JP4063201B2 - 電子ビーム照射装置 - Google Patents
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紫外線光では、開口数(N.A.)が、1以上の、対物レンズにより、近接場光を用いることによって、100nm程度の微細寸法の加工ができる紫外線照射装置の開発が進められている。
その中で、近年有効な電子線描画装置の一つに、電子ビーム照射装置本体(コラム)から出射された電子ビームの、被電子ビーム照射体に向かう電子ビームが通路近傍のみを局所的に排気して真空にするようにした電子ビーム照射装置の提案がなされている(特許文献1)。
この種の装置においては、図9にその概略構成を示し、図10に、図9の要部の概略断面図を示すように、電子ビームを出射する電子ビーム照射装置本体1から出射される電子ビーム2が、被電子ビーム照射体に到達する直前まで、電子ビーム通路に、電子散乱を発生することがない程度の真空度、例えば10−3Pa程度の真空度に保持させるための、静圧型差動排気浮上ヘッド4が設けられてなる。
電子ビーム照射装置本体1は、筐体内に、電子銃11、第1コンデンサレンズ12、中心に電子ビーム透過アパーチャを有する構造部(以下単にアパーチャという)13、第2コンデンサレンズ14、中心に電子ビーム透過アパーチャを有するブランキング用のアパーチャ構造部(以下ブランキングアパーチャという)15、第1走査コイル16と第1微小走査コイル16s、第2走査コイル17と第2微小コイル、対物レンズを形成する対物レンズコイル18等を有して成る。
また、電子ビーム照射装置本体1の対物レンズ18の先端には、中心に電子ビーム放射孔26を有する真空維持リング25が嵌合される。
電子ビーム照射装置本体1内は、図示しないが真空ポンプによって高真空に排気される。
また、同時に、第1および第2気体吸引口21および22による差動排気浮上ヘッド4と被電子ビーム照射体2との間の間隙空間からの吸気すなわち排気によって、真空シールがなされ、これら吸気口の配置部より内側の電子ビーム透過孔19の近傍の真空化がなされる。
また、従来一般の電子ビーム照射装置におけるような、被電子ビーム照射体を含んで全体的に真空に保持することなく、電子ビーム照射装置本体から放射された電子ビーム通路に関して限定的に、高真空に保持することができることから、従来の電子線描画や、走査線電子顕微鏡などにおけるような、大型真空チャンバが必要でなくなる。したがって、占有面積、占有空間が縮小され、また、真空排気時間の短縮が図られる。
更に、特に問題となるのは、電子ビームの収差が生じるという問題であり、この収差の発生を回避するためのアライメントが極めて難しいという問題がある。
つまり、通常の電子ビーム照射装置における電子ビーム軸のアライメントは、例えば図9の例では、電子銃1からの電子ビームの機械的な出射方向、コンデンサーレンズ12、アパーチャ13、コンデンサレンズ14、ブランキングアパーチャ15、対物レンズを構成する対物レンズコイル18と調整を行っていく。
対物レンズの出射端側の内径Φ1は、例えば5mmであることから、電子ビーム照射装置本体に関しては、各部電子レンズの組み立精度を考慮しても十分収差の少ない電子ビームプロファイルを形成することができる。
しかしながら、実際には、細ビーム化に制限があることから、通常、ビーム光路を偏向することによって、電子ビーム2をビーム透過孔19に透過させる。
このような不都合を回避するために、差動排気浮上ヘッドに、その電子ビーム透過孔19を開閉するバルブを設けた電子ビーム照射装置の提案がなされた(例えば特許文献2参照)。
また、本発明は、上述した第1および第2電子ビーム透過孔を有する真空封止バルブが、上記差動排気浮上ヘッドと、上記被電子ビーム照射体との相対的位置が、非対向位置とされた時に、上記移動体の所定の移動位置で、上記差動排気浮上ヘッドの上記電子ビーム透過孔を閉塞する構成とされことを特徴とする。
また、真空封止バルブ構成を、電子ビーム通過孔を形成した移動体による構成とすることによって、簡潔な構成で実質的な電子ビーム通路の開閉、その径の制御を行うことができる。
本発明による電子ビーム照射装置は、図1に、本発明電子ビーム照射装置の一形態例の概略構成図を示すように、電子ビーム照射装置本体1と、差動排気浮上ヘッド4と、被電子ビーム照射体3を保持する被電子ビーム照射体の支持体20とを有して成る。
また、この移動ステージ100上には、電子ビーム調整用基板103が被電子ビーム照射体3と小間隔をもって並置されるように支持する電子ビーム調整用基板の支持体120が、例えば上述の軸心Om−Om方向に移動可能に、例えば伸縮手段102例えばベローズを介して配置される。そして、この伸縮手段102による支持体120の高さ調整がなされて、電子ビーム調整基板103と、被電子ビーム照射体3の高さの差が1μm以内となるように設定される。
電子ビーム調整用基板103は、電子ビームの軸調整、対物レンズ調整等を行うために、微細なパターン、例えば0.2μmL/S(ライン アンド スペース)や、0・2μmのホールなどが刻まれた基板が用いられる。この電子ビーム調整用基板103は、電子ビーム照射による帯電が極力少ない基板によることが望ましい。例えばNi、Pt等による金属基板によって構成することができる。あるいは、半導体のシリコン基板によることができる。また、この調整用基板における帯電を防止するために、電気的導通を向上させるための接地がなされる。
そして、この対物レンズ18の中心孔が、電子ビーム出射孔26とされる。この電子ビーム出射孔26の直径Φ1は例えば5mmとされる。
この電子ビーム照射装置本体1内、すなわち筐体内は、真空ポンプ(図示せず)によって高真空に排気される。
これら第1および第2気体吸引口21および22は、それぞれ排気手段(図示せず)が連結されて強制的に排気がなされ、気体供給口24には、圧縮気体供給源が結合されて、所要の流量をもって気体例えば不活性ガスが通気パッド23を通じて被電子ビーム照射体3に対して噴出される。
これら気体吸引口21および22における真空度は、電子ビーム透過孔30の近くに配置される側の吸引口ほど高真空度排気がなされる。例えば図示の例では、第1の気体吸引口21の真空度を、1×100Pa程度、第2の気体吸引口22の真空度を、1×102Pa程度の真空度が得られる排気手段を連結させる。
また、同時に、第1および第2気体吸引口21および22による差動排気浮上ヘッド4と被電子ビーム照射体2との間の間隙空間からの吸気すなわち排気によって、真空シールがなされ、これら吸気口21および22の配置部より内側の電子ビーム透過孔30の近傍、すなわち電子ビーム通路の真空化がなされる。
この真空封止バルブ31は、差動排気浮上ヘッド4の電子ビーム透過孔30を開放する開放状態と、閉塞する状態と、電子ビーム透過孔30を実質的に、その開口径Φ2より小とする状態を採る構成とされる。
この真空封止バルブ31は、差動排気浮上ヘッド4の電子ビーム透過孔30の開口径Φ2より大きな幅を有し、この電子ビーム透過孔30の軸心と直交するY方向に沿って移動可能とされ、かつ軸心方向とY方向とに直交するX方向に微小移動可能とされた例えばバー状の移動体によって構成することができる。
あるいはこの真空封止バルブ31は、図5〜図7に示すように、上述した直径Φ3を有する第1の電子ビーム透過孔32と、例えば差動排気浮上ヘッド4の電子ビーム透過孔30の内径Φ2と同等もしくはそれより大の内径Φ4を有する第2の電子ビーム通過孔33とを有する構成とする。
図2〜図7において、図1と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
先ず、図2〜図4を参照して、真空封止バルブ31が、上述した小径Φ2の1つの電子ビーム通過孔32を有する構成による電子ビーム照射装置について説明する。
図2、図3および図4は、それぞれ電子ビームの微調整状態、真空封止バルブ31の閉塞状態および被電子ビーム照射体3への電子ビーム照射状態における本発明電子ビーム照射装置の要部の概略断面図を示す。
そして、電子ビーム調整を、上述した調整用基板101を用いて、主として電子ビームの照射位置の調整によってなされる。例えば電子ビーム照射装置本体1の軸心O−Oとの相対的位置調整、フォーカシング調整、深度調整等がなされる。
その後、移動ステージ100を移動して、図4に示すように、目的とする被電子ビーム照射体3を、差動排気浮上ヘッド4との所定の対向位置に、電子ビーム調整用基板101と交換して配置する。
その後、図8に示すように、真空封止バルブ31をXおよびY方向に微調整して、先に調整した電子ビーム2の軸心位置と、第1の電子ビーム透過孔32の中心軸を一致させ、被電子ビーム照射体3に電子ビーム照射を行う。
このとき、支持体20は、回転させ、かつ移動ステージ100のY方向移動によって、電子ビーム照射装置本体1からの電子ビーム2を、被電子ビーム照射体3上に走査させる。
その後、図3で示した真空封止バルブ31の閉塞を行い、被電子ビーム照射体3の移動交換を行って、次の電子ビーム照射作業がなされる。
図5、図6および図7は、このように、第1および第2の電子ビーム通過孔32および33を有する真空封止バルブ31とした場合における前述した図2、図3および図4に対応する電子ビームの微調整状態、真空封止バルブ31の閉塞状態および被電子ビーム照射体3への電子ビーム照射状態における本発明電子ビーム照射装置の要部の概略断面図を示す。この場合、図5で示すように、電子ビームの微調整状態、つまり真空封止バルブ31による差動排気浮上ヘッド4の電子ビーム透過孔30の開放を、第2の電子ビーム透過孔33によって行うようにした場合で、そのほかは、図2〜図4で説明したと同様の作業、動作がなされる。
すなわち、図11で示すように、小径の電子ビーム透過孔19が用いられ従来構造におけるようにビーム軸自体を偏向させることなく、電子ビーム出射孔26からの電子ビーム2を差動排気浮上ヘッド4の電子ビーム透過孔30に、通過させることができる。
したがって、解像度にすぐれ、被電子ビーム照射体3および電子ビーム照射装置1に対する汚損、破損等の回避、電子ビーム照射装置本体装置1の寿命等の改善が図られる。
Claims (7)
- 電子ビーム出射孔を有する電子ビーム照射装置本体と、
上記電子ビーム出射孔に対向する電子ビーム透過孔が形成された差動排気浮上ヘッドと、
該差動排気浮上ヘッドに対向して被電子ビーム照射体を配置する被電子ビーム照射体の支持体とを有し、
上記差動排気浮上ヘッドは、静圧差動排気によって該差動排気浮上ヘッドを上記被電子ビーム照射体から非接触的に浮上させると共に、上記電子ビーム出射孔の前方部を限定的に真空に保持する真空シールを構成するようになされ、
上記差動排気浮上ヘッドは、上記電子ビーム透過孔を開閉する真空封止バルブを有し、
該真空封止バルブは、上記電子ビーム照射装置本体の電子ビーム出射孔および上記差動排気浮上ヘッドの電子ビーム透過孔の内径より小径の電子ビーム通過孔を少なくとも有し、
該真空封止バルブは、上記差動排気浮上ヘッドの電子ビーム透過孔を開放する開放状態と、上記小径の電子ビーム通過孔を、上記電子ビーム照射装置本体からの上記電子ビームの光路位置に配置する配置状態とを形成する構成とされて成ることを特徴とする電子ビーム照射装置。 - 上記真空封止バルブは、上記電子ビームの微調整時に、上記差動排気浮上ヘッドの電子ビーム透過孔を開放する開放状態と、上記被電子ビーム照射体に対する電子ビーム照射時に、上記電子ビーム照射装置本体の電子ビーム出射孔および上記差動排気浮上ヘッドの電子ビーム透過孔の内径より小の内径の電子ビーム通過孔を上記電子ビーム照射装置本体からの上記電子ビームの光路位置に配置する配置状態とを形成する構成とされて成ることを特徴とする請求項1に記載の電子ビーム照射装置。
- 上記真空封止バルブは、上記差動排気浮上ヘッドと、上記被電子ビーム照射体との相対的位置が、非対向位置とされた時に、上記差動排気浮上ヘッドの上記電子ビーム透過孔を閉塞する構成とされたことを特徴とする請求項1に記載の電子ビーム照射装置。
- 上記真空封止バルブは、電子ビーム通過孔を有する移動体を有し、
該移動体の電子ビーム通過孔は、その内径が、上記電子ビーム照射装置本体の電子ビーム出射孔および上記差動排気浮上ヘッドの電子ビーム透過孔の内径より小に選定され、
上記被電子ビーム照射体に対する電子ビームの照射時に、上記移動体の位置調整によって上記電子ビーム通過孔を、上記電子ビーム照射装置本体からの上記電子ビームの光路位置に配置する構成とされたことを特徴とする請求項1に記載の電子ビーム照射装置。 - 上記真空封止バルブは、上記差動排気浮上ヘッドと、上記被電子ビーム照射体との相対的位置が、非対向位置とされる時に、上記移動体の所定の移動位置で、上記差動排気浮上ヘッドの上記電子ビーム透過孔を閉塞する構成とされたことを特徴とする請求項1に記載の電子ビーム照射装置。
- 上記真空封止バルブは、内径を異にする少なくとも第1および第2電子ビーム通過孔を有する移動体を有し、
該真空封止バルブの上記第1電子ビーム通過孔は、その内径が、上記電子ビーム照射装置本体の電子ビーム出射孔および上記差動排気浮上ヘッドの電子ビーム透過孔の内径より小に選定され、上記第2電子ビーム通過孔は、上記差動排気浮上ヘッドの電子ビーム透過孔と同等ないしはこれより大に選定され、
上記電子ビームの調整時に、上記移動体の所定の移動位置で、上記第2電子ビーム通過孔が上記差動排気浮上ヘッドの電子ビーム透過孔に対向して、該電子ビーム透過孔を開放し、
上記被電子ビーム照射体に対する電子ビームの照射時に、上記移動体の位置調整によって上記第1電子ビーム通過孔を、上記電子ビーム照射装置本体からの上記電子ビームの光路位置に配置する構成とされたことを特徴とする請求項1に記載の電子ビーム照射装置。 - 上記真空封止バルブは、上記差動排気浮上ヘッドと、上記被電子ビーム照射体との相対的位置が、非対向位置とされた時に、上記移動体の所定の移動位置で、上記差動排気浮上ヘッドの上記電子ビーム透過孔を閉塞する構成とされことを特徴とする請求項6に記載の電子ビーム照射装置。
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