JP3489644B2 - 荷電粒子ビーム露光方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブランキングアパ
ーチャアレイ（ＢＡＡ）チップに荷電粒子ビームを通し
てマルチビームを形成し、ビットマップデータに応じ、
各アパーチャ近傍に配置された小さなブランキング電極
に電圧を印加して、マルチビームの各々の露光対象物上
へのオン／オフを制御することにより、ビットマップデ
ータに応じたパターンを、レジストが被着された半導体
ウェーハやマスク等の露光対象物上に露光する荷電粒子
ビーム露光方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の素子微細化に伴い、量
産品への荷電粒子ビーム露光装置の適用が期待されてい
る。荷電粒子としては、一般に電子が用いられている。
この装置によれば、０．０５μｍ以下の微細加工を、
０．０２μｍ以下の位置合わせ精度で行うことが可能で
ある。しかし、荷電粒子ビームを露光対象物上で走査さ
せて露光するので、光露光よりも露光処理時間が長くな
る。

【０００３】そこで、荷電粒子ビームをＢＡＡチップで
マルチビームにし、その一部を選択的に露光対象物上へ
投射させることにより、微細パターンを露光し、移動ス
テージを例えば１００ｍｍ／ｓで連続的に移動させなが
ら主偏向器及び副偏向器でマルチビームを偏向させて高
速露光する露光装置が提案されている（例えば、特開昭
５３−１１７３８７号公報、米国特許第４１５３８４３
号公報）。この装置を用いても、荷電粒子ビームを走査
させるので、光露光よりも露光時間が長くなり、荷電粒
子ビーム露光装置のスループットを向上させる必要があ
る。

【０００４】例えば、ＢＡＡチップ上のブランキング電
極は１０２４対であり、各対の一方は共通に接続されて
０Ｖが印加されるので、外部から該電極に電圧を印加す
るためのリード線が少なくとも１０２５本必要になる。
従来では、ＬＳＩのように、ＢＡＡチップをパッケージ
に接着し、ＢＡＡチップ上のパッドとパッケージ上のパ
ッドとの間をワイヤボンディングし、該パッケージを、
プリント配線基板に固定したソケットに差し込み、基板
上周部の端子にフレキシブル配線を接続し、該基板を鏡
筒内に配置し、フレキシブル配線を鏡筒外部に取り出
し、ドライバの出力端子に接続していた（特開平７−２
５４５４０号公報）。

【０００５】しかし、消耗品であるＢＡＡチップを取り
替える場合、１０００本以上のワイヤボンディングが必
要になる。また、ドライバの出力端子からＢＡＡチップ
上の電極までの配線が３００ｍｍ以上と長いので、該電
極に印加される電圧パルスの波形が鈍り、データ転送速
度が制限され、露光のスループットが低下する。このデ
ータ転送速度の現在の目標値は、４００ＭＨｚであるの
で、該電極に印加される電圧パルスの波形の鈍りを除去
することが、露光のスループット向上のために極めて重
要になる。

【０００６】ＢＡＡチップの取り替えを容易にするため
に、約１０００本のＬ字形プローブをＢＡＡチップ上の
パッドと接触させる構成が用いられている（特開平７−
２５４５４０号公報）。ＢＡＡチップ上のパッドとプロ
ーブとのオーミックコンタクトを確保するためにプロー
ブ１本当たり１０ｇの押圧力が必要となり、全プローブ
の押圧力は約１０Ｋｇとなる。ＢＡＡチップ上の約１０
００個の細かなパッドにプローブを押接させるために
は、パッドを４列にし、これに応じて、４種の屈曲位置
のＬ字形プローブを用いて光軸方向にプローブを４段に
分ける必要があり、構造が弱くなる。また、上記同様に
配線が長くなり、データ転送速度が制限されて、露光の
スループットが低下する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記問題点に鑑み、本
発明の第１目的は、ＢＡＡチップの取り替えが容易であ
り、かつ、構造が頑丈な荷電粒子ビーム露光装置を提供
することにある。本発明の第２目的は、露光のスループ
ットを向上させることができる荷電粒子ビーム露光方法
及び装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段及びその作用効果】第１発
明では、半導体チップにアパーチャアレイが形成され、
各アパーチャに１対のブランキング電極が形成され、該
ブランキング電極からアパーチャアレイ形成面周部まで
延びたリードパターンが形成されたブランキングアパー
チャアレイ（ＢＡＡ）チップと、該ＢＡＡチップに荷電
粒子ビームを投射させてマルチビームにする荷電粒子ビ
ーム放射装置と、該ＢＡＡチップと露光対象物との間に
配置され、該マルチビームのうち該ブランキング電極で
偏向されないビームを通過させる開口が形成され、該ブ
ランキング電極で偏向されたビームを遮断する絞りと、
ビットマップデータに応じ該ブランキング電極に電圧を
印加して、該マルチビームの各々の露光対象物上へのオ
ン／オフを制御することにより、該ビットマップデータ
に応じたパターンを該露光対象上に露光させるマルチビ
ーム制御装置と、を有する荷電粒子ビーム露光装置にお
いて、該ＢＡＡチップの外周部及びアパーチャアレイ形
成面の周部を保持し、該ホルダのアパーチャアレイ形成
面側の面に第１端子アレイが形成され、該第１端子アレ
イが配線パターンを介して該ＢＡＡチップのリードパタ
ーンと導通されたホルダと、該第１端子アレイと対向す
る面に、該第１端子アレイに対応した第２端子アレイが
形成され、中央部に、該アパーチャアレイに対応した切
欠が形成され、該第２端子アレイから外端部へ向けて延
びた配線パターンが形成された配線基板と、該配線基板
を鏡筒内で該鏡筒に固定するサポータと、該ホルダを保
持し、該ホルダを光軸方向に移動させて該第１端子アレ
イを該第２端子アレイに押接させるＺステージと、を有
し、該第１端子アレイと該第２端子アレイとの一方が、
先端が底面より細くなっており、該荷電粒子ビーム放射
装置、該ＢＡＡチップ、該ホルダ、該Ｚステージ、該配
線基板の光軸側部分及び該絞りは、使用時に内部が真空
にされる鏡筒内に配置され、該配線基板の該配線パター
ンを介して該ＢＡＡチップ上の該ブランキング電極に電
圧を印加するようにしている。

【０００９】この第１発明によれば、ＢＡＡチップを保
持したホルダをＺステージで配線基板に押接させること
により、ホルダに形成された第１端子アレイが、サポー
タを介して鏡筒に固定された配線基板上の第２端子アレ
イに応接されるので、構造が頑丈であり、また、Ｚステ
ージでこの押接を解除してホルダからＢＡＡチップを取
り外せばよいので、ＢＡＡチップの取り替えが容易であ
るという効果を奏する。

【００１０】第１発明の第１態様では、上記鏡筒は、荷
電粒子ビーム放射装置側の第１部と該荷電粒子ビーム放
射装置と反対側の第２部とを有し、上記サポータは、該
配線基板の、該鏡筒の内側かつ該荷電粒子ビーム放射装
置側の第１面に密着され、外端部が該鏡筒の該第１部と
気密に連続している第１部材と、該配線基板の、該鏡筒
の内側かつ該第１面と反対側の第２面に密着され、外端
部が該鏡筒の該第２部と気密に連続している第２部材
と、該第１部材と該配線基板との間及び該第２部材と該
配線基板との間をそれぞれシールする第１シール部材及
び第２シール部材と、を有し、該配線基板の外端部が該
鏡筒の外部に通じている。

【００１１】この第１態様によれば、ＢＡＡチップのブ
ランキング電極と鏡筒外との間の配線長を鏡筒半径より
も短くできるので、配線容量が低減され、より高い周波
数の電圧をブランキング電極に印加することが可能とな
り、露光のスループットが向上するという効果を奏す
る。また、配線基板の配線パターンに接続されるドライ
バを鏡筒外かつ鏡筒半径の内側に配置することが可能と
なるという効果を奏する。

【００１２】第１発明の第２態様では、上記配線基板に
配置され、該配線基板の上記配線に接続された終端抵抗
と、該配線基板の上記外端部に位置する該配線に接続さ
れた同軸ケーブルと、上記第１部材又は上記第２部材を
冷却する冷却装置と、を有する。

【００１３】この第２態様によれば、配線基板に終端抵
抗を配置し、かつ、配線基板の配線パターンに同軸ケー
ブルを接続しているので、ＢＡＡチップから離れた位置
にブランキング電極駆動用ドライバを配置することがで
き、ドライバのメンテナンスが容易になる。また、イン
ピーダンスマッチングがＢＡＡチップのブランキング電
極近くまでとれているので、より高い周波数の電圧をブ
ランキング電極に印加することが可能となり、露光のス
ループットがさらに向上するという効果を奏する。

【００１４】第１発明の第３態様では、上記配線基板の
外周部に一端が取り付けられ、該配線基板の上記配線と
上記同軸ケーブルとの間を電気的に接続するコネクタを
有する。この第３態様によれば、同軸ケーブルの接続及
びメンテナンスが容易になるという効果を奏する。

【００１５】第１発明の第４態様では、上記配線基板
の、上記鏡筒の外部に通じた部分に配置され、該配線基
板の上記配線に接続されたドライバと、上記第１部材又
は上記第２部材を冷却する冷却装置と、を有する。

【００１６】この第４態様によれば、第２態様よりも発
熱量を大幅に低減できるので、配線基板の温度変動をよ
り低減でき、熱膨張の変動による露光対象物上のビーム
照射点の変動をより低減できるという効果を奏する。第
１発明の第５態様では、供給電力に応じて上記配線基板
を加熱するヒータと、該配線基板の温度変動を低減する
ために、上記絞りの上記開口を通過するマルチビームの
本数σに応じた電力を該ヒータに供給するヒータ制御装
置と、を有する。

【００１７】この第５態様によれば、終端抵抗又はドラ
イバによる発熱とヒータによる発熱との和が略一定にな
るので、熱膨張の変動による露光対象物上のビーム照射
点の変動が低減されるという効果を奏する。第１発明の
第６態様では、上記ヒータ制御装置は、電力（ａσ＋
ｂ）を上記ヒータに供給し、ここにａ及びｂは設定可変
な定数である。

【００１８】この第６態様によれば、上記和がより一定
になるように１次補正されるので、熱膨張の変動による
露光対象物上のビーム照射点の変動がより低減されると
いう効果を奏する。第１発明の第７態様では、上記ＢＡ
Ａチップと上記絞りとの間に配置され、待機中に上記マ
ルチビーム全体を偏向して該絞りで遮断させるブランキ
ング偏向器を有し、上記マルチビーム制御装置は、該待
機中において、該ＢＡＡチップの上記ブランキング電極
対の全ての略半数に同時に偏向用電圧を印加する。

【００１９】この第７態様によれば、待機中での終端抵
抗又はドライバによる発熱が、最大値の略半分になるの
で、これを０にした場合よりも発熱の最大変動幅が略半
分になり、熱膨張の変動による露光対象物上のビーム照
射点の変動がより低減されるという効果を奏する。第１
発明の第８態様では、上記マルチビーム制御装置は、該
待機中において、上記ＢＡＡチップの上記ブランキング
電極対の全ての略半数の互いに重複しない第１群と第２
群とに交互に偏向用電圧を印加する。

【００２０】この第８態様によれば、配線基板の温度分
布がより均一化されるので、熱膨張の変動による露光対
象物上のビーム照射点の変動がより低減されるという効
果を奏する。第２発明の荷電粒子ビーム露光方法では、
上記第３態様又は第４態様の装置を用い、上記絞りの上
記開口を通過する上記マルチビームの本数σに応じた電
力をヒータに供給し、該ヒータで上記配線基板を加熱す
る。

【００２１】第２発明の第１態様では、電力（ａσ＋
ｂ）を上記ヒータに供給し、ここにａ及びｂは設定可変
な定数であり、実際の露光前において、上記本数σを変
化させたときに露光対象物上でビーム位置が変動しない
ように該定数ａ及びｂを決定する。温度検出の応答速度
は温度検出器自体の熱容量により遅いので、このように
定数ａ及びｂを決定すれば、検出温度が一定になるよう
に定数ａ及びｂを決定した場合よりも、露光対象物上の
ビーム照射点の変動をより低減することができるという
効果を奏する。

【００２２】第２発明の第２態様では、上記荷電粒子ビ
ーム露光装置は、上記ＢＡＡチップと上記絞りとの間に
配置され待機中に上記マルチビーム全体を偏向して該絞
りで遮断させるブランキング偏向器を有し、該待機中に
おいて、該ＢＡＡチップの上記ブランキング電極対の全
ての略半数に同時に偏向用電圧を印加する。

【００２３】第２発明の第３態様では、上記待機中にお
いて、上記ＢＡＡチップの上記ブランキング電極対の全
ての略半数の互いに重複しない第１群と第２群とに交互
に偏向用電圧を印加する。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を説明する。 ［第１実施形態］図１〜図６は、本発明の第１実施形態
を示す。図２、図３（Ｂ）、（Ｃ）及び図４中の一点鎖
線は、これら一点鎖線を通り紙面に垂直な面が、対称面
であることを示している。図２及び図４では、簡単化の
ために、互いに同一構成の複数の要素に同一符号を付し
ている。図１は、荷電粒子ビーム露光装置の概略構成を
示す。

【００２５】この装置は、露光部ＥＰと、制御部とから
なる。露光部ＥＰでは、鏡筒１１内において、荷電粒子
ビーム放射装置１３から荷電粒子ビームＥＢ０がＢＡＡ
チップ３０に投射され、マルチビームに成形される。Ｂ
ＡＡチップ３０は、図３（Ａ）及び（Ｄ）に示す如く、
アパーチャアレイ領域３２にアパーチャ３３が２次元的
に配列されて形成され、配線パターンが形成され、その
上に酸化膜が形成され、各アパーチャ３３に１対のブラ
ンキング電極３６及び３７が形成されている。ブランキ
ング電極３６、３７は、該酸化膜にコンタクトホールを
形成した後、表面を金メッキし、リゾグラフィ技術によ
って電極部を残すことにより形成される。ブランキング
電極対の一方３７は、ＢＡＡチップ３０上のグランド配
線パターンＧＮＤに共通に接続されている。アパーチャ
３３は、例えば１２８×８＝１０２４個形成されてい
る。ＢＡＡチップ３０のブランキング電極形成面の周部
には、パッド３８のアレイが形成され、パッド３８とブ
ランキング電極との間が、ＢＡＡチップ３０上のリード
パターン３９（図３（Ｄ））により接続されている。し
たがって、パッド３８に印加する２値電圧、すなわち、
ブランキング電極３６、３７間の印加電圧Ｖb又は０Ｖ
に応じて、荷電粒子ビームが偏向され又は偏向されな
い。

【００２６】図１において、ＢＡＡチップ３０で成形さ
れたマルチビームは、ＢＡＡチップ３０のブランキング
電極対で偏向された荷電粒子ビーム（オフビーム）ＥＢ
１と、偏向されない荷電粒子ビーム（オンビーム）ＥＢ
２とに分けられ、オフビームＥＢ１は絞り１８で遮断さ
れ、オンビームＥＢ２は絞り１８の開口１８１を通過
し、移動ステージ１２上に搭載された半導体ウェーハ１
０上に投射される。半導体ウェーハ１０上のレジスト膜
には、ＢＡＡチップ３０のブランキング電極対印加電圧
パターンに応じたパターンが露光される。オンビームＥ
Ｂ２のドットパターンは、移動ステージ１２、主偏向器
２０及び副偏向器２２により、半導体ウェーハ１０上で
走査される。

【００２７】図１では省略しているが、光軸に沿って配
置された複数の電磁レンズにより、ＢＡＡチップ３０の
位置で荷電粒子ビームＥＢ０が平行化され、開口１８１
及び半導体ウェーハ１０上の位置でオンビームＥＢ２が
収束される。荷電粒子ビームＥＢ０は連続的に放射され
ており、走査開始前又は繰り返し走査の終点と始点との
間である待機中においては、ＢＡＡチップ３０と絞り１
８との間に配置されたブランキング偏向器１５により、
マルチビーム全体が偏向され、絞り１８により遮断され
る。

【００２８】制御部のマルチビーム制御装置は、ビット
マップデータ記憶装置５１と、データ転送装置４８と、
ドライバ４５とを備えている。ビットマップデータ記憶
装置５１は、例えば磁気ディスク装置であり、設計され
たパターンデータをビットマップに展開したデータが予
め格納されている。データ転送装置４８は、複数組のバ
ッファメモリを備えており、ビットマップデータ記憶装
置５１から読み出したデータを１組のバッファメモリに
書き込みながら、他の１組のバッファメモリからクロッ
クφに同期して走査順にドライバ４５へ高速転送する。
ドライバ４５は、ＢＡＡチップ３０の各ブランキング電
極対に対しパワーＭＯＳトランジスタスイッチ回路、例
えばパワーＣＭＯＳ回路を有し、駆動能力を増幅してこ
れらのブランキング電極に供給する。

【００２９】オンビームＥＢ２は、ビーム間クーロン力
により反発しあうので、焦点が半導体ウェーハ１０の表
面下方にずれて像がぼける。このぼけを防止するため
に、絞り１８の下方に光軸と同軸にリフォーカスコイル
１７が配置され、オンビームＥＢ２の本数に比例した電
流がリフォーカスコイル１７に供給されて、オンビーム
ＥＢ２間がリフォーカスコイル１７の磁界により互いに
接近される。オンビームＥＢ２の本数は、リフォーカス
データとして、ビットマップデータ生成の際に、このビ
ットマップデータに基づいて生成され、リフォーカスデ
ータ記憶装置５２に格納される。

【００３０】制御部のリフォーカスコイル制御装置は、
このリフォーカスデータ記憶装置５２と、データ転送装
置５３と、Ｄ／Ａ変換器５４と、電流アンプ５５とを備
えている。リフォーカスデータ記憶装置５２は、例えば
磁気ディスク装置であり、リフォーカスデータが予め格
納されている。データ転送装置５３は、データ転送装置
４８と同様にして、リフォーカスデータ記憶装置５２か
らデータを読み出しクロックφに同期してＤ／Ａ変換器
５４へ供給する。Ｄ／Ａ変換器５４でアナログ化された
電流は、電流アンプ５５で増幅されてリフォーカスコイ
ル１７に供給される。

【００３１】ドライバ４５の出力端子とＢＡＡチップ３
０のブランキング電極との間は、図２に示すホルダ６
０、多層配線基板８０、コネクタ８１及び同軸ケーブル
８２により接続されている。ＢＡＡチップ３０は、その
外周面及びブランキング電極形成面周部がホルダ６０で
保持されている。ホルダ６０は、フレーム６１に多層配
線基板６２が接合されている。荷電粒子ビームをアパー
チャアレイ領域３２に投射することによりＢＡＡチップ
３０が加熱されるので、ホルダ６０は、耐熱性及び放熱
性の良いものが好ましく、例えばアルミナセラミック又
は窒化アルミナセラミックが用いられる。多層配線基板
６２は、その一面に、ＢＡＡチップ３０のパッド３８の
アレイに対応したパッド６３のアレイが形成され、この
面と反対側の面に、図３（Ｃ）にも示す如く、４列のボ
ール６４のグリッドアレイが形成されている。パッド３
８とボール６４との間は、多層配線基板６２内に形成さ
れた配線パターン６５により接続されている。多層配線
基板６２の中央部には、アパーチャアレイ領域３２に対
応して開口６６が形成されている。

【００３２】図２に示す如く、ホルダ６０はＺステージ
７０に保持されている。Ｚステージ７０は、Ｘ−Ｙステ
ージ７２に対し、送りねじ７１を介して光軸に平行な図
示矢印方向Ｚへ駆動される。開口７３は、荷電粒子ビー
ムＥＢ０を通すためのものである。図２では、Ｚステー
ジ７０及びＸ−Ｙステージ７２の駆動部並びにＸ−Ｙス
テージ７２の取り付け構造が図示省略されている。

【００３３】多層配線基板８０の内端部の、多層配線基
板６２と対向する面には、ボール６４のグリッドアレイ
に対応してパッド８０１のグリッドアレイが形成されて
いる。多層配線基板８０の外端部には、図４にも示す如
く、コネクタ８１が固定されている。コネクタ８１は、
例えば６４ピン×１６個である。コネクタ８１のピンと
パッド８０１との間は、多層配線基板８０内の配線パタ
ーン８０２により接続されている。パッド８０１のう
ち、少なくとも１つはグランド電位用であり、これとコ
ネクタ８１のピンとの間が多層配線基板８０内のグラン
ド配線パターン８０３で接続されている。多層配線基板
８０内には、各配線パターン８０２に対応して終端抵抗
８０４が配置され、配線パターン８０２とグランド配線
パターン８０３との間に終端抵抗８０４が接続されてい
る。終端抵抗８０４は、パターン抵抗、シート抵抗、チ
ップ部品又は個別抵抗器のいずれであってもよい。パタ
ーン抵抗以外の場合には、多層配線基板８０に凹部を形
成し、この凹部に抵抗を配置してもよい。コネクタ８１
のピンには、光軸方向に４段配置された同軸ケーブル８
２の一端の内部導体、及び、互いに共通に接続された外
部導体が接続されている。この外部導体は、コネクタ８
１のピンを介してグランド配線パターン８０３に接続さ
れている。同軸ケーブル８２の他端は、図１のドライバ
４５に接続されている。

【００３４】Ｚステージ７０を下降させてボール６４を
パッド８０１に押接させることにより、ドライバ４５か
らの電圧がＢＡＡチップ３０のブランキング電極に印加
される。このような押接構造は、頑丈であり、長期間の
使用に耐えることができる。また、ＢＡＡチップ３０を
ホルダ６０に嵌込んで接着し、ホルダ６０をＺステージ
７０に保持させればよいので、消耗品であるＢＡＡチッ
プ３０の取り換えが容易にできる。

【００３５】多層配線基板８０内に終端抵抗８０４を配
置し、かつ、多層配線基板８０内の配線パターン８０２
を、コネクタ８１を介して同軸ケーブル８２に接続して
いるので、ＢＡＡチップ３０から離れた位置に図１のド
ライバ４５を配置することができ、ドライバ４５のメン
テナンスが容易になる。ＢＡＡチップ３０のブランキン
グ電極に印加されるブランキング電圧Ｖbは、例えば１
０Ｖであり、５０Ωの終端抵抗８０４に印加されるの
で、終端抵抗８０４の消費電力は２Ｗである。終端抵抗
８０４は多層配線基板８０内に約１０００個存在するの
で、マルチビームの全てを偏向させたときに、終端抵抗
８０４の総消費電力が最大値約２ｋＷにもなる。このた
め、多層配線基板８０は、耐熱性及び放熱性の良いもの
が好ましく、例えば上記のアルミナセラミック又は窒化
アルミナセラミックが用いられる。多層配線基板８０の
各層間は、シール性の良い接着層、例えばガラス融着層
により接合されている。

【００３６】終端抵抗総電力Ｗは、ビットマップデータ
に応じて図５（Ａ）に示す如く変化する。これにより多
層配線基板８０の温度が変動すると、部材の熱膨張の変
動により半導体ウェーハ１０上のビーム照射点が変動す
るので、これを一定にする必要がある。そこで、多層配
線基板８０に形成した凹部にヒータ８３、例えばシート
抵抗を嵌め込み、多層配線基板８０の温度が一定になる
ように、ヒータ８３に電力を供給している。図４は、ヒ
ータ８３、終端抵抗８０４及びパッド８０１の配置を示
す。

【００３７】多層配線基板８０及びその付近の要素の熱
伝導度が無限大であると仮定すると、終端抵抗総電力Ｗ
とヒータ総電力＊Ｗとの和が一定になるようにヒータ８
３に電力を供給すれば、多層配線基板８０の温度が一定
になる。ヒータ総電力＊Ｗの変化を図５（Ｂ）に示す。
図１に示す如く、制御部のヒータ制御装置は、リフォー
カスデータ記憶装置５２と、データ転送装置５３と、演
算回路５６と、Ｄ／Ａ変換器５７と、電力アンプ５８と
を備えている。リフォーカスデータ記憶装置５２及びデ
ータ転送装置５３は、リフォーカスコイル制御装置と共
用しているので、単に演算回路５６、Ｄ／Ａ変換器５７
及び電力アンプ５８を付加すればよい。上記熱伝導率
は、実際には無限大でないので、Ｗ＋＊Ｗを一定にして
も多層配線基板８０の温度が変動する。この変動を補正
するために、演算回路５６が用いられている。データ転
送装置５３からのリフォーカスデータσは、演算回路５
６にも供給され、これを１次変換したａσ＋ｂが算出さ
れてＤ／Ａ変換器５７に供給される。電力アンプ５８
は、Ｄ／Ａ変換器５７の出力電流に比例した電力をヒー
タ８３に供給する。

【００３８】演算回路５６のａ及びｂは、設定可変の定
数であり、露光前においてオンビームＥＢ２の本数を変
化させたときに、多層配線基板８０の温度変動により半
導体ウェーハ１０上のビーム照射点位置が変動するのが
最小になるように決定する。図２において、多層配線基
板８０は、部材８４と部材８５とで挟持されている。部
材８４及び８５は、良熱伝導体、例えば銅で形成されて
いる。鏡筒内を真空に保つために、多層配線基板８０と
部材８４との間及び多層配線基板８０と部材８５との間
が、光軸寄りにおいてそれぞれシールリングＳ１及びＳ
２によりシールされている。図１の鏡筒１１は、図２に
示すように互いに分離した鏡筒１１１と鏡筒１１２とを
有し、鏡筒１１１がシールリングＳ３を介して部材８４
と気密に連続し、鏡筒１１２がシールリングＳ４を介し
て部材８５と気密に連続している。このような構造によ
り、多層配線基板８０の一部、コネクタ８１及び同軸ケ
ーブル８２を大気側に配置することができ、コネクタ８
１及び同軸ケーブル８２の接続並びにメンテナンスが容
易となり、また、パッド８０１とコネクタ８１との間の
配線長を短くすることができる。

【００３９】部材８５に接触し、光軸を中心として冷却
用パイプ８６が巻回されている。シールリングＳ４はパ
イプ８６よりも光軸寄りに配置され、これによりパイプ
８６を大気側に配置することができ、パイプ８６の取り
付け及びメンテナンスが容易となる。パイプ８６に冷却
水を通して、部材８５を介し多層配線基板８０を冷却す
ることにより、多層配線基板８０の温度は、図５（Ｃ）
に示すように低下する。

【００４０】温度変動によるビーム照射点変動をできる
だけ小さくするには、多層配線基板８０の温度変動を小
さくし、かつ、多層配線基板８０の温度分布を均一にす
る必要がある。終端抵抗総電力Ｗ自体は変更することが
できない。そこで、上述の待機中での終端抵抗総電力Ｗ
が、図５（Ａ）に示すように最大値の半分になるように
することにより、これを０にした場合よりも終端抵抗総
電力Ｗの最大変動幅を半分にしている。図６（Ｂ）は、
このような待機状態でのマルチビーム軌跡の概略を示
す。さらに、ＢＡＡチップ３０のブランキング電極対
を、半分の第１電極群と残り半分の第２電極群とに分
け、図６（Ａ）に示すように、第１電極群と第２電極群
とに交互にブランキング電圧Ｖbを印加して、多層配線
基板８０の温度分布を均一化している。より均一化する
ために、第１電極群及び第２電極群はそれぞれ、これに
対応する終端抵抗８０４の分布密度が図４においてほぼ
一定になるように選ぶ。

【００４１】図２中の金属筒８７は、例えば銅で形成さ
れており、チャージアップにより電界が形成されるのを
防止するためのものである。 ［第２実施形態］図７は、本発明の第２実施形態のリフ
ォーカスデータ利用部を示す。この形態では、ヒータ８
３をヒータ５３Ａとヒータ５３Ｂとの２系統に分けてお
り、ヒータ制御部は、ヒータ５３Ａに対する演算回路５
６Ａ、Ｄ／Ａ変換器５７Ａ及び電力アンプ５８Ａと、ヒ
ータ５３Ｂに対する演算回路５６Ｂ、Ｄ／Ａ変換器５７
Ｂ及び電力アンプ５８Ｂとを備えている。演算回路５６
Ａ及び５６Ｂの定数ａ及びｂは互いに独立に設定自在と
なっている。

【００４２】本第２実施形態では、多層配線基板８０の
温度を一定にするためのパラメータａ及びｂが２組ある
ので、第１実施形態の場合よりも多層配線基板８０の温
度変動を低減することが可能となる。 ［第３実施形態］図３は、本発明の第３実施形態の、図
２に対応した断面概略を示す。

【００４３】上記第１実施形態では、多層配線基板８０
内に終端抵抗８０４を配置しているので、発熱量が最大
約２ｋＷと大きい。他方、図２のような構造によれば、
多層配線基板８０内の配線長を鏡筒半径より短くでき且
つ多層配線基板８０の一部を大気側に出すことができ
る。そこで、第２実施形態では、多層配線基板８０Ａ内
に終端抵抗８０４を配置せずに、多層配線基板８０Ａの
大気側部分にドライバ４５を配置している。部材８４Ａ
は、多層配線基板８０Ａ上にドライバ４５を配置できる
空間が形成されるようにその形状が定められている。ド
ライバ４５は、例えば８個のパワーＣＭＯＳインバータ
をハイブリット化して１個のモノシリックＩＣにしたも
のを１２８個用いている。ドライバ４５の総消費電力
は、最大約１００Ｗであり、第１実施形態の場合の終端
抵抗総電力Ｗの約１／２０になる。

【００４４】この場合も、ドライバ４５の消費電力がビ
ットマップデータに応じて変動するので、多層配線基板
８０Ａに形成した凹部にヒータ８３を嵌め込んでいる。
また、多層配線基板８０Ａの下面に密着した部材８５Ａ
に接触して、パイプ８６を巻回し、部材８５Ａを介し多
層配線基板８０Ａを冷却している。シールリングＳ５
は、鏡筒１１２Ａと部材１１２Ｂとの間を気密にするた
めのものである。他の点は上記第１実施形態と同一であ
る。

【００４５】この第３実施形態によれば、第１実施形態
よりも発熱量を低減できるので、多層配線基板８０Ａの
温度変動をより低減でき、ビーム照射点変動をより低減
できる。なお、本発明には外にも種々の変形例が含まれ
る。例えば、上記多層配線基板の替わりに単層配線基板
を用いてもよい。また、冷却パイプの替わりにペルチェ
素子を用いてもい。さらに、ボール６４とパッド８０１
とを互いに逆にしてもよい。パッドアレイは一般に端子
アレイであればよく、例えばコンタクトホールに埋めら
れた導体の先端面のアレイであってもよい。また、ボー
ル６４は接触を確実にするためのものであり、ボールで
なくても、先端が底面より細くなっていればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の荷電粒子ビーム露光装
置の概略構成図である。

【図２】図１中の装置の一部の断面概略図である。

【図３】図２中の構成要素の詳細を示す図である。

【図４】図２中の構成要素の平面的配置を示す図であ
る。

【図５】図２の構成の動作を示す線図である。

【図６】待機中のマルチビームの動作説明図である。

【図７】本発明の第２実施形態のリフォーカスデータ利
用部を示すブロック図である。

【図８】本発明の第３実施形態の、図２に対応した断面
概略図である。

【符号の説明】

ＥＰ 露光部 １３ 荷電粒子ビーム放射装置 １５ ブランキング偏向器 １８ 絞り ３０ ＢＡＡチップ ３３ アパーチャ ３６、３７ ブランキング電極 ３８、６３ パッド ３９ リードパターン ４５ ドライバ ６０ ホルダ ６１ フレーム ６２、８０、８０Ａ 多層配線基板 ６４ ボール ６５、８０２ 配線パターン ７０ Ｚステージ ７２ Ｘ−Ｙステージ ８０１ パッド ８０３ グランド配線パターン ８０４ 終端抵抗 ８１ コネクタ ８２ 同軸ケーブル ８３ ヒータ Ｓ１〜Ｓ５ シールリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 章夫 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 安田 洋 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−254540（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−54855（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−45239（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−69125（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップにアパーチャアレイが形成
   され、各アパーチャに１対のブランキング電極が形成さ
   れ、該ブランキング電極からアパーチャアレイ形成面周
   部まで延びたリードパターンが形成されたブランキング
   アパーチャアレイチップと、 該ブランキングアパーチャアレイチップに荷電粒子ビー
   ムを投射させてマルチビームにする荷電粒子ビーム放射
   装置と、 該ブランキングアパーチャアレイチップと露光対象物と
   の間に配置され、該マルチビームのうち該ブランキング
   電極で偏向されないビームを通過させる開口が形成さ
   れ、該ブランキング電極で偏向されたビームを遮断する
   絞りと、 ビットマップデータに応じ該ブランキング電極に電圧を
   印加して、該マルチビームの各々の露光対象物上へのオ
   ン／オフを制御することにより、該ビットマップデータ
   に応じたパターンを該露光対象上に露光させるマルチビ
   ーム制御装置と、を有する荷電粒子ビーム露光装置にお
   いて、 該ブランキングアパーチャアレイチップの外周部及びア
   パーチャアレイ形成面の周部を保持し、該ホルダのアパ
   ーチャアレイ形成面側の面に第１端子アレイが形成さ
   れ、該第１端子アレイが配線パターンを介して該ブラン
   キングアパーチャアレイチップのリードパターンと導通
   されたホルダと、 該第１端子アレイと対向する面に、該第１端子アレイに
   対応した第２端子アレイが形成され、中央部に、該アパ
   ーチャアレイに対応した切欠が形成され、該第２端子ア
   レイから外端部へ向けて延びた配線パターンが形成され
   た配線基板と、 該配線基板を鏡筒内で該鏡筒に固定するサポータと、 該ホルダを保持し、該ホルダを光軸方向に移動させて該
   第１端子アレイを該第２端子アレイに押接させるＺステ
   ージと、を有し、該第１端子アレイと該第２端子アレイ
   との一方が、先端が底面より細くなっており、該荷電粒
   子ビーム放射装置、該ブランキングアパーチャアレイチ
   ップ、該ホルダ、該Ｚステージ、該配線基板の光軸側部
   分及び該絞りは、使用時に内部が真空にされる鏡筒内に
   配置されており、該配線基板の該配線パターンを介して
   該ブランキングアパーチャアレイチップ上の該ブランキ
   ング電極に電圧を印加するようにしたことを特徴とする
   荷電粒子ビーム露光装置。
2. 【請求項２】 上記鏡筒は、荷電粒子ビーム放射装置側
   の第１部と該荷電粒子ビーム放射装置と反対側の第２部
   とを有し、 上記サポータは、 該配線基板の、該鏡筒の内側かつ該荷電粒子ビーム放射
   装置側の第１面に密着され、外端部が該鏡筒の該第１部
   と気密に連続している第１部材と、 該配線基板の、該鏡筒の内側かつ該第１面と反対側の第
   ２面に密着され、外端部が該鏡筒の該第２部と気密に連
   続している第２部材と、 該第１部材と該配線基板との間及び該第２部材と該配線
   基板との間をそれぞれシールする第１シール部材及び第
   ２シール部材と、を有し、該配線基板の外端部が該鏡筒
   の外部に通じていることを特徴とする請求項１記載の荷
   電粒子ビーム露光装置。
3. 【請求項３】 上記配線基板に配置され、該配線基板の
   上記配線に接続された終端抵抗と、 該配線基板の上記外端部に位置する該配線に接続された
   同軸ケーブルと、 上記第１部材又は上記第２部材を冷却する冷却装置と、
   を有することを特徴とする請求項２記載の荷電粒子ビー
   ム露光装置。
4. 【請求項４】 上記配線基板の外周部に一端が取り付け
   られ、該配線基板の上記配線と上記同軸ケーブルとの間
   を電気的に接続するコネクタ、を有することを特徴とす
   る請求項３記載の荷電粒子ビーム露光装置。
5. 【請求項５】 上記配線基板の、上記鏡筒の外部に通じ
   た部分に配置され、該配線基板の上記配線に接続された
   ドライバと、 上記第１部材又は上記第２部材を冷却する冷却装置と、
   を有することを特徴とする請求項２記載の荷電粒子ビー
   ム露光装置。
6. 【請求項６】 供給電力に応じて上記配線基板を加熱す
   るヒータと、 該配線基板の温度変動を低減するために、上記絞りの上
   記開口を通過するマルチビームの本数σに応じた電力を
   該ヒータに供給するヒータ制御装置と、を有することを
   特徴とする請求項４又は５記載の荷電粒子ビーム露光装
   置。
7. 【請求項７】 上記ヒータ制御装置は、電力（ａσ＋
   ｂ）を上記ヒータに供給し、ここにａ及びｂは設定可変
   な定数であることを特徴とする請求項６記載の荷電粒子
   ビーム露光装置。
8. 【請求項８】 上記ブランキングアパーチャアレイチッ
   プと上記絞りとの間に配置され、待機中に上記マルチビ
   ーム全体を偏向して該絞りで遮断させるブランキング偏
   向器を有し、 上記マルチビーム制御装置は、該待機中において、該ブ
   ランキングアパーチャアレイチップの上記ブランキング
   電極対の全ての略半数に同時に偏向用電圧を印加する、
   ことを特徴とする請求項６記載の荷電粒子ビーム露光装
   置。
9. 【請求項９】 上記マルチビーム制御装置は、該待機中
   において、上記ブランキングアパーチャアレイチップの
   上記ブランキング電極対の全ての略半数の互いに重複し
   ない第１群と第２群とに交互に偏向用電圧を印加する、
   ことを特徴とする請求項８記載の荷電粒子ビーム露光装
   置。
10. 【請求項１０】 請求項４又は５記載の装置を用い、 上記絞りの上記開口を通過する上記マルチビームの本数
    σに応じた電力をヒータに供給し、該ヒータで上記配線
    基板を加熱する、ことを特徴とする荷電粒子ビーム露光
    方法。
11. 【請求項１１】 電力（ａσ＋ｂ）を上記ヒータに供給
    し、ここにａ及びｂは設定可変な定数であり、 実際の露光前において、上記本数σを変化させたときに
    露光対象物上でビーム位置が変動しないように該定数ａ
    及びｂを決定する、ことを特徴とする請求項１０記載の
    荷電粒子ビーム露光方法。
12. 【請求項１２】 上記荷電粒子ビーム露光装置は、上記
    ブランキングアパーチャアレイチップと上記絞りとの間
    に配置され待機中に上記マルチビーム全体を偏向して該
    絞りで遮断させるブランキング偏向器を有し、 該待機中において、該ブランキングアパーチャアレイチ
    ップの上記ブランキング電極対の全ての略半数に同時に
    偏向用電圧を印加する、ことを特徴とする請求項１０又
    は１１記載の荷電粒子ビーム露光方法。
13. 【請求項１３】 上記待機中において、上記ブランキン
    グアパーチャアレイチップの上記ブランキング電極対の
    全ての略半数の互いに重複しない第１群と第２群とに交
    互に偏向用電圧を印加する、ことを特徴とする請求項１
    ２記載の荷電粒子ビーム露光方法。