JPS638610B2 - - Google Patents

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JPS638610B2
JPS638610B2 JP57085934A JP8593482A JPS638610B2 JP S638610 B2 JPS638610 B2 JP S638610B2 JP 57085934 A JP57085934 A JP 57085934A JP 8593482 A JP8593482 A JP 8593482A JP S638610 B2 JPS638610 B2 JP S638610B2
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JP
Japan
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deflection
aperture
deflectors
deflector
charged beam
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JP57085934A
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JPS58202529A (ja
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Mamoru Nakasuji
Kanji Wada
Tadahiro Takigawa
Izumi Kasahara
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Toshiba Corp
Shibaura Machine Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Machine Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Machine Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS58202529A publication Critical patent/JPS58202529A/ja
Publication of JPS638610B2 publication Critical patent/JPS638610B2/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/147Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3174Particle-beam lithography, e.g. electron beam lithography

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、電子ビーム露光装置やイオンビーム
露光装置等の荷電ビーム装置に用いられる荷電ビ
ーム光学鏡筒の改良に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近時、半導体ウエハやマスク基板等の試料に微
細パターンを形成するものとして各種の電子ビー
ム露光装置が開発されている。そして、これらの
装置のうちで電子ビームの寸法および形状を可変
しながら描画を行う、所謂ビーム寸法可変型の電
子ビーム露光装置が高速描画に最も適していると
云われている。
第1図はこのような装置に用いられる従来の電
子ビーム光学鏡筒の要部を示す概略構成図であ
る。図中1はビーム整形用の第1アパーチヤマス
ク、2はコンデンサレンズ、3は偏向器、4はビ
ーム整形用の第2アパーチヤマスクである。第1
アパーチヤマスク1の上方に形成された第1クロ
スオーバP1は、レンズ2により偏向器3の偏向
中心に結像され、この偏向中心に第2クロスオー
バP2が形成されている。第1アパーチヤマスク
1のアパーチヤは、レンズ2により第2アパーチ
ヤマスク4上に投影され、このマスク4上にアパ
ーチヤ像P3が形成されている。しかして、偏向
器3により電子ビームを所定方向に偏向すると、
上記アパーチヤ像P3の第2アパーチヤマスク4
のアパーチヤに対する位置が変化する。すなわ
ち、第2アパーチヤマスク4のアパーチヤとアパ
ーチヤ像P3の重なり状態が変化する。これによ
り、図示しないレンズ等によつて第2アパーチヤ
マスク4のアパーチヤを試料面に結像すると、最
終的に試料面に結像される像は前記第2アパーチ
ヤマスク4のアパーチヤとアパーチヤ像P3との
重なり部分となる。したがつて、偏向器3で電子
ビームを偏向することによつて、試料面に照射さ
れるビーム寸法および形状を可変できることにな
る。
しかしながら、この種の装置にあつては次のよ
うな問題があつた。すなわち、前記第1図に示し
た構成では、偏向板3の偏向中心にクロスオーバ
P2がないと、ビームの寸法や形状等を変えたと
きに試料面に照射されるビーム強度が変動する。
このため、偏向板3の偏向中心にクロスオーバ
P2を形成するためのレンズ2が不可欠となり、
これがために構成の複雑化およびコスト高を招い
た。また、構成が複雑になることからその調整が
煩雑で安定性に欠ける等の問題があつた。
このような問題を解決するものとして本発明者
等は第2図に示す如き電子ビーム光学鏡筒を提案
した(特願昭56−101452号)。この提案は2枚の
アパーチヤマスクを近接配置しアパーチヤマスク
に入射する荷電ビームの入射角を変えることによ
つて、各アパーチヤマスクのアパーチヤ重なり状
態を可変するようにしたものである。例えば、第
2図に示す如く2枚のビーム整形用アパーチヤマ
スク11,12を微小距離Lだけ離して対向配置
し、これらのアパーチヤマスク11,12の上方
(ビーム入射側)に第1および第2の偏向器13,
14をそれぞれ配置する。さらに、アパーチヤマ
スク11,12の下方(試料側)に第3および第
4の偏向器15,16をそれぞれ配置すると共
に、偏向器15,16の下方に対物レンズ17を
配置する。なお、第2図中18は試料面を示し、
19は対物レンズ17の主面に設けられたアパー
チヤマスクを示している。
しかして、いま第1の偏向器13により電子ビ
ームを一方向(紙面左方向)に偏向すると共に第
2の偏向器14により同ビームを上記と逆方向に
偏向し、アパーチヤマスク11上でのビーム位置
が変わらない条件で、同マスク11に入射する電
子ビームの傾きを変える。これにより、アパーチ
ヤマスク11,12のアパーチヤ重なりが変化
し、ビーム寸法およびビーム形状が可変される。
ここで、電子ビームの光軸(図中1点鎖線で示
す)に対する傾きをφとすると、L・φ積だけ重
なりの領域が減少することになる。また、偏向器
13,14による最大偏向角φnaxは、第3図に示
す如くアパーチヤ径をDとすると次式で示され
る。
φnax≒D/L ………………(1) 次に、アパーチヤマスク11,12を介して整
形された電子ビームを第3および第4の偏向器1
5,16によりそれぞれ逆方向に偏向し、ビーム
の傾きφを補正すると共にビームの軸を前記光軸
に一致せしめる。これにより、上記整形されたビ
ームは対物レンンズ17を介して試料面18上に
結像されることになる。
ところが、このような構成では偏向器の数だけ
偏向用電源が必要となり、しかもそれらを一定の
関係で動作させる必要がある。このため、偏向器
を駆動するための電源が複雑化し、その制御が極
めて困難になる等の問題を招いた。なお、上述し
た問題は電子ビーム光学鏡筒に限らず、イオンビ
ーム光学鏡筒についても同様に云えることであ
る。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、偏向器の偏向中心にクロスオ
ーバを形成するためのレンズを要することなく、
ビームの寸法および形状を変えることができ、か
つ偏向器を駆動する電源を1個とすることがで
き、構成の簡略化及び偏向制御の容易化をはかり
得る荷電ビーム光学鏡筒を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の骨子は偏向器に直列或いは並列に可変
インピーダンス負荷を接続し、それぞれの偏向器
の感度を可変できるようにしたことにある。
すなわち本発明は、2枚のビーム整形用アパー
チヤマスクおよび2組以上の偏向器を備え、荷電
ビームの寸法および形状を可変制御し該ビームを
試料面上に照射する荷電ビーム光学鏡筒におい
て、上記偏向器の少なくとも1つに可変インピー
ダンス負荷を直列或いは並列接続し、かつこれら
の偏向器を同一電源に接続するようにしたもので
ある。
〔発明の効果〕
本発明によれば、偏向器の偏向中心にクロスオ
ーバを形成するためのレンズを要することなくビ
ームの寸法および形状を可変し得るのは勿論のこ
と、複数の偏向器を同一の電源で駆動することが
できる。したがつて、構成の簡略化および制御の
容易化をはかり得、ひいては信頼性の向上をはか
り得る。
〔発明の実施例〕
第4図は本発明の一実施例に係わる電子ビーム
光学鏡筒を示す概略構成図である。なお、第2図
と同一部分には、同一符号を付して、その詳しい
説明は省略する。前記第1乃至第4の偏向器1
3,〜,16はそれぞれ電磁偏向コイルからなる
もので、これらの偏向コイル13〜,16は直列
接続されて電源20に接続されている。偏向コイ
ル13,〜,16には可変抵抗器(可変インピー
ダンス負荷)21,〜24がそれぞれ並列接続さ
れている。そして、可変抵抗器21,〜24を可
変設定することによつて、偏向コイル13,〜,
16の各偏向感度がそれぞれ調節されるものとな
つている。
このように構成された電子ビーム光学鏡筒の作
用を説明する。まず、前記4つの偏向コイル1
3,〜,16を同一の電源20で動作させるに
は、各偏向コイル13,〜,16の配置位置を第
4図に示す如く定め、それぞれの偏向感度を次式
のように決めればよい。
1=bθ ………(2) θ2=θ1+θ ………(3) ここで、aは第1および第2(第3および第4)
の偏向コイル間距離、bは偏向ビーム軸および光
軸の交点sと第2(第3)の偏向コイルとの間の
距離、θ1は第1および第4の偏向コイル13,1
6によるビーム偏向角度、θ2は第2および第3の
偏向コイル13,14によるビーム偏向角度であ
る。
上記第2式および第3式よりθを消去すると、 aθ1=b(θ2−θ1) (a+b)θ1=bθ2 ∴θ1/θ2=b/a+b ………(4) この第4式から第1の偏向コイル13と第2の偏
向コイル14との偏向感度比をb:(a+b)に
すればよく、第4の偏向コイル16と第3の偏向
コイル15との偏向感度比も同様とし、第1およ
び第4の偏向コイル13,16の偏向感度を等し
くすればよいことが判る。
ところが、実際にはコイルの取付精度、その他
の関係でa,bの寸法が正確でないとか、コイル
の巻数の1ターン以下の処理のやの方等の誤差の
ため、偏向感度を上記比率(a:a+b)に精度
良く設定することが困難で、同一電源で各偏向コ
イルを駆動した場合、電子ビームの寸法および形
状を精度良く制御することはできない。そこで、
上記誤差分を前記可変抵抗器21,〜,24によ
り微調整することにより、これを解決することが
できた。すなわち、任意の一状態において可変抵
抗器21,〜,24の抵抗値を微調整し、偏向コ
イル13,〜,16に流れる電流の比を定めてお
けば、電源20の電圧を可変した場合も上記電流
の比は不変となる。つまり、可変抵抗器21,
〜,24の調整により偏向コイル13,〜,16
の偏向感度を所定の比率に高精度に設定すること
ができ、かつ電源電圧が可変としてもこの比率を
保持することが可能となる。これにより、ビーム
の寸法や形状を可変させた場合のビーム位置不
動、軸条件不動、アパーチヤ照明条件一定の関係
を満足させることができた。なお、偏向コイルの
抵抗が数〔Ω〕であるのに対し、可変抵抗器の抵
抗に数10〔kΩ〕であつつた。
かくして本実施によると、4つの偏向コイル1
3,〜,16を同一の電源20で駆動制御するこ
とができる。したがつて従来4つの偏向電源を必
要としたのに比べ1/4の簡略化がはかれ、かつ調
整を短時間で行うことができ、さらに故障の確立
も大幅に減らすことができる。また、何らかの要
因で電源電圧が変動した場合、4つの電源で制御
したときのようにビーム軸がずれる等の不都合を
避けることができ、ビーム安定性の向上をもはか
り得る。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々
変形して実施することができる。例えば、前記偏
向器は電磁偏向コイルに限るものではなく、静電
偏向板であつてもよい。この場合、第5図に示す
如く、偏向板と直列に可変抵抗器を接続し、これ
らを並列にして電源に接続するようにすればよ
い。また、電子ビーム光学鏡筒の他にイオンビー
ム光学鏡筒に適用できるは勿論のことである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の電子ビーム光学鏡筒の要部を示
す概略構成図、第2図および第3図はそれぞれ本
発明の基本となる電子ビーム光学鏡筒を示す概略
構成図、第4図は本発明の一実施例に係わる電子
ビーム光学鏡筒を示す概略構成図、第5図は変形
例を示す要部構成図である。 11,12……アパーチヤマスク、13,1
4,15,16……偏向器、17……対物レン
ズ、20……電源、21,22,23,24……
可変抵抗器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 荷電ビームの寸法および形状を可変制御し該
    ビームを試料面上に照射する荷電ビーム光学鏡筒
    において、相互に対向して近接配置された2枚の
    アパーチヤマスクと、上記アパーチヤマスクのビ
    ーム入射側に配置され上記ビームをそれぞれ逆方
    向に偏向しアパーチヤマスク間の1点でのビーム
    位置を不変にする2組の偏向器と、上記アパーチ
    ヤマスクの試料側に配置され上記アパーチヤマス
    クを介したビームを振り戻す2組の偏向器とを具
    備し、上記偏向器の少なくとも1つに可変インピ
    ーダンス負荷を直列或いは並列接続し、かつこれ
    らの偏向器を同一電源に接続してなることを特徴
    とする荷電ビーム光学鏡筒。 2 前記偏向器として電磁偏向コイルを用い、こ
    れらの偏向コイルを直列接続すると共に、該偏向
    コイルに前記可変インピーダンス負荷を並列接続
    したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の荷電ビーム光学鏡筒。 3 前記偏向器として静電偏向板を用い、該偏向
    板に前記可変インピーダンス負荷を直列接続する
    と共に、これらを並列接続したことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の荷電ビーム光学鏡
    筒。
JP8593482A 1982-05-21 1982-05-21 荷電ビ−ム光学鏡筒 Granted JPS58202529A (ja)

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JPS58202529A JPS58202529A (ja) 1983-11-25
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