JP2002175971A - 磁気レンズ、磁気シールド体の製造方法、荷電粒子線露光装置及び半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造が容易で、温度的にも製作上からも安定
した性能を有するシールド材を使用した磁気レンズを提
供する。 【解決手段】 磁気レンズ３と偏向器４の間に、非磁性
円筒体５に磁気シールドである磁性体シート６を貼り付
けたものが配置されていることである。非磁性円筒体５
としては、セラミックが用いられている。一方、偏向器
４により形成される交流磁場の磁力線は（ｃ）に矢印で
示すようなものとなる。ここで偏向器４から外側に漏れ
出す磁力線は多少広がるため、磁束密度は低くなり、薄
い磁性体シート６は飽和しないので、磁力線はほとんど
その中を通る。よって、偏向器４の作る交流磁場が、磁
気レンズ３に達することはなく、十分なシールドが行わ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子線露光装
置に用いられる磁気レンズ、それに用いる磁気シールド
体の製造方法、この磁気レンズを使用した荷電粒子線露
光装置、及びこの荷電粒子線露光装置を使用した半導体
デバイスの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】荷電粒子線を利用してレチクルに形成さ
れたパターンをウェハー等に露光転写する荷電粒子線露
光装置は、露光転写するパターンの線幅を細くでき、そ
れにより半導体デバイス等の集積度を上げることができ
るので、次世代のステッパーとして開発が進められてい
る。

【０００３】このような荷電粒子線露光装置の中で、最
も進んだものは分割露光方式を使用したものである。分
割露光方式においては、露光転写されるべきエリアを１
mm角程度複数の部分（サブフィールドと呼ばれる）に分
けてレチクルを作成し、１つのサブフィールドについて
一括露光転写を行い、レチクルとウェハーを共に移動さ
せながら、順次異なるサブフィールドを転写して、全体
として１枚のウェハーへの露光転写を行っている（例え
ば、USP5,747,819号公報）。

【０００４】このような分割露光方式のものを初めとす
る荷電粒子線露光装置においては、荷電粒子ビームを偏
向しながら露光を繰り返すことが行われている。これら
の荷電粒子線露光装置においては、光学的なパターンの
ひずみやボケ（収差）を低減しつつビームを偏向するた
めに、ビームを集光する磁気レンズと、ビームを偏向す
る磁気偏向器を同心円状に配置している。

【０００５】偏向器はビームをすばやく偏向させるた
め、高周波の交流磁場を発生させる。そのためその交流
磁場が、同心円状に配置してある外側の磁気レンズにも
作用する。磁気レンズは銅の巻線コイルを有するため、
ここに交流磁場が作用すると、その磁場の変動を妨げる
ような磁場を発生させるような渦電流が流れ、その結
果、偏向磁場の静定が著しく遅くなる。

【０００６】従来においては、例えばUSP4,376,249号公
報（Variable axis electron beamprojection system）
に記載されるように、この現象を防ぐため、図８（ａ）
に示すように、フェライト材をある程度の間隔を置いて
積層した部材（フェライトスタック）を、偏向器と磁気
レンズの間に挿入し、偏向器からの交流磁場をシールド
し、磁気レンズに及ばないようにする技術が提案されて
いる。すなわち、ひとつのレンズ系２１において、鏡筒
２２の周りに円筒状の偏向器２３を配置し、その外側に
巻線コイルとポールピースからなる円筒状の磁気レンズ
２４を配置しているのであるが、偏向器２３と磁気レン
ズ２４の間に、フェライトと被磁性体が交互に積層され
た円筒状のフェライトスタック２５を配置している。偏
向器２３、磁気レンズ２４、フェライトスタック２５
は、いずれもその円筒の中心軸が鏡筒２２の中心軸と一
致している。

【０００７】このようなフェライトスタック２５を配置
する効果を図８（ｂ）の斜視図に示す。図８（ｂ）で
は、偏向器２３のコイル２３ａ、２３ｂとその外側に配
置されたフェライトスタック２５を模式的に示してい
る。フェライトスタック２５は透明な円筒で示し、偏向
器２３のコイルは代表的に２枚のみを示している。偏向
器はトロイダルタイプの偏向器としている。

【０００８】トロイダルコイル２３ａ、２３ｂを回転対
称に配置し、逆方向に励磁電流を流すと、図８（ｂ）に
示す矢印の向きに磁力線が発生する。発生した磁力線の
一部は光軸を横切り、その際に光軸に平行な磁場を発生
させる。これが偏向磁場となり、荷電粒子線を偏向させ
る。

【０００９】一方他の磁力線はトロイダルコイル２３
ａ、２３ｂの外側に回り込み、透磁率の高いフェライト
スタック２５の中に吸い込まれる。そのため、外側に回
り込んだ交流磁場はフェライトスタック２５の外側には
漏れ出さない。また、フェライトは電気抵抗が大きいた
め、発生する渦電流も小さく、従って、この渦電流によ
る磁場により偏向磁場の静定が妨げられる現象が防止で
きる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フェラ
イトスタックは３つの問題点を有している。第１の問題
点は、製造が難しいという点である。フェライトが多数
枚積層してあるため、それぞれのフェライトの加工誤差
を小さくし、平行に組み立てなければならないのが、製
造が難しい理由である。このフェライトスタックは、光
軸上の磁場の形状を決定するため、このフェライトスタ
ックに製造誤差（機械的な寸法誤差）があると、光軸上
の磁場分布の形が乱れ、収差の原因となる。

【００１１】第２の問題点は、フェライトスタックの温
度が変化すると、ビームの偏向位置がシフトする点であ
る。フェライトのキューリー点は200℃近辺にあり、一
般の金属に比して低い。透磁率は温度がキューリー点に
近づくとゼロとなるが、キューリー点が低いため、室温
付近でも温度が変化すると、透磁率もそれに伴い変化す
る。

【００１２】図８（ｂ）の模式図に示したように、偏向
器からの磁場の一部はフェライトスタックの中を通る。
ここで例えばこのフェライトスタックの透磁率が増加す
ると、フェライトスタックに飛び込む磁力線の本数も増
加する。つまり、いままで光軸側を通過していた磁力線
の幾つかが、後側（外側）に回り込むようになり、結果
として光軸上の偏向磁場が減少する。その結果、ビーム
が所定の距離だけ偏向しなくなる。

【００１３】第３の問題点は、フェライトは複数の材料
を粉末の状態で混合して作成するため、混合に不均一性
が生じ易く、製品のばらつきが大きいことである。ま
た、磁気特性は焼結条件にも左右されるため、それも製
品のばらつきの原因となる。

【００１４】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、製造が容易で、温度的にも製作上からも安定し
た性能を有するシールド材を使用した磁気レンズ、この
レンズを使用した荷電粒子線露光装置、及びこの荷電粒
子線露光装置を使用した半導体デバイスの製造方法を提
供することを課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段は、荷電粒子線露光装置において、磁気偏
向器と同心円状に配置して使用される磁気レンズであっ
て、当該磁気偏向器、補正器及びダイナミックフォーカ
スコイルのうち少なくとも一つとの間に、箔状の磁性体
シートを配置したことを特徴とする磁気レンズ（請求項
１）である。

【００１６】本手段においては、従来使用されていたフ
ェライトスタックの代わりに箔状の磁性体シートを使用
している。これは、磁性体の金属を薄い箔としたもの
で、主に磁気遮蔽したい部分に貼り付けたりして使う。
この磁性体シートは、金属の厚みが10μm程度と非常に
薄いため、渦電流が流れにくい。そのため、交流磁場が
作用したときの渦電流損失が少ない。よって、この磁性
体シートは直流磁場のみでなく、交流磁場のシールドに
も有効である。また、渦電流が小さいことに起因して、
渦電流による磁場により偏向磁場の静定が妨げられる現
象が防止できる。

【００１７】そのため、例えばこの磁性体シートを円筒
にして、フェライトスタックと置き換えると、フェライ
トスタックが果たしていた偏向器等の磁場が電磁レンズ
に達するのを防止するという作用を果たしながら、フェ
ライトスタックが有する前述の３つの問題を解決でき
る。

【００１８】まず製造上の精度については、多数のフェ
ライトを精度良く積層するのと比べ、１枚の磁性体シー
トを円筒に配置する方が遥かに容易であり、また得られ
る精度も高い。一例として、電気伝導性がなく非磁性の
セラミック等の円筒体に貼り付けるだけですむためであ
る。

【００１９】また透磁率の温度変化については、金属の
磁性材料は一般にキューリー点が800℃程度と、フェラ
イトと比べて高いので、室温付近で少々温度が変化して
も、そのときの透磁率変化はフェライトと比べてもきわ
めて小さい。そのため、磁性体シートを使ったシールド
は、フェライトスタックを使ったシールドと比べ、温度
が変化しても、ビームのシフト量に与える影響が著しく
小さく、装置の温度管理を容易にし、また露光装置の性
能を向上させられる。

【００２０】さらに、製造上のばらつきについては、材
料を粉末で混ぜる必要もなく、焼結の工程もないため、
製品がフェライトと比べはるかに安定している。よっ
て、本手段によれば、製造が容易で、温度的にも製作上
からも安定した性能を有するシールド材を使用した磁気
レンズとすることができる。

【００２１】前記課題を解決するための第２の手段は、
前記第１の手段であって、前記箔状の磁性体シートが、
前記磁気レンズと同心円状の円筒形状を有することを特
徴とするもの（請求項２）である。

【００２２】本手段においては、磁性体シートが、前記
磁気レンズと同心円状の円筒形状を有するので、偏向器
とも軸が同じとなり、よって、磁気シールド効果も回転
対象となって、異方性が発生しない。

【００２３】前記課題を解決するための第３の手段は、
前記第２の手段であって、前記磁性体シートが、非磁性
材料からなる円筒体に貼り付けて配置されていることを
特徴とするもの（請求項３）である。

【００２４】前記磁性体シートは、それだけでは強度も
弱く、所定の形状を保たせることが困難であるが、非磁
性材料からなる円筒体に貼り付けて配置することによ
り、補強され、所定の形状を保たせることができる。円
筒体は加工精度良く仕上げることができるので、磁性体
シートの形状、寸法も正確にすることができる。非磁性
材料は、磁気には影響を及ぼさないので、等価的には、
磁性体シートのみが存在するのと同じ磁気シールド効果
を有する。なお、渦電流を小さくするために円筒体の電
気抵抗は、なるべく大きくしておくのが好ましい。

【００２５】磁性体シート１枚では磁気シールドの効果
が薄い場合は、磁性体シートを複数回円筒体に巻き付け
るようにすればよい。特に、磁性体シートを、絶縁物を
介して重ね合わせるようにすれば、渦電流の増大を抑制
しながら、磁気シールドの効果を高めることができる。

【００２６】磁性体シートの厚さは、磁気レンズから発
生する直流磁束に対しては容易に飽和して、ほとんどこ
の磁束が内部を通過することなく、偏向器から発生する
交流磁束に対しては飽和せず、この磁束のほとんどが内
部を通過するような厚さとすることが好ましい。

【００２７】前記課題を解決するための第４の手段は、
前記第３の手段であって、前記円筒体が当該磁気レンズ
のポールピースの内側に勘合するように配置されている
ことを特徴とするものである。

【００２８】本手段においては、前記円筒体をポールピ
ースで保持することができるので、他に保持手段を必要
としないばかりでなく、磁気レンズと磁性体シートの位
置関係を、目標値に正確に保つことが容易となる。

【００２９】前記課題を解決するための第５の手段は、
前記第１の手段から第４の手段のいずれかであって、ポ
ールピースの端部がフェライトで構成されていることを
特徴とするもの（請求項５）である。

【００３０】ポールピースの端部においては、磁気レン
ズの発生する磁界が集中するので、その部分に近い磁性
体シートは磁気飽和に近い状態になり、微分透磁率が小
さくなっている。よって、この部分に偏向器から発生す
る交流磁束が作用すると、この部分は見かけ上透磁率が
低い物質と同じような作用をし、磁気シールドの効果が
低下する。よって、この部分においては偏向器から発生
する磁束が、磁性体シートを突き抜けてポールピース端
部に達し、ポールピース端部で渦電流を発生させる。よ
って、偏向器から発生する磁束の静定時間が長くなる。

【００３１】本手段においては、ポールピースの端部を
フェライトで構成することにより、電気抵抗値を高く
し、発生する渦電流を小さくしている。よって、前記の
ように、偏向器から発生する磁束の静定時間が長くなる
ことが防止される。なお、ポールピースの端部のみをフ
ェライトとするのは、ポールピースの強度を考慮したた
めであり、どの程度の範囲をフェライトとするかは、ポ
ールピースの強度が許す範囲を考慮して、当業者が適宜
決定することができる。

【００３２】前記課題を解決するための第６の手段は、
前記第５の手段であって、前記磁性体シートが貼り付け
られた円筒体が上下のフェライトの間に挟み込まれてい
ることを特徴とするもの（請求項６）である。

【００３３】本手段においては、前記円筒体を上下のフ
ェライトで保持することができるので、他に保持手段を
必要としないばかりでなく、磁気レンズと磁性体シート
の位置関係を、目標値に正確に保つことが容易となる。

【００３４】前記課題を解決するための第７の手段は、
前記第１の手段から第６の手段のいずれかであって、前
記磁性体シートと上下のポールピースとの間に隙間を設
けたことを特徴とするもの（請求項７）である。

【００３５】本手段においては、前記磁性体シートと上
下のポールピースとの間に隙間が設けられているので、
この部分で磁気抵抗が大きくなり、磁性体シート内を通
る磁気レンズで発生した磁束が少なくなる。よって、そ
の分だけの磁束をレンズ作用に使用することができ、磁
気レンズの電気的な効率が向上する。

【００３６】前記課題を解決する第８の手段は、前記第
１の手段から第７の手段のいずれかであって、前記磁性
体シートが縦方向に複数に分割されていることを特徴と
するもの（請求項８）である。

【００３７】本手段においては、前記磁性体シートが縦
方向に複数に分割されているので、磁性体シートがない
空間部分での磁気抵抗が大きくなり、磁性体シート内を
通る磁気レンズで発生した磁束が少なくなる。よって、
その分だけの磁束をレンズ作用に使用することができ、
磁気レンズの電気的な効率が向上する。

【００３８】前記課題を解決するための第９の手段は、
前記第８の手段である磁気レンズに用いる磁気シールド
体の製造方法であって、非磁性体からなる円筒体に、当
該円筒体の長さ方向に間隔を開けて複数の磁性体シート
を貼り付け、その後、加工装置により各磁性体シートと
その間隔それぞれ所定幅に加工することを特徴とする磁
気シールド体の製造方法（請求項９）である。

【００３９】前記第８の手段に用いる磁気シールド体を
製造する場合、磁性シートの幅にばらつきがあり、か
つ、磁性シートを正確に等間隔となるように円筒体に貼
り付けることが困難である。本手段においては、間隔を
開けて複数の磁性体シートを貼り付け、その後、加工装
置により各磁性体シートとその間隔を一定に加工するよ
うにしているので、各磁性体シートの幅とその間隔を正
確に製造することができる。よって、磁気シールド効果
に異方性が発生するのを防止することができる。なお、
使用する磁性体シートとしては、安価で入手が容易な磁
性体テープを使用することが好ましい。

【００４０】前記課題を解決するための第１０の手段
は、前記第１の手段から第８の手段である磁気レンズを
有してなることを特徴とする荷電粒子線露光装置（請求
項９）である。

【００４１】本手段においては、偏向器の磁束が静定す
るまでの時間を短くすることができるので、高速な偏向
を行うことができ、スループットを向上させることがで
きる。

【００４２】前記課題を解決するための第１１の手段
は、前記第１０の手段である荷電粒子線露光装置を使用
し、マスク又はレチクルに形成されたパターンをウェハ
ーに露光転写する工程を有してなることを特徴とする半
導体デバイスの製造方法（請求項１１）である。

【００４３】本手段においては、スループット良く、半
導体デバイスを製造することができる。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を
図を用いて説明する。図１は、本発明の形態の１例であ
る磁気レンズの構成とその磁気シールド効果を説明する
ための図である。図１において、（ａ）は磁気レンズを
含む電子線光学系の概要を示す断面図、（ｂ）は、磁気
レンズが発する直流磁場の磁力線を示す図、（ｃ）は偏
向器が発する交流磁場の磁力線を示す図である。これら
の図において、１は電子線光学系、２は鏡筒、３は磁気
レンズ、３ａは巻線コイル、３ｂはポールピース、４は
偏向器、５は非磁性円筒体、６は磁性体シート、７はハ
ウジングである。なお、３は狭義の磁気レンズであり、
請求項及び発明を解決する手段に記載される「磁気レン
ズ」には、磁気レンズ３の他に、磁性体シート６を含ん
でいる。

【００４５】（ａ）において、ハウジング７の内側に真
空隔壁である鏡筒（ライナー管）２が設けられており、
その中は高度の真空とされていて、電子線が通るように
なっている。なお、電子線光学系１は、一つの電磁レン
ズに対応するものであり、電子線露光装置には、このよ
うな電子線光学系が複数用いられている。

【００４６】ハウジング７の内部には、巻線コイル３
ａ、ポールピース３ｂを有する磁気レンズ３、偏向器４
が電子線の光軸を中心として同心円状に設けられてい
る。偏向器４は、トロイダル型を使用しているが、本発
明の範囲がこれに限定されるものではない。これらの構
成は、従来における電子線光学系の構成と同じである。

【００４７】本実施例の特徴部は、磁気レンズ３と偏向
器４の間に、非磁性円筒体５に磁気シールドである磁性
体シート６を貼り付けたものが配置されていることであ
る。非磁性円筒体５としては、セラミックが用いられて
いる。

【００４８】磁気レンズ３により形成される直流磁場の
磁力線は（ｂ）に矢印で示すようなものとなる。一部の
磁力線は磁性体シート６に吸い込まれてその中を通過す
るが、磁性体シート６は薄いため、ポールピース３ｂの
近傍は磁気飽和ぎみとなり、多数の磁力線は磁性体シー
トを付きぬけて、光軸上に回転対象なレンズ磁場を形成
する。

【００４９】一方、偏向器４により形成される交流磁場
の磁力線は（ｃ）に矢印で示すようなものとなる。偏向
器４から外側に漏れ出す磁場は、図の楕円矢印で示すよ
うに、磁性体シート６に吸い込まれた後、再び磁性体シ
ート６から飛び出して、偏向器４のコイル内部へ戻って
くる。ここで偏向器４から外側に漏れ出す磁力線は多少
広がるため、磁束密度は低くなる。そのため、薄い磁性
体シート６は飽和しないので、磁力線はほとんどその中
を通る。よって、偏向器４の作る交流磁場が、磁性体シ
ート６を突き抜けて磁気レンズ３に達することはなく、
十分なシールドが行われる。

【００５０】以上の説明から明らかなように、磁性体シ
ート６の厚さは、磁気レンズ３の作る直流磁場に対して
飽和状態となって、磁気レンズ３の作る直流磁場がほと
んど通り抜け、かつ、偏向器４の作る交流磁場に対して
は飽和せず、ほとんどの磁束がその中を通過できるよう
な厚さとすることが好ましい。１枚の磁性体シート６で
は、偏向器４の作る交流磁場で磁気飽和が起こるような
場合は、磁性体シート６を、絶縁体を介して２重あるい
は多層に、芯材に巻き付ければよい。この場合、金属の
磁性体シートの厚みが厚くなるが、個々の金属層が薄い
ため、渦電流は依然として問題とはならない。

【００５１】図２は、本発明の実施の形態である磁気レ
ンズの例を示す概要図であり、光軸を通る面で切った端
面図である。図２においては、鏡筒や偏向器等の図示を
省略している。以下の図において、発明の実施の形態の
欄において前出の図で示された要素と同じ要素には、同
じ符号を付して、その説明を省略する。

【００５２】図２において、（ａ）は、ポールピースの
先端部をフェライトとしたものである。すなわち、ポー
ルピースの下側先端部がフェライト３ｂ’で、上側がフ
ェライト３ｂ”で形成されている。前述のように、ポー
ルピース先端部分は磁力線が集中するため、薄い磁性体
シート６は磁気飽和を起こしやすい。磁気飽和を起こす
と、その部分の微分透磁率は１となり、もはや磁性体と
は見なせなくなってシールド効果がなくなる。つまりポ
ールピースの先端部分が、内側の偏向器により発生させ
られる交流磁場に曝されることとなる。

【００５３】しかし、この実施の形態においては、ポー
ルピース先端部分を電気伝導率の悪いフェライトとして
いるので、その部分が交流磁場にさらされても流れる渦
電流は小さく、よって、偏向磁場への影響は小さくな
る。フェライトは割れやすいため、レンズの重量を支え
させるのは好ましくない。また、フェライトは応力によ
り磁気的性質が変化する。これらの点を考慮してポール
ピースの下部は、光軸に近い部分のみフェライト３ｂ’
とし、その外側は通常の金属の磁性体を使っている。一
方、ポールピースの上部には、何ら外力が作用しないた
め、全てをフェライト３ｂ”としている。もちろん、ポ
ールピースの上部についても、先端部分のみにフェライ
トを使用してもかまわない。

【００５４】（ｂ）は、非磁性円筒体５に磁性体シート
６を貼り付けたものを、上下のポールピース３ｂ’、３
ｂ”の間に挿入した例を示す図である。このような構成
にしても、（ａ）に示すものと同じ作用効果が得られ
る。このように、磁気レンズのポールピースで非磁性円
筒体５を支えるようにすれば、他に特別な支持機構を設
けずに、非磁性円筒体５に貼り付けた磁性シート６を、
磁気レンズに対して所定の位置に、正確に配置すること
ができる。

【００５５】（ｃ）は、磁性体シート６の上下と、上下
のポールピース３ｂ’、３ｂ”との間に隙間を設けたも
のである。この隙間を設けることにより、ポールピース
から磁性体シート６を通り、再びポールピースに戻る磁
気回路の抵抗を大きくすることができ、電磁レンズ３で
発生する磁束のうち、この部分を通る磁束が減るので、
より多くの磁束を光軸に作用させることができる。つま
り、より少ない電力で、所望のレンズ場を形成できる。

【００５６】図３は、本発明の実施の形態である電磁レ
ンズの別の例とその効果を示す図であり、（ａ）がその
構造を示す概要図（端面図）である。ただし、図２と同
様、鏡筒や偏向器等の図示を省略している。

【００５７】(ａ)に示す例においては、基本的な構成は
図２（ｃ）に示したものと同じであるが、磁性体シート
を中央で分割し、６ａ、６ｂとしている点が異なってい
る。このようにすることにより、電磁レンズ３で発生す
る磁束に対する、磁性体シートの磁気抵抗をさらに大き
くすることができ、それにより減少した磁束を光軸に作
用させることができるので、磁気レンズ３で使用する電
力の効率を高められる。

【００５８】更に、渦電流の流れるループの大きさを小
さくすることができ、偏向磁場の静定時間をより短くす
ることができる。その理由を図３（ｂ）、（ｃ）を使用
して説明する。図３（ｂ）、（ｃ）において、４ａ、４
ｂは偏向器のコイルを示す。図３（ｂ）、（ｃ）の図示
方法は、図８（ｂ）と同じであり、磁性体シート６、６
ａ、６ｂは透明な円筒で示し、偏向器のコイルは代表的
に２枚のみを示している。

【００５９】図３（ｂ）は図２（ｃ）の磁気レンズに対
応するものであり、細線矢印で示される偏向器のコイル
４ａ、４ｂからの交流磁場は図中の太線矢印の渦電流を
磁性体シート６内に発生させる。偏向器は４回対称なた
め、渦電流も４回対称となっている。

【００６０】一方、図３（ｃ）は図３（ａ）の磁気レン
ズに対応するものであり、細線矢印で示される偏向器の
コイル４ａ、４ｂからの交流磁場は図中の太線矢印の渦
電流を磁性体シート６内に発生させる。ここでは図の簡
略化のため、正面半分に流れる渦電流のみを示した。金
属である磁性体シートが中央で分割されているため、渦
電流も２分されている。渦電流は１巻コイルのインダク
ターと見なすことができるため、そのコイルの囲む面積
が小さいとインダクタンスが小さくなり、交流磁場に対
するレスポンスが速くなる。

【００６１】なお、前述した各実施の形態は電子線を使
った荷電粒子の露光装置に付いて説明してきたが、その
他の荷電粒子であるイオンビームを使った露光装置にも
適応可能である。

【００６２】また、以上においては、磁気偏向器の発生
するＡＣ磁場の遮蔽を例として説明を行ったが、これら
の技術は、磁気偏向器のみに適用されるものではない。
すなわち、ダイナミック（動的）に動作する各種の補正
器（非点補正器等）やフォーカスコイルもＡＣ磁場を発
生するため、上述の技術は、これらのＡＣ磁場を遮蔽す
る場合にも有効である。

【００６３】図４に、図３（ａ）に示したような磁気シ
ールド体の製造方法の例を示す。まず、（ａ）に示すよ
うに、非磁性円筒体５の外側に、磁性体シートの一種で
ある磁性体テープ６ｃを、間隔を空けて複数貼り付け
る。シート状の磁性体は、大型のものは高価で入手し難
いが、幅５０mm程度の磁性体テープは安価に入手でき
る。しかし、これら磁性体テープには幅にばらつきがあ
る。また、この磁性体テープを多数回巻き付けると、巻
き付け位置の誤差により、巻き付け部分の端面が粗揃わ
ない。本実施の形態においては、これらの問題を以下の
ように解決している。

【００６４】まず、機械加工が可能な母材（荷電粒子線
に影響を与えないように非磁性体であり、しかも渦電流
を発生しないように絶縁体であることが好ましい。）
を、精度良く円筒状に加工する。

【００６５】巻き付ける磁性体テープ６ｃの幅は、最終
的な目標幅より大きくし、間隔は最終的な目標間隔より
狭くする。磁性体テープ６ｃの幅精度及び間隔は粗くて
よい。また、円筒体の端にあっては、端より少しはみ出
させて巻きつける。

【００６６】次に、（ｂ）に示すように、工具８を使用
して、磁性体テープ６ｃを旋削加工によりカットする。
そのとき、円筒体５の上下にはみ出した磁性体テープ６
ｃの部分も削り取る。このとき、母材である非磁性円筒
体５の部分を一緒に削り取ってもかまわない。それによ
り、最終的に（ｃ）に示すように、所定の幅を有する磁
性体テープ６ｃが、所定の幅を有する間隙９を隔てて規
則正しく並んだ磁気シールド体を形成することができ
る。

【００６７】磁性体テープ６ｃとしてアモルファス等の
硬くて脆い材料を使用する場合には、旋削加工は切削加
工よりも研削加工の方が好ましい。なお、磁性体テープ
６ｃの種類によっては、加工方法は機械加工でなく、放
電加工、レーザー加工等を使用し、磁性体シート６ｃの
みを加工するようにしてもよい。このように、最終的に
加工装置により仕上げを行うので、磁性シートを貼り付
ける際には高精度を要せず、製作が容易になる。

【００６８】図５は、本発明の実施の形態の１例である
荷電粒子露光装置の光学系の概要図である。図５におい
て、１１は荷電粒子線源、１２は照明用レンズ、１３は
ビーム成形アパーチャ、１４は開口絞り、１５はマス
ク、１６は投影用レンズ、１７は開口絞り、１８はウェ
ハーである。

【００６９】荷電粒子線源１１から放出された荷電粒子
線は、照明用レンズ１２によりマスク１５上を均一に照
明する。マスク１５上に形成されたパターンの像は、投
影用レンズ１６によりウェハー１８上に結像し、ウェハ
ー１８上のレジストを感光させる。散乱線をカットし、
開口角を制限するために、開口絞り１４、１７が設けら
れている。マスク１５と光学的に共役な位置にビーム成
形アパーチャ１３が設けられており、マスク１５の照明
領域を所定のサブフィールドの大きさに制限している。

【００７０】偏向器については図示を省略しているが、
本実施の形態においては、照明用レンズ１２、投影用レ
ンズ１６が、それぞれ例えば図１（ａ）に示されるよう
な構成をしており、磁性体シートからなる磁気シールド
体によって、偏向器の交流磁場が磁気レンズに作用する
のを防止するようになっている。よって、偏向磁場の静
定の遅れがないので、高速な偏向をかけることができ、
スループットを向上させることができる。

【００７１】以下、本発明に係る半導体デバイスの製造
方法の実施の形態の例を説明する。図６は、本発明の半
導体デバイス製造方法の一例を示すフローチャートであ
る。この例の製造工程は以下の各主工程を含む。 ウェハーを製造するウェハー製造工程（又はウェハー
を準備するウェハー準備工程） 露光に使用するマスクを製作するマスク製造工程（又
はマスクを準備するマスク準備工程） ウェハーに必要な加工処理を行うウェハープロセッシ
ング工程 ウェハー上に形成されたチップを１個ずつ切り出し、
動作可能にならしめるチップ組立工程 できたチップを検査するチップ検査工程 なお、それぞれの工程はさらにいくつかのサブ工程から
なっている。

【００７２】これらの主工程の中で、半導体のデバイス
の性能に決定的な影響を及ぼす主工程がウェハープロセ
ッシング工程である。この工程では、設計された回路パ
ターンをウェハー上に順次積層し、メモリやＭＰＵとし
て動作するチップを多数形成する。このウェハープロセ
ッシング工程は以下の各工程を含む。 絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、あるいは電極部を
形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成工程（ＣＶＤや
スパッタリング等を用いる） この薄膜層やウェハー基板を酸化する酸化工程 薄膜層やウェハー基板等を選択的に加工するためにマ
スク（レチクル）を用いてレジストのパターンを形成す
るリソグラフィー工程 レジストパターンに従って薄膜層や基板を加工するエ
ッチング工程（例えばドライエッチング技術を用いる） イオン・不純物注入拡散工程 レジスト剥離工程 さらに加工されたウェハーを検査する検査工程 なお、ウェハープロセッシング工程は必要な層数だけ繰
り返し行い、設計通り動作する半導体デバイスを製造す
る。

【００７３】図７は、図６のウェハープロセッシング工
程の中核をなすリソグラフィー工程を示すフローチャー
トである。このリソグラフィー工程は以下の各工程を含
む。 前段の工程で回路パターンが形成されたウェハー上に
レジストをコートするレジスト塗布工程 レジストを露光する露光工程 露光されたレジストを現像してレジストのパターンを
得る現像工程 現像されたレジストパターンを安定化させるためのア
ニール工程 以上の半導体デバイス製造工程、ウェハープロセッシン
グ工程、リソグラフィー工程については、周知のもので
あり、これ以上の説明を要しないであろう。

【００７４】本実施の形態においては、マスク（レチク
ル）を用いてレジストのパターンを形成するリソグラフ
ィー工程に本発明に係る荷電粒子線露光装置を使用して
いるので、スループット良く、半導体デバイスを製造す
ることができる。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１に係る発明においては、偏向器や補正器及びダイナ
ミックフォーカスコイルの磁場が電磁レンズに達するの
を防止するという作用を果たしながら、従来のフェライ
トスタックが有する問題を解決できる。すなわち、製造
が容易で、温度的にも製作上からも安定した性能を有す
るシールド材を使用した磁気レンズとすることができ
る。

【００７６】請求項２に係る発明においては、磁気シー
ルド効果が回転対象となって、異方性が発生しない。請
求項３に係る発明においては、磁性体シートの形状、寸
法も正確にすることができる。

【００７７】請求項４に係る発明においては、他に保持
手段を必要としないばかりでなく、磁気レンズと磁性体
シートの位置関係を、目標値に正確に保つことが容易と
なる。請求項５に係る発明においては、偏向器から発生
する磁束の静定時間が長くなることが防止される。

【００７８】請求項６に係る発明においては、他に保持
手段を必要としないばかりでなく、磁気レンズと磁性体
シートの位置関係を、目標値に正確に保つことが容易と
なる。請求項７に係る発明、請求項８に係る発明におい
ては、磁気レンズの電気的な効率が向上する。

【００７９】請求項９に係る発明においては、各磁性体
シートの幅とその間隔を正確に製造することができる。
請求項１０に係る発明においては、高速な偏向を行うこ
とができ、スループットを向上させることができる。請
求項１１に係る発明においては、スループット良く、半
導体デバイスを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の形態の１例である磁気レンズの構成と
その磁気シールド効果を説明するための図である。

【図２】本発明の実施の形態である電磁レンズの例を示
す概要図であり、光軸を通る面で切った端面図である。

【図３】本発明の実施の形態である電磁レンズの別の例
とその効果を示す図である。

【図４】磁気シールド体の製造方法の例を示す図であ
る。

【図５】本発明の実施の形態の１例である荷電粒子露光
装置の光学系の概要図である。

【図６】本発明の半導体デバイス製造方法の一例を示す
フローチャートである。

【図７】リソグラフィー工程を示すフローチャートであ
る。

【図８】従来の磁気レンズ系の概要を示す図である。

【符号の説明】

１…電子線光学系、２…鏡筒、３…磁気レンズ、３ａ…
巻線コイル、３ｂ…ポールピース、３ｂ’、３ｂ”…フ
ェライト、４…偏向器、４ａ、４ｂ…偏向器のコイル、
５…非磁性円筒体、６、６ａ、６ｂ…磁性体シート、６
ｃ…磁性体テープ、７…ハウジング、８…工具、９…間
隙、１１…荷電粒子線源、１２…照明用レンズ、１３…
ビーム成形アパーチャ、１４…開口絞り、１５…マス
ク、１６…投影用レンズ、１７…開口絞り、１８…ウェ
ハー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｊ 37/305 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５４１Ｂ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電粒子線露光装置において、磁気偏向
   器、補正器及びダイナミックフォーカスコイルのうち少
   なくとも一つと同心円状に配置して使用される磁気レン
   ズであって、当該磁気偏向器との間に、箔状の磁性体シ
   ートを有してなる磁気シールド体を配置したことを特徴
   とする磁気レンズ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の磁気レンズであって、
   前記箔状の磁性体シートが、前記磁気レンズと同心円状
   の円筒形状を有することを特徴とする磁気レンズ。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の磁気レンズであって、
   前記磁性体シートが、非磁性材料からなる円筒体に貼り
   付けて配置されていることを特徴とする磁気レンズ。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の磁気レンズであって、
   前記円筒体が当該磁気レンズのポールピースの内側に勘
   合するように配置されていることを特徴とする磁気レン
   ズ。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項４のうちいずれか１
   項に記載の磁気レンズであって、ポールピースの端部が
   フェライトで構成されていることを特徴とする磁気レン
   ズ。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の磁気レンズであって、
   前記磁性体シートが貼り付けられた円筒体が上下のフェ
   ライトの間に挟み込まれていることを特徴とする磁気レ
   ンズ。
7. 【請求項７】 請求項１から請求項６のうちいずれか１
   項に記載の磁気レンズであって、前記磁性体シートと上
   下のポールピースとの間に隙間を設けたことを特徴とす
   る磁気レンズ。
8. 【請求項８】 請求項１から請求項７のうちいずれか１
   項に記載の磁気レンズであって、磁性体シートが縦方向
   に複数に分割されていることを特徴とする磁気レンズ。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の磁気レンズに用いる磁
   気シールド体の製造方法であって、非磁性体からなる円
   筒体に、当該円筒体の長さ方向に間隔を開けて複数の磁
   性体シートを貼り付け、その後、加工装置により各磁性
   体シートとその間隔をそれぞれ所定幅に加工することを
   特徴とする磁気シールド体の製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項１から請求項８のうちいずれか
    １項に記載の磁気レンズを有してなることを特徴とする
    荷電粒子線露光装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の荷電粒子線露光装
    置を使用し、マスク又はレチクルに形成されたパターン
    をウェハーに露光転写する工程を有してなることを特徴
    とする半導体デバイスの製造方法。