(57)【要約】    【課題】  構造簡単にして高い温度安定性を有する対物レンズを備えた電子線描画装置を提供する。    【解決手段】  成形アパーチャに電子線を結像させる成形レンズ、成形された電子線を縮小する縮小レンズ、基板上に電子線を結像する対物レンズを備えた電子線描画装置の対物レンズのレンズ制御基板の温度制御部を備える。この温度制御部は、前記対物レンズの制御を行うレンズ制御基板を断熱ケースで囲み、該断熱ケースに設けた制御素子（ペルチェ素子）によって前記断熱ケースの内部の温度を制御するようにして構成される。【選択図】  図２
2005150480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形アパーチャに電子線を結像させる成形レンズ、成形された電子線を縮小する縮小レンズ、基板上に電子線を結像する対物レンズを備えた電子線描画装置において、
前記対物レンズの制御を行うレンズ制御基板を断熱ケースで囲み、該断熱ケースに設けた制御素子によって前記断熱ケースの内部の温度を制御するようにしたことを特徴とする電子線描画装置。
【請求項２】
請求項１において、制御素子は、ペルチェ素子であることを特徴とする電子線描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線描画装置のレンズ制御基板の温度制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの微細化に伴い、電子線描画装置に対する高解像度化の要求は年々高まってきている。電子線描画装置において、解像度を決める大きな要因は、照射された電子線の焦点を絞るための電子レンズである。電子レンズの構成としてはコイルと、コイルに流れる電流値を制御している制御基板の二つがある。コイルの抵抗値又はコイルに流れる電流値が変動してしまうと、電子線の結像状態が変化してしまい、電子線の形状のぼけや、回転方向への位置変動が生じてしまう。よって、電子レンズに要求されることは安定性であり、中でも温度に対する安定性である。コイルに関しては一般に水冷により温度制御されている。制御基板に関しては、一つ一つの部品の性能により決定付けられる。しかし、市販されている部品以上の性能を要求する場合、部品の温度制御が必要となる。プリント配線基板の温度制御方法として、特許文献１記載のように、制御対象に直接制御素子を取り付け、さらにプリント配線基板を含めた全体をケースにより密封するという制御基板の温度制御方法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−８３９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
加工寸法が１００ｎｍ以下になっている昨今の状況では、１ｐｐｍ（２０ビット相当）以上の安定性が必要となっている。電子レンズとして１ｐｐｍということは、制御基板内の個々の部品としてはそれ以上の安定性が必要とされる。しかし、現在市場には１ｐｐｍ以上の温度安定性を有するＤＡコンバータ及びリファレンスは市販されていない。そのため制御基板の温度制御が必要になるが、そのための方法として、前述の特許文献１には温度制御方法が開示されている。しかし、この方法では、複数の制御対象を同時に制御することが配慮されていないため、制御対象が複数ある場合は一つ一つに直接制御素子を付けるため、制御素子が複数必要となる。またプリント配線基板全体をケースに入れているため、実装面積が大きくなってしまうというだけでなく、ケースが大きいことから、ケース内部での対流も複雑になり、より個々の部品の温度制御が困難となる。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題を解決し、構造簡単にして高い温度安定性を有する対物レンズを備えた電子線描画装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためには、複数ある制御対象を一つの制御素子により、少ない実装面積で温度制御しなくてはならない。そこで、まずは図３に示すように、プリント配線基板上の複数の制御対象を、ケースで囲み、そのケースを一つの制御素子にて温度制御する形式を取った。つまり、制御対象である複数の部品を直接制御するのではなく、囲んだケースを制御することで、雰囲気を制御するという構成である。上記手段を取ることにより、複数の部品を一つの制御素子を用い、基板上の少ない実装面積で制御することが可能となる。
【０００７】
本発明は、成形アパーチャに電子線を結像させる成形レンズ、成形された電子線を縮小する縮小レンズ、基板上に電子線を結像する対物レンズを備えた電子線描画装置において、前記対物レンズの制御を行うレンズ制御基板、例えばプリント配線基板を断熱ケースで囲み、該断熱ケースに設けた制御素子によって前記断熱ケースの内部の温度を制御するようにした電子線描画装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
このように本発明によれば、プリント配線基板上で、温度に対する安定性の必要な複数個の部品のみを、一つの制御素子により、少ない実装面積で効率的に温度制御することが出来、この構成を具備した対物レンズを搭載することで、安定なフォーカス状態を得ることが出来る電子線描画装置を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
成形アパーチャに電子線を結像させる成形レンズ、成形された電子線を縮小する縮小レンズ、基板上に電子線を結像する対物レンズを備えた電子線描画装置において、前記対物レンズの制御を行うプリント配線基板を断熱ケースで囲み、サーミスタにより断熱ケースの温度を電圧として取り込み、該断熱ケースに設けたペルチェ素子に電流量としてフィードバックすることによって前記断熱ケースの内部の温度を制御するようにした電子線描画装置が構成される。
【実施例】
【００１０】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例である電子線描画装置１の構成を示す。図２は、電子線描画装置１のレンズ２の構成とレンズ制御基板の温度制御部３を示す。
【００１１】
先ず、図１を用いて、電子線描画装置の概略動作と電子レンズの役割を説明する。高圧電源２０６により、電子銃２０８から電子線を照射する。このとき、描画したいデータを制御計算機３００に与え、描画制御系２０３を通して、描画用データに変換する。そのデータにより、先ほど照射した電子線２０９をビーム制御２０７から、成形偏向器２１７にデータを与え、アパーチャ２１０の切りかけを使用して、描画したい形状を作り出す。次に、レンズ２１５に流れる電流を制御することで、磁場を発生させて電子線２０９にウェハ２１３上に結像させる。この成形・結像された電子線２０９を偏向器２１１にて偏向する。同時に、制御計算機３００、インターフェイス２０１を通して、ステージ制御系２１６にデータを与え、ステージ２１４を制御しながら、ウェハ２１３上に描画していく。一方、ウェハ２１３上に結像するために使用される各種の種類の装置を図２に示す。図２において、成形アパーチャ５０２に電子線５０１を結像させている成形レンズ５０５、次に、成形された電子線５０１を縮小している縮小レンズ５０６、そして最後にウェハ（基板）５０４上に電子線５０１を結像させる対物レンズ５０７がある。この構成中で最も精度が要求されるものは、直接ウェハ５０４上に結像している対物レンズ５０７である。この対物レンズ５０７に与える電流が変動すると、ウェハ５０４上に結像させた像がぼやけ、回転してしまうという現象が生じるため、電子線描画装置において、対物レンズ５０７の安定性は極めて重要である。対物レンズ５０７の安定性は、それを制御しているプリント配線基板の温度に対する安定性に大きく依存しているため、レンズ制御基板の温度制御が必要となってくる。このため、本実施例にあっては、レンズ制御基板に対する温度制御部３を設けている。
【００１２】
図２において、レンズ制御基板となるプリント配線基板４０１上では、制御対象部品２００が後に詳述するようにして、断熱ケース４０２によって包囲されて設けられている。制御対象部品には、レンズ制御基板における温度安定性について高い寄与率を持つ物が含まれ、代表的なものとしては、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）が挙げられる。この温度制御部からの出力値が抵抗９１、９２、増幅器９４を通じて対物レンズ５０７に接続され、対物レンズに対して電流制御を行っている。９３は、検出抵抗である。図３は、図２の“Ａ”部の詳細を示す。
【００１３】
図３を用いて、本発明の一実施例である、制御素子にペルチェ素子を用いた場合の動作を説明する。制御対象部品１００を複数個搭載した小型基板１０１を、プリント配線基板１０３内層の銅箔パターンから切り離すために、コネクタ１０２を通じてプリント配線基板１０３に実装する。上記小型基板１０１を、周囲温度変化から切り離すために、断熱材１０５、ペルチェ素子１０６、サーミスタ１０７、放熱片１０８を取り付けた断熱ケース１０４で囲む。図１に示す構成にした上で、サーミスタ１０７により断熱ケース１０４の温度を電圧として取り込み、ペルチェ素子１０６に流す電流量としてフィードバックすることで、周囲の温度変動に対して、断熱ケース１０４を常に一定の温度に安定化することが出来る。よって、複数の制御対象を安定化した雰囲気に包むことが出来、高い安定性を得ることが出来る。
【００１４】
次に、断熱ケース１０４による包囲構成について説明する。包囲構成に際して図４（ａ）及び（ｂ）について検討してみた。実際に実験を行ったところ、図４（ａ）に示す構成によって温度制御を行っている断熱ケースの内部の温度安定性は周囲の温度変化に対して、約３０％の温度変化に抑えることが出来た。しかし、実際の電子レンズの出力値は制御していない時の９０％にしか改善しなかった。そこで、図４（ｂ）に示すようにプリント配線基板をはさんで、制御対象の反対側にもケースを取り付け同様の実験を行った結果、電子レンズの出力値が制御していない場合に比べ、２５％向上した。このように、図４（ａ）の構成では、熱伝導性の高いプリント基板の内層と表面パターン及び、プリント配線基板裏面に突出した制御対象の足の部分への熱伝導が発生してしまい、制御対象を温度制御することが出来ないことがわかった。
【００１５】
そこで、本発明の実施例では、図２、図３、図４（ｂ）に示すように、まず制御対象である複数の部品を小型基板上に実装し、その小型基板を断熱し制御素子により温度制御された断熱ケース１０４で囲む構成とした。こうすることによって、周囲の温度変動からも切り離すことが出来、またプリント配線基板を通じた熱伝導からも切り離すことが出来るため、少ない実装面積で高い温度安定性向上を得ることが出来る。
【００１６】
このようにすることにより、対物レンズ基板の温度安定性を、基板実装部品の安定性以上に良くすることが出来る。現状において、対物レンズ基板の安定性を決める部品は、高精度なものでも±１〜２ｐｐｍとなっている。対物レンズ基板内にて最小構成にしても複数個用いるため、結果として対物レンズ基板の出力は±３ｐｐｍ変動してしまう。しかし、本発明を実施することにより、約３０％の±１ｐｐｍにまで抑えることが出来る。つまり、電子線描画装置において、電子線のフォーカス状態のぼけ及び、回転方向への変動が３０％に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】電子線描画装置の概略図。
【図２】電子線描画装置におけるレンズ、レンズ制御基板及びその温度制御部を示す図。
【図３】本発明の温度制御部の詳細を示す構成図。
【図４】本発明の温度制御方法実験例を示す構成図。
【符号の説明】
【００１８】
１００…制御対象部品、１０１…小型基板、１０２…コネクタ、１０３…プリント配線基板、１０４…断熱ケース、１０５…断熱材、１０６…ペルチェ素子、１０７…サーミスタ、１０８…放熱片、２００…制御計算機、２０１…インターフェイス、２０２…データ制御系、２０３…描画制御系、２０４…レンズ電源、２０５…信号検出系、２０６…高圧電源、２０７…ビーム制御、２０８…電子銃、２０９…電子線、２１０…アパーチャ、２１１…偏向器、２１２…検出器、２１３…ウェハ、２１４…ステージ、２１５…レンズ、２１６…ステージ制御、２１７…成形偏向器、３００…制御対象部品、３０１…プリント配線基板、３０２…断熱ケース、３０３…断熱材、３０４…ペルチェ素子、３０５…サーミスタ、３０６…放熱片、４００…制御対象部品、４０１…プリント配線基板、４０２…断熱ケース、４０３…断熱材、４０４…ペルチェ素子、４０５…サーミスタ、４０６…放熱片、５００…光源、５０１…電子線、５０２…成形アパーチャ、５０３…対物アパーチャ、５０４…ウェハ、５０５…成形レンズ、５０６…縮小レンズ、５０７…対物レンズ。
【図１】
2005150480.tif 000003
【図２】
2005150480.tif 000004
【図３】
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【図４】
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