(57)【要約】【課題】  特にマルチ電子ビーム型露光装置において、電子ビームの照射によるアパーチャアレイの熱負荷を低減し、描画精度を向上させることが可能な荷電粒子線露光装置を提供する。【解決手段】  電子源１からの電子ビームを複数の開口によって分割し、各種レンズを含む縮小投影系７などを介して複数（マルチ）の電子ビームによってウエハ８を露光するためのアパーチャアレイ４と、前記アパーチャアレイ４の前段に配置され、前記アパーチャアレイ４の開口を内包する開口を備え、前記アパーチャアレイ４に照射する電子ビームの照射量を制限するためのプリアパーチャアレイ３とを設ける。【選択図】  図１
2006140267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線を用いて基板を露光する荷電粒子線露光装置であって、
荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、
少なくとも１つの開口を用いて荷電粒子線の形状を制御するアパーチャ手段と、
前記アパーチャ手段の前段に、少なくとも１つの開口を備えることで前記アパーチャ手段への前記荷電粒子線の照射量を制限する手段とを有し、
前記照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段に対して分離脱着可能な手段を具備することを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項２】
荷電粒子線を用いて基板を露光する荷電粒子線露光装置であって、
荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、
少なくとも１つの開口を用いて荷電粒子線の形状を制御するアパーチャ手段と、
前記アパーチャ手段の前段に、少なくとも２段以上の多段な構成からなり、少なくとも１つの開口を備えることで前記アパーチャ手段への前記荷電粒子線の照射量を制限する手段とを有し、
前記照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段に対してそれぞれの段が分離脱着可能な手段を具備することを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項３】
荷電粒子線を用いて基板を露光する荷電粒子線露光装置であって、
荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、
少なくとも１つの開口を用いて荷電粒子線の形状を制御するアパーチャ手段と、
前記アパーチャ手段の前段に、少なくとも１つの開口を備えることで前記アパーチャ手段への前記荷電粒子線の照射量を制限する手段と、
前記アパーチャ手段に対して前記照射量を制限する手段が分離脱着可能な手段とを有し、
前記照射量を制限する手段に設けられ、前記照射量を制限する手段の温度調整を可能にする手段とを具備することを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項４】
荷電粒子線を用いて基板を露光する荷電粒子線露光装置であって、
荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、
少なくとも１つの開口を用いて荷電粒子線の形状を制御するアパーチャ手段と、
前記アパーチャ手段の前段に、少なくとも１つの開口を備えることで前記アパーチャ手段への前記荷電粒子線の照射量を制限する手段と、
前記アパーチャ手段に対して前記照射量を制限する手段が分離脱着可能な手段とを有し、
前記アパーチャ手段と前記照射量を制限する手段の両方またはいずれか一方に設けられ、前記両方またはいずれか一方の温度調整を可能にする手段とを有することを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項５】
請求項４記載の荷電粒子線露光装置において、
前記温度調整を可能にする手段は、前記アパーチャ手段または前記照射量を制限する手段の両方またはいずれか一方の温度を計測し、前記計測した量を基準に前記アパーチャ手段または前記照射量を制限する手段の温度を制御することを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の荷電粒子線露光装置において、
前記照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段に設けられた開口よりも大きい開口を備え、
前記照射量を制限する手段が備える開口は、前記アパーチャ手段に設けられた開口を内包する位置に配置されることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の荷電粒子線露光装置において、
前記照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段と同等もしくはそれ以上の耐熱性を有する材料から構成されることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の荷電粒子線露光装置において、
前記照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段と同等もしくはそれ以上の厚みを有することを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の荷電粒子線露光装置において、
前記分離脱着可能な手段は、少なくとも１つの移動調整可能な調整部材と別の固定された部材からなり、両者を点接触させることでその位置を定めることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に半導体集積回路等の露光に用いられる電子線露光装置、イオンビーム露光装置等の荷電粒子線露光装置に関し、特に、電子線でウエハを直接パターン描画する電子ビーム露光装置、またはマスクを電子線で照明し、マスクからの電子線を縮小電子光学系を介してウエハに投影露光する電子ビーム露光装置に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明者が検討したところによれば、荷電粒子線露光装置の技術に関しては、以下のようなものが考えられる。
【０００３】
電子ビーム露光装置には、従来、ビームをスポット状にして使用するポイントビーム型、サイズ可変の矩形断面にして使用する可変成形ビーム型や一括図形照射方式の装置がある。
【０００４】
ポイントビーム型の電子ビーム露光装置は、単一の電子ビームを用いて描画するためスループットが低く、研究開発用にしか使用されていない。可変成形ビーム型、一括図形照射型の電子ビーム露光装置は、ポイント型と比べるとスループットが１〜２桁高いが、基本的には単一の電子ビームを用いて描画するため０．１μｍ程度の微細なパターンが高集積度で詰まったパターンを露光する場合などではやはりスループットの点で問題が多い。
【０００５】
この問題点を解決する装置として、描画するパターンをステンシルマスクにパターン透過孔として形成し、ステンシルマスクを電子ビームで照明することにより、縮小電子光学系を介して描画するパターンを試料面に転写するステンシルマスク型の電子ビーム露光装置がある。また、電子源からの放射された電子ビームをコリメータレンズ等の電子光学系により略平行にした後、複数の開口を有するアパーチャアレイＡＡに照射させて分割させることで形成した複数の電子ビームを試料面に照射して、その複数の電子ビームをさらに偏向させて試料面を走査させるとともに、描画するパターンに応じて複数の電子ビームを個別にｏｎ／ｏｆｆしてパターンを描画するマルチ電子ビーム型露光装置がある。双方とも一度に露光する面積すなわち露光面積が従来にくらべ広い為スループットがより改善できるという特徴がある。なお、マルチ電子ビーム型露光装置における機能や構成については特許文献１〜３に詳細が記載されている。
【０００６】
また、前述した可変成形ビーム方式、一括図形照射方式の電子ビーム露光装置では、電子ビームの形状を制御する目的でアパーチャを使用している。照射される電子ビームは、アパーチャの非開口部により遮断されるため加熱されることとなり、加熱されたアパーチャは熱膨張の影響で、位置ドリフトが発生するといった問題があった。
【０００７】
この問題に対しては可変成形方式、一括図形照射方式の電子ビーム露光装置おいて、複数枚のアパーチャ絞りを同一固定冶具に導電性接着剤で固定一体化することにより、アパーチャの交換を容易にするとともに、電子ビームの入射によるアパーチャの熱負荷を低減する技術が特許文献４に記載されている。
【特許文献１】特開２００１−２６７２２１号公報
【特許文献２】特開２００２−３１９５３２号公報
【特許文献３】特開２００２−３５３１１３号公報
【特許文献４】特開平６−５４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、前記のような荷電粒子線露光装置の技術について、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。
【０００９】
例えば、アパーチャアレイに略平行な電子ビームを照射させて複数の電子ビームを得る方式のマルチ電子ビーム型露光装置では、常時試料基板に到達しない電子ビームがアパーチャアレイの非開口部により遮断されることとなり、アパーチャアレイは電子ビームの照射により加熱されることとなる。また、電子ビームを電子源から試料表面に適正に照射させるための調整作業時には、描画時に比較して電流密度の高い状態の電子ビームを使用することがある。この場合も、電子ビームはアパーチャアレイにより分割されるので、同様にアパーチャアレイの非開口部により遮断された電子ビームは、アパーチャアレイを加熱することとなる。
【００１０】
一方で、アパーチャアレイは、その開口部の形状精度や配列精度の確保を目的としてシリコンなどの薄い基板を用いて形成されることが多いため、熱伝導による冷却が行われ難く、また、電子ビームの軌道上に配置されるため真空雰囲気であるので熱伝達による放熱が行われ難い、などの構造上の問題がある。つまり、電子ビームの照射により加熱され易く、放熱し難い構造であることが多い。従って、アパーチャアレイにおいては、電子ビームの照射によって局所的な温度上昇が生じることで、熱膨張により開口部の形状精度や配列精度が悪化し、描画精度が低下したり、条件によっては熱溶解してその機能を果たさなくなるといった問題がある。
【００１１】
さらに、マルチ電子ビーム型露光装置では、その描画精度を得るためにアパーチャアレイに配置されたアパーチャの配列精度をサブミクロンレベルに、アパーチャアレイ自体の取り付け姿勢を水平、垂直方向、回転方向で数ミクロン以下に確保する必要がある。
【００１２】
この問題を背景技術で述べた特許文献４に記載の技術を用いて、アパーチャアレイへの電子ビームの入射量を低減することで解決しようとする場合、複数枚のアパーチャアレイを導電性接着により固定一体化してしまうため、接着剤固化時の溶剤の蒸発により接着剤自体の体積が減少する縮小現象が生じることになる。そうすると、アパーチャアレイ自体に歪が生じてアパーチャ配置精度を確保できない、アパーチャアレイ相互間の位置変動が生じてアパーチャアレイ調整時の相互位置精度が確保できないといった問題を避けられない。さらに、接着剤により固定一体化されるため複数枚のアパーチャアレイを単独で交換できない、接着剤に残留した溶剤が真空の質を悪化させ、より高真空度、高品位な真空環境が必要な高精度電子ビーム露光装置に適用することは現実には難しいといった問題も生じる。
【００１３】
また、特許文献４の技術では、アパーチャ交換の際に位置決め精度を確保するための配慮がないため、アパーチャ交換による描画条件の再現性を得ることが困難であるといった問題がある。そうすると、マルチ電子ビーム型露光装置に使用されるアパーチャアレイのように、アパーチャの配列精度とアパーチャアレイ自体の取り付け姿勢精度が厳しく要求される電子ビーム露光装置には適用が困難であるといった問題を解決できない。
【００１４】
またさらに、別な問題としてアパーチャアレイは直接電子ビームが照射されるので、真空度、真空の質など、その環境の状態により、ハイドロカーボンなどが付着して汚れが生じる。この付着した汚れが電気的な絶縁性を持つ場合、さらなる電子ビームの照射によりチャージアップ現象が生じ、電子ビームの軌道に悪影響を与えて描画性能を悪化させるといった問題がある。この問題に対しても前述の従来技術を用いる場合、高価なアパーチャアレイを単独で交換できない、アパーチャアレイ交換時の位置、姿勢の再現性が得られないためにメンテナンス性、経済性に問題が残る。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、特にマルチ電子ビーム型露光装置において、電子ビームの照射によるアパーチャアレイの熱負荷を低減し、描画精度を向上させることが可能な荷電粒子線露光装置を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の他の目的は、特にマルチ電子ビーム型露光装置において、装置メンテナンスに伴う描画精度の再現性を容易に得ることが可能な荷電粒子線露光装置を提供することにある。
【００１７】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１９】
本発明の荷電粒子線露光装置のある形態は、荷電粒子線を用いて基板を露光する荷電粒子線露光装置において、少なくとも荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、少なくとも１つの開口を用いて荷電粒子線の形状を制御する手段（アパーチャ手段）をもち、該アパーチャ手段の前段に少なくとも１つの開口を備えることで、該アパーチャ手段への荷電粒子線の照射量を制限する手段とを有するものである。
【００２０】
すなわち、例えば、マルチビーム型の荷電粒子線露光装置において、アパーチャ手段の一例となるアパーチャアレイの前段に、荷電粒子線の照射量を制限する手段の一例となるプリアパーチャアレイを配置する。これによって、アパーチャアレイにおける荷電粒子線（電子ビーム）の照射に伴う熱負荷を低減でき、アパーチャアレイの開口の形状精度や配列精度が向上し、描画精度を向上させることが可能になる。
【００２１】
ここで、前記荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段に設けられた開口よりも大きい開口を有し、該開口は、前記アパーチャ手段に設けられた開口を内包する位置に置かれる。これによって、アパーチャアレイの開口を遮ることなく、プリアパーチャアレイにより荷電粒子線の照射量を制限することが可能になる。なお、前記荷電粒子線の照射量を制限する手段に設ける開口の大きさは、例えば、前記アパーチャ手段の開口の直径に対して１０１％〜３００％の大きさとすることができる。
【００２２】
また、前記荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段と同等もしくはそれ以上の耐熱性を有する材料から構成されるものとなっている。すなわち、プリアパーチャアレイは、熱負荷が大きくなるため、このような材料で構成することが望ましい。
【００２３】
また、前記荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段と同等もしくはそれ以上の厚みを有するものとなっている。より具体的には、例えば、１〜２５倍の厚みとすることができる。すなわち、開口の加工精度をある程度保てる範囲内で厚みを大きくすることで、プリアパーチャアレイの熱負荷を低減することが可能となる。
【００２４】
また、前記荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段に対する位置決め機能を含む分離脱着可能な手段を有し、交換可能なものとなっている。すなわち、装置メンテナンスの際、プリアパーチャアレイの交換が主となり、描画精度の再現性に影響するアパーチャアレイの交換は少ない頻度で済むようになる。そして、プリアパーチャアレイの交換後の位置合わせは、アパーチャアレイのそれに比べてさほど精度が要求されない。そこで、プリアパーチャアレイが、アパーチャアレイに対する位置決め機能を含み、アパーチャアレイから再現性よく分離脱着可能な構成を備えることで、装置メンテナンスに伴い容易かつ効率よく描画精度の再現性を得ることが可能になる。
【００２５】
本発明の荷電粒子線露光装置の他の形態は、荷電粒子線を用いて基板を露光する荷電粒子線露光装置において、少なくとも荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、少なくとも１つの開口を用いて荷電粒子線の形状を制御する手段（アパーチャ手段）をもち、該アパーチャ手段の前段に少なくとも２段以上の多段な構成からなり、少なくとも１つの開口を備えることで該アパーチャ手段への荷電粒子線の照射量を制限する手段とを有するものとなっている。すなわち、プリアパーチャアレイを複数段からなる構成とすることで、プリアパーチャアレイでの輻射遮蔽効果が向上し、アパーチャアレイに向けた輻射に伴う熱負荷を低減させることが可能になる。
【００２６】
ここで、前記多段な構成からなる荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段に設けられた開口よりも大きい開口を有し、さらに、多段な構成からなる荷電粒子線の照射量を制限する手段に配置された開口は段階的または徐徐にその開口サイズが変化するように配置されるものである。また、前記多段な構成からなる荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段と同等もしくはそれ以上の耐熱性を有する材料から構成されるものである。
【００２７】
また、前記多段な構成からなる荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段と同等もしくはそれ以上の厚みを有し、さらに多段な構成からなる荷電粒子線の照射量を制限する手段の厚みが段階的、徐徐にまたは選択的に変化するように配置されるものである。また、前記多段な構成からなる荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段に対して再現性よく分離脱着可能な手段を有し、交換可能なものとなっている。
【００２８】
本発明の荷電粒子線露光装置の他の形態は、荷電粒子線を用いて基板を露光する荷電粒子線露光装置において、少なくとも荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、少なくとも１つの開口を用いて荷電粒子線の形状を制御する手段（アパーチャ手段）をもち、該アパーチャ手段の前段に、温度調整可能な手段を含み、なおかつ少なくとも１つの開口を備えることで該アパーチャ手段への荷電粒子線の照射量を制限する手段とを有するものである。
【００２９】
ここで、前記温度調整可能な手段は、冷却可能な手段となっている。すなわち、アパーチャアレイの熱負荷の低減に加え、プリアパーチャアレイの冷却を可能にすることで、プリアパーチャアレイの熱負荷を低減することも可能になる。
【００３０】
また、前記温度調整可能な手段は、加熱可能な手段となっている。すなわち、プリアパーチャアレイの加熱を可能にすることで、電子ビームの照射によって生じる汚れに起因し、描画精度の劣化原因となるアパーチャアレイおよびプリアパーチャアレイのチャージアップ現象を低減することが可能になる。
【００３１】
また、前記温度調整可能な手段を有する荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段に設けられた開口よりも大きい開口を有するものとなっている。また、前記温度調整可能な手段を有する荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段と同等もしくはそれ以上の厚みを有するものとなっている。
【００３２】
また、前記温度調整可能な手段を有する荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段に対して再現性よく分離脱着可能な手段を有し、交換可能なものとなっている。
【００３３】
本発明の荷電粒子線露光装置の他の形態は、荷電粒子線を用いて基板を露光する荷電粒子線露光装置において、少なくとも荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、少なくとも１つの開口を用いて荷電粒子線の形状を制御する手段（アパーチャ手段）をもち、該アパーチャ手段の前段に少なくとも１つの開口を備えることで該アパーチャ手段への荷電粒子線の照射量を制限する手段を有し、かつ、該アパーチャ手段、該アパーチャ手段への荷電粒子線の照射量を制限する手段の両方もしくはどちらか一方が温度調整可能な手段を具備することを特徴とする。
【００３４】
ここで、前記温度調整可能な手段は、冷却可能な手段である。また、前記温度調整可能な手段は、加熱可能な手段である。
【００３５】
また、前記温度調整可能な手段を有する荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段に設けられた開口よりも大きい開口を有するものとなっている。また、前記温度調整可能な手段を含む荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段と同等もしくはそれ以上の厚みを有するものとなっている。
【００３６】
また、前記温度調整可能な手段を含む荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段に対して再現性よく分離脱着可能な手段を有し、交換可能なものとなっている。
【発明の効果】
【００３７】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００３８】
マルチビーム型荷電粒子線露光装置において、アパーチャアレイの前段にプリアパーチャアレイを配置し、かつ、該アパーチャアレイおよび該プリアパーチャアレイを位置決め機能を有する分離脱着可能な構成とすることにより、電子ビームの照射によるアパーチャアレイの熱負荷低減と描画精度の向上、および描画精度の再現性を得ることが可能になる。また、電子ビームの照射により生じる汚れに起因するプリアパーチャアレイおよびアパーチャアレイのチャージアップ現象による描画精度の劣化原因を速やかに排除できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、荷電粒子線露光装置の一例として本実施形態では電子線露光装置の例を示すが、電子線に限らずイオンビームを用いた露光装置にも同様に適用できる。
【００４０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による電子線露光装置において、その構成の一例を示す要部概略図である。図１において、電子銃（図示せず）で発生した電子線はクロスオーバ像を形成する（以下、このクロスオーバ像を電子源１と記す）。この電子源１から放射される電子線は、コリメータレンズ２によって略平行の電子ビームとなる。略平行な電子ビームは複数の開口を有するプリアパーチャアレイ３を照明する。コリメータレンズ２は、静電型電子レンズ２ａ、２ｂ、２ｃで構成されている。そして、静電型電子レンズ２ａ、２ｂ、２ｃのうち少なくとも２つの電子レンズの電子光学的パワー（焦点距離）を調整することにより、プリアパーチャアレイ３を照明する電子ビームの強度分布を調整することを可能にしている。
【００４１】
後述するようにプリアパーチャアレイ３は、アパーチャアレイ４に対応した複数の開口を有し、その開口はアパーチャアレイ４に設けられた開口よりも大きい。従って、プリアパーチャアレイ３を通過した複数の電子線は、アパーチャアレイ４に照射され、アパーチャアレイ４に設けられた開口によりそのビーム形状が成形される。
【００４２】
アパーチャアレイ４を通過した複数の電子ビームは、静電レンズが複数形成された静電レンズ・アレイ５により、電子源１の中間像を形成する。中間像面には、ブランカーが複数形成されたブランカー・アレイ６が配置されている。
【００４３】
中間像面の下流には、２段の対称磁気ダブレット・レンズ７ａ、７ｂで構成された縮小投影系７があり、複数の中間像をウエハ８上に投影する。このとき、ブランカー・アレイ６で偏向された電子ビームは、ブランキングアパーチャ９によって遮断されるため、ウエハ８には照射されない。一方、ブランカー・アレイ６で偏向されない電子ビームは、ブランキングアパーチャ９によって遮断されないため、ウエハ８に照射される。
【００４４】
下段のダブレット・レンズ７ｂ内には、複数の電子線を同時にＸ，Ｙ方向の所望の位置に変位させるための主偏向器１０が配置されている。ウエハ８は、ＸＹステージ１１上に搭載されることで、光軸と直交するＸＹ方向に移動可能になっている。ＸＹステージ１１上には、ウエハ８を固着するための静電チャック１２と電子線の露光電流量を測定するためのファラデーカップ１３が配置されている。
【００４５】
また、図１の電子線露光装置を制御するシステム構成の一例を図２に示す。コリメータレンズ制御回路２１は、電子レンズ２ａ、２ｂ、２ｃのうち少なくとも２つの電子レンズの電子光学的パワー（焦点距離）を調整することにより、プリアパーチャアレイ３を照明する電子ビームの強度分布を制御する回路である。ブランカーアレイ制御回路２２は、ブランカー・アレイ６を構成する複数のブランカーを個別に制御する回路である。主偏向器制御回路２３は、主偏向器１０を制御する回路であり、電流検出回路２４は、ファラデーカップ１３からの信号を処理する回路である。ステージ駆動制御回路２５は、ステージの位置を検出する不図示のレーザ干渉計と共同してＸＹステージ１１を駆動制御する制御回路である。主制御系２６は、上記複数の制御回路を制御し、電子ビーム露光装置全体を管理する機能を備えている。
【００４６】
続いて本実施の形態１のプリアパーチャアレイ３およびアパーチャアレイ４の構成について説明する。
【００４７】
図３および図４は、それぞれ、プリアパーチャアレイ３およびアパーチャアレイ４の構成の一例を示す平面図である。図５は、プリアパーチャアレイ３をアパーチャアレイ４に対して設置した際の配置関係を示す断面図である。なお、図５中の電子ビーム１ａは、図１にて説明の電子源１から放射された電子線がコリメータレンズ２によって略平行とされた電子ビームである。
【００４８】
プリアパーチャアレイ３には、アパーチャアレイ４に対応した開口３ａと該開口３ａとその相対位置関係が保証されたマーク３ｂが形成されている。同様にアパーチャアレイ４には、開口４ａと該開口４ａと相対位置が保証されたマーク４ｂが形成されている。
【００４９】
ここで、前述のようにプリアパーチャアレイ３の開口３ａを通過した電子ビームはアパーチャアレイ４の開口４ａにより成形されるので、開口３ａは開口４ａよりも大きい。開口３ａと開口４ａは、後述する位置あわせ機構と調整方法によって、図６に示すようにプリアパーチャアレイ３がアパーチャアレイ４の上方に重ねられ、開口４ａが開口３ａに内包されるように位置調整される。
【００５０】
開口３ａの大きさ（直径）は、開口４ａの配列ピッチ等にあわせて所望の値に設定することが可能であるが、位置合わせ調整等を考慮して開口４ａの１０１％〜３００％程度が望ましく、さらに望ましくは１２０％〜１８０％程度である。この結果、電子ビームの照射によるアパーチャアレイ４の熱負荷が軽減され、線膨張による開口の形状精度および配列精度の悪化を低減でき、また、アパーチャアレイ４の熱溶解の問題を解決することが可能になる。
【００５１】
この一例として、アパーチャアレイ４の開口４ａが３２行×３２列で配置され、開口４ａの直径が５０μｍであり、隣接する開口４ａの中心間ピッチが１０２μｍである場合に、プリアパーチャアレイ３の開口３ａの直径を８０μｍ（開口４ａの直径の１６０％）とした場合を想定する。この場合、プリアパーチャアレイ３が無い場合と比較してアパーチャアレイ４への電子ビーム照射量（＝アパーチャアレイ４が遮断する電子ビームの量）を約３８％に低減することが可能になる。アパーチャアレイ４の温度は、電子ビーム照射量にほぼ比例して上昇し、開口の形状精度および配列精度は、この温度上昇に比例して悪化することになる。したがって、この場合、開口の形状精度および配列精度を約３８％程度向上させることができる。
【００５２】
また、プリアパーチャアレイ３は、アパーチャアレイ４への電子ビームの照射量を低減し熱負荷を軽減するためのものであるから、耐熱性が高い構造であることが望ましい。
【００５３】
プリアパーチャアレイ３の耐熱性を向上させる方法の一つとして、その材質を融点の高い耐熱材とする方法がある。また、電子ビームの軌道上に配置されるため磁性が小さいもしくは非磁性であることが必要である。耐熱材としてはモリブデン、タングステン等の金属もしくはその合金、アルミナ、炭化珪素等のセラミックスなどが使用できるが、求める耐熱性はプリアパーチャアレイ４に使用される材料と同等もしくはそれ以上であればよい。
【００５４】
プリアパーチャアレイ３の耐熱性を向上させる別の方法の一つとして、電子ビームからの入熱を素早く拡散させることで耐熱性を向上させる方法がある。この一例として、例えば、プリアパーチャアレイ３の厚みを大きくする方法が挙げられる。プリアパーチャアレイ３の厚みを大きくすると横方向（図１の例では電子ビームの照射方向に対して直角な方向）の熱抵抗が小さくなるため、電子ビームからの入熱が拡散しやすくなり、結果的に耐熱性が向上する。好ましいプリアパーチャアレイ３の厚みは、材料の加工性などに影響されるが、アパーチャアレイ４と同じ大きさから２５倍程度の範囲である。具体的には、例えば、アパーチャアレイ４の厚さが２０μｍ〜１００μｍであるのに対して、プリアパーチャアレイ３の厚さを５０μｍ〜２００μｍなどとすることができる。
【００５５】
また、電子ビームからの入熱が拡散し易いという観点から、熱伝導率の高い材料で構成した場合でも同様の理由により耐熱性を向上させることができる。例えば、プリアパーチャアレイ３をアパーチャアレイ４と同じ材質であるシリコンで構成し、その厚みをアパーチャアレイ４の厚みの２倍とすることで、耐熱性を向上させることができる。
【００５６】
次に、上記説明のプリアパーチャアレイ３とアパーチャアレイ４の位置あわせ機構と調整方法について詳細を説明する。
【００５７】
図７は、プリアパーチャアレイ３とアパーチャアレイ４の位置あわせ機構の一例を示す断面図である。図７において、プリアパーチャアレイ３は、プリアパーチャアレイベース（以下、ＰＡＡベース）５０によって保持され、アパーチャアレイ４は、アパーチャアレイベース（以下、ＡＡベース）５２によって保持される。そして、ＰＡＡベース５０上には、移動調整が可能なように調整ブロック５１が配置され、同様にＡＡベース５２上にも調整ブロック５３が配置される。
【００５８】
プリアパーチャアレイ３の開口３ａとアパーチャアレイ４の開口４ａは以下の手順により位置あわせ調整が行われる。
【００５９】
まず、アパーチャアレイ４が搭載されたＡＡベース５２の上部にプリアパーチャアレイ３を搭載したＰＡＡベース５０を配置する。この状態で、プリアパーチャアレイ３の開口３ａがアパーチャアレイ４の開口４ａを内包するようにＰＡＡベース５０をＡＡベース５２に対して移動させて位置調整をおこなう。この際、開口３ａが開口４ａを内包する位置に配置されたか否かは光学顕微鏡等を用いて観察しながら調整をおこなう。
【００６０】
次に、開口３ａ、開口４ａの位置調整が行われた状態で、ＰＡＡベース５０とＡＡベース５２を固定し、調整ブロック５１をＡＡベース５２に設けられた基準マスター５４に対して突き当てるように調整し固定する。同様にして、ＡＡベース５２も、電子光学系を形成する鏡筒（図示せず）に接続されたベース５５の所定の位置に固定後、ベース５５に設けられた基準マスター５６に調整ブロック５３を突き当てるように調整して固定する。
【００６１】
本実施の形態１では調整ブロックを基準マスターに対して移動調整したが、調整ブロックを固定して基準マスターを移動調整しても同様の効果を得ることは言うまでもない。
【００６２】
次に、図８に示す平面図を用いて、調整ブロック５１、５３の構成と機能についてさらに詳細に説明する。ここでは調整ブロック５１を例に説明をおこなう。
【００６３】
調整ブロック５１は、調整ブロック５１ａとこれに直行する調整ブロック５１ｂ、５１ｃの３つの調整ブロックにより構成されており、各調整ブロックには先端が半球状に加工されたピンが取り付けられている。これは、基準マスターに調整ブロックを突き当てて調整する際に点接触を実現させ、脱着時の位置再現性を確保するためである。また、基準マスター５４は、図８に示すように各調整ブロックに対応して配置された基準マスター５４ａ、５４ｂにより構成されている。図８では調整ブロック５１ｂと５１ｃに基準マスター５４ｂが対応させてあるが、基準マスター５４ｂを２分割として各調整ブロックに対応させて配置しても問題ない。
【００６４】
このように調整ブロック５１と基準マスター５４を組み合わせることにより、ＰＡＡベース５０に搭載されたプリアパーチャアレイ３は、アパーチャアレイ４に対して水平、垂直、回転方向対して一意的に定義される。
【００６５】
次に、前述の理由等によりプリアパーチャアレイ３を交換する際は、ＰＡＡベース５０とともにプリアパーチャアレイ３をＡＡベース５２から分離し、プリアパーチャアレイ３の開口３ａもしくはマーク３ｂと、ＰＡＡベース５０に取り付けられた各調整ブロック先端の半球状に加工されたピンの先端との距離を測定および記録する。しかる後に新規なるプリアパーチャアレイ３’（図示せず）に交換後、同新規なるプリアパーチャアレイの開口３ａ’（図示せず)もしくはマーク３ｂ’（図示せず)を基準に、ＰＡＡベース５０に取り付けられた各調整ブロック先端の半球状に加工されたピンの先端を前記記録の距離に調整する。この位置調整された調整ブロックを基準に基準マスター５４に突き当てるようにしてＰＡＡベース５０をＡＡベース５２に再配置する。
【００６６】
上記の方法によれば、ＰＡＡベース５０に配置された新規なるプリアパーチャアレイ３’はアパーチャアレイ４に対して、水平、垂直、回転方向対して一意的に定義されるので、高い位置決め性を確保してプリアパーチャアレイ３’の開口３ａ’とアパーチャアレイ４の開口４ａが位置決めされる。本方法の効果は、高い位置決め再現性を確保できることに加えて、前述のプリアパーチャアレイ３の開口３ａもしくはマーク３ｂと各調整ブロック先端の半球状に加工されたピンの先端との距離を測定、記録しておけば、予め交換用のプリアパーチャアレイ３’を製作しておくことが可能であり、交換時の装置のダウンタイムを最小限とすることができる。また、前述のプリアパーチャアレイ３の開口３ａもしくはマーク３ｂと各調整ブロック先端の半球状に加工されたピンの先端との距離を規格化しておけば、機差の影響を排除することができ、より生産性、メンテナンス性を向上させることが可能である。
【００６７】
上記の説明ではプリアパーチャアレイ３を例に説明したが、アパーチャアレイ４についても同様の方法で同様の効果を得ることができることは改めて説明するまでもない。
【００６８】
上記説明のプリアパーチャアレイと位置あわせ調整機構を併用することにより、電子ビームの照射によるアパーチャアレイへの熱負荷の低減と、アパーチャ配列精度が同時に確保されることになる。また、さらには上記の手段をとることにより、アパーチャアレイ４への電子ビームの照射量が減少するため、電子ビームが照射されることによりアパーチャアレイ４がハイドロカーボンなどの付着により汚れることを最小限とすることができる。これにより、開口形状や開口の配置精度が高く、高価なアパーチャアレイ４の交換寿命を長くすることが可能となる。
【００６９】
一方、アパーチャアレイ４の上段側に配置されるプリアパーチャアレイ３は、分離脱着が可能であるため、ハイドロカーボンなどの付着による汚れが生じた際は速やかに交換が可能であり、交換に際してはアパーチャアレイ４の状態は保持されているので、描画精度に影響を与えることがない。よって、電子ビームの照射により生じるチャージアップ現象などの影響を速やかに最小限の時間で取り除くことができる。また、プリアパーチャアレイ３は、その機能から開口形状や開口の配列精度をアパーチャアレイ４ほど高くする必要がないため、安価に製作することが可能であり、コスト的メリットを得ることができる。
【００７０】
また、アパーチャアレイ４もプリアパーチャアレイ３と同様の位置あわせ調整機構を備えているので、アパーチャアレイ４の交換の際も、速やかな交換が可能であり、かつ、描画条件を高精度に再現できる。
【００７１】
ところで、プリアパーチャアレイ３とアパーチャアレイ４の位置あわせ機構は、図９に示す形態でもよい。図９において、プリアパーチャアレイ３は、ＰＡＡベース９０によって保持され、アパーチャアレイ４は、ＡＡベース９１によって保持される。そして、ＡＡベース９１には、ＡＡベース９１に対するＰＡＡベース９０の位置を決める位置決めピン９２ａ、９２ｂが配置され、ＰＡＡベースには位置決めピン９２ａ、９２ｂを受ける位置決めピン用開口９３ａ、９３ｂが配置されている。位置決めピン用開口９３ａ、９３ｂは、あらかじめ決められた公差、例えば位置決めピン９２ａ、９２ｂの外径の＋０．１％の公差、で内径が規定されている。
【００７２】
プリアパーチャアレイ３の開口３ａとアパーチャアレイ４の開口４ａは以下の手順により位置あわせ調整が行われる。
【００７３】
まず、アパーチャアレイ４が搭載されたＡＡベース９１の上部に、固定されていないプリアパーチャアレイ３を搭載したＰＡＡベース９０を、位置決めピン９２ａ、９２ｂで規定された位置に配置する。この状態で、プリアパーチャアレイ３の開口３ａがアパーチャアレイ４の開口４ａを内包するようにプリアパーチャアレイ３をアパーチャアレイ４に対して移動させて位置調整をおこなう。この際、開口３ａが開口４ａを内包する位置に配置されたか否かは光学顕微鏡等を用いて観察しながら調整をおこなう。次に、開口３ａ、開口４ａの位置調整が行われた状態で、ＰＡＡベース９０とプリアパーチャアレイ３を固定する。
【００７４】
このように位置決めピン９２ａ、９２ｂを用いることにより、ＰＡＡベース９０に搭載されたプリアパーチャアレイ３は、アパーチャアレイ４に対して水平、垂直、回転方向対して一意的に定義される。
【００７５】
次に、前述の理由等によりプリアパーチャアレイ３を交換する際は、ＰＡＡベース９０とともにプリアパーチャアレイ３をＡＡベース９１から分離し、プリアパーチャアレイ３の開口３ａもしくはマーク３ｂと、ＰＡＡベース９０に配置された位置決めピン用開口９３ａもしくは９３ｂとの距離を測定および記録する。しかる後に新規なるプリアパーチャアレイ３’（図示せず)に交換後、ＰＡＡベース９０に配置された位置決めピン用開口９３ａもしくは９３ｂを基準に、新規なるプリアパーチャアレイの開口３ａ’（図示せず)もしくはマーク３ｂ’（図示せず)を前記記録の距離に調整する。この位置調整されたＰＡＡベース９０を、位置決めピン９２ａ、９２ｂによって決められたＡＡベース９１上に再配置する。
【００７６】
さらに、プリアパーチャアレイ３とアパーチャアレイ４の位置あわせ機構は、図１０に示す形態でもよい。図１０において、プリアパーチャアレイ３は、ＰＡＡベース１００によって保持され、アパーチャアレイ４は、ＡＡベース１０１によって保持される。ＡＡベース１０１には、ＡＡベースに対するＰＡＡベースの位置を決める直角ブロック１０２が配置され、ＰＡＡベースには直角ブロック１０２を受ける直角ブロック用平面１０３が配置されている。
【００７７】
プリアパーチャアレイ３の開口３ａとアパーチャアレイ４の開口４ａは以下の手順により位置あわせ調整が行われる。
【００７８】
まず、アパーチャアレイ４が搭載されたＡＡベース１０１の上部に、固定されていないプリアパーチャアレイ３を搭載したＰＡＡベース１００を、直角ブロック１０２で規定された位置に配置する。この状態で、プリアパーチャアレイ３の開口３ａがアパーチャアレイ４の開口４ａを内包するようにプリアパーチャアレイ３をアパーチャアレイ４に対して移動させて位置調整をおこなう。この際、開口３ａが開口４ａを内包する位置に配置されたか否かは光学顕微鏡等を用いて観察しながら調整をおこなう。次に、開口３ａ、開口４ａの位置調整が行われた状態で、ＰＡＡベース１００とプリアパーチャアレイ３を固定する。
【００７９】
このように直角ブロック１０２を用いることにより、ＰＡＡベース１００に搭載されたプリアパーチャアレイ３は、アパーチャアレイ４に対して水平、垂直、回転方向対して一意的に定義される。
【００８０】
次に、前述の理由等によりプリアパーチャアレイ３を交換する際は、ＰＡＡベース１００とともにプリアパーチャアレイ３をＡＡベース１０１から分離し、プリアパーチャアレイ３の開口３ａもしくはマーク３ｂと、ＰＡＡベース１００に配置された直角ブロック用平面１０３との距離を測定および記録する。しかる後に新規なるプリアパーチャアレイ３’（図示せず)に交換後、ＰＡＡベース１００に取り付けられた直角ブロック用平面１０３を基準に、新規なるプリアパーチャアレイの開口３ａ’（図示せず)もしくはマーク３ｂ’（図示せず)を前記記録の距離に調整する。この位置調整されたＰＡＡベース１００を、直角ブロック１０２によって決められたＡＡベース１０１上に再配置する。
【００８１】
（実施の形態２）
図１１は、本発明の実施の形態２による電子線露光装置において、その構成の一例を示す要部概略図である。図１１において、電子源１から放射される電子線は、コリメータレンズ２によって略平行の電子ビームとなり、多段に構成された複数の開口を有するプリアパーチャアレイ３１を照明する。プリアパーチャアレイ３１は少なくとも２段の構成を有し、本実施の形態２ではプリアパーチャアレイ３２、３３により構成されている。
【００８２】
図１２は、プリアパーチャアレイ３１をアパーチャアレイ４に対して設置した際の配置関係を示す断面図である。プリアパーチャアレイ３２、３３にはアパーチャアレイ４に対応した複数の開口３２ａ、３３ａが設けられており、それぞれに必要に応じて該開口３２ａ、３３ａとの相対位置が保証された位置あわせ基準となるマーク（図示せず）が配置されている。開口３２ａ、３３ａの大きさは、同等もしくは上方に配置される開口３２ａが下方に配置される開口３３ａよりも大きく、アパーチャアレイ４に近づくに従って段階的に、もしくは徐徐に小さくなるように形成されている。プリアパーチャアレイ３２、３３の開口３２ａ、３３ａとアパーチャアレイ４の開口４ａの位置あわせは、実施の形態１で説明した位置あわせ調整機構および調整方法を繰り返すことにより実施される。
【００８３】
また、実施の形態１と同様にプリアパーチャアレイ３２、３３は分離脱着が可能であり、必要に応じて交換が可能である。開口の位置あわせは理想的には全てが同心状に配置されることであるが、位置ずれが生じた際も、プリアパーチャアレイ３２、３３を重ね合わせて形成された開口がアパーチャアレイ４の開口４ａを内包していればよい。
【００８４】
上記構成の多段に構成されたプリアパーチャアレイ３１を用いることにより下記の効果を得ることが出来る。
【００８５】
まず、第１に、プリアパーチャアレイ３１を多段に構成することで、アパーチャアレイ４に照射する電子ビームを段階的に遮断することができるため、プリアパーチャアレイ３１の各段（本実施の形態２の構成例ではプリアパーチャアレイ３２、３３）に照射される電子ビームが段階的に減少し、下段側のプリアパーチャアレイの熱負荷が軽減される。このため、プリアパーチャアレイ３１の各段の耐熱構造に変化を持たせ、よりプリアパーチャアレイとしての効果を向上させることができる。
【００８６】
具体的には、プリアパーチャアレイ３１の各段を融点の異なる材料で構成する、熱伝導率が異なる材料で構成する、厚みの異なる構成とする、などであり、これらを単独、あるいは組み合わせることで効果を得る。
【００８７】
例えば、上段側に配置されるプリアパーチャアレイ３２は融点の高い耐熱材であるモリブデン等により構成して高い耐熱性を確保し、下段側に配置されるプリアパーチャアレイ３３はモリブデンよりも耐熱性は低いが熱伝導率が高く、開口の形状精度や開口の配列精度を高くできる材料であるシリコン等で構成し、電子ビームの照射による入熱を素早く拡散させて温度上昇を軽減する構造を採用したり、または、下段側に配置されるプリアパーチャアレイの厚みを小さくし、開口部加工時のアスペクト比を小さくすることで開口の形状精度や開口の配列精度を向上させるなどが挙げられる。
【００８８】
第２に、プリアパーチャアレイ３１を多段に構成することで、輻射遮蔽効果を向上させることができる。例えば、プリアパーチャアレイが１段の場合に比較してプリアパーチャアレイが２段の場合、それぞれの射出率が同じであるなら、輻射による伝熱量は１／２に低減され、更にプリアパーチャアレイをｎ段とすれば、輻射による伝熱量は１／ｎとなり、段数が多い程アパーチャアレイ４の熱負荷を軽減できる。
【００８９】
第３に、プリアパーチャアレイ３１を多段に構成することで、上段側のプリアパーチャアレイに熱溶解などの問題が生じた際にも、アパーチャアレイ４は２段目以降のプリアパーチャアレイにより電子ビームの照射による入熱が軽減されているので、熱的に保護され、使用寿命を長くできる。
【００９０】
第４に、プリアパーチャアレイ３１の開口を上段側ほど大きくすることにより位置あわせ調整作業の軽減と加工精度の軽減を可能にする。
【００９１】
また、さらに、本実施の形態２の構成によっても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。すなわち、アパーチャアレイ４への電子ビームの照射量が減少するため、電子ビームが照射されることによりアパーチャアレイ４がハイドロカーボンなどの付着により汚れることを最小限とすることができ、アパーチャアレイの交換寿命を長くすることができる。さらに、プリアパーチャアレイ３１にハイドロカーボン等の付着による汚れが生じ、交換が必要となった際にも描画精度に影響を与えることなく、チャージアップ現象などの影響を取り除くことができるなどの効果が期待できる。
【００９２】
（実施の形態３）
図１３は、本発明の実施の形態３による電子線露光装置において、その構成の一例を示す要部概略図である。図１３において、電子源１から放射される電子線は、コリメータレンズ２によって略平行の電子ビームとなり、温調機構と複数の開口を備えたプリアパーチャアレイ３４を照明する。温調機構を備えたプリアパーチャアレイ３４は、複数の開口を有するプリアパーチャアレイ３５と該プリアパーチャアレイ３５を加熱または冷却が可能な温調機構６０から構成される。
【００９３】
本実施の形態３ではプリアパーチャアレイ３５を冷却する場合を例に説明するが、加熱する場合は、冷却機構の媒体を所望の温度（通常は室温より高い温度）に設定する、または冷却機構を加熱ヒータとすることなどで実施が可能である。
【００９４】
図１４は、プリアパーチャアレイ３５とＰＡＡベース１４１、アパーチャアレイ４とＡＡベース１４２、そして温調機構６０の配置関係を示す鳥瞰図である。温調機構６０には実施の形態１で説明した位置あわせ機構および調整方法が備えられており、ＰＡＡベース１４１の交換の際も、速やかな交換が可能であり、かつ描画条件を高精度に再現できる。また、ＡＡベース１４２にはセラミックスなどの高熱抵抗部材１４３を介して温調機構６０が備えられており、プリアパーチャアレイ３５とアパーチャアレイ４とが熱的に分離されるようになっている。
【００９５】
本実施の形態３では、冷却の場合を例とするので、温調機構６０を冷却機構として説明する。温調機構６０は、非磁性であり望ましくは熱伝導率が高い銅またはアルミニウムおよびその合金や、シリコンにアルミニウム等を侵含させた複合材等の材質から構成し、その内部には、冷媒を循環させる循環路１４４を設ける。そして、図示しない外部に設けられた温度調整装置から所望の温度、流量、圧力が調整された冷媒を循環路１４４中で循環させることで、ＰＡＡベース１４１とプリアパーチャアレイ３５を冷却することができる。具体例としては、例えば、温調機構６０を実用金属では熱伝導率が最も高い純銅とし、冷媒を循環させる循環路１４４を銅パイプで構成し、冷媒には２０±０．０５℃に調整された水を使用する。
【００９６】
なお、温調機構６０とＰＡＡベース１４１の接触部はその接触熱抵抗を低減させるために伝熱スペンサーなどを設けることが望ましいが、面精度を高くし両者を押し付けることや、伝熱シートをはさみ実質的な接触面積を増やすことによってもその効果を得ることができる。
【００９７】
冷媒を循環させる循環路１４４は、水漏れを防ぎメンテナンス性を向上させるために、本実施の形態３のようにＰＡＡベース１４１と別体で構成しているが、循環路１４４をジャケット構造として直接、ＰＡＡベース１４１を冷却しても良い。冷媒としては水以外に電気絶縁性を有するフロリナートや温調された冷風、窒素ガス等の不活性ガスを使用しても同様の効果を得られる。
【００９８】
上記の手段によりプリアパーチャアレイ３５が冷却されるので、電子ビームの照射による入熱が外部に排出されてプリアパーチャアレイ３５の熱負荷が軽減される。このため、必ずしもプリアパーチャアレイ３５に高い融点をもつ耐熱材を使用せずともよくなり、その材質を、必要となる開口の形状精度や開口の配列精度の確保、加工性、コスト等の条件から選択して使用することができる。
【００９９】
また、図１５に示すように、温調機構６０をプリアパーチャアレイ３５とアパーチャアレイ４の間に設けるだけでなく、アパーチャアレイ４とベース１４５との間に設けることも当然可能であり、この場合はアパーチャアレイ４の熱負荷を軽減し熱溶解などの問題を回避することに加えて、電子ビームの照射による温度上昇を抑えられるため、線膨張によるアパーチャアレイ４の開口の形状精度や開口の配列精度の悪化を最小限とする効果を得ることが出来る。
【０１００】
また、本実施の形態３の構成でもプリアパーチャアレイ３５によりアパーチャアレイ４への電子ビームの照射量が減少するため、ハイドロカーボン等の付着による汚れの影響を最小限とできることなど実施の形態１に記載した効果を得ることができる。
【０１０１】
また、当然のことながら、実施の形態２に記載の多段に構成されたプリアパーチャアレイ３１の各段、もしくは一部の段に本実施の形態３の手段を設けることも可能であることは改めて説明するまでもない。
【０１０２】
さらに、図１６に示すように、温調機構６０は、ヒートパイプ１６１を用いたものであっても良い。ヒートパイプ１６１の内部にはエタノールなど沸点の低い液体が入っている。プリアパーチャアレイ３５の熱によって、エタノールなど沸点の低い液体が気化し、そのときの気化熱を利用して、ＰＡＡベース１４１とプリアパーチャアレイ３５を冷却する。また、当然のことながら、ヒートパイプ１６１を用いた温調機構６０は、アパーチャアレイ４を冷却しても良いことは改めて説明するまでもない。
【０１０３】
さらに、図１７に示すように、温調機構はペルチェ素子１７１を用いたものであっても良い。ペルチェ素子１７１の冷却側をプリアパーチャアレイ３５側とし、ペルチェ素子１７１の放熱側をプリアパーチャアレイ３５と反対側とする。ペルチェ素子１７１の放熱側には、別の温調機構１７２が備わっており、図１４や図１６の説明で示した方法と同様の方法で、ペルチェ素子１７１による放熱を冷却する。
【０１０４】
また、当然のことながら、ペルチェ素子１７１を用いた温調機構は、アパーチャアレイ４を冷却しても良いことは改めて説明するまでもない。
【０１０５】
さらに、図１８に示すように、温調機構６０をＰＡＡベース１４１やＡＡベース１４２と接触させずに、熱の輻射を用いてプリアパーチャアレイ３５やアパーチャアレイ４を冷却しても良い。温調機構６０は図１４や図１６の説明で示した方法と同様の方法である。
【０１０６】
なお、本実施の形態３では冷却の場合を例に説明したが、加熱の場合には上記効果に加えて、加熱されたプリアパーチャアレイ１４１の（アパーチャアレイ１４２に本手段が設置の場合はアパーチャアレイ１４２の）温度が上昇することにより、凝縮現象が緩和されるので、電子ビームの照射により生じるハイドロカーボン等の付着が発生し難くなる効果が得られ、電子ビームによるチャージアップ現象を緩和する効果やプリアパーチャアレイ１４１の交換寿命を長くすることが出来るなどの効果をあわせて得ることができる。
【０１０７】
（実施の形態４）
図１９は、本発明の実施の形態４による電子線露光装置において、その構成の一例を示す要部概略図である。図１９において、電子源１から放射される電子線は、コリメータレンズ２によって略平行の電子ビームとなり、温調機構と温度を測定するための測温素子７０と複数の開口を備えたプリアパーチャアレイ３６を照明する。プリアパーチャアレイ３６は、複数の開口を有するプリアパーチャアレイ３７と該プリアパーチャアレイ３７を加熱または冷却が可能な温調機構６４から構成される。
【０１０８】
プリアパーチャアレイ３６を通過した電子ビームは、さらにアパーチャアレイ４１を通過し、該アパーチャアレイ４１にも、温度を測定するための測温素子７１が取り付けられている。プリアパーチャアレイ３６およびアパーチャアレイ４１に配置された測温素子７０、７１は、装置外部に設けた温調器７２に接続されており、該温調器７２は、温調機構６４の温度を制御する媒体の温度を管理するやはり装置外部に設けた温度調整装置（図示せず）に接続されている。該温度調整装置は、温調器７２が取得する温度情報をもとに温調機構６４の温度を制御する媒体の温度を制御することが可能な構成となっている。媒体としては、例えば水などが挙げられる。当然のことながら、測温素子７０、７１は、プリアパーチャアレイ３６、アパーチャアレイ４１を通過する電子線への影響がない部位に取り付けられており、その取り付け位置は表面、裏面を問わない。
【０１０９】
さらに、測温素子７０，７１は非磁性もしくは極めて磁性の小さいものが望ましく、その取り付けは、測温素子を揮発成分の少ない接着剤などにより接着固定してもよいし、温度測定デバイスとして、プリアパーチャアレイ３６、アパーチャアレイ４１上に直接形成してもよい。具体例としては、例えば、アパーチャアレイ４１をシリコンとし、半導体プロセスによりその表面上白金測温抵抗体を直接形成して使用する。
【０１１０】
また、本実施の形態４においても、プリアパーチャアレイ３６とアパーチャアレイ４１のそれぞれに設けられた開口３ａ、４ａ（図示せず）は、実施の形態１にて説明の位置あわせ機構および調整方法により位置あわせ並びに調整が行われる。
【０１１１】
上記説明の構成によるアパーチャアレイ４１およびプリアパーチャアレイ３６の温度制御方法について以下に説明する。
【０１１２】
前記略平行の電子ビームがプリアパーチャアレイ３６を照明し、さらに該プリアパーチャアレイ３６により分割された電子ビームがアパーチャアレイ４１を照明すると、プリアパーチャアレイ３６およびアパーチャアレイ４１の温度が上昇する。この上昇した温度は測温素子７０および７１により温調器７２へ電気信号として伝達され、プリアパーチャアレイ３６およびアパーチャアレイ４１の温度がモニタされる。
【０１１３】
アパーチャアレイ４１の許容温度は、アパーチャアレイ４１を構成する材質、描画精度から要求されるアパーチャの形状精度、配列精度により予め定められており、温調器７２にてモニタされた温度と比較される。モニタされた温度がアパーチャアレイ４１の許容温度を超えないように、温調器７２は温調機構６４へ供給される媒体の温度、流量、流速などを可変に制御するように前述の温度調整装置を制御することで、プリアパーチャアレイ３７の温度を制御する。測温素子７１によりモニタされるアパーチャアレイ４１の温度とアパーチャアレイ４１の許容温度は常に比較され、ＰＩＤ制御等のフィードバック制御またはフィードフォワード制御によりアパーチャアレイ４１の温度が一定値または許容値を超えないように制御される。
【０１１４】
上記説明の構成と制御によりアパーチャアレイ４１の温度は所望の値に制御されることとなり、実施の形態３記載の効果に加えて、アパーチャの形状精度、配列精度を更に高精度に維持することが可能となる。
【０１１５】
また、同様に、プリアパーチャアレイ３６に配置された測温素子７０を用いて、プリアパーチャアレイ３６の温度を制御することで、アパーチャアレイ４１の温度上昇を許容値内に抑えることも可能である。これらいずれの場合でも、プリアパーチャアレイ３６を構成する材質等はその温度が制御されるため、高融点材料などを使用する必要がなくなり、より開口の形状精度、配列精度を高くすることのできる材料の使用や、安価な材料の使用が可能となる。
【０１１６】
さらにまた、プリアパーチャアレイ３６に設置の温調機構６４をアパーチャアレイ４１に設けて同様の温度制御を行うこともできる。この場合、アパーチャアレイ４１の温度を直接制御管理できるので、照射される電子ビームの条件によってはプリアパーチャアレイ３６を不要とすることも可能である。
【０１１７】
なお、本実施の形態４では温調機構６４の温度を制御する媒体に水を使用した例を説明したが、実施の形態３で説明した他の方法や他の媒体、加熱ヒータを使用することも当然可能である。
【０１１８】
（実施の形態５）
図２０は、本発明の実施の形態５による電子線露光装置において、その構成の一例を示す要部概略図である。図２０に示す電子線露光装置は、実施の形態１などで述べたようなマルチ電子線を用いた構成ではなく、１本の電子線を用いた構成例となっている。
【０１１９】
電子源２０１から放出された電子線は、プリアパーチャ２１０を通過し、アパーチャ２１１を照明することで開口数（ＮＡ）が決定され、電磁レンズ２０２によって電子源２０１の像２０３を形成する。その電子源像２０３は電磁レンズ２０５、２０８から成る縮小電子光学系を介してウエハ２０９上に縮小投影される。ブランカー２０４は、電子源像２０３の位置にある静電型偏向器で、ウエハ２０９に対する電子線の照射と遮蔽を制御する。ウエハ２０９に対する電子線の遮蔽は、ブランキングアパーチャ２０６を用いて行う。また、電子線は静電偏向器２０７によってウエハ２０９上を走査される。
【０１２０】
実施の形態１で述べたように、プリアパーチャ２１０は、アパーチャ２１１に対応した開口を有し、その開口はアパーチャ２１１に設けられた開口よりも大きい。従って、プリアパーチャ２１０を通過した電子線は、アパーチャ２１１に照射され、アパーチャ２１１に設けられた開口によりそのビーム形状が成形される。
【０１２１】
本実施の形態５のプリアパーチャ２１０及びアパーチャ２１１の構成は、実施の形態１で説明したものと同様の位置あわせ調整機構を有しており、プリアパーチャ２１０もしくはアパーチャ２１１の交換の際も、速やかな交換が可能であり、かつ、描画条件を高精度に再現できる。さらに、本実施の形態５のプリアパーチャ２１０及びアパーチャ２１１は、実施の形態１から４で説明したものと同様の温調機構を有しており、電子ビームの照射による入熱が外部に排出されてプリアパーチャ２１０及びアパーチャ２１１の熱負荷を軽減することができる。
【０１２２】
（実施の形態６）
本実施の形態６では、上記実施の形態１〜５で説明した電子線露光装置を利用したデバイスの生産方法について説明する。
【０１２３】
図２１には、微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造フローの一例を示している。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２（露光制御データ作成）では設計した回路パターンに基づいて、これまでに説明したような電子線露光装置の露光制御データを作成する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【０１２４】
ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、前記露光制御データが入力された電子線露光装置とウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体チップの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【０１２５】
図２２は上記ウエハプロセスの詳細なフローの一例を示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着等によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。
【０１２６】
ステップ１５（レジスト処理）ではウエハ上に感光剤を塗布する。この際に塗布されるレジストの厚さは、例えば次のような値にすることができる。すなわち、例えば、図１等における装置の電子光学系の縮小率を１／５０とし、アパーチャアレイ４の開口４ａを３２行×３２列（１０２４個）とし、その隣接する開口４ａ間の中心間ピッチを１０２μｍとする場合を想定する。
【０１２７】
この場合、１本のビーム（１０２４本の内の１本）がウエハ上に描くパターンサイズは１０２μｍ×１／５０＝２．０４μｍとなる。そして、更に、この２．０４μｍのパターン内で電子ビームによるラスタスキャンが行われ、その最小線幅は、例えば１６ｎｍとすることができる。なお、この最小線幅は、図１等の装置構成が、静電レンズ・アレイ５により、ブランカー・アレイ６上に電子源１の中間像を形成する構成となっていることによって実現される。そして、ウエハ上に形成されるパターンの溝の深さとして、例えば、アスペクト比が３を想定すると、最小線幅１６ｎｍに対してパターンの溝の深さは１６ｎｍ×３＝４８ｎｍとなる。従って、塗布されるレジストの厚さは、このパターンの溝の深さよりも小さい４０ｎｍ程度とすることができる。
【０１２８】
次に、ステップ１６（露光）では、上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【０１２９】
実施の形態１〜５で説明した電子線露光装置を用いて、このような製造フローを実施することで、従来では製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストで製造することができる。
【０１３０】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明の実施の形態１による電子線露光装置において、その構成の一例を示す要部概略図である。
【図２】図１のシステム構成の一例を説明する図である。
【図３】図１のプリアパーチャアレイの構成の一例を示す平面図である。
【図４】図１のアパーチャアレイの構成の一例を示す平面図である。
【図５】図１におけるプリアパーチャアレイとアパーチャアレイの配置関係を示す断面図である。
【図６】図１におけるプリアパーチャアレイとアパーチャアレイの配置関係を示す平面図である。
【図７】図１におけるプリアパーチャアレイとアパーチャアレイの位置あわせ機構の一例を示す断面図である。
【図８】図１におけるプリアパーチャアレイとアパーチャアレイの位置あわせ機構の一例を示す平面図である。
【図９】図１におけるプリアパーチャアレイとアパーチャアレイの位置決めピンを用いた位置あわせ機構の一例を示す鳥瞰図である。
【図１０】図１におけるプリアパーチャアレイとアパーチャアレイの直角ブロックを用いた位置あわせ機構の一例を示す鳥瞰図である。
【図１１】本発明の実施の形態２による電子線露光装置において、その構成の一例を示す要部概略図である。
【図１２】図１１のプリアパーチャアレイとアパーチャアレイの配置関係を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態３による電子線露光装置において、その構成の一例を示す要部概略図である。
【図１４】図１３におけるプリアパーチャアレイ、アパーチャアレイと温調機構の配置関係の一例を示す鳥瞰図である。
【図１５】図１３におけるプリアパーチャアレイ、アパーチャアレイと２つの温調機構の配置関係の一例を示す鳥瞰図である。
【図１６】図１３におけるプリアパーチャアレイ、アパーチャアレイとヒートパイプを用いた温調機構の配置関係の一例を示す鳥瞰図である。
【図１７】図１３におけるプリアパーチャアレイ、アパーチャアレイとペルチェ素子を用いた温調機構の配置関係の一例を示す鳥瞰図である。
【図１８】図１３におけるプリアパーチャアレイ、アパーチャアレイと熱の輻射を用いた温調機構の配置関係の一例を示す鳥瞰図である。
【図１９】本発明の実施の形態４による電子線露光装置において、その構成の一例を示す要部概略図である。
【図２０】本発明の実施の形態５による電子線露光装置において、その構成の一例を示す要部概略図である。
【図２１】本発明を用いたデバイスの製造プロセスの一例を示すフロー図である。
【図２２】本発明を用いたウエハプロセスの一例を示すフロー図である。
【符号の説明】
【０１３２】
１  電子源
１ａ  略平行とされた電子ビーム
２  コリメータレンズ
２ａ，２ｂ，２ｃ  静電型電子レンズ
３，３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７  プリアパーチャアレイ
３ａ，３２ａ，３３ａ，３５ａ  開口
３ｂ  マーク
４，４１  アパーチャアレイ
４ａ  開口
４ｂ  マーク
５  静電レンズ・アレイ
６  ブランカー・アレイ    
７  縮小投影系
７ａ，７ｂ  対称磁気ダブレット・レンズ
８  ウエハ
９  ブランキングアパーチャ
１０  主偏向器
１１  ＸＹステージ
１２  静電チャック
１３  ファラデーカップ
２１  コリメータレンズ制御回路
２２  ブランカーアレイ制御回路
２３  主偏向制御回路
２４  電流検出回路
２５  ステージ駆動制御回路
２６  主制御系
５０，９０，１００，１４１  プリアパーチャアレイベース
５１，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５３，５３ａ，５３ｂ，５３ｃ  調整ブロック
５２，９１，１０１，１４２  アパーチャアレイベース
５４，５４ａ，５４ｂ，５６，５６ａ，５６ｂ  基準マスター
５５  ベース
６０，６４  温調機構
６１  冷却機構
６２  循環路
７０，７１  測温素子
７２  温調器
９２ａ，９２ｂ  位置決めピン
９３ａ，９３ｂ  位置決めピン用開口
１０２  直角ブロック
１０３  直角ブロック用平面
１４３  高熱抵抗部材
１４４  循環路
１４５  ベース
１６１  ヒートパイプ
１７１  ペルチェ素子
１７２  ペルチェ素子用温調機構
２０１  電子源
２０２  電磁レンズ
２０３  電子源の像
２０４  ブランカー
２０５  電磁レンズ
２０６  ブランキングアパーチャ
２０７  静電レンズ
２０８  電磁レンズ
２０９  ウエハ
２１０  プリアパーチャ
２１１  アパーチャ
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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