(57)【要約】【課題】荷電粒子レンズの汚染を低減するのに有利な技術を提供する。【解決手段】荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置であって、前記基板に対向して荷電粒子線を射出する最終電極板を含む荷電粒子光学系と、前記最終電極板に対向する前記基板と前記最終電極との間に配置されるように設けられた捕捉電極板と、前記基板の表面の電位に対して正の電位を前記捕捉電極板に付与する第１電位付与部と、を有することを特徴とする描画装置を提供する。【選択図】図１
2013026357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置であって、
前記基板に対向して荷電粒子線を射出する最終電極板を含む荷電粒子光学系と、
前記最終電極板に対向する前記基板と前記最終電極との間に配置されるように設けられた捕捉電極板と、
前記基板の表面の電位に対して正の電位を前記捕捉電極板に付与する第１電位付与部と、
を有することを特徴とする描画装置。
【請求項２】
前記最終電極板は、前記荷電粒子線を通過させる第１開口を有し、
前記捕捉電極板は、前記第１開口の寸法よりも大きな寸法を有して前記第１開口を露出させる第２開口を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
【請求項３】
絶縁体を有し、
前記第１開口及び前記第２開口のそれぞれは、円形形状を有し、
前記捕捉電極板は、前記第１開口の中心と前記第２開口の中心とが一致するように、前記絶縁体を介して前記最終電極板に支持されている、ことを特徴とする請求項２に記載の描画装置。
【請求項４】
前記捕捉電極板は、リング形状を有する、ことを特徴とする請求項３に記載の描画装置。
【請求項５】
前記基板の表面の電位以下の電位を前記最終電極板に付与する第２電位付与部を有する、ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項６】
絶縁体を有し、
前記最終電極板は、前記基板に対向する溝部を含み、
前記捕捉電極板は、前記溝部において前記絶縁体を介して前記最終電極板に支持されている、ことを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
【請求項７】
前記捕捉電極板は、前記溝部から突出しないように配置されている、ことを特徴とする請求項６に記載の描画装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の描画装置を用いて基板に描画を行う工程と、
前記工程で描画が行われた前記基板を現像する工程と、
を有する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、描画装置及び物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスなどの製造工程（リソグラフィ工程）で用いられる装置の１つとして、複数の荷電粒子線（電子ビーム）で基板に描画を行う、所謂、マルチ荷電粒子線方式の描画装置が知られている。このような描画装置では、最も基板側に配置された荷電粒子レンズの汚染を防止するために、基板と荷電粒子レンズとの間に、荷電粒子線を通過させる開口を有する箔を挿入する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１７１４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
荷電粒子レンズの汚染は、マルチ荷電粒子線方式の描画装置に限らず、低減することが好ましい。しかしながら、特許文献１の技術では、荷電粒子レンズの汚染を十分に防止することができない。その結果、荷電粒子レンズの荷電粒子線を通過させる開口の周りにカーボンを主成分とする汚染物質（コンタミナント）の膜が堆積して荷電粒子線の軌道に影響を与えてしまうという問題がある。これは、基板と荷電粒子レンズとの間に箔を挿入したとしても、基板からのアウトガス、及び、荷電粒子線が基板に入射することで生じる２次電子が箔の開口を通過して荷電粒子レンズの開口に到達してしまうからである。また、荷電粒子レンズの開口の周りに堆積した膜によって荷電粒子レンズの開口の真円度が変化し、収差が発生してしまうという問題もある。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、荷電粒子レンズの汚染を低減するのに有利な技術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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての描画装置は、荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置であって、前記基板に対向して荷電粒子線を射出する最終電極板を含む荷電粒子光学系と、前記最終電極板に対向する前記基板と前記最終電極との間に配置されるように設けられた捕捉電極板と、前記基板の表面の電位に対して正の電位を前記捕捉電極板に付与する第１電位付与部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、荷電粒子レンズの汚染を低減するのに有利な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一側面としての描画装置の構成を示す概略図である。
【図２】基板側から見た描画装置の構成を示す図である。
【図３】図２に示す描画装置のＡ−Ａ’断面図である。
【図４】描画装置における荷電粒子レンズの最終電極板の近傍の構成を示す図である。
【図５】基板側から見た捕捉電極板の構成の一例を示す図である。
【図６】基板側から見た描画装置の構成を示す図である。
【図７】図６に示す描画装置のＢ−Ｂ’断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１１】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の一側面としての描画装置１００の構成を示す概略図である。描画装置１００は、荷電粒子線（電子線）を用いて基板にパターンを描画する描画装置であって、本実施形態では、マルチ荷電粒子線方式の描画装置である。但し、描画装置１００は、シングル荷電粒子線方式の描画装置であってもよい。
【００１２】
描画装置１００は、電子源１０１と、荷電粒子レンズ１０９を基板側の端部に有し、荷電粒子線を基板１１０に導く荷電粒子光学系１１９と、チャンバ１１５及び１１６とを備える。また、荷電粒子光学系１１９は、荷電粒子レンズ１０９の他に、コリメーターレンズ１０３、アパーチャアレイ１０４、荷電粒子レンズ１０５、ブランカーアレイ１０６、ストッピングアパーチャアレイ１０７及びディフレクター１０８も有する。
【００１３】
電子源１０１は、クロスオーバー像１０２を形成する。クロスオーバー像１０２から発散した荷電粒子線は、コリメーターレンズ１０３を介して、アパーチャアレイ１０４に入射する。コリメーターレンズ１０３は、クロスオーバー像１０２から発散した荷電粒子線を略平行な荷電粒子線に変換する。アパーチャアレイ１０４は、マトリクス状に配列された複数の円形形状の開口を有し、コリメーターレンズ１０３を通過した荷電粒子線を複数の荷電粒子線に分割する。
【００１４】
アパーチャアレイ１０４を通過した荷電粒子線は、円形形状の開口をそれぞれ有する複数の電極板（例えば、３つの電極板）で構成された荷電粒子レンズ１０５に入射する。荷電粒子レンズ１０５を通過した荷電粒子線が最初にクロスオーバー像を形成する位置には、マトリクス状に配列された複数の微小開口を有するストッピングアパーチャアレイ１０７が配置されている。ストッピングアパーチャアレイ１０７によるブランキング動作は、ブランカーアレイ１０６によって実行される。
【００１５】
ストッピングアパーチャアレイ１０７を通過した電子ビームは、荷電粒子レンズ１０９によって結像され、基板１１０の上にクロスオーバー像１０２に相当する像を形成する。荷電粒子レンズ１０９は、荷電粒子レンズ１０５と同様に、円形形状の開口をそれぞれ有する複数の電極板（例えば、３つの電極板）で構成される。
【００１６】
基板１１０にパターンを描画する際には、基板１１０を保持する基板ステージ１１１をＸ軸方向に連続的に移動させながら、基板ステージ１１１の位置をレーザ干渉計で計測する。そして、レーザ干渉計による実時間での計測結果（基板ステージ１１１の位置）を基準とし、ブランカーアレイ１０６によって荷電粒子線をブランキングしながら、基板１１０の上の像をディフレクター１０８でＹ軸方向に偏向する。これにより、基板１１０にパターンを描画することができる（即ち、所望の潜像を基板１１０の上のレジストに形成することができる）。
【００１７】
また、描画装置１００は、荷電粒子線の減衰や高電圧による放電を防止するために、内部を真空又は減圧環境に維持するチャンバに収納されている。かかるチャンバは、内部の圧力を、例えば、１０−５Ｐａ以下に維持する。なお、荷電粒子光学系１１９が配置される空間には高い真空度が要求されるため、基板ステージ１１１が配置される空間などのガスの発生が多い空間と別にする必要がある。そこで、本実施形態では、荷電粒子光学系１１９をチャンバ１１５に収納し、基板ステージ１１１をチャンバ１１６に収納する。そして、排気口１１７を介してチャンバ１１５の内部を真空排気し、排気口１１８を介してチャンバ１１６の内部を真空排気する。
【００１８】
荷電粒子レンズ１０９は、パターンを描画する対象である基板１１０に対向し、荷電粒子線を射出する。荷電粒子レンズ１０９は、上述したように、複数の電極板で構成されるが、複数の電極板のうち最も基板側の最終電極板には、描画装置１００を使用するにつれて汚染物質（コンタミナント）の膜（以下、「コンタミ膜」とする）が堆積する。
【００１９】
荷電粒子レンズ１０９の最終電極板にコンタミ膜が堆積する理由について説明する。荷電粒子線が基板１１０に入射すると、基板１１０から２次電子が生じる。また、荷電粒子線のエネルギーによって、基板１１０に塗布されたレジストからカーボンを含んだ有機ガス（アウトガス）が生じる。そして、有機ガスが荷電粒子レンズ１０９の最終電極板の近傍に存在するときに、２次電子が荷電粒子レンズ１０９の最終電極板に入射すると、有機ガスに含まれるカーボンが分解され、最終電極板にカーボンを主成分とするコンタミ膜が堆積する。
【００２０】
荷電粒子レンズ１０９の最終電極板にコンタミ膜が堆積すると、最終電極板の開口を通過する荷電粒子線の軌道に影響を与えてしまう。また、荷電粒子レンズ１０９の最終電極板に堆積したコンタミ膜の厚さが厚くなると、最終電極板の開口の形状が変化し（不均一になり）、荷電粒子線の収差が増大して基板１１０の上の像が変形してしまう。その結果、基板１１０にパターンを高精度に描画することができなくなる。
【００２１】
そこで、本実施形態では、描画装置１００は、基板１１０からの２次電子が荷電粒子レンズ１０９の最終電極板（特に、最終電極板の開口の近傍）に入射することを防止する構成を備える。具体的には、描画装置１００は、図２及び図３に示すように、捕捉電極板２０３と、絶縁体３０１と、第１電位付与部３０３とを備える。図２は、基板側から見た描画装置１００の構成（特に、捕捉電極板２０３及び荷電粒子レンズ１０９）を示す図である。荷電粒子レンズ１０９の最終電極板２０２は、図２に示すように、荷電粒子線を通過させる開口（第１開口）２０１を有する。また、捕捉電極板２０３は、基板１１０からの２次電子を捕捉するための電極板であって、最終電極板２０２の開口２０１の寸法よりも大きな寸法を有して開口２０１を露出させる開口（第２開口）２０４を有する。換言すれば、捕捉電極板２０３は、最終電極板２０２の開口２０１に露出しない寸法を有する。
【００２２】
図３は、図２に示す描画装置１００のＡ−Ａ’断面図である。絶縁体３０１は、荷電粒子レンズ１０９の最終電極板２０２と捕捉電極板２０３とを結合し、最終電極板２０２と基板１１０との間において捕捉電極板２０３を支持する。絶縁体３０１は、最終電極板２０２と捕捉電極板２０３との間を絶縁する。また、絶縁体３０１は、捕捉電極板２０３の開口２０４から露出しないような寸法を有するとよい。これにより、絶縁体３０１にコンタミ膜が堆積することが防止され、最終電極板２０２と捕捉電極板２０３との間の絶縁を維持することができる。
【００２３】
第１電位付与部３０３は、基板１１０（の表面）及び最終電極板２０２に付与される電位に対して正電位となる電位を捕捉電極板２０３に付与する。但し、本実施形態では、基板１１０及び荷電粒子レンズ１０９の最終電極板２０２が接地されているため、第１電位付与部３０３は、接地に対して正電位となる１Ｖから２００Ｖ程度の電位Ｖ１を捕捉電極板２０３に付与する。第１電位付与部３０３によって正の電位Ｖ１が付与された捕捉電極板２０３は、基板１１０からの２次電子ＳＥを捕捉することが可能となる。例えば、荷電粒子線ＣＢが基板１１０に入射すると、基板１１０から２次電子ＳＥが生じるが、正の電位Ｖ１が捕捉電極板２０３に付与されているため、２次電子ＳＥの軌道は、図３に矢印で示すように、捕捉電極板２０３に向かう軌道となる。これにより、最終電極板２０２の開口２０１（の近傍）に到達する２次電子ＳＥが低減する（即ち、最終電極板２０２に入射する２次電子ＳＥの量が低減する）。従って、荷電粒子レンズ１０９の最終電極板２０２（特に、開口２０１の近傍）に堆積するコンタミ膜の量（堆積量）を低減することができる。
【００２４】
また、捕捉電極板２０３は、最終電極板２０２の開口２０１の中心と捕捉電極板２０３の開口２０４の中心とが一致するように（即ち、同軸となるように）、絶縁体３０１によって支持されているとよい。これにより、捕捉電極板２０３に電位を付与することで発生する電場を均一にすることができる。
【００２５】
また、捕捉電極板２０３にはコンタミ膜が堆積するため、捕捉電極板２０３の開口２０４の径Ｌ２は、コンタミ膜が堆積するにつれて小さくなる。従って、捕捉電極板２０３の開口２０４の径Ｌ２は、最終電極板２０２の開口２０１の径Ｌ１よりも大きくする必要がある。具体的には、捕捉電極板２０３の開口２０４の径Ｌ２を最終電極板２０２の開口２０１の径Ｌ１よりも０．１〜２０ミクロン程度大きくすればよい。
【００２６】
また、絶縁体３０１の厚さは、例えば、０．５〜１０ミクロン程度、捕捉電極板２０３の厚さは、例えば、１ミクロン程度にすればよい。
【００２７】
＜第２の実施形態＞
描画装置１００は、基板１１０からの２次電子が荷電粒子レンズ１０９の最終電極板に入射することを防止する構成として、図４に示すように、捕捉電極板２０３、絶縁体３０１及び第１電位付与部３０３に加えて、第２電位付与部４０１を備えていてもよい。第２電位付与部４０１は、基板１１０の表面の電位以下の電位を最終電極板２０２に付与する。図４は、描画装置１００における荷電粒子レンズ１０９の最終電極板２０２の近傍の構成を示す図である。
【００２８】
本実施形態では、基板１１０が接地され、第１電位付与部３０３は、接地に対して正電位となる電位Ｖ１を捕捉電極板２０３に付与し、第２電位付与部４０１は、接地に対して負電位となる電位Ｖ２を最終電極板２０２に付与する。第１電位付与部３０３によって正の電位Ｖ１が付与された捕捉電極板２０３は、基板１１０からの２次電子ＳＥを引きつける。一方、第２電位付与部４０１によって負の電位Ｖ２が付与された最終電極板２０２は、基板１１０からの２次電子ＳＥを反発する。従って、最終電極板２０２の開口２０１（の近傍）に到達する２次電子ＳＥが低減し、荷電粒子レンズ１０９の最終電極板２０２（特に、開口２０１の近傍）に堆積するコンタミ膜の量（堆積量）を効果的に低減することができる。
【００２９】
なお、捕捉電極板２０３に付与する電位Ｖ１をゼロとし（即ち、電位を付与せず）、最終電極板２０２のみに電位Ｖ２を付与して２次電子ＳＥを反発させれば、最終電極板２０２の開口２０１の近傍にコンタミ膜が堆積することを防止することが可能である。但し、最終電極板２０２によって反発された２次電子ＳＥが再び基板１１０に入射し、基板１１０の上の描画領域の外側が感光してしまうため、潜像がぼやけてパターンを高精度に描画することができなくなる。
【００３０】
＜第３の実施形態＞
捕捉電極板２０３は、図５に示すように、リング形状を有していてもよい。図５は、基板側から見た捕捉電極板２０３の構成の一例を示す図である。捕捉電極板２０３をリング形状にすることで、捕捉電極板２０３に電位を付与することで発生する電場の乱れを低減することができる。また、捕捉電極板２０３をリング形状にすることで、捕捉電極板２０３に付与する電位Ｖ１を大きくしても、基板１１０の上に形成される像の収差を抑えることができる。また、捕捉電極板２０３をリング形状にする場合には、隣接する捕捉電極板２０３が僅かに重なるようにして、電気的な導通がとれるようにするとよい。
【００３１】
なお、図５では、最終電極板２０２の開口２０１の数が４つである場合の捕捉電極板２０３を示している。但し、最終電極板２０２の開口２０１の数を増加（又は減少）させることも可能であり、最終電極板２０２の開口２０１の数に応じて、リング形状の捕捉電極板２０３を設ければよい。
【００３２】
＜第４の実施形態＞
描画装置１００は、基板１１０からの２次電子が荷電粒子レンズ１０９の最終電極板に入射することを防止する構成として、図６及び図７に示す構成を備えていてもよい。図６は、基板側から見た描画装置１００の構成（特に、捕捉電極板２０３及び荷電粒子レンズ１０９）を示す図である。荷電粒子レンズ１０９の最終電極板２０２は、図６に示すように、荷電粒子線を通過させる開口２０１と、基板側に凹形状となる（即ち、基板１１０に対向する）溝部６０１とを有する。
【００３３】
図７は、図６に示す描画装置１００のＢ−Ｂ’断面図である。捕捉電極板２０３は、図６及び図７に示すように、最終電極板２０２の溝部６０１において絶縁体３０１によって支持されている。また、捕捉電極板２０３は、捕捉電極板２０３の最も基板側の面と基板１１０との間の距離Ｄ１が最終電極板２０２の最も基板側の面（溝部以外の部分の面）と基板１１０との間の距離Ｄ２よりも長くなるように、絶縁体３０１によって支持されている。換言すれば、捕捉電極板２０３は、溝部６０１から突出しないように配置されている。これにより、絶縁体３０１及び捕捉電極板２０３が溝部６０１で囲まれ、絶縁体３０１の端面にコンタミ膜が堆積しにくくなる。コンタミ膜は導電性を有することがあるため、絶縁体３０１の端面にコンタミ膜が堆積すると、最終電極板２０２と捕捉電極板２０３とが導通して、捕捉電極板２０３が２次電極ＳＥを捕捉できなくなる可能性がある。従って、図６及び図７に示すように、絶縁体３０１を溝部６０１で囲うなどして、絶縁体３０１の端面へのコンタミ膜の堆積を低減（防止）するとよい。
【００３４】
また、捕捉電極板２０３も溝部６０１で囲むことで、捕捉電極板２０３によって引きつけられる２次電子ＳＥが絶縁体３０１の端面に到達することが少なくなるため、絶縁体３０１の端面に堆積するコンタミ膜の量を更に低減することができる。
【００３５】
また、捕捉電極板２０３の最も基板側の面と基板１１０との間の距離Ｄ１を最終電極板２０２の最も基板側の面と基板１１０との間の距離Ｄ２よりも長くすることで、捕捉電極板２０３が荷電粒子レンズ１０９の電場に与える影響を小さくすることができる。従って、捕捉電極板２０３が荷電粒子レンズ１０９の最終電極板２０２の開口２０１を通過する荷電粒子線の軌道に与える影響が低減され（荷電粒子線の収差が抑えられ）、パターンの描画精度を維持することができる。
【００３６】
また、本実施形態では、基板１１０及び荷電粒子レンズ１０９の最終電極板２０２が接地され、第１電位付与部３０３は、接地に対して正電位となる電位Ｖ１を捕捉電極板２０３に付与している。従って、基板１１０からの２次電子ＳＥが捕捉電極板２０３に捕獲され、捕捉電極板２０３のみにコンタミ膜が堆積するため、最終電極板２０２の開口２０１の近傍にコンタミ膜が堆積することを防止することができる。
【００３７】
＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかけ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。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された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、かかる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む。更に、かかる製造方法は、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）を含む。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。
【００３８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【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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