(57)【要約】【課題】遮蔽板の加工性や肉幅部の機械的強度の低下を抑制し、各遮蔽板の熱負荷を低減することができる遮蔽装置及び荷電粒子線露光装置を提供する。【解決手段】荷電粒子線を遮蔽する複数の遮蔽板を有する遮蔽装置は、荷電粒子線の進行方向に対し上流側に配置され少なくとも１つの第１の開口１０１ａを有する第１の遮蔽板１０１と、荷電粒子線の進行方向に対し上流側に配置され複数の第２の開口１０２ａを有する第２の遮蔽板１０２と、を少なくとも含む。荷電粒子線が照射される方向から見て、第１の開口１０１ａの少なくとも１つは、複数の第２の開口１０２ａのそれぞれの少なくとも一部の領域を含む形状を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線を遮蔽する複数の遮蔽板を有する遮蔽装置であって、
荷電粒子線の進行方向に対し上流側に配置され、少なくとも１つの第１の開口を有する第１の遮蔽板と、
荷電粒子線の進行方向に対し上流側に配置され、複数の第２の開口を有する第２の遮蔽板と、を少なくとも含み、
荷電粒子線が照射される方向から見て、前記第１の開口の少なくとも１つは、複数の前記第２の開口のそれぞれの少なくとも一部の領域を含む形状を有することを特徴とする遮蔽装置。 
【請求項２】
荷電粒子線が照射される領域において、前記第１の開口の数は、前記第２の開口の数よりも少ないことを特徴とする請求項１に記載の遮蔽装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の遮蔽板の温度を調整するための温度調整機構を有することを特徴とする請求項１または２に記載の遮蔽装置。
【請求項４】
前記温度調整機構の温度調整部は、前記第１及び第２の遮蔽板の開口と重ならない位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の遮蔽装置。
【請求項５】
荷電粒子源と、
前記荷電粒子源から射出される荷電粒子線の形状を制御するための複数の成形開口を有するアパーチャアレイと、
前記荷電粒子源と前記アパーチャアレイとの間に、前記アパーチャアレイへの荷電粒子線の照射量を制限するために配された請求項１から４の何れか１項に記載の遮蔽装置と、
を有することを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項６】
前記遮蔽装置は、前記遮蔽装置により遮蔽されずに前記アパーチャアレイへ到達した荷電粒子線が前記成形開口を内包するように設置されていることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線露光装置等の荷電粒子線露光装置の技術分野に属し、特に、複数ビームを偏向させて試料面を走査させ、描画パターンに応じて複数ビームを個別にＯＮ／ＯＦＦ
してパターン描画するマルチビーム型露光装置、遮蔽装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ビーム露光装置において、単一の電子ビームを用いて描画する方式であると、０．１μｍ以下の微細パターンが高集積化されたパターンを露光する場合などでは、スループットの点で問題がある。この問題点を解決する装置の一つとして、マルチ電子ビーム型露光装置がある。これは、複数の開口を有するアパーチャアレイにより分割・形成した複数の電子ビームを試料面に照射し、それらを偏向させて試料面を走査させ、描画パターンに応じて電子ビームを個別にＯＮ／ＯＦＦしてパターンを試料面に描画する装置である。この方式は、一度に露光する面積が従来に比べ広い為、スループットを改善できるという特徴がある。マルチ電子ビーム型露光装置における機能や構成については、特許文献１に提案例がある。
【０００３】
また、マルチ電子ビーム型露光装置では、電子ビームの位置や形状、明るさ等を制御する目的でアパーチャアレイを使用している。電子ビームはアパーチャアレイの非開口部により遮断されるため、アパーチャアレイが加熱されることとなり、加熱されたアパーチャアレイは熱膨張の影響で位置ドリフトが発生し、描画精度が悪化するといったことがあった。この問題に対して、アパーチャアレイの上流側にプリアパーチャアレイを配置することでアパーチャアレイの熱負荷を低減する技術が特許文献２に提案されている。
【０００４】
しかし、照射される電子ビームのエネルギー密度が高い場合、プリアパーチャアレイ自体の熱溶解の可能性や、プリアパーチャアレイの熱放射によるアパーチャ等の部品への熱影響が増大することが考えられる。そのため、プリアパーチャアレイ自体の熱負荷も問題となる。この問題に対しても、プリアパーチャアレイを多段に構成することで、プリアパーチャアレイに照射される電子ビームを段階的に遮蔽し、下流側のプリアパーチャアレイの熱負荷を軽減させる技術が特許文献２に記載されている。（特許文献２の第１２図参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３１９５３２ 号公報
【特許文献２】特開２００６−１４０２６７ 号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２に記載の従来例で、プリアパーチャアレイを多段に構成する場合については、以下、図１１を用いて説明するような点が指摘される。図１１（ａ）は、特許文献２に記載の従来例の遮蔽装置１２０を構成するプリアパーチャアレイ１２１、１２２の平面図である。図１１（ｂ）は、複数のプリアパーチャアレイの配置の関係と、電子ビーム１ａの通過する様子を示す側面図である。図１１（ｃ）は、プリアパーチャアレイの開口１２１ａ、１２２ａと遮蔽装置１２０を通過する電子ビーム１ｂとの位置関係を示す上面図である。なお、図中の電子ビーム１ａは、電子源（不図示）から放射された電子ビームが静電型のコリメータレンズ（不図示）により平行化された電子ビームである。図１１のように、この従来例では、プリアパーチャアレイ１２１、１２２の開口１２１ａと開口１２２ａが、電子ビームの進行方向から見て中心部が重なって１対１に対応するように、位置決めマーク１２１ｂ、１２２ｂを用いて配置されている。また、電子ビームの進行方向に対して、プリアパーチャアレイ１２１は上流側に配置され、プリアパーチャアレイ１２２は下流側に配置されている。この時、プリアパーチャアレイ１２１、１２２の両方が電子ビームを遮蔽する機能を有するためには、プリアパーチャアレイ１２１の開口１２１ａのサイズは、プリアパーチャアレイ１２２の開口１２２ａよりも大きな径である必要がある。もし、開口１２１ａのサイズが開口１２２ａのサイズと同一もしくは小さい場合、電子ビームは全てプリアパーチャアレイ１２１で遮蔽されてしまい、下流側のプリアパーチャアレイ１２２では遮蔽されなくなってしまう。
【０００７】
このように、上記従来例では電子ビームの進行方向に沿って上流側に配置されるプリアパーチャアレイ程、開口を大きくするために、上流側のもの程、開口間の肉幅が徐々に薄くなってしまう。そのため、プリアパーチャアレイの段数が増加するにつれ、プリアパーチャアレイの加工性や、肉幅部の機械的強度が低下するといったことが指摘される。また、プリアパーチャアレイの熱負荷を更に低減する手段として開口間に冷却機構を設置しようとする場合、開口間の肉幅が薄いために冷却機構の設置が困難になると考えられる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、マルチビーム型露光装置において、構成部材である複数の遮蔽板（プリアパーチャアレイ）の性能を維持しつつ加工性や肉幅部の機械的強度の低下を抑制することが可能な遮蔽装置、及び、それを用いた荷電粒子線露光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
荷電粒子線を遮蔽する複数の遮蔽板を有する本発明の遮蔽装置は、荷電粒子線の進行方向に対し上流側に配置され少なくとも１つの第１の開口を有する第１の遮蔽板と、荷電粒子線の進行方向に対し上流側に配置され複数の第２の開口を有する第２の遮蔽板と、を少なくとも含み、荷電粒子線が照射される方向から見て、前記第１の開口の少なくとも１つは、複数の前記第２の開口のそれぞれの少なくとも一部の領域を含む形状を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の荷電粒子線露光装置は、荷電粒子源から射出される荷電粒子線の形状を制御するための複数の成形開口を有するアパーチャアレイと、前記荷電粒子源と前記アパーチャアレイとの間に前記アパーチャアレイへの荷電粒子線の照射量を制限するために配された上記遮蔽装置と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の遮蔽装置によれば、第１の遮蔽板の第１の開口が上記の如く形成されているので、目的の荷電粒子線を形成するために開口間の肉幅を過度に小さくする必要がなくなり、開口間の肉幅を確保しながら、荷電粒子線を段階的に遮蔽することができる。そのため、遮蔽板の加工性や肉幅部の機械的強度の低下を抑制し、各遮蔽板の熱負荷を低減させ、遮蔽装置としての効果を向上させることができる。また、本発明の荷電粒子線露光装置によれば、本発明の遮蔽装置によりアパーチャ等の部品への熱負荷の影響が低減されるため、描画精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る遮蔽装置を説明する図。
【図２】第１の実施形態及びその変更例に係る遮蔽装置を詳細に説明する図。
【図３】第１の実施形態の変更例に係る遮蔽装置を説明する図。
【図４】第１の実施形態の変更例に係る遮蔽装置を説明する図。
【図５】第１の実施形態の変更例に係る遮蔽装置を説明する図。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る遮蔽装置を説明する図。
【図７】第２の実施形態の変更例に係る遮蔽装置を説明する図。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る遮蔽装置を説明する図。
【図９】本発明の第４の実施形態に係るマルチ荷電粒子線露光装置を示す概略図。
【図１０】第４の実施形態に係る遮蔽装置とアパーチャアレイの一例を説明する図。
【図１１】従来例の遮蔽装置を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の遮蔽装置の特徴は、荷電粒子線が照射される方向から見て、上流側に配置される第１の遮蔽板の第１の開口の少なくとも１つを、下流側に配置される第２の遮蔽板の複数の第２の開口のそれぞれの少なくとも一部の領域を含む形状にすることである。
これにより、第１の開口の少なくとも１つは、１つで複数の荷電粒子線を形成することができるので、目的の複数の荷電粒子線を形成するために第１の開口間の肉幅を過度に小さくする必要がなくなる。荷電粒子線露光装置に用いるアパーチャすなわち遮蔽板は、複数多段に設けることによって、荷電粒子線を複数に分割する構成を採用する場合がある。この場合、上流側のアパーチャ（プリアパーチャアレイ）でビームを粗く分割し、下流側のアパーチャでビームを細分化する。このような関係を満たそうとすると、上流側のアパーチャの開口は、単位面積当たりの開口面積を下流側のアパーチャの開口よりも大きくする必要があることから、隣接する開口間の肉幅部の隙間が小さくなり、加工性や強度、熱の分散性が悪化し易くなる。特に、下流側のアパーチャの開口を微細化すると、上流側のアパーチャの設計がより困難になる。本発明はこうした課題を解決するために上流側の遮蔽板に設ける開口のデザインを工夫したものである。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態を説明する図である。また、図２は第１の実施形態を更に詳細に説明する図である。図１（ａ）及び図２（ａ）は、遮蔽装置１００の構成部材である複数の遮蔽板（プリアパーチャないしプリアパーチャアレイ）の平面図である。図２（ｂ）は、複数のプリアパーチャアレイの配置の関係を示す斜視図である。図２（ｃ）は、図２（ｂ）の矢印Ａの方向から見たときの複数のプリアパーチャアレイの配置の関係と、電子ビーム１ａの通過する様子を示す側面図である。図１（ｂ）及び図２（ｄ）は、プリアパーチャアレイの開口と遮蔽装置により遮蔽されずに通過する電子ビーム１ｂの位置関係を示す上面図である。図２（ｅ）は、開口形状が、遮蔽装置により遮蔽されずに通過する電子ビーム１ｂと同一形状のアパーチャアレイの平面図である。なお、図２中の１ａは、電子源１（図２では不図示で、図９に図示）から放射された電子ビームが、静電型のコリメータレンズ２（図２では不図示で、図９に図示）により平行化された電子ビームである。
【００１５】
図１（ａ）のように、各プリアパーチャアレイ１０１、１０２には、開口（第１の開口と第２の開口）１０１ａ、１０２ａと、その相対位置関係が保証された位置決めマーク１０１ｂ、１０２ｂが形成されている。これら開口１０１ａ、１０２ａは、夫々、左端に位置する開口集合１０１ａ−１、１０２ａ−１、右端に位置する開口集合１０１ａ−３、１０２ａ−３、中間に位置する開口集合１０１ａ−２、１０２ａ−２から構成されている。本実施形態では、開口１０１ａ、１０２ａはそれぞれ同一サイズ、同一ピッチとしている。更に、位置決めマーク１０１ｂ、１０２ｂに関しては、これらが重なるようにプリアパーチャアレイ１０１、１０２を配置した時、少なくとも１つの開口１０１ａが複数の開口１０２ａのそれぞれの一部の領域と重なるよう、互いに異なる位置関係となっている。すなわち、荷電粒子線が照射される方向から見て、第１の開口（開口１０１ａ）の少なくとも１つは、複数の第２の開口（開口１０２ａ）のそれぞれの少なくとも一部の領域を含む形状を有する。
【００１６】
本実施形態では、例えば、図１（ｂ）のように、プリアパーチャアレイ１０１の開口集合１０１ａ−２の各開口は、プリアパーチャアレイ１０２の開口集合１０２ａ−１、１０２ａ−２の両方の一部の開口領域と重なるような位置関係となっている。また、プリアパーチャアレイ１０１の開口集合１０１ａ−３の各開口は、プリアパーチャアレイ１０２の開口集合１０２ａ−２、１０２ａ−３の両方の開口領域の一部と重なるような位置関係となっている。なお、全ての開口１０１ａが同様な位置関係である必要はなく、例えば、プリアパーチャアレイ１０１の開口集合１０１ａ−１のように、プリアパーチャアレイ１０２の開口集合１０２ａ−１の１つの開口領域としか重なっていない部分があってもよい。
【００１７】
図２（ｃ）のように、電子ビームの進行方向に対して上流側にプリアパーチャアレイ１０１、下流側にプリアパーチャアレイ１０２を配置し、概ね平行となるようプリアパーチャアレイ１０１、１０２を重ね合わせた構成とする。また、重ね合わせる際に、図２（ｂ）のように、位置決めマーク１０１ｂと位置決めマーク１０２ｂが重なるよう、プリアパーチャアレイ１０１、１０２の位置合わせを行い、先述したように開口１０１ａの一部が、開口１０２ａの複数の領域と重なるようにする。
【００１８】
このように構成された遮蔽装置１００に対し、電子ビーム１ａがプリアパーチャアレイ１０１側から照射された時、開口１０１ａ上に照射された電子ビームは、プリアパーチャアレイ１０１を通過し、それ以外はプリアパーチャアレイ１０１で遮蔽される。その後、プリアパーチャアレイ１０１を通過した電子ビームは、プリアパーチャアレイ１０２を照射し、そのうちの開口１０２ａ上に照射された電子ビームは、プリアパーチャアレイ１０２を通過し、それ以外はプリアパーチャアレイ１０２で遮蔽される。このように、プリアパーチャアレイ１０１、１０２がそれぞれ電子ビームを遮蔽した結果、遮蔽装置１００を通過する電子ビーム１ｂが形成される。
【００１９】
以上のように、開口１０１ａの一部が、開口１０２ａの複数の領域と重なるように配置することで、開口１０１ａ、１０２ａのサイズ、ピッチが同一であっても、プリアパーチャ１０１、１０２の両方で電子ビームを遮蔽することが可能となる。これにより、プリアパーチャ１０１、１０２の加工性や肉幅部の機械的強度はほぼ同等に維持したまま、各プリアパーチャアレイの熱負荷を低減させ、遮蔽装置としての効果を向上させることができる。
【００２０】
図２において、プリアパーチャアレイ１０１、１０２の材質や厚さは特に指定していないが、これらはプリアパーチャアレイに要求される加工精度や、熱負荷等を考慮して決定することができる。例えば材質については、銅、チタン、モリブデン、タングステン等の金属もしくはその合金、アルミナや炭化ケイ素等のセラミックス、シリコンウエハー等が考えられる。また、熱伝導性を向上させるために、表面を導電性膜で被覆する等も考えられる。また、厚さについては、５０μｍ〜１０００μｍ等とできる。これらはいずれも、遮蔽装置を使用する環境において要求される位置精度や耐熱性等の性能を確保するように選択すればよい。なお、図２における遮蔽装置１００は、２枚のプリアパーチャアレイ１０１、１０２を用い、それらの開口１０１ａ、１０２ａは同一サイズ、同一ピッチの開口としている。しかし、遮蔽装置１００で遮蔽されずに通過する電子ビーム１ｂが、目的とするビーム形状となるように、各プリアパーチャの枚数（２枚以上）や開口の形状、位置等を適切に設定すれば、本実施形態の上記構成に限定する必要はない。例えば、プリアパーチャアレイ１０２の開口は、図２（ｅ）の開口１０２ｄのように目的の電子ビーム１ｂの形状と同一形状とし、プリアパーチャ１０１の開口１０１ａと異なる形状であってもよい。
【００２１】
また、図３（ａ）のように横長の開口１０１ａと縦長の開口１０２ａを組み合わせて設定し、図３（ｂ）のようにプリアパーチャを重ね合わせてもよい。また、図４（ａ）のようにプリアパーチャを４枚構成（１０１、１０２、１０３、１０４）とし、図４（ｂ）のようにこれらを正しく重ね合わせることでも、同様の効果が得られる。また、これら図３、図４のような構成において、電子ビームの進行方向に対して最も下流に位置するプリアパーチャの開口は、目的の電子ビーム１ｂの形状と同一形状であってもよい。また、目的の電子ビーム１ｂが最密配置である場合についても、図５（ａ）のようなプリアパーチャアレイ１０１、１０２を組み合わせることにより、同様の効果が得られる。
【００２２】
（第２の実施形態）
図６は本発明の第２の実施形態の一例について説明する図である。図６（ａ）は、遮蔽装置１００の構成部材である複数の遮蔽板（プリアパーチャアレイ）の平面図である。図６（ｂ）は、複数のプリアパーチャアレイの配置の関係を示す斜視図である。図６（ｃ）は、図６（ｂ）の矢印Ａの方向から見たときの複数のプリアパーチャアレイの配置の関係と、電子ビーム１ａの通過する様子を示す側面図である。図６（ｄ）は、プリアパーチャアレイの開口と遮蔽装置を通過する電子ビーム１ｂの位置関係を示す上面図である。
【００２３】
図６（ａ）のように、各プリアパーチャアレイ１０１、１０２には、開口１０１ａ、１０２ａと、その相対位置関係が保証された位置決めマーク１０１ｂ、１０２ｂが形成されている。開口１０１ａの数は、開口１０２ａの数よりも少ない構成となっている。また、第１の実施形態と同様に、位置決めマーク１０１ｂ、１０２ｂは、開口１０１ａの一部が、開口１０２ａの複数の領域と重なるよう、互いに異なる位置関係となるように設定されている。以下、第１の実施形態と同様にして、遮蔽装置１００を通過する電子ビーム１ｂが形成される。
【００２４】
上記のように、プリアパーチャアレイ１０１の開口１０１ａの数を、プリアパーチャアレイ１０２の開口１０２ａの数より少なくすることにより、以下の効果を得ることができる。本実施形態では、図６（ａ）のようにプリアパーチャアレイ１０１の開口１０１ａの数をプリアパーチャアレイ１０２の開口１０２ａの数よりも少なくし、各開口１０１ａのサイズを大きくした構成とした。これによって、第１の実施形態よりもプリアパーチャアレイ１０１を通過する電子ビームを更に増加できるため、各プリアパーチャアレイで遮蔽される電子ビームの割合を、開口サイズによって調整する範囲を広くすることが可能となる。また、開口１０１ａの数を少なくしたことにより、開口１０１ａの開口サイズを大きくしても、第１の実施形態と同様に、開口間の肉幅はプリアパーチャアレイ１０１、１０２で同程度に維持することができる。
【００２５】
図６において、プリアパーチャアレイ１０１、１０２の材質や厚さは特に指定していないが、これらは第１の実施形態と同様に、プリアパーチャアレイに要求される加工精度や熱負荷等を考慮して決定することが可能である。このように、遮蔽装置１００を構成する各プリアパーチャアレイが遮蔽する電子ビームの量を、目的に応じた最適な設定とすることが可能となり、より遮蔽装置としての効果を高めることができる。
【００２６】
また、第１の実施形態と同様に、遮蔽装置１００に遮蔽されずに通過する電子ビーム１ｂが、目的とするビーム形状となるように、各プリアパーチャの枚数（２枚以上）や開口の形状、位置等を適切に設定すれば、本実施形態の上記構成に限定する必要はない。例えば、図６の例で、プリアパーチャアレイ１０１の開口１０１ａを、開口間の肉幅を維持しつつ、目的とする電子ビーム形状に影響を与えないように、更に大きくしてもよい。また、図７（ａ）のようにプリアパーチャを３枚構成（１０１、１０２、１０３）とし、図７（ｂ）〜（ｄ）のように、これらを正しく重ね合わせることでも、同様の効果が得られる。また、電子ビームの照射領域外や、照射されているがビームを通過させる必要がない領域において、開口の数を調整するようなプリアパーチャアレイ（不図示）を使用しても、同等の遮蔽装置としての機能を維持することができる。
【００２７】
（第３の実施形態）
図８は本発明の第３の実施形態を説明する図である。図８（ａ）は、遮蔽装置１００の構成部材である複数の遮蔽板（プリアパーチャアレイ）と温度調整機構１０５の平面図である。図８（ｂ）は、複数のプリアパーチャアレイと温度調整機構の配置の関係を示す斜視図である。図８（ｃ）は、図８（ｂ）の矢印Ｂの方向から見たときの複数のプリアパーチャアレイと温度調整機構の配置の関係と、電子ビーム１ａの通過する様子を示す側面図である。図８（ｄ）は、プリアパーチャアレイの開口と冷却機構ないし温度調整機構１０５と遮蔽装置１００を通過する電子ビーム１ｂの位置関係を示す上面図である。
【００２８】
図８（ａ）のように、遮蔽装置１００は、第１の実施形態で説明した図２の各プリアパーチャアレイ１０１、１０２と、第１及び第２の遮蔽板（プリアパーチャアレイ１０１、１０２）の温度を調整するための温度調整機構１０５を有している。温度調整機構１０５は温度調整部１０５ａと位置決めマーク１０５ｂと横に長く伸びた開口で構成されている。なお、位置決めマーク１０５ｂは、プリアパーチャアレイの位置決めマーク１０１ｂ、１０２ｂと重なるように位置合わせをした際に、温度調整部１０５ａが開口１０１ａ、１０２ａと重ならない位置関係となるよう、設定されている。そこで、図８（ｂ）のように、位置決めマーク１０１ｂ、１０２ｂ、１０５ｂが重なるように、プリアパーチャアレイ１０１、１０２、温度調整機構１０５の位置を合わせる。この時、図８（ｃ）のように、プリアパーチャアレイ１０１、１０２の中間部に温度調整機構１０５が配置されるように重ね合わされた構成となる。温度調整機構１０５は、プリアパーチャアレイ１０１、１０２と接するように設置されており、その接触部を介して、熱伝導によりプリアパーチャアレイ１０１、１０２の温度調整をすることができる。
【００２９】
このように構成された遮蔽装置１００に対して、電子ビーム１ａがプリアパーチャアレイ１０１側から照射された時、開口１０１ａ上に照射された電子ビームは、プリアパーチャアレイ１０１を通過し、それ以外はプリアパーチャアレイ１０１で遮蔽される。その後、プリアパーチャアレイ１０１を通過した電子ビームは、温度調整機構１０５に遮蔽されることなく通過し、プリアパーチャアレイ１０２を照射する。そのうちの開口１０２ａ上に照射された電子ビームは、プリアパーチャアレイ１０２の開口１０２ａの領域の一部を通過し、それ以外はプリアパーチャアレイ１０２で遮蔽される。その結果、遮蔽装置１００を通過する電子ビーム１ｂが形成される。
【００３０】
図８（ｄ）は、各プリアパーチャの開口１０１ａ、１０２ａ、温度調整部１０５ａ、遮蔽装置１００を通過した電子ビーム１ｂの位置関係を示した平面図である。第１の実施形態と同様の効果が得られるうえに、温度調整部１０５ａがプリアパーチャ１０１、１０２の温度調整手段として作用する。このため、電子ビームを遮蔽した際に生じる遮蔽装置１００の温度変化をより低減することが可能となり、熱放射等の影響が小さくなり、遮蔽装置としての効果を更に向上させられる。
【００３１】
図８において、プリアパーチャアレイ１０１、１０２、温度調整機構１０５の材質や厚さは特に指定していないが、プリアパーチャアレイは、第１の実施形態と同様に、プリアパーチャアレイに要求される加工精度や熱負荷等を考慮して決定することができる。温度調整機構１０５に関しては、設定温度や調整方式を考慮して、その構造を決定すればよい。例えば、水冷方式により冷却機構として機能させる場合、温度調整部１０５ａは、その内部に水やアンモニア等の冷媒を循環させるための循環路（不図示）等を設置して構成される。外部に設置された温度調整装置（不図示）により温度、流量、圧力が調整された冷媒を、温度調整部１０５ａを通じて循環させることで、プリアパーチャアレイ１０１、１０２を冷却する。材質については、加工性や熱伝導性を考慮して決定すればよく、例えば、銅、アルミ、チタン、モリブデン、タングステン等の金属もしくはその合金、熱伝導性の良い窒化アルミ系のセラミックス等が考えられる。また、熱伝導性を向上させるために、表面を導電性膜で被覆する等も考えられる。また、プリアパーチャ１０１、１０２との接触部は、熱伝導性を確保するために、銀系等の熱伝導率の高い接着材で固定するか、接触面の平面性を高めたり、伝熱シート等を挿入したりする等して、接触面間を押し付けて固定治具（不図示）で固定してもよい。また、厚さについては、温度調整部１０５ａの内部の循環路のサイズや熱伝導性等を考慮したうえで、決定すればよく、例えば０．２ｍｍ〜１０ｍｍ等とできる。これらはいずれも、遮蔽装置を使用する環境において要求される位置精度や耐熱性等の性能を確保するように選択すればよい。また、プリアパーチャアレイ１０１、１０２と接して配置する以外に、プリアパーチャと一体成形することにより構成してもよい。
【００３２】
（第４の実施形態）
図９は、本発明の第４実施形態による荷電粒子線露光装置の構成を示す概略図である。荷電粒子源である電子源１から放射された電子ビームは、レンズ制御回路２１により静電型のコリメータレンズ２のレンズパワーを調整することによって、平行化された電子ビーム１ａとなる。この電子ビーム１ａは遮蔽装置１００を照射する。遮蔽装置１００は複数の遮蔽板（図９では不図示）等からなり、それらは開口を有し、該開口は、アパーチャアレイ１１０の成形開口を内包するように設置されている。そのため、遮蔽装置１００を通過した電子ビーム１ｂは、アパーチャアレイ１１０に照射され、アパーチャアレイ１１０の成形開口により、形状の制御された電子ビーム１ｃが成形される。アパーチャアレイ１１０を通過した複数の電子ビーム１ｃは、レンズ制御回路２１にて第１集束レンズ３のレンズパワーを調整することにより、ブランカーアレイ４の配置位置に結像される。ブランカーアレイ４は個別の偏向電極を持ったデバイスで、ブランカーアレイ制御回路２２にて生成されるブランキング信号に基づき、個別にビームのＯＮ／ＯＦＦを行う。ビームがＯＮの状態の個所は偏向電極には電圧を印加せず、電子ビームは偏向されずに通過する。ビームがＯＦＦの状態の個所は、偏向電極に電圧を印加して電子ビームを偏向する。ブランカーアレイ４によって偏向された電子ビーム１ｄは、下流側にあるストップアパーチャアレイ５によって遮断され、ビームがＯＦＦの状態となる。
【００３３】
ストップアパーチャアレイ５を通過した電子ビームは、第２集束レンズアレイ６によって結像され、更に第３集束レンズ８によって集束されてウエハー９上に結像される。ウエハー９上の電子ビームのスキャンは偏向器７で行うことができる。偏向器７は対向電極によって形成されており、Ｘ方向とＹ方向について２段の偏向を行うために４段の対向電極で構成される（図９中では簡単のため２段偏向器を１ユニットとして表記している）。偏向器７は偏向器制御回路２３の信号に従って駆動される。
【００３４】
パターン描画中は、ウエハー９は、ステージ駆動制御回路２４の信号に従いＸ方向にステージ１０を駆動することによって連続的に移動する。その際、レーザー測長機（不図示）による実時間での測長結果を基準として、ウエハー９面上の電子ビームが偏向器７によってＹ方向に偏向され、かつブランカーアレイ４によって描画パターンに応じてビームのＯＮ／ＯＦＦが個別になされる。これにより、ウエハー９面上に所望のパターンを高速に描画することができる。制御回路２１〜２４は主制御系２０により制御される。
【００３５】
続いて、本実施形態の遮蔽装置１００とアパーチャアレイ１１０の構成に関して図１０を用いて説明する。図１０（ａ）は、遮蔽装置１００の構成部材である複数の遮蔽板（プリアパーチャアレイ）１０１、１０２とアパーチャアレイ１１０の平面図である。図１０（ｂ）は、プリアパーチャアレイ１０１、１０２とアパーチャアレイ１１０の配置関係を示す斜視図である。図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）の矢印Ａの方向から見たときの複数のプリアパーチャアレイ１０１、１０２とアパーチャアレイ１１０の配置の関係と、電子ビーム１ａの通過する様子を示す側面図である。
【００３６】
図１０（ａ）のように、プリアパーチャアレイ１０１、１０２には、開口１０１ａ、１０２ａと、その相対位置関係が保証された位置決めマーク１０１ｂ、１０２ｂが形成されていて、開口間の肉幅は同程度に確保されている。また、アパーチャアレイ１１０についても同様に、ビームを形成するための成形開口１１０ａと、その相対位置関係が保証された位置決めマーク１１０ｂが形成されている。そして図１０（ｂ）のように、位置決めマーク１０１ｂ、１０２ｂ、１１０ｂが重なるように、プリアパーチャアレイ１０１、１０２、アパーチャアレイ１１０を位置決めする。位置決めマーク１０１ｂ、１０２ｂ、１１０ｂは、これらを重ね合わせた際に、遮蔽装置１００によって遮蔽されずに通過してアパーチャアレイへ到達した電子ビーム１ｂがアパーチャアレイ１１０の成形開口１１０ａを内包した状態となるように、設定されていればよい。そして、図１０（ｃ）のように、概ね平行となるよう、電子ビームの進行方向に沿って上流側から下流側に向かって、プリアパーチャアレイ１０１、プリアパーチャアレイ１０２、アパーチャアレイ１１０の順に重ね合わせる。こうして、荷電粒子源とアパーチャアレイとの間に配された遮蔽装置であるプリアパーチャアレイ１０１とプリアパーチャアレイ１０２は、アパーチャアレイ１１０への荷電粒子線の照射量を制限する。
【００３７】
本荷電粒子線露光装置において、電子ビームを射出させた場合、遮蔽装置１００が存在しない場合に比べて、アパーチャアレイ１１０に照射される電子ビームを低減することができる。よって、アパーチャアレイ１１０への熱負荷の影響が低減されるため、荷電粒子線露光装置としての描画精度を高められる。また、本装置の構成部材である遮蔽装置１００に関しては、第１の実施形態と同様の効果が得られるため、装置としての信頼性を更に向上させることができる。
【００３８】
（第５の実施形態）
第５の実施形態では、第４の実施形態で説明した荷電粒子線露光装置において、遮蔽装置１００に温度調整機構を搭載した荷電粒子線露光装置について説明する。本実施形態の一例として、遮蔽装置１００において、例えば第３の実施形態で説明した図８の遮蔽装置を用いることにより、第４の実施形態と同様の効果が得られるうえに、温度調整部１０５がプリアパーチャアレイ１０１、１０２の温度調整手段として作用する。そのため、電子ビームを遮蔽した際に生じる発熱による温度変化がより緩和され、熱放射によるアパーチャアレイ１１０等の温度変化への影響を低減することが可能となり、荷電粒子線露光装置として更に描画精度を高めることができる。
【００３９】
以下、より具体的な実施例を説明する。
（実施例１）
実施例１では、遮蔽装置において、直径１００μｍ、ピッチ１５０μｍのビーム径で正方配置された電子ビームをプリアパーチャアレイ２枚で形成する。ここでは、本発明の遮蔽装置１００を構成する図２に記載のプリアパーチャアレイ１０１、１０２について説明する。プリアパーチャアレイ１０１、１０２では、それぞれ、開口間の肉幅が５０μｍとなるように長穴が複数配置されて開口１０１ａ、１０２ａが構成されている。各長穴は、直径１００μｍ、ピッチ１５０μｍの２つの円とそれらの両方に接する互いに平行な２接線によって形成される。また、遮蔽装置１００によって遮蔽されずに通過した電子ビーム１ｂが、目的とする電子ビーム形状となるように、第１の実施形態と同様に位置決めマーク１０１ｂ、１０２ｂの相対的な位置関係が異なる構成となっている。また、これらの開口は、電子ビームの進行方向に対して上流側のプリアパーチャアレイ１０１の開口１０１ａの一部が、下流側のプリアパーチャアレイ１０２の複数の開口１０２ａのそれぞれの一部領域と重なるように配置されている。
【００４０】
遮蔽装置１００に電子ビームを照射すると、遮蔽装置１００によって遮蔽されるビームの約７５％はプリアパーチャアレイ１０１が遮蔽し、約２５％はプリアパーチャ１０２が遮蔽する。従来例で本実施例と同性能を実現する場合、遮蔽装置１２０を構成する図１１に記載のプリアパーチャアレイ１２２の開口１２２ａは、目的とする電子ビーム形状と同一形状の直径１００μｍの円形で構成される。この時、プリアパーチャアレイ１２２の開口１２２ａの間の肉幅は５０μｍを維持することが可能であるが、上流側のプリアパーチャアレイ１２１の開口１２１ａは、直径約１２０μｍの円形で構成する必要がある。そのため、プリアパーチャアレイ１２１の開口１２１ａは、開口間の肉幅が約３０μｍとなり、本実施例の約６０％の肉幅となる。また、ここでは図示しないが、開口間の肉幅を最大限確保するために、プリアパーチャアレイ１２１の開口１２１ａの形状を正方形にした場合でも、約１０７μｍの正方形の開口形状で構成する必要がある。この場合、開口間の肉幅は約４３μｍで、本実施例の約８２％の肉幅となり、プリアパーチャアレイ１２１の開口１２１ａの間の肉幅は、本実施例に比べて小さくなる。
【００４１】
このように、本実施例の遮蔽装置１００では、プリアパーチャアレイ１０１、１０２のいずれも開口間の肉幅５０μｍを維持しつつ、プリアパーチャアレイ１０１、１０２の各々において、電子ビームで生じる熱を分散できる。また、５０μｍの肉幅を維持しているため、加工性と構造的強度に優れている。
【００４２】
（実施例２）
実施例２では、遮蔽装置において、直径１００μｍ、ピッチ１５０μｍのビーム径で正方配置された電子ビームをプリアパーチャアレイ２枚で形成する。ここでは、本実施例の遮蔽装置１００を構成する図６に記載のプリアパーチャアレイ１０１、１０２について説明する。プリアパーチャアレイ１０１は、開口間の肉幅５０μｍを維持しつつ、１辺が２５０μｍの正方形状の四隅に５０μｍ径の丸みを持たせた形状の開口１０１ａを有している。また、プリアパーチャアレイ１０２は、目的とする電子ビーム形状と同一形状の直径１００μｍの円形を１５０μｍピッチで配置した構成となっている。また、遮蔽装置１００によって遮蔽されずに通過した電子ビーム１ｂが、目的とする電子ビーム形状となるように、位置決めマーク１０１ｂ、１０２ｂの相対的な位置関係が決められている。更に、これらの開口は、第２の実施形態と同様に、電子ビームの進行方向に対して上流側のプリアパーチャ１０１の開口１０１ａの一部が、下流側のプリアパーチャ１０２の複数の開口１０２ａのそれぞれの全領域と重なるように配置されている。
【００４３】
遮蔽装置１００に電子ビームを照射すると、遮蔽装置１００によって遮蔽されるビームの約５１％はプリアパーチャアレイ１０１が遮蔽し、約４９％はプリアパーチャアレイ１０２が遮蔽する。これにより、プリアパーチャアレイ１０１、１０２に、ほぼ同等に熱を分散できるため、各プリアパーチャアレイの耐熱性を向上させることが可能である。従来例で本実施例と同性能を実現する場合、従来例の遮蔽装置１２０を構成する図１１に記載のプリアパーチャアレイ１２２の開口１２２ａは、目的とする電子ビーム形状と同一形状の直径１００μｍの円形で構成される。この時、プリアパーチャアレイ１２２の開口１２２ａの開口間の肉幅は５０μｍを維持することが可能であるが、プリアパーチャ１２１の開口１２１ａは、直径約１３８μｍの円形で構成する必要がある。そのため、開口間の肉幅は約１２μｍとなり、本実施例の約２４％の肉幅となる。また、開口間の肉幅を確保するために、プリアパーチャアレイ１２１の開口の形状を正方形にした場合でも、約１２３μｍの正方形の開口形状で構成する必要がある。この場合、開口間の肉幅は約２７μｍで、本実施例の約５４％の肉幅となり、プリアパーチャアレイ１２１の開口１２１ａの開口間の肉幅は、本実施例に比べて小さくなる。
【００４４】
このように、本実施例の遮蔽装置１００でも、プリアパーチャアレイ１０１、１０２のいずれも、開口間の肉幅５０μｍを維持しつつ、プリアパーチャアレイ１０１、１０２の各々において、電子ビームで生じる熱を分散できる。また、５０μｍの肉幅を維持しているため、加工性と構造的強度に優れている。
【００４５】
（実施例３）
実施例３では、第４の実施形態で説明した荷電粒子線露光装置を用い、かつ遮蔽装置１００に、第２の実施形態で述べた図６の遮蔽装置を用いている。また、図１０（ｂ）のように電子ビームの進行方向に対して、遮蔽装置１００よりも更に下流側に直径９５μｍの円形で１５０μｍピッチの成形開口１１０ａを有したアパーチャアレイ１１０が配置されている。遮蔽装置１００は、電子ビーム１ｂがアパーチャアレイ１１０の成形開口１１０ａを内包した状態となるように、アパーチャアレイ１１０の位置決めマーク１１０ｂに対して位置決めされている。
【００４６】
本荷電粒子線露光装置において、電子ビームを射出させた場合、遮蔽装置１００が存在しない場合に比べ、アパーチャアレイ１１０に照射される電子ビームを約９５％低減することが可能となる。このため、アパーチャアレイ１１０への熱負荷の影響が低減され、描画精度を高めることができる。また、本荷電粒子線露光装置に含まれる遮蔽装置１００に関しては、第２の実施形態と同様に、プリアパーチャアレイ１０１、１０２のいずれも開口間の肉幅５０μｍを維持している。また、プリアパーチャアレイ１０１、１０２の各々において、電子ビームで生じる熱を分散できる。こうして、加工性や強度を維持しながら、各プリアパーチャアレイの耐熱性を向上させ、装置としての信頼性を向上させられる。
【符号の説明】
【００４７】
１ａ・・・平行化された電子ビーム（荷電粒子線）、１ｂ・・・ 遮蔽装置により遮蔽されずに通過する電子ビーム（荷電粒子線）、１００・・・遮蔽装置、１０１・・・プリアパーチャアレイ（上流側の第１の遮蔽板）、１０１ａ・・・プリアパーチャアレイ１０１の開口、１０２・・・プリアパーチャアレイ（下流側の第２の遮蔽板）、１０２ａ・・・プリアパーチャアレイ１０２の開口
【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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【図１０】
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【図１１】
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