(57)【要約】【課題】複数の電子源が発生する電子ビームを精度よく制御する電子ビーム生成装置を提供する。【解決手段】電子ビームを生成する電子ビーム生成装置であって、熱電子を発生するカソードと、カソードに電流を供給する電流供給部と、カソードの温度を測定する温度測定部と、温度測定部が測定したカソードの温度に基づいて、電流供給部がカソードに供給する電流を制御する電流制御部と、温度測定部が測定したカソードの温度を示す情報を表示する表示部とを備える。【選択図】　図２
2004039457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを生成する電子ビーム生成装置であって、
熱電子を発生するカソードと、
前記カソードに電流を供給する電流供給部と、
前記カソードの温度を測定する温度測定部と、
前記温度測定部が測定した前記カソードの温度に基づいて、前記電流供給部が前記カソードに供給する電流を制御する電流制御部と
を備えることを特徴とする電子ビーム生成装置。
【請求項２】
前記温度測定部は、熱電対により前記カソードの温度を測定することを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム生成装置。
【請求項３】
前記カソードは、当該カソードの一端から前記熱電子を発生し、
前記熱電対は、前記カソードの他端に先端が接触するように設けられることを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム生成装置。
【請求項４】
前記電流供給部が前記カソードに供給した電流を示す情報を格納する電流情報格納部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム生成装置。
【請求項５】
複数の前記カソードと、
前記複数のカソードに電流をそれぞれ供給する複数の前記電流供給部と、
前記複数のカソードの温度をそれぞれ測定する複数の前記温度測定部と
を備え、
前記電流制御部は、前記複数の温度測定部がそれぞれ測定した前記複数のカソードの温度に基づいて、前記複数の電流供給部が前記複数のカソードにそれぞれ供給する電流を制御することを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム生成装置。
【請求項６】
前記電流制御部は、前記複数のカソードの温度が略等しくなるように、前記複数の電流供給部が前記複数のカソードにそれぞれ供給する電流を制御することを特徴とする請求項５に記載の電子ビーム生成装置。
【請求項７】
複数の前記カソードと、
前記複数のカソードを保持する保持部と、
前記複数のカソードに電流をそれぞれ供給する複数の前記電流供給部と
を備え、
前記電流制御部は、前記保持部における前記カソードの位置に基づいて、前記複数の電流供給部が前記複数のカソードにそれぞれ供給する電流を制御することを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム生成装置。
【請求項８】
前記電流制御部は、前記保持部において前記複数のカソードが設けられる領域の中心からの距離に基づいて、前記複数の電流供給部が前記複数のカソードにそれぞれ供給する電流を制御することを特徴とする請求項７に記載の電子ビーム生成装置。
【請求項９】
前記電流制御部は、前記複数のカソードが設けられる領域の中央付近に設けられた前記カソードより、周辺付近に設けられた前記カソードに対して大きい電流が供給されるように、前記複数の電流供給部が前記複数のカソードにそれぞれ供給する電流を制御することを特徴とする請求項８に記載の電子ビーム生成装置。
【請求項１０】
前記温度測定部が測定した前記カソードの温度を示す情報を表示する表示部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載電子ビーム生成装置。
【請求項１１】
複数の前記カソードと、
前記複数のカソードの温度をそれぞれ測定する複数の前記温度測定部と
を備え、
前記表示部は、前記複数の温度測定部がそれぞれ測定した前記複数のカソードの温度を示す情報を表示することを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム生成装置。
【請求項１２】
電子ビームを生成する電子ビーム生成装置であって、
熱電子を発生させるカソードと、
前記カソードに電流を供給する電流供給部と、
前記カソードにおける電圧降下を測定する電圧測定部と、
前記電圧測定部が測定した前記カソードの電圧降下に基づいて、前記電流供給部が前記カソードに供給する電流を制御する電流制御部と
を備えることを特徴とする電子ビーム生成装置。
【請求項１３】
前記電圧測定部が測定した前記カソードの電圧降下と、前記電流供給部が前記カソードに供給する電流とに基づいて、前記カソードの抵抗を算出する抵抗算出部をさらに備え、
前記電流制御部は、前記抵抗算出部が算出した前記カソードの抵抗に基づいて、前記電流供給部が前記カソードに供給する電流を制御することを特徴とする請求項１２に記載の電子ビーム生成装置。
【請求項１４】
前記カソードの温度を示す情報と、前記温度における前記カソードの抵抗を示す情報とを対応づけて格納する温度情報格納部をさらに備え、
前記電流制御部は、前記抵抗算出部が算出した前記カソードの抵抗に対応づけて前記温度情報格納部に格納される前記カソードの温度に基づいて、前記電流供給部が前記カソードに供給する電流を制御することを特徴とする請求項１３に記載の電子ビーム生成装置。
【請求項１５】
電子ビームによりウェハを露光する電子ビーム露光装置であって、
熱電子を発生するカソードと、
前記カソードに電流を供給する電流供給部と、
前記カソードの温度を測定する温度測定部と、
前記温度測定部が測定した前記カソードの温度に基づいて、前記電流供給部が前記カソードに供給する電流を制御する電流制御部と
を備えることを特徴とする電子ビーム露光装置。
【請求項１６】
電子ビームによりウェハを露光する電子ビーム露光装置であって、
熱電子を発生させるカソードと、
前記カソードに電流を供給する電流供給部と、
前記カソードにおける電圧降下を測定する電圧測定部と、
前記電圧測定部が測定した前記カソードの電圧降下に基づいて、前記電流供給部が前記カソードに供給する電流を制御する電流制御部と
を備えることを特徴とする電子ビーム露光装置。
【請求項１７】
電子ビームを生成する電子ビーム生成装置において前記電子ビームを制御する電子ビーム制御方法であって、
熱電子を発生するカソードの温度を測定する段階と、
測定した前記カソードの温度に基づいて、前記カソードに供給する電流を制御する段階と
を備えることを特徴とする電子ビーム制御方法。
【請求項１８】
電子ビームを生成する電子ビーム生成装置において前記電子ビームを制御する電子ビーム制御方法であって、
熱電子を発生するカソードの電圧降下を測定する段階と、
測定した前記カソードの電圧降下に基づいて、前記カソードに供給する電流を制御する段階と
を備えることを特徴とする電子ビーム制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビーム生成装置、電子ビーム露光装置、及び電子ビーム制御方法に関する。特に本発明は、複数の電子ビームを精度よく放出し、複数の電子ビームにより精度よくウェハにパターンを露光する電子ビーム露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの微細化が急速に進んでおり、半導体デバイスに含まれる配線等を形成するためのパターンを露光する露光装置は、高い露光精度かつ高いスループットが要求されている。このようなパターンを露光する露光装置として、複数の電子ビームを用いて露光処理を行う電子ビーム露光装置の量産デバイスへの実用化が期待されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数の電子ビームを用いて露光処理を行う電子ビーム露光装置において、複数の電子ビームをそれぞれ発生する複数の電子銃の固体ばらつきにより、複数の電子銃が複数の電子ビームを均一に発生することが困難である。そのため、ウェハに所望のパターンを露光できないという問題が生じている。
【０００４】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる電子ビーム生成装置、電子ビーム露光装置、及び電子ビーム制御方法を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第１の形態によると、電子ビームを生成する電子ビーム生成装置であって、熱電子を発生するカソードと、カソードに電流を供給する電流供給部と、カソードの温度を測定する温度測定部と、温度測定部が測定したカソードの温度に基づいて、電流供給部がカソードに供給する電流を制御する電流制御部とを備える。温度測定部は、熱電対によりカソードの温度を測定してもよい。
【０００６】
カソードは、当該カソードの一端から熱電子を発生し、熱電対は、カソードの他端に先端が接触するように設けられてもよい。電流供給部がカソードに供給した電流を示す情報を格納する電流情報格納部をさらに備えてもよい。
【０００７】
複数のカソードと、複数のカソードに電流をそれぞれ供給する複数の電流供給部と、複数のカソードの温度をそれぞれ測定する複数の温度測定部とを備え、電流制御部は、複数の温度測定部がそれぞれ測定した複数のカソードの温度に基づいて、複数の電流供給部が複数のカソードにそれぞれ供給する電流を制御してもよい。
【０００８】
電流制御部は、複数のカソードの温度が略等しくなるように、複数の電流供給部が複数のカソードにそれぞれ供給する電流を制御してもよい。
【０００９】
複数のカソードと、複数のカソードを保持する保持部と、複数のカソードに電流をそれぞれ供給する複数の電流供給部とを備え、電流制御部は、保持部におけるカソードの位置に基づいて、複数の電流供給部が複数のカソードにそれぞれ供給する電流を制御してもよい。
【００１０】
電流制御部は、保持部において複数のカソードが設けられる領域の中心からの距離に基づいて、複数の電流供給部が複数のカソードにそれぞれ供給する電流を制御してもよい。
【００１１】
電流制御部は、複数のカソードが設けられる領域の中央付近に設けられたカソードより、周辺付近に設けられたカソードに対して大きい電流が供給されるように、複数の電流供給部が複数のカソードにそれぞれ供給する電流を制御してもよい。
【００１２】
温度測定部が測定したカソードの温度を示す情報を表示する表示部をさらに備えてもよい。複数のカソードと、複数のカソードの温度をそれぞれ測定する複数の温度測定部とを備え、表示部は、複数の温度測定部がそれぞれ測定した複数のカソードの温度を示す情報を表示してもよい。
【００１３】
本発明の第２の形態によると、電子ビームを生成する電子ビーム生成装置であって、熱電子を発生させるカソードと、カソードに電流を供給する電流供給部と、カソードにおける電圧降下を測定する電圧測定部と、電圧測定部が測定したカソードの電圧降下に基づいて、電流供給部がカソードに供給する電流を制御する電流制御部とを備える。
【００１４】
電圧測定部が測定したカソードの電圧降下と、電流供給部がカソードに供給する電流とに基づいて、カソードの抵抗を算出する抵抗算出部をさらに備え、電流制御部は、抵抗算出部が算出したカソードの抵抗に基づいて、電流供給部がカソードに供給する電流を制御してもよい。
【００１５】
カソードの温度を示す情報と、温度におけるカソードの抵抗を示す情報とを対応づけて格納する温度情報格納部をさらに備え、電流制御部は、抵抗算出部が算出したカソードの抵抗に対応づけて温度情報格納部に格納されるカソードの温度に基づいて、電流供給部がカソードに供給する電流を制御してもよい。
【００１６】
本発明の第３の形態によると、電子ビームによりウェハを露光する電子ビーム露光装置であって、熱電子を発生するカソードと、カソードに電流を供給する電流供給部と、カソードの温度を測定する温度測定部と、温度測定部が測定したカソードの温度に基づいて、電流供給部がカソードに供給する電流を制御する電流制御部とを備える。
【００１７】
本発明の第４の形態によると、電子ビームによりウェハを露光する電子ビーム露光装置であって、熱電子を発生させるカソードと、カソードに電流を供給する電流供給部と、カソードにおける電圧降下を測定する電圧測定部と、電圧測定部が測定したカソードの電圧降下に基づいて、電流供給部がカソードに供給する電流を制御する電流制御部とを備える。
【００１８】
本発明の第５の形態によると、電子ビームを生成する電子ビーム生成装置において電子ビームを制御する電子ビーム制御方法であって、熱電子を発生するカソードの温度を測定する段階と、測定したカソードの温度に基づいて、カソードに供給する電流を制御する段階とを備える。
【００１９】
本発明の第６の形態によると、電子ビームを生成する電子ビーム生成装置において電子ビームを制御する電子ビーム制御方法であって、熱電子を発生するカソードの電圧降下を測定する段階と、測定したカソードの電圧降下に基づいて、カソードに供給する電流を制御する段階とを備える。
【００２０】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又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発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に係る電子ビーム露光装置１０の構成の一例を示す。電子ビーム露光装置１０は、電子ビームにより、ウェハ１４６に所定の露光処理を施すための露光系１００と、露光系１００の各構成の動作を制御する制御系２００と、ユーザインタフェース部５００とを備える。なお、図中の一点鎖線は、電子ビームの光軸Ａを示す。
【００２３】
露光系１００は、筐体１０２内部に、電子ビームを発生する複数の電子銃１１０と、複数の電子ビームのクロスオーバをそれぞれ縮小して集束する照射電子光学系１１６と、複数の電子ビームをそれぞれ分割する複数の補正電子光学系１１８と、複数の電子ビームの断面をそれぞれ縮小して集束する複数の第１電磁レンズ系１２４と、複数の電子ビームの断面をそれぞれ縮小して集束する第２電磁レンズ系１３０と、ウェハ１４６における電子ビームを照射すべき位置に複数の電子ビームをそれぞれ偏向する複数の偏向系１４２と、ウェハ１４６の表面においてマークに照射された電子ビームの反射電子を検出する反射電子検出部１４４と、ウェハ１４６が載置されるウェハステージ１４８とを備える。
【００２４】
電子銃１１０は、後述するカソード、グリッド、及びアノードを有する。カソードから放出された電子ビームは、グリッドとアノードとの間でクロスオーバ像を形成する。グリッドに印加する電圧を変化させることによりクロスオーバ像の大きさを変化させる。
【００２５】
照射電子光学系１１６は、第１多軸電磁レンズ１１２及び第２多軸電磁レンズ１１４を有する。第１多軸電磁レンズ１１２及び第２多軸電磁レンズ１１４は、複数の電子ビームのそれぞれが通過する複数のレンズ開口部を有する。複数の電子ビームのそれぞれが通過する複数のレンズ開口部を有する。そして、照射電子光学系１１６は、第１多軸電磁レンズ１１２及び第２多軸電磁レンズ１１４により、複数の電子銃１１０がそれぞれ発生した複数の電子ビームをそれぞれ縮小して集束する。即ち、照射電子光学系１１６は、複数の補正電子光学系１１８のそれぞれにおける所望の領域に複数の電子ビームをそれぞれ入射する。
【００２６】
補正電子光学系１１８は、アパーチャアレイ、静電レンズアレイ、マルチ偏向電極、ブランカアレイ、ストッパアレイを有する。アパーチャアレイは、基板に電子ビームの断面形状を規定する複数の開口部が形成されており、補正電子光学系１１８に入射された電子ビームを複数に分割する。マルチ偏向電極は、複数の偏向電極を有し、アパーチャで分割された複数の電子ビームのそれぞれを偏向する。マルチ偏向電極は、複数の電子ビームのそれぞれを偏向することにより、複数の電子ビームのピッチ等を補正する。静電レンズアレイは、複数の静電レンズを有し、ブランカアレイを通過した複数の電子ビームのそれぞれを集束する。静電レンズアレイは、複数の電子ビームのそれぞれを独立に集束し、複数の電子ビームのそれぞれの焦点位置を調整することにより、第１電磁レンズ系１２４及び／又は第２電磁レンズ系１３０による歪曲収差を補正する。ブランカアレイは、複数の個別偏向器を有し、アパーチャアレイで分割された複数の電子ビームをそれぞれ偏向する。ストッパアレイは、基板に複数の開口部が形成されており、ブランカアレイによって偏向された電子ビームを遮断する。即ち、ブランカアレイによって偏向された電子ビームは、ストッパアレイ３０８を通過せず、ウェハ１４６への入射が遮断される。また、ブランカアレイによって偏向されなかった電子ビームは、ストッパアレイを通過し、ウェハ１４６へ入射される。
【００２７】
第１電磁レンズ系１２４は、第３多軸電磁レンズ１２０及び第４多軸電磁レンズ１２２を有する。第３多軸電磁レンズ１２０及び第４多軸電磁レンズ１２２は、複数の電子ビームがそれぞれ通過する複数のレンズ開口部を有する。第１電磁レンズ系１２４は、第３多軸電磁レンズ１２０と第４多軸電磁レンズ１２２とが光軸Ａの方向に並んで設けられたダブレットである。言い換えると、第１電磁レンズ系１２４は、第３多軸電磁レンズ１２０の複数のレンズ開口部と、第４多軸電磁レンズ１２２の複数のレンズ開口部とによって構成された複数のダブレットを有する。
【００２８】
第２電磁レンズ系１３０は、第５多軸電磁レンズ１２６及び第６多軸電磁レンズ１２８を有する。第５多軸電磁レンズ１２６及び第６多軸電磁レンズ１２８は、複数の電子ビームがそれぞれ通過する複数のレンズ開口部を有する。第２電磁レンズ系１３０は、第５多軸電磁レンズ１２６と第６多軸電磁レンズ１２８とが光軸Ａの方向に並んで設けられたダブレットである。言い換えると、第２電磁レンズ系１３０は、第５多軸電磁レンズ１２６の複数のレンズ開口部と、第６多軸電磁レンズ１２８の複数のレンズ開口部とによって構成された複数のダブレットを有する。
【００２９】
偏向系１４２は、補正偏向器１３６と、主偏向器１３８と、副偏向器１４０とを有する。主偏向器１３８は、１ショットの電子ビームで照射可能な領域（ショット領域）を複数含むサブフィールド間で電子ビームを偏向するために用いられる。また、副偏向器１４０は、主偏向器１３８よりも偏向量が小さく、サブフィールドにおけるショット領域間の偏向のために用いられる。補正偏向器１３６は、電子ビームの非点補正及び焦点補正を行う。
【００３０】
制御系２００は、統括制御部２０２及び個別制御部２０４を備える。統括制御部２０２は、例えばワークステーションであって、個別制御部２０４が有する各制御部を統括的に管理する。個別制御部２０４は、電子ビーム制御部２０５と、照射電子光学系制御部２０６と、補正電子光学系制御部２０８と、電磁レンズ系制御部２１２、偏向系制御部２１６と、反射電子処理部２１８と、ウェハステージ制御部２２０とを有する。
【００３１】
電子ビーム制御部２０５は、複数の電子銃１１０を制御する。具体的には、電子ビーム制御部２０５は、電子銃１１０のカソードを加熱するためにカソードに供給する電流、カソードに印加する電圧、及びグリッドに印加する電圧を調整し、電子銃１１０が発生する電子ビームを制御する。電子ビーム制御部２０５は、複数の電子銃１１０を個別に調整することにより、複数の電子銃１１０が発生する複数の電子ビームを均一に制御する。
【００３２】
照射電子光学系制御部２０６は、照射電子光学系１１６が有する第１多軸電磁レンズ１１２及び第２多軸電磁レンズ１１４に供給する電力を制御する。照射電子光学系制御部２０６は、第１多軸電磁レンズ１１２及び第２多軸電磁レンズ１１４のそれぞれに供給する電力を個別に調整することにより、補正電子光学系１１８において結像される複数の電子ビームの断面をそれぞれ拡大し、さらに複数の電子ビームを複数の補正電子光学系１１８に対してそれぞれ入射させる。
【００３３】
補正電子光学系制御部２０８は、アパーチャアレイ、マルチ偏向器、静電レンズアレイ、ブランカアレイ、及びストッパアレイを有する複数の補正電子光学系１１８を制御する。具体的には、補正電子光学系制御部２０８は、マルチ偏向器が有する複数の偏向電極のそれぞれに印加する電圧を制御する。また、補正電子光学系制御部２０８は、ブランカアレイが有する複数のブランキング電極のそれぞれに印加する電圧を制御する。また、補正電子光学系制御部２０８は、静電レンズアレイの複数の電磁レンズのそれぞれに供給する電力を制御する。
【００３４】
電磁レンズ系制御部２１２は、第１多軸電磁レンズ１１２、第２多軸電磁レンズ１１４、第３多軸電磁レンズ１２０、第４多軸電磁レンズ１２２、第５多軸電磁レンズ１２６、及び第６多軸電磁レンズ１２８に供給する電力を制御する。具体的には、電磁レンズ系制御部２１２は、第３多軸電磁レンズ１２０と第４多軸電磁レンズ１２２とがダブレットを構成するように、第３多軸電磁レンズ１２０のコイル及び第４多軸電磁レンズ１２２のコイルに供給する電流量を調整する。また、電磁レンズ系制御部２１２は、第５多軸電磁レンズ１２６と第６多軸電磁レンズ１２８とがダブレットを構成するように、第５多軸電磁レンズ１２６のコイル及び第６多軸電磁レンズ１２８のコイルに供給する電流量を調整する。
【００３５】
偏向系制御部２１６は、複数の主偏向器１３８、及び複数の副偏向器１４０のそれぞれによる複数の電子ビームの偏向量をそれぞれ制御する。また、偏向系制御部２１６は、補正偏向器１３６が電子ビームの非点補正を行うように、補正偏向器１３６に印可する電圧を制御してもよい。また、偏向系制御部２１６は、補正偏向器１３６が電子ビームの焦点補正を行うように、補正主偏向器１３６に印可する電圧を制御してもよい。
【００３６】
反射電子処理部２１８は、反射電子検出部１４４により検出された電気信号に信号処理を施し、統括制御部２０２に通知する。ウェハステージ制御部２２０は、ウェハステージ１４８を所望の位置に移動させる。
【００３７】
以下、図１を参照して、本実施形態に係る電子ビーム露光装置１０の動作について説明する。まず、電子ビーム制御部２０５は、複数の電子銃１１０が発生する電子ビームが均一になるように、複数の電子銃１１０をそれぞれ制御する。
【００３８】
ウェハステージ１４８には、露光処理が施されるウェハ１４６が載置される。ウェハステージ制御部２２０は、ウェハステージ１４８を移動させて、ウェハ１４６の露光されるべき領域が光軸Ａ近傍に位置するようにする。また、電子銃１１０は、露光処理中において常に電子ビームを照射するので、露光開始前において、電子ビームがウェハ１４６に照射されないように、補正電子光学系１１８のブランカアレイが電子ビームを偏向する。
【００３９】
照射電子光学系制御部２０６は、複数の電子ビームが補正電子光学系１１８の所望の領域にそれぞれ略垂直に入射されるように、第１多軸電磁レンズ１１２及び第２多軸電磁レンズ１１４を調整する。補正電子光学系制御部２０８は、分割された複数の電子ビームのそれぞれが所望の結像条件になるように、複数の補正電子光学系１１８がそれぞれ有する静電レンズアレイ３０６の複数の静電レンズを調整する。電磁レンズ系制御部２１２は、複数の電子ビームのそれぞれがウェハ１４６において所望の向きかつ所望の大きさの断面形状を持つように、第１多軸電磁レンズ１２０、第２多軸電磁レンズ１２２、第３多軸電磁レンズ１２６、及び第４多軸電磁レンズ１２８を調整する。偏向系制御部２１６は、ウェハ１４６の所望の領域に複数の電子ビームが照射されるように、複数の補正偏向器１３６、複数の主偏向器１３８、及び複数の副偏向器１４０をそれぞれ調整する。
【００４０】
照射電子光学系１１６、補正電子光学系１１８、第１電磁レンズ系１２４、第２電磁レンズ系１３０、及び複数の偏向系１４２が調整された後、複数の補正電子光学系１１８のブランカアレイによる電子ビームの偏向をそれぞれ停止する。これにより、以下に示すように、複数の電子ビームはウェハ１４６に照射される。
【００４１】
まず、照射電子光学系１１６は、複数の電子銃１１０がそれぞれ発生した複数の電子ビームの断面をそれぞれ縮小し、焦点位置を複数の補正電子光学系１１８にそれぞれ調整して、複数の補正電子光学系１１８の所定の領域にそれぞれ略垂直に照射させる。そして、複数の補正電子光学系１１８において、アパーチャアレイは、電子ビームを複数に分割する。そして、マルチ偏向電極は、複数の偏向電極のそれぞれに電圧が印加されることにより、複数の電子ビームを偏向する。ブランカアレイは、複数のブランキング電極のそれぞれに電圧が印加されることにより、複数の電子ビームのそれぞれをウェハ１４６に照射させるか否かを切り替える。ブランカアレイによって偏向されない電子ビームは、静電レンズアレイによって焦点が調整され、ストッパアレイの開口部を通過する。ブランカアレイによって偏向された電子ビームは、静電レンズアレイによって焦点が調整された後、ストッパアレイの開口部を通過できず、ストップアレイに遮断される。
【００４２】
次に、第１電磁レンズ系１２４は、複数の補正電子光学系１１８をそれぞれ通過した、複数の電子ビームをそれぞれ縮小する。そして、第２電磁レンズ系１３０は、第１電磁レンズ系１２４が縮小した複数の電子ビームをそれぞれ縮小し、ウェハ１４６に焦点が合うように調整する。また、偏向系１４２は、補正偏向器１３６、主偏向器１３８、及び副偏向器１４０により電子ビームがウェハ１４６上の所定のショット領域に照射されるように偏向する。そして、複数の電子ビームは、ウェハ１４６にそれぞれ照射され、ウェハ１４６上の所定のショット領域にアパーチャアレイの開口部のパターン像が転写される。以上のプロセスにより、ウェハ１４６上の所定のショット領域に、電子銃１１０のクロスオーバ像の縮小像のパターンが露光される。
【００４３】
なお、本実施形態に係る電子ビーム露光装置１０は、可変矩形を用いた電子ビーム露光装置であってもよい。本実施形態に係る電子ビーム露光装置１０は、本発明に係る電子ビーム生成装置の一例である。また、本発明に係る電子ビーム生成装置は、電子ビーム露光装置の他、電子顕微鏡、電子ビームテスタ等であってもよい。本発明の電子ビーム生成装置は、本実施形態に係る電子銃１１０及び電子ビーム制御部２０５で構成されてもよい。
【００４４】
図２は、本実施形態に係る電子銃１１０、電子ビーム制御部２０５、及びユーザインタフェース部５００の構成の一例を示す。電子銃１１０は、熱電子を発生するカソード３０８と、カソード３０８から電子を引き出すグリッド３１０と、カソード３０８をジュール熱により加熱するグラッシカーボン３１２と、カソード３０８及びグラッシカーボン３１２に電流を伝達する加熱用電極３０４と、カソード３０８を支持する支持部３０６と、カソード３０８温度を測定するための熱電対３０２と、カソード３０８及びグリッド３１０が設けられた碍子３００とを有する。熱電対３０２は、カソード３０８が熱電子を発生する一端の他端に、先端が接触するように設けられることが好ましく、加熱用電極３０４は、カソード３０８の一端と他端の間の側面に設けられることが好ましい。なお、本実施形態に係る碍子３００は、本発明の保持部の一例である。
【００４５】
電子ビーム制御部２０５は、カソード３０８に電流を供給する電流供給部４００と、カソード３０８の温度を測定する温度測定部４０２と、電流供給部４００がカソード３０８に供給する電流を制御する電流制御部４０４と、電流供給部４００がカソード３０８に供給する電流を示す情報を格納する電流情報格納部４０６とを有する。
【００４６】
温度測定部４０２は、カソード３０８と一体的に設けられた熱電対３０２によりカソード３０８の温度を測定する。電流制御部４０４は、温度測定部４０２が測定したカソード３０８の温度に基づいて、電流供給部４００がカソード３０８に供給する電流を制御する。温度測定部４０２がカソード３０８の温度を測定し、電流制御部４０４がカソード３０８に供給される電流を制御する工程を複数回繰り返すことにより、電流制御部４０４は、カソード３０８が所定の温度に保たれる電流を決定する。そして、電流供給部４００は、露光処理中、電流制御部４０４が決定した電流をカソード３０８に供給する。また、露光処理中に、温度測定部４０２がカソード３０８の温度を測定し、電流制御部４０４がカソード３０８に供給される電流を制御する工程を複数回繰り返し行ってもよい。
【００４７】
電流情報格納部４０６は、電流制御部４０４が決定して電流供給部４００がカソード３０８に供給する電流を示す情報を格納する。そして、電子銃１１０の電源をオフにした後、再度電源をオンにする場合に、電流制御部４０４は、電流情報格納部４０６が格納する電流を示す情報に基づいて、電流供給部４００がカソード３０８に供給する電流を制御する。カソード３０８に供給すべき電流を示す情報を格納することにより、電子銃１１０の調整に要する時間を軽減することができる。また、電流情報格納部４０６は、電子銃１００の調整を行う度に電流供給部４００がカソード３０８に供給する電流を示す情報を格納し、時系列で管理してもよい。カソード３０８に供給する電流を示す情報を時系列で管理することにより、電子銃１１０の交換時期を把握するための管理情報として活用することができる。
【００４８】
ユーザインタフェース部５００は、温度測定部４０２が測定したカソード３０８の温度を示す情報を表示する表示する表示部５１０と、カソード３０８の温度と所定温度との差分が大きい場合にその旨をユーザに通知する通知部５２０とを有する。例えば、通知部５２０は、カソード３０８の温度が所定温度よりも高いこと、又はカソード３０８の温度が所定温度よりも低いことを音によりユーザに通知してもよい。
【００４９】
図３は、本実施形態に係る複数の電子銃１１０、電子ビーム制御部２０５、及びユーザインタフェース部５００の構成の一例を示す。電子ビーム露光装置１０は、図２に示した電子銃１１０を複数備え、電子ビーム制御部２０５は、複数の電子銃１１０を制御する。電子ビーム制御部２０５は、複数の電子銃１１０がそれぞれ有する複数のカソード３０８にそれぞれ電流を供給する複数の電流供給部４００と、複数のカソードの温度をそれぞれ測定する複数の温度測定部４０２とを有する。
【００５０】
電流制御部４０４は、複数の温度測定部４０２がそれぞれ測定した複数のカソード３０８の温度に基づいて、複数の電流供給部４００が複数のカソード３０８にそれぞれ供給する電流を制御する。電流制御部４０４は、複数のカソード３０８の温度が略等しくなるように、複数の電流供給部４００が複数のカソード３０８にそれぞれ供給する電流を制御する。
【００５１】
また、電流制御部４０４は、碍子３００におけるカソード３０８の位置（電子銃１１０の位置）に基づいて、複数の電流供給部４００が複数のカソード３０８にそれぞれ供給する電流を制御してもよい。例えば、電流制御部４０４は、碍子３００において複数のカソードが設けられる領域（複数の電子銃１１０が設けられる領域）の中心からの距離に基づいて、複数の電流供給部４００が複数のカソード３０８にそれぞれ供給する電流を制御する。具体的には、電流制御部４０４は、碍子３００において複数のカソード３０８が設けられる領域（複数の電子銃１１０が設けられる領域）の中央付近に設けられたカソード３０８より、周辺付近に設けられたカソード３０８に対して大きい電流が供給されるように、複数の電流供給部４００が複数のカソード３０８にそれぞれ供給する電流を制御する。
【００５２】
電流情報格納部４０６は、電流制御部４０４が決定して、複数の電流供給部４００が複数のカソード３０８にそれぞれ供給する電流を示す情報を格納する。そして、複数の電子銃１１０の電源をオフにした後、再度電源をオンにする場合に、電流制御部４０４は、電流情報格納部４０６が格納する電流を示す情報に基づいて、複数の電流供給部４００が複数のカソード３０８にそれぞれ供給する電流を制御する。複数のカソード３０８に供給すべき電流を示す情報を格納することにより、複数の電子銃１１０の調整に要する時間を軽減することができる。
【００５３】
また、表示部５１０は、複数の温度測定部４０２がそれぞれ測定した複数のカソード３０８の温度を示す情報を表示する表示する。また、表示部５１０は、複数のカソード３０８の温度分布を表示してもよい。また、通知部５２０は、複数のカソード３０８の温度分布が均一でないことをユーザに通知してもよい。即ち、通知部５２０は、所定のカソード３０８と他のカソード３０８との温度差が所定値よりも大きいことをユーザに通知してもよい。
【００５４】
図４は、本実施形態に係る表示部５１０の表示例を示す。図４は、８個のカソード３０８の温度について表示する場合の表示例を示す。図４（ａ）に示すように、表示部５１０は、複数のカソード３０８のそれぞれの温度を表示する。表示部５１０が複数のカソード３０８のそれぞれの温度を表示することにより、ユーザは、視覚的に複数のカソード３０８の温度及び温度分布を判断することができる。
【００５５】
また、図４（ｂ）に示すように、表示部５１０は、所定期間経過前後におけるカソード３０８の温度の差分を表示してもよい。さらに、表示部５１０は、所定期間経過前後におけるカソード３０８の温度の差分が所定値より大きい場合、図４（ｂ）においてハッチングで示すように、当該カソード３０８の温度の差分を色換え表示してもよい。
【００５６】
本実施形態の電子ビーム露光装置１０によれば、複数のカソード３０８の温度を直接測定し、複数のカソード３０８の温度ばらつきを低減させることにより、複数の電子銃１１０から放出される電子の量を均一にすることができる。したがって、本実施形態の電子ビーム露光装置１０によれば、複数の電子銃１１０が複数の電子ビームを均一に発生するので、複数の電子ビームにより精度よくウェハにパターンを露光することができる。
【００５７】
図５は、本実施形態に係る電子ビーム制御方法のフローの一例を示す。まず、電流供給部４００は、電流制御部４０４の制御に基づいて、カソード３０８にそれぞれ電流を供給する（Ｓ１００）。そして、温度測定部４０２は、カソード３０８の温度を測定する（Ｓ１０２）。そして、電流制御部４０４は、カソード３０８が所望の温度に維持されているか否かを判断する（Ｓ１０４）。
【００５８】
Ｓ１０４においてカソード３０８が所望の温度に維持されていないと判断した場合、電流制御部４０４は、温度測定部４０２が測定したカソード３０８の温度に基づいて、電流供給部４００がカソード３０８に供給する電流を制御する（Ｓ１０６）。そして、温度測定部４０２は、カソード３０８の温度を再度測定する（Ｓ１０２）。そして、電流制御部４０４は、カソード３０８が所望の温度に維持されているか否かを再度判断する（Ｓ１０４）。
【００５９】
Ｓ１０４においてカソード３０８が所望の温度に維持されていると判断した場合、電流情報格納部４０６は、カソード３０８が所望の温度に維持されているときに電流供給部４００がカソード３０８に供給する電流を示す情報を格納する（Ｓ１０８）。そして、以上の電子ビームの制御が終了した後、露光処理が開始される（Ｓ１１０）。そして、所定の露光処理が完了し、露光処理が停止される（Ｓ１１２）。
【００６０】
次に、再度電子ビームの調整処理を行う場合、電流制御部４０４は、電流情報格納部４０６に格納された電流を示す情報に基づいて、電流供給部４００を制御する。そして、電流供給部４００は、電流制御部４００の制御に基づいて、カソード３０８に電流を供給する（Ｓ１１４）。そして、上述したようにＳ１０２からＳ１１２を行う。以上で本実施形態に係る電子ビーム制御方法のフローを終了する。
【００６１】
本実施形態に係る電子ビーム制御方法によれば、電流情報格納部４０６が格納する電流を示す情報に基づいて、複数の電流供給部４００が複数のカソード３０８にそれぞれ供給する電流を制御ことにより、電子銃１１０の調整に要する時間を軽減することができる。
【００６２】
図６は、本実施形態に係る電子銃１１０及び電子ビーム制御部２０５の構成の他の例を示す。電子銃１１０は、熱電子を発生するカソード３０８と、カソード３０８から電子を引き出すグリッド３１０と、カソード３０８をジュール熱により加熱するグラッシカーボン３１２と、カソード３０８及びグラッシカーボン３１２に電流を伝達する加熱用電極３０４と、カソード３０８を支持する支持部３０６と、カソード３０８及びグリッド３１０が設けられた碍子３００とを有する。
【００６３】
電子ビーム制御部２０５は、カソード３０８に電流を供給する電流供給部４００と、電流供給部４００がカソード３０８に供給する電流を示す情報を格納する電流情報格納部４０６と、カソード３０８における電圧降下を測定する電圧測定部４０８と、カソード３０８の抵抗を算出する抵抗算出部４１０と、カソード３０８の温度を示す情報と抵抗を示す情報とを対応づけて格納する温度情報格納部４１２と、電圧測定部４０８が測定したカソード３０８の電圧降下に基づいて、電流供給部４００がカソード３０８に供給する電流を制御する電流制御部４０４とを有する。
【００６４】
電圧測定部４０８は、カソード３０８の電圧降下を測定する。そして、抵抗算出部４１０は、電圧測定部４０８が測定したカソード３０８の電圧降下と、電流供給部４００がカソード３０８に供給する電流とに基づいて、カソード３０８の抵抗を算出する。そして、電流制御部４０４は、抵抗算出部４１０が算出したカソード３０８の抵抗に対応づけて温度情報格納部４１２に格納されるカソード３０８の温度に基づいて、電流供給部４００がカソード３０８に供給する電流を制御する。
【００６５】
電圧測定部４０８がカソード３０８の電圧降下を測定し、電流制御部４０４がカソード３０８に供給される電流を制御する工程を複数回繰り返すことにより、電流制御部４０４は、カソード３０８が所定の温度に保たれる電流を決定する。そして、電流供給部４００は、露光処理中、電流制御部４０４が決定した電流をカソード３０８に供給する。また、露光処理中に、電圧測定部４０８がカソード３０８の電圧降下を測定し、電流制御部４０４がカソード３０８に供給される電流を制御する工程を複数回繰り返し行ってもよい。
【００６６】
電流情報格納部４０６は、電流制御部４０４が決定して電流供給部４００がカソード３０８に供給する電流を示す情報を格納する。そして、電子銃１１０の電源をオフにした後、再度電源をオンにする場合に、電流制御部４０４は、電流情報格納部４０６が格納する電流を示す情報に基づいて、電流供給部４００がカソード３０８に供給する電流を制御する。カソード３０８に供給すべき電流を示す情報を格納することにより、電子銃１１０の調整に要する時間を軽減することができる。また、電流情報格納部４０６は、電子銃１００の調整を行う度に電流供給部４００がカソード３０８に供給する電流を示す情報を格納し、時系列で管理してもよい。カソード３０８に供給する電流を示す情報を時系列で管理することにより、電子銃１１０の交換時期を把握するための管理情報として活用することができる。
【００６７】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることができる。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６８】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば、複数の電子ビームを精度よく放出し、複数の電子ビームにより精度よくウェハにパターンを露光する電子ビーム露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子ビーム露光装置１０の構成図である。
【図２】本実施形態に係る電子銃１１０、電子ビーム制御部２０５、及びユーザインタフェース部５００の構成図である。
【図３】本実施形態に係る複数の電子銃１１０、電子ビーム制御部２０５、及びユーザインタフェース部５００の構成図である。
【図４】（ａ）は、本実施形態に係る表示部５１０の表示例を示す図である。（ｂ）は、本実施形態に係る表示部５１０の表示例を示す図である。
【図５】本実施形態に係る電子ビーム制御方法のフローである。
【図６】本実施形態に係る電子銃１１０及び電子ビーム制御部２０５の構成図である。
【符号の説明】
１０・・・電子ビーム露光装置、１００・・・露光系、１０２・・・筐体、１１０・・・電子銃、１１２・・・第１多軸電磁レンズ、１１４・・・第２多軸電磁レンズ、１１６・・・照射電子光学系、１１８・・・補正電子光学系、１２０・・・第３多軸電磁レンズ、１２２・・・第４多軸電磁レンズ、１２４・・・第１電磁レンズ系、１２６・・・第５多軸電磁レンズ、１２８・・・第６多軸電磁レンズ、１３０・・・第２電磁レンズ系、１３６・・・補正偏向器、１３８・・・主偏向器、１４０・・・副主偏向器、１４２・・・偏向系、１４４・・・反射電子検出部、１４６・・・ウェハ、１４８・・・ウェハステージ、２００・・・制御系、２０２・・・統括制御部、２０４・・・個別制御部、２０５・・・電子ビーム制御部、２０６・・・照射電子光学系制御部、２０８・・・補正電子光学系制御部、２１２・・・電磁レンズ系制御部、２１６・・・偏向系制御部、２１８・・・反射電子処理部、２２０・・・ウェハステージ制御部、３００・・・碍子、３０２・・・熱電対、３０４・・・加熱用電極、３０６・・・支持部、３０８・・・カソード、３１０・・・グリッド、３１２・・・グラッシカーボン、４００・・・電流供給部、４０２・・・温度測定部、４０４・・・電流制御部、４０６・・・電流情報格納部、４０８・・・電圧測定部、４１０・・・抵抗算出部、４１２・・・温度情報格納部、５００・・・ユーザインタフェース部、５１０・・・表示部、５２０・・・通知部
【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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