(57)【要約】      （修正有）【課題】基板ステージの熱変形を軽減するうえで有利な描画装置を提供する。【解決手段】荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置１００は、前記荷電粒子線を射出する光学系１０１と、前記基板１２２を保持する基板ステージ１２３と、前記基板ステージ１２３に設けられた開口部材１４２と、前記開口部材１４２の開口を通過した荷電粒子線を検出する検出部１４３と、前記検出部を支持する支持部材１４４と、を含み、前記支持部材１４４と前記基板ステージ１２３とは分離されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置であって、
前記荷電粒子線を射出する光学系と、
前記基板を保持する基板ステージと、
前記基板ステージに設けられた開口部材と、
前記開口部材の開口を通過した荷電粒子線を検出する検出部と、
前記検出部を支持する支持部材と、
を含み、
前記支持部材と前記基板ステージとは分離されている、ことを特徴とする描画装置。
【請求項２】
前記基板ステージは、貫通口が形成され、
前記支持部材は、前記検出部が前記貫通口に配置され且つ前記開口および前記貫通口を介して荷電粒子線を検出するように前記検出部を支持している、ことを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
【請求項３】
前記基板ステージを支持する粗動ステージを更に含み、
前記支持部材は、前記粗動ステージによって支持されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の描画装置。
【請求項４】
前記荷電粒子線を前記検出部により検出する場合に前記検出部が前記開口部材の下方に配置されるように前記支持部材を移動させる駆動部を更に含む、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の描画装置。
【請求項５】
前記基板ステージの位置を示す情報と前記検出部からの出力とに基づいて前記荷電粒子線の特性を得る制御部を更に含む、ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記特性に基づいて、前記光学系および前記基板ステージの少なくとも一方の動作を制御する、ことを特徴とする請求項５に記載の描画装置。
【請求項７】
前記検出部は、前記検出部に入射した荷電粒子線を光に変換する変換器と、当該変換器からの光を受光して当該光の強度を検出する光検出器とを含む、ことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項８】
前記検出部を冷却する冷却部を更に含む、ことを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の描画装置を用いて基板に描画を行う工程と、
前記工程で描画を行われた前記基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、描画装置、および物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスなどの製造工程（リソグラフィ工程）で用いられる装置の１つとして、荷電粒子線を用いて基板にパターンを描画する描画装置が知られている。このような描画装置には、近年における半導体デバイスの微細化に伴って高い描画精度が求められており、それには基板を保持する基板ステージと基板に照射される荷電粒子線との相対位置を高精度に計測することが重要である。
【０００３】
特許文献１には、基板を保持する基板ステージ上に荷電粒子線を検出する検出器が設けられた描画装置が記載されている。特許文献１に記載された描画装置は、基板ステージを移動させながら検出器で荷電粒子線を検出することにより、複数の荷電粒子線と基板ステージとの相対位置を計測する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３４７０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された描画装置では、荷電粒子線を検出する検出器が基板ステージの上に設けられている。検出器は荷電粒子線が照射されることにより発熱するため、その熱が基板ステージに伝わってしまうと基板ステージが熱によって変形しうる。その結果、基板ステージによって保持された基板の目標位置に荷電粒子線を正確に入射させることができなくなりうる。
【０００６】
そこで、本発明は、基板ステージの熱変形を軽減するうえで有利な描画装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての描画装置は、荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置であって、前記荷電粒子線を射出する光学系と、前記基板を保持する基板ステージと、前記基板ステージに設けられた開口部材と、前記開口部材の開口を通過した荷電粒子線を検出する検出部と、前記検出部を支持する支持部材と、を含み、前記支持部材と前記基板ステージとは分離されている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、基板ステージの熱変形を軽減するうえで有利な描画装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の描画装置を示す図である。
【図２】基板とナイフエッジとを保持するチャック部材を用いたときのステージ部を示す図である。
【図３】第２実施形態の描画装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。また、各図において、基板面上で互いに直交する方向をそれぞれＸ方向およびＹ方向とし、基板面に垂直な方向をＺ方向とする。
【００１１】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態の描画装置１００について、図１を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態の描画装置１００を示す図である。第１実施形態の描画装置１００は、複数の荷電粒子線を基板に照射する光学系１０１と、基板を保持するステージ部１０２と、描画装置１００の各部を制御する制御部１０３とを含む。そして、描画装置１００は、複数の荷電粒子線を基板上に塗布されたレジストに照射することにより、基板上にパターンの描画を行うことができる。また、制御部１０３は、ＣＰＵやメモリを含み、描画装置１００における描画処理（基板１２２に描画を行う処理）を制御する。
【００１２】
光学系１０１は、例えば、荷電粒子源１１０、コリメータレンズ１１２、アパーチャアレイ１１５、第１静電レンズ１１６、ブランキング偏向器１１７、ブランキングアパーチャ１１８、偏向器１１９および第２静電レンズ１２０を含む。荷電粒子源１１０から放射された荷電粒子線１１３は、クロスオーバ像１１１として結像され、コリメータレンズ１１２の作用により平行ビームとなり、アパーチャアレイ１１５に入射する。アパーチャアレイ１１５は、マトリクス状に配列した複数の開口を有し、これにより平行ビームとして入射した荷電粒子線１１４は複数に分割される。アパーチャアレイ１１５によって分割された荷電粒子線は、第１静電レンズ１１６に入射する。第１静電レンズ１１６を通過した荷電粒子線は、クロスオーバ像１１１の中間像を形成し、中間像が形成される面には、複数のブランカを含むブランキング偏向器１１７が設置される。
【００１３】
ブランキング偏向器１１７は複数の荷電粒子線を個別に偏向する。そして、ブランキング偏向器１１７によって偏向された荷電粒子線は、ブランキング偏向器１１７の後段に設置されるブランキングアパーチャ１１８により遮断されて基板上には到達しない。即ち、ブランキング偏向器１１７は、基板１２２への荷電粒子線の照射と非照射とを切り換えている。ブランキングアパーチャ１１８を通過した荷電粒子線は、荷電粒子線を基板１２２の上で走査するための偏向器１１９に入射する。偏向器１１９は、複数の荷電粒子線を、ブランキング偏向器１１７による各荷電粒子線の偏向と並行して、例えばＸ方向（走査方向）に同時に一括偏向する。これにより、第２静電レンズ１２０を通過した複数の荷電粒子線を基板上で走査することができる。第２静電レンズ１２０は、偏向器１１９を通過した荷電粒子線を基板上に結像する。これにより、基板上にクロスオーバ像１１１の像が縮小投影される。基板１２２は、後述するステージ部１０２により保持されており、基板１２２にパターンの描画を行っている間、ステージ部１０２によって偏向器１１９の走査方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に連続的に移動される。ここで、ステージ部１０２は、偏向器１１９の走査方向と直交する方向に移動させるとよいが、それに限定するものではなく、他の方向に移動してもよい。また、荷電粒子線は大気中では減衰してしまうため、光学系１０１は、真空ポンプ（不図示）により真空状態に保たれた電子鏡筒１２１の内部に配置される。
【００１４】
ステージ部１０２は、例えば、基板ステージ１２３と、ステージ駆動部１２４と、粗動ステージ１２５とを含む。また、ステージ部１０２は、基板ステージ１２３の位置を計測するステージ位置計測部１２７を含む。基板ステージ１２３は、基板１２２を保持する部分と、後述する計測部１４１が配置される部分とが含まれるように構成されている。ステージ駆動部１２４は、基板ステージ１２３を６軸方向に駆動し、基板ステージ１２３に保持された基板１２２の位置を調整する。粗動ステージ１２５は、Ｙ駆動部とＸ駆動部とを含み、基板ステージ１２３が移動するストロークより大きいストロークでＸＹ方向に移動可能に構成されている。そして、粗動ステージ１２５は、基板ステージ１２３を支持し、基板ステージ１２３をステージ駆動部１２４と共に移動する。
【００１５】
Ｙ駆動部は、ステージ駆動部１２４を介して基板ステージ１２３を支持するＹ天板１３１と、Ｙ天板１３１の移動をガイドするＹＬＭガイド１３２と、Ｙ天板１３１を駆動するＹボールねじ１３３と、Ｙボールねじ１３３の軸を回転させるＹ回転モータとを含む。Ｙ駆動部は、Ｙ回転モータを起動してＹボールねじ１３３の軸を回転させることにより、Ｙ天板１３１をＹＬＭガイド１３２に沿ってＹ方向に移動させることができる。また、Ｘ駆動部は、Ｙ駆動部を支持するＸ天板１３４と、Ｘ天板１３４の移動をガイドするＸＬＭガイド１３７と、Ｘ天板１３４を駆動するＸボールねじ１３６と、Ｘボールねじ１３６の軸を回転させるＸ回転モータ１３５とを含む。Ｘ駆動部は、Ｘ回転モータ１３５を起動してＸボールねじ１３６の軸を回転させることにより、Ｘ天板１３４をＸＬＭガイド１３７に沿ってＸ方向に移動させることができる。ここで、ステージ部１０２は、真空ポンプ（不図示）により真空状態に保たれた真空チャンバ１２６の内部に配置されており、粗動ステージ１２５がステージベース１３８を介して真空チャンバ１２６に固定されている。また、真空チャンバ１２６は、描画装置１００が配置される場所の基礎部分（床）にマウント１２９を介して固定されている。そのため、基礎部分からステージ部１０２や光学系１０１に伝わる振動を低減することができる。
【００１６】
ステージ位置計測部１２７は、例えば、レーザ干渉計やエンコーダなどを含み、基板ステージ１２３の位置を計測する。ここでは、ステージ位置計測部１２７がレーザ干渉計を含む例について説明する。レーザ干渉計は、レーザ光を基板ステージ１２３に備えられた反射板（不図示）に向けて照射し、反射板で反射されたレーザ光によって基板ステージ１２３における基準位置からの変位を検出する。これにより、ステージ位置計測部１２７は、レーザ干渉計によって検出された変位に基づいて基板ステージ１２３の現在位置を決定することができる。ステージ位置計測部１２７は、基板ステージ１２３のＸ方向における変位を検出する１つ以上のレーザ干渉計と、基板ステージ１２３のＹ方向における変位を検出する１つ以上のレーザ干渉計とを含みうる。これにより、ステージ位置計測部１２７は、基板ステージ１２３のＸ方向およびＹ方向における位置を精度よく計測することができる。
【００１７】
このように構成された描画装置１００には、近年における半導体デバイスの微細化に伴って高い描画精度が要求されている。そして、その要求に応えるためには、基板１２２を保持する基板ステージ１２３と光学系１０１から射出された複数の荷電粒子線との相対位置を高精度に計測することが重要である。そのため、第１実施形態の描画装置１００には、複数の荷電粒子線を検出する検出部１４３を含む計測部１４１が設けられており、その計測部１４１により基板ステージ１２３と複数の荷電粒子線との相対位置を計測することができる。ここで、検出部１４３は荷電粒子線が照射されることにより発熱する。そのため、特許文献１に記載された描画装置のように検出部１４３が基板ステージ上に設けられていると、検出部１４３で発生した熱が基板ステージ１２３に伝わり、基板ステージ１２３がその熱によって変形しうる。その結果、基板ステージ１２３によって保持された基板１２２の目標位置に荷電粒子線を正確に入射させることができなくなりうる。そこで、第１実施形態の描画装置１００では、検出部１４３の熱が基板ステージ１２３に伝わることが抑制されるように、即ち、検出部１４３の熱が基板ステージ１２３と分離した部材に伝わるように検出部１４３が支持部材１４４によって支持されている。以下に、第１実施形態の描画装置１００における計測部１４１の構成について説明する。
【００１８】
計測部１４１は、荷電粒子線を通過させる開口（開口スリット）が複数形成されたナイフエッジ１４２（開口部材）と、ナイフエッジ１４２の開口を通過した複数の荷電粒子線を検出する検出部１４３と、検出部１４３を支持する支持部材１４４とを含む。ナイフエッジ１４２は、例えば接地（アース）された金属によって作製されており、光学系１０１から射出された荷電粒子線を通過させる複数の複数の開口を有する。そして、ナイフエッジ１４２は、基板ステージ１２３における基板１２２を保持する部分とは異なる部分に設けられており、各開口は基板ステージ１２３の基準位置としてそれぞれ機能する。ここで、第１実施形態の描画装置１００では、基板１２２とナイフエッジ１４２とが基板ステージ１２３によって保持されているが、それに限られるものではない。例えば、描画装置１００は、図２に示すようにチャック部材１６１を含み、基板１２２とナイフエッジ１４２とをチャック部材１６１を介して基板ステージ１２３によって保持してもよい。図２は、基板１２２とナイフエッジ１４２とを保持するチャック部材１６１を用いたときのステージ部１０２を示す図である。チャック部材１６１は、基板ステージ１２３に着脱可能に構成されており、ナイフエッジ１４２を保持する部分には、ナイフエッジ１４２を通過した荷電粒子線を通すための貫通口１６１ａが形成されている。これにより、ナイフエッジ１４２の位置を基準として基板１２２の位置を制御することができる。
【００１９】
基板ステージ１２３においてナイフエッジ１４２が設けられている部分には、ナイフエッジ１４２を通過した複数の荷電粒子線が通る貫通口１４５が形成されている。そして、ナイフエッジ１４２を通過した複数の荷電粒子線は、貫通口１４５に配置された検出部１４３に入射する。検出部１４３は、検出部１４３が基板ステージ１２３に接触しないように、かつ検出部１４３とナイフエッジ１４２との距離が小さくなるように支持部材１４４によって支持されている。また、検出部１４３は、複数の荷電粒子線の各々を検出するように配置された複数の検出器を含む。検出器は、例えば、フォトダイオードやＣＣＤセンサ、ファラデーカップなどを含み、１つの検出器に対して１つの荷電粒子線が入射するように配置されている。例えば、図１に示すように、光学系１０１から３本の荷電粒子線が射出される場合、ナイフエッジ１４２には各荷電粒子線が入射する位置に３つの開口が形成される。また、検出部１４３には３つの開口をそれぞれ通過した３つの荷電粒子線をそれぞれ検出する３つの検出器が含まれる。ここで、第１実施形態の描画装置１００は、光学系１０１から３本の荷電粒子線を射出するように構成されているが、光学系１０１から１本または複数本の荷電粒子線を射出するように構成されてもよい。
【００２０】
支持部材１４４は、粗動ステージ１２５によって支持されており、荷電粒子線が照射されることにより発生した検出部１４３の熱を粗動ステージ１２５に伝える。即ち、支持部材１４４は、基板ステージ１２３と空間的に分離されており、検出部１４３の熱が基板ステージ１２３に伝わることを抑制することができる。また、支持部材１４４は、検出部１４３の熱が粗動ステージ１２５に効率的に伝わるように、金属など、熱伝導率の高い部材が使用されうる。ここで、第１実施形態の描画装置１００は、検出部１４３の熱が支持部材１４４を介して粗動ステージ１２５に伝わるように構成されているが、それに限られるものではなく、当該熱が基板ステージ１２３に伝わることを抑制するように構成されていればよい。即ち、描画装置１００は、当該熱が基板ステージ１２３と分離した部材に支持部材１４４を介して伝わるように構成されていればよい。
【００２１】
検出部１４３（各検出器）は、それに含まれる複数の画素から、各画素に入射した荷電粒子線の電流量に応じた信号を出力する。検出部１４３における各画素からの出力は制御部１０３に供給され、検出部１４３における各画素からの出力に基づいて各荷電粒子線の強度分布（ビーム強度、ビーム形状）が制御部１０３によって取得される。このように取得された各荷電粒子線の強度分布と、ナイフエッジ１４２が設けられている基板ステージ上の位置を示す情報とを用いて、制御部１０３は、各荷電粒子線と基板ステージ１２３との相対位置（各荷電粒子線の特性）を決定する。そして、制御部１０３は、各荷電粒子線の特性に基づいて、光学系１０１および基板ステージ１２３の少なくとも一方の動作を制御する。即ち、制御部１０３は、基板１２２を描画する際に、決定した各荷電粒子線と基板ステージ１２３との相対位置を用いてステージ位置計測部１２７により計測された基板ステージ１２３の位置をオフセット補正する。これにより、各荷電粒子線を基板上の目標位置に照射することができ、描画装置１００における描画精度を向上させることができる。
【００２２】
ここで、第１実施形態の描画装置１００では、基板１２２を描画する際に、制御部１０３で決定した荷電粒子線と基板ステージ１２３との相対位置を用いて基板ステージ１２３の位置を補正しているが、基板ステージ１２３の位置の補正に限られるものではない。例えば、制御部１０３で決定した荷電粒子線と基板ステージ１２３との相対位置を用いて、光学系１０１の偏向器１１９における荷電粒子線の偏向量を補正してもよい。また、第１実施形態の描画装置１００では、制御部１０３において各荷電粒子線と基板ステージ１２３との相対位置を決定している、即ち、荷電粒子線ごとに基板ステージに対する相対位置を決定しているが、それに限られるものではない。例えば、複数の荷電粒子線の全体における代表位置を基板ステージ１２３に対する相対位置として決定してもよい。代表位置としては、複数の荷電粒子線のうち１本の荷電粒子線と基板ステージ１２３との相対位置を用いてもよいし、複数の荷電粒子線における中心と基板ステージ１２３との相対位置を用いてもよい。
【００２３】
上述したように、第１実施形態の描画装置１００では、荷電粒子線と基板ステージ１２３との相対位置を計測する計測部１４１において、荷電粒子線を検出する検出部１４３が支持部材１４４を介して粗動ステージ１２５によって支持されている。そのため、荷電粒子線と基板ステージ１２３との相対位置を計測する際において荷電粒子線が照射されることにより発生した検出部１４３の熱を粗動ステージ１２５に伝えることができる。即ち、検出部１４３の熱が基板ステージ１２３に伝わることを抑制することができる。これにより、基板ステージ１２３が熱によって変形することを低減することができ、荷電粒子線と基板ステージ１２３との相対位置を高精度に計測することができる。したがって、第１実施形態の描画装置１００は、高い描画精度で基板１２２の描画を行うことができる。
【００２４】
ここで、第１実施形態の描画装置１００では、例えば、図１に示すように、検出部１４３を冷却する冷却部１４６を支持部材１４４に設けてもよい。これにより検出部１４３の温度上昇を抑制することができるため、検出部１４３から基板ステージ１２３に放射される輻射熱を低減することができる。したがって、検出部１４３の熱が基板ステージ１２３に与える影響を更に低減することができる。
【００２５】
また、第１実施形態の描画装置１００では、検出部１４３は入射した荷電粒子線を直接検出するように構成されているが、荷電粒子線を光に変換し、変換された光を検出するように構成されてもよい。このように構成された検出部１４３は、例えば、検出部１４３に入射した荷電粒子線を光に変換する変換器（例えば、蛍光板など）と、変換器からの光を受光し、受光した光の強度を検出する光検出器とを含みうる。この場合、光検出器としては、例えば、フォトダイオードやＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサなどを使用することができる。このように荷電粒子線を光に変換するように検出部１４３を構成した場合、変換器からの光を真空チャンバ１２６の側壁に備えられた透過窓を介して真空チャンバ１２６の外部に導くことができる。そのため、光検出器を真空チャンバ１２６の外部に配置することができ、光が照射されることによる光検出器の熱（輻射熱）が基板ステージ１２３に伝わることを抑制することができる。
【００２６】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態の描画装置２００について、図３を参照しながら説明する。図３は、第２実施形態の描画装置２００を示す図である。第２実施形態の描画装置２００は、第１実施形態の描画装置１００と比べて、計測部１４１の構成が異なっており、支持部材１４４が駆動部１７２によって支持されている。駆動部１７２は、支持部材１４４を移動させることができ、真空チャンバ１２６によって支持されている。したがって、第２実施形態の計測部１４１は、検出部１４３の熱を、第１実施形態のように粗動ステージ１２５に伝えるのではなく、駆動部１７２を介して真空チャンバ１２６に伝えるように構成されている。ここで、第２実施形態では、駆動部１７２は真空チャンバ１２６によって支持されているが、それに限られるものではなく、例えば、ステージベース１３８や光学系１０１など、基板ステージ１２３と分離した部材によって支持されていればよい。
【００２７】
このように構成された描画装置２００は、荷電粒子線を検出部１４３により検出する際には、検出部１４３がナイフエッジ１４２の下方に配置されるように支持部材１４４を駆動部１７２により移動することができる。一方で、描画装置２００は、基板の描画を行う際など、荷電粒子線を検出部１４３により検出しない際には、支持部材１４４を駆動部１７２によって矢印１７３の方向に移動させ、検出部１４３を退避位置に配置することができる。描画装置２００は、荷電粒子線を検出部１４３により検出しない際に検出部１４３を退避位置に配置することができるため、基板１２２の描画を行う際において検出部１４３から放射された輻射熱が基板ステージ１２３に伝わることを抑制することができる。即ち、検出部１４３から放射された輻射熱が基板ステージに与える影響を更に低減することができる。
【００２８】
上述したように、第２実施形態の描画装置２００は、検出部１４３を支持する支持部材１４４を移動させる駆動部１７２を含む。そのため、第２実施形態の描画装置２００は、例えば基板１２２の描画を行う際など、荷電粒子線を検出部１４３により検出しない際には、検出部１４３を退避位置に配置することができる。これにより、検出部１４３から放射された輻射熱が基板ステージ１２３に伝わることを抑制することができる。
【００２９】
＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の描画装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板に描画を行う工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
【００３０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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