JPS5871545A - 可変成形ビ−ム電子光学系 - Google Patents

可変成形ビ−ム電子光学系

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JPS5871545A
JPS5871545A JP57169433A JP16943382A JPS5871545A JP S5871545 A JPS5871545 A JP S5871545A JP 57169433 A JP57169433 A JP 57169433A JP 16943382 A JP16943382 A JP 16943382A JP S5871545 A JPS5871545 A JP S5871545A
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optical system
electron optical
sonde
electron
objective
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ブルクハルト・リシユケ
ユルゲン・フロ−ジエン
クウラス・アンガ−
エ−リツヒ・プリ−ス
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Siemens AG
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
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    • H01J37/3007Electron or ion-optical systems

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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】 この発明は、微細構造の形成と測定のための可変成形ビ
ームを備える電子光学系に関する。
半導体上の構造の作成に対しては最近電子ビーム描画装
置が多く使用されるようKなった。この装置は細いゾン
デによってレジスト膜を照射して構造原型、例えば回路
原型を作るから、構造寸法が微小化するのに伴って輪郭
が鮮鋭で電流密度の高い微小電子ゾンデが要求される。
しかし電子ビーム中の電子の相互作用により電子のエネ
ルギーと進行方向が変化する(ベルシュ効果)から、ゾ
ンデ電流が増大すると共に輪郭の鮮鋭度が低下する。一
方電子ビーム測定装置においてもゾンデ電流が高い微細
な電子ゾンデが要求されている。
文献(IBEE Trans、 on Electro
n Devices。
ED26(6)、 April 1979)により可変
成形ビームを使用する電子光学系が公知でする6、この
電子光学系では作成する構造に適合した成形ビームが対
象試料片上を動く。この装置はペルシュ効果の点で不利
な1m以上の長いビーム路と全体で5個ある多数のビー
ム交叉点をもって動作する。ビーム路が長く又電子が密
に集合する交叉点の数が多いと電子の相互作用も激しく
なりペルシュ効果を助長する。更に公知の電子光学系で
は多数のレンズ系が使用され(全体で5個)、それから
複絹な構成であるため製作コストの点でも不利である。
電子光学系を電子ビーム装置の要求に適合させるために
は上記のベルシュ効果を計算に入れなければならない。
この発明の目的は、電子ビーム技術の要求に適合した簡
単でかつ製作コストの点で有利な電子光学系を提供する
ことにある。
この目的は特許請求の範囲第1項に特徴として挙げた構
成を持つ電子光学系によって達成される。
この発明の有利な実施態様とその利点は特許請求の範囲
第2項以下ならびて以下の説明中に示される。
この発明による電子光学系は、ビーム径路が短く、ビー
ム交叉点の数が少なく、電子光学部品の数も少ないから
従来のものに比べて性能が向上し゛ ている。
図面を参照してこの発明を更に詳細に説明する。
この発明の第一の実施例としての電子ビーム描画装置を
第1図に示す。この装置の特徴は、(a)成形ビームの
発生がピンホール投像(陰影投像)を利用して行なわれ
ること、(b)vB磁気レンズ二つだけ(VLとSO)
使用されていること、(C)ビーム交叉点の数が三個所
にまで減少していること、(d)ビーム径路の長さが約
60cmKまで短縮されていることである。
可変成形ビームはビーム発生器のビームによって例えば
50X200μ−の第一成形ビーム絞りを照射すること
によって作られる。−次電子ビームの電流密度が高いこ
ととビームによる充電を避けるため、圧力段の調整絞り
JBと成形ビーム・スリット絞りFSl、FS2および
開口兼ビーム帰線消去絞りABけ、ガラス炭素製とする
かあるいはグラファイトで被覆した高融点金属で作ると
有利である。スリット絞りFSIを通り抜けたー次電子
ビーム部分は第二のスリット絞りFS2を照射し、静電
偏向系ABIの作用でこのスリット絞り上を移動し、こ
の絞りの背抜において所望の矩形形状が作られる。静電
偏向系APIは8極の偏向エレメントAEから構成され
る。これによって作られたビーム断面の縁端の鮮鋭度は
電子源の距離と直径に関係するから、これらは要求に応
じて調整される。成形ビームスリット絞りFS2の後の
ビーム断面は二つの偏向系AE2.AE3によって再び
光軸上に戻され、続く磁気レンズVLによって例えば1
150に縮小されて中間画像面に投像される。両偏向系
AE2とAB3も8極偏向エレメントAEから構成され
る。偏向系AE1とAB3の8極偏向ニレメン)AEは
上から見て互に重なり合って設けられ、共て次に示すU
、から始捷ってサイクリックに繰り返される電圧が加え
られる。
UXI+UY屑; UX; UX/、l’1−UX沼ト
0Y;−UX//’W−U、yfi ; −U、 ; 
−U、(沼+U、/、/r 。
偏向系AE2の8極偏向ニレメン)AEは偏向系AEI
 、AB3の8極偏向エレメントAEと重なり合って設
けられているが、偏向系AE2の8極偏向エレメントに
は偏向系AEI 、AB3のものに対して精確に逆の離
性の電圧が加えられる。
また偏向系AE2の8極偏向エレメントは偏向系AEI
、AE3の8極偏向エレメントの精確に2倍の長さを持
つ。偏向系AEIとAB3の8極偏向エレメントは互に
等しい長さである。
中間画像面にはビーム帰線消去系ATと投像ひすみ補正
用の四極子が設けられる。ゾンデ対物レンズにより成形
ビーム断面の中間像は最終的に1/3に縮小されてつ)
エバーテーブルWT上のターゲット上に投像される。ゾ
ンデ対物レンズSOけ偏向′ニレメン)BLから構成さ
れる電気・磁気偏向系と像の回転が補正されたダイナミ
ック微細フォー力ツシングコイルFとステイグマツトコ
イルSTを含む。
成形ゾンデ(ビーム断面)GSがターゲットに当る個所
は、第1図の右下に一つの円で示しその斜視図を図の左
下に示す。ウエノ・−テーブル上のターゲットはこのテ
ーブルと共に速度Vで動かされるが、この運動はレーザ
ー干渉計LIによって制御される。
この発明によるゾンデ対物レンズSOのレンズフィール
ドにより一方では像のひずみが偏向エレメントELから
構成される偏向系との協同作用で可能な限り小さくなる
と同時に、加工ターゲット上のフィールドも可能な限り
縮小される。ゾンデ対6系soの各レンズのポールシリ
ンダもこの発明により対応した形状を持つ。このポール
シリンダの材料としてはフェライトが有利であり、とれ
てより偏向エレメントELから構成される磁気偏向系が
有害な渦流を誘起することは無くなる。
この発明によるビーム発生器は、L a B s放射体
にと特殊形状の多極ウェーネルト電極Wから構成される
。この多目的遠隔フォーカスウェーネルト電極Wは例え
ば一つの四極子の4個の偏向素子から構成され、これに
サイリック電圧:Uw−UQ十UY;Uw+UQ十UX
:Uw−UQ−UY、Uw十UQ−Uxが印加される。
放射体Kに適当な電圧を加えることにより一次電子ビー
ムのクロスオーバーは陽極Aの背抜に移され、−次電子
エネルギーの低い領域にビームの交叉点が発生すること
なく、電子相互間の妨害的な交互作用(ペルシュ効果)
が低減される。多極ウェーネルト電極に補助電圧Uw 
、 U Qを加えることにより一次電子ビームを光学軸
上に調整し、又ビームの強度を成形ビームスリット絞り
FS2に適合して調整することができる。
第2図に第1図の実施例のビームの径路を示す。
電子ビームは多極ウェーネルト電極Wのレンズによって
光学軸上に調整され、集束され、強度が調整される。ス
リット絞りFSI、FS2によって成形されたビーム断
面は磁気縮小レンズによって縮小されて中間画像面に投
像される。ゾンデ対物系SOにより成形ビーム断面の中
間像が縮小され、適当に偏向されてターゲット上に投像
される。
第3図に別の電子描画装置を実施例として示す。
この実施例は第1図の実施例に対して成形ビームスリッ
ト絞りFS3とゾンデ対物系SOとに=つの変更がある
。その他の部品は第2図に示したものと変っていない。
第3図の実施例の成形ビーム発生装置においては多極ウ
ェーネルト電極Wにより一次電子ビームは一つの線に集
束され、この焦点線の長さは偏向系AEIを使用して電
子ビームをスリット絞りFSa上で移動させることによ
り適当に調整される。ウェーネルト電極の補助電圧Uw
、UQを変化させることによりビームの焦点線を回転さ
せ、成形ビームスリット絞jl)PS3と協同してター
ゲット上に回路図形を作るのに有利な方向に向けること
ができる。第3図に示した4極子ウエーネルトWにより
電子ビームの焦点線を90゜回転することができる。こ
の線を任意の方向に向けることは例えば特開昭56−1
45640号公報の第6図に記載された8極子ウエール
ト電極によって可能である。非点収差クロスオーバーA
Cを任意の方向に向けることは、例えば互に45゜回転
させ互に無関係に調整される電流を流す四極子から構成
される8極子ウエーネルトによって可能である外に、上
記の公報に記載された大電流電子源の適当な変形によっ
ても可能である。
第3図の実施例の第二の変更個所はセンナ対物系SOで
ある。対物系SOのレンズの空気間隙は、レンズの外室
にレンズ電界が形成されるように構成されている。これ
によって偏向ニレメン)ELから構成される高周波偏向
系は、渦流によって妨害を起す物質が偏向素子ELの近
くに存在しないように作られている〇 第4図に第3図の実施例のビーム径路を示す。
多極ウェーネルト電極Wの作用によりビームエネルギー
は成形ビームスリット絞りFS3の上で線状に集束され
る。このFSa上の焦点線の長さは絞りFSa上でビー
ム断面を移動させることにより適当な値に調整すること
ができる。
第4図には電子ビームがX−Z面とY−Z面において示
される。成形ビームスリット絞りF’S 3上の非点収
差クロスオーバー(交叉線)ACは、磁気縮小レンズV
Lによって縮小されて中間画像面に投像される。ゾンデ
対物系SOにより非点収差クロスオーバーACのビーム
断面の中間像が縮小されてターゲット上に投像される。
この発明による電子ビーム描画装置によれば、ゾンデ断
面積IX5μm、ゾンデ電流2μアンペア、縁端鮮鋭度
0.2sμm1ダイナミック補正無しの画像フィールド
面積1 x 1 is2が達成可能である。
この発明は電子描画装置の外に電子ビームを使用する測
定装置にも応用される。
更にこの発明は上記の実施例だ限定されるものではない
。この発明による装置の主要な要旨は、可変成形ビーム
がピンホール投像によって作られること、補正に遠隔・
フォーカス−多重ポール・ウェーネルト電極Wが使用さ
れること、集束とビーム強度の調整が実施されること、
ゾンデ対物系SOにフェライト・ポールシリンダFIが
設けられること、外側蹟空気間隙があるゾンデ対物系が
使用されることである。
陽極Aを通ってZ方向に進む電子ビームは補正ニレメン
)JEと補正絞りJBによって調整される。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第一の実施例、第2図はその電子ビ
ーム径路を示し、第3図は第二の実施例、第4図はその
電子ビーム径路を示す。第1図眞おいてに:電子放射体
、W:ウェーネルト電極、FSI、2:成形ビームスリ
ット絞り、A、Bl。 2.3:偏向エレメント、so:ゾンデ対物系・WT°
ウェハーA IGI IG3

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)可変成形ビームの発生が電子光学的のピンホール投
    像を利用して行われることを特徴とする微細構造の作成
    と測定のための可変成形ビームを備える電子光学系。 2)遠焦点多重極ウェーネルト電極を備えていることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電子光学系。 3)フィールド減衰材のゾンデ対物レンズにフェライト
    ・ポールシリンダが設けられていることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項又は第2項記載の電子光学系。 4)外側に空気間隙を持つゾンデ対物系が設けられてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記
    載の電子光学系。 5)二つの磁気レンズが設けられていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項乃至第4項のいずれかに記載の
    電子光学系。 6)三個所のビーム交叉点が存在することを特徴とする
    特許請求の範囲第1項乃至第5項のいずれかに記載の電
    子光学系。 7)ビーム径路の長さが約60cmであることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項乃至第6項のいずれかに記載
    の電子光学系。 8)二つの前後に配置された成形ビームスリット絞りと
    成形ビーム形成用の偏向系を備えることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項乃至第7項のいずれかに記載の電子
    光学系。 9)線状の焦点を作るビームと一つの成形ビームスリッ
    ト絞りを備えることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    乃至第7項のいずれかに記載の電子光学系。 10)線状の焦点を作るビームを回転させる手段を備え
    乙ことを特徴とする特許請求の範囲第9項記載の電子光
    学系。 11)ガラス炭素製の絞りを備えることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項乃至第10項のいずれかに記載の電
    子光学系。 12)グラファイトで被覆された高融点金属の絞りを備
    えることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第10
    項のいずれかに記載の電子光学系。 13)成形ビーム断面の中間像面にビーム帰線消去系が
    設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    乃至第12項のいずれかに記載の電子光学系。 14)像の回転が打消された精密フォー力ッシングコイ
    ルを備えるゾンデ対物系が設けられていることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項乃至第13項のいずれかに記
    載の電子光学系。 15)クロスオーバーが陽極の背後に置かれていること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第14項のいず
    れかに記載の電子光学系。 16)ビームの線状焦点が遠焦点多重極ウェーネルト電
    極によることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第
    15項のいずれかに記載の電子光学系。 17)線状焦点ビームの焦点線の回転がウェーネルト補
    助電圧によることを特徴とする特許請求の範囲第16項
    記載の電子光学系。 18)フェライト・ポールシリンダの源泉側ならびにタ
    ーゲット側の孔が偏向エレメント又はダイナミソクツオ
    ー力ソシングコイルの半径方向の寸法より小さいことを
    特徴とするゾンデ対物系にフェライト・ボール7リンダ
    が設けられている特許請求の範囲第1項乃至第17項の
    いずれかに記載の電子光学系。
JP57169433A 1981-09-30 1982-09-28 可変成形ビ−ム電子光学系 Pending JPS5871545A (ja)

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DE31388965 1981-09-30
DE19813138896 DE3138896A1 (de) 1981-09-30 1981-09-30 Elektronenoptisches system mit vario-formstrahl zur erzeugung und messung von mikrostrukturen

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JPS5871545A true JPS5871545A (ja) 1983-04-28

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ID=6143043

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EP (1) EP0075712B1 (ja)
JP (1) JPS5871545A (ja)
DE (2) DE3138896A1 (ja)

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