JP2014175573A - 荷電粒子ビーム描画装置、アパーチャユニット及び荷電粒子ビーム描画方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】アパーチャの汚染による描画精度の低下を抑止する技術を提供する。
【解決手段】荷電粒子ビーム描画装置は、荷電粒子ビームを出射するビーム出射部と、そのビーム出射部により出射された荷電粒子ビームが通過する開口部２６ａを有するアパーチャと、そのアパーチャの表面に設けられ、熱伝導性を有する熱伝導部材として機能するアパーチャビーム管３３ｃと、そのアパーチャビーム管３３ｃの表面に設けられ、アパーチャにアパーチャビーム管３３ｃを介して熱を供給するヒータ３３ｄとを備える。
【選択図】図４
【解決手段】荷電粒子ビーム描画装置は、荷電粒子ビームを出射するビーム出射部と、そのビーム出射部により出射された荷電粒子ビームが通過する開口部２６ａを有するアパーチャと、そのアパーチャの表面に設けられ、熱伝導性を有する熱伝導部材として機能するアパーチャビーム管３３ｃと、そのアパーチャビーム管３３ｃの表面に設けられ、アパーチャにアパーチャビーム管３３ｃを介して熱を供給するヒータ３３ｄとを備える。
【選択図】図４
Description
本発明は、荷電粒子ビーム描画装置、アパーチャユニット及び荷電粒子ビーム描画方法に関する。
近年の大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化及び大容量化に伴って、半導体デバイスに要求される回路線幅は益々微小になってきている。半導体デバイスに所望の回路パターンを形成するためには、リソグラフィ技術が用いられており、このリソグラフィ技術では、マスク（レチクル）と称される原画パターンを用いたパターン転写が行われている。このパターン転写に用いる高精度なマスクを製造するためには、優れた解像度を有する荷電粒子ビーム描画装置が用いられている。
この荷電粒子ビーム描画装置では、通常、アパーチャ（成形アパーチャ）が用いられ、荷電粒子ビームが成形される。詳しくは、ウェハ上に転写する回路パターンが複数の基本図形に分解され、複数のアパーチャにより荷電粒子ビームが各基本図形と同じ形状及び寸法（大きさ）に成形される。その後、成形された荷電粒子ビームがレジスト上に照射され、描画が実行される。
このときの荷電粒子ビームの成形方法の一つとして、可変成形ビーム方式（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｓｈａｐｅｄ Ｂｅａｍ：ＶＳＢ方式）がある。これは、基本図形として、矩形、三角形及び台形のパターンを入力し、荷電粒子ビームが通過する開口部を有する二枚のアパーチャの重なり量を制御することによって、荷電粒子ビームを矩形や三角形などの所望の形状及び寸法に成形する方式である。
このような荷電粒子ビーム描画装置では、雰囲気中にある炭素などに起因したコンタミネーション（汚染）が問題となっている。荷電粒子ビーム描画装置内の雰囲気中には、本来は存在しないはずの成分がガスとなって混入していることがある。このため、荷電粒子ビーム描画装置の稼働時間が長くなると、前述の成分に起因する汚染物質がアパーチャの開口部に付着し（開口の変形）、荷電粒子ビームの形状や寸法が変化することがある。この荷電粒子ビームの形状や寸法の変化は描画精度の低下につながってしまう。
そこで、前述のコンタミネーションを解決するため、アパーチャ表面への汚染物質の付着状況を膜厚測定器や元素分析器により測定し、所定量以上の汚染物質が付着した場合、ヒータによる加熱、あるいは、酸素プラズマやイオンビームによるエッチングによって、汚染物質を除去する荷電粒子ビーム描画装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、前述のようにアパーチャ表面への汚染物質の付着状況を測定する荷電粒子ビーム描画装置では、所定量まで汚染物質の付着を許すことになるが、描画中に少しでも汚染物質がアパーチャの開口部に付着すると、荷電粒子ビームの形状や寸法が変化し、描画精度が低下してしまう。
また、コンタミネーションを抑止するためには、アパーチャ温度を数百度（例えば、２００℃）の高温にする必要があるため、描画中に大きな電流がヒータに流れることになる。このとき、ヒータにより発生する磁場（磁界）の影響によって荷電粒子ビームが偏向されると、描画位置がずれて描画精度が低下してしまう。このため、描画中にヒータに流す電流を小さくし、発生する磁場の影響を抑える必要があるが、電流を小さくするとヒータの発熱量が低下するため、アパーチャ温度を数百度の高温にすることが困難になってしまう。
なお、アパーチャ温度を数百度の高温にするため、アパーチャ表面に直接ヒータ（電熱線）を設けた場合には、アパーチャにも電流が流れてしまう。このとき、アパーチャにより発生する磁場の影響によって荷電粒子ビームが偏向されると、前述と同様に描画位置がずれて描画精度が低下することになってしまう。
本発明が解決しようとする課題は、アパーチャの汚染による描画精度の低下を抑止することができる荷電粒子ビーム描画装置、アパーチャユニット及び荷電粒子ビーム描画方法を提供することである。
本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム描画装置は、荷電粒子ビームを出射するビーム出射部と、ビーム出射部により出射された荷電粒子ビームが通過する開口部を有するアパーチャと、アパーチャの表面に設けられ、熱伝導性を有する熱伝導部材と、熱伝導部材の表面に設けられ、アパーチャに熱伝導部材を介して熱を供給するヒータとを備える。
また、上記荷電粒子ビーム描画装置において、熱伝導部材が設けられたアパーチャの表面に対する反対面に設けられ、熱伝導部材と共にアパーチャを挟み込むアパーチャ補強板をさらに備えることが望ましい。
また、上記荷電粒子ビーム描画装置において、ヒータは、発熱する電熱線を内蔵しており、電熱線は、開口部の中央を通る直線を中心として左右対象の形状に配線されていることが望ましい。
本発明の実施形態に係るアパーチャユニットは、荷電粒子ビームが通過する開口部を有するアパーチャと、アパーチャの表面に設けられ、熱伝導性を有する熱伝導部材と、熱伝導部材の表面に設けられ、アパーチャに熱伝導部材を介して熱を供給するヒータとを備える。
本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム描画方法は、荷電粒子ビームが通過する開口部を有するアパーチャに対して、熱伝導性を有する熱伝導部材を介して熱を供給する工程と、熱が供給されているアパーチャの開口部に向けて荷電粒子ビームを照射する工程とを有する。
本発明によれば、アパーチャの汚染による描画精度の低下を抑止することができる。
実施の一形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、実施形態に係る荷電粒子ビーム描画装置１は、荷電粒子ビームによる描画を行う描画部２と、その描画部２を制御する制御部３とを備えている。この荷電粒子ビーム描画装置１は、荷電粒子ビームとして例えば電子ビームを用いた可変成形型の描画装置の一例である。なお、荷電粒子ビームは電子ビームに限られるものではなく、イオンビームなどの他の荷電粒子ビームであっても良い。
描画部２は、描画対象となる試料Ｗを収容する描画室２ａと、その描画室２ａに連通する光学鏡筒２ｂとを有している。この光学鏡筒２ｂは、描画室２ａの上面に設けられており、電子ビームを成形及び偏向し、描画室２ａ内の試料Ｗに照射するものである。このとき、描画室２ａ及び光学鏡筒２ｂの双方の内部は減圧されて真空状態にされている。
描画室２ａ内には、試料Ｗを支持するステージ１１が設けられている。このステージ１１は水平面内で互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向（以下、単にＸ方向及びＹ方向という）に移動機能により移動可能に形成されている。そのステージ１１の載置面上には、例えばマスクやブランクなどの試料Ｗが載置される。
光学鏡筒２ｂ内には、電子ビームＢを出射する電子銃などのビーム出射部２１と、その電子ビームＢを集光する照明レンズ２２と、ビーム成形用の第１のアパーチャ２３と、投影用の投影レンズ２４と、ビーム成形用の成形偏向器２５と、ビーム成形用の第２のアパーチャ２６と、試料Ｗ上にビーム焦点を結ぶ対物レンズ２７と、試料Ｗに対するビームショット位置を制御するための副偏向器２８及び主偏向器２９とが配置されている。
図２に示すように、第１のアパーチャ２３には、例えば矩形状の開口部２３ａが形成されている。また、第２のアパーチャ２６には、開口部２３ａを通過した電子ビームＢを所望の形状（例えば、矩形状や三角形状など）及び寸法（大きさ）に成形する可変成形用の開口部２６ａが形成されている。
この描画部２では、図１及び図２に示すように、電子ビームＢがビーム出射部２１から出射され、照明レンズ２２により第１のアパーチャ２３に照射される。この電子ビームＢは第１のアパーチャ２３の開口部２３ａを通過し、その断面形状が矩形状に成形され、投影レンズ２４により第２のアパーチャ２６に投影される。さらに、その投影された電子ビームＢが第２のアパーチャ２６の開口部２６ａを通過し、その断面形状が所望の形状及び寸法に成形される。このとき、前述の投影位置は成形偏向器２５により変更可能であり、その投影位置の変更によって電子ビームＢの形状と寸法を制御することができる。前述の第２のアパーチャ２６を通過した電子ビームＢは、その焦点が対物レンズ２７によりステージ１１上の試料Ｗに合わされて照射される。このとき、ステージ１１上の試料Ｗに対する電子ビームＢのショット位置は副偏向器２８及び主偏向器２９により変更可能である。
制御部３は、描画データを記憶する描画データ記憶部３ａと、その描画データを処理してショットデータを生成するショットデータ生成部３ｂと、描画部２を制御する描画制御部３ｃとを備えている。なお、ショットデータ生成部３ｂや描画制御部３ｃは、電気回路などのハードウエアにより構成されても良く、また、各機能を実行するプログラムなどのソフトウエアにより構成されても良く、あるいは、それらの両方の組合せにより構成されても良い。
描画データ記憶部３ａは、試料Ｗにパターンを描画するための描画データを記憶する記憶部である。この描画データは、半導体集積回路の設計者などによって作成された設計データ（レイアウトデータ）が荷電粒子ビーム描画装置１に入力可能となるように、すなわち荷電粒子ビーム描画装置１用のフォーマットに変換されたデータであり、外部装置から描画データ記憶部３ａに入力されて保存されている。なお、描画データ記憶部３ａとしては、例えば、磁気ディスク装置や半導体ディスク装置（フラッシュメモリ）などを用いることが可能である。
ここで、前述の設計データは、通常、多数の微小なパターン（図形など）を含んでおり、そのデータ量はかなりの大容量になっている。この設計データがそのまま他のフォーマットに変換されると、変換後のデータ量はさらに増大してしまう。このため、描画データでは、データの階層化やパターンのアレイ表示などの方法により、データ量の圧縮化が図られている。例えば、描画データは、チップ階層、そのチップ階層よりも下位のフレーム階層、そのフレーム階層よりも下位のブロック階層、そのブロック階層よりも下位のセル階層、そのセル階層よりも下位の図形階層にというように階層化されている（階層構造）。
ショットデータ生成部３ｂは、描画データにより規定される描画パターンをストライプ状（短冊状）の複数のストライプ領域（長手方向がＸ方向であり、短手方向がＹ方向である）に分割し、さらに、各ストライプ領域を行列状の多数のサブ領域に分割する。加えて、ショットデータ生成部３ｂは、各サブ領域内の図形の形状や大きさ、位置などを決定し、さらに、図形を一回のショットで描画不可能である場合には、描画可能な複数の部分領域に分割し、ショットデータを生成する。なお、ストライプ領域の短手方向（Ｙ方向）の長さは電子ビームＢを主偏向で偏向可能な長さに設定されている。
描画制御部３ｃは、前述の描画パターンを描画する際、ステージ１１をストライプ領域の長手方向（Ｘ方向）に移動させつつ、電子ビームＢを主偏向器２９により各サブ領域に位置決めし、副偏向器２８によりサブ領域の所定位置にショットして図形を描画する。その後、一つのストライプ領域の描画が完了すると、ステージ１１をＹ方向にステップ移動させてから次のストライプ領域の描画を行い、これを繰り返して試料Ｗの描画領域の全体に電子ビームＢによる描画を行う（描画動作の一例）。なお、描画中には、ステージ１１が一方向に連続的に移動しているため、描画原点がステージ１１の移動に追従するように、主偏向器２９によってサブ領域の描画原点をトラッキングさせている。
このように電子ビームＢは、副偏向器２８と主偏向器２９によって偏向され、連続的に移動するステージ１１に追従しながら、その照射位置が決められる。ステージ１１のＸ方向の移動を連続的に行うとともに、そのステージ１１の移動に電子ビームＢのショット位置を追従させることで、描画時間を短縮することができる。ただし、本実施形態では、ステージ１１のＸ方向の移動を連続して行っているが、これに限るものではなく、例えば、ステージ１１を停止させた状態で一つのサブ領域の描画を行い、次のサブ領域に移動するときは描画を行わないステップアンドリピート方式の描画方法を用いても良い。
次に、前述の第２のアパーチャ２６を内蔵するアパーチャユニット（アパーチャホルダ）３１について説明する。
図３及び図４に示すように、アパーチャユニット３１は、アパーチャ専用のホルダ３２と、そのホルダ３２に組み込まれたユニット本体３３と、そのユニット本体３３を抑え込む複数のユニット抑え部材３４と、各ユニット抑え部材３４をそれぞれホルダ３２に固定する複数の固定部材３５とを備えている。
ホルダ３２は、板状のホルダベース３２ａと、そのホルダベース３２ａ上に設けられたリング状のホルダリング３２ｂにより構成されている。ホルダベース３２ａは電子ビームＢが通過する開口部４１を有している。なお、これらのホルダベース３２ａ及びホルダリング３２ｂの材料としては、例えばチタンなどの材料を用いることが可能である。
このホルダ３２は光学鏡筒２ｂ内の所定位置に着脱可能に形成されている。これにより、アパーチャユニット３１はホルダ３２ごと専用治具により付け外し（着脱）が可能になっている。なお、ホルダ３２の交換は、描画室２ａや光学鏡筒２ｂなどのコラム内を大気化すれば、各部を分解しなくても可能となっている。
ここで、ホルダベース３２ａの表面、すなわちユニット本体３３を支持する支持面には、図５に示すように、複数（図５では、三本）の溝４２が断面Ｖ字形状に形成されている。これらの溝４２には、それぞれ断熱球４３が設けられている。各断熱球４３は、それぞれ設置された溝４２に沿って移動可能であり、ユニット本体３３を三点で支持することになる（点接触）。なお、各断熱球４３の材料としては、熱伝導率が他部材よりも低い材料、例えば、ジルコニアや窒化ケイ素などの材料を用いることが可能である。
図３及び図４に戻り、ユニット本体３３は、前述の第２のアパーチャ２６と、アパーチャベース３３ａと、アパーチャ補強板３３ｂと、アパーチャビーム管３３ｃと、ヒータ３３ｄと、ヒータ抑えリング３３ｅと、複数の断熱球３３ｆと、ヒータ抑え部材３３ｇと、固定部材３３ｈとを備えている。
アパーチャベース３３ａは、上部が開口する円柱の箱形状に形成されており、その底面に、電子ビームＢが通過する開口部５１を有している。このアパーチャベース３３ａの下面、すなわちホルダベース３２ａ側の表面には、複数（例えば、三つ）の穴部５２が形成されている。アパーチャベース３３ａは、その各穴部５２がホルダベース３２ａ上の各断熱球４３に合わせられ、それらの断熱球４３上に設けられる。これにより、ユニット本体３３は各断熱球４３の三点で支持されることになる（点接触）。なお、アパーチャベース３３ａの材料としては、例えばチタンなどの材料を用いることが可能である。
アパーチャ補強板３３ｂは、電子ビームＢが通過する開口部５３を有しており、アパーチャベース３３ａの底部の上面、すなわちホルダベース３２ａと反対側の表面に設けられている。このアパーチャ補強板３３ｂは、第２のアパーチャ２６を補強する板材である。なお、アパーチャ補強板３３ｂの材料としては、電子ビームＢがチャージアップせず、第２のアパーチャ２６と熱膨張率が近い材料、例えばモリブデンやタングステンなどの材料を用いることが可能である。
アパーチャビーム管３３ｃは、電子ビームＢが通過する開口部５４を有する筒状に形成されており、第２のアパーチャ２６の上面に設けられている。このアパーチャビーム管３３ｃは筒部とフランジ部により構成されている。このアパーチャビーム管３３ｃは、熱伝導性を有する熱伝導部材として機能し、ヒータ３３ｄにより生じた熱を第２のアパーチャ２６に伝える。なお、アパーチャビーム管３３ｃの材料としては、電子ビームＢがチャージアップせず、第２のアパーチャ２６と熱膨張率が近い材料、例えばモリブデンやタングステンなどの材料を用いることが可能である。
ヒータ３３ｄは、アパーチャビーム管３３ｃの筒部に嵌まり込むリング形状に形成されており、アパーチャビーム管３３ｃの筒部に嵌め込まれてフランジ部上に設けられている。なお、ヒータ３３ｄとしては、例えば、セラミックヒータやポリイミドヒータなどを用いることが可能である。
このヒータ３３ｄは、図６に示すように、その内部に一本の電熱線５５を有している。この電熱線５５は、ヒータ３３ｄのリング形状に合わせて配線されており、その配線パターンは、第２のアパーチャ２６の開口部２６ａの中央Ｏ１を通る直線を中心として左右対象の形状になっている。電熱線５５は、例えば、絶縁性を有する二枚のアルミナ板のどちらか一方に印刷されており、これらのアルミナ板が貼り合わされ、ヒータ３３ｄが形成されている。なお、ヒータ３３ｄの材料としては、アルミナ板以外にも、ポリイミドなど各種の材料を用いることが可能である。
図３及び図４に戻り、ヒータ抑えリング３３ｅは、アパーチャビーム管３３ｃの筒部に嵌まり込むリング形状に形成されており、アパーチャビーム管３３ｃの筒部に嵌め込まれてヒータ３３ｄ上に設けられている。なお、ヒータ抑えリング３３ｅの材料としては、例えばチタンなどの材料を用いることが可能である。
このヒータ抑えリング３３ｅの上面には、複数（図４では、二つ）の穴部５６が形成されている。これらの穴部５６はアパーチャビーム管３３ｃの開口部５４の中央を中心として対象となる位置に設けられている。また、アパーチャベース３３ａの上面において、他の部分より一段下がった複数（例えば、三つ）の箇所には、穴部５７が形成されている。なお、穴部５７がそれぞれ形成されている複数の箇所は等間隔に設けられている。
各断熱球３３ｆは、ヒータ抑えリング３３ｅ上の各穴部５６及びアパーチャベース３３ａ上の各穴部５７に個別に設けられている。これらの断熱球３３ｆは、それぞれ設置された各穴部５６や各穴部５７に嵌り込んでいる。なお、各断熱球４３の材料としては、熱伝導率が他部材よりも低い材料、例えば、ジルコニアや窒化ケイ素などの材料を用いることが可能である。
各ヒータ抑え部材３３ｇは、それぞれＬ字形状に形成されている（図３参照）。ヒータ抑え部材３３ｇは、その両端が二つの固定部材３３ｈによりアパーチャベース３３ａの上面に固定され、中間部でヒータ抑えリング３３ｅ上の断熱球３３ｆを抑え込んでいる（点接触）。このヒータ抑え部材３３ｇとしては、例えば板バネなどを用いることが可能であり、そのヒータ抑え部材３３ｇの材料としては、例えばチタンなどの材料を用いることが可能である。また、固定部材３３ｈとしては、例えばボルトなどを用いることが可能である。
各ユニット抑え部材３４は、それぞれ矩形の板形状に形成されている（図３参照）。ユニット抑え部材３４は、その一端が固定部材３５によりホルダリング３２ｂの上面において他の部分よりも一段下がった個所に固定され、他端でアパーチャベース３３ａ上の断熱球３３ｆを抑え込んでいる（点接触）。このユニット抑え部材３４としては、例えば、板バネなどを用いることが可能であり、そのユニット抑え部材３４の材料としては、例えばチタンなどの材料を用いることが可能である。また、固定部材３５としては、例えばボルトなどを用いることが可能である。
次に、前述の荷電粒子ビーム描画装置１が行う描画動作（描画処理）について説明する。荷電粒子ビーム描画装置１が備える描画制御部３ｃが描画処理、すなわち以下の各ステップを実行する。
図７に示すように、第２のアパーチャ２６に対する加熱が実行され（ステップＳ１）、第２のアパーチャ２６の温度が所定の温度（例えば、２００℃）になったか否かが判断される（ステップＳ２）。この第２のアパーチャ２６の温度が所定の温度になったか否かの判断は、その温度がどのくらいの時間で何℃まで上昇するかが予め把握されているため、加熱開始からの時間に基づいて行われる。なお、この判断は時間に基づくもの以外にも、第２のアパーチャ２６の温度を測定し、その測定した温度に基づくものでも良い。
前述のステップＳ２において、第２のアパーチャ２６の温度が所定の温度になったと判断されると（ステップＳ２のＹＥＳ）、描画が開始される（ステップＳ３）。次いで、第２のアパーチャ２６の温度が前述の所定の温度に維持され（ステップＳ４）、描画が完了したか否かが判断され（ステップＳ５）、描画が完了したと判断されると（ステップＳ５のＹＥＳ）、描画が停止される（ステップＳ６）。
この描画処理では、ステップＳ１において、描画制御部３ｃによる制御に応じて、電流がヒータ３３ｄの電熱線５５に供給される。これにより、電熱線５５が発熱し、この発生した熱はヒータ３３ｄからアパーチャビーム管３３ｃを介して第２のアパーチャ２６に供給される。これにより、第２のアパーチャ２６は加熱されて所定の温度となる。その後、ステップＳ４において、第２のアパーチャ２６に対する加熱は描画中にも継続され、第２のアパーチャ２６の温度が所定の温度で一定に維持される。なお、描画の完了後も、次の描画が実行される場合には、第２のアパーチャ２６に対する加熱は継続されるが、例えば、生産終了など、次の描画が長時間実行されない場合には、第２のアパーチャ２６に対する加熱は停止される。
このような荷電粒子ビーム描画装置１では、第１のアパーチャ２３は、描画中その開口部２３ａの全体に電子ビームＢが照射されており、ある程度の温度が維持されるため、長時間使用されても、開口部２３ａへのコンタミネーションは少なくて済む。これに対して、第２のアパーチャ２６は、描画するパターンの形状によって、電子ビームＢが照射される位置が変わり、また、電子ビームＢがブランキングされているとき、すなわち電子ビームＢが第１のアパーチャ２３に対してその開口部２３ａを通過しないように照射されているときには、電子ビームＢが第２のアパーチャ２６に到達しないため、温度が下がり、コンタミネーションが発生しやすくなる。
このため、前述のアパーチャユニット３１の構造、すなわちヒータ３３ｄによりアパーチャビーム管３３ｃを介して第２のアパーチャ２６を加熱する構造を採用することによって、第２のアパーチャ２６を加熱して数百℃の温度（例えば、２００℃）に維持し、第２のアパーチャ２６の開口部２６ａに対するコンタミネーションを抑止することが可能となる。
また、第２のアパーチャ２６はアパーチャ補強板３３ｂとアパーチャビーム管３３ｃにより挟まれて保持されているが、これらのアパーチャ補強板３３ｂやアパーチャビーム管３３ｃの材料としては、シリコン製の第２のアパーチャ２６と熱膨張率が近いモリブデンを用いることが可能である。この場合には、第２のアパーチャ２６が加熱時に割れることを防止することができる。
また、第２のアパーチャ２６に対する加熱は描画中継続されており、第２のアパーチャ２６の温度は所定の温度（例えば、２００℃）に維持されている。これにより、描画中に汚染物質が第２のアパーチャ２６の開口部２６ａに付着することを確実に抑えることが可能となり、電子ビームＢの形状や寸法の変化を抑止することができる。さらに、描画中の第２のアパーチャ２６やアパーチャ補強板３３ｂ、アパーチャビーム管３３ｃなどの各部材の熱膨張が一定に保たれるため、熱膨張の変化によって加熱時の第２のアパーチャ２６が割れることを抑止することができる。
また、第２のアパーチャ２６の温度を数百℃の温度（例えば、２００℃）にするためには、大きな電流が必要となるが、このとき発生する磁場も大きくなるため、この磁場の影響により電子ビームＢが偏向されて描画位置がずれることがある。このため、第２のアパーチャ２６に対する熱の供給量を増やし、ヒータ３３ｄに供給する電流をできるだけ小さい電流とすることが望ましい。そこで、ヒータ３３ｄによりアパーチャビーム管３３ｃを介して第２のアパーチャ２６を加熱する構造を採用することによって、ヒータ３３ｄとアパーチャビーム管３３ｃとの接触面積、さらに、アパーチャビーム管３３ｃと第２のアパーチャ２６との接触面積をできるだけ大きくすることが可能となる。これにより、第２のアパーチャ２６に対する熱の供給量が増えるため、ヒータ３３ｄの発熱量が減少するとしても、ヒータ３３ｄに供給する電流を小さくすることができる。
また、ヒータ３３ｄとしては、絶縁性を有するセラミックヒータを用いることが可能である。このとき、ヒータ３３ｄはアパーチャビーム管３３ｃやヒータ抑えリング３３ｅなどの周囲の金属部品により覆われている。これにより、ヒータ３３ｄのチャージアップによるビームドリフトを抑止することが可能となる。また、ヒータ３３ｄの電熱線５５は、そのパターンが第２のアパーチャ２６の開口部２６ａの中央Ｏ１を通る直線を中心として左右対象になるように配線されている。これにより、電熱線５５で発生する磁場がキャンセルされるため、磁場により電子ビームＢが偏向されることを防止することができる。
また、ユニット本体３３は、第２のアパーチャ２６が必要な温度（例えば、２００℃）まで容易に上昇することができるように、周囲と断熱されていることが望ましい。このため、前述のユニット本体３３における外部との接触箇所には、熱伝導率が小さいジルコニア製の断熱球４３を用いることが可能である。この場合には、ユニット本体３３と外部との接触は点接触となり、その接触面積が小さくなるため、第２のアパーチャ２６の温度を２００℃程度の高温まで容易に上昇させることができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、第２のアパーチャ２６にアパーチャビーム管３３ｃを介して熱を供給するヒータ３３ｄを設けることによって、ヒータ３３ｄで発生した熱がアパーチャビーム管３３ｃを介して第２のアパーチャ２６に供給されて、第２のアパーチャ２６は加熱されることになる。これにより、汚染物質が第２のアパーチャ２６の開口部２６ａに付着することを抑えることが可能となるので、アパーチャの汚染による電子ビームＢの形状や寸法の変化を抑え、描画精度の低下を抑止することができる。
特に、ヒータ３３ｄは第２のアパーチャ２６にアパーチャビーム管３３ｃを介して熱を供給することから、アパーチャビーム管３３ｃが熱伝導部材として機能し、そのアパーチャビーム管３３ｃと第２のアパーチャ２６との接触面積を大きく取ることが可能となる。このため、第２のアパーチャ２６に対する熱の供給量を増やし、ヒータ３３ｄに供給する電流を小さくすることができる。これにより、ヒータ３３ｄにより発生する磁場の影響によって電子ビームＢが偏向されることを抑止しつつ、第２のアパーチャ２６の温度を高温（例えば、２００℃）にすることが可能となり、第２のアパーチャ２６の開口部２６ａに対する汚染物質の付着を確実に抑えることができる。なお、第２のアパーチャ２６に直接ヒータ（電熱線）を設けた場合などと比べ、ヒータ３３ｄの大きさや配置などの設計自由度が向上するため、ヒータ３３ｄに流す電流を小さく抑えつつ、ヒータ３３ｄの発熱量を増やすことも可能となる。
さらに、第２のアパーチャ２６とヒータ３３ｄがアパーチャビーム管３３ｃによって離間して直接接触していないことから、第２のアパーチャ２６に直接ヒータ（電熱線）を設けた場合と比べ、ヒータ３３ｄ用の電流が第２のアパーチャ２６を流れるようなことは無くなる。したがって、第２のアパーチャ２６に電流が流れて磁場が発生することは無くなり、その磁場によって電子ビームＢが偏向されて描画位置がずれることを防止することが可能となるので、描画精度の低下を抑止することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１ 荷電粒子ビーム描画装置
２ 描画部
２ａ 描画室
２ｂ 光学鏡筒
３ 制御部
３ａ 描画データ記憶部
３ｂ ショットデータ生成部
３ｃ 描画制御部
１１ ステージ
２１ レーザ出射部
２２ 照明レンズ
２３ 第１のアパーチャ
２３ａ 開口部
２４ 投影レンズ
２５ 成形偏向器
２６ 第２のアパーチャ
２６ａ 開口部
２７ 対物レンズ
２８ 副偏向器
２９ 主偏向器
３１ アパーチャユニット
３２ ホルダ
３２ａ ホルダベース
３２ｂ ホルダリング
３３ ユニット本体
３３ａ アパーチャベース
３３ｂ アパーチャ補強板
３３ｃ アパーチャビーム管
３３ｄ ヒータ
３３ｅ ヒータ抑えリング３３ｅ
３３ｆ 断熱球
３３ｇ ヒータ抑え部材
３３ｈ 固定部材
３４ ユニット抑え部材
３５ 固定部材
４１ 開口部
４２ 溝
４３ 断熱球
５１ 開口部
５２ 穴部
５３ 開口部
５４ 開口部
５５ 電熱線
５６ 穴部
５７ 穴部
Ｂ 電子ビーム
Ｏ１ 中央
Ｗ 試料
２ 描画部
２ａ 描画室
２ｂ 光学鏡筒
３ 制御部
３ａ 描画データ記憶部
３ｂ ショットデータ生成部
３ｃ 描画制御部
１１ ステージ
２１ レーザ出射部
２２ 照明レンズ
２３ 第１のアパーチャ
２３ａ 開口部
２４ 投影レンズ
２５ 成形偏向器
２６ 第２のアパーチャ
２６ａ 開口部
２７ 対物レンズ
２８ 副偏向器
２９ 主偏向器
３１ アパーチャユニット
３２ ホルダ
３２ａ ホルダベース
３２ｂ ホルダリング
３３ ユニット本体
３３ａ アパーチャベース
３３ｂ アパーチャ補強板
３３ｃ アパーチャビーム管
３３ｄ ヒータ
３３ｅ ヒータ抑えリング３３ｅ
３３ｆ 断熱球
３３ｇ ヒータ抑え部材
３３ｈ 固定部材
３４ ユニット抑え部材
３５ 固定部材
４１ 開口部
４２ 溝
４３ 断熱球
５１ 開口部
５２ 穴部
５３ 開口部
５４ 開口部
５５ 電熱線
５６ 穴部
５７ 穴部
Ｂ 電子ビーム
Ｏ１ 中央
Ｗ 試料
Claims (5)
- 荷電粒子ビームを出射するビーム出射部と、
前記ビーム出射部により出射された荷電粒子ビームが通過する開口部を有するアパーチャと、
前記アパーチャの表面に設けられ、熱伝導性を有する熱伝導部材と、
前記熱伝導部材の表面に設けられ、前記アパーチャに前記熱伝導部材を介して熱を供給するヒータと、
を備えることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。 - 前記熱伝導部材が設けられた前記アパーチャの表面に対する反対面に設けられ、前記熱伝導部材と共に前記アパーチャを挟み込むアパーチャ補強板をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
- 前記ヒータは、発熱する電熱線を内蔵しており、
前記電熱線は、前記開口部の中央を通る直線を中心として左右対象の形状に配線されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の荷電粒子ビーム描画装置。 - 荷電粒子ビームが通過する開口部を有するアパーチャと、
前記アパーチャの表面に設けられ、熱伝導性を有する熱伝導部材と、
前記熱伝導部材の表面に設けられ、前記アパーチャに前記熱伝導部材を介して熱を供給するヒータと、
を備えることを特徴とするアパーチャユニット。 - 荷電粒子ビームが通過する開口部を有するアパーチャに対して、熱伝導性を有する熱伝導部材を介して熱を供給する工程と、
熱が供給されている前記アパーチャの開口部に向けて荷電粒子ビームを照射する工程と、
を有することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
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