(57)【要約】【課題】  描画品質の低下を抑えながら、装置内の光学部材に付着した汚染物を効果的に除去することができる荷電粒子線描画装置を提供する。【解決手段】  照度分布を有する荷電粒子線を用いて基板上にパターンを描画する荷電粒子線描画装置が提供される。装置は、荷電粒子線が照射される被照射部材と、荷電粒子線の照度分布を調整する調整部とを有する。荷電粒子線が照射された被照射部材上には、荷電粒子線の照度が所定値よりも低い低照度領域が生じ、被照射部材上における低照度領域には汚染物が付着する。調整部は、被照射部材に付着した汚染物を除去するように荷電粒子線の照度分布を調整する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照度分布を有する荷電粒子線を用いて基板上にパターンを描画する荷電粒子線描画装置であって、
前記荷電粒子線が照射される被照射部材と、
前記荷電粒子線の前記照度分布を調整する調整部と、を有し、
前記荷電粒子線が照射された前記被照射部材上には、前記荷電粒子線の照度が所定値よりも低い低照度領域が生じ、
前記被照射部材上における前記低照度領域には汚染物が付着し、
前記調整部は、前記被照射部材に付着した汚染物を除去するように、前記荷電粒子線の前記照度分布を調整することを特徴とする荷電粒子線描画装置。
【請求項２】
前記被照射部材は、前記荷電粒子線の一部分を通過させるための開口を含み、
前記低照度領域は、前記被照射部材の前記開口の周縁部に生じ、
前記汚染物は、前記被照射部材の前記開口の前記周縁部に付着することを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線描画装置。
【請求項３】
前記汚染物の付着箇所における前記荷電粒子線の前記照度は、前記調整部による調整が行なわれる前よりも前記調整が行なわれた後の方が高いことを特徴とする請求項１または２に記載の荷電粒子線描画装置。
【請求項４】
前記荷電粒子線の前記照度分布は、前記調整部による調整が行なわれる前よりも前記調整が行なわれた後の方が広いことを特徴とする請求項３に記載の荷電粒子線描画装置。
【請求項５】
前記調整部は、静電レンズを含み、前記静電レンズへ印加する電位を調整することで前記照度分布を広げることを特徴とする請求項４に記載の荷電粒子線描画装置。
【請求項６】
前記静電レンズは、前記荷電粒子線を平行ビーム化するコリメータレンズであることを特徴とする請求項５に記載の荷電粒子線描画装置。
【請求項７】
前記調整部は、前記被照射部材上で前記荷電粒子線の前記照度分布をシフトさせることを特徴とする請求項３に記載の荷電粒子線描画装置。
【請求項８】
前記調整部は、前記荷電粒子線を偏向する偏向電極を含み、前記偏向電極へ印加する電位を調整することで前記照度分布をシフトさせることを特徴とする請求項７に記載の荷電粒子線描画装置。
【請求項９】
水蒸気、酸素およびオゾンのうちから選択されるガスを前記汚染物の付着箇所に導入するガス導入部を更に有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の荷電粒子線描画装置。
【請求項１０】
照度分布を有する荷電粒子線を用いて基板上にパターンを描画する荷電粒子線描画装置における汚染物除去方法であって、
前記荷電粒子線を前記基板に対して照射する照射工程と、
前記荷電粒子線の前記照度分布を調整する調整工程と、を有し、
前記照射工程で前記荷電粒子線が照射された被照射部材上には、前記荷電粒子線の照度が所定値よりも低い低照度領域が生じ、
前記被照射部材上における前記低照度領域には汚染物が付着し、
前記調整工程は、前記被照射部材に付着した汚染物を除去するように、前記荷電粒子線の前記照度分布を調整することを特徴とする汚染物除去方法。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の荷電粒子線描画装置によって基板上にパターンを描画する工程と、
前記基板を現像する工程と、
を有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線描画装置、汚染物除去方法、及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、露光装置において、酸化性ガスを導入して装置内の光学素子へ付着した汚染物を洗浄する技術を開示する。特許文献１では、露光装置に水蒸気及び酸素ガスを導入し、エネルギービームを対象物に照射することによって汚染物を洗浄する。エネルギービームの照度が低いところには酸素が、エネルギービームの照度が高いところには水蒸気が供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１-１７１６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術において、エネルギービームの照度が小さい領域では、汚染物（コンタミネーション）の付着を抑制することができないという問題がある。特許文献１の技術では、エネルギービームの照度が小さい領域では除去速度が低くなっていくため、汚染物が付着する。特に水蒸気を導入する場合には、エネルギービームの照度が小さい領域で除去速度が大きく低下する。この付着物にエネルギービームが照射されると、付着物が帯電し、電位を持つことになる。この電位によって特に荷電粒子を用いたエネルギービームはそのビーム経路の電場分布が設計された状態から変化し、エネルギービームの軌道に影響を与えることになる。この影響によって基板上に露光されるビーム位置がずれ、描画品質が低下するという課題を生じる。
【０００５】
本発明は、描画品質の低下を抑えながら、装置内の光学部材に付着した汚染物を効果的に除去することができる荷電粒子線描画装置を提供することを例示的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面によれば、基板ステージによって保持された基板を、荷電粒子線を用いて描画する荷電粒子線描画装置であって、荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、前記荷電粒子源と前記基板ステージとの間に設けられるアパーチャと、前記アパーチャに付着した汚染物を除去する洗浄モードにおいて、前記アパーチャの開口周縁部への荷電粒子線の照度を前記基板への描画時よりも増大させる調整部とを有することを特徴とする荷電粒子線描画装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、描画品質の低下を抑えながら、装置内の光学部材に付着した汚染物を効果的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態における荷電粒子線描画装置の構成図。
【図２】汚染物の付着堆積を説明する図。
【図３】洗浄用静電レンズを用いた例を示す図。
【図４】通常描画時と洗浄時の照度分布の違いを示す図。
【図５】偏向電極を用いた例を説明する図。
【図６】偏向電極の配置例を示す図。
【図７】アレイ上の偏向電極の例を示す図。
【図８】通常描画時と洗浄時の照度分布の違いを説明する図。
【図９】電子線照射状態を変える方法例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決のために必須のものであるとは限らない。なお、各図において、同一の部材については、同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１０】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態における荷電粒子線描画装置の構成図である。同図において、荷電粒子源としての電子銃１は、荷電粒子線を放射してクロスオーバー像１０を形成する。クロスオーバー像１０から発散した電子線３は、コリメータレンズ１１の作用により平行なビームとなり、電子線光学系を構成する光学部材としての第一のアパーチャアレイ３４に入射する。第一のアパーチャアレイ３４は、荷電粒子線の一部分を通過させるための複数の円形状の開口を有し、入射した電子は例えば直径０．１ｍｍから２ｍｍ程度の複数の電子線に分割される。第一のアパーチャアレイ３４を通過した電子線は、マトリクス状に配列した複数の円形状の開口を有する第二のアパーチャアレイ３５に入射し、さらに微細な、例えば直径０．００１ｍｍから０．０５ｍｍ程度の複数の電子線に分割される。このように２段階に分けて電子線を分割する理由は、できるだけ広い面積に亘って分割された電子線を多数使うため、各電子線の照射位置微調整やそれぞれの集光時の収差を減らすために、多数の電子線を群に分けて制御するためである。例えば、３０万本の電子線を３００本（図１では５本に例示）ずつ１０００群に分けて、１０００群（図１では３群に例示）の電子光学系にて制御する。
【００１１】
第二のアパーチャアレイ３５を通過した電子線は、円形状の開口を有する３枚の電極板（図中では、３枚を一体でレンズ形状にて図示している）から構成される静電レンズアレイ１２に入射する。静電レンズアレイ１２を通過した電子線が最初にクロスオーバーを形成する位置に小さな開口をマトリクス状に配置したストッピングアパーチャアレイ１５が配設される。このストッピングアパーチャアレイ１５によるブランキング動作は、ブランカーアレイ１４により実行される。このストッピングアパーチャアレイ１５を通過した電子ビームは、第２の静電レンズアレイ１３により結像され、ウエハまたはマスクなどの基板上に元のクロスオーバー像１０の像を結像する。パターン描画中は、基板ステージ１８によって保持された基板１７が連続的にＸ方向に移動する。そして不図示のレーザ測長機による実時間での測長結果を基準として基板１７の表面上の像がディフレクター１６でＹ方向に偏向され、かつブランカーアレイ１４でブランキングされる。
【００１２】
上記の動作によって、所望の潜像をレジストに形成することができる。これらの構成要素は、容器２０の内部に配置される。また、荷電粒子線描画装置は、真空ポンプ等の排気手段を備え、排気口１９を介して排気することにより容器２０の内部に真空環境（例えば1E-5Pa以下の圧力）を形成可能となっている。特に電子レンズ部は高い真空度が要求されるため、ガスの発生が多い基板ステージ部とは別に排気系を設置する場合もある。
【００１３】
このような荷電粒子線描画装置において、荷電粒子線が照射される被照射部材であるアパーチャアレイ３４，３５には、汚染物が付着するおそれがある。このような汚染物として、例えば炭素が挙げられ、荷電粒子線描画装置を構成する部材から放出されるアウトガスや、基板に塗布されたレジスト（感光剤）から放出される炭素化合物が要因となる。この汚染物は、電子線３、あるいは電子線３によって生成される二次電子や反射電子が照射されることによってプラスもしくはマイナスに帯電する。そうすると、電子線３の電子に引力もしくは斥力が与えられ、それによって電子線３の電子が所望の軌道から外れるおそれがある。容器２０の内部は真空環境が形成されているが、水素や水蒸気は残留している。この水蒸気が存在する雰囲気中で電子線を照射すると炭素系の汚染物の付着を抑制できることが知られている。特に、第一のアパーチャアレイ３４はレジストからの距離が遠いため、レジスト由来の炭素化合物の影響は小さいが、電子銃１に近いため高照度の電子線３が照射される。電子線の照度が高いところでは水蒸気の抑制効果が大きい。ただし、この抑制能力は水蒸気の分圧や電子線の照度に依存し、電子線の照度が小さいところでは、汚染物の付着が進行してしまう。
【００１４】
図２に付着堆積した汚染物６の例を示す。電子線が照射される被照射部材上には、電子線の照度が所定値よりも低い低照度領域が生じる。例えば、図２において、第一、第二のアパーチャアレイそれぞれの電子線照射領域の淵に当たる部分では照射領域の外側に向けて電子線の照度が低下する。この部分は、各アパーチャにおける複数の開口をそれぞれを囲むように、開口の周縁部に位置している。この開口の周縁部では、電子線の照度が低い部分では前述したように汚染物が付着しやすいため、図に示すように汚染物６が堆積する。
【００１５】
本実施形態においては、荷電粒子線描画装置は、調整部としての洗浄用静電レンズアレイ９を有する。荷電粒子線描画装置は、アパーチャに付着した汚染物を除去する洗浄モードにおいて、洗浄時に洗浄用静電レンズアレイ９で電子線３の照射状態を変化させる。これによって第二のアパーチャアレイ３５上の電子線の照度分布を拡大し、描画時に低照度であった部分の照度を増大させる。したがって、汚染物の付着箇所における荷電粒子線の照度は、調整部による調整が行われる前よりも調整が行われた後の方が高くなる。その結果、水蒸気と汚染物とを反応させて汚染物を除去することが可能となっている。
【００１６】
以下、洗浄用静電レンズアレイ９における各部の構成及び機能について、一例としての洗浄時の動作方法を示しながら説明する。
【００１７】
描画中はレンズとしての作用を示さないように洗浄用静電レンズアレイ９はコンピュータ４によって制御される。図３は図２における電子光学系の要部拡大図である。洗浄用静電レンズアレイ９は、円形状の開口を有した３枚の電極板、第一静電レンズ電極３０、第二静電レンズ電極３１、第三静電レンズ電極３２から構成されている。通常の基板への描画時は、コンピュータ４によって３枚の洗浄用静電レンズ電極はすべてグラウンド電位に制御される。そのため、図２にて示すように電子線５に対しては何も作用しない。
【００１８】
一方、アパーチャに付着した汚染物を除去する洗浄モードにおいては、洗浄を開始する前に、第一静電レンズ電極３０および第三静電レンズ電極３２をグラウンド電位にし、第二静電レンズ電極３１にマイナス電位を印加する。このとき、電子線５を照射しながら洗浄用静電レンズアレイ９へ電位を印加すればよい。第二静電レンズ電極３１にマイナス電位が印加された後、洗浄用静電レンズアレイ９を通過した電子線５が洗浄用静電レンズアレイ９と第二のアパーチャアレイ３５との間でクロスオーバーが形成される。そして図３に示すように、第二のアパーチャアレイ３５上で描画時よりも広い領域に電子線５が照射される。描画時および洗浄時における洗浄用静電レンズアレイ９の制御はコンピュータ４によって予め準備されたシーケンスに従って行われる。
【００１９】
図４は、洗浄用静電レンズアレイ９を使用した場合としない場合とで電子線５の照度分布が第二のアパーチャアレイ３５上でどのように変化するかを模式的に示す図である。洗浄用静電レンズアレイ９を用いることによって、通常描画時に低照度であった部分の照度が上昇する。低照度部分に付着した汚染物６に高照度の電子線が照射されることによって、水蒸気と汚染物６とを反応させて汚染物６を除去することができる。
【００２０】
図１に記載されている導入するガス導入部８は、アパーチャアレイ３４、３５にガスを積極的に導入する場合に用いる。ここで、ガスは、水蒸気、酸素、オゾンのうちから選択されるガス（これらのガスを混合した混合ガスを含む）でありうる。洗浄時にガス導入部８から酸化性ガスを導入することによって、汚染物近傍の酸化性ガス濃度が上昇し、除去速度を大きくすることができる。その結果、洗浄時間が短縮されるため描画装置のダウンタイムを低減することができる。導入する酸化性ガスは、洗浄用静電レンズアレイ９近傍での圧力が0.001Pa以下になるように導入する。これは、洗浄用静電レンズ内の電極間で放電が発生することを防止するためである。また、酸化性ガスを導入するタイミングは、洗浄用静電レンズアレイ９に電位を印加する前とする。これも、誤って大量のガスが導入されて洗浄用静電レンズ内の電極間で放電が発生することを防止するためである。
【００２１】
汚染物６の除去が完了したかどうかの判断は、基板ステージ１８上に設置された不図示の電子線計測装置にて電子線の照射状態を計測し、所望の光学特性が復元されているか確認することで行われる。あるいは、あらかじめ設定しておいたシーケンスが終了すれば除去できたと判断してもよい。第二静電レンズ電極３１をグラウンド電位にして洗浄を終了とする。
【００２２】
本実施形態によれば、電子線の照射強度分布状態を変更することによって汚染物が付着した部分に通常時に比べて高照度の電子線を照射することができる。その結果、汚染物と雰囲気中の酸化性ガス（水蒸気や酸素）とが反応し、アパーチャに付着した汚染物６を効率よく除去することができる。したがって、描画装置の寿命を延ばすことができる。
なお、本実施形態では、電子線を照射する被照射部材として、アパーチャアレイを例示したが、これに限られるものではなく、開口を有しない遮蔽部材、吸収部材や反射部材なども含みうる。
【００２３】
＜第２実施形態＞
図５は、第２実施形態における荷電粒子線描画装置の電子光学系の一部を示す概略図である。第１実施形態と同様の構成及び同様の機能を有する部分については、図中において同一の符号を付しており、説明を省略する。
【００２４】
本実施形態は、偏向電極２２、２３を用いて電子線の軌道を偏向し、アパーチャアレイ３４上の汚染物６に高照度の電子線を照射する構成になっている点が第１実施形態と異なっている。
【００２５】
以下、偏向電極２２、２３における各部の構成および機能について、洗浄時の動作方法の一例を示す。
【００２６】
偏向電極２２、２３はコンピュータ４によって制御され、予め準備されたシーケンスで電位が印加される。描画中はコンピュータ４によって偏向電極２２と２３が同電位になるように制御され、偏向電極２２，２３は電子線に作用しない。
【００２７】
洗浄を開始する前に、コンピュータ４が制御して偏向電極２２，２３に電位差が生じるように電位が印加される。偏向電極２２，２３に電位を印加した状態で、電子線５をアパーチャアレイ３４に入射する。偏向電極２２と２３の間を通過した電子線５は、図示の如く一方向に偏向される。これにより、アパーチャアレイ３４上の汚染物６に描画時よりも大きい照度で照射され、汚染物を除去することができる。
【００２８】
また、偏向電極２２、２３の印加電圧を逆転させて、電子線５を逆方向に偏向することにより、反対側の汚染物６にも電子線が照射され、汚染物を除去することができる。更に、紙面方向に対局する不図示の偏向電極を設置し、電子線５を紙面方向に偏向させることで、通常の照射領域淵の汚染物６を除去できる。
【００２９】
図６に、電子線５の進行方向から見た偏向電極の配置例を示す。第一のアパーチャアレイ３４にてブロック分割された複数本の電子線５を偏向電極２２，２３で一方向に偏向し、それと直交する方向には偏向電極２４，２５を用いて偏向することで、電子線５の偏向方向を自在に操ることができる。
【００３０】
図７は、第一のアパーチャアレイ３４で分割された電子線５に対してそれぞれに対応する開口数を有する偏向電極基板７の例を示す。偏向電極基板７は、例えば、第一のアパーチャアレイ３４と第二のアパーチャアレイ３５との間に設置され、アレイ状の電子線５に対してそれぞれに偏向電極が形成される。図７には、電子線の進行方向から見た偏向電極基板７が示されている。電子線５が通過する開口３３を挟んで対向する偏向電極２２，２３と２４，２５が互いに直交するように配置される。これら２対の対向する偏向電極に印加する電位を調整することで、電子線の偏向方向を３６０度制御できる。これにより、第二のアパーチャアレイ３５上のそれぞれの電子線５の照射領域淵、すなわちアパーチャの開口周縁部、に堆積した汚染物を順次除去することができる。これによって、第二のアパーチャアレイ３５上の汚染物を網羅的に洗浄することが可能となる。このような配置により、電子線５のより近いところで偏向させることができるようになり、より確実に汚染物に高い照度の電子線を照射できるようになる。
【００３１】
図８は偏向電極に電圧を印加した場合としない場合とで電子線５の照度分布がどのようにシフトするかを模式的に示している。偏向をかけることによって、通常描画時に低照度であった部分の照度が上昇する。この結果、低照度部分に付着した汚染物に高照度の電子線を照射することによって、水蒸気と汚染物を反応させ汚染物を除去することができる。
【００３２】
電子線５の偏向させる量、つまり第二のアパーチャアレイ３５上でどれだけ電子線５の照射位置をずらすか（図８における実践と点線の差）は、以下のようなパラメータによって決定されうる。例えば、電子線５が加速された電圧と偏向電極間の距離、偏向電極間の電位差、偏向電極の電子線進行方向の長さ、偏向電極と第二のアパーチャアレイ３５の距離など。
【００３３】
本実施形態では、偏向電極２２〜２５は第一のアパーチャアレイ３４と第二のアパーチャアレイ３５の間に設置されているが、第一のアパーチャアレイ３４とコリメータレンズ１１の間に設置してもよい。そうすることで、第一のアパーチャアレイ３４の汚染物と第二のアパーチャの汚染物の両方を同時に除去することができる。
【００３４】
汚染物質の除去が完了したかどうかの判断は、基板ステージ１８上に設置された不図示の電子線計測装置にて電子線の照射状態を計測し、所望の光学特性が復元されているか確認することで行われる。あるいは、あらかじめ設定しておいたシーケンスが終了すれば除去できたと判断してもよい。偏向電極２２，２３を同電位にして電子線５の偏向をなくし、洗浄を終了とする。
【００３５】
本実施形態によれば、アパーチャに付着した汚染物を効率よく除去することができるため、描画装置の寿命を延ばすことができる。
【００３６】
＜第３実施形態＞
図９は、第一のアパーチャアレイ３４への電子線照射状態を変える方法例を示す。本実施形態では、コリメータレンズ１１を用いて電子線３の照度分布が変更される。前述したように、電子レンズは開口を有する３枚の並行電極で構成されており、図９において、コリメータレンズ１１は、コリメータ静電レンズ第一電極３６、コリメータ静電レンズ第二電極３７、コリメータ静電レンズ第三電極３８を含む。この３枚の電極のうちの真ん中のコリメータ静電レンズ第二電極３７にマイナスの電位を与えることで電子線３に対して凸レンズの作用を及ぼし、発散する電子線３を通常は平行ビーム化している。本例では、コリメータレンズ１１のコリメータ静電レンズ第二電極３７にかける電位を調整することによりレンズのパワーを変化させて、第一のアパーチャアレイ３４へ照射される電子線３を図４に示すように照度分布に拡大させることができる。こうすることにより、第一のアパーチャアレイ３４上の電子線３の照射領域淵、例えば開口周縁部、に堆積した汚染物６に照射される電子線３の照度を通常時よりも高くし、汚染物６を除去することができる。
以上により、本発明の一側面として、汚染物除去方法が観念される。すなわち、第１の工程は、荷電粒子源から荷電粒子線を放射する工程である。次に第２の工程は、洗浄モードにおいて、アパーチャの開口周縁部への荷電粒子線の照度を前記基板への描画時よりも増大させる工程である。
【００３７】
＜デバイス製造方法の実施形態＞
本発明の一側面としての物品の製造方法は、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、基板に塗布されたレジストに描画装置又は荷電粒子線描画装置を用いてパターン（潜像パターン）を転写する工程と、かかる工程で潜像パターンが転写された基板を現像（加工）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）を含みうる。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。
【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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