(57)【要約】      （修正有）【課題】成形アパーチャアレイ基板の温度を適正に制御することが可能なマルチ荷電粒子ビーム描画装置を提供する。【解決手段】マルチ荷電粒子ビーム描画装置は、荷電粒子ビームを放出する放出部１６と、開口面積が可変である第１の開口部を有し荷電粒子ビームの一部を遮蔽する制限アパーチャユニット２２と、複数の第２の開口部を有し第１の開口部を通過した荷電粒子ビームが照射され、複数の第２の開口部を荷電粒子ビームの一部が通過することによりマルチビームを形成する成形アパーチャアレイ基板２８と、マルチビームの各ビームが通過する複数の第３の開口部を有しマルチビームの各ビームを独立に偏向可能なブランキングアパーチャアレイ基板３０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
開口面積が可変である第１の開口部を有し、前記荷電粒子ビームの一部を遮蔽する制限アパーチャユニットと、
複数の第２の開口部を有し、前記第１の開口部を通過した前記荷電粒子ビームが照射され、前記複数の第２の開口部を前記荷電粒子ビームの一部が通過することによりマルチビームを形成する成型アパーチャアレイ基板と、
前記マルチビームの各ビームが通過する複数の第３の開口部を有し、前記マルチビームの各ビームを独立に偏向可能なブランキングアパーチャアレイ基板と、
を備えるマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項２】
前記制限アパーチャユニットの前記第１の開口部は、相対移動可能な第１の部分と第２の部分とを組合せて形成される請求項１記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項３】
前記第１の部分と前記第２の部分は離間している請求項２記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項４】
前記第１の開口部は矩形である請求項１ないし請求項３いずれか一項記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項５】
前記制限アパーチャユニットは重金属を含む請求項１ないし請求項４いずれか一項記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチ荷電粒子ビーム描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの高集積化に伴い、半導体デバイスの回路パターンの微細化が進んでいる。回路パターンの微細化を実現する上で、半導体基板上に回路パターンを形成するリソグラフィ技術が重要となる。リソグラフィ技術を用いて微細な回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン（レチクル或いはマスクともいう。）が必要となる。電子ビーム描画は、本質的に優れた解像性を有しており、高精度の原画パターンの製造に用いられる。
【０００３】
例えば、マルチビームを用いた描画装置がある。１本の電子ビームで描画する場合に比較して、マルチビームを用いることで一度に多くの電子ビームを試料に照射できる。したがって、描画のスループットを大幅に向上することが可能である。
【０００４】
マルチビームを用いた描画装置では、電子銃から放出された電子ビームを、複数の開口部を有する成形アパーチャアレイに通してマルチビームを形成する。マルチビームの各ビームは、ブランキングアパーチャアレイ基板によって独立に偏向される。
【０００５】
ブランキングアパーチャアレイ基板は、マルチビームの各ビームが通過する複数の開口部と、各開口部に設けられた電極対を有する。電極対に印加される電圧を制御することで、マルチビームの各ビームが偏向される。電極対により偏向されたビームは遮蔽され、偏向されなかったビームが試料に照射されることにより、描画が行われる。
【０００６】
成形アパーチャアレイ基板は、電子ビームが照射されることにより温度が上昇する。成形アパーチャアレイ基板の温度が上昇すると、熱膨張により開口部のピッチが変化する。開口部のピッチが所定の範囲を逸脱すると、例えば、マルチビームの各ビームがブランキングアパーチャアレイの所望の開口部を通過できなくなり、試料に照射される電子ビームが欠損するという問題が生じる。
【０００７】
このため、例えば、成形アパーチャアレイの開口部のピッチは、成形アパーチャアレイ基板の温度上昇による変化をあらかじめ考慮に入れて設計される。描画時には、成形アパーチャアレイ基板の温度を所定の範囲に保つことで、開口部のピッチが所定の範囲に収まるようにする。
【０００８】
成形アパーチャアレイ基板の温度上昇を防止するためには、例えば、成形アパーチャアレイ基板に照射される電子ビームの量を制限する制限アパーチャを設けることが考えられる。制限アパーチャは、電子銃と成形アパーチャアレイ基板との間に設けられ、電子ビームの一部を遮蔽することで、成形アパーチャアレイ基板に照射される電子ビームの量を制限する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１４０２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一方、成型アパーチャ温度を低く抑えすぎると、成型アパーチャの孔での汚れ（主にハイドロカーボン）の成長が促進されるという問題が生じる。成形アパーチャの孔での汚れが成長すると、ビーム形状精度が劣化したり、ビーム位置精度が劣化したりするなどの、描画精度上の問題が生じる。そのため成形アパーチャの交換が必要となるが、装置を停止して交換作業を行う必要があり、装置稼働率を著しく下げるという問題が生じる。  このように、温度上昇による成形アパーチャ開口部ピッチの変化を抑えるには温度は低い方がよいが、温度が低すぎると成形アパーチャの汚れ成長による精度劣化、稼働率の低下の問題が生じる。そこで、本発明が解決しようとする課題は、成型アパーチャアレイ基板の温度を適正に制御することが可能なマルチ荷電粒子ビーム描画装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、荷電粒子ビームを放出する放出部と、開口面積が可変である第１の開口部を有し、前記荷電粒子ビームの一部を遮蔽する制限アパーチャユニットと、複数の第２の開口部を有し、前記第１の開口部を通過した前記荷電粒子ビームが照射され、前記複数の第２の開口部を前記荷電粒子ビームの一部が通過することによりマルチビームを形成する成型アパーチャアレイ基板と、前記マルチビームの各ビームが通過する複数の第３の開口部を有し、前記マルチビームの各ビームを独立に偏向可能なブランキングアパーチャアレイ基板と、を備える。
【００１２】
上記態様のマルチ荷電粒子ビーム描画装置において、前記制限アパーチャユニットの前記第１の開口部は、相対移動可能な第１の部分と第２の部分とを組合せて形成されることが好ましい。
【００１３】
上記態様のマルチ荷電粒子ビーム描画装置において、前記第１の部分と前記第２の部分は離間していることが好ましい。
【００１４】
上記態様のマルチ荷電粒子ビーム描画装置において、前記第１の開口部は矩形であることが好ましい。
【００１５】
上記態様のマルチ荷電粒子ビーム描画装置において、前記制限アパーチャユニットは重金属を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、成型アパーチャアレイ基板の温度を適正に制御することが可能なマルチ荷電粒子ビーム描画装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態のマルチ荷電粒子ビーム描画装置の構成を示す概念図。
【図２】第１の実施形態の制限アパーチャユニットの模式図。
【図３】第１の実施形態の制限アパーチャユニットの説明図。
【図４】第１の実施形態の成形アパーチャアレイ基板の模式図。
【図５】第１の実施形態の成形アパーチャアレイ基板の照明領域の説明図。
【図６】第２の実施形態の制限アパーチャユニットの模式図。
【図７】第２の実施形態の制限アパーチャユニットの説明図。
【図８】第３の実施形態の制限アパーチャユニットの模式図。
【図９】第３の実施形態の制限アパーチャユニットの説明図。
【図１０】第４の実施形態のマルチ荷電粒子ビーム描画装置の構成を示す概念図。
【図１１】第５の実施形態のマルチ荷電粒子ビーム描画装置の構成を示す概念図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。以下、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。ただし、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでもかまわない。
【００１９】
本明細書中、描画データとは、試料に描画するパターンの基データである。描画データはＣＡＤ等で設計者により生成された設計データを、描画装置内での演算処理が可能となるようにフォーマットを変換したデータである。図形等の描画パターンが、例えば、図形の頂点等の座標で定義されている。
【００２０】
（第１の実施形態）
第１の実施形態のマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、荷電粒子ビームを放出する放出部と、開口面積が可変である第１の開口部を有し、荷電粒子ビームの一部を遮蔽する制限アパーチャユニットと、複数の第２の開口部を有し、第１の開口部を通過した荷電粒子ビームが照射され、複数の第２の開口部を荷電粒子ビームの一部が通過することによりマルチビームを形成する成型アパーチャアレイ基板と、マルチビームの各ビームが通過する複数の第３の開口部を有し、マルチビームの各ビームを独立に偏向可能なブランキングアパーチャアレイ基板と、を備える。
【００２１】
以下、マルチ荷電粒子ビーム描画装置が、マスク描画装置である場合を例に説明する。
【００２２】
図１は、第１の実施形態のマルチ荷電粒子ビーム描画装置の構成を示す概念図である。
【００２３】
図１に示すように、マスク描画装置（荷電粒子ビーム描画装置）は、描画部１００と制御部２００を備えている。マスク描画装置は、試料４２に所望するパターンを描画する。
【００２４】
描画部１００は、電子鏡筒１２、描画室１４を有している。電子鏡筒１２内には、電子銃１６（放出部）、照明レンズ１８、制限アパーチャユニット２２、成形アパーチャアレイ基板２８、ブランキングアパーチャアレイ基板３０、投影レンズ３２、偏向器３４、ストッピングアパーチャ基板３６、及び、対物レンズ３８が配置されている。描画部１００は、試料４２への描画を実行する。
【００２５】
描画室１４内には、移動可能に配置されたＸＹステージ４０が配置されている。ＸＹステージ４０上には、試料４２を載置することが可能である。試料４２は、ウェハにパターンを転写する露光用のマスク基板である。マスク基板は、例えば、まだ何も描画されていないマスクブランクスである。
【００２６】
電子鏡筒１２内及び描画室１４内は、図示しない真空ポンプにより真空引きされ、略真空となっている。
【００２７】
制御部２００は、ステージ駆動回路４４、偏向制御回路４６、制限アパーチャ駆動回路４８、制御計算機５０、メモリ５２、及び、磁気ディスク装置５４を有している。制御部２００は、試料４２への描画を行う描画部１００を制御する。
【００２８】
電子銃１６は、電子ビームＢを放出する。電子銃１６は、放出部の一例である。
【００２９】
照明レンズ１８は、電子銃１６のＸＹステージ４０側（以下、下流側と記す）に設けられる。照明レンズ１８は、電子銃１６から放出された電子ビームＢを屈折させ、制限アパーチャユニット２２に照射する。このとき、照明レンズ１８により、照射角度を所定の角度とすることができる。本実施形態においては垂直に照射されるが、後述する縮小光学系としてもよい。ここで、照明レンズ１８は、電子レンズである。
【００３０】
制限アパーチャユニット２２は、照明レンズ１８の下流側に設けられる。制限アパーチャユニット２２は、照明レンズ１８と成形アパーチャアレイ基板２８との間に設けられる。制限アパーチャユニット２２は、照明レンズ１８を通って制限アパーチャユニット２２に照射された電子ビームＢの一部を遮蔽する。
【００３１】
図２は、第１の実施形態の制限アパーチャユニットの模式図である。図２（ａ）は制限アパーチャユニットの上面図、図２（ｂ）は制限アパーチャユニットの一部（第１の部分）の上面図、図２（ｃ）は制限アパーチャユニットの別の一部（第２の部分）の上面図、図２（ｄ）は制限アパーチャユニットの断面図である。図２（ｄ）は図２（ａ）のＡＡ’断面を示す。
【００３２】
図２（ａ）に示すように、制限アパーチャユニット２２は第１の開口部２２ｘを有する。第１の開口部２２ｘは、例えば、矩形である。第１の開口部２２ｘは、例えば、正方形である。制限アパーチャユニット２２に照射された電子ビームＢの一部が、第１の開口部２２ｘを通過する。
【００３３】
制限アパーチャユニット２２は、２つのＬ字形の部品（第１の部分２２ａと第２の部分２２ｂ）を組合せて構成されている。第１の部分２２ａ、第２の部分２２ｂは、それぞれ板状である。
【００３４】
図２（ａ）及び図２（ｄ）に示すように、第２の部分２２ｂの少なくとも一部は第１の部分２２ａに対向する。第２の部分２２ｂの少なくとも一部は、第１の部分２２ａと上下方向で重なっている。第１の部分２２ａに第２の部分２２ｂが重なることで、第１の開口部２２ｘが形成される。
【００３５】
第１の部分２２ａと第２の部分２２ｂは、例えば、接触せず上下方向（鉛直方向）に所定の隙間を有して離間している。
【００３６】
制限アパーチャユニット２２は、例えば、重金属を含む。制限アパーチャユニット２２を構成する第１の部分２２ａと第２の部分２２ｂは、例えば、非磁性でＸ線を発生しない重金属を含む材料で構成される。重金属は、例えば、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、又は金（Ａｕ）、である。なお、重金属とは、鉄（Ｆｅ）以上の比重を有する金属を意味する。
【００３７】
また、制限アパーチャユニット２２の材料として、例えば、カーボン（Ｃ）やシリコン（Ｓｉ）を用いることも可能である。また、アルミニウム（ｌ）やチタン（Ｔｉ）等の反射率（後方散乱係数）が小さく、加工し易い軽金属を用いることも可能である。
【００３８】
第１の部分２２ａと第２の部分２２ｂの厚さは、例えば、０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下である。
【００３９】
支持部２６は、制限アパーチャユニット２２を支持する。支持部２６は、第１の支持棒２６ａ及び第２の支持棒２６ｂを有する。支持部２６は、例えば、第１の部分２２ａが第１の支持棒２６ａで支持される。例えば、第２の部分２２ｂが第２の支持棒２６ｂで支持される。
【００４０】
第１の部分２２ａ及び第２の部分２２ｂは、少なくともそれぞれ一箇所で第１の支持棒２６ａ及び第２の支持棒２６ｂで支持される。第１の部分２２ａ及び第２の部分２２ｂが、それぞれ複数個所で支持部２６によって、支持されても構わない。
【００４１】
駆動モータ２４は、支持部２６に接続される。駆動モータ２４は、例えば、支持部２６を水平方向に移動させることにより、第１の部分２２ａと第２の部分２２ｂとを相対移動させる。
【００４２】
駆動モータ２４は、例えば、非磁性モータである。駆動モータ２４は、例えば、ピエゾモータである。駆動モータ２４に非磁性モータを用いることで、駆動モータ２４の動作が電子ビームＢの軌道へ与える影響が低減される。
【００４３】
図３は、第１の実施形態の制限アパーチャの説明図である。図３（ａ）は、第１の開口部２２ｘの開口面積が小さい状態、図３（ｂ）は、第１の開口部２２ｘの開口面積が大きい状態を示す。
【００４４】
制限アパーチャユニット２２の第１の開口部２２ｘの開口面積は可変である。例えば、図３（ａ）に示す開口面積が小さい状態から、駆動モータ２４を駆動して支持部２６を矢印の方向に水平移動させることにより、図３（ｂ）に示す開口面積が大きい状態に変化させることが可能である。また、駆動モータ２４を駆動して支持部２６を矢印の方向と逆方向に水平移動させることにより、図３（ｂ）に示す開口面積が大きい状態から、図３（ａ）に示す開口面積が小さい状態へ変化させることが可能である。
【００４５】
第１の開口部２２ｘの最大開口面積は、例えば、最小開口面積の１．２倍以上３倍以下である。
【００４６】
成形アパーチャアレイ基板２８は、制限アパーチャユニット２２の下流側に設けられる。成形アパーチャアレイ基板２８は、制限アパーチャユニット２２とブランキングアパーチャアレイ基板３０との間に設けられる。成形アパーチャアレイ基板２８には、制限アパーチャユニット２２を通過した電子ビームＢが照射される。成形アパーチャアレイ基板２８は、マルチビームＭＢを形成する。
【００４７】
図４は、第１の実施形態の成形アパーチャアレイ基板の模式図である。図４は、成形アパーチャアレイ基板の上面図である。
【００４８】
成形アパーチャアレイ基板２８は、板状である。成形アパーチャアレイ基板２８は、複数の第２の開口部２８ｘを有する。成形アパーチャアレイ基板２８には、例えば、縦ｍ列×横ｎ列（ｍ、ｎ≧２）の第２の開口部２８ｘが所定のピッチで配列する。
【００４９】
第２の開口部２８ｘは、例えば、矩形である。第２の開口部２８ｘは、例えば、正方形である。第２の開口部２８ｘを、例えば、円形とすることも可能である。
【００５０】
制限アパーチャユニット２２を通過した電子ビームＢの一部が、成形アパーチャアレイ基板２８の複数の第２の開口部２８ｘを通過して分割されることで、マルチビームＭＢが形成される。
【００５１】
成形アパーチャアレイ基板２８の材質は、例えば、シリコン（Ｓｉ）である。
【００５２】
ブランキングアパーチャアレイ基板３０は、成形アパーチャアレイ基板２８の下流側に設けられる。ブランキングアパーチャアレイ基板３０により、マルチビームＭＢの各ビームを独立に偏向することが可能である。
【００５３】
ブランキングアパーチャアレイ基板３０は、板状である。ブランキングアパーチャアレイ基板３０には、成形アパーチャアレイ基板２８で形成されたマルチビームＭＢの各ビームが通過する複数の第３の開口部３０ｘを有する。ブランキングアパーチャアレイ基板３０には、例えば、縦ｍ列×横ｎ列（ｍ、ｎ≧２）の第３の開口部３０ｘが所定のピッチで配列する。
【００５４】
成形アパーチャアレイ基板２８の第２の開口部２８ｘの数と、ブランキングアパーチャアレイ基板３０の第３の開口部３０ｘの数は同一である。
【００５５】
第３の開口部３０ｘのそれぞれに、ブランカが設けられる。ブランカは、一対の電極で形成される。例えば、ブランカの一方の電極はグランド電位に固定され、他方の電極には、グランド電位と異なる電位が印加される。第３の開口部３０ｘを通過するマルチビームＭＢの各ビームは、ブランカに印加される電圧により、独立に偏向される。
【００５６】
投影レンズ３２は、ブランキングアパーチャアレイ基板３０の下流側に設けられる。投影レンズ３２は、ブランキングアパーチャアレイ基板３０を通過したマルチビームＭＢを収束させる。投影レンズ３２は、電子レンズである。
【００５７】
偏向器３４は、投影レンズ３２の下流側に設けられる。偏向器３４は、投影レンズ３２で収束されるマルチビームＭＢを、一括して同一方向によって偏向する。
【００５８】
ストッピングアパーチャ基板３６は、偏向器３４の下流側に設けられる。ストッピングアパーチャ基板３６は、マルチビームＭＢの内、ブランキングアパーチャアレイ基板３０のブランカによって偏向された電子ビームを、遮蔽する。
【００５９】
ストッピングアパーチャ基板３６は、板状である。ストッピングアパーチャ基板３６は、第４の開口部３６ｘを有する。マルチビームＭＢの内、ブランキングアパーチャアレイ基板３０のブランカによって偏向されなかった電子ビームは、第４の開口部３６ｘを通過する。
【００６０】
なお、偏向器３４を、ストッピングアパーチャ基板３６の下流側に設けることも可能である。
【００６１】
対物レンズ３８は、ストッピングアパーチャ基板３６の下流側に設けられる。対物レンズ３８は、ストッピングアパーチャ基板３６を通過した各ビームの焦点を、試料４２に合わせる。
【００６２】
ステージ駆動回路４４は、描画室１４内のＸＹステージ４０の移動を制御する。偏向制御回路４６は、ブランキングアパーチャアレイ基板３０及び偏向器３４によるマルチビームＭＢの偏向を制御する。
【００６３】
制限アパーチャ駆動回路４８は、駆動モータ２４による、制限アパーチャユニット２２の第１の部分２２ａと第２の部分２２ｂとの相対移動を制御する。制限アパーチャ駆動回路４８は、制限アパーチャユニット２２の第１の部分２２ａと第２の部分２２ｂとの相対移動を制御する。言い換えれば、制限アパーチャ駆動回路４８は、制限アパーチャユニット２２の開口面積を制御する。
【００６４】
磁気ディスク装置５４は、例えば、描画データを記憶する。磁気ディスク装置５４から制御計算機５０に描画データが入力される。
【００６５】
メモリ５２は、例えば、制御計算機５０に入力される情報、演算処理中の情報、及び、演算処理後の情報を記憶する。
【００６６】
制御計算機５０は、ステージ駆動回路４４、偏向制御回路４６、制限アパーチャ駆動回路４８に接続される。制御計算機５０から、ステージ駆動回路４４、偏向制御回路４６、制限アパーチャ駆動回路４８に指令信号が送られ、描画が実行される。
【００６７】
図１では、第１の実施形態を説明する上で必要な構成部分について記載している。第１の実施形態のマスク描画装置には、マスク描画装置にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。
【００６８】
次に、第１の実施形態のマルチ荷電粒子ビーム描画装置の動作について、説明する。
【００６９】
電子銃１６から放出された電子ビームＢは、照明レンズ１８により、制限アパーチャユニット２２を照射する。このとき、照明レンズ１８により、照射角度を所定の角度とすることができる。本実施形態においては垂直に照射されるが、後述する縮小光学系としてもよい。制限アパーチャユニット２２の第１の開口部２２ｘを通過した電子ビームＢは、成形アパーチャアレイ基板２８を照明する。
【００７０】
制限アパーチャユニット２２の第１の開口部２２ｘの開口面積は、可変である。制限アパーチャ駆動回路４８からの指令信号により駆動モータ２４が動作し、第１の部分２２ａと第２の部分２２ｂとを相対移動させることで、第１の開口部２２ｘの開口面積が変化する。
【００７１】
図５は、第１の実施形態の成形アパーチャアレイ基板の照明領域の説明図である。図５（ａ）は照明領域が狭い場合、図５（ｂ）は照明領域が広い場合を示す。照明領域は、電子ビームＢが照射される領域である。
【００７２】
制限アパーチャユニット２２の第１の開口部２２ｘの開口面積が小さい場合、図５（ａ）にハッチングで示すように、成形アパーチャアレイ基板２８の照明領域２８ａは狭くなる。一方、制限アパーチャユニット２２の第１の開口部２２ｘの開口面積が大きい場合、図５（ｂ）にハッチングで示すように、成形アパーチャアレイ基板２８の照明領域２８ａは広くなる。
【００７３】
成形アパーチャアレイ基板２８を照明した電子ビームＢは、成形アパーチャアレイ基板２８の複数の第２の開口部２８ｘを通過して分割され、複数の電子ビーム（マルチビームＭＢ）が形成される。
【００７４】
マルチビームＭＢの各ビームは、ブランキングアパーチャアレイ基板３０の複数の第３の開口部３０ｘをそれぞれ通過する。マルチビームＭＢの各ビームのうち、例えば、一部がブランカに印加される電圧により偏向される。
【００７５】
ブランキングアパーチャアレイ基板３０の複数の第２の開口部２８ｘを通過したマルチビームＭＢの各ビームは、投影レンズ３２により収束され、ストッピングアパーチャ基板３６の第４の開口部３６ｘへ向かう。マルチビームＭＢの各ビームのうち、ブランキングアパーチャアレイ基板３０で偏向された電子ビームは、ストッピングアパーチャ基板３６の第４の開口部３６ｘからはずれ、遮蔽される。
【００７６】
一方、ブランキングアパーチャアレイ基板３０で偏向されなかった電子ビームは、ストッピングアパーチャ基板３６の第４の開口部３６ｘを通過する。ブランキングアパーチャアレイ基板３０とストッピングアパーチャ基板３６により、各ビームの試料４２への照射と非照射が独立に制御される。
【００７７】
制御計算機５０から偏向制御回路４６へ、描画データに基づく指令信号が伝達される。偏向制御回路４６からの指令信号により、ブランキングアパーチャアレイ基板３０の各ブランカに印加する電圧が制御され、各ビームの偏向の有無が制御される。
【００７８】
ストッピングアパーチャ基板３６を通過した各ビームは、対物レンズ３８により焦点が合わされ、試料４２上に照射され、試料４２の描画が実行される。
【００７９】
各ビームは、偏向器３４により、一括して偏向されることで、試料４２の所定の位置に照射される。制御計算機５０から偏向制御回路４６へ、描画データに基づく指令信号が伝達される。偏向制御回路４６からの指令信号に基づき偏向器３４により、電子ビームが偏向され、描画データによって決定される試料４２上の所定位置に、電子ビームが照射される。
【００８０】
電子ビームは、例えば、連続移動するＸＹステージ４０上の試料４２上の所定位置に、照射される。ＸＹステージ４０は、ステージ駆動回路４４からの指令信号に基づき移動する。電子ビームは、偏向器３４によって偏向されることで、ＸＹステージ４０の移動に追随する。
【００８１】
次に、第１の実施形態の荷電粒子ビーム描画装置の作用及び効果について説明する。
【００８２】
成形アパーチャアレイ基板２８は、電子ビームＢが照射されることにより温度が上昇する。成形アパーチャアレイ基板２８の温度が上昇すると、熱膨張により第２の開口部２８ｘのピッチが変化する。第２の開口部２８ｘのピッチが所定の範囲を逸脱すると、例えば、マルチビームＭＢの各ビームがブランキングアパーチャアレイ基板３０の対応する第３の開口部３０ｘを通過できなくなり、試料４２に照射されるべき電子ビームが欠損するという問題が生じる。
【００８３】
このため、例えば、成形アパーチャアレイ基板２８の第２の開口部２８ｘのピッチは、温度上昇による変化をあらかじめ考慮に入れて設計される。描画時には、成形アパーチャアレイ基板２８の温度を所定の範囲に保つことで、第２の開口部２８ｘのピッチが所定の範囲に収まるようにする。よって、成形アパーチャアレイ基板２８の温度が高くなりすぎても、低くなりすぎても、第２の開口部２８ｘのピッチが所定の範囲から逸脱し、試料４２に照射されるべき電子ビームが欠損するため、問題となる。
【００８４】
さらに、成形アパーチャアレイ基板２８の温度が低すぎる場合には、雰囲気中から固化した付着物が第２の開口部２８ｘに付着する。第２の開口部２８ｘに付着物が付着すると、チャージアップにより電子ビームが意図せず偏向され、描画精度が低下するという問題が生じる。また、付着物の量が多いと、第２の開口部２８ｘが閉塞し、試料４２に照射されるビームが欠損するという問題が生じる。
【００８５】
例えば、成形アパーチャアレイ基板２８の温度を冷却水で制御する方法がある。成形アパーチャアレイ基板２８を冷却する冷却水を循環させ、冷却水の温度や流量を制御することで、成形アパーチャアレイ基板２８の温度を制御する。
【００８６】
しかし、冷却水の温度や流量による温度制御では、成形アパーチャアレイ基板２８の温度の変更に時間がかかる。このため、マスク描画装置のスループットが低下するという問題が生じる。
【００８７】
第１の実施形態のマスク描画装置は、制限アパーチャユニット２２の第１の開口部２２ｘの開口面積が可変である。このため、成形アパーチャアレイ基板２８に照射される電子ビームＢの照明領域２８ａの面積も可変となる。
【００８８】
照明領域２８ａの面積を変化させることで、成形アパーチャアレイ基板２８の温度を変化させることが可能である。例えば、成形アパーチャアレイ基板２８の温度を低くしたい場合、図５（ａ）に示すように、照明領域２８ａを狭くする。一方、例えば、成形アパーチャアレイ基板２８の温度を高くした場合、図５（ｂ）に示すように、照明領域２８ａを広くする。
【００８９】
第１の実施形態のマスク描画装置は、制限アパーチャユニット２２の第１の開口部２２ｘの開口面積を変化させることにより、成形アパーチャアレイ基板２８の温度を適正に制御することが可能となる。
【００９０】
制限アパーチャユニット２２の第１の開口部２２ｘの開口面積を変化させることで、直接、成形アパーチャアレイ基板２８への電子ビームＢの照射量を変化させることができる。このため、成形アパーチャアレイ基板２８の温度の変更にかかる時間が短くなる。したがって、マスク描画装置のスループットが向上する。
【００９１】
制限アパーチャユニット２２の第１の部分２２ａと第２の部分２２ｂは、離間していることが好ましい。第１の部分２２ａと第２の部分２２ｂとが相対移動する際に、接触しないことで発塵が抑制される。
【００９２】
制限アパーチャユニット２２の第１の部分２２ａと第２の部分２２ｂは、重金属を含むことが好ましい。例えば、シリコン（Ｓｉ）よりも比重の大きい重金属を含むことで、Ｘ線の発生が抑制される。また、電子ビームに対する所望の遮蔽能力が得られる。また、重金属を含むことで、耐熱性が向上する。
【００９３】
制限アパーチャユニット２２の第１の部分２２ａと第２の部分２２ｂの厚さは、０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることがより好ましい。上記下限値よりも厚いことで、電子ビームに対する十分な遮蔽能力が得られる。また、上記上限値よりも薄いことで軽量になり、支持部２６による支持が容易となる。
【００９４】
制限アパーチャユニット２２の第１の開口部２２ｘの最大開口面積は、例えば、最小開口面積の１．２倍以上３倍以下であることが好ましく、１．５倍以上２．５倍以下であることが好ましい。上記下限値より大きいことで、広い温度範囲で成形アパーチャアレイ基板２８の温度を制御することが可能となる。また、上記下限値よりも小さいことで、制限アパーチャユニット２２のサイズを小さくできるとともに、加工が容易となる。
【００９５】
以上、第１の実施形態のマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、制限アパーチャユニット２２の第１の開口部２２ｘの開口面積を可変とすることにより、成形アパーチャアレイ基板２８の温度を迅速、かつ、適正に制御することが可能となる。
【００９６】
（第２の実施形態）
第２の実施形態のマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、制限アパーチャユニットの構造が第１の実施形態と異なる以外は、第１の実施形態のマルチ荷電粒子ビーム描画装置と同様である。以下、第１の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する。
【００９７】
図６は、第２の実施形態の制限アパーチャユニットの模式図である。図６（ａ）は制限アパーチャの上面図、図６（ｂ）は制限アパーチャユニットの一部（第１の部分）の上面図、図６（ｃ）は制限アパーチャユニットの別の一部（第２の部分）の上面図、図６（ｄ）は制限アパーチャユニットの断面図である。図６（ｄ）は図６（ａ）のＢＢ’断面を示す。
【００９８】
図６（ａ）に示すように、制限アパーチャユニット２２は第１の開口部２２ｘを有する。第１の開口部２２ｘは、例えば、矩形である。第１の開口部２２ｘは、例えば、正方形である。制限アパーチャユニット２２に照射された電子ビームＢの一部が、第１の開口部２２ｘを通過する。
【００９９】
制限アパーチャユニット２２は、第１の部分２２ａと第２の部分２２ｂを有する。図６（ｂ）に示すように第１の部分２２ａは、枠形状である。また、第１の部分２２ａは板状である。
【０１００】
同様に、図６（ｃ）に示すように第２の部分２２ｂは、枠形状である。また、第２の部分２２ｂは板状である。
【０１０１】
図６（ａ）及び図６（ｄ）に示すように、第２の部分２２ｂの少なくとも一部は第１の部分２２ａと対向する。言い換えれば、第１の部分２２ａと上下方向で重なっている。第１の部分２２ａに第２の部分２２ｂが重なることで、第１の開口部２２ｘが形成される。
【０１０２】
第１の部分２２ａと第２の部分２２ｂは、例えば、上下方向に離間している。第１の部分２２ａと第２の部分２２ｂは、例えば、接触していない。
【０１０３】
制限アパーチャユニット２２は、を構成する第１の部分２２ａと第２の部分２２ｂは、例えば、第１の実施形態と同様の材料、厚さのものを用いることができる。
【０１０４】
図７は、第２の実施形態の制限アパーチャの説明図である。図７（ａ）は、第１の開口部２２ｘの開口面積が小さい状態、図７（ｂ）は、第１の開口部２２ｘの開口面積が大きい状態を示す。
【０１０５】
制限アパーチャユニット２２の第１の開口部２２ｘの開口面積は可変である。例えば、図７（ａ）に示す開口面積が小さい状態から、駆動モータ２４を駆動して支持部２６を矢印の方向に水平移動させることにより、図７（ｂ）に示す開口面積が大きい状態に変化させることが可能である。また、駆動モータ２４を駆動して支持部２６を矢印の方向と逆方向に水平移動させることにより、図７（ｂ）に示す開口面積が大きい状態から、図７（ａ）に示す開口面積が小さい状態変化させることが可能である。
【０１０６】
以上、第２の実施形態のマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、第１の実施形態と同様、制限アパーチャユニット２２の第１の開口部２２ｘの開口面積を可変とすることにより、成形アパーチャアレイ基板２８の温度を迅速、かつ、適正に制御することが可能となる。
【０１０７】
（第３の実施形態）
第３の実施形態のマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、制限アパーチャユニットの構造が第１の実施形態と異なる以外は、第１の実施形態のマルチ荷電粒子ビーム描画装置と同様である。以下、第１の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する。
【０１０８】
図８は、第３の実施形態の制限アパーチャユニットの模式図である。図８（ａ）は制限アパーチャユニットの上面図、図８（ｂ）は制限アパーチャユニットの一部（第１の部分、第３の部分）の上面図、図８（ｃ）は制限アパーチャの別の一部（第２の部分、第４の部分）の上面図、図８（ｄ）は制限アパーチャの断面図である。図８（ｄ）は図８（ａ）のＣＣ’断面を示す。
【０１０９】
図８（ａ）に示すように、制限アパーチャユニット２２は第１の開口部２２ｘを有する。第１の開口部２２ｘは、例えば、矩形である。第１の開口部２２ｘは、例えば、正方形である。制限アパーチャユニット２２に照射された電子ビームＢの一部が、第１の開口部２２ｘを通過する。
【０１１０】
制限アパーチャユニット２２は、第１の部分２２ａ、第２の部分２２ｂ、第３の部分２２ｃ、及び、第４の部分２２ｄを有する。図８（ｂ）に示すように第１の部分２２ａ及び第３の部分２２ｃは、矩形形状である。また、第１の部分２２ａ及び第３の部分２２ｃは板状である。
【０１１１】
同様に、図８（ｃ）に示すように第２の部分２２ｂ及び第４の部分２２ｄは、矩形形状である。また、第２の部分２２ｂ及び第４の部分２２ｄは板状である。
【０１１２】
図８（ａ）及び図８（ｄ）に示すように、第２の部分２２ｂの少なくとも一部は第１の部分２２ａ及び第３の部分２２ｃに対向する。第２の部分２２ｂの少なくとも一部は、第１の部分２２ａ及び第３の部分２２ｃと上下方向で重なっている。また、第４の部分２２ｄの少なくとも一部は、第１の部分２２ａ及び第３の部分２２ｃと上下方向で重なっている。第１の部分２２ａ及び第３の部分２２ｃに、第２の部分２２ｂ及び第４の部分２２ｄが重なることで、第１の開口部２２ｘが形成される。
【０１１３】
第１の部分２２ａと、第２の部分２２ｂ及び第４の部分２２ｄは、例えば、対向方向、すなわち上下方向に離間している。第３の部分２２ｃと、第２の部分２２ｂ及び第４の部分２２ｄは、例えば、対向方向、すなわち上下方向に離間している。
【０１１４】
第１の部分２２ａと、第２の部分２２ｂ及び第４の部分２２ｄ、第３の部分２２ｃと、第２の部分２２ｂ及び第４の部分２２ｄは、例えばそれぞれ、接触せず上下方向に所定の隙間を有して離間している。
【０１１５】
制限アパーチャユニット２２を構成する第１の部分２２ａ、第２の部分２２ｂ、第３の部分２２ｃ、及び、第４の部分２２ｄは、例えば、実施形態１と同様の材料、厚さのものを用いることができる。
【０１１６】
支持部２６は、制限アパーチャユニット２２を支持する。支持部２６は、第１の支持棒２６ａ、第２の支持棒２６ｂ、第３の支持棒２６ｃ、及び、第４の支持棒２６ｄを有する。例えば、第１の部分２２ａが第１の支持棒２６ａで支持される。例えば、第２の部分２２ｂが第２の支持棒２６ｂで支持される。例えば、第３の部分２２ｃが第３の支持棒２６ｃで支持される。例えば、第４の部分２２ｄが第４の支持棒２６ｄで支持される。
【０１１７】
第１の部分２２ａ、第２の部分２２ｂ、第３の部分２２ｃ、及び、第４の部分２２ｄは、それぞれ一箇所で第１の支持棒２６ａ、第２の支持棒２６ｂ、第３の支持棒２６ｃ、及び、第４の支持棒２６ｄで支持される。第１の部分２２ａ、第２の部分２２ｂ、第３の部分２２ｃ、及び、第４の部分２２ｄが、それぞれ複数個所で支持部２６によって、支持されても構わない。
【０１１８】
図９は、第３の実施形態の制限アパーチャユニットの説明図である。図９（ａ）は、第１の開口部２２ｘの開口面積が小さい状態、図９（ｂ）は、第１の開口部２２ｘの開口面積が大きい状態を示す。
【０１１９】
制限アパーチャユニット２２の第１の開口部２２ｘの開口面積は可変である。例えば、図９（ａ）に示す開口面積が小さい状態から、駆動モータ２４を駆動して支持部２６を矢印の方向に水平移動させることにより、図９（ｂ）に示す開口面積が大きい状態に変化させることが可能である。また、駆動モータ２４を駆動して支持部２６を矢印の方向と逆方向に水平移動させることにより、図９（ｂ）に示す開口面積が大きい状態から、図９（ａ）に示す開口面積が小さい状態変化させることが可能である。
【０１２０】
以上、第３の実施形態のマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、第１の実施形態と同様、制限アパーチャユニット２２の第１の開口部２２ｘの開口面積を可変とすることにより、成形アパーチャアレイ基板２８の温度を迅速、かつ、適正に制御することが可能となる。
【０１２１】
（第４の実施形態）
第４の実施形態のマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、静電レンズを、更に備える点で、第１の実施形態のマルチ荷電粒子ビーム描画装置と異なる。以下、第１の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する。
【０１２２】
図１０は、第４の実施形態のマルチ荷電粒子ビーム描画装置の構成を示す概念図である。第４の実施形態において、照明レンズ１８と成形アパーチャアレイ基板２８との間に静電レンズ１９が設けられる。
【０１２３】
静電レンズ１９は、成形アパーチャアレイ基板２８を格子として利用した格子レンズ２９を構成する。格子レンズ２９は、照明系の収差を低減し、ストッピングアパーチャ基板３６における光源像のサイズを絞る。静電レンズ１９は、照明レンズ１８と成形アパーチャアレイ基板２８との間に配置される。
【０１２４】
格子レンズ２９の電界を乱さないようにするために、制限アパーチャユニット２２は、照明レンズ１８の中、又は、照明レンズ１８よりも電子銃１６側に設けられる。図１０は、制限アパーチャユニット２２が、照明レンズ１８の中に設けられる場合を例示している。
【０１２５】
以上、第４の実施形態のマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、格子レンズ２９を設けた場合でも、第１の実施形態と同様、制限アパーチャユニット２２の第１の開口部２２ｘの開口面積を可変とすることにより、成形アパーチャアレイ基板２８の温度を迅速、かつ、適正に制御することが可能となる。
【０１２６】
（第５の実施形態）
第５の実施形態のマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、投影レンズが省略され、マルチビームＭＢの各ビームが、制限アパーチャ基板から角度を持ってストッピングアパーチャ基板の開口部に向かう点で、第２の実施形態のマルチ荷電粒子ビーム描画装置と異なる。以下、第１の実施形態及び第２の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する。
【０１２７】
図１１は、第５の実施形態のマルチ荷電粒子ビーム描画装置の構成を示す概念図である。第５の実施形態において、第４の実施形態と同様に、照明レンズ１８と成形アパーチャアレイ基板２８との間に静電レンズ１９が設けられているが、第１の実施形態と同様にしてもよい。
【０１２８】
ここで、図１１に示すように、照明レンズ１８により縮小光学系が構成されるため、ブランキングアパーチャアレイ基板３０の第３の開口部３０ｘの配列のピッチは、成形アパーチャアレイ基板２８の第２の開口部２８ｘの配列のピッチよりも小さい。
【０１２９】
電子ビームＢのビーム径は、制限アパーチャユニット２２の通過時から徐々に小さくなっていく。さらに、マルチビームＭＢの各ビームのピッチは、成形アパーチャアレイ基板２８の通過時から徐々に小さくなっていく。マルチビームＭＢは、成形アパーチャアレイ基板２８によって形成される各ビームのピッチよりも、狭くなったピッチでブランキングアパーチャアレイ基板３０を通過する。
【０１３０】
以上、第５の実施形態のマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、マルチビームＭＢがビームのピッチを狭めながら進む場合であっても、第１の実施形態と同様、制限アパーチャユニット２２の第１の開口部２２ｘの開口面積を可変とすることにより、成形アパーチャアレイ基板２８の温度を迅速、かつ、適正に制御することが可能となる。
【０１３１】
以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
【０１３２】
第１ないし第３の実施形態では、制限アパーチャユニット２２の第１の開口部２２ｘの形状が矩形である場合を例に説明したが、第１の開口部２２ｘの形状は、矩形に限定されるものではない。第１の開口部２２ｘの形状は、例えば、五角形以上の多角形や円形であっても構わない。例えば、絞り羽根を用いた虹彩絞り構造を、制限アパーチャユニット２２に適用することも可能である。
【０１３３】
第１ないし第５の実施形態では、荷電粒子ビーム描画装置が、マスク描画装置である場合を例に説明したが、例えば、半導体ウェハ上にパターンを直描する荷電粒子ビーム描画装置に本発明を適用することも可能である。
【０１３４】
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、荷電粒子ビーム描画装置を制御する制御部の構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部の構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての荷電粒子ビーム描画装置及びアパーチャは、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１３５】
１２        電子鏡筒
１４        描画室
１６        電子銃（放出部）
１８        照明レンズ
１９        静電レンズ
２２        制限アパーチャユニット
２２ａ      第１の部分
２２ｂ      第２の部分
２２ｃ      第３の部分
２２ｄ      第４の部分
２２ｘ      第１の開口部
２４        駆動モータ
２６        支持部
２６ａ      第１の支持棒
２６ｂ      第２の支持棒
２６ｃ      第３の支持棒
２６ｄ      第４の支持棒
２８        成形アパーチャアレイ基板
２８ｘ      第２の開口部
２９        格子レンズ
３０        ブランキングアパーチャアレイ基板
３０ｘ      第３の開口部
３２        投影レンズ
３４        偏向器
３６        ストッピングアパーチャ基板
３６ｘ      第４の開口部
３８        対物レンズ
４０        ＸＹステージ
４２        試料
４４        ステージ駆動回路
４６        偏向制御回路
４８        制限アパーチャ駆動回路
５０        制御計算機
５２        メモリ
５４        磁気ディスク装置
１００      描画部
２００      制御部
Ｂ          電子ビーム（荷電粒子ビーム）
ＭＢ        マルチビーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020181902.tif 000009
【図８】
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【図９】
2020181902.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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