(57)【要約】【課題】  コイル構造物の組立時にコイルの位置合わせを簡単かつ高い精度で行える板状コイルを提供する。【解決手段】    外周面にその長さ方向に延びる複数の溝を有する円筒部材と、少なくとも１面が前記円筒部材の軸方向に垂直になるように前記円筒部材に嵌合され、前記円筒部材の軸との交点を中心として放射状に延びる複数の溝を有する板状部材とからなるトロイダル型コイル組立体における前記溝に挿入され、前記トロイダル型コイル組立体の軸に対して放射状に配置される板状コイルにおいて、コイルを両面に形成した板部材と、この板部材の少なくとも片面に形成され、前記挿入時に前記円筒部材または前記板状部材の前記溝の肩部に当接して前記円筒部材または前記板状部材と前記コイルとの相対位置を調整する位置決め突起とを備えることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面にその長さ方向に延びる複数の溝を有する円筒部材と、少なくとも１面が前記円筒部材の軸方向に垂直になるように前記円筒部材に嵌合され、前記円筒部材の軸との交点を中心として放射状に延びる複数の溝を有する板状部材とからなるトロイダル型コイル組立体における前記溝に挿入され、前記トロイダル型コイル組立体の軸に対して放射状に配置される板状コイルにおいて、
コイルを両面に形成した板部材と、
この板部材の少なくとも片面に形成され、前記挿入時に前記円筒部材または前記板状部材の前記溝の肩部に当接して前記円筒部材または前記板状部材と前記コイルとの相対位置を調整する位置決め突起と
を備えることを特徴とする板状コイル。
【請求項２】
前記コイルおよび前記位置決め突起がリソグラフィーにより同時に形成されることを特徴とする請求項１に記載の板状コイル。
【請求項３】
前記板部材に形成された前記コイルの外縁部が、前記位置決め突起となることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の板状コイル。
【請求項４】
外周面にその長さ方向に延びる複数の溝を有する円筒部材と、少なくとも１面が前記円筒部材の軸方向に垂直になるように前記円筒部材に嵌合され、前記円筒部材の軸との交点を中心として放射状に延びる複数の溝を有する板状部材とからなるトロイダル型コイル組立体と、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の板状コイルとで構成されるトロイダル型コイル構造体であって、
前記板状コイルは前記円筒部材および前記板状部材の前記溝に挿入されて、前記トロイダル型コイル組立体の軸に対して前記板状コイルが放射状に配置され、
前記板状コイルの位置決め突起は前記円筒部材または前記板状部材の前記溝の肩部に当接して、前記円筒部材または前記板状部材と前記コイルとの相対位置が調整されることを特徴とするトロイダル型コイル構造体。
【請求項５】
請求項４に記載のトロイダル型コイル構造体を備えたことを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線露光装置の偏向器および非点補正器に使用されるコイル構造体のコイル基板において、特に、コイル構造体の組立時にコイルの位置合わせを簡単かつ高い精度で行えるコイル基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の集積度はますます高くなり、より微細な半導体集積回路を作製できる荷電粒子線露光装置の研究開発が盛んに行われている。その中でも、レチクルと呼ばれる回路パターンを電子光学系の投影レンズによりウエハに縮小転写する電子線露光装置が注目されている。
レチクルは、例えば、直径約２００ｍｍのシリコンウエハから作製されるが、電子線露光装置の露光視野は２５０μｍ程度と小さいため、数十ｍｍ四方のチップを露光するためには細分化されたパターンを繋ぎながら露光する。特許文献１には、パターンを繋ぎ合わせる手段として、電子線を偏向しながら露光を繰り返す技術が開示されている。電子線露光装置では、どのような電子線露光装置でも電子線を偏向することが必須であり、この技術無くしては電子線露光装置は成り立たない。従って、どの電子線露光装置にも偏向器や、非点収差を補正する非点補正器などが備わっており、重要な構成部品の一つとなっている。
【０００３】
これらの偏向器、非点補正器は種々の構造のものが考案されており、その中の一つにトロイダル型コイルといわれるものがある。このトロイダル型コイルでは、コイルの磁束を均一にするために、コイルの位置は各箇所で±５０μｍ程度の位置決め精度が要求される。
特許文献２には、このトロイダル型コイルのコイル基板（板状コイル）の取付位置精度向上に関する技術が開示されている。特許文献２のトロイダル型コイルは、板状コイルの上にコイルを形成して、その板状コイルを放射状に配置するものである。板状コイルは、円筒部材の外周に形成された溝と、円筒部材に嵌め込まれた板状部材における円筒部材の軸に垂直な平面に形成された溝に、それぞれ嵌め込まれる。そして、板状コイルの端部と溝底を当接させて、板状コイルが位置決め固定されている。
【０００４】
また、特許文献３には、本発明者によるトロイダル型コイルの構造体が開示されている。これは、石英、マシナブルセラミックス、ファインセラミックス等では、板状コイルの取付位置精度を左右する溝深さを揃えるのが困難なため、溝深さの精度に左右されずに、板状コイルの取り付けを高精度かつ簡単に行えるようにしたものである。
【特許文献１】米国特許第４，３７６，２４９号明細書
【特許文献２】米国特許第６，１５３，８８５号明細書
【特許文献３】特開２００３−７４５２６明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、コイル構造体でのコイルの位置精度は、板状コイルの取付位置よりも、むしろ板状コイル外周からのコイルの位置によって大きく左右される。そのため、実際の製造工程では、板材にリソグラフィーで銅コイルを形成し、板状コイルをレーザー加工等で切断した後に、各板状コイルのコイル位置を修正する必要があった。しかし、コイルの位置から板状コイル外周までの間隔を、レーザー加工等で±５０μｍ程度の精度で揃えるのは困難であり、この点で改善の余地があった。
【０００６】
しかも、上記従来例のトロイダル型コイルで、特に複数種類の板状コイルを組み込む場合には、それぞれのコイル基板でそのコイルの形状等が異なることから、コイルの位置精度を確保するのが困難であった。
本発明は、上記従来技術の課題を解決するためにされたものであり、その目的は、コイル構造体の組立時にコイルの位置合わせを簡単かつ高い精度で行える板状コイルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、外周面にその長さ方向に延びる複数の溝を有する円筒部材と、少なくとも１面が前記円筒部材の軸方向に垂直になるように前記円筒部材に嵌合され、前記円筒部材の軸との交点を中心として放射状に延びる複数の溝を有する板状部材とからなるトロイダル型コイル組立体における前記溝に挿入され、前記トロイダル型コイル組立体の軸に対して放射状に配置される板状コイルにおいて、コイルを両面に形成した板部材と、この板部材の少なくとも片面に形成され、前記挿入時に前記円筒部材または前記板状部材の前記溝の肩部に当接して前記円筒部材または前記板状部材と前記コイルとの相対位置を調整する位置決め突起とを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記コイルおよび前記位置決め突起がリソグラフィーにより同時に形成されることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記板部材に形成された前記コイルの外縁部が、前記位置決め突起となることを特徴とする。
請求項４の発明は、外周面にその長さ方向に延びる複数の溝を有する円筒部材と、少なくとも１面が前記円筒部材の軸方向に垂直になるように前記円筒部材に嵌合され、前記円筒部材の軸との交点を中心として放射状に延びる複数の溝を有する板状部材とからなるトロイダル型コイル組立体と、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の板状コイルとで構成されるトロイダル型コイル構造体であって、前記板状コイルは前記円筒部材および前記板状部材の前記溝に挿入されて、前記トロイダル型コイル組立体の軸に対して前記板状コイルが放射状に配置され、前記板状コイルの位置決め突起は前記円筒部材または前記板状部材の前記溝の肩部に当接して、前記円筒部材または前記板状部材と前記コイルとの相対位置が調整されることを特徴とする。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項４に記載のトロイダル型コイル構造体を備えたことを特徴とする荷電粒子線露光装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の板状コイルでは、板状コイルとトロイダル型コイル組立体の相対位置の調整が位置決め突起により行われる。そのため、板状コイルの切断精度に左右されることなく、板状コイルを簡単かつ高精度でトロイダル型コイル組立体に取り付けることができる。
また、本発明のコイル構造体および荷電粒子装置では前記板状コイルを用いることで、精度の高いトロイダル型コイル構造体と、これを用いた荷電粒子線露光装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１から図５は、第１実施形態の板状コイル１と、この板状コイル１を用いたトロイダル型コイル構造体を示す図である（請求項１、請求項２および請求項４に対応する）。この第１実施形態の板状コイル１は、トロイダル型コイル組立体１０とともにトロイダル型コイル構造体１１を構成するものである。
（トロイダル型コイル組立体の構成）
まず、板状コイル１が挿入されるトロイダル型コイル組立体１０の構成を説明する。トロイダル型コイル組立体１０は、円筒部材１２と板状部材１３とから構成されている。
【００１２】
円筒部材１２の外周面には、複数の溝１４が、円筒部材１２の長さ方向に延長するように形成されている。
また、板状部材１３は、ドーナッツ型に形成された部材であって、その内周に円筒部材１２に嵌り込むようになっている。板状部材１３の１面には、板状部材１３の中心から放射状に広がる複数の溝１５が形成されている。
【００１３】
トロイダル型コイル組立体１０の組立では、板状部材１３の溝１５の形成面が円筒部材１２の軸方向に垂直になるように、板状部材１３の内周に円筒部材１２を嵌合させ、接着剤等で固定する。このとき、円筒部材１２の溝１４と、板状部材１３の溝１５の位置を対応させておく。
（板状コイルの構成）
次に、第１実施形態の板状コイル１の構成を説明する。板状コイル１は、板部材２と、コイル３と、位置決め突起４とから構成されている。この板状コイル１は、トロイダル型コイル組立体１０の溝１４および溝１５に挿入されて、トロイダル型コイル組立体１０の軸を中心に放射状に配置される。
【００１４】
板部材２は、石英、マシナブルセラミックス、ファインセラミックス等の絶縁体で形成されている。板部材２の厚さは、トロイダル型コイル組立体１０の溝１４および溝１５の溝幅より若干小さく設定され、板部材２を溝１４および溝１５に挿入できるようになっている。
コイル３は板部材２の両面に形成されている。このコイル３のパターンは板部材２の表側（あるいは裏側）で右巻き、板部材２の裏側（あるいは表側）で左巻きの線対称形状をなしている。コイル３は、板部材２を隔ててコイル３のパターンが背中合わせに合致するように板部材２の両面に形成されている。コイル３の中心部では板部材２が貫通されており、両面のコイル３が導通されている。
【００１５】
このコイル３は以下の工程で形成される。まず、平面の板部材２に蒸着等により薄膜の導電体を形成する。この薄膜の導電体はその後の電鋳プロセスでの電極となる。次に、厚膜レジストを板部材の両面に塗布し、その後、リソグラフィーにより所定の形状にパターニングする。この厚膜レジストのパターンは以後の電鋳プロセスで、電鋳の成長方向を基板から垂直方向に制限する役割を果たす。次に、板部材２を銅を含む電鋳液中に浸漬し、電鋳により銅を電極上に析出させていく。その後、厚膜レジストを取り去る。最後に、薄膜の導電体をエッチング等により除去して、板部材２上にコイル３が形成される。
【００１６】
位置決め突起４は、コイル３が形成されている板部材２の両面にそれぞれ形成されている。この位置決め突起４は、板部材２において、溝１４に挿入される部分との境界上に２カ所、溝１５に挿入される部分との境界上に１カ所の合計３カ所に設けられている。
また、位置決め突起４はコイル３と同じく銅製であって、コイル３を形成する上記の工程でコイル３と同時に形成される。位置決め突起４はリソグラフィーで形成されているため、コイルと位置決め突起の位置を±３０μｍ程度の高い精度で安定して揃えることが容易である。さらに、コイル３と位置決め突起４を一度で形成するため、位置決め突起４の形成作業が煩雑となることはない。
【００１７】
そして、板部材２の両面ともに、位置決め突起４の突起高さは、板状コイル１をトロイダル型コイル組立体１０に挿入した状態で、位置決め突起４が溝１４または溝１５の肩部と干渉する高さに設定されている。
なお、位置決め突起４の配置は、円筒部材または板状部材とコイルとの相対位置を調整でき、かつ板状コイルを安定支持できる配置であれば、上記第１実施形態の配置に限定されるものではない。たとえば、図３のように、位置決め突起４を、溝側または溝側の位置決め突起を連続的に形成してもよく、また位置決め突起をＬ字状に形成するなど、適宜変更することができる。さらに、位置決め突起は、板部材の両面でその位置が対応するように形成する必要もなく、板状コイル１の両面の位置決め突起のパターンが非対称形であってもよい（図示を省略する）。
（トロイダル型コイル構造体の組立）
トロイダル型コイル構造体１１は、上記の板状コイル１を、円筒部材１２の溝１４と、板状部材１３の溝１５とに挿入して接着剤等で固定し、板状コイル１をトロイダル型コイル組立体１０の軸を中心に放射状に配置することで完成する。このトロイダル型コイル構造体１１は、板状コイル１に流す電流を制御することにより、光軸上に光軸と垂直な方向の合成磁界を発生させ、その磁界と電子線との相互作用によるローレンツ力で電子線を偏向させるものである。
【００１８】
このトロイダル型コイル構造体１１の組立状態において、板状コイル１の３カ所の位置決め突起４は、トロイダル型コイル組立体１０の溝１４または溝１５の肩部にそれぞれ当接する。そのため、板状コイル１は、位置決め突起４がトロイダル型コイル組立体１０に当接する３点で安定支持される。そして、位置決め突起４により、円筒部材１２および板状部材１３の表面を基準として、放射状に配置された板状コイル１のコイル３の相対位置がそれぞれ調整される。
【００１９】
本発明で、位置決め突起４でコイル３の位置を揃えるのは以下の理由による。従来では、トロイダル型コイル組立体１０の溝底に板状コイル１の周縁部を当接させて、コイル３の位置決めを行ってきた。しかし、板部材２の外周からコイル３までの位置を高い精度で揃えるのは非常に困難であった。そのため、本発明では、溝１４または溝１５の肩部（円筒部材１２または板状部材１３の表面）を基準として、位置決め突起４によってコイル３の位置を調整している。すなわち、本発明では、板部材２の外周からコイル３までの距離によって、トロイダル型コイル構造体でのコイル３の位置精度が左右されることがない。したがって、板状コイル１をレーザー加工で切断した後に、板部材２の外周からコイル３までの距離を調整する必要がなくなり、その製造効率は大幅に向上する。
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態の板状コイル１ａを示す図である（請求項１から請求項３に対応する）。なお、第２実施形態で第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付して説明を省略する。
【００２０】
第２実施形態の板状コイル１ａには、１枚の板部材２に、電子線を偏向させるためのコイル３と補正コイル５が配置されている。この補正コイル５の外周部は、溝１４の挿入部分と溝１５の挿入部分のそれぞれの境界上に位置しており、補正コイル５の外縁部が位置決め突起として機能している。これにより、位置決め突起４および補正コイル５の外縁部により、円筒部材１２および板状部材１３の表面を基準として、板状コイル１のコイル３の相対位置が調整される。
【００２１】
なお、第１実施形態や第２実施形態のように、複数種類の板状コイルを用いてトロイダル型コイル構造体を組み立てる場合、従来技術では、板部材のサイズやコイルの位置などを合わせることが困難となる。そのため、かかる場合には本発明の位置決め突起等によるコイルの位置合わせが特に有効となる。
（第３実施形態）
図７は第３実施形態であって、本発明のトロイダル型コイル構造体１１を使用した電子線露光装置の概略を示した図である（請求項５に対応する）。
【００２２】
図７の電子線露光装置は、電子銃２０と、照明光学系２１と、レチクルステージ２２と、投影レンズ２３、２４と、ウエハステージ２５とから構成される。
電子線露光装置の電子銃２０より電子線が放出され、それが照明光学系２１を通過して、レチクル２６に照射される。レチクル２６面を照射した電子線のうち、レチクル２６に形成されたパターンを通過したものは、投影レンズ２３、２４によりパターン像をウエハ２７面に縮小転写される。本発明のトロイダル型コイル構造体１１は、電子線の起動を制御可能にシフトするために設けられている。なお、上記の説明では、トロイダル型コイル構造体１１を全ての個所に用いたが、必ずしも、トロイダル型コイル構造体１１を全ての個所に用いる必要はない。更に、偏向器と磁気レンズの両方の機能を持つトロイダル型コイル構造体１１を用いても構わない。また、以上の例は投影光学系に関するものであったが、照明光学系にも同様に本発明のトロイダル型コイル構造体１１を用いることができることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明では、板状コイルとトロイダル型コイル組立体の相対位置の調整が位置決め突起により行われる。そのため、板状コイルの切断精度に左右されることなく、板状コイルを簡単かつ高精度でトロイダル型コイル組立体に取り付けることができ、精度の高いトロイダル型コイル構造体や、荷電粒子線露光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（ａ）は第１実施形態の板状コイルの正面図であり、（ｂ）は第１実施形態の板状コイルをトロイダル型コイル組立体に取り付けた状態を示す正面図である。
【図２】図１（ｂ）における位置決め突起とトロイダル型コイル組立体の当接状態を示す断面図である。
【図３】第１実施形態の位置決め突起の配置の変形例を示した図である。
【図４】板状コイルのトロイダル型コイル組立体への取り付けの概要を示す斜視図である。
【図５】トロイダル型コイル構造体の平面図である。
【図６】（ａ）は第２実施形態の板状コイルの正面図であり、（ｂ）は第２実施形態の板状コイルをトロイダル型コイル組立体に取り付けた状態を示す正面図である。
【図７】第３実施形態の荷電粒子線露光装置の概要図である。
【符号の説明】
【００２５】
１、１ａ    板状コイル
２          板部材
３          コイル
４          位置決め突起
５          補正コイル
１０        トロイダル型コイル組立体
１１        トロイダル型コイル構造体
１２        円筒部材
１３        板状部材
１４、１５  溝
２０        電子銃
２１        照明光学系
２２        レチクルステージ
２３、２４  投影レンズ
２５        ウエハステージ
２６        レチクル
２７        ウエハ
２８        散乱アパーチャ
【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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【図６】
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【図７】
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