(57)【要約】【課題】本発明は、マスクの温度安定に要する時間を節約して生産効率の高い電子線マスク描画装置を提供すること、またはマスクの温度変動によらず精度のよい描画が可能となる電子線マスク描画装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、周縁の形状が矩形のマスクに電子線を照射して回路パターン等を描画する電子線マスク描画装置において、電子線の照射による熱膨張で伸縮する前記マスクの寸法を対向する両側辺からレーザ光を用いて測長することを特徴とする。  また、本発明は、前記マスクの四つの側辺を照射した前記レーザが反射する反射面とし、前記反射面は、研磨した下地に金属皮膜が施されていることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周縁の形状が矩形のマスクに電子線を照射して回路パターン等を描画する電子線マスク描画装置において、
電子線の照射による熱膨張で伸縮する前記マスクの寸法を対向する両側辺からレーザ光を用いて測長することを特徴とする電子線マスク描画装置。
【請求項２】
請求項１記載の電子線マスク描画装置において、
前記マスクの四つの側辺を照射した前記レーザが反射する反射面とし、
前記反射面は、研磨した下地に金属皮膜が施されていることを特徴とする電子線マスク描画装置。
【請求項３】
請求項１記載の電子線描画装置において、
前記マスクの四つの側辺に前記レーザを反射するバーミラーを備え、
前記バーミラーは、前記マスクの熱伸縮に応じてマスクとともに移動するようにマスクとの間隔を一定に保たれていることを特徴とする電子線マスク描画装置。
【請求項４】
請求項１記載の電子線マスク描画装置において、
前記マスクを載置するステージと、
前記マスクの四つの側辺に向けて設けられ、前記レーザを反射するバーミラーと、
前記マスクと前記バーミラーとの間に介在され、マスクとバーミラーとの間隔を一定に保つ介在部材と、
前記マスクの熱伸縮に応じてマスクとともに移動するように前記バーミラーをマスクに押し付けるバネなどの付勢手段とを有することを特徴とする電子線マスク描画装置。
【請求項５】
請求項１記載の電子線マスク描画装置において、
前記マスクを載置固定するパレットと、
前記マスクの四つの側辺に向けて設けられ、前記レーザを反射するバーミラーとを有し、
前記マスクと前記パレットと前記バーミラーとが同じ材質であることを特徴とする電子線マスク描画装置。
【請求項６】
請求項５記載の電子線マスク描画装置において、
前記パレットと前記バーミラーが一体に形成されていることを特徴とする電子線マスク描画装置。
【請求項７】
請求項１記載の電子線マスク描画装置において、
前記マスクの一方の側辺に照射されて反射して来たレーザ光を反射手段を用いてマスクの他方の側辺に照射し、前記他方の側辺から反射して帰って来るレーザ光を前記反射手段を介してレーザ光発生源を有するレーザ干渉計に戻すことを特徴とする電子線マスク描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線を用いて回路パターン等をマスクに描画する電子線マスク描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子線マスク描画装置は、内部に電子線の発生機構を備え、電磁レンズ等を用いて細く絞って標的に照射し、試料上に回路パターン等を形成する装置である。電子線マスク描画装置は用途により主として、直接半導体ウェハ上に回路パターン等を形成する電子線直接描画装置と、ステッパ等で使用するフォトマスクを製造するためマスク上に回路パターンを形成する電子線マスク描画装置の二種がある。
【０００３】
このうち電子線マスク描画装置は、多くガラス状のマスクに対して電子線で描画を行うものである。ところが、電子線マスク描画装置による描画中、このマスクが、熱膨張または熱収縮によりサイズ変動を起こし、これが描画精度悪化の原因の一つと考えられている。
【０００４】
このマスクにおいて、特に熱膨張または熱収縮が問題となるのは、次の要因が存在するからである。
【０００５】
（１）電子線でパターン描画を行う電子線マスク描画装置の性質上、描画中、マスク周囲は真空に保たれている必要がある。このため、マスクと空気の間の伝導および空気の対流による熱交換が存在せず、マスクの温度が周囲の温度と等しくなりにくい。
【０００６】
（２）電子線でマスクの広い範囲に描画する必要から、マスクは描画中縦横に移動可能なステージ上に固定されている。このため、装置外壁とマスクとの間にリニアガイド等の摩擦を軽減する目的の移動機構が介在することになり、ステージを通じた熱伝導の効率が悪く、１同様、マスクの温度が外壁の温度と等しくなりにくい。
【０００７】
（３）描画に先立ち、マスクが大気中から真空中に導入されるが、このとき断熱膨張的な真空引き作業が行われることで、これに伴う温度変動があり、描画前のマスクが室温に比べて高くまたは低い温度になってしまう（どちらになるかは真空引きの条件による）。
【０００８】
（４）マスク描画中、電子線ならびにステージ移動による摩擦熱により、マスクが部分的かつ不安定な熱量を得ることになる。
【０００９】
これらの要因による温度の不安定、マスクの温度分布の発生を解決するため、マスク温度を精密測定する、試料室内でマスク温度を安定化させてから描画を開始する等の対策がとられてきた。
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２６４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、マスクの温度安定に要する時間を節約して生産効率の高い電子線マスク描画装置を提供すること、またはマスクの温度変動によらず精度のよい描画が可能となる電子線マスク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】
【００１２】
本発明は、周縁の形状が矩形のマスクに電子線を照射して回路パターン等を描画する電子線マスク描画装置において、電子線の照射による熱膨張で伸縮する前記マスクの寸法を対向する両側辺からレーザ光を用いて測長することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、マスクの温度安定に要する時間を節約して生産効率の高い電子線マスク描画装置を提供できる。さらにマスクの温度変動によらず精度のよい描画が可能となる電子線マスク描画装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。
【００１５】
図１は、従来の電子線描画装置を示す。図１に基づいて、荷電粒子線装置の一種である電子線描画装置の概略構成を説明する。
【００１６】
図１の１０１は、電子光学系を表す。電子銃１１０において生成された電子線１０２は、電子光学系１０１を通じて収束され、偏向されてマスク１０４上に照射され、半導体パターン等を生成する。
【００１７】
マスク１０４はステージ１０３上に固定されているが、ここでステージ１０３上にはバーミラーと呼ばれる鏡１０５、１０６が固定されている。矢印１０７は、ステージ１０３の移動を表す矢印である。
【００１８】
モーター等の動力によって、ステージは矢印１０７で示す方向に二次元的に移動が可能である。ここで、マスク１０４上の正しい位置に電子線１０２を照射するために、ステージ１０３の位置の精密測定が必要となる。
【００１９】
ここでバーミラー１０５、１０６を使用する。バーミラー１０５、１０６に対して、それぞれレーザ光１０８、１０９が照射されている。
【００２０】
レーザ光はバーミラーによって反射されるが、この反射レーザーと、ハーフミラーによって分岐させた元のレーザ光を干渉計で干渉させ、観測することで、バーミラーと干渉計の間の距離を精密に測定することができる。
【００２１】
図２に、本発明の実施例を示す。
【００２２】
２０１は、電子光学系を表す。電子銃２１０において生成された電子線２０２は、電子光学系２０１を通じて収束され、偏向されてマスク２０４上に照射され、半導体パターン等を生成する。矢印２０７は、ステージ１０３の移動を表す矢印である。
【００２３】
マスク２０４はステージ２０３上に固定されている。ここで、マスク２０４は、四側辺を平滑に磨き、その上に金属蒸着等により金属皮膜を施し、鏡面化されることで、レーザ光を正反射するように作られている。
【００２４】
また、ステージ２０３も、マスク２０４の側面をレーザ光路に露出させた構造になっている。今、ステージの四側辺より、レーザ光２０５、２０６、２０８、２０９を照射する。反射するレーザ光は、それぞれレーザー干渉計によって分岐され、計測される。
【００２５】
すなわち、電子線の照射による熱膨張で伸縮するマスク２０４の寸法を対向する両側辺からレーザ光を用いて測長することにより、高精度の測長が行なわれる。
【００２６】
このことで、従来のようにステージの位置だけでなく、マスクの四側辺すべての位置が精密に計測されることになる。
【００２７】
このことによって、マスクが熱的な膨張または縮小、あるいはより高次の変形をした場合も、四つのレーザ光によってそれを捉え、測定することができる。
【００２８】
電子線２０２は、測定した四ヶ所の位置を元に、平均位置に照射すればよい。このことにより、ステージ１０３上に固定されたマスク１０４の、せいぜい一隅の位置をもとに電子線１０２を照射する、図１の装置に比べ、精度が高く、かつマスクの温度変動に強い電子線マスク描画装置を提供することができる。
【００２９】
図３に、本発明の他の実施例を示す。
【００３０】
図３は図２の実施例におけるマスク４側辺の他の構造の例を示しているので、図１、図２における電子光学系は図上で省略され、マスク４側辺の構造のみが示されている。
【００３１】
レーザ光３０５、３０６、３０８、３０９が照射されるマスク３０４は、ステージ３０３上に固定されているが、このマスク３０４に対し、バーミラー３１１が固定されている。これらのバーミラー３１１は、マスク３０４の四側辺にバネ３１３の力によって、介在部材であるピン３１４を介して押し付けられ、マスク３０４のサイズ変動に連動して前後に移動する。
【００３２】
なお、マスク３０４を載置するステージ３０３は矢印３０７に示す方向に移動する。
【００３３】
バネ３１３はバーミラー押しバネの固定具３１２でステージ３０３に固定されている。
【００３４】
介在部材のピン３１４は、熱膨張の少ないものを用いるので、マスク３０４とバーミラー３１１の間隔は一定に保たれる。マスク３０４の熱膨張によるサイズ変動に応じてバーミラー３１１も一緒に移動するので、バーミラー３１１による間接的な測定であっても、収縮するマスク３０４の寸法を精度良く測定できる。
【００３５】
これらの測定機構により、図２で示すように特殊なマスクを使用することなく、マスク３０４の温度変動にかかわりなく、精度のよい描画を行う電子線マスク描画装置を提供することができる。
【００３６】
なお、介在部材のピン３１４は、熱伝導性の低い材料が望ましい。マスク３０４の熱がピン３１４を介して伝達されず、バーミラー３１１自体の熱膨張を抑えることができ、高精度の測定ができる。
【００３７】
図４に、本発明の他の実施例を示す。
【００３８】
図４も図３と同様にマスク４測辺の測定に関する他の実施例の構造を示したものである。
【００３９】
レーザ光４０５、４０６、４０８、４０９が照射されるマスク４０４は、バーミラー４１１を備えたパレット４１２に固定され、描画前、マスク４０４、バーミラー４１１、パレット４１２を含む全体がステージ４０３を含む試料室に外部から導入され、固定される。
【００４０】
なお、４０７…ステージ４０３は、矢印４０７に示す方向に移動する。
【００４１】
ここでパレット４１２において、バーミラー４１１は、マスク４０４と同材質であるパレット４１２上に固定されている。
【００４２】
全体が同時に真空中に導入され、またマスク４０４とパレット４１２の間の熱的接触は十分に取られているので、実用上、マスク４０４とパレット４１２の温度差は小さくなる。
【００４３】
これにより、バーミラー４１１の四測辺のレーザ光測長によって精度よくマスク４０４の位置および大きさを推定することができる。
【００４４】
これらの測長機構により、図２で示すような特殊なマスクを使用することなく、また図３に示すような複雑な測長機構を採用することもなく、マスク４０４の温度変動にかかわりなく、精度のよい描画を行う電子線マスク描画装置を提供することができる。
【００４５】
次に、図５に、本発明の他の実施例を示す。
【００４６】
図５は、マスク４側辺のレーザー、レーザー反射ミラーおよびレーザー干渉計の配置を示した断面図である。
【００４７】
実際の発明の実施例においては、図５と同じ測長機構を互いに垂直に２組備えることになるが、図５では１組しか示されていない。
【００４８】
中央のマスク５０４には、図２、図３、図４およびそれに類する構造が備えられている。
【００４９】
マスク５０４の四つの側辺にレーザー反射ミラー５０５を備える。レーザ光５１２は、図に示す経路をたどり、マスク５０４のレーザー反射ミラー５０５、固定反射ミラー５０６、ステージ５０３に設けられてスリット５１１、固定反射ミラー５０７、マスクの反対側に位置するレーザー反射ミラー５０８、固定反射ミラー５０９に反射して、逆の経路をたどり、レーザー干渉計５１０に戻る。
【００５０】
この構造により、高価なレーザーおよびレーザー干渉計の個数を減らし、簡易にマスクのサイズ変動を測定することができる。
【００５１】
なお、マスクの四つの側辺にレーザー反射ミラー５０５を備える代わりに、パレットの四辺にレーザー反射ミラーを備えることも可能である。
【００５２】
レーザー反射ミラー５０５、固定反射ミラー５０６、スリット５１１、固定反射ミラー５０７、マスクの反対側に位置するレーザー反射ミラー５０８、固定反射ミラー５０９は、レーザ光の反射手段である。この反射手段により、マスク５０４の一方の側辺に照射されて反射して来たレーザ光がマスク５０４の他方の側辺に照射される。そして、他方の側辺から反射して帰って来るレーザ光は再び反射手段を介してレーザ光発生源を有するレーザー干渉計５１０に戻される。
【００５３】
この反射手段は、レーザ光をスリット５１１に通過させる代わりに、レーザ光がマスク５０４の上方を往来させるような構成にすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来の電子線マスク描画装置を示す概念図。
【図２】本発明の実施例である電子線マスク描画装置を示す概念図。
【図３】本発明の実施例である電子線マスク描画装置のステージ部の構造を示す概念図。
【図４】本発明の実施例である電子線マスク描画装置のステージ部の構造を示す概念図。
【図５】本発明の実施例である電子線マスク描画装置のレーザー干渉計の構造の一例を示す概念図および断面図。
【符号の説明】
【００５５】
１０１…電子光学系、１０２…電子線、１０３…ステージ、１０４…マスク、１０５…バーミラー、１０６…バーミラー、１０７…ステージの移動方向を示す矢印、１０８…レーザー照射を示す矢印、１０９…レーザ光照射を示す矢印、１１０…電子銃、２０１…電子光学系、２０２…電子線、２０３…ステージ、２０４…四側辺に鏡が設けられたマスク、２０５…レーザ光照射を示す矢印、２０６…レーザ光照射を示す矢印、２０７…ステージの移動方向を示す矢印、２０８…レーザ光照射を示す矢印、２０９…レーザ光照射を示す矢印、３０３…ステージ、３０４…マスク、３０５…レーザ光照射を示す矢印、３０６…レーザ光照射を示す矢印、３０７…ステージの移動方向を示す矢印、３０８…レーザ光照射を示す矢印、３０９…レーザ光照射を示す矢印、３１１…可動式バーミラー、３１２…バーミラー押しバネの固定具、３１３…バーミラー押しバネ、３１４…ピン、４０３…ステージ、４０４…マスク、４０５…レーザ光照射を示す矢印、４０６…レーザ光照射を示す矢印、４０７…ステージの移動方向を示す矢印、４０８…レーザ光照射を示す矢印、４０９…レーザ光照射を示す矢印、４１１…パレット固定式バーミラー、４１２…マスクと同材質のパレット、５０３…ステージ、５０４…マスク、５０５…マスクまたはマスク４側辺に設けられたミラー、５０６…固定バーミラー、５０７…固定バーミラー、５０８…マスクまたはマスク４側辺に設けられたミラー、５０９…固定バーミラー、５１０…レーザー干渉計、５１１…レーザ光の光路を確保するためにステージに設けられたスリット、５１２…レーザー光路を示す線。
【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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