(57)【要約】【課題】  荷電粒子線の特性の計測精度の点で有利な照射装置を提供する。【解決手段】  複数の荷電粒子線を物体に照射する照射装置は、複数の開口を有する遮蔽板と、前記複数の開口をそれぞれ通過した複数の荷電粒子線をそれぞれ検出する複数の検出器とを含み、前記複数の荷電粒子線の強度を計測する計測器と、前記複数の荷電粒子線がそれぞれ前記複数の開口のエッジを横切るように前記複数の荷電粒子線と前記計測器との間の相対的な走査を行う走査手段と、前記走査手段と前記計測器とを制御して前記複数の荷電粒子線それぞれの特性を求める制御部と、を備える。前記走査の期間において、前記複数の荷電粒子線の前記遮蔽板によって遮断されるエネルギーが時間とともに変動しないように構成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の荷電粒子線を物体に照射する照射装置であって、
複数の開口を有する遮蔽板と、前記複数の開口をそれぞれ通過した複数の荷電粒子線をそれぞれ検出する複数の検出器とを含み、前記複数の荷電粒子線の強度を計測する計測器と、
前記複数の荷電粒子線がそれぞれ前記複数の開口のエッジを横切るように前記複数の荷電粒子線と前記計測器との間の相対的な走査を行う走査手段と、
前記走査手段と前記計測器とを制御して前記複数の荷電粒子線それぞれの特性を求める制御部と、
を備え、
前記走査の期間において、前記複数の荷電粒子線の前記遮蔽板によって遮断されるエネルギーが時間とともに変動しないように構成されている、ことを特徴とする照射装置。
【請求項２】
前記複数の荷電粒子線のそれぞれは、第１グループ及び第２グループのいずれかに属し、
前記走査の期間において、前記第１グループに属する荷電粒子線の前記遮蔽板によって遮断されるエネルギーが増大するとき、前記第２グループに属する荷電粒子線の前記遮蔽板によって遮断されるエネルギーは減少する、ことを特徴とする請求項１に記載の照射装置。
【請求項３】
前記走査は、前記複数の荷電粒子線と前記計測器との間において同一の方向になされ、前記複数の開口は、前記走査の期間において、前記複数の荷電粒子線の前記遮蔽板によって遮断されるエネルギーが時間とともに変動しないように、前記遮蔽板に配列されている、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の照射装置。
【請求項４】
前記複数の荷電粒子線を個別に偏向する偏向器を備え、
前記制御部は、前記偏向器を制御して、前記走査の期間において、前記複数の荷電粒子線の前記遮蔽板によって遮断されるエネルギーが時間とともに変動しないように、前記複数の荷電粒子線のうち一部の荷電粒子線と他の一部の荷電粒子線とを互いに異なる方向に偏向させる、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の照射装置。
【請求項５】
前記特性は、強度、強度分布および照射位置の少なくとも１つを含む、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の照射装置。
【請求項６】
前記複数の荷電粒子線がすべて前記遮蔽板によって遮断される期間および前記走査の期間において、前記複数の荷電粒子線の前記遮蔽板によって遮断されるエネルギーが時間とともに変動しないように構成されている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の照射装置。
【請求項７】
前記複数の荷電粒子線を射出する荷電粒子光学系を備え、
前記制御部は、前記複数の荷電粒子線がすべて前記遮蔽板によって遮断される期間において、前記荷電粒子光学系が前記遮蔽板を照射する荷電粒子線の数および照射時間の少なくとも一方を制御する、ことを特徴とする請求項６に記載の照射装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の照射装置を含み、複数の荷電粒子線で基板に描画を行う、ことを特徴とする描画装置。
【請求項９】
請求項８に記載の描画装置を用いて基板に描画を行う工程と、
前記工程で描画を行われた前記基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線照射装置、荷電粒子線描画装置及び物品製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電子線を用いた描画方法において、電子線の特性のばらつきや経時変化の影響を低減するため、定期的に電子線の特性を計測して補正を行うことが必要である。計測するセンサの画素よりも電子線の径が十分に大きいのであれば、２次元センサを用いて電子線の特性を直接計測することが可能であるが、電子線の径は数十ｎｍと小さく、直接計測することが不可能である。このような電子線を計測する場合、例えば、ナイフエッジを用いた計測が有効である。ナイフエッジ法は、センサの上部に構成したナイフエッジプレートで電子線を遮断ながら計測を行う。そのため、ナイフエッジプレートには、遮断された電子線のエネルギーが照射され、結果として温度が上昇する。温度上昇が発生した場合、熱による膨張が発生し、エッジの位置が変化してしまう。ナイフエッジ法では、遮断される電子線の量は、計測中に変動していくため、エッジの位置も計測中に変動してしまい、計測精度の低下につながる。
【０００３】
電子線の照射による温度変動の影響を低減する手段として、特許文献１では、パターンドビームを形成するアパーチャ板に加熱手段を構成し、電子線の照射量と加熱手段による熱量の総和が一定になるように制御する方法が提案されている。また、特許文献２では、ブランカを制御する配線基板の発熱量を一定にするために基板にヒータを内蔵する方法が提案されている。特許文献３では、電子線が照射された場合の露光領域と電子線が照射されていない非露光領域の温度差を低減するために、非露光領域にレジストに影響を与えない放射線を照射して対象物に照射される総エネルギー量を一定にする方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１６２８１１号公報
【特許文献２】特開平９−１３４８６９号公報
【特許文献３】特表２０００−２４３６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１〜３では、入力される熱量が常に一定になるため、温度の変動を低減することが可能である。しかし、電子線による加熱に加え、加熱手段からの熱も加わり、トータルの加熱量が増加してしまう。そのため、周辺部材の熱膨張による位置ずれ量の増大や、伝送経路の抵抗値が上昇することによる信号の伝送特性の低下といった懸念がある。さらに、加熱手段を利用する場合には、温度計測手段、ヒータ、制御手段等、新たな構成要素の追加が必要になり、装置構成が複雑になってしまう。
【０００６】
本発明は、荷電粒子線の特性の計測精度の点で有利な照射装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数の荷電粒子線を物体に照射する照射装置であって、複数の開口を有する遮蔽板と、前記複数の開口をそれぞれ通過した複数の荷電粒子線をそれぞれ検出する複数の検出器とを含み、前記複数の荷電粒子線の強度を計測する計測器と、前記複数の荷電粒子線がそれぞれ前記複数の開口のエッジを横切るように前記複数の荷電粒子線と前記計測器との間の相対的な走査を行う走査手段と、前記走査手段と前記計測器とを制御して前記複数の荷電粒子線それぞれの特性を求める制御部と、を備え、前記走査の期間において、前記複数の荷電粒子線の前記遮蔽板によって遮断されるエネルギーが時間とともに変動しないように構成されている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、荷電粒子線の特性の計測精度の点で有利な照射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】描画装置の構成図
【図２】ナイフエッジ法を説明する図
【図３】計測時の電子線照射量の変化を示す図
【図４】従来技術の計測を説明する図
【図５】実施例１の計測を説明する図
【図６】実施例２の計測を説明する図
【図７】実施例３の計測を説明する図
【図８】実施例３の計測の別例を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。本発明は、電子線、イオンビーム等、複数の荷電粒子線を物体に照射する照射装置に適用可能であるが、複数の電子線で基板にパターンを描画する描画装置に適用した例について説明する。まず、複数の電子線で描画を行う描画装置の構成を図１の概略図を用いて説明する。電子銃はクロスオーバ１の像を形成する。このクロスオーバ１を荷電粒子線源としてコンデンサレンズ２で略平行な電子線を作る。アパーチャアレイ３は、開口が２次元に配列して形成されている。レンズアレイ４は、同一の焦点距離を持つ静電レンズが２次元に配列して形成されている。ブランカアレイ５は、電子線を個別に偏向することが可能な静電ブランカが２次元に配列して形成されている。
【００１１】
投影する電子線の数は、ブランキング制御部１３によってブランカアレイ５を制御することで制御される。コンデンサレンズ２によって作られた平行な電子線は、アパーチャアレイ３によって複数の電子線に分割される。分割された電子線は、レンズアレイ４によって、ブランカアレイ５の高さにクロスオーバ１の中間像を形成する。ブランカアレイ５を通過した電子線は、電磁レンズ７，９により、ステージ１１上に保持された基板１０又は計測器１２上に投影される。ブランカアレイ５を通過した電子線は、偏向器制御部１６によって制御される偏向器８によって個別に偏向され、各電子線の投影像の位置は、偏向器８の偏向量により決定される。アパーチャアレイ３、レンズアレイ４、ブランカアレイ５、電磁レンズ７，９、偏向器８は、複数の電子線を基板１０に向けて射出する荷電粒子光学系を構成している。
【００１２】
計測器１２は、計測器制御部１４によって制御され、照射された電子線の特性を計測する。計測項目は例えば電子線の強度、強度分布、照射位置である。計測条件は、主制御部１５で算出され、ブランキング制御部１３によってブランカアレイ５を駆動することで選択される。計測器１２で計測された結果は、主制御部１５に送られ、主制御部１５によって電子線の特性の算出が行われる。主制御部１５及び計測器制御部１４は、各電子線の強度の変化から各電子線の特性を求める制御部を構成している。
【００１３】
ナイフエッジを用いて計測するナイフエッジ法の概要について図２〜図３を用いて説明する。計測器１２は、ナイフエッジプレート（遮蔽板）２２と計測用センサ（検出器）２３とを含む。ナイフエッジプレート２２は導電性のプレートで、複数の開口が構成されている。計測器１２は、電子線２１が開口のエッジ２４を横切って移動するように電子線２１を計測器１２に対して相対的に走査させながら電子線２１の強度を計測する。電子線２１の計測器１２に対する相対的な走査方向は、ナイフエッジプレート２２の表面に平行な方向である。ここでは、説明を簡単にするため１本の電子線２１を計測する場合について説明を行う。まずナイフエッジプレート２２上に電子線２１が照射される状態から計測を開始する(図２の(ａ))。次にナイフエッジプレート２２と計測センサ２３とを矢印の方向に走査させ、計測を行う(図２の(ｂ)〜(ｃ))。このとき、ナイフエッジプレート２２に照射される電子線２１のエネルギー量は図３のように変化するため、温度の変動が発生してしまう。
【００１４】
［実施例１］
実施例１の計測器１２におけるナイフエッジプレート２２の構成について図４〜図５を用いて説明する。まず、複数の電子線２１を同時に計測する場合について説明する。一例として、２×２の配列を用いて説明を行うが、２×２に限定するものではない。図４は４本の電子線２１と４つのナイフエッジ２４が同じ配列で構成されている場合を示している。電子線２１のうち、黒く塗りつぶされた部分２１２は、ナイフエッジプレート２２に遮断されてナイフエッジプレートへ照射される部分を示す。また、部分２１１は、ナイフエッジプレート２２を通過して計測センサ２３によって検出される部分を示す。１本の電子線２１のトータルエネルギーを“１”とすると、電子線２１の中央にエッジが位置する場合、ナイフエッジプレート２２に照射されるエネルギーは０．５／本になる。したがって、４本の電子線２１について足し合わせたナイフエッジプレート２２に照射される総エネルギー量は、０．５×４＝２になる(図４の(ａ))。次に、エッジの位置が電子線２１の径の１／４だけ移動した場合を考える。その場合、ナイフエッジプレート２２へ照射される部分２１２の面積は２６％／本になる。その結果、ナイフエッジプレート２２へ照射される４本の電子線２１の総エネルギー量は０．２６×４＝１．０４と約半分に減少してしまう(図４の(ｂ))。
【００１５】
次に、実施例１のナイフエッジプレート２２の構成について図５を用いて説明する。ナイフエッジ２４は、従来のナイフエッジ２４’の位置に比べて一つ分だけシフトして構成される（図５の(ａ)）。４本の電子線２１は、各電子線の走査方向に沿って互いに隣り合って配置された２つの電子線２１ａ，２１ｂからなる複数（図５では２つ）の組から構成されている。従来例と同様に１本の電子線２１の合計エネルギーを“１”として考えると、電子線２１の中央にエッジがある場合、ナイフエッジプレート２２に照射される面積は４本の電子線２１のいずれにおいても５０％である。したがって、その場合にナイフエッジプレート２２へ照射される４本の電子線２１の総エネルギー量は０．５×４＝２になる(図５の(ｂ))。次に、エッジの位置が電子線の径の１／４だけ移動した場合を考える。ナイフエッジプレート２２に照射される面積は、右側に位置する一方の電子線２１ｂにおいて従来と同じく２６％に減少するが、左側に位置する他方の電子線２１ａにおいて７４％に増大する(図５の(ｃ))。その結果、４本の電子線の少なくとも１本の電子線の少なくとも一部が開口を通過する期間におけるナイフエッジプレート２２へ照射される総エネルギー量は０．２６×２＋０．７４×２＝２で、合計値を一定量に維持することが出来る。
【００１６】
実施例１では、電子線を走査するときにナイフエッジプレート２２に遮断されるエネルギーの増減が互いに異なる電子線２１ａと電子線２１ｂとを互いに隣り合うように配置して１つの組とした。しかし、電子線２１ａと電子線２１ｂとは互いに隣り合うように配置されていなくてもよい。複数の電子線のそれぞれが、第１グループ及び第２グループのいずれかに属し、電子線を走査するときに第１グループの電子線と第２グループの電子線とのナイフエッジプレート２２に遮断されるエネルギーの増減が互いに異なればよい。実施例１のナイフエッジプレート２２を用いることで、ナイフエッジ法による計測を行う場合に、電子線の計測位置による温度変動を低減し、精度の良い計測を行うことが出来る。
【００１７】
［実施例２］
実施例２における電子線の偏向制御方法について図６を用いて説明する。実施例１と同様に各電子線２１の中央にエッジがある場合、ナイフエッジプレート２２に照射されるエネルギーは合計で２になる(図６の(ａ))。次に、全ての電子線２１を同一方向に偏向する、従来の計測方法を用いて電子線２１を径の１／４だけ偏向した場合を考える。ナイフエッジプレート２２へ照射される合計エネルギーは、従来例と同じく、０．２６×４＝１．０４と約半分に減少してしまう(図６の(ｂ))。
【００１８】
次に、隣接する電子線２１ａ，２１ｂを異なる方向に偏向させて計測を行う実施例２の場合を考える。ここでは、例として偏向方向を反転しているが、偏向方向を限定するものではない。エッジの位置が電子線の径の１／４だけ移動すると、ナイフエッジプレート２２に照射される面積は、右側に位置する電子線２１ｂにおいて従来と同じく２６％に減少する。しかし、左側に位置する電子線２１ａにおいて７４％に増大する (図６の(ｃ))。その結果、４本の電子線によるナイフエッジプレート２２へ照射される総エネルギー量は０．２６×２＋０．７４×２＝２で、一定量に維持することが出来る。実施例２の偏向制御方法を用いることで、ナイフエッジ法による計測を行う場合に、電子線の計測位置による温度変動を低減し、精度の良い計測を行うことが出来る。
【００１９】
［実施例３］
実施例３における照射を行う電子線の数又は照射時間の制御方法について図７、図８を用いて説明する。一例として、実施例１、２と同じビームエネルギー量を照射する場合について説明を行うが、エネルギー量を限定するものではない。実施例１、２では、計測を行っている間にナイフエッジプレートへ照射されるエネルギー量は、全ビームのエネルギーの１／２である(図７の(ａ))。次に、計測を行っていない状態を図７(ｂ)に示す。このとき、４本の電子線２１ａ〜２１ｄは全てナイフエッジプレート２２に照射されるので、ナイフエッジプレート２２へ照射される合計エネルギーは４になり、温度が変動してしまう。実施例３では４本の電子線２１のうち１／２をオフすることで合計エネルギー量を計測時と同じ全体の１／２に保ち、温度変動を低減させる(図７の(ｃ))。もしくは、図８に示すように、４本の電子線すべての照射時間を１／２に減らすことで、合計エネルギー量を制御しても良い。上記制御方法を用いることで、計測を行っていない状態でも、ナイフエッジプレート２２に照射されるエネルギー量の変動を低減し、精度の良い計測を行うことが出来る。
【００２０】
以上、複数の荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置を例に、本発明の実施形態を説明した。しかし、本発明は、描画装置に限らず、電子顕微鏡や電子測長装置等、複数の荷電粒子線を利用する他の荷電粒子線装置にも適用することができる。  
【００２１】
［物品の製造方法］
本発明の実施形態に係る物品の製造方法は、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。該製造方法は、感光剤が塗布された基板の該感光剤に上記の描画装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板に描画を行う工程）と、当該工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含みうる。さらに、該製造方法は、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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