JPH0453222A - 電子ビーム露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 電子ビーム露光装置、特に、鏡筒内の２つの、Ｉノンズ
間に信号線が配置されている電子ビーム露光装置に関し
、 ２つのレンズ間の間隔を大きくすることなく、該２つの
レンズ間で真空側から大気側に信号線を取り出すことが
でき、光学系の短焦点化を達成できる電子ビーム露光装
置を提供することを目的とし、 内部が真空である鏡筒を含み、該鏡筒は、その内部に、
試料面に電子ビームを導くためのレンズ群と、偏向器あ
るいは補正コイルのための信号線であって前記レンズ群
の間に配置された信号線と、を備える電子ビーム露光装
置において、前記レンズ群の間には、セラミックのフラ
ンジ体が配置され、前記信号線は、フランジ体にメタラ
イズされた金属パターンから構成され、該フランジ体の
パターン面には、ガラスあるいはセラミックの薄膜が融
着され、該薄膜を有するフランジ体のパターン面は、鏡
筒に密着して真空シール面として機能するように構成す
る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、電子ビーム露光装置、特に、鏡筒内の２つの
、レンズ間に信号線が配置されている電子ビーム露光装
置に関するものである。

近年、６４Ｍ−ＤＲＡＭ等のようにパターンルールの微
細化が要求されるようになり、このため、高解像度の電
子ビーム露光装置が必要になっている。この場合に、フ
ィールドエミッション銃のような高輝度の電子銃を用い
て絞りを小さくし、露光を行うと、高解像度を達成する
ことができるが、スループットが低下するという問題が
ある。そこで、可変矩形、ブロック露光、ブランキング
アパーチャアレイ等の導入によってスループットを向上
させ、一方、解像度については、電磁レンズ、光学系、
偏向系の収差を改善することによって、達成している。

上記電磁レンズ、光学系、偏向系において、２つのレン
ズ間の間隔は、できるだけ小さい方がよい。しかしなが
ら、２つのレンズ間の間隙に各種の信号線を配置しなけ
ればならず、該信号線のために、ハーメチックシールを
配置するスペースが必要になる。このように２つのレン
ズ間にスペースを確保するためには、２つのレンズの強
度を落として焦点距離を大きくしなければならず、これ
は、球面収差、色収差、空間電荷相互作用による収差を
発生させ、解像度を悪化させる。

そこで、上記の事態を防止するために、２つのレンズ間
の間隔を小さくするための構成が望まれている。

〔従来の技術〕

従来、電子ビーム露光装置においては、静電偏向器、補
正コイル等が真空の鏡筒内に配置されており、電子ビー
ムの収束、偏向により試料上に描画するに際し、偏向器
、補正コイルの高速性は不可欠である。そこで、偏向器
としては、応答速度が速い静電型を使用し、補正コイル
としては、その直径を小さくすることによりインダクタ
ンスを小さくし、且つ、効率を良くするために軸上レン
ズ磁界の最大値付近に配置する必要がある。ここで、電
磁型偏向器の場合には、大気中に偏向コイルを配置し該
偏向コイルの内側に非磁性の絶縁体の真空壁□を設は該
真空壁の内側を金属薄膜で覆うことにより、磁界を真空
中に導入することができるが、これに対し、静電型偏向
器の場合には、前記電磁型偏向器のような構成にするこ
とができない。なぜならば、静電型偏向器は、その機能
から真空中に配置せざるをえないからである。また、補
正コイルの場合には、電磁レンズのポールピースのギャ
ップ付近に小型に配置しなければならないので、同様に
、真空中に配置される。

上記のように、静電型偏向器及び補正コイルが真空の鏡
筒内に配置されている場合に、該偏向器及び補正コイル
に電気信号を供給するために、ハーメチックシールを用
いて次のような構成をとっていた。すなわち、複数の電
磁レンズを積み重ね、レンズとレンズの間に偏向器ある
いは補正コイルが配置されている場合には、レンズとレ
ンズとの間にハーメチックシールを配置し、該ハーメチ
ックシールに信号線を設け、これにより、ハーメチック
シールの大気側からハーメチックシールの真空側の偏向
器あるいは補正コイルに電気信号を供給していた。

次に、レンズの収差の中で特に影響の大きい球面収差、
色収差は、レンズ強度を大きくすることにより、すなわ
ち、焦点距離を小さくすることにより、低減される。ま
た、空間電荷相互作用による収差は、ビーム飛距離に比
例するので、レンズの数を少なくできない場合には、や
はり焦点距離を小さくする必要がある。レンズの焦点距
離を小さくするには、すなわち、レンズの強度を大きく
するには、レンズの励磁電流の重加を必要とし、これは
、レンズコイルの発熱を考慮すれば、コイル線材に流す
電流量を増加させるよりも、コイルのターン数を増加さ
せることにより、達成される。

このようにレンズコイル（励磁コイル）のターン数を増
加させると、レンズコイルが大型化する。

ここで、計算上の電子ビーム光学系で決定される位置に
レンズを配置し、該レンズに要求される焦点距離に適合
するようにレンズコイルを配置しようとする場合に、上
下のレンズコイルは、ターン数が多いために、大型化し
、この結果、所望の光学系を満たすようにレンズ及びレ
ンズコイルを配置できなくなる。そこで、レンズコイル
の大きさを鏡筒の半径方向に大きくし且つ鏡筒の光軸方
向に小さくすることが考えられるが、レンズコイルの大
きさを鏡筒の半径方向に大きくする場合には、コイル線
材の１ターン当たりの長さが半径に比例して大きくなる
。そして、コイルの発熱、レンズ電源電圧を考慮すると
、レンズコイルの大きさを鏡筒の半径方向に大きくする
程度には、限界がある。従って、レンズの焦点距離を小
さ（するために、レンズコイルのターン数を増加させる
という方法をとることができない。

そこで、レンズの各種の収差を低減するために、上下の
レンズコイルをできるだけ上下で隙間なく配置して、レ
ンズの焦点距離を小さ（するという構成をとっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように、レンズの各種の収差を低減するために、
上下のレンズコイルをできるだけ上下で隙間なく配置し
ている。

しかしながら、前述したように、上下のレンズの間（上
下のレンズコイルの間）からは、各種の信号線を取り出
さねばならないので、上下のレンズの間には、ハーメチ
ックシールのためのスペースを確保しなければならない
。このため、上下のレンズをできるだけ上下で接近させ
ることが困難になり、レンズの強度を低下させてレンズ
の焦点距離を大きくせざるをえなかった。従って、レン
ズの球面収差、色収差、空間電荷相互作用による収差が
悪化し、解像度が悪化するという問題があった。

次に、例をあげて、上記問題点を更に説明する。

まず、投影レンズについて考えると、該投影レンズの上
には縮小レンズがあり、該縮小レンズのレンズ中心には
磁界補正用コイルがあり、その上にはアパーチャがある
。また、投影レンズの中には大偏向用の偏向コイル、そ
の内側に真空壁があり、更にその内側には小偏向用の静
電偏向器がある。そして、静電偏向器に電気信号を供給
する信号線は、投影レンズとその上の縮小レンズとの間
を通り、該信号線は、投影レンズと縮小レンズとの間の
スペーサに取り付けられたハーメチックシールから大気
側に取り出される。従って、スペーサの高さ分たけ投影
レンズと縮小レンズとの間隔が大きくなるという問題が
ある。

ここで、投影レンズの下部を通して信号線を取り出す方
法が考えられるが、この方法では、電極を固定する治具
にスペースを取り付けることになり、最も重要なレンズ
である投影レンズが試料の露光面から離れるので、投影
レンズの収差の増大を生じさせ、不適当である。なお、
電極の高さの周辺には、真空壁、偏向コイル、投影レン
ズのポールピース等かあり、ハーメチックシールを取り
付けることは不可能である。従って、上述のように、投
影レンズと縮小レンズとの間のスペースに取り付けられ
たハーメチックシールから、信号線を大気側に取り出さ
ざるをえなかった。

次に、ブランキングアパーチャアレイについて、第１０
．１１図を参照しながら説明する。

符号］−〇は、環状のフランジ体を示し、フラン］　０ ジ体１０の内側、外側は、それぞれ、真空側、大気側で
ある。フランジ体１０は、スペーサ１２、及び、半径方
向に延びるようにスペーサ１２に取り付けられた複数の
ハーメチックシール１６を含み、また、フランジ体１０
の内部には、ブランキングアパーチャアレイ１８が配置
されている。ハーメチックシール１６は、その中心に端
子２０を有しており、該端子２０の内側は、リード線２
２を介して、ブランキングアパーチャアレイ１８に接続
されている。以上のようにして、端子２０及びリード線
２２を介して、大気側から真空側のブランキングアパー
チャアレイ１８に電気信号が供給されることになる。

そして、ブランキングアパーチャアレイ１８のよに非常
に多くの信号線を真空側から大気側に取り出す場合には
、従来のハーメチックシール１６を使用すると、非常に
大きなスペースが必要になり、配線だけのために鏡筒が
大型化してしまう。

以上、詳細に説明してきたように、計算上では、レンズ
の強度を大きくして光学系を短焦点化すれば、高解像度
の鏡筒を得ることができるが、実際には、上下のレンズ
の間隙から各種の信号線を取り出さねばならず、このた
め、」１下のレンズ間にハーメチックシールを取り付り
るためのスペースを確保しなければならない。このため
、Ｉ、・ンズの強度を小さくして上下のレンズ間の間隔
を大きくする必要があり、これは、レンズの焦点距離を
増大させて、球面収差、色収差、空間電荷相互作用によ
る収差を発生させ、解像度を悪化させることになる。

本発明の目的は、２つのレンズ間の間隔を大きくするこ
となく、該２つのレンズ間で真空側から大気側に信号線
を取り出すことができ、光学系の短焦点化を達成できる
電子ビーム露光装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕 本発明は、内部が真空である鏡筒を含み、該鏡筒は、そ
の内部に、試料面に電子ビームを導くためのレンズ４．
０，４４群と、偏向器４２あるいは補正コイル６０のた
めの信号線６８であって前記レンズ群４０．４４の間に
配置された信号線６８と、を備える電子ビーム露光装置
において、前記レンズ群の４０．４４間には、セラミッ
クのフランジ体６６が配置され、前記信号線６８は、フ
ランジ体６６にメタライズされた金属パターン６８から
構成され、該フランジ体６６のパターン面７０には、ガ
ラスあるいはセラミックの薄膜が融着され、該薄膜を有
するフランジ体６６のパターン面７０は、鏡筒に密着し
て真空シール面として機能することを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、薄膜を有するフランジ体６６のパタ
ーン面７０が鏡筒に密着して真空シール面として機能し
ている。

このように構成すると、複数の信号線６８であっても、
２つのレンズ４０．４４間の限られたスペースで信号線
６８を真空側から大気側に取り出すことが可能になり、
ハーメチックシールを取り付けるためのスペースを２つ
のレンズ４０．４．４間に確保する必要がない。従って
、レンズ４０．４４の強度を小さくシ、て２つのレンズ
４０．４４間の間隔を大きくする必要がなく、この結果
、光学系の短焦点化を達成できる。それゆえ、レンズ４
０．４４の球面収差、色収差、空間電荷相互作用による
収差を低減でき、高解像度の描画が可能になる。

また、２つの１ノンズ４０．４４間にブランキングアパ
ーチャアレイ４２が配置されている場合に、ブランキン
グアパーチャアレイ４２は、多くの信号線６８を有する
が、フランジ体６６上の金属パターン６８を微細化する
ことにより、限られたスペースで信号線６８を配置する
ことが可能となり、鏡筒を小型化できる。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
。

第１図には、本発明の実施例による電子ビーム露光装置
が示されている。

第１図において、電子銃３０からの電子ビーム３２は、
スリット３４、レンズ３６、静電偏向器３８、レンズ４
０、ブランキングアパーチャアレイ４２、レンズ４４、
ブランキング電極４６、レンズ４８、アパーチャ５０、
レンズ５２．５４を介して、試料（１クエハ）５６の露
光面に照射される。なお、レンズ５２．５４は、それぞ
れ、補正コイル５８．６０を内部に有し、また、レンズ
５４の外側には、静電偏向器６２が配置されている。ま
た、符号６４は、電子ビーム３２の光軸を示す。

上記レンズ４０．４４間において、ブランキングアパー
チャアレイ４２の上方には、環状のセラミックフランジ
体６６が配置されており、以下、該フランジ体６６につ
いて、第１．２．３図を参照しながら説明する。

フランジ体６６には、半径方向に延びる複数の金属パタ
ーン６８がメタライズされ、該フランジ体６６のパター
ン面７０には、ガラスあるいはセラミックの薄膜が融着
されている。このようにガラスあるいはセラミックの薄
膜が融着されたフランジ体６６のパターン面７０は、鏡
筒に密着して真空シール面として機能する。なお、パタ
ーン面７０の金属パターン６８の半径方向内端部６８ａ
は、ブランキングアパーチャアレイ４２の接結部に直接
にあるいはリード線７１を介して接続される。

なお、第１図において、レンズ５２．５４間にには、他
のフランジ体７２が配置されており、該フランジ体７２
は、前記フランジ体６６と同様に、パターン面７４を有
し、鏡筒とのシール面として機能する。なお、パターン
面７４の金属パターンは、リード線７６を介して、補正
コイル６０に接続されている。

次に、第４図には、他の実施例によるフランジ体の外観
が示され、第６．７図には、それぞれ、第４図のフラン
ジ体の詳細な正面、断面が示されている。

第４．５．６図において、セラミックのフランジ体７８
は、環状部８０及び中空円筒部８２から構成され、該環
状部８０及び円筒部８２には、複数の金属パターン８４
がメタライズされ、該フランジ体７８のパターン面８６
には、ガラスあるいはセラミックの薄膜が融着されてい
る。このようにガラスあるいはセラミックの薄膜が融着
されたフランジ体７８のパターン面８６は、鏡筒に密着
して真空シール面として機能する。そして、このような
フランジ体７８によれば、環状部８０よりも下方に、金
属パターン８４の接続部８４ａを確保することができる
。

次に、第７図には、前述したブランキングアパーチャア
レイ４２の構成が示され、第８図には、ブランキングア
パーチャアレイ４２の外観が示されている。

第７．８図において、ブランキングアパーチャアレイ４
２は、複数の孔８８を含む。なお、符号９０．９２．９
４．９６．９７は、それぞれ、Ｏｖ電極、＋５Ｖ電極、
インバータ出力がデータ反転する電極、インバータ出力
がデータの電極、素子部（素子３つ型、インバータ１つ
）である。

また、符号９８．１００．．１０２は、それぞれ＋５Ｖ
線、データ線、ＧＮＤ線である。また、符号１０４．１
０６は、それぞれ、信号線、インバータ出力線である。

上記ブランキングアパーチャアレイ４２において、電子
ビームは、複数の孔８８を通過して直進し試料５６に到
達するが、電流の供給の仕方により孔８８内の電界が変
化すると、いくつかの孔８８を通過した電子ビームは、
偏向して直進せず試料５６に到達しない。これにより、
ブランキングアパーチャアレイ４２全体を通過する電子
ビームにより、所望の描画がなされるようになる。

次に、第９図には、フランジ体の変形例が示されている
。

第９図において、環状のスペーサ１０８の内部は、真空
であり、ブランキングアパーチャアレイ１１０が配置さ
れている。スペーサ１０８の半径方向の孔には、セラミ
ック体１１２が挿入固定されており、該セラミック体１
１２には、金属パタ］　７ −ン１１４から成るパターン面１１６が形成されている
。そして、セラミック体１１２とスペーサ１０８との間
には、０リング１１８が配置されている。なお、セラミ
ック体１１２の金属パターン１１４は、リード線１２０
を介して、プランキングアパヤーヂャアレイ１１０に接
続されている。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、薄膜を有するフ
ランジ体のパターン面が鏡筒に密着して真空シール面と
して機能するので、２つのレンズ間の間隔を大きくする
ことなく、該２つのレンズ間で真空側から大気側に信号
線を取り出すことができ、従って、光学系の短焦点化を
達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例による電子ビーム露光装置の
構成説明図、 第２図は、本発明の実施例によるフランジ体の外観斜視
図、 第３図は、第２図のフランジ体の使用状態の外観斜視図
、 第４図は、他の実施例によるフランジ体の外観斜視図、 第５．６図は、それぞれ、第４図のフランジ体の詳細な
正面図、断面図、 第７．８図は、それぞれ、ブランキングアパーチャアレ
イの構成説明図、外観斜視図、第９図は、フランジ体の
変形例を示す一部断面図、 第１０図は、従来のフランジ体の一部断面図、第１１図
は、従来のフランジ体の使用状態の外観斜視図である。 ３０・・・電子銃 ３２・・・電子ビーム ４０・・・レンズ ４２・・・ブランキングアパーチャアレイ（偏向器）４
４・・・レンズ ６６・・・フランジ体 ６８〜６８・・金属パターン（信号線）７０・・・パタ
ーン面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内部が真空である鏡筒を含み、該鏡筒は、その内部
   に、試料面に電子ビームを導くためのレンズ（４０、４
   ４）群と、偏向器（４２）あるいは補正コイル（６０）
   のための信号線（６８）であって前記レンズ群（４０、
   ４４）の間に配置された信号線（６８）と、を備える電
   子ビーム露光装置において、 前記レンズ群の（４０、４４）間には、セラミックのフ
   ランジ体（６６）が配置され、前記信号線（６８）は、
   フランジ体（６６）にメタライズされた金属パターン（
   ６８）から構成され、該フランジ体（６６）のパターン
   面（７０）には、ガラスあるいはセラミックの薄膜が融
   着され、該薄膜を有するフランジ体（６６）のパターン
   面（７０）は、鏡筒に密着して真空シール面として機能
   することを特徴とする電子ビーム露光装置。 ２、請求項１記載の電子ビーム露光装置において、前記
   フランジ体（６６）のパターン面（７０）は、鏡筒の光
   軸（６４）にほぼ垂直な環状平面状、あるいは、光軸（
   ６４）にほぼ垂直な環状平面状及び光軸（６４）をほぼ
   中心とする中空円筒状であることを特徴とする電子ビー
   ム露光装置。 ３、請求項１又は２記載の電子ビーム露光装置において
   、前記金属パターン（６８）は、複数であることを特徴
   とする電子ビーム露光装置。