静電レンズ107を多
数配置することで構成したフライズアイレンズ、109
はステージ、110はステージ109に搭載したウェハ
、111は電子銃101から放出されオブジェクト・ア
パーチャ104に到達するまでの電子ビーム、112は
オブジェクト・アパーチャ104を通過しフライズアイ
レンズ108に到達するまでの電子ビーム、113に代
表される電子ビームはフライズアイレンズ108を通過
した後の電子ビームである。J., J., Muray, N., Williams, an.
d L, Ga51orek: ”AMultiple
-Electron-flOaIllIExposur
e System for High-Throughp
ut, Dj, ract-Write Submicro
meterLithography”, IIEIEE
Trans, on Electron Devices,
The device described in Vol. ED-28, p. 1422 (1981) is shown in Fig. 1. 101 is an electron gun;
102 is an irradiation lens, 103 is a blanker, 104 is an object aperture, 105 and 106 are deflectors, 107 is an electrostatic lens, 108 is a fly's eye lens configured by arranging a large number of electrostatic lenses 107, 109
is a stage, 110 is a wafer mounted on the stage 109, 111 is an electron beam emitted from the electron gun 101 until it reaches the object aperture 104, and 112 is an electron beam that passes through the object aperture 104 and reaches the fly's eye lens 108. The electron beam represented by the electron beam 113 is the electron beam after passing through the fly's eye lens 108.
電子銃101内には陰極から放出された電子ビームによ
ってクロスオーバが作られている。電子ビ−ムlllは
電子銃101内のクロスオーバから放射状に拡がり、照
射レンズ102を通ってオブジェクト・アパーチャ10
4上に集束している。すなわち、照射レンズ102によ
って、電子銃101内のクロスオーバの像が、オブジェ
クト・アパーチャ104上に形成されている。オブジェ
クト・アパーチャ104を通過した電子ビーム112は
放射状に拡がり、フライズアイレンズ108の全面をほ
ぼ一様に照射している。フライズアイレンズ108の直
径は約10anである。オブジェクト・アパーチャ10
4からフライズアイレンズ108までの距離は約1mで
ある。フライズアイレンズ108の各静電レンズ107
を通して、オブジェクト・アパーチャ104の像が、ウ
ェハ110上に投影されている。A crossover is created within the electron gun 101 by the electron beam emitted from the cathode. The electron beam 1ll spreads radially from the crossover in the electron gun 101 and passes through the illumination lens 102 to the object aperture 10.
It is focused on 4. That is, an image of the crossover within the electron gun 101 is formed on the object aperture 104 by the irradiation lens 102 . The electron beam 112 that has passed through the object aperture 104 spreads radially and almost uniformly illuminates the entire surface of the fly's eye lens 108. The diameter of the fly's eye lens 108 is approximately 10 an. Object aperture 10
4 to the fly's eye lens 108 is about 1 m. Each electrostatic lens 107 of the fly's eye lens 108
Through it, an image of object aperture 104 is projected onto wafer 110.
オブジェクト・アパーチャ104からフライズアイレン
ズ108までの距離は固定されているので、電子ビーム
112がフライズアイレンズ108を照射する円形領域
の半径は電子ビーム112の開き角α0によって制限さ
れる。収差のない電子光学系において、クロスオーバの
径をd、クロスオーバにおけるビーム開き角をα、クロ
スオーバの電位をVとすると、ラグランジューヘルムホ
ルツの法則により、d・α・v′は保存される。そこで
、第1図に示した光学系において、電子銃101内のク
ロスオーバの直径をdo、電子銃101内のクロスオー
バにおけるビーム開き角をαc、電子銃101内のクロ
スオーバの電位をVCとし、オブジェクト・アパーチャ
104上のクロスオーバの直径をdo、オブジェクト・
アパーチャ104上のクロスオーバにおけるビーム開き
角をα。、オブジェクト・アパーチャ104上のクロス
オーバの電位をvoとすると、d。・・。・Vノ=do
・α。・Vノ=C(1)の関係が成り立つ。ここで、C
は定数である。Since the distance from object aperture 104 to fly's eye lens 108 is fixed, the radius of the circular region in which electron beam 112 illuminates fly's eye lens 108 is limited by the aperture angle α0 of electron beam 112. In an aberration-free electron optical system, if the diameter of the crossover is d, the beam aperture angle at the crossover is α, and the potential of the crossover is V, d, α, and v' are conserved according to Lagrange-Helmholtz's law. . Therefore, in the optical system shown in FIG. 1, the diameter of the crossover in the electron gun 101 is do, the beam aperture angle at the crossover in the electron gun 101 is αc, and the potential of the crossover in the electron gun 101 is VC. , do the diameter of the crossover on the object aperture 104, and
The beam opening angle at the crossover on the aperture 104 is α. , d, where the crossover potential on the object aperture 104 is vo. ....・Vノ=do
・α.・The relationship V=C(1) holds true. Here, C
is a constant.
この装置では、フライズアイレンズ108を構成する静
電レンズ107にアパーチャレンズ(レンズを境界にし
て像面側の空間と物面側の空間の電位が異なるレンズ)
を用いている。オブジェクト・アパーチャ104および
フライズアイレンズ108に1kV、ウェハ110に9
kVが印加されている。オブジェクト・アパーチャ【0
4は一辺が50−の正方形に構成されている。オブジェ
クト・アパーチャ104上のクロスオーバの直径は42
X50=71amである。In this device, the electrostatic lens 107 that constitutes the fly's eye lens 108 is used as an aperture lens (a lens in which the space on the image side and the space on the object side have different potentials with the lens as a boundary).
is used. 1 kV to object aperture 104 and fly's eye lens 108, 9 to wafer 110.
kV is applied. Object aperture [0
4 is configured as a square with each side being 50-. The diameter of the crossover on object aperture 104 is 42
X50=71am.
電子ビーム112はフライズアイレンズ108の全面を
照射しているので、その開き角α。はarctan(5
aa/ 1 m ) = 50mradである。そこで
1式(1)に、v0=1kV、α。=50mrad、
do=71urnを代入して、定数Cの値を求めると、
C== 3500−・mrad ・(kV)2となる。Since the electron beam 112 illuminates the entire surface of the fly's eye lens 108, its aperture angle is α. is arctan(5
aa/1 m) = 50 mrad. Therefore, in equation 1 (1), v0 = 1kV, α. =50 mrad,
Substituting do=71urn and finding the value of constant C, we get
C==3500-・mrad・(kV)2.
ところで、試料に入射する電子ビームのエネルギーを高
くすると、試料内での電子散乱による横方向への電子の
広がりが小さくなるのでパターンの解像度が上がり、微
細パターン描画に有利とされている。第1図に示した装
置で超微細パターンを描画するために、ウェハ110に
、たとえば50kVの電圧を印加した場合を考える。こ
の装置でば、フライズアイレンズ108に用いたアパー
チャレンズの結像条件より、オブジェクト・アパーチャ
104の電位V。はウェハ110の電位の1/9に保つ
必要がある。したがって、ウェハ110に50kVを印
加した場合、オブジェクト・アパーチャ104の電位v
0は5.6kVとなる。このとき、電子ビーム112の
開き角α。は、式(1)に、d o = 71 tm、
V o = 5 、6kV、 C=3500m ・m
rad ・(kV))を代入することにより、21++
radとなる。これより、電子ビーム112がフライズ
アイレンズ108を照射する円形領域の半径は2.la
iとなる。すなわち、電子ビーム112がフライズアイ
レンズ108を照射する領域の面積は、フライズアイレ
ンズ108の全面にビームが照射されている場合に比べ
て約1/6となる。このように、この装置で超微細パタ
ーンを描画するためにウェハ110に50kVの電圧を
印加した場合、同時に電子ビーム照射で露光できる領域
が176に減少するため、ステージ移動回数が6倍に増
大し、ステージ移動に伴うむだな時間が増大するという
問題がある。Incidentally, when the energy of the electron beam incident on the sample is increased, the spread of electrons in the lateral direction due to electron scattering within the sample becomes smaller, which increases the resolution of the pattern, which is advantageous for drawing fine patterns. Consider a case where, for example, a voltage of 50 kV is applied to the wafer 110 in order to draw an ultra-fine pattern using the apparatus shown in FIG. In this device, the potential V of the object aperture 104 is determined by the imaging conditions of the aperture lens used for the fly's eye lens 108. needs to be maintained at 1/9 of the potential of the wafer 110. Therefore, if 50 kV is applied to the wafer 110, the potential v of the object aperture 104
0 is 5.6kV. At this time, the opening angle α of the electron beam 112. In equation (1), d o = 71 tm,
V o = 5, 6kV, C = 3500m ・m
rad ・(kV)), 21++
It becomes rad. From this, the radius of the circular area where the electron beam 112 irradiates the fly's eye lens 108 is 2. la
It becomes i. That is, the area of the region where the electron beam 112 irradiates the fly's eye lens 108 is approximately 1/6 of the area where the entire surface of the fly's eye lens 108 is irradiated with the beam. In this way, when a voltage of 50 kV is applied to the wafer 110 in order to draw an ultra-fine pattern using this device, the number of areas that can be simultaneously exposed by electron beam irradiation decreases to 176, and the number of times the stage moves increases six times. , there is a problem in that the wasted time associated with stage movement increases.
また、この装置では、電子銃101に3電極電子銃を用
いており、陰極材料には仕事関数の低いThe、入りの
タングステンを採用しているが、フライズアイレンズ1
08を通過した後の電子ビーム113の電流値は10n
Aという小さな値にしかならない。このため、この電子
銃を用いた装置では、実露光時間(電子ビームがレジス
トを照射し露光するのに要する時間)が増大し、この時
間を大幅に減少させることは難しいという問題がある。Furthermore, in this device, a three-electrode electron gun is used as the electron gun 101, and tungsten with a low work function is used as the cathode material.
The current value of the electron beam 113 after passing through 08 is 10n
It will only be a small value of A. Therefore, in an apparatus using this electron gun, the actual exposure time (the time required for the electron beam to irradiate and expose the resist) increases, and there is a problem in that it is difficult to significantly reduce this time.
本発明の目的はこれらの問題点をm決し、ビームの加速
電圧が高い場合でも、フライズアイレンズ中のすべての
静電レンズに高い電流値の電子ビームを照射でき、スル
ープットを大幅に向上させることができるマルチ荷電ビ
ーム露光装置を提供することにある。The purpose of the present invention is to solve these problems, and even when the beam acceleration voltage is high, it is possible to irradiate all the electrostatic lenses in the fly's eye lens with an electron beam with a high current value, thereby significantly improving the throughput. The object of the present invention is to provide a multi-charged beam exposure apparatus that can perform the following steps.
この目的を達成するために本発明は、先端形状がほぼ球
面である陰極と、中央部の形状が上記陰極の先端球面の
中心とほぼ同じ中心を持つほぼ球面で、かつ該中央部に
複数の孔を設けた陽極と。In order to achieve this object, the present invention provides a cathode having a substantially spherical tip, a central portion having a substantially spherical shape with a center substantially the same as the center of the spherical tip of the cathode, and a plurality of cathodes in the central portion. and an anode with holes.
上記陰極と上記陽極との間に設けたビーム制御型1
極とから成り、上記陽極中央部の周辺部および
上記ビーム制御電極の形状および位置がピアス銃の条件
を満たす電子銃を有することを特徴とする。Beam control type 1 provided between the cathode and the anode
The present invention is characterized in that it has an electron gun consisting of a pole, and the shape and position of the periphery of the central part of the anode and the beam control electrode satisfy the conditions of a piercing gun.
次に1本発明になる電子銃について説明する。Next, an electron gun according to the present invention will be explained.
第2図は、本発明になる電子銃の概念を説明するための
断面図である。201は陰極、202は陽極、203は
ビーム制御電極、204〜208は陽極202にあけた
陽極孔、209は陰極201から放出された電子ビーム
、210〜214は陽極孔204〜208を通過した後
の電子ビームである。一点鎖線oo′は当該電子銃の中
心軸である。ここに示した電子銃では、陰極201、陽
極元204〜208を除いた陽極202の形状、および
ビーム制御@ i 203は中心軸00′に対して回転
対称である。FIG. 2 is a sectional view for explaining the concept of the electron gun according to the present invention. 201 is a cathode, 202 is an anode, 203 is a beam control electrode, 204 to 208 are anode holes made in the anode 202, 209 is an electron beam emitted from the cathode 201, and 210 to 214 are electron beams after passing through the anode holes 204 to 208. is an electron beam. The dashed line oo' is the central axis of the electron gun. In the electron gun shown here, the cathode 201, the shape of the anode 202 excluding the anode elements 204 to 208, and the beam control @i 203 are rotationally symmetrical with respect to the central axis 00'.
第2図において、陰極201の先端の形状は球面になっ
ている。陽ji4i202において、CDで示した部分
を陽極中央部と呼ぶ、陽極中央部は、陰極先端の球面と
同一の中心を持つ球面になっている。In FIG. 2, the tip of the cathode 201 has a spherical shape. In the positive ji4i 202, the part indicated by CD is called the central part of the positive electrode.The central part of the positive electrode is a spherical surface having the same center as the spherical surface of the cathode tip.
陽極中央部には陽極孔204〜208が配置しである。Anode holes 204 to 208 are arranged in the center of the anode.
その様子を第3図に示す。第3図は第2図で示した陽極
202の平面図である。301〜308は陽極孔204
〜208と同様の陽極孔である。第2図において。The situation is shown in Figure 3. FIG. 3 is a plan view of the anode 202 shown in FIG. 301 to 308 are anode holes 204
This is an anode hole similar to ~208. In fig.
陽極202のABCで示した部分(以後、この部分を陽
極周辺部と呼ぶ)、およびビーム制御電極203は、後
に述べるピアス銃の条件を満足するように。The portion indicated by ABC of the anode 202 (hereinafter this portion will be referred to as the anode peripheral portion) and the beam control electrode 203 are designed to satisfy the conditions for a piercing gun, which will be described later.
形状および位置を定める。陽極周辺部ABCおよびビー
ム制御電極203を、ピアス銃の条禅を満足するように
配置した場合、陰極201の先端より電子ビーム209
は放射状に拡がり、PCより外側にはビームはほとんど
行かない、なお、電子銃は空間電荷制限状態で使用する
。Define shape and position. When the anode peripheral portion ABC and the beam control electrode 203 are arranged to satisfy the shape of the piercing gun, the electron beam 209 is emitted from the tip of the cathode 201.
The electron beam spreads radially, and the beam hardly goes outside the PC.The electron gun is used in a space charge limited state.
ここで、陰極先端球面の半径がRo、陽極中央部の半径
がRa、電子ビーム209の開き角がαの場合について
、陽極周辺部ABCおよびビーム制御電極203の形状
、位置の決定方法を説明する。この方法では、J、R,
Pierce :“Theory and Desi+
;nof ELECTRON BEAMS”、 D、V
AN、 N0STRAND COMPANY。Here, a method for determining the shape and position of the anode peripheral portion ABC and the beam control electrode 203 will be explained for the case where the radius of the spherical surface of the cathode tip is Ro, the radius of the anode center is Ra, and the opening angle of the electron beam 209 is α. . In this method, J, R,
Pierce: “Theory and Desi+
;nof ELECTRON BEAMS”, D, V
AN, N0STRAND COMPANY.
INC,(1954)に掲載されている、ピアス銃の電
極決定に用いられている考え方を用いている。第4−に
示すような、モデル化した電子銃を考える。The concept used in determining electrodes for piercing guns, published in INC. (1954), is used. Consider a modeled electron gun as shown in Section 4-.
401は陰極、402は陽極である。陰極401と陽極
/102は同心球であり、陰極401の半径をRo 、
陽極4()2の半径をRaとする。この電子銃では、陰
極401から、あらゆる方向に一様に電子が放出されて
いる。401 is a cathode, and 402 is an anode. The cathode 401 and the anode/102 are concentric spheres, and the radius of the cathode 401 is Ro,
Let Ra be the radius of the anode 4()2. In this electron gun, electrons are uniformly emitted from the cathode 401 in all directions.
この電子銃の、空間電荷制限状態における動径R方向に
沿った電位分布V (R)を計算する。第2図において
、■PCに沿う電位分布がV (R)となる、■PCに
垂直な方向の電界成分はOとなる。The potential distribution V (R) of this electron gun along the radial R direction in the space charge limited state is calculated. In FIG. 2, the potential distribution along PC is V (R), and the electric field component in the direction perpendicular to PC is O.
という条件がピアス銃の条件である。これらの条件を満
足するように、陽極周辺部ABCおよびビーム制御電極
203の形状および位置を決定する。These conditions are the conditions for a piercing gun. The shape and position of the anode peripheral portion ABC and the beam control electrode 203 are determined so as to satisfy these conditions.
第2図に示した本発明になる電子銃においては、例えば
陰極先端の球面の半径ROが21Tfi、陽極中央部の
半径R6が10m、電子ビーム209の開き角αが45
″である。上記に述べた方法にしたがって、まず、第4
図において、R6=2+m+、Ra = 10mmとし
、陰極401にOv、陽極402に1vを印加して。In the electron gun according to the present invention shown in FIG. 2, for example, the radius RO of the spherical surface at the tip of the cathode is 21 Tfi, the radius R6 of the anode center is 10 m, and the aperture angle α of the electron beam 209 is 45 Tfi.
''. According to the method described above, first, the fourth
In the figure, R6=2+m+, Ra=10 mm, and Ov is applied to the cathode 401 and 1V is applied to the anode 402.
空間電荷制限状態における動径方向の電位分布V(R)
を計算した。この結果を第5図に実線で示す、なお、V
(R)は陽極402に印加する電圧に依存しない。つ
ぎに、第2図における。BCとPCとのなす角度Oaと
、HKとPCとのなす角度θ、を変化させ、陰極201
およびビーム制御電極203にOV、陽極202に1v
を印加したときの、PCに沿う電位分布を有限要素法に
より求めた。Radial potential distribution V(R) in space charge limited state
was calculated. This result is shown by the solid line in FIG.
(R) does not depend on the voltage applied to the anode 402. Next, in FIG. By changing the angle Oa between BC and PC and the angle θ between HK and PC, the cathode 201
and OV to the beam control electrode 203, 1V to the anode 202
The potential distribution along the PC was determined by the finite element method when the voltage was applied.
この結果、θ、=72.5°、 ou=61” にす
ると、第5図に点線で示すような、実線とほぼ一致する
電位分布が得られた。このとき、PCに垂直な方向の電
界成分は0であった。以上により、θ、を72.5”
、θ8を67″ とした。As a result, when θ = 72.5° and ou = 61'', a potential distribution almost identical to the solid line, as shown by the dotted line in Figure 5, was obtained.At this time, the electric field in the direction perpendicular to the PC The component was 0. From the above, θ was 72.5"
, θ8 was set to 67″.
陽極孔204〜208を通過した後の各電子ビーム21
0−214に対するパービアンスP = I / V
ar(ただし、I:[子ビーム210〜214のそれぞ
れの電流値、va:電子ビーム210〜214の加速電
圧)は、次式で表わされる。Each electron beam 21 after passing through the anode holes 204 to 208
Perveance P = I/V for 0-214
ar (where I: [current value of each of the child beams 210 to 214, va: acceleration voltage of the electron beams 210 to 214) is expressed by the following equation.
P =(8πt 、/ 9)・(2e/m)’(1−c
osO)/k” (2)ここで、ε。は真空の誘電率
、eは電子の電荷量、mは電子の静止質量、θは陰極先
端から陽極孔を見込む半開き角である。には陰極先端球
面の半径Roと陽極中央部の半径R1どの比で決まる定
数である。ε。、e、mの値は既知であり、これらを式
(2)に代入すると、
P =14.66X10−’X(1−cosO)/k”
(A/V’) (3)となる。陽極孔204〜2
08,301〜304の直径は0.025nsmである
。このとき、0は1 、25mradである。P = (8πt, / 9)・(2e/m)'(1-c
osO)/k" (2) where ε is the permittivity of vacuum, e is the amount of charge of electrons, m is the rest mass of electrons, and θ is the half-opening angle when looking into the anode hole from the cathode tip. It is a constant determined by the ratio of the radius Ro of the tip spherical surface and the radius R1 of the anode center.The values of ε., e, and m are known, and by substituting these into equation (2), P = 14.66X10-' X(1-cosO)/k”
(A/V') (3). Anode hole 204-2
The diameter of 08,301-304 is 0.025 nsm. At this time, 0 is 1.25 mrad.
R−/ ROは5であり、これに対応するに2の値は、
B、Iルangmuir and K、B、Blodg
ett :“Currentslimited by
5pace charge between conc
entricspheres”、 Phys、Rev、
24.p、49. (1924)を参照すると、1.1
41となる。式(3)に、θ= 1 、25mrad、
k”=1.141を代入することにより、各電子ビーム
210〜214に対するパービアンスPは、 1.0X
10A/V”となる。たとえば、陽極202に5.6k
Vを印加した場合、各電子ビーム210〜214の電流
値は、それぞれ4.2μAという大きな値になる。R-/RO is 5, and the corresponding value of 2 is
B,I langmuir and K,B,Blog
ett: “Currents limited by
5pace charge between conc.
Phys, Rev.
24. p, 49. (1924), 1.1
It becomes 41. In equation (3), θ= 1, 25 mrad,
By substituting k''=1.141, the perveance P for each electron beam 210-214 is 1.0X
10A/V". For example, 5.6k is applied to the anode 202.
When V is applied, the current value of each electron beam 210 to 214 becomes a large value of 4.2 μA.
以上の説明では、電子ビームの開き角α、陰極先端の半
径R0、陽極中央部の半径R,などの一つの組合せにつ
いて、本衰明の電子銃の一例を示した。それ以外の組合
せについても、以上に説明した方法にしたがって電子銃
を設計できる。また、陽極孔の位置、個数に関しても、
いろいろな組合せが可能である。In the above description, an example of an electron gun of the present invention has been shown for one combination of the opening angle α of the electron beam, the radius R0 of the cathode tip, the radius R of the anode center, and the like. For other combinations, electron guns can be designed according to the method described above. Also, regarding the position and number of anode holes,
Various combinations are possible.
本発明の電子銃によれば、電子ビームの開き角α、およ
び陽極孔の位置を適当に選ぶことにより、陽極孔を通過
した後の各電子ビームと電子銃の中心軸との成す角度を
任意に設定することができる。According to the electron gun of the present invention, by appropriately selecting the aperture angle α of the electron beam and the position of the anode hole, the angle formed between each electron beam after passing through the anode hole and the central axis of the electron gun can be set arbitrarily. Can be set to .
また、陰極先端の球面の半径R0、陽極中央部の半径R
,および陽極孔の直径を適当に選ぶことにより、電子銃
のパービアンスを大きくすることができ、電子銃から放
出される複数の電子ビームのそれぞれの電流値を大きく
できる。Also, the radius R0 of the spherical surface at the tip of the cathode, and the radius R at the center of the anode
, and the diameter of the anode hole, the perveance of the electron gun can be increased, and the current value of each of the plurality of electron beams emitted from the electron gun can be increased.
ここでは、陰極の先端、および陽極中央部が完全な球面
の場合を例にとり本発明の詳細な説明してきたが、陰極
から放出される電子ビームの電流密度の一様性を乱さな
い程度に、■陰極の先端、および陽極中央部の形状が球
面からずれている場合、たとえば、球面に近い楕円面、
放物面、双曲面である場合、■陰極の先端の球面の中心
と陽極中央部の球面の中心がずれている場合、でも同様
の効果が得られることが発明者〆により確認されている
。Here, the present invention has been explained in detail by taking as an example the case where the tip of the cathode and the center of the anode are completely spherical. ■If the shape of the tip of the cathode and the center of the anode deviates from a spherical surface, for example, an elliptical surface close to a spherical surface,
The inventor has confirmed that the same effect can be obtained even when the surface is a paraboloid or hyperboloid, or when the center of the spherical surface at the tip of the cathode and the center of the spherical surface at the center of the anode are misaligned.
つぎに1本発明による電子銃を用いた1本発明のマルチ
電子ビーム露光装置の実施例について説明する。本発明
の実施例として、複数の電子ビームを用いてウェハ上に
複数のLSIパターンを同時に露光可能なマルチ電子ビ
ーム露光装置を第6図に示す。601は本発明による電
子銃、602はブランカ、603および604は偏向器
、605は静電レンズ、606は静電レンズ605を多
数配置することで構成したフライズアイレンズ、607
はステージ、608はステージ607に搭載したウェハ
、609はオブジェクト・アパーチャ、610〜614
は電子銃601から放出された電子ビームである。Next, an embodiment of a multi-electron beam exposure apparatus according to the present invention using an electron gun according to the present invention will be described. As an embodiment of the present invention, FIG. 6 shows a multi-electron beam exposure apparatus capable of simultaneously exposing a plurality of LSI patterns on a wafer using a plurality of electron beams. 601 is an electron gun according to the present invention, 602 is a blanker, 603 and 604 are deflectors, 605 is an electrostatic lens, 606 is a fly's eye lens configured by arranging a large number of electrostatic lenses 605, 607
is a stage, 608 is a wafer mounted on the stage 607, 609 is an object aperture, 610 to 614
is an electron beam emitted from the electron gun 601.
電子ビーム610〜614は電子銃601から放射状に
放出され、オブジェク1〜・アパーチャ609を通して
、フライズアイレンズ606上の静電レンズ605を照
射している。フライズアイレンズ606の直径は約10
cmである。電子ビーム610〜614の各々のビーム
に1個のオブジェク1−・アパーチャ609、および1
個の静電レンズ605を対応させている。フライスアイ
レンズ606上の個々の静電レンズ605によって、オ
ブジェクト・アパーチャ609の像がウェハ上に電子ビ
ームの本数分だけ投影される0本実施例では、フライズ
アイレンズ606を構成する静電レンズ605にアパー
チャレンズを用い、電子銃601の陽極、オブジェクト
・アパーチャ609およびフライズアイレンズ606に
5,6kV、ウェハ608に50kVを印加している。Electron beams 610 to 614 are radially emitted from an electron gun 601 and illuminate an electrostatic lens 605 on a fly's eye lens 606 through objects 1 to aperture 609. The diameter of the fly's eye lens 606 is approximately 10
cm. One object 1-aperture 609 for each of the electron beams 610-614, and one
electrostatic lenses 605 are made to correspond to each other. Images of the object aperture 609 are projected onto the wafer by the individual electrostatic lenses 605 on the fly's eye lens 606. In this embodiment, the electrostatic lenses 605 forming the fly's eye lens 606 Using an aperture lens, 5.6 kV is applied to the anode of the electron gun 601, the object aperture 609, and the fly's eye lens 606, and 50 kV is applied to the wafer 608.
偏向器603,604によって電子ビーム610〜61
4を一方向に偏向走査する。LSIのパターンデータに
基づいて、ブランカ602にブランキング信号を加え、
電子ビーム610〜614を偏向信号と同期させてオン
・オフする。ステージ607は、電子ビーム610〜6
14の偏向走査方向と直角の方向に連続的に移動する。Electron beams 610 to 61 are formed by deflectors 603 and 604.
4 is deflected and scanned in one direction. Adding a blanking signal to the blanker 602 based on the LSI pattern data,
The electron beams 610 to 614 are turned on and off in synchronization with the deflection signal. The stage 607 emits electron beams 610 to 6.
14 in a direction perpendicular to the deflection scanning direction.
このようにして、各LSIチップにおいて、(偏向走査
幅Xチップ−辺の長さ)の領域を同時に描画する。この
領域のパターン描画が終わると、ステージ607を偏向
走査幅だけ、電子ビーム610〜614の偏向走査方向
と同じ方向に移動させ、つぎの領域のパターン描画をU
F4始する。この動作を繰り返すことにより、ウェハ6
08の全面にLSIパターンを描画する。In this way, on each LSI chip, an area of (deflection scanning width x chip - length of side) is drawn simultaneously. When the pattern drawing in this area is completed, the stage 607 is moved by the deflection scanning width in the same direction as the deflection scanning direction of the electron beams 610 to 614, and the pattern drawing in the next area is
Start F4. By repeating this operation, the wafer 6
An LSI pattern is drawn on the entire surface of 08.
この装置では、本発明の電子銃601を用いているので
、電子ビーl〜の加速電圧が高い場合でも、電子ビーム
610〜614と電子銃の中心軸との成す角度を任意に
設定でき、フライズアイレンズ606中のすべての静電
レンズ605に電子ビームを照射することができる。し
たがって、−回のビーム照射で露光できるウェハ面積が
増大し、ステージの移動回数を少なくすることができる
。すなわち、ステージ移動のむだな時間を減らすことが
できる。Since this device uses the electron gun 601 of the present invention, even when the accelerating voltage of the electron beam I~ is high, the angle formed between the electron beams 610~614 and the central axis of the electron gun can be set arbitrarily, and the frying All the electrostatic lenses 605 in the eye lens 606 can be irradiated with the electron beam. Therefore, the area of the wafer that can be exposed by -times of beam irradiation increases, and the number of times the stage is moved can be reduced. In other words, it is possible to reduce wasted time during stage movement.
また、電子ビーム610〜614の電流値が4.2μA
と大きいので、実露光時間を減少させることができる。In addition, the current value of the electron beams 610 to 614 is 4.2 μA.
This is large, so the actual exposure time can be reduced.
これらの結果、スルーブツトを大幅に向上させることが
できる。As a result, throughput can be significantly improved.
本発明の別の実施例として、平行照射光学系を用いたマ
ルチ電子ビーム露光装置を第7図に示す。As another embodiment of the present invention, a multi-electron beam exposure apparatus using a parallel irradiation optical system is shown in FIG.
第7図で、701は本発明の電子銃、702はブランカ
。In FIG. 7, 701 is an electron gun of the present invention, and 702 is a blanker.
703は照射レンズ、704はオブジェクト・アパーチ
ャ、705および706は偏向器、707は静電レンズ
。703 is an irradiation lens, 704 is an object aperture, 705 and 706 are deflectors, and 707 is an electrostatic lens.
708は静電レンズ707を多数配置することで構成し
たフライズアイレンズ、709はステージ、710はス
テージ709に搭載したウェハ、711〜715は電子
銃701から放出された電子ビームである。708 is a fly's eye lens constructed by arranging a large number of electrostatic lenses 707; 709 is a stage; 710 is a wafer mounted on the stage 709; and 711 to 715 are electron beams emitted from the electron gun 701.
電子銃701から放射状に放出された電子ビーム711
〜715は、照射レンズ703によって平行ビームにな
り、オブジェクト・アパーチャア04を照射する。オブ
ジェクト・アパーチャア04を出た電子ビーム711〜
715は平行ビームのままフライズアイレンズ708上
の各々の静電レンズ707を照射する。オブジェクト・
アパーチャア04の像は、フライズアイレンズ上の各々
の静電レンズ707によって、電子ビームの本数分だけ
ウェハ710上に投影される。Electron beam 711 radially emitted from the electron gun 701
~715 is turned into a parallel beam by the illumination lens 703 and illuminates the object aperture 04. Electron beam 711 exiting object aperture 04~
715 irradiates each electrostatic lens 707 on the fly's eye lens 708 as a parallel beam. object·
Images of the aperture 04 are projected onto the wafer 710 by the number of electron beams by each electrostatic lens 707 on the fly's eye lens.
LS’Lパターンの描画方法は、第6図に示したマルチ
電子ビーム露光装置と同様である。この装置でも、第6
図に示したマルチ電子ビーム露光装置と同様の効果をあ
げることができる。The method of drawing the LS'L pattern is the same as that of the multi-electron beam exposure apparatus shown in FIG. Even with this device, the 6th
The same effects as the multi-electron beam exposure apparatus shown in the figure can be achieved.
以上のように、先端がほぼ球面である陰極と。 As mentioned above, the cathode has a nearly spherical tip.
中央部の形状が該陰極の先端球面の中心とほぼ同じ中心
を持つほぼ球面で、かつ該中央部には複数の孔を設けた
陽極と、該陽極の中央部の周辺部と、ビーム制御電極と
から成り、該陽極中央部の周辺部および該ビーム制御電
極の形状および位置がピアス銃の条件を満たすように配
置した電子銃を用いたので、加速電圧が高い場合でもフ
ライズアイレンズの中のすべての静電レンズに高い電流
値の電子ビームを照射することができる。この結果、ス
テージ移動に伴うむ−だな時間、および実露光時間を減
少させることができ、スループットを大幅に向上させる
ことができる。an anode having a central portion having a substantially spherical shape having a center approximately the same as the center of the spherical tip of the cathode, and a plurality of holes provided in the central portion; a peripheral portion of the central portion of the anode; and a beam control electrode. Since we used an electron gun arranged so that the peripheral part of the anode center and the shape and position of the beam control electrode met the requirements for a pierce gun, even when the accelerating voltage was high, the electron gun inside the fly's eye lens All electrostatic lenses can be irradiated with high current electron beams. As a result, the wasted time associated with stage movement and the actual exposure time can be reduced, and throughput can be significantly improved.
第1図は従来の電子ビーム露光装置の模式図、第2図は
本発明になる電子銃の断面図、第3図は第2図の電子銃
を構成する陽極の平面図、第4図は2個の同心球から構
成された電子銃の模式図、第5図は第4図の電子銃内の
電位分布および第2図の電子銃のビーム端における電位
分布を示す図、第6図は本発明の一実施例であるマルチ
電子ビー 、ム露光装置の模式図、第7図は本発明の別
の実施例であるマルチ電子ビーム露光装置の模式図であ
る。
101・・・電子銃 102・・・照射レンズ
103・・・ブランカ
104・・・オブジェクト・アパーチャ105および1
06・・・偏向器 107・・・静電レンズ108・・
・フライズアイレンズ
109・・・ステージ 110・・・ウェハ11
1〜113・・・電子ビーム
201・・・陰極 202・・・陽極203
・・・ビーム制御電極 204〜208・・・陽極孔2
09〜214・・・電子ビーム
301〜308・・・陽極孔
401・・・陰極 402・・・陽極601
・・・電子銃 602・・・ブランカ603お
よび604・・・偏向器 605・・・静電レンズ60
6・・・フライズアイレンズ
607・・・ステージ 608・・・ウェハ60
9・・・オブジェクト・アパーチャ610〜614・・
・電子ビーム
701・・・電子銃 702・・・ブランカ7
03・・・照射レンズFIG. 1 is a schematic diagram of a conventional electron beam exposure apparatus, FIG. 2 is a sectional view of an electron gun according to the present invention, FIG. 3 is a plan view of an anode constituting the electron gun of FIG. 2, and FIG. A schematic diagram of an electron gun composed of two concentric spheres; FIG. 5 is a diagram showing the potential distribution inside the electron gun in FIG. 4 and the potential distribution at the beam end of the electron gun in FIG. 2; FIG. FIG. 7 is a schematic diagram of a multi-electron beam exposure apparatus according to another embodiment of the present invention. FIG. 101...Electron gun 102...Irradiation lens 103...Blanker 104...Object aperture 105 and 1
06... Deflector 107... Electrostatic lens 108...
・Fly's eye lens 109...stage 110...wafer 11
1 to 113...Electron beam 201...Cathode 202...Anode 203
...Beam control electrode 204-208...Anode hole 2
09-214...Electron beam 301-308...Anode hole 401...Cathode 402...Anode 601
... Electron gun 602 ... Blankers 603 and 604 ... Deflector 605 ... Electrostatic lens 60
6... Fly's eye lens 607... Stage 608... Wafer 60
9...Object aperture 610-614...
・Electron beam 701...Electron gun 702...Blanker 7
03...Irradiation lens
Claims (1)
記陰極の先端球面の中心とほぼ同じ中心を持つほぼ球面
で、かつ該中央部に複数の孔を設けた陽極と、上記陰極
と上記陽極との間に設けたビーム制御電極とから成り、
上記陽極中央部の周辺部および上記ビーム制御電極の形
状および位置がピアス銃の条件を満たす電子銃を有する
ことを特徴とするマルチ荷電ビーム露光装置。a cathode whose tip has a substantially spherical shape; an anode whose central portion is substantially spherical with a center substantially the same as the center of the spherical tip of the cathode; and a plurality of holes in the center; It consists of a beam control electrode provided between the anode and the
A multi-charged beam exposure apparatus comprising an electron gun in which the shape and position of the periphery of the central part of the anode and the beam control electrode satisfy the conditions for a pierce gun.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18279384A JPS6161414A (en) | 1984-09-03 | 1984-09-03 | Multicharged beam exposure device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18279384A JPS6161414A (en) | 1984-09-03 | 1984-09-03 | Multicharged beam exposure device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6161414A true JPS6161414A (en) | 1986-03-29 |
Family
ID=16124515
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18279384A Pending JPS6161414A (en) | 1984-09-03 | 1984-09-03 | Multicharged beam exposure device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6161414A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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KR20160000431A (en) * | 2014-06-24 | 2016-01-04 | 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 | Surface processing apparatus |
-
1984
- 1984-09-03 JP JP18279384A patent/JPS6161414A/en active Pending
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