【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷電粒子線露光装置、電子顕微鏡等の荷電粒子線を用いた装置（荷電粒子線装置）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
荷電粒子線装置は、光やＸ線を使用した装置と異なり、使用する荷電粒子線の軌道が、ローレンツ力により磁場の影響を受けるため、鏡筒内での磁場をできるだけ安定に保つ必要がある。このような磁場の安定性の障害となるものに、外部磁場の影響がある。
【０００３】
従来の荷電粒子線装置においては、鏡筒の外郭を構成ずる材料に高透磁率材料を使用することにより、鏡筒内を外部磁場から遮蔽し、さらに、装置自体を、磁気シールドが施された磁気シールドルーム内に設置することにより、外部磁場の影響が鏡筒内に及ぶのを防止している。さらに、必要に応じて、浸入した外部磁場を積極的に打ち消すような磁場を発生するアクティブキャンセラを使用することが試みられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする問題点】
しかしながら、１００ｎｍ以下の露光転写精度が必要となる荷電粒子線露光装置等、高度な磁気シールドが要求される場合においては、従来用いられているような磁気シールドルームに設置するだけでは、外部磁場の影響を十分に低減することができず、その結果、必要とされる露光転写精度が安定して得られないという問題点があった。また、シールドルーム内に装置を設置したとしても、装置の設置の際、構造上、磁気シールドルームの外壁に開口部を設けることが必要となり、この開口部分から磁場が漏洩し、所望の仕様を満たすことが困難となる場合がある。
【０００５】
また、アクティブキャンセラは、磁気センサで磁場を観測しその値をコイルの電流値にフィードバックするものであるが、コイルと離れている荷電粒子線装置の鏡筒位置の磁場を３次元的にキャンセルすることは、事実上非常に困難であるという問題点があった。鏡筒内の荷電粒子線が通過する位置に磁気センサを設置することは不可能であるため、特に磁気センサの設置位置を決定することが困難であり、場合によっては、磁気センサの設置位置では外部磁場をキャンセルできたとしても、荷電粒子線通過場所の外部磁場をかえって強めてしまうというような問題点があった。
【０００６】
また、磁気シールドルーム内に設置された磁場発生部（例えばリニアモータ）から発生する磁場は、磁気シールドルームでは遮蔽できず、かつ、複雑な磁力線を有するので、アクティブキャンセラでも十分にキャンセルできないという問題点があった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、荷電粒子線装置自体の構造に工夫を加えることにより、鏡筒内における荷電粒子線の通過位置への、外部磁場の漏洩を少なくする方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【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、分割された構成要素をフランジにより接合して組み立てられた荷電粒子線装置であって、当該フランジの少なくとも一つが、非磁性体で構成されていることを特徴とする荷電粒子線装置（請求項１）である。
【０００９】
荷電粒子鏡筒の外枠は、磁性体からなる円筒状の一体物で構成することが磁気シールドの面からは望ましいが、実際には円筒状の構造部材をいくつかに分割し接続することになる。また、鏡筒部分の他に、レチクルステージ部分やウエハステージ部分がある。この結果、荷電粒子線装置は複数の構成要素を接合して組み立てられることになり、構成要素の接合には一般にフランジが用いられる。
【００１０】
ところが、このようなフランジは通常、各構成要素の外側に飛び出した構造をしているので、その部分から外部磁場を引き込む恐れがある。特に、鏡筒の近くに、リニアモータ等の磁場発生部材が存在すると、その近くに張り出したフランジから磁場が鏡筒を構成する高透磁率材料内に引き込まれる。
【００１１】
本手段においては、このようなフランジの少なくとも一つを、非磁性体で構成しているので、このような非磁性体のフランジから外部磁場が引き込まれることが少なくなり、鏡筒内への外部磁場の影響を少なくすることができる。
【００１２】
前記課題を解決するための第２の手段は、分割された構成要素を接合して組み立てられた荷電粒子線装置であって、当該構成要素を接合する部分が、当該構成部分の外側に出ていないことを特徴とする荷電粒子線装置（請求項２）である。
【００１３】
本手段においては、構成要素を接合する部分が、当該構成部分の外側に出ていないので、前述のフランジのように、外側に突出している部分が外部磁場を引き込むことが防止される。
【００１４】
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、前記構成要素を接合する部分が、非磁性体で構成されていることを特徴とするもの（請求項３）である。
【００１５】
構成要素を接合する部分が、当該構成部分の外側に出ていない場合でも、内側に突出している場合があり、この場合には、荷電粒子線の通過部分に近い位置にこれらの接合する部分が位置するとになるので、場合によっては、荷電粒子線の通過部分に磁気的な影響を与えることがある。本手段においては、この部分を非磁性体で構成しているので、このような問題点が回避される。
【００１６】
【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、本発明の実施の形態の１例である荷電粒子線露光装置の外郭部分の概要断面図である。図１において、１〜３は上部鏡筒構成部を示し、３つの部分がフランジ１ａ、２ａ、３ａによって接続されて一体化し、上部鏡筒を構成している。上部鏡筒内には、荷電粒子線発生装置と照明光学系が設けられている。
【００１７】
４はレチクルステージ部であり、この内部にレチクルステージ及びレチクルステージ駆動機構等が設けられている。５、６は下部鏡筒構成部であり、フランジ５ａ、６ａにより接合されて一体化し、下部鏡筒を構成している。下部鏡筒内には、投影光学系が設けられている。７はウエハステージ部であり、この内部にウエハステージ及びウエハステージ駆動機構が設けられている。
【００１８】
上部鏡筒は、レチクルステージ部４とはフランジ３ａにより接合され、下部鏡筒は、レチクルステージ部４とはフランジ５ａにより、ウエハステージ部７とはフランジ６ａにより接合されている。
【００１９】
なお、図において右上がり斜線のハッチングを施した部分は磁性体を示し、左上がりの斜線のハッチングを施した部分は被磁性体を示す。すなわち、上部鏡筒構成部１、２、３及び下部鏡筒構成部５、６の主要部は磁気シールドを行うため磁性体で構成されているが、外部に突出しているフランジ１ａ〜６ａは、いずれも非磁性体で構成されている。
【００２０】
このため、外部に突出しているフランジ１ａ〜６ａが、外部磁場を鏡筒に引き込みにくくなる。特に、レチクルステージ部４内、ウエハステージ部７内には、それぞれのステージを駆動するためのリニアモータが配置される場合が多いが、このような場合、フランジ３ａ、５ａ、６ａのうちレチクルステージ部４、ウエハステージ部７と接合されるものが磁性体で構成されると、リニアモータの磁場を鏡筒に引き込む可能性がある。しかし、対応するフランジ３ａ、５ａ、６ａを非磁性とすることにより、このような可能性を少なくすることができる。
【００２１】
なお、レチクルステージ部４、ウエハステージ部７も、鏡筒に接続される上下の部材を非磁性体とすることにより、リニアモータの磁場がこれらの部材を伝わって鏡筒近くに達することを避けている。
【００２２】
図２に、本発明の第２の実施の形態である荷電粒子線露光装置の、鏡筒の接続部の例を示す。図２は、鏡筒構成部１１と鏡筒構成部１２をボルトで接続するように構成された接続部であり、（ａ）は（ｂ）のＢ−Ｂで切断した縦断面図。（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａで切断した平断面図を示す。
【００２３】
鏡筒構成部１１の下部には、凹部１１ａが設けられており、その断面コ字状の下辺には、８個のボルト孔１１ｂ（バカ孔）が等間隔に設けられている。鏡筒構成部１２の上部には内部への突出部１２ａが設けられており、突出部１２ａには、８個のボルト孔（ねじ孔）１２ｂが等間隔に設けられている。
【００２４】
断面がコ字状の部分の開口部からボルトをボルト孔１１ｂ、１２ｂに差し込んで工具で締め付けることにより、鏡筒構成部１１と鏡筒構成部１２をボルトで接続する。このようにすると、鏡筒構成部１１、１２の外部側にフランジを出っ張らせることなく、鏡筒構成部１１と鏡筒構成部１２を接続できるので、外側に出っ張ったフランジ部が外部磁気を引き込むことがない。
【００２５】
なお、図において、凹部１１ａと突出部１２ａは、光軸に近くなるので、光軸近くに磁場の通路を造ることが無いように、非磁性体で形成することが望ましい。
【００２６】
【実施例】
図１に示すような荷電粒子線露光装置について、シミュレーションにより、レチクルステージ駆動用のリニアモータの磁場が光軸近傍の磁場に与える影響を調べた。フランジ１ａ〜６ａを全て非磁性体にした実施例と、レチクルステージ部４に下部鏡筒構成部５を接続するフランジ５ａのみを磁性体（比透磁率１０００）とし、他のフランジは実施例と同じように非磁性体で形成した比較例との比較を行った。荷電粒子線としては加速電圧１００ｋＶの電子線投影露光装置をシミュレーションの対象として選定した。磁場源としてレチクルステージ駆動用のリニアモータの永久磁石を光軸から約３００ｍｍの位置に配置した。
【００２７】
図３に実施例における光軸付近の磁束密度分布を、図４に比較例における光軸付近の磁束密度分布を示す。両図において横軸は光軸からの距離を示し、縦軸は磁束密度を示す。図３と図４を比較すると、実施例の方が、光軸上での磁束密度が約１０％低いことが分かる。これは、比較例において、磁性体のフランジがリニアモータの永久磁石の磁場を光軸付近に引き込んでいるのに対し、実施例ではこのようなことが無いためと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例である荷電粒子線露光装置の外郭部分の概要断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態である荷電粒子線露光装置の、鏡筒の接続部の例を示す図である。
【図３】本発明の実施例における光軸付近の磁束密度分布を示す図である。
【図４】比較例における光軸付近の磁束密度分布を示す図である。
【符号の説明】
１〜３：上部鏡筒構成部
４：レチクルステージ部
５，６：下部鏡筒構成部
１ａ〜６ａ：フランジ
７：ウエハステージ部
１１，１２：鏡筒構成部
１１ａ：凹部
１１ｂ：ボルト孔
１２ａ：突出部
１２ｂ：ボルト孔[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus using a charged particle beam (a charged particle beam apparatus) such as a charged particle beam exposure apparatus and an electron microscope.
[0002]
[Prior art]
Unlike charged-particle devices, which use light or X-rays, the orbit of the charged particle beam used is affected by the magnetic field due to Lorentz force, so the magnetic field in the lens barrel must be kept as stable as possible. . An obstacle to such magnetic field stability is the influence of an external magnetic field.
[0003]
In the conventional charged particle beam device, the inside of the lens barrel is shielded from an external magnetic field by using a high magnetic permeability material for a material constituting the outer shell of the lens barrel, and further, the device itself is provided with a magnetic shield. By installing in a magnetically shielded room, the influence of an external magnetic field is prevented from reaching the inside of the lens barrel. Further, as necessary, an attempt has been made to use an active canceller that generates a magnetic field that actively cancels out an external magnetic field that has entered.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a sophisticated magnetic shield is required, such as in a charged particle beam exposure apparatus that requires exposure transfer accuracy of 100 nm or less, simply installing the magnetic shield room in a conventionally used magnetic shield room does not allow an external magnetic field to be generated. The influence cannot be sufficiently reduced, and as a result, there has been a problem that the required exposure transfer accuracy cannot be stably obtained. Even if the device is installed in a shielded room, it is necessary to provide an opening in the outer wall of the magnetically shielded room due to the structure of the device when installing the device. It may be difficult to meet.
[0005]
The active canceller observes a magnetic field with a magnetic sensor and feeds back the value to a coil current value. The active canceller three-dimensionally cancels a magnetic field at a position of a lens barrel of a charged particle beam device that is separated from the coil. That is, in fact, very difficult. Since it is impossible to install the magnetic sensor at a position where the charged particle beam passes in the lens barrel, it is particularly difficult to determine the installation position of the magnetic sensor. Even if the external magnetic field can be canceled, there is a problem that the external magnetic field at the place where the charged particle beam passes is rather strengthened.
[0006]
Also, the magnetic field generated from the magnetic field generator (for example, a linear motor) installed in the magnetically shielded room cannot be shielded in the magnetically shielded room and has complicated magnetic field lines, so that the active canceller cannot sufficiently cancel the magnetic field. There was a point.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances, and a method of reducing leakage of an external magnetic field to a position where a charged particle beam passes through in a lens barrel by modifying the structure of the charged particle beam device itself. The task is to provide
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A first means for solving the above problem is a charged particle beam device assembled by joining divided components by a flange, wherein at least one of the flanges is made of a non-magnetic material. A charged particle beam apparatus (Claim 1).
[0009]
It is desirable that the outer frame of the charged particle column be made of a cylindrical integral body made of a magnetic material from the viewpoint of the magnetic shield, but in practice, it is necessary to divide the cylindrical structural member into several parts and connect them. Become. In addition to the lens barrel, there is a reticle stage and a wafer stage. As a result, the charged particle beam device is assembled by joining a plurality of components, and a flange is generally used for joining the components.
[0010]
However, since such a flange usually has a structure protruding outside of each component, there is a possibility that an external magnetic field is drawn from that portion. In particular, when a magnetic field generating member such as a linear motor is present near the lens barrel, a magnetic field is drawn into the high magnetic permeability material forming the lens barrel from a flange protruding near the member.
[0011]
In the present means, since at least one of the flanges is made of a non-magnetic material, an external magnetic field is less likely to be drawn from the flange of such a non-magnetic material, and the external magnetic field enters the lens barrel. The effect of the magnetic field can be reduced.
[0012]
A second means for solving the above-mentioned problem is a charged particle beam apparatus assembled by joining divided components, wherein a portion joining the components is out of the component. There is provided a charged particle beam apparatus (claim 2).
[0013]
In this means, since the portion for joining the components does not protrude outside the component, the portion protruding outside, such as the above-mentioned flange, is prevented from drawing in the external magnetic field.
[0014]
A third means for solving the above-mentioned problem is the second means, wherein a portion for joining the components is made of a non-magnetic material (claim 3). It is.
[0015]
Even when the part that joins the constituent elements does not protrude outside the constituent part, it may protrude inward.In this case, these joint parts are located near the passing part of the charged particle beam. In some cases, it may have a magnetic effect on the passage of the charged particle beam. In this means, such a problem is avoided because this portion is made of a non-magnetic material.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view of an outer part of a charged particle beam exposure apparatus which is an example of an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numerals 1 to 3 denote an upper lens barrel constituting part, and three parts are connected and integrated by flanges 1a, 2a and 3a to constitute an upper lens barrel. A charged particle beam generator and an illumination optical system are provided in the upper lens barrel.
[0017]
Reference numeral 4 denotes a reticle stage, in which a reticle stage and a reticle stage driving mechanism are provided. Reference numerals 5 and 6 denote lower lens barrel constituent parts, which are joined and integrated by flanges 5a and 6a to form a lower lens barrel. A projection optical system is provided in the lower lens barrel. Reference numeral 7 denotes a wafer stage, in which a wafer stage and a wafer stage driving mechanism are provided.
[0018]
The upper lens barrel is joined to the reticle stage 4 by a flange 3a, and the lower lens barrel is joined to the reticle stage 4 by a flange 5a and to the wafer stage 7 by a flange 6a.
[0019]
In the drawing, the hatched portions with the upwardly slanted lines indicate the magnetic materials, and the hatched portions with the upwardly slanted lines indicate the magnetic materials. That is, the main parts of the upper lens barrel components 1, 2, 3 and the lower lens barrel components 5, 6 are made of a magnetic material for performing magnetic shielding, but the flanges 1a to 6a protruding outside Each is made of a non-magnetic material.
[0020]
For this reason, the flanges 1a to 6a projecting to the outside make it difficult for the external magnetic field to be drawn into the lens barrel. In particular, linear motors for driving the respective stages are often arranged in the reticle stage unit 4 and the wafer stage unit 7, but in such a case, the reticle stage among the flanges 3a, 5a, and 6a is used. If the part to be joined to the part 4 and the wafer stage part 7 is made of a magnetic material, the magnetic field of the linear motor may be drawn into the lens barrel. However, by making the corresponding flanges 3a, 5a, 6a non-magnetic, such a possibility can be reduced.
[0021]
The reticle stage unit 4 and the wafer stage unit 7 also use non-magnetic upper and lower members connected to the lens barrel to prevent the magnetic field of the linear motor from passing through these members and reaching near the lens barrel. ing.
[0022]
FIG. 2 shows an example of a connection part of a lens barrel of a charged particle beam exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention. FIGS. 2A and 2B are connecting sections configured to connect the lens barrel forming section 11 and the lens barrel forming section 12 with bolts, and FIG. 2A is a vertical cross-sectional view taken along line BB of FIG. (B) is a plan sectional view cut along AA of (a).
[0023]
A concave portion 11a is provided at a lower portion of the lens barrel constituting portion 11, and eight bolt holes 11b (small holes) are provided at equal intervals on a lower side of the U-shaped cross section. An inwardly protruding portion 12a is provided at an upper portion of the lens barrel forming portion 12, and eight bolt holes (screw holes) 12b are provided at equal intervals in the protruding portion 12a.
[0024]
By inserting a bolt into the bolt holes 11b and 12b from the opening of the U-shaped section and tightening it with a tool, the lens barrel constituting part 11 and the lens barrel constituting part 12 are connected by bolts. By doing so, the lens barrel forming part 11 and the lens barrel forming part 12 can be connected without projecting the flange to the outside of the lens barrel forming parts 11 and 12, so that the outwardly projecting flange attracts external magnetism. Nothing.
[0025]
In the figure, since the concave portion 11a and the protruding portion 12a are close to the optical axis, it is preferable that the concave portion 11a and the protruding portion 12a are formed of a non-magnetic material so that a magnetic field path is not formed near the optical axis.
[0026]
【Example】
The influence of the magnetic field of the linear motor for driving the reticle stage on the magnetic field near the optical axis was examined by simulation for the charged particle beam exposure apparatus as shown in FIG. The embodiment in which all of the flanges 1a to 6a are made of a non-magnetic material, and the embodiment in which only the flange 5a for connecting the lower lens barrel constituting part 5 to the reticle stage 4 is made of a magnetic material (relative magnetic permeability: 1000) Similarly, a comparison was made with a comparative example formed of a nonmagnetic material. As the charged particle beam, an electron beam projection exposure apparatus having an acceleration voltage of 100 kV was selected as a simulation target. As a magnetic field source, a permanent magnet of a linear motor for driving a reticle stage was arranged at a position of about 300 mm from the optical axis.
[0027]
FIG. 3 shows a magnetic flux density distribution near the optical axis in the example, and FIG. 4 shows a magnetic flux density distribution near the optical axis in the comparative example. In both figures, the horizontal axis indicates the distance from the optical axis, and the vertical axis indicates the magnetic flux density. 3 and 4 that the magnetic flux density on the optical axis is about 10% lower in the example. This is presumably because the flange of the magnetic material draws the magnetic field of the permanent magnet of the linear motor near the optical axis in the comparative example, but this is not the case in the example.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of an outer portion of a charged particle beam exposure apparatus which is an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a connection part of a lens barrel of a charged particle beam exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a magnetic flux density distribution near an optical axis in an example of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a magnetic flux density distribution near an optical axis in a comparative example.
[Explanation of symbols]
1-3: Upper lens barrel constituent part 4: Reticle stage part 5, 6: Lower lens barrel constituent part 1a-6a: Flange 7: Wafer stage part 11, 12: Lens barrel constituent part 11a: Recess 11b: Bolt hole 12a: Projecting portion 12b: bolt hole