JP2024008279A - マルチ荷電粒子ビーム照射装置、マルチ荷電粒子ビーム照射方法およびブランキングアパーチャアレイ実装基板の交換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】稼働率の悪化を抑制しつつブランキングアパーチャアレイ実装基板を適切に交換できるマルチ荷電粒子ビーム照射装置、マルチ荷電粒子ビーム照射方法及びブランキングアパーチャアレイ実装基板の交換方法を提供する。【解決手段】マルチ荷電粒子ビームアレイを放出する放出部と、マルチ荷電粒子ビームアレイの各ビームのブランキング偏向を行う複数のブランカが配置されたブランキングアパーチャアレイ実装基板と、ブランキングアパーチャアレイ実装基板を鏡筒と予備室との間で搬送する搬送機構と、一端がブランキングアパーチャアレイ実装基板に接続され、他端がフィードスルーを通して予備室の外部の制御部に接続され、制御部からブランカに通電制御を行うための配線と、予備室と外部との間の扉と、予備室と鏡筒との間のゲートバルブと、予備室を排気するポンプと、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、マルチ荷電粒子ビーム照射装置、マルチ荷電粒子ビーム照射方法およびブランキングアパーチャアレイ実装基板の交換方法に関する。

ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、縮小投影型露光装置を用いて、石英上に形成された高精度の原画パターン（マスク、或いは特にステッパやスキャナで用いられるものはレチクルともいう。）をウェーハ上に縮小転写する手法が採用されている。高精度の原画パターンは、電子ビーム描画装置によって描画され、所謂、電子ビームリソグラフィ技術が用いられている。

マルチビームを使った描画装置は、１本の電子ビームで描画する場合に比べて、一度に多くのビームを照射できるので、スループットを大幅に向上させることができる。マルチビーム描画装置の一形態であるブランキングアパーチャアレイ実装基板を使ったマルチビーム描画装置では、１つの電子銃から放出された電子ビームを成形アパーチャアレイ基板に通してマルチビーム（複数の電子ビーム）を形成し、形成されたマルチビームの各ビームをブランキングアパーチャアレイ実装基板の対応する開口に通すとともに、対応する開口に配置されたブランカ（電極対）でビーム毎に個別に偏向の有無を選択する。ブランカで偏向された電子ビームは遮蔽され、偏向されなかった電子ビームは試料上に照射されて描画に用いられる。電子ビームと空気中の分子との衝突による電子ビームの位置精度への影響を回避するため、電子ビームの照射はマルチビーム描画装置の電子鏡筒内を真空に保持した状態で行われる。

特開平７－２５４５４０号公報 特開２０１８－２０６９１８号公報

しかしながら、現状のマルチビーム描画装置では、性能が劣化したブランキングアパーチャアレイ実装基板を交換する場合に、装置の大気化、分解および再組立が必要であったため、装置の稼働率が悪化してしまっていた。

本発明の目的は、稼働率の悪化を抑制しつつブランキングアパーチャアレイ実装基板を適切に交換することができるマルチ荷電粒子ビーム照射装置、マルチ荷電粒子ビーム照射方法およびブランキングアパーチャアレイ実装基板の交換方法を提供することにある。

本発明の一態様であるマルチ荷電粒子ビーム照射装置は、マルチ荷電粒子ビームアレイを放出する放出部と、マルチ荷電粒子ビームアレイの各ビームのブランキング偏向を行う複数のブランカが配置されたブランキングアパーチャアレイ実装基板と、ブランキングアパーチャアレイ実装基板を鏡筒と鏡筒に連通可能な予備室との間で搬送する搬送機構と、一端がブランキングアパーチャアレイ実装基板に取り外し可能に接続され、他端が予備室に設けられたフィードスルーを通して予備室の外部の制御部に接続され、制御部からブランカに通電制御を行うための配線と、予備室と外部との間の扉と、予備室と鏡筒との間のゲートバルブと、予備室を排気するポンプと、を備える。

上述のマルチ荷電粒子ビーム照射装置において、マルチ荷電粒子ビームアレイの各ビームのブランキング偏向を行う複数のブランカが配置された第２のブランキングアパーチャアレイ実装基板と、第２のブランキングアパーチャアレイ実装基板を鏡筒と鏡筒に連通可能な第２の予備室との間で搬送する第２の搬送機構と、一端が第２のブランキングアパーチャアレイ実装基板に取り外し可能に接続され、他端が第２の予備室に設けられた第２のフィードスルーを通して制御部に接続され、制御部から第２のブランキングアパーチャアレイ実装基板のブランカに通電制御を行うための第２の配線と、第２の予備室と外部との間の第２の扉と、第２の予備室と鏡筒との間の第２のゲートバルブと、第２の予備室を排気する第２のポンプと、を更に備えてもよい。

上述のマルチ荷電粒子ビーム照射装置において、ブランキングアパーチャアレイ実装基板上に配置され、マルチ荷電粒子ビームアレイの各ビームの一部を制限する開口が設けられた成形アパーチャアレイ基板を更に備えてもよい。

本発明の一態様であるマルチ荷電粒子ビーム照射方法は、複数のブランカが設けられ、予備室内で配線の一端への接続作業が行われたブランキングアパーチャアレイ実装基板を、予備室から鏡筒に搬送する工程と、放出部を用いて、マルチ荷電粒子ビームアレイを放出する工程と、フィードスルーを通して予備室の外部において配線の他端に接続された制御部から複数のブランカに通電制御を行うことで、マルチ荷電粒子ビームアレイの各ビームのブランキング偏向を行う工程と、を備える。

上述のマルチ荷電粒子ビーム照射方法において、ブランキングアパーチャアレイ実装基板が予備室に位置された状態でのビーム調整を行う工程を更に備えてもよい。

本発明の一態様であるブランキングアパーチャアレイ実装基板の交換方法は、予備室と外部との間の扉が閉じられ、予備室と鏡筒との間のゲートバルブが開かれ、鏡筒および予備室がポンプによって真空状態に排気され、複数のブランカが設けられたブランキングアパーチャアレイ実装基板が配線の一端に接続され、配線の他端が予備室に設けられたフィードスルーを通して予備室の外部の制御部に接続され、ブランキングアパーチャアレイ実装基板が搬送機構によって予備室から鏡筒に搬送されている状態から、搬送機構によってブランキングアパーチャアレイ実装基板を鏡筒から予備室に搬送する工程と、ブランキングアパーチャアレイ実装基板が予備室に搬送された後に、ゲートバルブを閉じる工程と、ゲートバルブが閉じられた後に、予備室の排気を停止して扉を開く工程と、扉が開かれた状態で、ブランキングアパーチャアレイ実装基板を配線から切断する工程と、ブランキングアパーチャアレイ実装基板が配線から切断された後に、新たなブランキングアパーチャアレイ実装基板を配線に接続する工程と、を備える。

本発明によれば、稼働率の悪化を抑制しつつブランキングアパーチャアレイ実装基板を適切に交換することができる。

本実施形態によるマルチ荷電粒子ビーム照射装置を示す全体図である。 ブランキングアパーチャアレイ実装基板の交換時における本実施形態によるマルチ荷電粒子ビーム照射装置の要部を示す断面図である。 描画時における本実施形態によるマルチ荷電粒子ビーム照射装置の要部を示す断面図である。 成形アパーチャアレイ基板を示す平面図である。 本実施形態によるマルチ荷電粒子ビーム照射装置の要部を示す平面図である。 ブランキングアパーチャアレイ実装基板の交換時における本実施形態によるマルチ荷電粒子ビーム照射装置の動作例を示す断面図である。 第１の変形例によるマルチ荷電粒子ビーム照射装置の要部を示す断面図である。 第２の変形例によるマルチ荷電粒子ビーム照射装置の要部を示す平面図である。 図８と異なる第２の変形例によるマルチ荷電粒子ビーム照射装置の要部を示す平面図である。 図８と異なる第２の変形例によるマルチ荷電粒子ビーム照射装置の要部を示す断面図である。 第３の変形例によるマルチ荷電粒子ビーム照射装置の要部を示す平面図である。 第４の変形例によるマルチ荷電粒子ビーム照射装置の要部を示す平面図である。 第５の変形例によるマルチ荷電粒子ビーム照射装置の要部を示す平面図である。

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。実施形態は、本発明を限定するものではない。また、実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

以下の実施形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは電子ビームに限るものでなく、イオンビーム等でもよい。また、以下の実施形態では、マルチ荷電粒子ビーム照射装置の一例として、マルチビーム描画装置について説明する。

図１に示すように、本実施形態によるマルチビーム描画装置１は、内部が真空状態に保持され、マスクやウェーハ等の試料に電子ビームを照射して所望のパターンを描画する描画部２と、描画部２による描画動作を制御する制御部３とを備える。描画部２は、電子ビーム鏡筒２１、描画室２２及び予備室２００を有する。

図１に示すように、電子ビーム鏡筒２１内には、電子銃２３と、照明レンズ２４と、成形アパーチャアレイ基板２５と、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６と、搬送機構２１４の一部を構成する可動テーブル２７と、歪調整レンズ２８と、制限アパーチャ基板２９と、偏向器２０１と、対物レンズ２１０とが配置されている。電子銃２３および成形アパーチャアレイ基板２５は、放出部の一例である。照明レンズ２４、歪調整レンズ２８および対物レンズ２１０は、電磁レンズおよび静電レンズの少なくとも一方で構成されている。描画室２２内には、ＸＹステージ２１１が配置されている。ＸＹステージ２１１上には、描画対象の基板４であるマスクブランクが載置されている。描画対象の基板４には、例えば、ウェーハや、ウェーハにエキシマレーザを光源としたステッパやスキャナ等の縮小投影型露光装置や極端紫外線露光装置を用いてパターンを転写する露光用のマスクが含まれる。また、描画対象基板には、既にパターンが形成されているマスクも含まれる。例えば、レベンソン型マスクは２回の描画を必要とするため、１度描画されマスクに加工された物に２度目のパターンを描画することもある。図２および図３に示すように、電子ビーム鏡筒２１には、アライメント機構の一例であるＸＹＺθステージ２１５と、成形アパーチャアレイ基板２５およびブランキングアパーチャアレイ実装基板２６の冷却構造２１８，２１９，２２０，２２１とが更に配置されている。

予備室２００は、電子ビーム鏡筒２１内を大気化せずに電子ビーム鏡筒２１に対するブランキングアパーチャアレイ実装基板２６の出し入れおよびブランキングアパーチャアレイ実装基板２６の交換を可能とする中空構造体である。図２および図３に示すように、予備室２００には、搬送機構２１４と、配線２００１と、真空ポンプ２００３と、扉２００４と、ゲートバルブ２００５とが設けられている。

以下、これらの描画部２の構成部についてさらに詳述する。

図４に示すように、成形アパーチャアレイ基板２５は、複数の第１開口Ａ１が設けられ、複数の第１開口Ａ１で電子ビームを部分的に通過させてマルチビームアレイを形成する部材である。具体的には、成形アパーチャアレイ基板２５には、Ｙ方向にｍ列（ｍ≧１）、Ｘ方向にｎ列（ｎ≧２）の第１開口Ａ１が所定の配列ピッチで形成されている。各第１開口Ａ１は、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。第１開口Ａ１の形状は、円形であっても構わない。これらの複数の第１開口Ａ１を電子ビームＢが部分的に通過することで、マルチビームアレイＭＢが形成される。

ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６は、描画時において成形アパーチャアレイ基板２５の下方すなわちビームの出射側に配置される。ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６は、後述する搬送機構２１４によって図５の光軸ＯＡ上に位置することができる。

図５に示すように、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６は、ブランキングアパーチャアレイチップ２６０と、実装基板２６３とを備える。ブランキングアパーチャアレイチップ２６０は、マルチビームアレイのうちの対応するビームを通過させる複数の第２開口Ａ２が設けられ、各第２開口Ａ２にビームのブランキング偏向を行うブランカ（図示略）が配置された部材である。より具体的には、ブランキングアパーチャアレイチップ２６０には、成形アパーチャアレイ基板２５の各開口Ａ１に対応する第２開口Ａ２が形成されている。ブランキングアパーチャアレイチップ２６０の第２開口Ａ２の配列方向は、成形アパーチャアレイ基板２５の第１開口Ａ１の配列方向と同様に、Ｘ方向およびＹ方向である。第２開口Ａ２の配列ピッチは、第１開口Ａ１の配列ピッチよりも狭くなっている。各第２開口Ａ２には、対となる２つの電極の組からなるブランカが配置されている。ブランカを構成する電極対の一方はグラウンド電位で固定されており、他方は通電制御によってグラウンド電位と別の電位に切り替えられる。各第２開口Ａ２は、成形アパーチャアレイ基板２５の複数の第１開口Ａ１を電子ビームＢが通過することで形成されたマルチビームアレイＭＢのうちの対応するビームを通過させる。各第２開口Ａ２を通過する電子ビームは、ブランカに印加される電圧によってそれぞれ独立に偏向される。このようにして、各ブランカは、対応するビームのブランキング偏向を行う。

実装基板２６３は、ブランキングアパーチャアレイチップ２６０を実装する部材である。実装基板２６３には、ブランキングアパーチャアレイチップ２６０のブランカに接続される電気回路（図示せず）が形成されている。より具体的には、第２開口Ａ２が設けられたブランキングアパーチャアレイチップ２６０は、実装基板２６３に接着されている。ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６は、ブランキングアパーチャアレイチップ２６０と実装基板２６３とが一体の状態で交換可能である。実装基板２６３には、電気回路に接続されたコネクタ２６１が設けられている。コネクタ２６１は、電気回路を通じたブランカへの通電制御のためにブランキングアパーチャアレイチップ２６０を配線２００１に電気的に接続するために用いられる。図２および図５に示す例において、コネクタ２６１は、上方に開口したメス型のコネクタである。コネクタ２６１は、オス型のコネクタであってもよい。また、図５に示すように、コネクタ２６１は、ブランキングアパーチャアレイチップ２６０を間に挟むようにＹ方向に間隔を空けて２つ設けられている。２のコネクタ２６１のＸ座標は同一である。より具体的には、２つのコネクタ２６１は、電子ビーム鏡筒２１内の光軸ＯＡを通るＸ軸の座標の原点（すなわち、光軸ＯＡとＸ軸との交点）に対してＹ方向に等間隔の位置に配置されている。

また、図５に示すように、実装基板２６３には、ブランキングアパーチャアレイチップ２６０を通過したマルチビームアレイＭＢを通過させるための開口２６３ａが設けられている。さらに、図５に示すように、実装基板２６３には、可動テーブル２７へのブランキングアパーチャアレイ実装基板２６の搭載時にブランキングアパーチャアレイ実装基板２６を位置決めするための位置決め孔２６５が設けられている。図５に示す例において、位置決め孔２６５は、ブランキングアパーチャアレイチップ２６０を間に挟むようにＹ方向に間隔を空けて２つ設けられている。一方の位置決め孔２６５は、完全な丸穴である。他方の位置決め孔２６５は、位置決めのための遊びをもたせるためにＹ方向に若干長く形成されている。

搬送機構２１４は、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６を電子ビーム鏡筒２１と電子ビーム鏡筒２１に連通可能な予備室２００との間で搬送する機構である。図２および図３に示すように、搬送機構２１４は、第１移動ガイド２１６１と、第１移動レール２１７１と、第２移動ガイド２１６２と、第２移動レール２１７２と、可動テーブル２７と、第１モータ２１２と、第２モータ２１３とを有する。

第１移動レール２１７１は、電子ビーム鏡筒２１と予備室２００との間で移動することで、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６を搬送する部材である。第１移動レール２１７１は、移動方向であるＸ方向に延びている。第１移動レール２１７１は、Ｙ方向に間隔を空けて一対配置されている。

第１移動ガイド２１６１は、電子ビーム鏡筒２１と予備室２００との間の第１移動レール２１７１の移動をガイドする部材である。第１移動ガイド２１６１は、予備室２００内に固定されている。第１移動ガイド２１６１は、一対の第１移動レール２１７１のそれぞれに対して２つずつ配置されている。

第２移動レール２１７２は、第１移動レール２１７１上に搭載され、第１移動レール２１７１に従動して、又は、第１移動レール２１７１と独立して電子ビーム鏡筒２１と予備室２００との間で移動することで、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６を搬送する部材である。第２移動レール２１７２は、移動方向であるＸ方向に延びている。第２移動レール２１７２は、一対の第１移動レール２１７１に対応するようにＹ方向に間隔を空けて一対配置されている。

第２移動ガイド２１６２は、電子ビーム鏡筒２１と予備室２００との間の第２移動レール２１７２の移動をガイドする部材である。第２移動ガイド２１６２は、第１移動レール２１７１に固定されている。第２移動ガイド２１６２は、一対の第２移動レール２１７２のそれぞれに対して２つずつ配置されている。

可動テーブル２７は、一対の第２移動レール２１７２に固定され、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６を搭載する部材である。可動テーブル２７には、ブランキングアパーチャアレイチップ２６０および実装基板２６３の開口２６３ａを通過したマルチビームアレイＭＢを通過させるための開口２７ａが設けられている。可動テーブル２７の開口２７ａは、実装基板２６３の開口２６３ａよりも大きい。

図５に示すように、可動テーブル２７には、可動テーブル２７へのブランキングアパーチャアレイ実装基板２６の搭載時にブランキングアパーチャアレイ実装基板２６を位置決めするための位置決めピン２７１が設けられている。図５に示す例において、位置決めピン２７１は、実装基板２６３の位置決め孔２６５に対応するように２つ設けられている。位置決めピン２７１を位置決め孔２６５に貫通させることで、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６が位置決めされて可動テーブル２７に搭載される。

第１モータ２１２は、第１移動レール２１７１を移動させる動力の発生源である。第１モータ２１２は、例えば、第１移動ガイド２１６１内に配置されている。第１モータ２１２は、第１移動ガイド２１６１内と異なる位置に配置されていてもよい。第１モータ２１２の具体的な態様は特に限定されず、例えば、超音波モータやピエゾモータ等であってもよい。

第２モータ２１３は、第２移動レール２１７２を移動させる動力の発生源である。第２モータ２１３は、例えば、第２移動ガイド２１６２内に配置されている。第２モータ２１３は、第２移動ガイド２１６２内と異なる位置に配置されていてもよい。第２モータ２１３の具体的な態様は特に限定されず、例えば、超音波モータやピエゾモータ等であってもよい。

このように構成された搬送機構２１４によれば、二段構造の移動レール２１７１，２１７２を用いて十分な搬送量を確保することができるので、電子ビーム鏡筒２１と予備室２００との間でのブランキングアパーチャアレイ実装基板２６の移動を適切に行うことができる。なお、この実施形態では搬送機構２１４を二段構造としたが、多段とするのではなく一段構造としてもよい。

配線２００１は、ブランキングアパーチャアレイチップ２６０のブランカに通電制御を行うための部材である。配線２００１の一端は、実装基板２６３のコネクタ２６１に取り外し可能に接続されている。配線２００１は、コネクタ２６１を介してブランカに電気的に接続されている。より詳しくは、配線２００１の一端には、実装基板２６３のコネクタ２６１に着脱可能な形状のコネクタ２６４が設けられている。図２に示す例において、配線２００１のコネクタ２６４は、実装基板２６３のコネクタ２６１に上方から差し込み可能なオス型のコネクタである。図５に示すように、配線２００１およびコネクタ２６４は、実装基板２６３のコネクタ２６１に対応するように２つずつ配置されている。図５に示すように、各配線２００１は、２本の移動レール２１７２に干渉しないように、各移動レール２１７２に対してＹ方向の内側にずれて配置されている。配線２００１の他端は、予備室２００に設けられたフィードスルー２００２を通して予備室２００の外部の偏向制御回路３２（制御部）に接続されている。偏向制御回路３２は、配線２００１を介してブランカに通電制御を行うことができる。配線２００１は、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６の搬送に追従することができるように可撓性を有している。また、配線２００１は、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６が予備室２００から電子ビーム鏡筒２１内の光軸ＯＡ上まで到達できるように十分な長さを有している。

真空ポンプ２００３は、電子ビーム鏡筒２１と独立して予備室２００内を真空状態まで排気可能な装置である。なお、図示はしないが、電子ビーム鏡筒２１や描画室２２にも、電子ビーム鏡筒２１内や描画室２２内を真空状態まで排気する真空ポンプが配置されている。

扉２００４は、外部（大気）に対して予備室２００を手動或いは図示しないモータにより開閉し、予備室２００を開放した状態において外部から予備室２００内のブランキングアパーチャアレイ実装基板２６の交換作業を許容する部材である。ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６を容易に交換できるように、扉２００４は、予備室２００の上壁部に配置されている。

ゲートバルブ２００５は、電子ビーム鏡筒２１と予備室２００とを連通する開口部２１ａを手動或いは図示しないモータにより開閉する部材である。ゲートバルブ２００５を開いて開口部２１ａを開放することで、電子ビーム鏡筒２１と予備室２００との間でブランキングアパーチャアレイ実装基板２６を搬送することができる。ゲートバルブ２００５を閉じて開口部２１ａを遮蔽することで、電子ビーム鏡筒２１内を真空状態に維持しながら扉２００４を開いて予備室２００を大気化することができる。これにより、電子ビーム鏡筒２１内を大気化することなく、扉２００４により予備室２００を開放した開口部２００ａを介して予備室２００内のブランキングアパーチャアレイ実装基板２６の交換作業を行うことができる。なお、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６の交換作業は、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６（すなわち、実装基板２６３のコネクタ２６１）に対する配線２００１の取り外し作業又は接続作業だけでなく、配線２００１を通じた通電状態の確認作業を含んでもよい。

ＸＹＺθステージ２１５は、光軸ＯＡ上に位置されたブランキングアパーチャアレイ実装基板２６と、成形アパーチャアレイ基板２５とのアライメント調整を行う部材である。図２および図３に示すように、ＸＹＺθステージ２１５は、成形アパーチャアレイ基板２５の上方に位置し、成形アパーチャアレイ基板２５を上方から支持している。したがって、ＸＹＺθステージ２１５が動き、この動きが成形アパーチャアレイ基板２５に伝達されることで、成形アパーチャアレイ基板２５をＸＹＺθステージ２１５と同じ方向に動かすことができる。これによって、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６と成形アパーチャアレイ基板２５とのアライメント調整を行うことができる。なお、ＸＹＺθステージ２１５では、成形アパーチャアレイ基板２５をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向およびθ方向の少なくとも一方に動かしてアライメント調整を行うことができる。ＸＹＺθステージ２１５は、例えば、ピエゾステージであってもよい。アライメント機構として、ＸＹＺθステージ２１５の代わりにＹＺθステージを採用してもよい。

冷却構造２１８，２１９，２２０，２２１は、成形アパーチャアレイ基板２５およびブランキングアパーチャアレイ実装基板２６を冷却する構造である。冷却構造２１８，２１９，２２０，２２１は、電子ビームＢに晒される成形アパーチャアレイ基板２５が電子ビームＢの熱で膨張して開口ピッチが変化するのを抑制し、また、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６の実装基板２６３に形成された電気回路による発熱を冷却する。冷却構造２１８，２１９，２２０，２２１は、電子ビーム鏡筒２１に設けられた第１冷却流路２１８と、予備室２００の底部２００ｂに設けられた第２冷却流路２１９と、電子ビーム鏡筒２１と成形アパーチャアレイ基板２５との間に設けられた第１熱伝導部材２２１と、予備室２００の底部２００ｂと実装基板２６３との間に設けられた第２熱伝導部材２２０とを有する。第１冷却流路２１８および第２冷却流路２１９は、冷却水が循環するように構成されている。第１熱伝導部材２２１は、例えば、銅箔などによって良好な熱伝導性を有するように構成されている。第２熱伝導部材２２０は、例えば、複数層の銅箔などによって良好な熱伝導性および可撓性を有するように構成されている。ビーム軌道に影響を与えずにブランキングアパーチャアレイ実装基板２６の冷却を効率的に行うため、第２熱伝導部材２２０は非磁性の純銅で構成されていることが好ましい。図５に示すように、第２熱伝導部材２２０は、２つの配線２００１に干渉しないように、各配線２００１に対してＹ方向の内側にずれて配置されている。

成形アパーチャアレイ基板２５は、電子ビーム鏡筒２１および第１熱伝導部材２２１を介した第１冷却流路２１８との熱交換によって冷却される。ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６は、第２熱伝導部材２２０および予備室２００を介した第２冷却流路２１９との熱交換によって冷却される。なお、図２に示すように、電子ビーム鏡筒２１の内部には、電子ビーム鏡筒２１と第２移動レール２１７２との接点２００６が設けられている。接点２００６は、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６の搬送を妨げずに第２移動レール２１７２に接触できるように、回転自在なローラで構成されている。ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６は、接点２００６および電子ビーム鏡筒２１を介した第１冷却流路２１８との熱交換でも冷却されてもよい。

一方、図１に示すように、制御部３は、制御計算機３１と、偏向制御回路３２（制御部）と、移動制御回路３３と、レンズ制御回路３４とを有している。偏向制御回路３２は、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６および偏向器２０１に接続されている。移動制御回路３３は、図２および図３の第１モータ２１２、第２モータ２１３およびＸＹＺθステージ２１５に接続されている。レンズ制御回路３４は、照明レンズ２４、歪調整レンズ２８および対物レンズ２１０に接続されている。

以上の構成を有するマルチビーム描画装置１においては、真空ポンプによって装置１（詳細には描画部２）内が真空に保持された状態で、電子銃２３から放出された電子ビームＢが、制限アパーチャ基板２９に形成された中心の穴でクロスオーバーを形成するように、レンズ制御回路３４で励磁された照明レンズ２４によって収束され、成形アパーチャアレイ基板２５全体を照明する。

電子ビームＢが成形アパーチャアレイ基板２５の複数の第１開口Ａ１を通過することによって、マルチビームアレイＭＢが形成される。マルチビームアレイＭＢは、光軸ＯＡ上に位置されたブランキングアパーチャアレイチップ２６０のマルチビームアレイＭＢに対応する第２開口Ａ２内を通過する。マルチビームアレイＭＢの各ビームは、制限アパーチャ基板２９に形成された中心の穴に向かって角度を持って進む。従って、マルチビームアレイＭＢ全体のビーム径及びマルチビームアレイＭＢのビームピッチは、成形アパーチャアレイ基板２５を通過時から徐々に小さくなっていく。

マルチビームアレイＭＢは、成形アパーチャアレイ基板２５によって形成されたビームピッチよりも狭くなったピッチでブランキングアパーチャアレイ実装基板２６を通過する。ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６を通過したマルチビームアレイＭＢは、制限アパーチャ基板２９に形成された中心の穴に向かって進む。ここで、ＸＹステージ２１１が連続移動している状態で、偏向制御回路３２は、ブランキングアパーチャアレイチップ２６０のブランカを電圧の印加によって駆動する。このとき、制御計算機３１は、図示しない記憶装置からパターンの描画データを読み出し、この読み出された描画データに対して複数段のデータ変換処理を行って装置固有のショットデータを生成する。ショットデータには、各ショットの照射量および照射位置座標等が定義されている。制御計算機３１は、ショットデータに基づいて各ショットの照射量を偏向制御回路３２に出力する。偏向制御回路３２は、入力された照射量を電流密度で除することで照射時間を求める。そして、偏向制御回路３２は、この求めた照射時間だけブランキングアパーチャアレイ実装基板２６のブランカがビームを通過させるように、対応するブランカに電圧を印加する。また、このとき、制御計算機３１は、ショットデータが示す位置（座標）に各ビームが偏向されるように、偏向位置データを偏向制御回路３２に出力する。偏向制御回路３２は、偏向量を演算し、歪調整レンズ２８に偏向電圧を印加する。これにより、その回にショットされるマルチビームアレイＭＢがＸＹステージ２１１の連続動作に合わせてまとめて偏向される。

これにより、偏向制御回路３２によって駆動されたブランキングアパーチャアレイチップ２６０のブランカによって電子ビームが偏向され、この偏向された電子ビームは、制限アパーチャ基板２９の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ基板２９によって遮蔽される。一方、ブランキングアパーチャアレイチップ２６０のブランカによって偏向されなかった電子ビームは、制限アパーチャ基板２９の中心の穴を通過する。

このように、制限アパーチャ基板２９は、ブランキングアパーチャアレイチップ２６０のブランカによってビームＯＦＦの状態になるように偏向された各ビームを遮蔽する。そして、ビームＯＮになってからビームＯＦＦになるまでに制限アパーチャ基板２９を通過したビームが、１回分のショットのビームとなる。

制限アパーチャ基板２９を通過したマルチビームアレイＭＢは、レンズ制御回路３４で励磁された対物レンズ２１０により、成形アパーチャアレイ基板２５の第１開口Ａ１に対する所望の縮小倍率のアパーチャ像となり、基板４上に焦点調整される。そして、偏向器２０１によって制限アパーチャ基板２９を通過したマルチビームアレイＭＢが同方向にまとめて偏向され、基板４上の各ビームの照射位置に照射される。これにより、基板４へのパターンの描画が行われる。

ここで、ブランキングアパーチャアレイ実装基板は、マルチビームアレイＭＢの影響によって性能が劣化する。性能が劣化したブランキングアパーチャアレイ実装基板を新たなブランキングアパーチャアレイ実装基板と交換する場合、従来は、電子ビーム鏡筒２１を大気化および分解する必要があった。これに対して、本実施形態では、電子ビーム鏡筒２１を大気化および分解せずにブランキングアパーチャアレイ実装基板を交換することができる。

具体的には、移動制御回路３３は、光軸ＯＡ上のブランキングアパーチャアレイ実装基板２６が予備室２００内に退避するまで第１移動レール２１７１および第２移動レール２１７２を移動させるように第１モータ２１２および第２モータ２１３の駆動を制御する。

これにより、図６に示すように、電子ビーム鏡筒２１内および予備室２００内が真空状態に保持されたまま、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６が光軸ＯＡ上から予備室２００内に退避される。

ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６が予備室２００内に退避された後、ゲートバルブ２００５を閉める。ゲートバルブ２００５を閉めた後に扉２００４を空けることで、電子ビーム鏡筒２１内を真空状態に保持したまま予備室２００を大気化することができる。これにより電子ビーム鏡筒２１内を真空状態に保持したまま、予備室２００内のブランキングアパーチャアレイ実装基板２６を扉２００４により予備室２００を開放した開口部２００ａを介して手作業で交換することができる。具体的には、劣化したブランキングアパーチャアレイ実装基板２６を、コネクタ２６１を介して配線２００１から取り外す作業と、新たなブランキングアパーチャアレイ実装基板２６を、コネクタ２６１を介して配線２００１に接続する作業とを行うことができる。ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６を交換した後は、扉２００４を閉じて、真空ポンプ２００３によって予備室２００を真空状態まで排気する。そして、予備室２００内が真空状態になったら、ゲートバルブ２００５を開く。ゲートバルブ２００５が開かれた後、移動制御回路３３は、予備室２００内の新たなブランキングアパーチャアレイ実装基板２６が光軸ＯＡ上に位置されるまで第１移動レール２１７１および第２移動レール２１７２を移動させるように第１モータ２１２および第２モータ２１３の駆動を制御する。

新たなブランキングアパーチャアレイ実装基板２６が光軸ＯＡ上に位置されると、ＸＹＺθステージ２１５は、新たなブランキングアパーチャアレイ実装基板２６と成形アパーチャアレイ基板２５とのアライメント調整を行う。アライメント調整においては、例えば、移動制御回路３３によってＸＹＺθステージ２１５（すなわち、成形アパーチャアレイ基板２５）を微動させながら、ＸＹステージ２１１上に設置された電流検出器２３０によってブランキングアパーチャアレイ実装基板２６を通過する総ビーム電流を測定し、測定された総ビーム電流の電流量が最も大きくなったときの成形アパーチャアレイ２５の位置を、アライメント調整後の成形アパーチャアレイ２５の位置としてもよい。

アライメント調整の後は、成形アパーチャアレイ基板２５で形成されたマルチビームアレイＭＢの各ビームに対して、光軸ＯＡ上に位置された新たなブランキングアパーチャアレイ実装基板２６によるブランキング偏向を行う。

なお、マルチビーム描画装置１は、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６が予備室２００内に位置された状態でのビーム調整を行ってもよい。

以上述べたように、本実施形態によるマルチビーム描画装置１によれば、予備室２００と、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６を電子ビーム鏡筒２１と予備室２００との間で搬送する搬送機構２１４と、一端がブランキングアパーチャアレイ実装基板２６に取り外し可能に接続され、他端が予備室２００に設けられたフィードスルー２００２を通して予備室２００の外部の偏向制御回路３２に接続された配線２００１とを備えることで、電子ビーム鏡筒２１を真空状態に保持したまま、予備室２００内においてブランキングアパーチャアレイ実装基板２６の交換作業を適切に行うことができる。したがって、本実施形態によれば、稼働率の悪化を抑制しつつブランキングアパーチャアレイ実装基板２６を適切に交換することができる。

また、本実施形態によるマルチビーム描画装置１によれば、予備室２００内にブランキングアパーチャアレイ実装基板２６が位置された状態でのビーム調整を行うことで、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６によって発生するアパーチャ像の結像歪が無い状態でのビーム調整を先に完了させたうえで、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６による結像歪を調整することができる。また、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６以外の光学系のビーム調整が不完全なことによって第２開口Ａ２を通過しないビームがブランキングアパーチャアレイ実装基板２６に照射され、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６がダメージを受けることを抑制することができる。

上述した実施形態は、マルチビーム描画装置１の好ましい一例を示したものである。しかしながら、マルチビーム描画装置１は、上述した実施形態に限定されず、以下に示される種々の変形例を適用することができる。

（第１の変形例）
これまでは、単一の予備室２００、搬送機構２１４および配線２００１を備えたマルチビーム描画装置１の例について説明した。しかしながら、予備室２００、搬送機構２１４および配線２００１の個数は１つに限定されず、複数であってもよい。例えば、図７に示すように、２つの予備室２００，２００、搬送機構２１４，２１４および配線２００１，２００１を設け、２つの搬送機構２１４，２１４のそれぞれに同一構造のブランキングアパーチャアレイ実装基板２６，２６を搭載してもよい。なお、２つの配線２００１，２００１は、ともに偏向制御回路３２に接続されている。

このような構成によれば、図７に示すように、一方の予備室２００内の搬送機構２１４でブランキングアパーチャアレイ実装基板２６を光軸ＯＡ上に位置させながら、他方の予備室２００をゲートバルブ２００５で電子ビーム鏡筒２１から隔絶して大気化することができる。これにより、一方のブランキングアパーチャアレイ実装基板２６を用いて描画を行いながら、並行して他方のブランキングアパーチャアレイ実装基板２６の交換作業を行うことができる。したがって、稼働率の悪化をさらに効果的に抑制することができる。

（第２の変形例）
図７では、２つのブランキングアパーチャアレイ実装基板２６が同一構造である例について説明した。これに対して、図８に示すように、２つのブランキングアパーチャアレイ実装基板２６，２６のうちの１つのブランキングアパーチャアレイ実装基板２６上（すなわち、マルチビームアレイＭＢの入射側）に、成形アパーチャアレイ基板２５の第１開口Ａ１よりも小さい第３開口Ａ３が設けられた第２の成形アパーチャアレイ基板２６２を配置してもよい。

第２の成形アパーチャアレイ基板２６２の第３開口Ａ３は、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６の第２開口Ａ２よりも小さい。第２の成形アパーチャアレイ基板２６２は、例えば、接着剤などの接合材によってブランキングアパーチャアレイ実装基板２６に貼り合わされている。第２の成形アパーチャアレイ基板２６２は、アクチュエータによってブランキングアパーチャアレイ実装基板２６に対して水平方向に移動可能に構成されていてもよい。

このような構成によれば、第２の成形アパーチャアレイ基板２６２が設けられたブランキングアパーチャアレイ実装基板２６は、第２の成形アパーチャアレイ基板２６２によって１本１本のビームサイズが小さく削られて、より細くなったマルチビームアレイＭＢをブランキング偏向する。したがって、２つのブランキングアパーチャアレイ実装基板２６，２６の切り替えによって、求められる描画精度および描画速度に応じた好適なビームサイズを選択することができる。

なお、第２の成形アパーチャアレイ基板２６２の第３開口Ａ３は、マルチビームアレイＭＢの各ビームの一部を制限することができるのであれば、必ずしも、成形アパーチャアレイ基板２５の第１開口Ａ１よりも小さくなくてもよい。例えば、第２の成形アパーチャアレイ基板２６２の第３開口Ａ３の大きさは、成形アパーチャアレイ基板２５の第１開口Ａ１の大きさ以上であってもよい。

ここで、図９Ａは、第２の成形アパーチャアレイ基板２６２を備えた図８と異なる態様のマルチビーム描画装置１の要部を示す平面図である。図９Ａには、成形アパーチャアレイ基板２５の第１開口Ａ１と、第２の成形アパーチャアレイ基板２６２の第３開口Ａ３と、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６の第２開口Ａ２との大きさ及び水平方向（ＸＹ方向）の位置関係が示されている。図９Ｂは、図８と同様の断面であり、より具体的には、図９ＡのＩＸＢ－ＩＸＢ切断線に沿って成形アパーチャアレイ基板２５、第２の成形アパーチャアレイ基板２６２及びブランキングアパーチャアレイ実装基板２６を切断した場合の断面を示している。

図９Ａおよび図９Ｂに示される例において、第２の成形アパーチャアレイ基板２６２の第３開口Ａ３は、成形アパーチャアレイ基板２５の第１開口Ａ１と同じ大きさである。また、図９Ａおよび図９Ｂにおいて、成形アパーチャアレイ基板２５の第１開口Ａ１と、第２の成形アパーチャアレイ基板２６２の第３開口Ａ３とは、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６の第２開口Ａ２よりも小さい。また、成形アパーチャアレイ基板２５の第１開口Ａ１の中心は、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６の第２開口Ａ２の中心と一致している。一方、第２の成形アパーチャアレイ基板２６２の第３開口Ａ３の中心は、成形アパーチャアレイ基板２５の第１開口Ａ１の中心、および、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６の第２開口Ａ２の中心から、水平方向（Ｘ方向の正方向およびＹ方向の負方向）にずれている。

図９Ａおよび図９Ｂに示される構成においても、第２の成形アパーチャアレイ基板２６２が設けられたブランキングアパーチャアレイ実装基板２６は、第２の成形アパーチャアレイ基板２６２によって１本１本のビームサイズが小さく削られて、より細くなったマルチビームアレイＭＢをブランキング偏向することができる。したがって、２つのブランキングアパーチャアレイ実装基板２６，２６の切り替えによって、求められる描画精度および描画速度に応じた好適なビームサイズを選択することができる。

（第３の変形例）
これまでは、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６と成形アパーチャアレイ基板２５とのアライメント調整を行うＸＹＺθステージ２１５を、成形アパーチャアレイ基板２５の上方に配置した例について説明した。これに対して、図１０に示すように、ＸＹＺθステージ２１５を成形アパーチャアレイ基板２５の下方に配置し、ＸＹＺθステージ２１５と成形アパーチャアレイ基板２５とを成形アパーチャアレイ２５を支持する支持部材２００９で接続してもよい。

（第４の変形例）
これまでは、第２移動レール２１７２との接点２００６がローラである例について説明した。これに対して、図１１に示すように、接点２００６は、第２移動レール２１７２が乗り上げる傾斜面２００７ａが形成された板状部材２００７と、板状部材２００７に上方への弾性力を付与する弾性部材２００８とで構成してもよい。このような構成によれば、接点２００６と第２移動レール２１７２とを安定的に接触させることで、ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６をさらに適切に冷却しながら保持することができる。

（第５の変形例）
これまでは、ＸＹＺθステージ２１５を電子ビーム鏡筒２１内において成形アパーチャアレイ基板２５の上方に配置した例（図２等）と、ＸＹＺθステージ２１５を電子ビーム鏡筒２１内において成形アパーチャアレイ基板２５の下方に配置した例（図１０）について説明した。これに対して、図１２に示すように、搬送機構２１４によってブランキングアパーチャアレイ実装基板２６と一体的に搬送可能な状態にＸＹＺθステージ２１５を配置してもよい。より具体的には、図１２に示される例において、ＸＹＺθステージ２１５は、可動テーブル２７上に設けられている。ブランキングアパーチャアレイ実装基板２６は、ＸＹＺθステージ２１５上に搭載される。このような構成によれば、ＸＹＺθステージ２１５を予備室２００内に搬送することができるので、電子ビーム鏡筒２１を分解せずにＸＹＺθステージ２１５を点検することができる。また、図１２に示すように、成形アパーチャアレイ基板２５は、電子ビーム鏡筒２１内に不動状態に配置（固定）されていてもよい。

マルチビーム描画装置１の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、マルチビーム描画装置１の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやＣＤ－ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。

上述の実施形態は、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。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同様に、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ものである。

１ マルチビーム描画装置
２３ 電子銃
２５ 成形アパーチャアレイ基板
２６ ブランキングアパーチャアレイ実装基板
２００ 予備室
２１４ 搬送機構
２００１ 配線
２００２ フィードスルー
２００３ 真空ポンプ
２００４ 扉
２００５ ゲートバルブ
３２ 偏向制御回路

Claims (6)

1. マルチ荷電粒子ビームアレイを放出する放出部と、
   前記マルチ荷電粒子ビームアレイの各ビームのブランキング偏向を行う複数のブランカが配置されたブランキングアパーチャアレイ実装基板と、
   前記ブランキングアパーチャアレイ実装基板を鏡筒と前記鏡筒に連通可能な予備室との間で搬送する搬送機構と、
   一端が前記ブランキングアパーチャアレイ実装基板に取り外し可能に接続され、他端が前記予備室に設けられたフィードスルーを通して前記予備室の外部の制御部に接続され、前記制御部から前記ブランカに通電制御を行うための配線と、
   前記予備室と外部との間の扉と、
   前記予備室と前記鏡筒との間のゲートバルブと、
   前記予備室を排気するポンプと、を備えるマルチ荷電粒子ビーム照射装置。
2. 前記マルチ荷電粒子ビームアレイの各ビームのブランキング偏向を行う複数のブランカが配置された第２のブランキングアパーチャアレイ実装基板と、
   前記第２のブランキングアパーチャアレイ実装基板を鏡筒と前記鏡筒に連通可能な第２の予備室との間で搬送する第２の搬送機構と、
   一端が前記第２のブランキングアパーチャアレイ実装基板に取り外し可能に接続され、他端が前記第２の予備室に設けられた第２のフィードスルーを通して前記制御部に接続され、前記制御部から前記第２のブランキングアパーチャアレイ実装基板の前記ブランカに通電制御を行うための第２の配線と、
   前記第２の予備室と外部との間の第２の扉と、
   前記第２の予備室と前記鏡筒との間の第２のゲートバルブと、
   前記第２の予備室を排気する第２のポンプと、を更に備える請求項１に記載のマルチ荷電粒子ビーム照射装置。
3. 前記ブランキングアパーチャアレイ実装基板上に配置され、前記マルチ荷電粒子ビームアレイの各ビームの一部を制限する開口が設けられた成形アパーチャアレイ基板を更に備える請求項１または２に記載のマルチ荷電粒子ビーム照射装置。
4. 複数のブランカが設けられ、予備室内で配線の一端への接続作業が行われたブランキングアパーチャアレイ実装基板を、前記予備室から鏡筒に搬送する工程と、
   放出部を用いて、マルチ荷電粒子ビームアレイを放出する工程と、
   フィードスルーを通して前記予備室の外部において前記配線の他端に接続された制御部から前記複数のブランカに通電制御を行うことで、前記マルチ荷電粒子ビームアレイの各ビームのブランキング偏向を行う工程と、を備えるマルチ荷電粒子ビーム照射方法。
5. 前記ブランキングアパーチャアレイ実装基板が前記予備室に位置された状態でのビーム調整を行う工程を更に備える請求項４に記載のマルチ荷電粒子ビーム照射方法。
6. 予備室と外部との間の扉が閉じられ、前記予備室と鏡筒との間のゲートバルブが開かれ、前記鏡筒および前記予備室がポンプによって真空状態に排気され、複数のブランカが設けられたブランキングアパーチャアレイ実装基板が配線の一端に接続され、前記配線の他端が前記予備室に設けられたフィードスルーを通して前記予備室の外部の制御部に接続され、前記ブランキングアパーチャアレイ実装基板が搬送機構によって前記予備室から前記鏡筒に搬送されている状態から、前記搬送機構によって前記ブランキングアパーチャアレイ実装基板を前記鏡筒から前記予備室に搬送する工程と、
   前記ブランキングアパーチャアレイ実装基板が前記予備室に搬送された後に、前記ゲートバルブを閉じる工程と、
   前記ゲートバルブが閉じられた後に、前記予備室の排気を停止して前記扉を開く工程と、
   前記扉が開かれた状態で、前記ブランキングアパーチャアレイ実装基板を前記配線から切断する工程と、
   前記ブランキングアパーチャアレイ実装基板が前記配線から切断された後に、新たなブランキングアパーチャアレイ実装基板を前記配線に接続する工程と、を備えるブランキングアパーチャアレイ実装基板の交換方法。