JPH11274077A

JPH11274077A - 荷電粒子ビ―ム投影装置

Info

Publication number: JPH11274077A
Application number: JP11034950A
Authority: JP
Inventors: D Goradi Steven; スティーヴン・ディー・ゴラデイ
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1998-02-26
Filing date: 1999-02-12
Publication date: 1999-10-08
Anticipated expiration: 2019-02-12
Also published as: JP3135537B2; US6069363A

Abstract

(57)【要約】【課題】対称磁気ダブレット荷電粒子ビーム投影レン
ズの解像度を改善する。【解決手段】解像度の改善は、磁気ダブレットの対称
面で最大粒子速度を与える磁気ダブレットにわたって、
磁気レンズ１，２と同じ対称性条件を有する不均一静電
界を与えることにより行われる。同じ対称性条件が、静
電界および磁界の両方に用いられるので、磁気ダブレッ
トの性能は低下しない。より強力な静電界を与える電極
１００，２００の構造は、加速電圧に重畳される一定の
電位について、収差を更に小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般には、荷電粒
子投影装置、特に、電子ビームとリソグラフィ・ツール
用の投影レンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】多くの工業、特に、半導体集積回路の製
造は、パターンを基板内、または材料のブランケット層
内にエッチングするなど、材料のパターンを表面上に付
着させたり、表面から除去したりするリソグラフィ・プ
ロセスに依存している。リソグラフィ・プロセスは、ま
た、リソグラフィ・プロセスに用いることのできるマス
クを作製するために使用されている。一般的に、レジス
トの層が表面に付着され、レジスト層の一定領域が選択
的に露光される。その後、レジストは化学的に現像さ
れ、（レジストがポジまたはネガのレジストであるかに
応じて）レジストの露光または未露光領域のいずれかを
除去することによってマスクが形成され、プラズマの存
在によって強化できるエッチング，イオン注入，化学蒸
着（ＣＶＤ）等によって、マスクに相当するパターン
で、材料が付着され、または除去される。

【０００３】非常に微細なフィーチャ（例えば、微細な
ピッチ、小さなフィーチャサイズ等）を得るには、非常
に高解像度の露光が要求される。光学露光装置の解像度
は、露光を行うために使用される放射線の波長と、露光
手段によって与えられる他の物理的影響とによって制限
を受ける。あるいはまた、イオンまたは電子のビームを
用いて、更に短い波長（例えば、深紫外線）光を用いて
実現できるよりも微細な解像力で露光が行われてきた。
電子ビーム露光はまた、複雑なパターンに対して便利で
ある。というのは、電子ビームは、電界および／または
磁界によって急速かつ正確に偏向され、電子ビームを整
形するマスクを用いて、直接書き込みプロセスまたはス
テップ−アンド−リピート・プロセスで、レジストの選
択領域を連続的に露光することができるからである。

【０００４】しかし、解像度に対する一定の実際的な制
限はまた、電子ビームの特徴である。電子ビーム露光に
適したレジストには、露光用にかなりの電子束（例え
ば、電子の数）が必要とされ、前述したように、各領域
の露光は連続的に行われる。従って、電子ビーム（場合
によって“ｅビーム”と呼ぶ）ツールのスループット
は、増大可能なビーム電流によって制限される。しか
し、各電子またはイオンによって担われる電荷のため
に、同じ荷電粒子間に斥力が働き（一般に、クーロン相
互作用と称される）、その斥力は粒子間の距離が接近す
るほど大きくなる。従って、電子ビーム内の電子群の密
度が高いと、電子間の相互作用のために、ビーム像のぶ
れや収束ずれのような収差を生じる。それ故、解像度／
収差と最大ビーム電流とスループットとの間には、トレ
ードオフの関係が存在する。

【０００５】現在、電子の相互作用による収差を相当程
度に抑えながら、使用可能なビーム電流を増大させるに
は、主として３つ方法がある。これら方法のうちの２つ
は、ビーム電流平均密度の低下に効果的に依存してい
る。第１の方法は、比較的大きなサブフィールドを照射
して低い電流密度でスループットを維持することに関
し、サブフィールドが十分に大きいならば、増大した全
ビーム電流を、高電流密度の重大な悪影響なしに使用す
ることができる。第２の方法は、ターゲットでの大きな
ビーム半角（ｓｅｍｉ−ａｎｇｌｅ）に相当する大きな
開口数を使用することである（例えば、ビームの平均断
面積が大きく、ターゲットの直前でのみ、大きな角度で
ビーム軸に鋭く収束する）。

【０００６】サブフィールドのサイズが大きく、および
ビーム半角が大きいと、幾何学的収差もフィールドのサ
イズとビーム半角と共に大きくなるので、高解像度を実
現する必要があるとすれば、投影レンズの収差性能に厳
しい要求が課されることになる。従って、幾何学的収差
と電子相互作用収差との間には、更にトレードオフの関
係が存在する。収差要件がこのように背反し合うため
に、磁気対称ダブレットとして知られる特殊な投影レン
ズ構造が、採用されている。このタイプのレンズ構造
は、ダブレットの２個のレンズの共通な焦点または対称
面の位置の周りに磁界が対称になっていることから生じ
る特に優れた幾何学的収差性能を備えている。レチクル
を平行に照射した場合（例えば、照射源が無限位置にあ
る場合）、ダブレットの対称面は、投影装置の入射瞳と
一致する。投影装置で使用されるレチクルの種類に応じ
て、入射瞳には物理的な開口が存在するか、あるいは、
入射瞳は、レチクルの上部の照射光学系内にある物理的
な開口の像とすることができる。

【０００７】特に、磁気ダブレットが倍率ｍを有し、ｚ
座標軸が、対称面または入射瞳にある原点を有する円筒
状に対称の磁気ダブレット・レンズの軸に沿って形成さ
れるならば、必要な対称性は、以下の通り表すことがで
きる。

【０００８】

【数４】

【０００９】この対称性の関係は、特に、全ての異方性
収差および等方性歪曲を含む投影レンズの収差の多くを
小さくすることがわかる。関連する収差の式は、標準的
テキストに示されている。

【００１０】しかし、磁気ダブレットは、良好な幾何学
的収差性能を与え、クーロン相互作用による収差（解像
度の損失）とビーム電流（スループットの損失）との間
のトレードオフを調整する上で一定の寛容度を許容する
が、集積密度の向上が、より小さいフィーチャ・サイズ
と微細なピッチを必要とするにつれて、スループット
は、解像度の要件によって依然制限されたままである。

【００１１】一定のスループットで解像度を向上するこ
とを可能にするトレードオフに対する第３の方法は、ビ
ーム・エネルギーを大きくすることである（例えば、ビ
ームに対する高い加速電位）。幾何学収差（色収差を除
く）は、ビーム・エネルギーの影響を受けないが、クー
ロン相互作用と色収差による軌道変位（ＴＤ）収差は、
ビーム・エネルギーが大きくなるにつれて減少する。上
述した方法は、一定の電流の下でビーム断面積を大きく
することによって電子の近接を小さくするので、電子エ
ネルギーの増大は、電子がビーム長を移動するのに要す
る時間を減らし、クーロン相互作用が電子変位とその結
果としての収差とを引き起こすに要する時間を小さくす
ることができる。このことはまた、概念的には、ビーム
の軸方向における電子密度の低下として解釈することも
可能である。高い加速電圧の下での相対論的効果は、更
に、ＴＤ収差を小さくする。ＴＤ収差に対する相対論的
寄与は、パラメータГによって特徴付けることができ
る。但し、Г＝１＋Ｖａｃ／５１１（Ｖａｃの単位は、
キロボルト）である。ＴＤのモンテ−カルロ計算式は、
一定のビーム電流の下でビーム加速電圧に対する（Ｖａ
ｃ）^-1.3（Г）^-1.2依存性を予測する。

【００１２】残念なことに、レジストの感度は、ビーム
・エネルギーが大きくなるにつれて効果的に低下し、一
定のスループットを得るにはビーム電流を大きくするこ
とが必要であり、このため、増大したビーム・エネルギ
ーによる利得と相反することになる。従って、（スルー
プットと解像度を共に考慮した）全体性能は、ビーム・
エネルギーの増加につれて、より緩慢にしか向上しな
い。一定のスループットを維持するために、ビーム電流
がＶａｃに対して線形的に増加しなければならないと仮
定すると、ＴＤのモンテ−カルロ算式は、一定のスルー
プットの下でのビーム電圧への（Ｖａｃ）^-0.6（Г）
^-1.2依存性を予測する。

【００１３】更に、レンズ，偏向器、開口，ターゲット
における電力損が増大し、電力損は必ずしも受容できな
いので、ビーム・エネルギーとビーム電流を大きくする
ことには更に実際的な困難が存在する。更に、ビーム加
速電圧が高いと、レチクルを必要な均一度とビーム半角
で照射することは益々困難になる。レチクルまたはマス
クのビーム損傷の可能性も大きくなり、レチクルでのビ
ーム・エネルギーに約１７０〜２００ｋＶの上限を課す
ることも考えられる。

【００１４】反対に、レジスト感度はビーム・エネルギ
ーが小さいと効果的に増大するので、ｅビーム投影装置
の経済性を可能にし、更にビーム電流の減少を可能にす
る。残念なことに、現在知られている投影レンズの場
合、軸方向色収差とＴＤ収差は、ビーム・エネルギーが
小さくなるにつれて大きくなる傾向がある。それ故、軌
道を通じて一定のビーム・エネルギーを維持する現在知
られている投影レンズは、ＴＤ収差と色収差により課せ
られるビーム・エネルギーの下限と、レチクルの電子損
傷とターゲット内の電子損傷および電力損とによって課
されるビーム・エネルギーの上限との間で動作すること
を強いられる。

【００１５】要するに、現在知られている投影レンズ
は、低幾何学的収差，低ＴＤ収差，低ビーム・エネルギ
ー，および高スループットの場合に、その能力が制限さ
れている。更に、現在知られている投影レンズは、スル
ープットを厳しく減少させることなくしては、解像度の
一層の向上を支持することはできない。

【００１６】従って、本発明の目的は、スループットの
低下を必要とせずに、収差が小さく解像度が大きい電子
ビーム投影レンズを提供することにある。

【００１７】本発明の他の目的は、低いビームエネルギ
ーの下で低い色収差を有するｅビーム投影レンズを提供
することにある。

【００１８】本発明の更に他の目的は、一定のビーム電
流とビーム到達エネルギーの下で改善された解像度と最
小の歪曲を有するｅビーム投影レンズを提供することに
ある。

【００１９】本発明の更に他の目的は、低いビーム到達
エネルギーで荷電粒子ビーム投影装置の幾何学収差性能
を維持することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、対称面でＢ_z（−Ｚ）＝−（１／ｍ）Ｂ_z（ｚ×
ｍ），（但し、対称面でｚ＝０）で表される対称条件を
有する磁気ダブレット対称投影レンズと、対称磁気ダブ
レット投影レンズのほぼ対称面で荷電粒子の最大速度を
与えるために、対称磁気ダブレット投影レンズ内に不均
一な静電界を与える手段を備えた荷電粒子ビーム投影装
置が提供される。

【００２１】本発明の他の態様では、歪曲または収差を
低減し、および／またはビーム電流を減少させるため
に、対称磁気ダブレット荷電粒子投影レンズを動作させ
る方法が提供される。この方法は、対称磁気ダブレット
の対称面の両側で、ほぼ対称な静電界で、荷電粒子ビー
ムを加速／減速することにより与えられる。

【００２２】

【発明の実施の形態】図面、特に図１を参照すると、本
発明の理解に有効な、対称磁気ダブレット投影レンズ
と、投影レンズを通る理想化された電子ビームとが示さ
れている。磁気ダブレットは既知であり、図１の一般的
な形の描写は、標準的なテキストには見いだせるが、特
に電子ビームの描写が理想化されているので、図１の描
写はまた、本発明とその動作をも示していることを理解
すべきである。従って、図１は、本発明に対する従来技
術を示すものではない。

【００２３】図１の磁気ダブレットは、位置１０，２０
に、共通軸３０を有し電子ビーム４０を制御する２個の
磁気レンズ１，２を備えている。ダブレットの２個の磁
気レンズは、前述したように、入射瞳と一致する対称面
５０の両側に配置される。２個の磁気レンズの位置は、
倍率１：１の場合には対称に配置することができるが、
他の倍率の場合には、（それぞれ対応してスケールされ
た焦点距離ｆ，ｍ×ｆのレンズを用いて）対称面５０か
ら異なる距離に配置して、タブレットの対称性を維持す
ることができる。この点に関し、各レンズ１，２は、対
称面５０と物体面６０（レチクル面とも称される）との
間、または対称面５０と像面７０（ターゲット面とも称
される）との間の中間にそれぞれ配置されることに留意
すべきである。電子ビームの軌道は、対称面または入射
瞳の両側の磁気レンズ間で幾何学的に類似している（例
えば、角度α_sは入射瞳の両側で同じである）ので、倍
率ｍはｒ₁／ｒ₀の比である。

【００２４】前述したように、レンズ１，２は、それぞ
れｆ，ｍ×ｆの焦点距離を有する収束レンズである。図
２に相当する磁界の例を示す。図示の各レンズの磁界の
ベル形状は、本発明の実施にとって重要ではなく、当業
者に明らかで知られているものであって、対称磁気ダブ
レットおよび以下に説明する本発明の性能のコンピュー
タ・シミュレーションを容易にするために選ばれてい
る。（また、説明の便宜と明確さのために、図１，図２
は、同じ軸スケールであり、これら図は、タブレットの
レンズと入射瞳の位置に従って位置合わせされてい
る。）磁界の正確な形状と大きさは、当業者によく理解
されるように、レンズ磁極，レンズ・コイル等の形状
と、これらを流れる電流とによって決定される。従っ
て、レンズ磁極とレンズ・コイルの構造の詳細は、本発
明の実施にとっては重要ではないが、式１に規定される
ような２個のレンズのフィールド間の対称関係は重要で
あり、必要な対称性を得るためのレンズ製造技術は、技
術上既知である。

【００２５】既知の磁気ダブレットｅビーム・レンズ
は、それらの構造の要素としていかなる特定の電界をも
含まず、磁界のみによって移動電子をイメージする働き
をすることを理解すべきである。それ故、既知の磁気ダ
ブレットは、レチクル面６０からターゲット面７０へ一
定の電子エネルギーを保持する。本発明は、ダブレット
の磁界への静電界の重畳を含んでいる。静電界は、対称
面５０の周りに磁界とほぼ同一の対称性を有している。
更に、静電界は、レチクル面と対称面との間の粒子に対
しては加速し、対称面とターゲット面との間の粒子に対
しては減速しなければならない。電界についての標準的
な符号規則を用いると、電子の場合には、対称面の左側
には主に（以下に示すように）負の電界が、対称面の右
側には主に正の電界が必要である。

【００２６】この点に関し、レチクル面と対称面との間
のフィールドは加速域と減速域の組合せから構成できる
が、本発明では、粒子がレチクル面よりも対称面でより
速く移動するという意味で、対称面の前に加速域がある
ことが重要であることに留意すべきである。それと反対
のことが、対称面とターゲット面との間のフィールドに
対して当てはまり、粒子を、それらが対称面の前で加速
させられたと同じ量だけ減速することができる。正の荷
電粒子の場合、電界の極性は反対となり、粒子はまた、
レチクル面と対称面との間で加速され、対称面とターゲ
ット面との間で減速される。倍率ｍに対する静電界の好
ましい理想的な対称性の条件は、（負の荷電粒子を仮定
した場合）以下のように表すことができる。

【００２７】

【数５】

【００２８】本発明の好適な実施例の要求される対称性
条件を有する静電界分布を図３に示す。必要とされる静
電界対称性は、対称面の周りに配置されたバイアス電極
を用いることによって得ることができることが当業者に
は理解されるであろう。このような静電界分布を得る好
適な方法は、寸法と位置の異なる数対の電極を、倍率ｍ
に従って選ぶことである。これら電極は、図５に示され
るように、投影装置の軸に沿って配置され、それぞれ、
比ｍ（例えば、ｌ₂／ｌ₁）をもった距離だけ対称面か
ら隔てられている。図５に示す断面図において、電極
は、中心穴を有するディスク状であり、その軸は投影装
置の軸に位置合わせされている。電子ビームは、レチク
ルからターゲットへ左から右へと移動するものとする。
倍率ｍ＝０．２５のダブレットについて説明する。電極
１００は、厚さｔ₁と、半径ｒ₁の中心穴とを有し、対
称面の左側に距離ｌ₁のところに配置されている。電極
２００は、ｔ₂＝ｔ₁×ｍの厚さと、半径ｒ₂＝ｒ₁×
ｍの中心穴とを有し、対称面の右側に距離ｌ₂＝ｌ₁×
ｍのところに配置されている。このように寸法取りして
配置した電極は、同じ電圧にバイアスされ、必要とされ
る対称性をもった静電界を形成する。必要な対称性を作
り出す他の方法は、当業者には明らかであろう。図５の
構造は、最も簡単な方法を示したものである。

【００２９】例えば、幾つかの電極を、対称面５０の上
／左および下／右に用いることができるが、対称面５０
の上／左の各電極には、対称面の下／右に対応する電極
が存在しなければならない。対応する電極は、上述した
ように電界の対称性を確保するように寸法取りして配置
され、バイアスされる。更に、電極の形状は、中心に穴
が設けられたディスク状に限られず、中心軸の周りに有
効な円筒対称性を有するいかなる形状とすることもでき
る（例えば、外周の形状は、直径に対し余り重要ではな
くなる）。

【００３０】重畳した静電界の正確な形状は、市販のソ
フトウェアによる計算によって示される静電界対称性と
静電界強度に比べて第２次的な重要性しかもたない。更
に、以下に図９について説明するように、既知の磁気ダ
ブレットに対してかなりの改善を実現するためには、静
電界対称性に対する磁界対称性の正確な整合は必要では
ない。

【００３１】図５に示す電極配置の静電界を計算して、
更に、本発明の磁気−静電ダブレットの収差を計算する
ために使用した。静電界を計算するにあたって、レチク
ルとターゲットは、導電性で、平坦で、かつグランド電
位にあると仮定する。これら条件は、電子ビーム投影装
置の典型的な状況に相当し、同じようにシミュレートで
きる他の条件の下で本発明の有効性を制限するものでは
ない。更に、静電電位は、磁気レンズ外周に沿った電極
の間で線形的に変化するものと仮定する。この仮定は、
電極の外径をボア（２ｒ₁）に比べて大きくすることに
よって実際に実現することができる。必要な電極間の静
電界を形成する代りの他の方法がまた知られている。例
えば、絶縁管３００の内部上の抵抗性被覆、一連のバイ
アスされた電極などである。正の電位Ｖｅが、両方の電
極１００，２００に加えられ、その結果得られる静電界
が計算される。計算された静電界が、図６に、選択され
た等電位線によって示されている。これら等電位線は、
レチクルおよびターゲットで０ｋＶでスタートし、５ｋ
Ｖずつ大きくなって、電極１００，２００で＋８０ｋＶ
になる。図３は、同じ静電界を、軸方向位置の関数とし
て静電界強度で示している。同様に、図４は、同じ電界
を、静電位で示している。

【００３２】磁気−静電ダブレットの光学的特性も、同
じようにして、計算することができる。計算上、２０ｋ
Ｖ加速電位の比較的低いエネルギー・ビームがターゲッ
トに入射すると仮定する。表Ａに掲げる値は、図７にも
グラフで示してあるが、０．２５×０．２５ｍｍのフィ
ールドのコーナでのガウス像面（ターゲットで８ミリラ
ジアン（ｍｒａｄ）ビーム半角を仮定して）における収
差と、１Ｖのビームにおけるエネルギーの拡がりとであ
る。計算されたダブレットは、倍率０．２５と、レチク
ルからターゲットへ６００ｍｍの長さとを有する。

【００３３】

【表１】

【００３４】表Ａにおいて、Ｖｅは、電極１００，２０
０に加えられる電圧であり、

【００３５】

【外１】

【００３６】は、レチクルとターゲットと間の軸方向平
均静電位（ｋＶ）であり、ＴＤは、以下に示すように計
算された予測される軌道変位であり、残りの行は、投影
装置の主要な幾何学的収差である。市販のモンテ−カル
ロ・プログラムを使用して、表の列Ｉ、すなわち、Ｖａ
ｃ＝２０ｋＶ，Ｖｅ＝０，ビーム電流＝４μＡの場合に
おける軌道変位収差を計算する。列II〜ＶについてのＴ
Ｄ収差は、ＴＤスケールを、

【００３７】

【数６】

【００３８】と仮定して、列Ｉから計算される。

【００３９】従って、表Ａでは、列Ｉは、本発明による
重畳静電界（例えば、Ｖｅ＝０）のない磁気ダブレット
のシミュレーション性能を表したものであり、従って、
前述した既知の通常の磁気ダブレットを示している。

【００４０】

【数７】

【００４１】の形のベル形状磁界を仮定した。表Ａの各
列のシミュレーションの全パラメータは、電極に加えら
れる電圧Ｖｅと、ビームをターゲットに収束するために
必要な値に調整される（増大）磁界強度とを除いて、一
定に保持される。このように５個の列は、レチクルおよ
びターゲットでの一定のビーム・エネルギーと、連続し
て増大するＶｅ値とを有する磁気レンズの性能を表して
いる。

【００４２】表Ａの結果から、磁気ダブレットの重要な
全収差は、電極電位が大きくなるにつれて減少すること
が容易に理解できる。電極電位（例えば、Ｖｅ）はレチ
クルまたはターゲットでのビーム・エネルギーに何らの
影響も及ぼさないので、使用可能な電極電位については
原則的に上限は存在せず、従って、任意の良好な解像度
を理論的に得ることができる。しかし、電極電位Ｖｅが
大きくなるにつれて、高電圧を絶縁する困難が増大し、
および、それぞれビームを収束し偏向する磁気レンズと
偏向器に必要とされる励起電流を与える困難が増大す
る。従って、Ｖｅは、実際には、絶縁構造の増大コス
ト、およびレンズ励起電流と偏向ヨーク電流の増大コス
トが解像度の利益を越える場合に、選択されるであろ
う。

【００４３】電極の形状または構造は、本発明の実施に
とって重要ではないが、静電界の形状がダブレット性能
に及ぼす影響を説明するために、図８に示す電極の第２
の幾何学的形状を計算した。図８の電極１００’，２０
０’は、図５に示す電極１００，２００と、厚さのみ異
なる。しかし、一定の印加電圧Ｖｅに対して、これらの
電極は、レチクルと上／左の電極との間の空間に強い加
速電界を形成し、それに応じて、下／右の電極とターゲ
ットとの間の空間に強い減速電界を形成する。Ｖｅ＝１
８０ｋＶの場合の２組の電極についての収差は以下の通
りである。

【００４４】

【表２】

【００４５】同じスループットとＴＤ収差を有する２つ
の投影装置を比較すると、磁気−静電ダブレットを使用
する投影装置は、軸方向色収差を除く全ての幾何学的収
差について著しく優れている。軸方向色収差は、ビーム
・エネルギーの拡がりが数エレクトロン・ボルト以下で
あるような多くの実際的なケースでは、比較的重要では
ない。従って、歪曲に対する影響が極くわずかでほぼ無
視できるような短い強力な静電界を有する構造の場合に
は、収差は小さくなることがわかる。

【００４６】既知の磁気ダブレットと比較して、収差の
小さい磁気−静電ダブレットの重要性を示すために、同
一のスループットとＴＤ収差を有する投影装置を、表Ｃ
において比較する。表Ｃの列Ｉは、テーブルＡ，列IVの
磁気−静電ダブレットについてのものである。表Ｃの列
IIは、同一のＴＤ収差で同一のスループットを与えるた
めに５００ｋＶ，１００μＡのビーム電流で動作しなけ
ればならない従来の磁気ダブレットを示す。

【００４７】

【表３】

【００４８】本発明の静電−磁気ダブレットの従来の磁
気ダブレットに対する優れた点を、かなり低い加速電圧
で実現できるということに留意することが重要である。
前述したように、ターゲットでの小さいビーム・エネル
ギーまたはＶａｃは、高感度のレジストの利用を可能に
し、小さいビーム電流を用いることができるようにな
る。また、ビーム・エネルギーが小さくなると、ｅビー
ム投影装置または他の荷電粒子投影装置の全ての要素の
効率と経済性を増大させる結果となる。特に重要なの
は、ターゲットの膨張または収縮によるビーム配置誤差
が発生しないようにするためにターゲット温度の変化を
避けなければならないので、本発明の投影装置Ｉのター
ゲットの電力吸収が比較的少ない点である。

【００４９】しかし、ビーム・エネルギーと電極電位の
最適な選択は、前記実施例から明らかなように、照射源
のエネルギーの拡がりと、フィールド・サイズと、開口
角と、ＴＤ収差が他のパラメータの関数としてどのよう
に変化するかとに依存することを理解すべきである。こ
れらから当業者は、本発明の説明を考慮して、他の構造
と動作パラメータを推定することができる。最適近似値
と電位分布形状を、ごく少数の試行に基づいた実験結果
によって、または市販の電子−光学装置シミュレーショ
ン・プログラムを使用して、変形構造のものをシミュレ
ーションすることによって推定することができる。

【００５０】また、実際には、採用する対称性条件が実
際に正確である必要はないと言うことも理解すべきであ
り、および理想的な対称性条件は、シミュレーションか
ら明らかな既知の投影装置に対するかなりの改善の点か
ら見て、既知の投影装置に対して相当な改善を与えなけ
ればならない。要求されるダブレットの対称性を近似す
る静電界を与える電極構造の一例を、図９に示す。１個
の薄いディスク状電極５０’が、対称面５０に設けられ
る。必要とされる対称性は、対称面の極く近くで、およ
び倍率ｍが１とは異なる程度に、本発明の原理による
“理想的な”対称性からはずれている。静電界および収
差の計算は、図５，図６，図８に示される、より正確な
解により与えられる効果に類似する傾向を示している。

【００５１】対称面または入射瞳で最大の静電位分布の
配置を与えることは、構造的にも便利である。というの
は、多くのｅビーム投影装置および荷電粒子投影装置
は、図１に示すように、ビームから散乱電子を除去する
ために、入射瞳の位置に、物理的開口を有するからであ
る。従って、物理的開口を、電位（Ｖｅ）を静電界形成
のために与えることのできる電極として設けることがで
きる。

【００５２】前述したことから、本発明は、対称磁気ダ
ブレットの光学性能を予期せぬ程に改善し、小さいビー
ム・エネルギーでスループットを保持しながら用いるこ
とのできる小さいビーム電流での色収差の反直感的な改
善を与える。性能の改善は、荷電粒子投影装置またはツ
ールの現在得られるスループットの増大を可能にする一
方で、収差を、電流と、予測可能なフィーチャのサイズ
およびピッチとの非常にわずかな部分に保持している。

【００５３】本発明を１つの好適な実施例により説明し
たが、当業者は、本発明をその趣旨と範囲内で、変形し
て実施できることがわかるであろう。

【００５４】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。（１）荷電粒子ビーム投影装置であって、対称磁気ダブ
レット投影レンズを備え、このレンズは、

【００５５】

【数８】

【００５６】で表される対称性条件を有し、前記対称磁
気ダブレット投影レンズにわたって、不均一な静電界を
与える手段を備え、前記対称磁気ダブレット投影レンズ
のほぼ前記対称面の位置で、前記荷電粒子の最大速度を
与える、ことを特徴とする荷電粒子ビーム投影装置。（２）前記不均一な静電界を与える手段は、荷電粒子を
加速しおよび荷電粒子ビームのエネルギーを決定するた
めに、加速電位および加速静電界を与える手段と、前記
加速電位よりも大きい電位を有する不均一静電界を、前
記加速電位に重畳する手段と、を有することを特徴とす
る上記（１）に記載の装置。（３）前記不均一な静電界は、

【００５７】

【数９】

【００５８】で表される対称性条件を有し、前記対称面
でｚ＝０であり、Ｅは、レチクルと対称面との間で加速
され、対称面とターゲットとの間で減速される、ことを
特徴とする上記（１）に記載の装置。（４）前記不均一な静電界は、

【００５９】

【数１０】

【００６０】で表される対称性条件を有し、前記対称面
でｚ＝０であり、Ｅは、レチクルと対称面との間で加速
され、対称面とターゲットとの間で減速される、ことを
特徴とする上記（２）に記載の装置。（５）前記不均一な静電界を与える手段は、前記対称面
の両側に設けられ、開口が設けられた１対の円筒対称電
極を有することを特徴とする上記（１）に記載の装置。（６）前記開口が設けられた１対の円筒対称電極の厚さ
の比は、前記対称磁気ダブレット投影レンズの倍率にほ
ぼ等しいことを特徴とする上記（５）に記載の装置。（７）前記開口が設けられた１対の円筒対称電極の表面
の、前記対称面からの距離の比は、前記対称磁気ダブレ
ット投影レンズの倍率にほぼ等しいことを特徴とする上
記（５）に記載の装置。（８）前記開口が設けられた１対の円筒対称電極の表面
の、前記対称面からの距離の比は、前記対称磁気ダブレ
ット投影レンズの倍率にほぼ等しいことを特徴とする上
記（６）に記載の装置。（９）前記不均一な静電界を与える手段は、前記対称面
に設けられ、開口が設けられた円筒対称電極を有するこ
とを特徴とする上記（１）に記載の装置。（１０）対称面を有する対称磁気ダブレット荷電粒子投
影レンズを動作し、前記対称面の周りで対称性を有する
磁界を与える方法であって、レチクル面と前記対称面と
の間で、第１の静電界で前記荷電粒子を加速するステッ
プと、前記対称面とターゲット面との間で、第２の静電
界で前記荷電粒子を減速するステップとを含み、前記第
１の静電界と前記第２の静電界とは、前記対称面の周り
でほぼ対称である、ことを特徴とする方法。（１１）前記第１および第２の静電界の対称性条件は、
前記磁界の対称性条件とほぼ同じであることを特徴とす
る上記（１０）に記載の方法。

【図面の簡単な説明】

【図１】任意の倍率ｍ（ｍ＝０．５として説明される）
を有する磁気ダブレットと、ダブレットを通る電子ビー
ムとを理想化して示す図である。

【図２】磁気ダブレット投影レンズに用いられる磁界の
一例のグラフ表示である。

【図３】本発明による図２の磁界に相補的な静電界の一
例を示すグラフ表示であり、電界強度を軸方向位置の関
数として示している。

【図４】本発明による図２の磁界に相補的な静電界の一
例を示すグラフ表示であり、静電位を軸方向位置の関数
として示している。

【図５】本発明の原理による対称性を有する静電界の形
成に適した１対の電極の一例を示す断面図である。

【図６】図５の電極に電圧が加えられたときの計算され
た静電界の等電位線を示す図である。

【図７】図５の投影装置の電極への電圧が増大したとき
の、磁気−静電ダブレットの収差の依存性（減少）を示
す図である。

【図８】要求される対称性の静電界の形成に適した電極
を含む本発明の他の実施例を示す図である。

【図９】本発明の対称性を近似する静電界の形成に適し
た電極を含む本発明の他の実施例を示す図である。

【符号の説明】

１，２磁気レンズ１０，２０磁気レンズの位置３０共通軸４０電子ビーム５０対称面６０物体面７０像面１００，２００電極３００絶縁管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】荷電粒子ビーム投影装置であって、対称磁気ダブレット投影レンズを備え、このレンズは、【数１】で表される対称性条件を有し、前記対称磁気ダブレット投影レンズにわたって、不均一
な静電界を与える手段を備え、前記対称磁気ダブレット
投影レンズのほぼ前記対称面の位置で、前記荷電粒子の
最大速度を与える、ことを特徴とする荷電粒子ビーム投
影装置。
【請求項２】前記不均一な静電界を与える手段は、荷電粒子を加速しおよび荷電粒子ビームのエネルギーを
決定するために、加速電位および加速静電界を与える手
段と、前記加速電位よりも大きい電位を有する不均一静電界
を、前記加速電位に重畳する手段と、を有することを特
徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】前記不均一な静電界は、【数２】で表される対称性条件を有し、前記対称面でｚ＝０であ
り、Ｅは、レチクルと対称面との間で加速され、対称面
とターゲットとの間で減速される、ことを特徴とする請
求項１記載の装置。
【請求項４】前記不均一な静電界は、【数３】で表される対称性条件を有し、前記対称面でｚ＝０であ
り、Ｅは、レチクルと対称面との間で加速され、対称面
とターゲットとの間で減速される、ことを特徴とする請
求項２記載の装置。
【請求項５】前記不均一な静電界を与える手段は、前記対称面の両側に設けられ、開口が設けられた１対の
円筒対称電極を有することを特徴とする請求項１記載の
装置。
【請求項６】前記開口が設けられた１対の円筒対称電極
の厚さの比は、前記対称磁気ダブレット投影レンズの倍
率にほぼ等しいことを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項７】前記開口が設けられた１対の円筒対称電極
の表面の、前記対称面からの距離の比は、前記対称磁気
ダブレット投影レンズの倍率にほぼ等しいことを特徴と
する請求項５記載の装置。
【請求項８】前記開口が設けられた１対の円筒対称電極
の表面の、前記対称面からの距離の比は、前記対称磁気
ダブレット投影レンズの倍率にほぼ等しいことを特徴と
する請求項６記載の装置。
【請求項９】前記不均一な静電界を与える手段は、前記対称面に設けられ、開口が設けられた円筒対称電極
を有することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１０】対称面を有する対称磁気ダブレット荷電
粒子投影レンズを動作し、前記対称面の周りで対称性を
有する磁界を与える方法であって、レチクル面と前記対称面との間で、第１の静電界で前記
荷電粒子を加速するステップと、前記対称面とターゲット面との間で、第２の静電界で前
記荷電粒子を減速するステップとを含み、前記第１の静電界と前記第２の静電界とは、前記対称面
の周りでほぼ対称である、ことを特徴とする方法。
【請求項１１】前記第１および第２の静電界の対称性条
件は、前記磁界の対称性条件とほぼ同じであることを特
徴とする請求項１０記載の方法。