(57)【要約】【課題】電磁場フォーカシング装置及びそれを採用した電子ビームリソグラフィシステムを提供する。【解決手段】ウェーハ１３０が装入された空間を取り囲む真空チャンバ１１０内に磁場を形成させるための磁場発生部１５１，１５２と、真空チャンバ１１０の天井壁と底壁とをそれぞれ貫通して相互対向して設置され、磁場発生部１５１，１５２で形成された磁場を真空チャンバ１１０の内部に印加するための上部及び下部ポールピース１５１ａ，１５２ａと、を備え、上部及び下部ポールピース１５１ａ，１５２ａが真空チャンバ１１０に対して上下移動することによって、真空チャンバ１１０内部の磁場均一度が調整可能である。【選択図】図２
2006179893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームリソグラフィシステムの電子ビームエミッタから放出された電子ビームの経路を制御するための電磁場フォーカシング装置であって、
ウェーハが装入された空間を取り囲む真空チャンバ内に磁場を形成させるための磁場発生部と、
前記真空チャンバの天井壁と底壁とをそれぞれ貫通して相互対向して設置され、前記磁場発生部で形成された磁場を当該真空チャンバの内部に印加するための上部及び下部ポールピースと、を備え、
前記上部及び下部ポールピースが前記真空チャンバに対して上下移動することによって、当該真空チャンバ内部の磁場均一度が調整可能であることを特徴とする電磁場フォーカシング装置。
【請求項２】
前記上部及び下部ポールピースは、強磁性体からなることを特徴とする請求項１に記載の電磁場フォーカシング装置。
【請求項３】
前記磁場発生部は、前記上部及び下部ポールピースをコアとする電磁石であって、前記真空チャンバの外部に突出した上部及び下部ポールピースの外周面にそれぞれ巻線されたコイルを備えることを特徴とする請求項２に記載の電磁場フォーカシング装置。
【請求項４】
前記磁場発生部で発生した磁束が前記上部ポールピースから前記真空チャンバ内部を貫通して前記下部ポールピースを過ぎて、再び当該上部ポールピースに循環する磁路形成部をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の電磁場フォーカシング装置。
【請求項５】
前記磁路形成部は、前記真空チャンバの外部に突出した上部及び下部ポールピースの両端部がそれぞれ磁気的に接触されるように、前記真空チャンバの左右側面のうち少なくとも一側面を取り囲む強磁性体からなることを特徴とする請求項４に記載の電磁場フォーカシング装置。
【請求項６】
前記磁場発生部は、
前記真空チャンバの外部に突出した上部及び下部ポールピースの両端部がそれぞれ磁気的に接触された磁路形成部と、
前記磁路形成部の外周面に巻線されたコイルと、を備える電磁石であることを特徴とする請求項２に記載の電磁場フォーカシング装置。
【請求項７】
前記磁路形成部は、前記真空チャンバの左右側面のうち少なくとも一側面を取り囲む強磁性体であることを特徴とする請求項６に記載の電磁場フォーカシング装置。
【請求項８】
前記真空チャンバの天井壁と底壁とをそれぞれ貫通して設置され、前記上部及び下部ポールピースの外周面をそれぞれ取り囲む強磁性体からなる上部及び下部補強部材をさらに備え、
前記上部及び下部補強部材の内周面と前記上部及び下部ポールピースの外周面とが、それぞれに形成されたネジ山を通じて相互に移動自在に結合されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁場フォーカシング装置。
【請求項９】
前記真空チャンバの内部で、前記上部及び下部補強部材の端部は、それぞれ前記上部及び下部ポールピースの端部に比べて当該真空チャンバの内部にさらに突出してリング状の磁場補正部を形成することを特徴とする請求項８に記載の電磁場フォーカシング装置。
【請求項１０】
ウェーハが装入された空間を取り囲む真空チャンバと、前記真空チャンバ内部に前記ウェーハと所定間隔をおいて相互対向して配置され、前記ウェーハに向かって電子ビームを放出する電子ビームエミッタと、前記電子ビームエミッタから放出された電子ビームの経路を制御するための電磁場フォーカシング装置と、を備える電子ビームリソグラフィシステムであって、
前記電磁場フォーカシング装置は、
前記真空チャンバ内に磁場を形成させるための磁場発生部と、
前記真空チャンバの天井壁と底壁とをそれぞれ貫通して相互対向して設置され、前記磁場発生部で形成された磁場を当該真空チャンバの内部に印加するための上部及び下部ポールピースと、を備え、
前記上部及び下部ポールピースが前記真空チャンバに対して上下移動することによって、当該真空チャンバ内部の磁場均一度が調整可能であることを特徴とする電子ビームリソグラフィシステム。
【請求項１１】
前記上部及び下部ポールピースは、強磁性体からなることを特徴とする請求項１０に記載の電子ビームリソグラフィシステム。
【請求項１２】
前記磁場発生部は、前記上部及び下部ポールピースをコアとする電磁石であって、前記真空チャンバの外部に突出した上部及び下部ポールピースの外周面にそれぞれ巻線されたコイルを備えることを特徴とする請求項１１に記載の電子ビームリソグラフィシステム。
【請求項１３】
前記磁場発生部で発生した磁束が前記上部ポールピースから前記真空チャンバ内部を貫通して前記下部ポールピースを過ぎて、再び当該上部ポールピースに循環する磁路形成部をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の電子ビームリソグラフィシステム。
【請求項１４】
前記磁路形成部は、前記真空チャンバの外部に突出した上部及び下部ポールピースの両端部がそれぞれ磁気的に接触されるように、前記真空チャンバの左右側面のうち少なくとも一側面を取り囲む強磁性体からなることを特徴とする請求項１３に記載の電子ビームリソグラフィシステム。
【請求項１５】
前記磁場発生部は、
前記真空チャンバの外部に突出した上部及び下部ポールピースの両端部がそれぞれ磁気的に接触された磁路形成部と、
前記磁路形成部の外周面に巻線されたコイルと、を備える電磁石であることを特徴とする請求項１１に記載の電子ビームリソグラフィシステム。
【請求項１６】
前記磁路形成部は、前記真空チャンバの左右側面のうち少なくとも一側面を取り囲む強磁性体であることを特徴とする請求項１５に記載の電子ビームリソグラフィシステム。
【請求項１７】
前記真空チャンバは、非磁性体からなることを特徴とする請求項１０に記載の電子ビームリソグラフィシステム。
【請求項１８】
前記真空チャンバの天井壁と底壁とをそれぞれ貫通して設置され、前記上部及び下部ポールピースの外周面をそれぞれ取り囲む強磁性体からなる上部及び下部補強部材をさらに備え、
前記上部及び下部補強部材の内周面と前記上部及び下部ポールピースの外周面とが、それぞれに形成されたネジ山を通じて相互に移動自在に結合されていることを特徴とする請求項１０に記載の電子ビームリソグラフィシステム。
【請求項１９】
前記真空チャンバの内部で、前記上部及び下部補強部材の端部は、それぞれ前記上部及び下部ポールピースの端部に比べて、当該真空チャンバの内部にさらに突出してリング状の磁場補正部を形成することを特徴とする請求項１８に記載の電子ビームリソグラフィシステム。
【請求項２０】
前記上部及び下部補強部材の端部には、前記電子ビームエミッタと前記ウェーハとの間に電場を形成させるための上部及び下部電極板が所定の間隔をおいて相互対向して設置されることを特徴とする請求項１８に記載の電子ビームリソグラフィシステム。
【請求項２１】
前記ウェーハを固定するためのウェーハホルダーが前記下部電極板に設置され、前記電子ビームエミッタは、前記ウェーハホルダーと対向するように前記上部電極板に設置されることを特徴とする請求項２０に記載の電子ビームリソグラフィシステム。
【請求項２２】
前記上部及び下部補強部材それぞれの内径は、前記ウェーハの外径より大きいことを特徴とする請求項２０に記載の電子ビームリソグラフィシステム。
【請求項２３】
前記上部及び下部電極板それぞれの外径は、前記ウェーハの外径より大きいことを特徴とする請求項２０に記載の電子ビームリソグラフィシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁場フォーカシング装置及びそれを採用した電子ビームリソグラフィシステムに係り、さらに詳細には、ポールピースの中心部位置を移動させて磁場の均一度を調整できる電磁場フォーカシング装置及びそれを採用した電子ビームリソグラフィシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程において、基板の表面を所望のパターンで加工するために色々な方式のリソグラフィ技術が利用される。一般的には、光を使用する光リソグラフィが利用されてきたが、光リソグラフィで具現できる線幅には限界がある。したがって、近年、ナノ単位の線幅を有するさらに微細に集積された半導体集積回路を実現できる次世代リソグラフィ（ＮＧＬ：Ｎｅｘｔ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）技術が提案されている。このようなＮＧＬ技術としては、電子ビームリソグラフィ、イオンビームリソグラフィ、極紫外線リソグラフィ、及び近接Ｘ線リソグラフィがある。
【０００３】
これらのうち、電子ビームリソグラフィシステムは、電子ビームを使用して基板上に塗布された電子レジストを所望のパターンでパターニングするためのシステムである。一般的な電子ビームリソグラフィシステムの場合、非常に局所的な部分にのみ電子ビームを放出できるため、電子レジストに形成されるパターンに沿ってエミッタが移動しつつ、電子レジストに向かって電子ビームを放出した。したがって、一つのパターンの完成に相当長い時間がかる。
【０００４】
図１には、このような問題を改善して、大面積の電子ビームを放出できる電子ビームリソグラフィシステムの構成が概略的に示されている。
【０００５】
図１を参照すれば、電子ビームリソグラフィシステムは、ウェーハ３０処理空間を取り囲む真空チャンバ１０を備えている。真空チャンバ１０の内部は、真空ポンプ１２によって所定の真空状態を維持する。真空チャンバ１０は、磁束が真空チャンバ１０を通じて漏れることを抑制するために、プラスチック、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレススチール、及び銅などのような非磁性体で製作される。
【０００６】
真空チャンバ１０の内部には、電子ビームを放出する電子ビームエミッタ２０が設置されており、ウェーハ３０が電子ビームエミッタ２０に対して所定間隔をおいて対向して配置される。電子ビームエミッタ２０の表面には、所定のパターンでパターニングされたマスク２２が設けられており、エミッタ２０から放出される電子ビームは、マスク２２によって覆われていない部分を通じて放出される。このように放出された電子ビームは、ウェーハ３０の表面に塗布された電子レジスト３２をエミッタ２０の表面に形成されたパターンと同じパターンでパターニングする。ウェーハ３０は、真空チャンバ１０の内部のウェーハホルダー４２によって支持されている。また、電子ビームエミッタ２０は、真空チャンバ１０の内部のエミッタホルダー４１によって支持される。
【０００７】
真空チャンバ１０の上側には、真空チャンバ１０の天井壁と所定間隔離隔されるように上部磁石６１が設置されており、真空チャンバ１０の下側には、真空チャンバ１０の底壁と所定間隔離隔されるように下部磁石６２が設置されている。このように設置された上部及び下部磁石６１，６２は、真空チャンバ１０の内部に磁場を提供する。上部及び下部磁石６１，６２それぞれは、強磁性体からなるコア６１ａ，６２ａとコア６１ａ，６２ａの外周に巻かれたコイル６１ｂ，６２ｂからなる。
【０００８】
また、真空チャンバ１０の天井壁を貫通して上部ポールピース７１が設置されている。上部ポールピース７１は、上部磁石６１のコア６１ａに磁気的に接触される。真空チャンバ１０の底面を貫通して下部ポールピース７２が設置されている。下部ポールピース７２は、下部磁石６２のコア６２ａに磁気的に接触される。上部及び下部ポールピース７１，７２と真空チャンバ１０とは、真空チャンバ１０内の真空状態を維持させるために互いに完全に密閉されている。このように設置された上部及び下部ポールピース７１，７２は、上部及び下部磁石６１，６２によって生成された磁束を真空チャンバ１０の内部に引き入れる役割を行う。そして、上部及び下部磁石６１，６２ならびに上部及び下部ポールピース７１，７２が互いに完全に密着されるように、上部及び下部磁石６１，６２と上部及び下部ポールピース７１，７２との間にそれぞれ強磁性物質が含まれたゴム板または軟性金属物質８１，８２が挿し込まれている。一方、上部及び下部ポールピース７１，７２の底面には、リング状に突出した上部及び下部突出部９１，９２が形成されている。上部及び下部突出部９１，９２は、電子ビームエミッタ２０とウェーハ３０との間に形成される磁場を均一にする作用を行う。
【０００９】
ところで、電子ビームリソグラフィシステムの場合、真空チャンバ１０の内部に磁場を形成させるための上部及び下部ポールピース７１，７２の位置が常に固定されているため、温度の変化によるウェーハ３０のサイズの変動に適切に対応できないという短所がある。すなわち、電子レジスト３２をパターニングする間に真空チャンバ１０内の温度が変わりつつ、ウェーハ３０のサイズが微細に変わるが、これにより、電子レジスト３２に形成されるパターンのサイズも微細に変わる。半導体製造工程で数十ｎｍの線幅を具現しようとする場合、このような微細な変化も大きい影響を与えるので、これに対する対応が必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、真空チャンバ内の温度変化によるウェーハサイズの変動に対応できる電磁場フォーカシング装置及びそれを採用した電子ビームリソグラフィシステムを提供することである。
【００１１】
また、本発明が解決しようとする他の課題は、システムの使用空間が節約され、大型磁石の製作コストを減らせる構造の電磁場フォーカシング装置及びそれを採用した電子ビームリソグラフィシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一類型によれば、電子ビームリソグラフィシステムの電子ビームエミッタから放出された電子ビームの経路を制御するための電磁場フォーカシング装置は、ウェーハが装入された空間を取り囲む真空チャンバ内に磁場を形成させるための磁場発生部と、前記真空チャンバの天井壁と底壁とをそれぞれ貫通して相互対向して設置され、前記磁場発生部で形成された磁場を前記真空チャンバの内部に印加するための上部及び下部ポールピースと、を備え、前記上部及び下部ポールピースが前記真空チャンバに対して上下移動することによって、当該真空チャンバ内部の磁場均一度が調整可能であることを特徴とする。
【００１３】
ここで、前記上部及び下部ポールピースは、強磁性体からなる。
【００１４】
前記磁場発生部は、前記上部及び下部ポールピースをコアとする電磁石であって、前記真空チャンバの外部に突出した上部及び下部ポールピースの外周面にそれぞれ巻線されたコイルを備えうる。
【００１５】
本発明による電磁場フォーカシング装置は、前記磁場発生部で発生した磁束が前記上部ポールピースから前記真空チャンバの内部を貫通して前記下部ポールピースを過ぎて、再び当該上部ポールピースに循環する磁路形成部をさらに備えうる。このとき、前記磁路形成部は、前記真空チャンバの外部に突出した上部及び下部ポールピースの両端部がそれぞれ磁気的に接触されるように、前記真空チャンバの左右側面のうち少なくとも一側面を取り囲む強磁性体からなる。
【００１６】
前記磁場発生部は、前記真空チャンバの外部に突出した上部及び下部ポールピースの両端部がそれぞれ磁気的に接触された磁路形成部及び前記磁路形成部の外周面に巻線されたコイルを備える電磁石でもある。
【００１７】
また、本発明による電磁場フォーカシング装置は、前記真空チャンバの天井壁と底壁とをそれぞれ貫通して設置され、前記上部及び下部ポールピースの外周面をそれぞれ取り囲む強磁性体からなる上部及び下部磁場補強部材をさらに備える。このとき、前記真空チャンバ内部で前記上部及び下部磁場補強部材の端部は、それぞれ前記上部及び下部ポールピースの端部に比べて当該真空チャンバの内部にさらに突出していることを特徴とする。
【００１８】
そして、前記上部及び下部磁場補強部材の内周面と前記上部及び下部ポールピースの外周面とは、それぞれに形成されたネジ山を通じて相互に移動自在に結合される。
【００１９】
本発明の他の類型によれば、本発明による電子ビームリソグラフィシステムは、ウェーハが装入された空間を取り囲む真空チャンバと、前記真空チャンバ内部に前記ウェーハと所定間隔をおいて相互対向して配置され、前記ウェーハに向かって電子ビームを放出する電子ビームエミッタと、前記電子ビームエミッタから放出された電子ビームの経路を制御するための電磁場フォーカシング装置と、を備え、前記電磁場フォーカシング装置は、前記真空チャンバ内に磁場を形成させるための磁場発生部と、前記真空チャンバの天井壁と底壁とをそれぞれ貫通して相互対向して設置され、前記磁場発生部で形成された磁場を前記真空チャンバの内部に印加するための上部及び下部ポールピースと、を備え、前記上部及び下部ポールピースが前記真空チャンバに対して上下移動することによって、当該真空チャンバ内部の磁場均一度が調整可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による電磁場フォーカシング装置によれば、ポールピースの中心部位置を移動させて磁場の均一度を調整することによって、真空チャンバ内の温度変化によるウェーハサイズの変動に適切に対応しうる。したがって、真空チャンバ内の温度が変化しても基板上に塗布された電子レジストを正確にパターニングしうる。
【００２１】
また、本発明による電磁場フォーカシング装置によれば、磁路形成部をコの字状に形成することによって、システムの使用空間が節約され、かつ大型磁石の製作コストを減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付された図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
【００２３】
図２は、本発明の一実施の形態における電子ビームリソグラフィシステムを示す図である。
【００２４】
図２に示したように、本実施の形態による電子ビームリソグラフィシステムは、ウェーハ１３０が装入される空間を取り囲む真空チャンバ１１０、真空チャンバ１１０の内部に設置される電子ビームエミッタ１２０、及び電子ビームエミッタ１２０から放出された電子ビーム経路を制御するための電磁場フォーカシング装置を備える。
【００２５】
真空チャンバ１１０には、その内部を真空状態に維持させる真空ポンプ１１２が連結される。真空チャンバ１１０は、非磁性体で製作されることが望ましい。これは、後述する磁場発生部１５１，１５２によって生成された磁束が真空チャンバ１１０を通じて漏れることを抑制するである。このような真空チャンバ１１０は、例えば、プラスチックで製作され、高真空状態でも変形されないほどの強度を有することが要求されるので、アルミニウム及びアルミニウム合金などのように透磁率が１に近く、かつ所定の強度を有する材質で製作されることもある。
【００２６】
ウェーハ１３０は、真空チャンバ１１０内部の一側に配置され、ウェーハホルダー１３５によって支持される。ウェーハ１３０の表面には、電子ビームによってその性質が変わる電子レジスト１３２が塗布されている。
【００２７】
電子ビームエミッタ１２０は、真空チャンバ１１０の内部にウェーハ１３０と所定間隔をおいて相互対向して配置される。電子ビームエミッタ１２０の表面には、所定のパターンでパターニングされたマスクが設けられる。したがって、電子ビームエミッタ１２０で発生する電子ビームは、マスクによって覆われていない部分を通じてのみ電子レジスト１３２に向かって放出される。このように放出された電子ビームは、エミッタ１２０の表面に形成されたマスクパターンと同じパターンでウェーハ１３０の表面に塗布された電子レジスト１３２をパターニングする。
【００２８】
一方、電磁場フォーカシング装置は、真空チャンバ１１０内に磁場を形成させるための磁場発生部１５１，１５２及び真空チャンバ１１０の天井壁と底壁とをそれぞれ貫通して相互対向して設置された上部ポールピース１５１ａ及び下部ポールピース１５２ａを備える。上部ポールピース１５１ａ及び下部ポールピース１５２ａは、真空チャンバ１１０の外部の磁場発生部１５１，１５２で形成された磁場を真空チャンバ１１０の内部に印加するためのものであって、強磁性体の材料からなることが望ましい。このとき、磁場発生部１５１，１５２は、磁場の強度を任意に調節できるように、上部ポールピース１５１ａ及び下部ポールピース１５２ａをコアとする電磁石であることが望ましい。このために、図２に示したように、真空チャンバ１１０の外部に突出した上部ポールピース１５１ａ及び下部ポールピース１５２ａの外周面にそれぞれコイル１５１ｂ，１５２ｂを巻線する。この場合、上部ポールピース１５１ａ及び下部ポールピース１５２ａは、磁場発生部１５１，１５２の一部分となる。
【００２９】
また、本発明による電磁場フォーカシング装置は、磁場発生部１５１，１５２で発生した磁束が上部ポールピース１５１ａから真空チャンバ１１０の内部を貫通して下部ポールピース１５２ａを過ぎて、再び上部ポールピース１５１ａに循環する磁路形成部１６０をさらに備えうる。図２に示したように、磁路形成部１６０は、真空チャンバ１１０の上下面及び左右側面を取り囲みつつ、真空チャンバ１１０の外部に突出した上部ポールピース１５１ａ及び下部ポールピース１５２ａにそれぞれ磁気的に接触されている。したがって、磁路形成部１６０によって、本発明による電磁場フォーカシング装置は、上部ポールピース１５１ａと下部ポールピース１５２ａとの間にエアーギャップを有する一種の閉磁気回路となる。この場合、磁束は、磁路形成部１６０に沿って閉ループを形成する。このために、磁路形成部１６０は、強磁性体からなることが望ましい。このような磁路形成部１６０によれば、上部ポールピース１５１ａと下部ポールピース１５２ａとの間にのみエアーギャップが形成されるため、上部ポールピース１５１ａと下部ポールピース１５２ａとの間には、均一な磁場が形成され、真空チャンバ１１０の他の部分には、不要に磁場が分散されない。したがって、磁束を電子ビームエミッタ１２０とウェーハ１３０との間に効率的に均一に集中させうる。
【００３０】
本発明によれば、上部ポールピース１５１ａ及び下部ポールピース１５２ａは、真空チャンバ１１０に対して上下移動することが可能である。図２は、上部ポールピース１５１ａ及び下部ポールピース１５２ａを上下移動させるための構造を例示的に示している。すなわち、上部ポールピース１５１ａ及び下部ポールピース１５２ａの外周面には、ネジ山が形成されており、上部ポールピース１５１ａ及び下部ポールピース１５２ａの外周面をそれぞれ取り囲む上部補強部材１５６及び下部補強部材１５８が真空チャンバ１１０の天井壁と底壁とをそれぞれ貫通して設置されている。図２に示したように、上部補強部材１５６及び下部補強部材１５８の内周面にも、それぞれネジ山が形成されているため、上部ポールピース１５１ａ及び下部ポールピース１５２ａを左右回転させることによって、上部ポールピース１５１ａ及び下部ポールピース１５２ａを上下移動させることが可能である。このとき、上部ポールピース１５１ａ及び下部ポールピース１５２ａの回転を容易にするために、上部ポールピース１５１ａ及び下部ポールピース１５２ａの一側端部にそれぞれ回転軸１７１，１７５及びハンドル１７２，１７６を設置できる。
【００３１】
上部補強部材１５６及び下部補強部材１５８はまた、真空チャンバ１１０と上部ポールピース１５１ａ及び下部ポールピース１５２ａとの結合部分を堅固に補強する役割を行える。このように、上部補強部材１５６及び下部補強部材１５８を利用して、ボルト／ナットの構造で上部ポールピース１５１ａ及び下部ポールピース１５２ａを真空チャンバ１１０に移動自在に結合したので、真空チャンバ１１０の内部を真空状態に維持させうる。しかし、このような構造は、例示的なものであって、上部ポールピース１５１ａ及び下部ポールピース１５２ａを上下移動させるための他の変形された構造も可能であろう。
【００３２】
一方、図２に示したように、真空チャンバ１１０の内部で、上部補強部材１５６及び下部補強部材１５８の端部は、それぞれ上部ポールピース１５１ａ及び下部ポールピース１５２ａの端部に比べて、真空チャンバ１１０の内部にさらに突出している。このような上部補強部材１５６及び下部補強部材１５８の突出した端部は、電子ビームエミッタ１２０とウェーハ１３０との間に形成される磁場を均一にさせるリング状の磁場補正部を形成する。すなわち、上部補強部材１５６及び下部補強部材１５８の端部に形成されたリング状の磁場補正部は、上部ポールピース１５１ａ及び下部ポールピース１５２ａの周囲に突出しているため、上部ポールピース１５１ａ及び下部ポールピース１５２ａのエッジ部分で形成される磁場が激しく湾曲されることを防止する。このために、上部補強部材１５６及び下部補強部材１５８は、強磁性体からなることが望ましい。さらに、ウェーハ１３０が位置する領域で磁束がさらに均一になるように、上部補強部材１５６及び下部補強部材１５８それぞれの内径は、ウェーハ１３０の外径より大きいことが望ましい。
【００３３】
また、真空チャンバ１１０の内部で、上部補強部材１５６及び下部補強部材１５８の端部には、電子ビームエミッタ１２０とウェーハ１３０との間に電場を形成させるための上部電極板１４１及び下部電極板１４２がそれぞれ所定の間隔をおいて相互対向して設置される。図２に示したように、上部電極板１４１及び下部電極板１４２には、電源が連結されている。このように、上部電極板１４１と下部電極板１４２との間に形成された電場と、上部ポールピース１５１ａと下部ポールピース１５２ａとの間に形成された磁場との作用によって、電子ビームエミッタ１２０から放出された電子ビームが電子レジスト１３２上の正確な位置に誘導されうる。
【００３４】
このような下部電極板１４２の上面には、ウェーハ１３０を固定するためのウェーハホルダー１３５が設置される。また、電子ビームエミッタ１２０は、ウェーハホルダー１３５と対向するように上部電極板１４１に設置される。このような上部電極板１４１及び下部電極板１４２それぞれの外径は、ウェーハ１３０の外径より大きいことが望ましい。たとえ図示していないとしても、上部電極板１４１と電子ビームエミッタ１２０との間には、電子ビームエミッタ１２０を固定するための電子ビームエミッタホルダー及び電子ビームエミッタ１２０を加熱して電子ビームを放出させるためのヒータがさらに構成されてもよい。
【００３５】
このとき、真空チャンバ１１０の内部を真空状態に維持させるために、真空チャンバ１１０と上部及び下部電極板１４１，１４２ならびに上部及び下部補強部材１５６，１５８は、互いに完全に密閉される。
【００３６】
前述したように、図１に示した一般的な電子ビームリソグラフィシステムの場合、上部及び下部ポールピースが真空チャンバに固定されていた。したがって、従来には、温度の変化によるウェーハサイズの変動に適切に対応できなかった。これにより、電子ビームエミッタに形成されたマスクのパターンとウェーハ上の電子レジストに形成されるパターンとが正確に１：１のサイズでマッチングされなかった。本発明の場合、上部ポールピース１５１ａ及び下部ポールピース１５２ａを上下に自由に移動させうるため、温度変化によって適切に磁場の均一度を調節することによって、正確な１：１マッチングが可能になる。
【００３７】
図４は、本発明による電子ビームリソグラフィシステムによって発生する磁場の分布をシミュレーションした磁場分布図である。図４の分布図で、原点は、真空チャンバ１１０の中心であり、縦軸（すなわち、ｚ軸）は、上部ポールピース１５１ａ方向の距離であり、横軸は、半径方向の距離である。図４には、上部ポールピース１５１ａの中心部分から右側方向に、上部補強部材１５６、上部コイル１５１ｂ、及び磁路形成部１６０が概略的に示されている。図４に示したように、上部ポールピース１５１ａの直下部分には、磁場が均一に形成される。
【００３８】
図５は、本発明による電子ビームリソグラフィシステムでポールピースの上下移動による磁場変化曲線を例示的に示すグラフである。図５のグラフに示したシミュレーション結果を通じて分かるように、真空チャンバ１１０の中心から上部ポールピース１５１ａまでの距離が変わるにつれて、磁場の均一度も変化することが分かる。例えば、真空チャンバ１１０の中心から上部ポールピース１５１ａまでの距離が６２ｍｍである場合には、半径方向に行くほど磁束密度が上昇したが、１０７ｍｍである場合には、半径方向に行くほど磁束密度が大きく低下する。また、真空チャンバ１１０の中心から上部ポールピース１５１ａまでの距離が７２ｍｍである場合、半径方向の距離に関係なく、磁束密度がほぼ一定に維持される。
【００３９】
このような上部ポールピース１５１ａ及び下部ポールピース１５２ａの位置による磁場均一度の変化を利用すれば、上部ポールピース１５１ａ及び下部ポールピース１５２ａを上下移動させて、電子ビームを中心方向にまたは半径方向に微細に偏向させることが可能である。したがって、真空チャンバ１１０内の温度変化によるウェーハサイズの変動に対応して倍率を微細に調節することによって、電子ビームエミッタ１２０に形成されたマスクのパターンとウェーハ１３０上の電子レジスト１３２に形成されるパターンとを、温度変化に関係なく、正確に１：１のサイズでマッチングさせうる。
【００４０】
一方、図３は、本発明の他の実施の形態による電子ビームリソグラフィシステムの構成を概略的に示す断面図である。
【００４１】
図２に示した電子ビームリソグラフィシステムと比較するとき、図３に示した電子ビームリソグラフィシステムの場合、磁路形成部１６０が真空チャンバ１１０の一側面のみを取り囲んでおり、真空チャンバ１１０の他側面を取り囲む磁路形成部１６０は削除された。また、上部ポールピース１５１ａ及び下部ポールピース１５２ａの外周面にそれぞれ上部コイル１５１ｂ及び下部コイル１５２ｂを巻線する代わりに、磁路形成部１６０の外周面に一つのコイル１５０のみを巻線している。したがって、図３に示した電子ビームリソグラフィシステムの場合、磁場発生部は、磁路形成部１６０及び磁路形成部１６０の外周面に巻線されたコイル１５０を備える電磁石となる。それ以外の他の構成は同一であるので、ここでは説明を省略する。
【００４２】
このような構成によれば、システムの使用空間が大きく節約され、電子ビームリソグラフィシステムの全体的な組立てが容易になって、組立時間及びコストが節減されうる。また、上部ポールピース１５１ａ及び下部ポールピース１５２ａにそれぞれ大きい磁場発生部を形成する代わりに、磁路形成部１６０を利用して比較的小さく磁場発生部を形成できるため、磁場発生部の製作コスト及び時間を節約することが可能である。
【００４３】
以上、図面を参照して本発明による電磁場フォーカシング装置及びそれを採用した電子ビームリソグラフィシステムの構造及び動作について具体的に説明した。しかし、本発明の範囲は、前述した例にのみ限定されず、本発明の範囲内で本発明が多様に変形されることが可能である。例えば、図２の実施の形態でも磁路形成部１６０が真空チャンバ１１０の一側面のみを取り囲んでおり、図３の実施の形態でも磁路形成部１６０が真空チャンバ１１０の左右側面を何れも取り囲みうる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、半導体製造関連の技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】一般的な電子ビームリソグラフィシステムの構成を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態による電子ビームリソグラフィシステムの構成を概略的に示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態による電子ビームリソグラフィシステムの構成を概略的に示す断面図である。
【図４】本発明による電子ビームリソグラフィシステムによって発生する磁場の分布をシミュレーションした磁場分布図である。
【図５】本発明による電子ビームリソグラフィシステムで、ポールピースの移動による磁場変化曲線を例示的に示すグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
１１０    真空チャンバ、
１１２    真空ポンプ、
１２０    電子ビームエミッタ、
１３０    ウェーハ、
１３２    電子レジスト、
１３５    ウェーハホルダー、
１４１    上部電極板、
１４２    下部電極板、
１５１，１５２    磁場発生部、
１５１ａ    上部ポールピース、
１５１ｂ，１５２ｂ    コイル、
１５２ａ    下部ポールピース、
１５６    上部補強部材、
１５８    下部補強部材、
１６０    磁路形成部、
１７１，１７５    回転軸、
１７２，１７６    ハンドル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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