JP2013041737A - Charged particle beam drawing apparatus, and manufacturing method of article - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a drawing apparatus that is advantageous for maintaining the characteristics of a charged particle beam.SOLUTION: The drawing apparatus that performs drawing on a substrate with a charged particle beam includes charged particle beam sources 2, 40, an opening member 11 that has openings 30 through which some of charged particle beams radiated from the charged particle beam sources 2, 40 are made to pass, a plurality of thermoelectric conversion elements 32 provided on the opening member 11 and on which the charged particle beams directed toward the regions other than the opening 30 of the opening member 11 impinge, a detection section 34 disposed on the opening member 11 and detecting the outputs from the plurality of thermoelectric conversion elements 32, and a control section 6(35) which controls the characteristics of the charged particle beams radiated from the charged particle beam sources 2, 40 on the basis of the output from the detection section 34.

Description

本発明は、複数の荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置、および、それを用いた物品の製造方法に関する。   The present invention relates to a drawing apparatus that performs drawing on a substrate with a plurality of charged particle beams, and an article manufacturing method using the drawing apparatus.

近年、半導体集積回路などのデバイスの製造に用いられる描画装置は、素子の微細化、回路パターンの複雑化、またはパターンデータの大容量化が進み、描画精度の向上が要求されている。これを実現させる方法として、電子ビームなどの荷電粒子線の偏向走査およびブランキングを制御することで基板に描画を行う描画装置が知られている。この描画装置は、解像度が高く、生産性にも優れているため、線幅が０．１μｍ以下の４ＧＤＲＡＭ以降のメモリデバイスの生産などにおいて、光露光方式に代わるパターン形成技術の１つとして採用され得る。   2. Description of the Related Art In recent years, drawing apparatuses used for manufacturing devices such as semiconductor integrated circuits have been required to be improved in drawing accuracy due to miniaturization of elements, complicated circuit patterns, or increased pattern data capacity. As a method for realizing this, a drawing apparatus that performs drawing on a substrate by controlling deflection scanning and blanking of a charged particle beam such as an electron beam is known. Since this drawing apparatus has high resolution and excellent productivity, it has been adopted as one of the pattern forming techniques that replaces the light exposure method in the production of memory devices after 4GDRAM whose line width is 0.1 μm or less. obtain.

このような描画装置では、高スループットを実現するために、一括で描画できる面積が大きくなるにつれて、または描画線幅が細くなるにつれて、基板面での荷電粒子線分布の均一性が要求される。これに対して、特許文献１は、荷電粒子線であるイオンビームを採用し、その一部の電流を計測してプローブ電流に換算し、この情報に基づいてビーム照射時間に補正を加え、ビーム照射量を所望の値に保つイオンビーム照射量の制御方法を開示している。一方、特許文献２は、電子ビームを採用し、第２カソードにおける複数の電子放出部から放出される電子の分布を制御装置により制御し、第１カソードの熱電子放出面の温度を均一に保たせることで、照明一様性を向上させる電子銃の制御方法を開示している。この電子銃の制御方法では、さらにターゲット面で電子ビームの強度分布を測定し、その分布が一様となるように制御している。   In such a drawing apparatus, in order to realize high throughput, the uniformity of the charged particle beam distribution on the substrate surface is required as the area that can be drawn in a lump becomes larger or the drawing line width becomes narrower. On the other hand, Patent Document 1 adopts an ion beam that is a charged particle beam, measures a part of the current, converts it into a probe current, and corrects the beam irradiation time based on this information. A method for controlling the ion beam irradiation amount to keep the irradiation amount at a desired value is disclosed. On the other hand, Patent Document 2 adopts an electron beam, controls the distribution of electrons emitted from a plurality of electron emission portions in the second cathode by a control device, and keeps the temperature of the thermoelectron emission surface of the first cathode uniform. A method for controlling an electron gun that improves illumination uniformity is disclosed. In this electron gun control method, the intensity distribution of the electron beam is further measured on the target surface, and the distribution is controlled to be uniform.

特開昭６２−１３９３２３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 62-139323 特開２００４−２８８５７７号公報JP 2004-288777 A

ここで、特許文献１または２のいずれの方法も、荷電粒子線の強度（電流）の計測に基づいて、荷電粒子線の照射の均一性を向上させるものである。ここで、荷電粒子線が照射されているデバイス（例えば偏向器）上での電流計測は、検出回路をデバイスの近くに実装して実施すると、デバイスからの熱の影響を受けやすい。一方、検出回路をデバイスから遠くに離して実装して実施すると、ノイズの影響を受け、精度良く電流を計測することが難しい。   Here, either method of patent document 1 or 2 improves the uniformity of irradiation of a charged particle beam based on the measurement of the intensity | strength (electric current) of a charged particle beam. Here, current measurement on a device (for example, a deflector) irradiated with a charged particle beam is likely to be affected by heat from the device when the detection circuit is mounted near the device. On the other hand, if the detection circuit is mounted away from the device and implemented, it is affected by noise and it is difficult to accurately measure the current.

本発明は、荷電粒子線の特性の維持に有利な描画装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a drawing apparatus that is advantageous for maintaining the characteristics of a charged particle beam.

上記課題を解決するために、本発明は、荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置であって、荷電粒子線源と、荷電粒子線源から放射された荷電粒子線の一部を通過させる開口が形成された開口部材と、開口部材に設けられ、開口部材の開口以外の領域に向かう荷電粒子線が入射する複数の熱電変換素子と、開口部材に配置されて複数の熱電変換素子の出力を検出する検出部と、検出部の出力に基づいて、荷電粒子線源から放射された荷電粒子線の特性に関する制御を行う制御部と、を有することを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention is a drawing apparatus for drawing on a substrate with a charged particle beam, and passes a charged particle beam source and a part of the charged particle beam emitted from the charged particle beam source. An opening member in which an opening is formed, a plurality of thermoelectric conversion elements that are provided in the opening member and are irradiated with a charged particle beam toward a region other than the opening of the opening member, and outputs of the plurality of thermoelectric conversion elements that are disposed in the opening member And a control unit that controls the characteristics of the charged particle beam emitted from the charged particle beam source based on the output of the detection unit.

本発明によれば、例えば、荷電粒子線の特性の維持に有利な描画装置を提供することができる。   According to the present invention, for example, it is possible to provide a drawing apparatus that is advantageous for maintaining the characteristics of a charged particle beam.

本発明の第１実施形態に係る荷電粒子線描画装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the charged particle beam drawing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 第１実施形態に係るアパーチャアレイの上流側の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the upstream of the aperture array which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係るアパーチャアレイの上面図である。It is a top view of the aperture array which concerns on 1st Embodiment. 所定の熱電変換素子により検出された電力値を示すグラフである。It is a graph which shows the electric power value detected by the predetermined | prescribed thermoelectric conversion element.

以下、本発明を実施するための形態について図面等を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る荷電粒子線描画装置（以下「描画装置」という）について説明する。本実施形態において説明する描画装置は、複数の電子ビーム（荷電粒子線）を偏向（走査）させ、かつ、電子ビームのブランキング（照射のＯＦＦ）を個別に制御することで、所定の描画データを被処理基板の所定の位置に描画するマルチビーム方式の描画装置とする。ここで、荷電粒子線は、本実施形態のような電子線に限定されず、イオン線（イオンビーム）などの他の荷電粒子線であってもよい。 (First embodiment)
First, a charged particle beam drawing apparatus (hereinafter referred to as “drawing apparatus”) according to a first embodiment of the present invention will be described. The drawing apparatus described in the present embodiment deflects (scans) a plurality of electron beams (charged particle beams), and individually controls blanking of the electron beam (irradiation OFF), thereby providing predetermined drawing data. Is a multi-beam type drawing apparatus for drawing at a predetermined position of the substrate to be processed. Here, the charged particle beam is not limited to the electron beam as in the present embodiment, and may be another charged particle beam such as an ion beam (ion beam).

図１は、本実施形態に係る描画装置１の構成を示す図である。なお、以下の各図では、被処理基板に対する電子ビームのノミナルの照射方向にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を取っている。また、以下の各図では、図１と同一構成のものには同一の符号を付す。さらに、図１に示す描画装置１は、後述する電子源と光学系との組を複数有する（ここでは一例として２つの組を有する）ものとするが、１つの組のみを有するものであってもよい。以下、２つの組は、それぞれ同一構成であるので、１つの組を含む部分について説明する。描画装置１は、電子源２と、該電子源２のクロスオーバー３から発散した電子ビームを複数の電子ビームに分割、偏向、および結像させる光学系４と、被処理基板７を保持する基板ステージ５と、描画装置１の各構成要素の動作などを制御する制御部６とを備える。なお、被処理基板７は、例えば、単結晶シリコンからなるウエハであり、表面上には感光性のレジストが塗布されている。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a drawing apparatus 1 according to the present embodiment. In each of the following drawings, the Z axis is taken in the nominal irradiation direction of the electron beam with respect to the substrate to be processed, and the X axis and the Y axis perpendicular to each other are taken in a plane perpendicular to the Z axis. Moreover, in each following figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as FIG. Furthermore, the drawing apparatus 1 shown in FIG. 1 has a plurality of pairs of electron sources and optical systems (which will be described here as two examples), but has only one set. Also good. In the following, since the two sets have the same configuration, a part including one set will be described. The drawing apparatus 1 includes an electron source 2, an optical system 4 that divides, deflects, and forms an electron beam emitted from a crossover 3 of the electron source 2 into a plurality of electron beams, and a substrate that holds a substrate 7 to be processed. A stage 5 and a control unit 6 that controls the operation of each component of the drawing apparatus 1 are provided. In addition, the to-be-processed substrate 7 is a wafer which consists of a single crystal silicon, for example, and the photosensitive resist is apply | coated on the surface.

ここで、電子ビームは、大気圧雰囲気ではすぐに減衰し、また、高電圧による放電を防止する意味もかねて、制御部６を除く上記構成要素は、真空排気系により内部圧力が適宜調整された真空空間内に設置される。例えば、描画装置１は、まず、電子源２が収容される第１チャンバー２０と、光学系４のうちアパーチャアレイ１１やブランキング偏向器アレイ１３などを収容する第２チャンバー２１と、偏向器アレイ１５などを収容する第３チャンバー２２とを有する。同様に、描画装置１は、基板ステージ５を収容する第４チャンバー２３も有する。特に、第１チャンバー２０の内部は、その外部に設置されたイオンポンプ２４に接続されて高い真空度に保たれており、具体的な真空度は、電子ビームを照射しない状態で、５．０×１０^-７〜３．０×１０^‐６Ｐａ程度である。また、第２〜第４チャンバー２１〜２３の内部も、不図示の真空ポンプにそれぞれ接続され、第１チャンバー２０の内部よりも低い真空度ではあるが、１０^-５Ｐａ台程度に保たれる。 Here, the electron beam is attenuated immediately in an atmospheric pressure atmosphere, and the internal pressure of the above-described components except the control unit 6 is appropriately adjusted by a vacuum exhaust system for the purpose of preventing discharge due to a high voltage. Installed in a vacuum space. For example, the drawing apparatus 1 includes a first chamber 20 in which the electron source 2 is accommodated, a second chamber 21 in which the aperture array 11 and the blanking deflector array 13 in the optical system 4 are accommodated, and a deflector array. And a third chamber 22 for accommodating 15 and the like. Similarly, the drawing apparatus 1 also has a fourth chamber 23 that houses the substrate stage 5. In particular, the inside of the first chamber 20 is connected to an ion pump 24 installed outside the first chamber 20 and is kept at a high degree of vacuum. The specific degree of vacuum is 5.0 with no electron beam irradiated. It is about × 10 ^{−7 to} 3.0 × 10 ⁻⁶ Pa. Further, the insides of the second to fourth chambers 21 to 23 are also connected to a vacuum pump (not shown), and the degree of vacuum is lower than that of the inside of the first chamber 20 but is maintained at about 10 ⁻⁵ Pa level. .

電子源（荷電粒子線源）２は、ディスペンサーカソード（カソード材はＢａＯ／Ｗ）などを電子放出部に含む、いわゆる熱電子型の電子源である。この電子源２は、その内部に設置された不図示のカソード電極を、外部に設置された電源２５から電流を供給することで１２００〜１５００Ｋ程度に加熱させ、このカソード電極から熱電子を放出させる。放出された熱電子は、アノード電極８により数ｋＶの電圧が印加されて加速し、クロスオーバー３から電子ビーム（電子線束）として発散する。なお、図中では、クロスオーバー３から照射された電子ビームの軌道２ａを点線で示している。また、電子源２は、このようなディスペンサーカソード型に限らず、例えばＬａＢ６型のものでもよい。   The electron source (charged particle beam source) 2 is a so-called thermoelectron type electron source including a dispenser cathode (a cathode material is BaO / W) and the like in an electron emission portion. The electron source 2 heats a cathode electrode (not shown) installed in the electron source 2 to about 1200 to 1500 K by supplying current from a power supply 25 installed outside, and emits thermoelectrons from the cathode electrode. . The emitted thermoelectrons are accelerated by applying a voltage of several kV by the anode electrode 8, and are emitted from the crossover 3 as an electron beam (electron beam bundle). In the figure, the trajectory 2a of the electron beam irradiated from the crossover 3 is indicated by a dotted line. Further, the electron source 2 is not limited to such a dispenser cathode type, and may be, for example, a LaB6 type.

光学系４は、電子源２から放射された電子ビームを被処理基板７上に投影する投影系である。この光学系４は、電子源２側から順に、コリメーターレンズ１０、アパーチャアレイ１１、第１静電レンズアレイ１２、ブランキング偏向器アレイ１３、ブランキング絞り１４、偏向器アレイ１５、および第２静電レンズ１６を含む。さらに、光学系４は、ブランキング偏向器アレイ１３とブランキング絞り１４との間に設置される第３静電レンズ１７と、ブランキング絞り１４と偏向器アレイ１５との間に隣設される第４静電レンズ１８と第５静電レンズ１９とを含む。まず、コリメーターレンズ１０は、クロスオーバー３で発散した電子ビームを平行ビーム（所望の大きさを持った面積ビーム）とする電磁レンズである。なお、コリメーターレンズ１０は、静電レンズであってもよい。アパーチャアレイ１１は、マトリクス状に配列した複数の円形状の開口を有する開口部材であり、コリメーターレンズ１０からほぼ垂直に入射した電子ビームを、複数の電子ビームに分割する。なお、このアパーチャアレイ１１の構成などについては、以下で詳説する。第１静電レンズアレイ１２は、円形状の開口を有する３枚の電極板（図中では３枚の電極板を一体で示している）から構成されるレンズであり、ブランキング偏向器アレイ１３上に電子ビームを結像（収束）させる。ブランキング偏向器アレイ１３は、マトリクス状に配置されたブランキング偏向器からなり、各電子ビームの照射のＯＮ（非ブランキング状態）／ＯＦＦ（ブランキング状態）動作を実施する。ブランキング絞り１４は、ブランキング偏向器アレイ１３を通過して第３静電レンズ１７により集束された電子ビームのうち、偏向された所望の電子ビームを遮蔽する。偏向器アレイ１５は、第４および第５静電レンズ１８、１９を通過した電子ビームを、基板ステージ５に載置された被処理基板７の表面上でＸ軸方向に偏向（走査）させる。さらに、第２静電レンズ１６は、偏向器アレイ１５を通過した電子ビームを被処理基板７上に結像（収束）させる。なお、第２静電レンズ１６により収束された電子ビーム（クロスオーバー３の像）は、基板ステージ５に設置された不図示の電子ビーム検出部により検出されるように構成されている。   The optical system 4 is a projection system that projects the electron beam emitted from the electron source 2 onto the substrate 7 to be processed. The optical system 4 includes, in order from the electron source 2 side, a collimator lens 10, an aperture array 11, a first electrostatic lens array 12, a blanking deflector array 13, a blanking stop 14, a deflector array 15, and a second. An electrostatic lens 16 is included. Further, the optical system 4 is disposed adjacent to the third electrostatic lens 17 installed between the blanking deflector array 13 and the blanking diaphragm 14 and between the blanking diaphragm 14 and the deflector array 15. A fourth electrostatic lens 18 and a fifth electrostatic lens 19 are included. First, the collimator lens 10 is an electromagnetic lens that converts the electron beam diverged at the crossover 3 into a parallel beam (an area beam having a desired size). The collimator lens 10 may be an electrostatic lens. The aperture array 11 is an aperture member having a plurality of circular apertures arranged in a matrix, and divides an electron beam incident from the collimator lens 10 substantially vertically into a plurality of electron beams. The configuration of the aperture array 11 will be described in detail below. The first electrostatic lens array 12 is a lens composed of three electrode plates having a circular opening (in the figure, the three electrode plates are shown integrally), and the blanking deflector array 13. An electron beam is focused (converged) on the top. The blanking deflector array 13 is composed of blanking deflectors arranged in a matrix, and performs an ON (non-blanking state) / OFF (blanking state) operation of irradiation of each electron beam. The blanking diaphragm 14 shields a desired deflected electron beam among the electron beams that pass through the blanking deflector array 13 and are focused by the third electrostatic lens 17. The deflector array 15 deflects (scans) the electron beam that has passed through the fourth and fifth electrostatic lenses 18 and 19 in the X-axis direction on the surface of the substrate 7 to be processed placed on the substrate stage 5. Further, the second electrostatic lens 16 focuses (converges) the electron beam that has passed through the deflector array 15 on the substrate 7 to be processed. The electron beam (crossover 3 image) converged by the second electrostatic lens 16 is configured to be detected by an electron beam detector (not shown) installed on the substrate stage 5.

基板ステージ５は、被処理基板７を、例えば静電吸着により保持しつつ、適宜、少なくともＸＹの２軸方向に可動とする基板保持部であり、その位置は、不図示の干渉計（レーザー測長器）などにより実時間で計測される。さらに、制御部６は、例えばコンピュータなどで構成され、描画装置１の各構成要素に回線を介して接続され、プログラムなどにしたがって各構成要素の制御を実行し得る。本実施形態の制御部６は、後述するが、少なくとも、検出回路３４からの出力に基づいて電子源２（カソード電極、または別体のアノード電極８）を制御する電子源コントローラ３５を含む。なお、制御部６は、描画装置１の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成してもよいし、描画装置１の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成してもよい。   The substrate stage 5 is a substrate holder that holds the substrate 7 to be processed, for example, by electrostatic attraction, and appropriately moves it in at least two XY directions. The position of the substrate stage 5 is an interferometer (laser measurement not shown). Measured in real time. Furthermore, the control unit 6 is configured by a computer, for example, and is connected to each component of the drawing apparatus 1 via a line, and can control each component according to a program or the like. As will be described later, the control unit 6 of the present embodiment includes at least an electron source controller 35 that controls the electron source 2 (cathode electrode or separate anode electrode 8) based on an output from the detection circuit 34. The control unit 6 may be configured integrally with other parts of the drawing apparatus 1 (in a common housing), or separate from the other parts of the drawing apparatus 1 (in a separate housing). It may be configured.

次に、本実施形態の特徴であるアパーチャアレイ１１について詳説する。図２は、本実施形態のアパーチャアレイ１１の構成と、その上側にある構成要素とを示す概略図である。また、図３は、その上側から見たアパーチャアレイ１１の上面図である。このアパーチャアレイ１１は、図３に示すように、１つの電子源２に対応した照射領域（ＸＹ平面に平行な領域）に、一例として３×３で配列された９つの開口（電子ビームの通過領域）３０を有し、コリメーターレンズ１０から入射した電子ビームを９つに分割する。まず、アパーチャアレイ１１は、図２に示すように、本体であるアパーチャプレート３１に対して、電子ビームが入射する側の表面に、遮蔽板３３を介して熱電変換素子３２を備える。熱電変換素子３２は、２種類の異なる金属または半導体を接合した接合部を有し、この接合部の両端に温度差があると起電力が生じるゼーベック効果を利用して熱を電力に変換する素子である。例えば、熱電変換素子３２は、大きな電位差を得るために、接合部としてｐ型半導体素子とｎ型半導体素子との組み合わせを採用し、表面側からセラミック基板、ｐ型半導体素子、ｎ型半導体素子、および電極で構成され得る。これらの半導体素子の材料としては、ビスマステルル系（Ｂｉ−Ｔｅ系）、鉛テルル系（Ｐｂ−Ｔｅ系）、シリコン・ゲルマニウム系（Ｓｉ−Ｇｅ系）などが採用可能である。また近年では、バリウム、ガリウム、スズからなる材料も採用可能である。本実施形態のアパーチャアレイ１１は、このような熱電変換素子３２を複数、すなわち、図３に示すように各開口３０に隣接して有する。例えば、熱電変換素子３２は、アパーチャアレイ１１の複数の開口以外の表面一帯に配置され得る。遮蔽板３３は、アパーチャプレート３１に対する熱電変換素子３２からの熱の影響を抑えるための熱遮蔽部材である。電子ビームは、通常、電子源２から数百ｍＡの電流で照射され、コリメーターレンズ１０にて数十ｋＶで加速されるので、数ｋＷオーダーのエネルギーがアパーチャアレイ１１全体に放射される。これに対し、アパーチャアレイ１１は、遮蔽板３３を備えることで、熱によるアパーチャプレート３１の過度な変形を抑えることができる。なお、遮蔽板３３は、不図示の冷却装置により冷却される構成としてもよい。   Next, the aperture array 11 that is a feature of the present embodiment will be described in detail. FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the aperture array 11 of the present embodiment and the components on the upper side thereof. FIG. 3 is a top view of the aperture array 11 as viewed from above. As shown in FIG. 3, this aperture array 11 has nine apertures (passage of electron beams) arranged as an example in an irradiation region (region parallel to the XY plane) corresponding to one electron source 2 by 3 × 3. The electron beam incident from the collimator lens 10 is divided into nine. First, as shown in FIG. 2, the aperture array 11 includes a thermoelectric conversion element 32 via a shielding plate 33 on the surface on which the electron beam is incident on the aperture plate 31 that is a main body. The thermoelectric conversion element 32 has a joint part in which two different metals or semiconductors are joined, and an element that converts heat into electric power using the Seebeck effect in which an electromotive force is generated when there is a temperature difference between both ends of the joint part. It is. For example, in order to obtain a large potential difference, the thermoelectric conversion element 32 employs a combination of a p-type semiconductor element and an n-type semiconductor element as a junction, and from the surface side, a ceramic substrate, a p-type semiconductor element, an n-type semiconductor element, And an electrode. As materials for these semiconductor elements, bismuth tellurium (Bi-Te), lead tellurium (Pb-Te), silicon / germanium (Si-Ge), or the like can be used. In recent years, materials made of barium, gallium, and tin can also be used. The aperture array 11 of the present embodiment has a plurality of such thermoelectric conversion elements 32, that is, adjacent to each opening 30 as shown in FIG. For example, the thermoelectric conversion element 32 may be disposed on the entire surface of the aperture array 11 other than the plurality of openings. The shielding plate 33 is a heat shielding member for suppressing the influence of heat from the thermoelectric conversion element 32 on the aperture plate 31. The electron beam is normally irradiated from the electron source 2 with a current of several hundred mA and accelerated at several tens of kV by the collimator lens 10, so that energy of the order of several kW is radiated to the entire aperture array 11. On the other hand, the aperture array 11 includes the shielding plate 33, so that excessive deformation of the aperture plate 31 due to heat can be suppressed. The shielding plate 33 may be cooled by a cooling device (not shown).

さらに、アパーチャアレイ１１は、電子ビームが射出する側の面（裏面）に、熱電変換素子３２の起電力に基づく電力を検出する検出回路（検出部）３４を備える。この検出回路３４は、アパーチャプレート３１に形成された配線を介して各熱電変換素子３２に接続される。また、検出回路３４は、検出された電力を第２チャンバー２１の外部の制御部６に送信するための無線装置（不図示）を含み得る。さらに、検出回路３４の電源は、熱電変換素子３２から生じた電力の一部を使用し得る。これにより、アパーチャアレイ１１から第２チャンバー２１の壁部を介した制御部６までの配線を省くことができる。   Furthermore, the aperture array 11 includes a detection circuit (detection unit) 34 that detects electric power based on the electromotive force of the thermoelectric conversion element 32 on the surface (back surface) on the side from which the electron beam is emitted. The detection circuit 34 is connected to each thermoelectric conversion element 32 through a wiring formed on the aperture plate 31. The detection circuit 34 may include a wireless device (not shown) for transmitting the detected power to the control unit 6 outside the second chamber 21. Furthermore, a part of the electric power generated from the thermoelectric conversion element 32 can be used as the power source of the detection circuit 34. Thereby, wiring from the aperture array 11 to the control unit 6 via the wall portion of the second chamber 21 can be omitted.

次に、アパーチャアレイ１１の作用について説明する。まず、図２を参照し、描画装置１内の２つの電子源２、４０から照射された電子ビームは、アパーチャアレイ１１の開口３０を通過するものと、開口３０を通過せずにアパーチャアレイ１１で遮蔽されるものとに分かれる。このとき、アパーチャアレイ１１にて遮蔽された電子ビームが熱電変換素子３２に照射されることで、複数の熱電変換素子３２は、温度上昇に伴う温度差により起電力を生じる。次に、検出回路３４は、それぞれの電力を検出し、この電力を示す出力を制御部６内の電子源コントローラ３５へ無線で送信する。電子源コントローラ３５は、受信部３６にて検出回路３４からの無線出力を受信し、それぞれの熱電変換素子３２による電力の分布を評価する。ここで、電力分布の評価方法（許容条件を満たすかどうかの判定）としては、例えば以下の２つの方法を採用し得る。まず、第１の方法は、電力の閾値（許容範囲）を予め設定しておく方法である。例えば、図３に示すように、１つの電子源２に対応する９つの熱電変換素子３２ａ〜３２ｉにおける電子ビームの照射領域は、通常領域３７のようになる。そこで、各熱電変換素子３２ａ〜３２ｉのうち、４隅の熱電変換素子３２ａ、３２ｃ、３２ｇ、３２ｉを第１グループと定義し、その４つの間にそれぞれ位置する熱電変換素子３２ｂ、３２ｄ、３２ｆ、３２ｈを第２グループと定義する。そして、さらに中央に位置する熱電変換素子３２ｅ（第３グループとする）と合わせて、計３つのグループのそれぞれに関して、閾値を設定する。このようなグループ分けは、クロスオーバー３の位置に対応する中心部からの距離を基準としたものである。これによれば、９つ全ての熱電変換素子３２に関して閾値を設定する必要がないため、評価（比較）の効率がよい。さらに、第２の評価方法は、一方の電子源２に対応する照射領域（領域３７）に位置する熱電変換素子３２ａ〜３２ｉの電力の分布と、他方の電子源４０に対応する照射領域（領域３８）に位置する熱電変換素子３２ｊ〜３２ｒの電力の分布とを比較する方法である。電子源コントローラ３５は、このような電力分布の評価（比較）を、描画装置１による通常の描画処理と並行して実行する。第１の比較方法を採用する場合、例えば、電子源コントローラ３５が、あるグループ内の電力の値がそのグループに設定された閾値（許容範囲）を超えると判定したとする。この場合、電子源コントローラ３５は、そのグループに対応する領域を通過する電子ビームの強度が変化し、照射領域全体の均一性が保たれていないと判断する。一方、第２の比較方法を採用する場合、例えば、電子源コントローラ３５が、電子源２と電子源４０とにそれぞれ対応する各熱電変換素子３２の電力の分布を比較し、差異があると判定したとする。この場合、電子源コントローラ３５は、差異のある領域を通過する電子ビームの強度が変化し、均一性が保たれていないと判断する。このとき、電子源コントローラ３５は、電子源２（または電子源４０）のカソード電極への電流（もしくはカソード材の温度）、または、アノード電極８（もしくはアノード電極４１）による加速電圧などを変化させる。これにより、電子源コントローラ３５は、電子ビームの強度分布を正常な範囲に調整することができる。   Next, the operation of the aperture array 11 will be described. First, referring to FIG. 2, the electron beams irradiated from the two electron sources 2 and 40 in the drawing apparatus 1 pass through the apertures 30 of the aperture array 11, and do not pass through the apertures 30 and do not pass through the aperture array 11. It is divided into what is shielded by. At this time, the thermoelectric conversion element 32 is irradiated with the electron beam shielded by the aperture array 11, so that the plurality of thermoelectric conversion elements 32 generate an electromotive force due to a temperature difference accompanying a temperature rise. Next, the detection circuit 34 detects each power and transmits an output indicating the power to the electron source controller 35 in the control unit 6 wirelessly. The electron source controller 35 receives the wireless output from the detection circuit 34 at the receiving unit 36, and evaluates the power distribution by each thermoelectric conversion element 32. Here, for example, the following two methods can be adopted as an evaluation method of power distribution (determination of whether or not an allowable condition is satisfied). First, the first method is a method in which a power threshold (allowable range) is set in advance. For example, as shown in FIG. 3, the irradiation region of the electron beam in the nine thermoelectric conversion elements 32 a to 32 i corresponding to one electron source 2 is a normal region 37. Therefore, among the thermoelectric conversion elements 32a to 32i, the thermoelectric conversion elements 32a, 32c, 32g, and 32i at the four corners are defined as the first group, and the thermoelectric conversion elements 32b, 32d, 32f, which are respectively positioned between the four, 32h is defined as the second group. Then, a threshold value is set for each of the three groups in total, together with the thermoelectric conversion element 32e (referred to as the third group) located at the center. Such grouping is based on the distance from the center corresponding to the position of the crossover 3. According to this, since it is not necessary to set a threshold value for all nine thermoelectric conversion elements 32, the efficiency of evaluation (comparison) is good. Furthermore, the second evaluation method includes the distribution of electric power of the thermoelectric conversion elements 32a to 32i located in the irradiation region (region 37) corresponding to one electron source 2 and the irradiation region (region) corresponding to the other electron source 40. 38) is a method of comparing the power distribution of the thermoelectric conversion elements 32j to 32r located at 38). The electron source controller 35 executes such evaluation (comparison) of the power distribution in parallel with the normal drawing process by the drawing apparatus 1. When the first comparison method is employed, for example, it is assumed that the electron source controller 35 determines that the power value in a certain group exceeds a threshold value (allowable range) set for the group. In this case, the electron source controller 35 determines that the intensity of the electron beam passing through the region corresponding to the group changes, and the uniformity of the entire irradiation region is not maintained. On the other hand, when the second comparison method is employed, for example, the electron source controller 35 compares the power distributions of the thermoelectric conversion elements 32 respectively corresponding to the electron source 2 and the electron source 40 and determines that there is a difference. Suppose that In this case, the electron source controller 35 determines that the intensity of the electron beam passing through the different area has changed and the uniformity is not maintained. At this time, the electron source controller 35 changes the current (or the temperature of the cathode material) to the cathode electrode of the electron source 2 (or the electron source 40) or the acceleration voltage by the anode electrode 8 (or the anode electrode 41). . Thereby, the electron source controller 35 can adjust the intensity distribution of the electron beam to a normal range.

このように、描画装置１は、熱電変換素子３２の発生した電力の分布を検出して電子ビームの強度分布に相関のある情報を得ることで、例えば、電子ビームの強度の均一性を担保することができる。このような均一性の調整（補正）は、通常の描画処理と並行して実施可能であるため、描画装置１による生産性（スループット）の点でも有利である。また、遮蔽板３３により、アパーチャプレート３１、および、その下面（裏面）に配置された検出回路３４の少なくとも一方に対する熱電変換素子３２からの熱の影響を抑える（軽減する）ことができる。さらに、検出回路３４は、熱電変換素子３２により検出された電力を無線装置により電子源コントローラ３５に送信するため、それらを接続する配線を削減することができる。また、熱電変換素子３２と検出回路３４との配線長を短くできるため、ノイズの影響も少ない。   As described above, the drawing apparatus 1 detects the distribution of the electric power generated by the thermoelectric conversion element 32 and obtains information correlated with the intensity distribution of the electron beam, for example, to ensure the uniformity of the intensity of the electron beam. be able to. Since such adjustment (correction) of uniformity can be performed in parallel with normal drawing processing, it is advantageous in terms of productivity (throughput) by the drawing apparatus 1. Further, the shielding plate 33 can suppress (reduce) the influence of heat from the thermoelectric conversion element 32 on at least one of the aperture plate 31 and the detection circuit 34 disposed on the lower surface (back surface) thereof. Furthermore, since the detection circuit 34 transmits the power detected by the thermoelectric conversion element 32 to the electron source controller 35 by the wireless device, the wiring connecting them can be reduced. Further, since the wiring length between the thermoelectric conversion element 32 and the detection circuit 34 can be shortened, the influence of noise is small.

以上のように、本実施形態は、荷電粒子線の特性（例えば、強度分布）を把握するのに有利であり、もって荷電粒子線の特性の維持に有利な描画装置を提供することができる。   As described above, this embodiment is advantageous for grasping the characteristics (for example, intensity distribution) of the charged particle beam, and can provide a drawing apparatus that is advantageous for maintaining the characteristics of the charged particle beam.

なお、上記の説明では、電子源コントローラ３５は、熱電変換素子３２の電力の分布に基づいて電子ビームの強度の均一性が保たれていないと判断した場合、カソード電極の電流等を変化させるなど、電子源２（４０）の制御により調整を行った。しかしながら、本発明は、これに限定されることなく、例えば、荷電粒子光学素子の制御により調整を行ってもよい。この場合、例えば、アノード電極８（４１）の下側（後側）に設置されて軌道２ａ、４０ａを調整するアライナー偏向器２６（４２）や、コリメーターレンズ１０（４３）に与える電圧（電位）を変化させることで、調整を行うことができる。   In the above description, when the electron source controller 35 determines that the intensity of the electron beam is not uniform based on the power distribution of the thermoelectric conversion element 32, the current of the cathode electrode is changed. Adjustment was performed by controlling the electron source 2 (40). However, the present invention is not limited to this. For example, the adjustment may be performed by controlling a charged particle optical element. In this case, for example, a voltage (potential) applied to the aligner deflector 26 (42) installed on the lower side (rear side) of the anode electrode 8 (41) and adjusting the tracks 2a and 40a and the collimator lens 10 (43). ) Can be changed for adjustment.

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る描画装置について説明する。本実施形態の描画装置は、その構成自体は第１実施形態に係る描画装置１と同様である。特に本実施形態の描画装置の特徴は、第１実施形態における熱電変換素子３２の発生した電力の分布を常にモニタリングすることで、電子源２（４０）の動作寿命の判定に用いる点にある。図４は、一例として、電子源２に対応した熱電変換素子３２のうち第２グループに属する４つの熱電変換素子３２ｂ、３２ｄ、３２ｆ、３２ｈにより得られた各電力値Ｗ_ｂ、Ｗ_ｄ、Ｗ_ｆ、Ｗ_ｈを示すグラフである。なお、寿命判定に利用する熱電変換素子３２の配置（選択）は、電子源の種類や形状により異なりうる。図４において、電子源２の使用期間が短い初期段階では、各電力値Ｗ_ｂ、Ｗ_ｄ、Ｗ_ｆ、Ｗ_ｈは、ほぼ一定であり、必要な照射特性（例えば、強度の均一性）を維持している状態にある。これに対して、電子源２の使用期間が時間Ｔ１を超えると、各電力値Ｗ_ｂ、Ｗ_ｄ、Ｗ_ｆ、Ｗ_ｈが徐々に低下し、電子源コントローラ３５が電子源２の制御を実施しても所定の電力が維持されなくなる。すなわち、そのような時点では、電子源２の特性が低下（劣化）している。そこで、制御部６は、このような特性の低下を判定し、判定した時点で当該判定に関する情報を警告等として出力することができる。また、制御部６は、電子源２の使用時間がさらに経過して、電力値が所定の閾値Ｗ_Ｔを下回ることを判定し、判定した時点で当該判定に関する情報を「動作寿命の警告」などとして出力することができる。なお、これらの警告の方法としては、音声によるアラームや操作画面への表示等が挙げられる。このように、熱電変換素子３２の発生した電力の分布は、電子ビームの特性の調整（強度の均一化など）のみならず、特別な構成要素の追加や変更を行うことなく、電子源２の動作寿命の判定にも利用することができる。もって、荷電粒子線の特性の維持に有利な描画装置を提供することができる。 (Second Embodiment)
Next, a drawing apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. The drawing apparatus of this embodiment has the same configuration as the drawing apparatus 1 according to the first embodiment. In particular, the drawing apparatus of the present embodiment is characterized in that it is used for determining the operating life of the electron source 2 (40) by constantly monitoring the distribution of the power generated by the thermoelectric conversion element 32 in the first embodiment. FIG. 4 shows, as an example, power values W _b , W _d , W obtained by four thermoelectric conversion elements 32 b, 32 d, 32 f, 32 h belonging to the second group among the thermoelectric conversion elements 32 corresponding to the electron source 2. _f, it is a graph showing a _{W h.} In addition, arrangement | positioning (selection) of the thermoelectric conversion element 32 utilized for a lifetime determination may differ with the kind and shape of an electron source. In FIG. 4, in the initial stage where the use period of the electron source 2 is short, the power values W _b , W _d , W _f , and W _h are substantially constant, and necessary irradiation characteristics (for example, uniformity of intensity) are obtained. It is in the state of maintaining. On the other hand, when the usage period of the electron source 2 exceeds the time T1, each power value W _b , W _d , W _f , W _h gradually decreases, and the electron source controller 35 controls the electron source 2. Even so, the predetermined power cannot be maintained. That is, at such time, the characteristics of the electron source 2 are deteriorated (deteriorated). Therefore, the control unit 6 can determine such deterioration in characteristics, and can output information related to the determination as a warning or the like at the time of determination. The control unit 6, using the time of the electron source 2 is further elapsed, the power value is determined to be below a predetermined threshold value W _T, when it is determined information related to the determination such as "Warning operating lifetime" Can be output as Note that these warning methods include an alarm by voice and display on an operation screen. As described above, the distribution of the electric power generated by the thermoelectric conversion element 32 is not limited to the adjustment of the characteristics of the electron beam (uniformity of the intensity, etc.), and without adding or changing special components, It can also be used to determine the operating life. Therefore, it is possible to provide a drawing apparatus that is advantageous for maintaining the characteristics of the charged particle beam.

なお、以上の実施形態では、熱電変換素子３２を設置する部材（構成要素）として、アパーチャアレイ１１を例示したが、本発明は、これに限定するものではない。アパーチャアレイ１１に熱電変換素子３２を設置する構成は、描画装置に既存の部材に設置することから有利であるが、例えば、既設のものとは別に描画装置に設けたアパーチャアレイに熱電変換素子３２を設置する構成もあり得る。また、以上の実施形態では、各熱電変換素子３２をそれぞれの開口３０に対応させて９つ配置する構成としたが、より詳細な電力分布を得るために、より多くの熱電変換素子を配置させる構成もあり得る。また、電子源の設置数も、対応する光学系の数に合わせて、２以上であってもよい。さらに、以上の実施形態では、電子源コントローラ３５が電力分布の評価（比較）を実行するものとしたが、例えば、制御部６内の別の構成要素（演算回路など）が電力分布の評価を実行してもよい。また、その評価結果に基づいて電子源コントローラ３５が電子源２（４０）を制御するような構成としてもよい。   In the above embodiment, the aperture array 11 is exemplified as a member (component) for installing the thermoelectric conversion element 32. However, the present invention is not limited to this. The configuration in which the thermoelectric conversion element 32 is installed in the aperture array 11 is advantageous because it is installed on an existing member in the drawing apparatus. For example, the thermoelectric conversion element 32 is provided in an aperture array provided in the drawing apparatus separately from the existing one. There may also be a configuration in which the In the above embodiment, nine thermoelectric conversion elements 32 are arranged in correspondence with the respective openings 30, but more thermoelectric conversion elements are arranged in order to obtain a more detailed power distribution. There can also be a configuration. Also, the number of electron sources installed may be two or more according to the number of corresponding optical systems. Furthermore, in the above embodiment, the electron source controller 35 performs the evaluation (comparison) of the power distribution. For example, another component (such as an arithmetic circuit) in the control unit 6 evaluates the power distribution. May be executed. Further, the electron source controller 35 may control the electron source 2 (40) based on the evaluation result.

（物品の製造方法）
本発明の実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイスなどのマイクロデバイスや微細構造を有する素子などの物品を製造するのに好適である。該製造方法は、感光剤が塗布された基板の該感光剤に上記の描画装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板に描画を行う工程）と、該工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含み得る。さらに、該製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージングなど）を含み得る。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。 (Product manufacturing method)
The method for manufacturing an article according to an embodiment of the present invention is suitable for manufacturing an article such as a micro device such as a semiconductor device or an element having a fine structure. The manufacturing method includes a step of forming a latent image pattern on the photosensitive agent on the substrate coated with the photosensitive agent using the above drawing apparatus (a step of drawing on the substrate), and the latent image pattern is formed in the step. Developing the substrate. Further, the manufacturing method may include other well-known steps (oxidation, film formation, vapor deposition, doping, planarization, etching, resist stripping, dicing, bonding, packaging, and the like). The method for manufacturing an article according to the present embodiment is advantageous in at least one of the performance, quality, productivity, and production cost of the article as compared with the conventional method.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。   As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.

１ 描画装置
２ 電子源
２ａ 軌道
６ 制御部
７ 被処理基板
１１ アパーチャアレイ
３２ 熱電変換素子
３４ 検出回路
３５ 電子源コントローラ
４０ 電子源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Drawing apparatus 2 Electron source 2a Orbit 6 Control part 7 Substrate 11 Aperture array 32 Thermoelectric conversion element 34 Detection circuit 35 Electron source controller 40 Electron source

Claims (10)

荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置であって、
荷電粒子線源と、
前記荷電粒子線源から放射された荷電粒子線の一部を通過させる開口が形成された開口部材と、
前記開口部材に設けられ、該開口部材の前記開口以外の領域に向かう荷電粒子線が入射する複数の熱電変換素子と、
前記開口部材に配置されて前記複数の熱電変換素子の出力を検出する検出部と、
前記検出部の出力に基づいて、前記荷電粒子線源から放射された荷電粒子線の特性に関する制御を行う制御部と、
を有することを特徴とする描画装置。 A drawing apparatus for drawing on a substrate with a charged particle beam,
A charged particle beam source;
An opening member in which an opening for passing a part of the charged particle beam emitted from the charged particle beam source is formed;
A plurality of thermoelectric conversion elements that are provided in the opening member and into which charged particle beams directed to regions other than the opening of the opening member are incident;
A detection unit that is disposed in the opening member and detects outputs of the plurality of thermoelectric conversion elements;
A control unit for controlling the characteristics of the charged particle beam emitted from the charged particle beam source based on the output of the detection unit;
A drawing apparatus comprising: 前記制御部は、前記検出部の出力に基づいて、前記複数の熱電変換素子の出力が許容条件を満たすように、前記荷電粒子線源を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の描画装置。 The control unit controls the charged particle beam source based on the output of the detection unit so that the outputs of the plurality of thermoelectric conversion elements satisfy an allowable condition.
The drawing apparatus according to claim 1. 前記荷電粒子線源と前記開口部材との間に配置された荷電粒子光学素子を有し、
前記制御部は、前記検出部の出力に基づいて、前記複数の熱電変換素子の出力が許容条件を満たすように、前記荷電粒子光学素子を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の描画装置。 A charged particle optical element disposed between the charged particle beam source and the aperture member;
The control unit controls the charged particle optical element based on the output of the detection unit so that the outputs of the plurality of thermoelectric conversion elements satisfy an allowable condition.
The drawing apparatus according to claim 1. 前記荷電粒子線源と該荷電粒子線源から放射された荷電粒子線を前記基板に投影する投影系との組を複数有する、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の描画装置。   4. The apparatus according to claim 1, further comprising a plurality of sets of the charged particle beam source and a projection system that projects the charged particle beam emitted from the charged particle beam source onto the substrate. 5. The drawing apparatus described in 1. 前記制御部は、前記検出部の出力に基づいて、前記荷電粒子線源の寿命に関する出力を行う、ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の描画装置。   5. The drawing apparatus according to claim 1, wherein the control unit performs an output related to a lifetime of the charged particle beam source based on an output of the detection unit. 前記制御部は、前記描画と並行して、前記制御を行う、ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の描画装置。   The drawing apparatus according to claim 1, wherein the control unit performs the control in parallel with the drawing. 前記開口部材は、前記荷電粒子線源から放射された荷電粒子線を複数の荷電粒子線に分割するアパーチャアレイを含む、ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の描画装置。   7. The aperture member according to claim 1, wherein the aperture member includes an aperture array that divides the charged particle beam emitted from the charged particle beam source into a plurality of charged particle beams. Drawing device. 前記検出部は、荷電粒子線が射出する側の前記開口部材の面に配置され、前記複数の熱電変換素子と前記検出部との間には熱遮蔽部材が配置されている、ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の描画装置。   The detection unit is disposed on the surface of the opening member on the side from which the charged particle beam is emitted, and a heat shielding member is disposed between the plurality of thermoelectric conversion elements and the detection unit. The drawing apparatus according to any one of claims 1 to 7. 前記検出部は、前記熱電変換素子を電源として動作する、ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の描画装置。   The drawing device according to claim 1, wherein the detection unit operates using the thermoelectric conversion element as a power source. 請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の描画装置を用いて基板に描画を行う工程と、
前記工程で描画を行われた基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。 Drawing on a substrate using the drawing apparatus according to any one of claims 1 to 9,
Developing the substrate on which the drawing has been performed in the step;
A method for producing an article comprising:

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