(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料が載置されるステージが設けられたガイドを底部に配置した真空チャンバを構成する描画室と、前記試料に荷電粒子ビームを照射するビーム照射手段と、所定の描画データに従い前記ステージと前記ビーム照射手段とを制御し、前記ステージを移動させつつ前記試料に荷電粒子ビームを照射して所定のパターンを描画する描画制御機構とを備えた荷電粒子ビーム描画装置であって、
少なくとも前記ガイドが配設される底部の温度制御をする温度制御部を備え、
前記描画制御機構は、前記描画データから前記荷電粒子ビーム照射により生じる前記試料および前記ガイドが配設される底部の時間に対する温度変動を予め予測する機能を備え、前記所定のパターンの描画開始を起点に、前記予測に従って前記温度制御部を動作させて前記ガイドが配設される底部の温度制御をするよう構成されたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項２】
前記温度制御部は、液冷コントローラと、前記ガイドが配設される底部に配設された液冷系統とを有していて、前記液冷コントローラにより前記液冷系統中を冷却媒体が循環するよう構成されており、
前記描画制御機構は、前記予測に従い前記温度制御部を動作させ、前記液冷系統中を循環する冷却媒体の冷却能力を制御して、前記ガイドが配設される底部の温度制御をするよう構成された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。
【請求項３】
前記描画室の上部には、前記試料に照射される荷電粒子ビームの照射位置決めをする偏向器と、前記描画制御機構の制御により前記偏向器に偏向信号を印加するＤＡＣアンプとが配設され、前記描画室の外部には前記ステージを駆動するモータが配設されており、
前記温度制御部は、前記ＤＡＣアンプの周囲に配設された液冷系統と、前記モータの周囲に配設された液冷系統とを有し、前記液冷コントローラにより前記各液冷系統中を冷却媒体が循環するよう構成されており、
前記描画制御機構は、前記予測に従い前記温度制御部を動作させ、前記各液冷系統中を循環する冷却媒体の冷却能力を制御して、前記ＤＡＣアンプおよび前記モータの温度制御をするよう構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項４】
描画室下の底部に配置されたガイド上のステージに試料を載置する工程と、
描画データから少なくとも前記ガイドが配設される底部で発生する時間に対する温度変動を予測し、前記予測と前記描画データに基づいて、描画の条件と前記ガイドが配設される底部の温度制御の条件を定めた描画ジョブを作成する工程と、
前記描画に先立って、前記試料を前記ステージ上に搬送する工程と、
前記描画ジョブに従い、所定のパターンの描画開始を起点に前記ガイドが配設される底部の温度制御を行いながら、前記ステージを移動させつつ前記試料に荷電粒子ビームを照射して所定のパターンを描画する工程とを含むことを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
【請求項５】
前記描画ジョブを作成する工程は、前記ガイドが配設される底部での温度変動を予測して、前記ガイドが配設される底部での温度変動が生じる前に温度制御が開始されるよう、前記ガイドが配設される底部の温度制御の条件を定めた描画ジョブを作成する工程であることを特徴とする請求項４に記載の荷電粒子ビーム描画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の高集積化に伴って、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）のパターンは、より微細化および複雑化する傾向にある。パターンの転写に使用されている深紫外線光の波長は１９３ｎｍであるのに対して、転写しようとするパターンのサイズは波長よりも短い。この微細化の要求に伴い、リソグラフィ技術の複雑化も加速している。しかし、ＬＳＩを大量に生産するため、原画であるマスク上に描かれたパターンをウェハ上に転写していくことが可能なリソグラフィ技術において、製品毎に異なるマスクパターンのデザイン変更に対する自由度が必要である。そのため、マスクに対するパターン描画は、これまで通り電子ビーム描画装置が使用した電子ビームリソグラフィ技術が使用されている。
【０００３】
電子ビームリソグラフィ技術は、利用する電子ビームが荷電粒子ビームであるために、本質的に優れた解像度を有している。また、焦点深度を大きく確保することができるので、高い段差上でも寸法変動を抑制できるという利点も有している。このため、ウェハにＬＳＩパターンを転写する際の原版となるマスクまたはレチクルの製造現場においても、電子ビームリソグラフィ技術が広く一般に使われている。さらに、電子ビームリソグラフィ技術を用いて、ウェハ上にパターンを直接描画する電子ビーム描画装置がＤＲＡＭを代表とする最先端デバイスの開発に適用されている他、一部ＡＳＩＣの生産にも用いられている。
【０００４】
そして、こうした電子ビームリソグラフィ技術を実現するための電子ビーム描画装置は、通常、描画対象となる試料（マスク基板やウェハ）を載置するステージを内蔵する描画室と、前記ステージに載置した試料に対し具備する電子銃から電子ビームを照射する電子鏡筒とを備える。そして、描画室内のステージにおいては、ステージを移動させるステージ移動手段としてガイドとステージ駆動用のモータを備えている。また、電子鏡筒内には、偏向器等が備えられており、偏向器を用いＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  Ａｎａｌｏｇ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）アンプを介して印加される偏向信号に基づいて、試料における電子ビームの照射位置を制御可能としている。
【０００５】
このような電子ビームを用いる描画装置では、電子ビームの位置に対して試料を保持するステージを制御するための位置計測装置が固定されている真空チャンバ、真空チャンバに載置された電子鏡筒、電子鏡筒近辺に配置されたＤＡＣアンプ、及び電子ビームが打ち込まれる試料自体の温度制御が求められる。描画動作が開始されると、ステージの動作に伴うガイドの摩擦や、モータの起電力による発熱や、パターンに応じて駆動されるＤＡＣアンプの発熱等により生じる描画装置の温度変動が起こることにより、位置計測装置によりステージ上に載置された試料に対して計測されている電子ビームの位置が、上記発熱による熱膨張により誤差を生じる恐れがあり、描画精度に影響する。よって、このような観点からも装置温度上昇の抑制と精密な温度維持制御が必要とされている。
【０００６】
特許文献１には、温度調整が可能で高スループット化に対応した露光装置が開示されている。開示された露光装置は、温度制御した流体が流れる流体経路と、流体を冷却または加熱するための媒流体が流れる媒流体流路と、流体と媒流体との熱交換を行う熱交換器と、熱交換器に入る媒流体の流量を制御する流量制御器とを備える温調装置を具備する。
【０００７】
図３は、従来の電子ビーム描画装置の構成図である。
図３に示すように、電子ビーム描画装置１００は、描画対象となるマスク基板１０２を載置するステージ１０３を内蔵する描画室１０１と、ステージ１０３に載置したマスク基板１０２に対し具備する電子銃１３０から電子ビームを照射する電子鏡筒１２０と、描画データに基づいて描画の条件などが記述された描画ジョブを作成し、マスク基板１０２を載置するステージ１０３や電子鏡筒１２０に内蔵された電子銃１３０からの電子ビームを制御してマスク基板１０２に対する描画作業を制御する描画制御コンピュータ１５０とを備える。
そして、描画制御コンピュータ１５０での描画ジョブの作成については、まず所望の描画データがＬＡＮを介して、データサーバコンピュータ１６０からデータ前処理コンピュータ１７０に送られる。そして、送られた描画データは、データ前処理コンピュータ１７０により描画制御コンピュータ１５０で利用可能なデータに変換される。そして、描画制御コンピュータ１５０に送られて描画ジョブが作成される。
【０００８】
描画制御コンピュータ１５０では、電子ビーム描画装置１００を構成する各部を制御する機械制御コンピュータ１４０と、後述するＤＡＣアンプ１２３、１２４に接続しており、上述の描画ジョブに基づいて、機械制御コンピュータ１４０を制御し、ＤＡＣアンプ１２３、１２４には偏向信号を送ってこれらを制御する。
【０００９】
電子ビーム描画装置１００の描画室１０１内には、試料であるマスク基板１０２が設置されたステージ１０３が設けられている。ステージ１０３はガイド１０４上に設置され、コントローラであるモータドライバ１０５により制御される駆動用のモータ１０６によりＸ方向（紙面における左右方向）とＹ方向（紙面における垂直方向）に駆動可能とされている。そして、ステージ１０３のＸＹ方向の移動位置は、ステージ１０３上に設けられたレーザミラー１１６と、レーザ光源であるレーザヘッド１０７と、レーザ干渉計１１７と、レーザ光を受光するレシーバ１０９とを用い、ＸＹ位置読取回路１０８により測定される。
【００１０】
マスク基板１０２のＺ方向（紙面における上下方向）の位置制御確認は、描画室１０１上部に設けられた、レーザ光を発射するＺセンサ投光部１１０とそれを受け取るＺセンサ受光部１１２を使用しＺ位置読取回路１１１によって可能とされている。
そして、これらモータドライバ１０５、ＸＹ位置読取回路１０８、およびＺ位置読取回路１１１の動作は、装置の備える機械制御コンピュータ１４０により制御可能とされている。
【００１１】
描画室１０１の天井部には、電子鏡筒１２０が配置されている。そして、電子鏡筒１２０の内部には電子ビーム光学系が設置されている。この光学系は、電子ビームを放射する電子銃１３０や、偏向器１２１、１２２やビーム成形用のアパーチャ（図示されない）等から構成される。そして、電子鏡筒１２０内の偏向器１２１，１２２では、装置上に配設された上述のＤＡＣアンプ１２３、１２４を介して印加される偏向信号に基づいて、マスク基板１０２上での電子ビームの照射位置を制御可能とされている。
【００１２】
電子ビーム描画装置１００においては、その描画室１０１内のガイド１０４下部と、モータ１０６と、ＤＡＣアンプ１２３、１２４にそれぞれ、独立する冷却水の系統１８１、１８２、１８３、１８４が設けられている。これら具備する冷却水の系統１８１、１８２、１８３、１８４により、各部に冷却水を循環させて各部の温度を一定に保ち、その結果電子ビーム描画装置１００全体の温度が上昇するのを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−１４２２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
図４は、従来の電子ビーム描画装置を用いて行われる荷電粒子ビーム描画方法を説明するフローチャートである。
まずステップＳ１００１で、描画対象となる基板上での所望の描画データをデータサーバコンピュータ１６０に登録する。次にこのデータをデータ前処理コンピュータ１７０に送って機械制御コンピュータ１５０で利用可能なデータへと変換し、その後、描画制御コンピュータ１５０に送って描画の条件などを含む描画ジョブを作成する（Ｓ１００２）。
【００１５】
ステップＳ１００２で作成された描画ジョブに基づき、電子ビーム描画装置１００では描画がスタートする（Ｓ１００３）。まず、装置１００内の所定位置に描画対象基板であるマスク基板１０２を置き、その前の作業にかかる描画作業の終了を待つか、あるいはマスク基板１０２および装置１０１内の温度が安定化するまで、必要な時間待機をする（Ｓ１００４）。
【００１６】
その後、ステップＳ１００５でステージ１０３上にマスク基板１０２を搬送し、実際の描画作業を開始し（Ｓ１００６）、設定時間ごとに電子ビームの状態を確認してから（Ｓ１００７）、描画を終了する（Ｓ１００８）。
そして、次の描画作業が必要であれば、マスク基板１０２は再度ステップＳ１００３に戻され、描画を再びスタートさせる。そして、そのような描画作業が必要なければ、描画作業を終了し、マスク基板１０２を次の作業のために搬送する（Ｓ１００９）。
【００１７】
尚、ステップＳ１００１の描画レイアウトデータの登録からＳ１００９の次の作業へのマスク基板１０２の搬送までの各工程においては、図４に示すように、ステップＳ１０１０の電子ビーム描画装置１００の冷却水循環による温度の安定化作業が独立に行われている。すなわち、各部所定の設定温度に対し、電子ビーム描画装置１００全体として各部独立の温度制御がなされており、描画工程の進捗とは独立し、装置１００各部の温度が常に所定温度となるよう制御がなされている。
【００１８】
しかしながら、このように電子ビーム描画装置１００各部で独立の温度制御がなされ、さらに、描画作業の各工程とは独立にその温度制御がなされる場合、試料であるマスク基板１０２上など特定の箇所で精密な温度制御が求められた場合、十分に対応できない場合がある。とくに、マスク基板１０２における温度は描画精度に大きく影響するため、その一部分であっても温度上昇を抑制し、試料の温度が所定温度にある状態で電子ビームによる描画を進捗させる必要があるが、現状では、そのような精度で温度制御を行うことはできない。
【００１９】
また、最近では、電子線リソグラフィ技術における描画精度向上のため、電子ビーム制御の高精度化が必要とされており、それに伴い、ＤＡＣアンプ１２３、１２４の高分解能化が進められている。一方、大規模かつ複雑なマスクパターンを描画する場合に、データ量の増大に伴って、電子ビームの偏向位置決め動作回数が飛躍的に増えることによりＤＡＣアンプ自体での発熱増大を招くことになり、その冷却対応の重要性が増すことになる。また、高分解能化に伴ってＤＡＣアンプのビット数を増やすことは技術的に困難なため、制御するビット数に変更が無いと必然的に電子ビームの偏向幅は狭くなり、所望形状の描画を行うための描画領域に対するストライプ数は増加している。
【００２０】
さらには、スループット改善のため描画時のステージ高速度化と可変速度化が図られ、パターンの密度に応じて一つのストライプ内であってもステージの速度を変化することが可能となっている。一方で、電子ビームのショットノイズ低減のために描画対象基板上に形成されるレジストの低感度化が図られている。その結果、パス数が増加するなど、一描画作業あたりの描画対象基板のステージ上走行距離が増えるが、一方で描画時間は短縮されている。
【００２１】
しかしながら、一描画作業あたりの描画時間が短縮されると、たとえば試料であるマスク基板上での単位時間あたりの発熱量は増加することになる。電子ビーム描画装置１００の描画室１０１とその天井部に配設された電子鏡筒１２０の内部は真空環境にあるため、マスク基板１０２上など装置１００内部で発生した熱は主に構造物を伝わることで拡散し、緩和される。
【００２２】
その結果、描画室１０１を構成する真空チャンバ（図示されない）が熱で膨張するなど変形し、それに伴って描画室１０１が変形する恐れがある。そして、ステージ１０３の位置精度を管理しているレーザ干渉計１０９の設置部位が変形した場合、ステージ１０３の位置がＸＹ位置読取回路１０８により正確に読み取れない恐れがあって、いわゆるドリフトを起こす恐れがある。
【００２３】
このような状況を防止するためには当然に電子ビーム描画装置１００の冷却、特にＤＡＣアンプ１２３、１２４の冷却が有効であり、図３に示すような従来の電子ビーム描画装置１００の場合、装置１００各部の温度を一定に保つよう、冷却水循環による温度の安定化作業がなされているが、後に説明するように、十分に上述のドリフトを抑制することはできない。
【００２４】
また、真空環境下にある描画室１０１内に設置されるステージ１０３の構造に着目する場合、使用するガイド１０４として、従来は非磁性材料で構成されたＬＭ（Ｌｉｎｅａｒ  Ｍｏｔｉｏｎ）ガイドやクロスローラガイドなどが用いられてきた。ＬＭガイドやクロスローラガイドは、ボールやローラによってガイドされることで比較的小さな摩擦力でステージの動作を規制することが可能である。
【００２５】
このとき、構造的に自由度が大きいＬＭガイドの方が電子ビーム描画装置１００の構成上好ましいが、ステージ１０３の走行に伴う抵抗はクロスローラガイドの方が小さいため、高精度な走行動作を長時間継続する必要がある電子ビーム描画装置においては、クロスローラガイドのほうが好ましい。
【００２６】
しかしながら、そのようなクロスローラガイドであっても、ステージ１０３の走行に伴う抵抗により発熱を完全に抑制することはできない。また上述のように、スループット改善のため装置性能が向上し、描画時のステージ高速度化と可変速度化が図られ、さらに、一描画作業あたりの描画対象基板のステージ上走行距離増えた場合、発熱を十分に制御することが必要となる。
【００２７】
特に、ガイド１０４上のステージ１０３上に配置されたマスク基板１０２では、上述のように電子ビームによる描画作業によって発熱があり、このようなマスク基板１０２の近くに配置されたガイド１０４部分での冷却や温度制御は、試料であるマスク基板１０２近傍での精密な温度制御が求められる電子ビーム描画装置１００において非常に重要な機能となる。
【００２８】
しかしながら、従来の電子ビーム描画装置１００では、例えば、上述のＤＡＣアンプ１２３、１２４で設定値以上の温度上昇が起こった場合、それを確認してさらなる冷却水循環による冷却動作を開始するため、その冷却効果が現れるまでにタイムラグが生じてしまうのが通常である。すなわち、温度上昇を開始した装置１００の各部が実際に冷却されて設定温度の状態に戻るまでの間には、ある程度の時間を要する。その結果、上述のレーザ干渉計１０９の設置部位の変形が発生してしまい、ステージ１０３の位置を正確に読み取れない状況が発生してしまうことがある。
【００２９】
このようなレーザ干渉計１０９の設置部位での変形を抑制するためには、例えば、ＤＡＣアンプ１２３、１２４などで発生する、上述の温度上昇を事前に予測し、冷却開始のタイミングを最適化できるようにすることが望ましい。しかしながら、そのような機能は、従来の電子ビーム描画装置において実現されていない。
【００３０】
したがって、電子ビーム描画装置において、精密な温度調整が可能で所望のパターン寸法とパターン精度を実現するには、従来の冷却方式を用いた従来の電子ビーム等荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法では不充分であり、新たな荷電粒子ビーム描画装置とそれを用いた新たな荷電粒子ビーム描画方法の開発が求められている。
【００３１】
本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、精密な温度調整を可能として所望のパターン寸法とパターン精度を実現することが可能な荷電粒子ビーム描画装置と荷電粒子ビーム描画方法を提供することにある。
【００３２】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
本発明の第１の態様は、試料が載置されるステージが設けられたガイドを底部に配置した描画室と、試料に荷電粒子ビームを照射するビーム照射手段と、所定の描画データに従いステージとビーム照射手段とを制御し、ステージを移動させつつ試料に荷電粒子ビームを照射して所定のパターンを描画する描画制御機構とを備えた荷電粒子ビーム描画装置であって、
少なくともガイド近傍の温度制御をする温度制御部を備え、
描画制御機構は、描画データから荷電粒子ビーム照射により生じる試料およびガイドの時間に対する温度変動を予め予測する機能を備え、所定のパターンの描画開始を起点に、その予測に従って温度制御部を動作させてガイド近傍の温度制御をするよう構成されたことを特徴とするものである。
【００３４】
本発明の第１の態様において、温度制御部は、液冷コントローラと、ガイド近傍に配設された液冷系統とを有していて、液冷コントローラにより液冷系統中を冷却媒体が循環するよう構成されており、
描画制御機構は、予測に従い温度制御部を動作させ、液冷系統中を循環する冷却媒体の冷却能力を制御して、ガイド近傍の温度制御をするよう構成されていることが好ましい。
【００３５】
本発明の第１の態様において、描画室の上部には、試料に照射される荷電粒子ビームの照射位置決めをする偏向器と、描画制御機構の制御により偏向器に偏向信号を印加するＤＡＣアンプとが配設され、描画室の外部にはステージを駆動するモータが配設されており、
温度制御部は、ＤＡＣアンプの周囲に配設された液冷系統と、モータの周囲に配設された液冷系統とを有し、液冷コントローラにより各液冷系統中を冷却媒体が循環するよう構成されており、
描画制御機構は、予測に従い温度制御部を動作させ、各液冷系統中を循環する冷却媒体の冷却能力を制御して、ＤＡＣアンプおよびモータの温度制御をするよう構成されていることが好ましい。
【００３６】
本発明の第２の態様は、描画室の底部に配置されたガイド上のステージに試料を載置する工程と、
描画データから少なくともガイドの近傍で発生する時間に対する温度変動を予測し、その予測と描画データに基づいて、描画の条件とガイド近傍の温度制御の条件を定めた描画ジョブを作成する工程と、
描画に先立って、試料をステージ上に搬送する工程と、
描画ジョブに従い、所定のパターンの描画開始を起点にガイド近傍の温度制御を行いながら、ステージを移動させつつ試料に荷電粒子ビームを照射して所定のパターンを描画する工程とを含むことを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法に関する。
【００３７】
本発明の第２の態様において、描画ジョブを作成する工程は、ガイド近傍での温度変動を予測して、ガイド近傍での温度変動が生じる前に温度制御が開始されるよう、ガイド近傍の温度制御の条件を定めた描画ジョブを作成する工程であることが好ましい。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の第１の態様によれば、描画データから前記荷電粒子ビーム照射により生じる、描画室のガイドやＤＡＣアンプなど装置各部の温度変動を予測して、それらに対応した描画ジョブを作成することが可能となり、この描画ジョブに基づき、描画作業中においては、構成する装置各部の描画動作制御と温度制御が、最適な条件で実現されることになる。
したがって、本発明の第１の態様の電子ビーム描画装置は、精密な温度調整が可能であり、描画対象基板における所望のパターン寸法とパターン精度を実現することが可能となる。
【００３９】
本発明の第２の態様によれば、描画データから、描画パターンの描画を行う場合に、例えば、描画室のガイドの近傍で発生する熱を予測し、この予測と描画データに基づいて、描画の条件とこのガイド近傍の温度制御の条件を定めた描画ジョブを作成することが可能となる。そして、描画ジョブに基づき、前記ステージと前記ビーム照射手段とを制御し、前記ステージを移動させつつ前記試料に前記ビーム照射手段により荷電粒子ビームを照射して所定の描画パターンを描画する工程中において、最適な条件で構成する装置各部の描画動作制御と温度制御が並行して実現されることになる。
したがって、精密な温度調整が可能であり、描画対象基板における所望のパターン寸法とパターン精度を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施の形態の電子ビーム描画装置の構成図である。
【図２】本実施の形態の電子ビーム描画方法を説明するフローチャートである。
【図３】従来の荷電粒子ビーム描画装置の構成図である。
【図４】従来の荷電粒子ビーム描画方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１は、本実施の形態の荷電粒子ビーム描画装置の一例である電子ビーム描画装置の構成図である。
【００４２】
図１に示す電子ビーム描画装置１は、クリーンルームにも設置可能な装置である。電子ビーム描画装置１は、描画対象の試料であるマスク基板２を載置するステージ３を内蔵して真空引きされる描画室５１を備える。そして、ステージ３に載置したマスク基板２に対し電子銃３０から荷電粒子ビームの一例である電子ビームを照射するビーム照射手段として電子鏡筒２０を備える。さらに、描画条件などを記述した描画ジョブを作成し、これに基づいてマスク基板２を載置するステージ３や電子鏡筒２０に内蔵された電子銃３０からの電子ビームを制御して、描画室５１におけるマスク基板２に対する描画作業を制御する描画制御機構として描画制御コンピュータ５０とが設けられている。
【００４３】
描画制御コンピュータ５０における描画データの取得と描画ジョブの作成については、まず所望の描画データがデータサーバコンピュータ６０に登録される。そして、ＬＡＮを介して、データサーバコンピュータ６０から装置１の具備するデータ前処理コンピュータ７０へと送信される。そして、送信された描画データは、データ前処理コンピュータ７０により描画制御コンピュータ５０で利用可能な形式のデータに変換され、その後、描画制御コンピュータ５０へと送られ、取得される。そして、この描画データに従い、描画の条件などを含む描画ジョブを作成する。
【００４４】
描画制御コンピュータ５０では、後に説明する、装置各部の機械動作を制御する機械制御コンピュータ４０とＤＡＣアンプ２３、２４とにそれぞれ接続しており、この描画ジョブに基づいて、機械制御コンピュータ４０を制御し、ＤＡＣアンプ２３、２４には偏向信号を送ってこれらを制御する。
【００４５】
電子ビーム描画装置１の描画室５１では、試料であるマスク基板２が設置されるステージ３が設けられている。マスク基板２のステージ３上への設置は、立設した複数本(例えば３本)の支持部材１５を介して行われる。そして、ステージ３はガイド４上に設置され、コントローラであるモータドライバ５により制御される駆動用のモータ６によりＸ方向（紙面における左右方向）とＹ方向（紙面における垂直方向）に駆動可能である。
【００４６】
そして、ステージ３の端部にはレーザミラー１６が固定されており、併せて、レーザ光源であるレーザヘッド７と、レーザ光を受光するレシーバ９と、レーザ干渉計１７とを具備し、レーザ測長系を構成している。そして、レーザヘッド７から出射されたレーザ光は、レーザ干渉計１７で分岐されて一部がステージ３上に配置されたレーザミラー１６に入射されて、残りは図示されていない鏡筒付近に載置された参照ミラーに入射される。レーザミラー１６と参照ミラーとで反射したレーザ光が再度レーザ干渉計１７を介して干渉させることで干渉光が得られて、さらにレシーバ９で受光される。レシーバ９は、光の周波数変化を電気信号に変換してＸＹ位置読取回路８に出力し、この出力によってステージ３のＸ、Ｙ各方向の位置が測定される。
【００４７】
そして、マスク基板２のＺ方向（紙面における上下方向）の位置は、描画室５１天井部に設けられた、マスク基板２に向けてレーザ光を出射するＺセンサ投光部１０と、マスク基板２で反射されたレーザ光を受光するＺセンサ受光部１２から構成される光てこ式のＺセンサを使用し、Ｚセンサ受光部１２からＺ位置読取回路１１への出力によってステージ３のＺ方向の位置が測定可能とされている。
【００４８】
そして、これらモータドライバ５、ＸＹ位置読取回路８、およびＺ位置読取回路１１の動作は、それぞれが接続する機械制御コンピュータ４０により制御可能されている。
【００４９】
このとき、ステージ３を設置するガイド４については、ステージ３の走行に伴う抵抗が小さいクロスローラガイドを採用する。クロスローラガイドは、Ｖ溝を具備するローラレースと円筒コロからなるガイド方式である。高精度な走行動作を長時間継続する必要がある電子ビーム描画装置１においては、ＬＭガイドなどと比較して、クロスローラガイドの使用が好ましい。
【００５０】
しかしながら、そのようなクロスローラガイドであっても、走行に伴う抵抗により発熱を完全に抑制することはできない。また、上述のように、スループット改善のため描画時のステージ高速度化と可変速度化が図られ、さらに、一描画作業あたりの描画対象基板のステージ上走行距離が増えているため、描画中の発熱に対する十分な制御が必要となる。
【００５１】
なお、ステージの移動に伴うガイド抵抗の少ない差動排気を使用したエアベアリングが提案されている。これは、ボールやローラなどで規制されていたステージの自由度を、圧縮された空気により規制するものである。しかし、差動排気を実現するために常時ポンプを動作させる必要があること、吸気・排気に伴う装置設計的な負荷が大きいこと、さらに浮上させるための空気の温度を一定に制御する必要があるなど、真空中のステージをガイドするための構造としては上述のクロスローラガイドに比べて制約が大きいとされる。
【００５２】
したがって、上述のようにクロスローラガイドの採用が好ましいものの、ガイド４上のステージ３上に配置されたマスク基板２では、上述のように電子ビームによる描画作業によって発熱があるため、改善が必要となる。すなわち、このようなマスク基板２の近くに配置されたガイド４部分での冷却や温度制御は、試料であるマスク基板２近傍での精密な温度制御が求められる電子ビーム描画装置１において非常に重要な要件となる。
【００５３】
したがって、本実施の形態の電子ビーム描画装置１においては、描画室５１のガイド４が配設される底部において、温度制御手段として、冷却媒体の循環が可能な液冷系統７２が設けられている。
【００５４】
また、ステージ３はガイド４上に設置され、モータドライバ５により制御される駆動用のモータ６によりＸ方向およびＹ方向に駆動可能であるが、上述のように、一描画作業あたりの描画対象基板のステージ上走行距離が増えているため、ステージ駆動用のモータ６において発熱量が増大している。モータ６における発熱は、描画室５１の壁を介してレーザ干渉計１７に影響することとなり、正確な測長を妨げることになるため、その十分な抑制と制御が必要となる。従って、本実施の形態の電子ビーム描画装置１においては、ガイド４上のステージ３を駆動するモータ６に対し、温度制御手段として、冷却媒体の循環が可能な液冷系統７３が設けられている。
【００５５】
描画室５１の天井部には、ビーム照射手段である電子鏡筒２０が立設されている。そして、電子鏡筒２０の内部には電子ビーム光学系が設置されている。この光学系は、電子ビームを放射する電子銃３０や、偏向器２１、２２やビーム成形用のアパーチャ（図示されない）等から構成される。そして、電子鏡筒２０内の偏向器２１，２２では、装置１上に配設された上述のＤＡＣアンプ２３、２４を介して印加される偏向信号に基づいて、マスク基板２上での電子ビームの照射位置を制御可能とされている。
【００５６】
このとき、マスク基板２上での描画精度向上のため、電子ビーム制御の高精度化が必要とされるが、それに対応するため、ＤＡＣアンプ２３、２４では高分解能化が実現されている。一方、大規模かつ複雑なマスクパターンを描画する場合に、データ量の増大に伴って、電子ビームの偏向位置決め動作回数が飛躍的に増えることによりＤＡＣアンプ２３、２４自体での発熱増大を招くことになり、それを冷却し一定温度に維持するための温度制御手段として、冷却媒体の循環が可能な液冷系統７５、７６が、それぞれのＤＡＣアンプ２３、２４に対し設けられている。
【００５７】
以上のように、電子ビーム描画装置１においては、その描画室５１内のガイド４下の底部と、モータ６と、ＤＡＣアンプ２３、２４にそれぞれ、液冷系統７２、７３、７５、７６が設けられている。そして、これら液冷系統７２、７３、７５、７６はそれぞれ、電子ビーム描画装置１の具備する液冷コントローラ５５に接続し、この液冷コントローラ５５によって、液冷系統内での冷却媒体の循環について制御がなされる。すなわち、本実施の形態の電子ビーム描画装置においては、液冷コントローラ５５と、それに接続する液冷系統７２、７３、７５、７６とから温度制御部が構成される。
【００５８】
この液冷コントローラ５５は、各液冷系統７２、７３、７５、７６を個別に制御することができる。すなわち、各液冷系統７２、７３、７５、７６それぞれについて、独立に循環させる冷却媒体の流速を選択制御できるように構成されており、描画室５１のガイド４近傍と、モータ６と、ＤＡＣアンプ２３，２４とにおいて、それぞれ独立に、所望の温度を実現することができるように構成されている。
【００５９】
尚、電子ビーム描画装置１において設けられた各液冷系統７２、７３、７５、７６に対し使用可能な冷却媒体としては、水や、装置部品の劣化防止および沸点上昇の目的で何らかの物質を水に加え生成された水溶液の使用が可能である。また、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）などフッ素系の冷却媒体の使用が可能である。他の冷却媒体としては、ＦＣ（フロリナート）やＨＦＰＥ（Ｈ−ガルデン）の使用が可能である。
【００６０】
こうして、本実施の形態の電子ビーム描画装置１においては、発熱する可能性があるガイド４近傍等の各部について、それぞれの状況に応じた独立の温度制御と管理が可能であるが、かかる機能を実現する液冷コントローラ５５は機械制御コンピュータ４０に接続し、所定のパターンの描画開始を起点に、時間に対する温度変動予測に基づいて制御される。すなわち、モータドライバ５、ＸＹ位置読取回路８、およびＺ位置読取回路１１とともに、その動作は、それぞれが接続する機械制御コンピュータ４０により制御可能となされている。
【００６１】
このとき、機械制御コンピュータ４０は、ＤＡＣアンプ２３、２４とともに、上述の描画ジョブに基づいて描画制御コンピュータ５０によって制御されるように構成されている。従って、本実施の形態の電子ビーム描画装置１では、描画ジョブに従い、ＤＡＣアンプ２３、２４の動作や、描画室５１内での描画作業を制御することが可能であるが、それら制御と並行して、所定のパターンの描画開始を起点に、時間に対する温度変動予測に基づいて機械制御コンピュータ４０により液冷コントローラ５５を制御し、装置各部で発生する発熱を個別且つ最適なタイミングで制御することが可能である。
【００６２】
以上の構成を備えることで、本実施の形態の電子ビーム描画装置１は、精密な温度調整が可能であり、描画対象基板における所望のパターン寸法とパターン精度を実現することが可能となる。
【００６３】
なお、本実施の形態の電子ビーム描画装置１の描画制御コンピュータ５０において作成される、描画条件などが記述された描画ジョブについては、所定のパターンの描画開始を起点に電子ビーム描画装置１においてパターン密度に応じて発生する熱を発熱部分近傍に配設された液冷系統７２、７３、７５、７６により時間に対する温度変動予測に基づいて必要十分な熱容量を実現することですばやく吸収し、装置各部の温度を下げて、一定温度に保つことを実現可能とするものである。そして、その場合、レーザ干渉計１７を使用したレーザ測長系での位置測定精度の維持と向上を考慮すれば、装置各部で発生する温度の変動をより小さくすることも非常に重要となる。
【００６４】
すなわち、電子ビーム描画装置１各部で発生する温度上昇に対し、予め設定された温度に維持しようとする従来の方法から、描画パターン毎に異なる温度変動に対応して冷媒の熱容量を変化させることが可能な描画ジョブを作成することがより好ましい。具体的には、予め、描画データにおける描画パターンや描画順序などの情報から、パターンの描画開始を起点とした時の描画室５１のガイド４近傍やＤＡＣアンプ２３、２４やモータ６など電子ビーム描画装置１各部での温度上昇を予測し、必要十分な熱容量が得られるように実際に温度変動が発生する前の段階から適当な冷却を開始するよう、液冷系統７２、７３、７５、７６を用いた温度制御の実行を可能とする描画ジョブの作成が好ましい。
【００６５】
このような描画ジョブに従って、電子ビーム描画装置１での描画作業が実施されれば、パターンや描画順序によって異なることが予想される装置各部での温度上昇の発生そのものを抑制することが可能となり、レーザ干渉計１７を使用したレーザ測長系での位置測定精度の維持と向上が可能となる。
【００６６】
以上より、本実施の形態の電子ビーム描画装置１では、描画ジョブに基づき、構成する装置各部の描画動作制御と温度制御が、最適な条件で実現されることになる。したがって、本実施の形態の電子ビーム描画装置１を使用することにより、従来にない新規な電子ビーム描画方法の実現が可能となる。そしてこの新規な描画方法は、所望のパターン寸法とパターン精度を実現し、さらにマスク基板を載置させたステージを高速に走行させても発生する熱を効率よく緩和させることができ、高スループット化への対応が可能となる。
【００６７】
図２は、本実施の形態の電子ビーム描画方法を説明するフローチャートである。
まずステップＳ１０１で、描画対象の試料であるマスク基板２上に描写される描画レイアウトを描画データとしてデータサーバコンピュータ６０に登録する。このとき、データサーバコンピュータ６０では、この登録された描画データの解析が行われ、描画パターン密度やパターン配置や必要な電子ビームショットの密度（ショットの多重度）や描画順序を認識し、データとして取得する。
【００６８】
そして、こうして得られたデータから、必要となる電子ビームの照射量の変化やマスク基板２が載置されたステージ３の走行に伴う発熱量を予測し、併せて描画開始を起点としてマスク基板２やステージ３上での温度分布の発生部位や温度分布プロファイル、温度分布発生時刻などを予測する。さらに、描画開始を起点としてマスク基板２を載置したステージの走行動作に伴うガイド４近傍での発熱の発生時刻とその程度、ステージ３を駆動するモータ６での発熱発生時刻とその大きさ、および描画パターン密度に基づくＤＡＣアンプ２３、２４での発熱の時刻とその大きさなどを予測し、経過時間に対する温度変化予測データとして取得する。
【００６９】
尚、例えば、ＤＡＣアンプ２３、２４については、描画パターン密度が高くなると、電子ビームの描画位置決めをするための負荷が大きくなり、ＤＡＣアンプ２３、２４の発熱量が増大する。したがって、描画開始を起点として描画データからこのようなＤＡＣアンプ２３、２４の発熱を予測し、時間の経過に応じて発熱したＤＡＣアンプ２３、２４の冷却を効率良く行えるよう、時間の経過に応じて適温に設定された冷却媒体を適当な流速で適当な時間の間、循環させるための情報を温度変化予測データ取得の段階でデータ化しておくことが有効となる。
【００７０】
また、描画パターン密度やパターン配置によって、マスク基板２を載置したステージ３の走行距離や速度が大きくなることがあるが、このような場合には、モータ６での発熱や、ガイド４での抵抗によるガイド４近傍での発熱量が大きくなる。描画開始を起点として発熱したモータ６やガイド４近傍の冷却を効率良く実行するためには、時間の経過に応じて適温に設定された冷却媒体を適当な流速で適当な時間の間、循環させるための情報を温度変化予測データ取得の段階でデータ化しておくことが有効となる。
【００７１】
また、マスク基板２への描画のパターンは通常均一ではなく、描画パターン内においてパターン密度の疎密があるのが一般的である。また、パターンが一つのデータになっている場合もあれば、複数のチップから構成されている場合もある。このようなマスク基板２におけるパターン密度の分布や複数のチップから構成されたパターンの場合の描画順序に従いステージ３の走行距離と速度が変化する。すなわち、パターン密度が密である場合、ステージ３の走行距離と速度は小さくなり、パターン密度が疎となるとステージ３の走行距離と速度は大きくなる。その結果、ステージ位置による発熱分布が生じ、マスク基板２上やステージ３上で温度分布が生じることとなる。
【００７２】
このような温度分布が発生したマスク基板２やステージ３に対しては、ただ単に温度を一定に保つための冷却媒体を循環させるだけでは有効ではない場合がある。すなわち、クロスローラガイドによって軌道を規制されたステージ３は、描画室底部に固定された部分とマスク基板２を載置可能な稼動部分とから構成されており、冷却媒体の熱容量が十分であれば温度変動があっても一定温度以下の変動に抑えることが可能である。しかし、冷却媒体の熱容量を十分に確保するためには、温度変化が小さいために非常に多くの流量を必要とする。一方、効率的に温度制御するために通常よりも低温度に設定された冷却媒体によりマスク基板２やステージ３周囲を冷却しようとする場合、もともとそれほどの温度上昇が無かった領域においては、温度が下がり過ぎてしまう状況が発生する。このような場合においては、所望の温度に設定された冷却媒体をより高流速で循環させることが有効となるため、そのような方法をとるように情報を温度変化予測データ取得の段階でデータ化しておくことが有効となる。
【００７３】
またさらに、本実施の形態の電子ビーム描画方法においては、使用する電子ビーム描画装置１において発生する熱を発熱部分近傍に配設された液冷系統７２、７３、７５、７６により一定温度になるように装置各部の温度を制御する。その結果、電子ビーム描画装置１各部の温度を一定温度に保つことを実現可能とするが、レーザ干渉計１７を使用したレーザ測長系での位置測定精度の維持と向上を考慮すれば、装置各部で発生する温度の変動をより積極的に小さくすることも重要となる。
【００７４】
すなわち、装置１各部で発生する温度上昇に対し、対象箇所の温度を維持している液冷系統の温度変化を感知して、温度が一定になるように冷媒の制御することで対応しようとする従来の方法に対し、温度変動そのものを抑制する方法がより好ましい。具体的には、予め、描画データにおける描画パターンや描画順序などの情報から電子ビーム描画装置１各部での描画開始を起点とする温度上昇を予測し、実際に温度変動が発生する前からそうした事態に備え、温度制御を開始するような方法がより好ましい。従って、そのような装置各部での温度上昇の発生そのものを抑制する方法が取れるよう、温度変化予測データ取得の段階でこのような情報をデータ化しておくことが望ましい。
【００７５】
次に、描画データと、以上のような温度変化予測データとをデータ前処理コンピュータ７０に送って機械制御コンピュータ４０で利用可能なデータへと変換する。そしてその後、そのデータを描画制御コンピュータ５０に送り、描画の条件や上述の温度変化予測データに対応する描画ジョブを作成する（Ｓ１０２）。
【００７６】
この作成された描画ジョブに従って、機械制御コンピュータ４０やＤＡＣアンプ２３、２４が制御される。そして、機械制御コンピュータ４０により、描画室５１内のマスク基板２の載置されたステージ３の動作や、電子鏡筒２０に内蔵された電子銃３０の動作が制御され、マスク基板２への電子ビーム描画作業が実行される。その描画開始に合せて、機械制御コンピュータ４０により液冷コントローラ５５が制御され、液冷系統７２、７３、７５、７６を用いた、ＤＡＣアンプ２３、２４、モータ６、およびガイド４近傍での温度制御が実行される。
【００７７】
すなわち、描画ジョブにおいては、描画室５１内での描画動作時における経過時間に応じて発生するマスク基板２やステージ３上での温度分布を解消し、常に所望の温度での維持が可能となるよう、液冷系統７２、７３のそれぞれについて、予め、時刻ごとの循環させる冷却媒体の温度と流速が設定されていることになる。そしてまた、ガイド４近傍、ＤＡＣアンプ２３、２４、およびモータ６での発熱を効率良く抑制して常に所望の温度での維持が可能となるよう、液冷系統７２、７３、７５、７６それぞれについて、予め、時刻ごとの循環させる冷却媒体の温度と流速が設定されていることになる。
【００７８】
ステップＳ１０２で作成された描画ジョブに従い、電子ビーム描画装置１では描画制御コンピュータ５０が機械制御コンピュータ４０、ＤＡＣアンプ２３、２４などを制御し、描画室５１内のマスク基板２の載置されたステージ３の動作や、電子鏡筒２０に内蔵された電子銃３０の動作が制御され、マスク基板２上での描画作業がスタートする（Ｓ１０３）。その描画開始に合せて、描画制御コンピュータ５０に制御された機械制御コンピュータ４０による温度の制御が開始され、液冷コントローラ５５が動作し、ＤＡＣアンプ２３、２４、モータ６、およびガイド４近傍など、電子ビーム描画装置１各部で一定温度に保たれるよう温度制御が開始される。（Ｓ１２０）。
【００７９】
そしてまず、電子ビーム描画装置１内の所定位置に描画対象基板であるマスク基板２を置き、その前の描画作業の終了を待つか、あるいはマスク基板１０２および装置内の温度が安定化するまで、必要な時間の間、待機をする（Ｓ１０４）。
その後、ステップＳ１０５でステージ３上にそのマスク基板２を搬送する。
【００８０】
そして、ステップＳ１０６で、マスク基板２が設定温度に到達しているか否かを確認する。そして、マスク基板２温度が設定温度に達していない場合は、描画作業の開始、継続を止め、液冷コントローラ５５を動作させるなどして、マスク基板２が設定温度に到達するまで待機する（Ｓ１０７）。その後、マスク基板２が設定温度に到達した後、描画制御コンピュータ５０による描画ジョブに従う温度制御のもと、具体的な描画作業を開始する（Ｓ１０８）。
【００８１】
そして、描画ジョブに従い、描画パターンに基づいて、予めある時刻ごとに定められた目標温度に従い、液冷コントローラ５５が動作し、液冷系統７２、７３、７５、７６それぞれについて、最適条件での冷却媒体の循環が実行される。そして、電子ビーム描画装置１のステージ３やステージ４の周囲やマスク基板２、モータ６、およびＤＡＣアンプ２３、２４等装置各部において、予め定められた所望の温度環境が実現される中、設定された時間ごとに電子ビームの状態確認をする（Ｓ１０９）。
【００８２】
そして、定められた描画パターンを描画し、描画を終了する（Ｓ１１０）。
そして、次の描画作業の必要があればマスク基板２は再度ステップＳ１０３に戻され、描画を再びスタートさせ、その必要がなければ、マスク基板２を次の作業へと搬送する（Ｓ１１１）。
【００８３】
なお、ステップＳ１０９においては、設定時間度との電子ビームの状態を確認するのと並行して、電子ビーム描画装置１のステージ３やガイド４の周囲、そしてマスク基板２など装置各部の温度制御がなされている。その場合、上述のように、予め描画データにおける描画パターンから電子ビーム描画装置１各部での温度上昇を予測し、描画ジョブにおいて、実際に温度変動が発生する前からそうした事態に備えるような温度設定をしておく方法が有効である。すなわち、いわゆるフィードフォワードにコントロールすることが有効である。
【００８４】
例えば、ＤＡＣアンプ２３、２４やガイド４周囲やモータ６などで発生する発熱を予め予測して描画ジョブを作成しておき、実際の温度上昇が生じる少し前からそれらへの冷却を開始し、温度上昇そのものを抑制することが好ましい。
【００８５】
このような描画ジョブの実行により、電子ビーム描画装置１各部の温度上昇そのものを抑制できれば、ステージ３上やマスク基板２上での大きな温度分布形成や温度分布の発生そのものを抑制することが可能となり、レーザ測長系を利用した位置読み取りがより高精度に行えることになる。その結果、電子ビーム描画方法において、所望のパターン寸法とパターン精度を実現することができる。そしてさらに、高速にマスク基板を載置させたステージを走行させても発生する熱を効率よく緩和させることができ、高スループット化への対応が可能となる。
【００８６】
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。例えば、上記実施の形態では、マスク基板に描画する例について述べたが、ウェハに描画する場合にも本発明を適用できる。また、上記実施の形態では電子ビームを用いたが、本発明はこれ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を用いた場合にも適用可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１、１００      電子ビーム描画装置
２、１０２      マスク基板
３、１０３      ステージ
４、１０４      ガイド
５、１０５      モータドライバ
６、１０６      モータ
７、１０７      レーザヘッド
８、１０８      ＸＹ位置読取回路
９、１０９      レシーバ
１０、１１０    Ｚセンサ投光部
１１、１１１    Ｚ位置読取回路
１２、１１２    Ｚセンサ受光部
１５    支持部材
１６、１１６    レーザミラー
１７、１１７    レーザ干渉計
２０、１２０    電子鏡筒
２１、２２、１２１、１２２    偏向器
２３、２４、１２３、１２４    ＤＡＣアンプ
３０、１３０    電子銃
４０、１４０    機械制御コンピュータ
５０、１５０    描画制御コンピュータ
５１、１０１    描画室
５５    液冷コントローラ
６０、１６０    データサーバコンピュータ
７０、１７０    データ前処理コンピュータ
７２、７３、７５、７６、１８１、１８２、１８３、１８４    液冷系統
【図１】
0005581022.tif 000002
【図２】
0005581022.tif 000003
【図３】
0005581022.tif 000004
【図４】
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