(57)【要約】【課題】均熱板１９の温度を均一化することで試料１２における位置による温度差を抑制し、高精度な描画を行うことが可能な荷電ビーム描画装置を提供すること。【解決手段】電子ビームを出射する電子光学鏡筒１６と、この電子光学鏡筒１６の下部に形成される均熱板１９、この均熱板１９の周に沿って配置される第１の冷却管２１及び、この第１の冷却管２１に沿って配置され、第１の冷却管内を流れる冷媒と逆向きに冷媒が流れる第２の冷却管２１で構成される均熱ユニット１７と、電子光学鏡筒１６を上部に有し、内部に試料１２を載置するＸＹステージ１３を有する筐体１４と、を具備することを特徴とする電子ビーム描画装置１１。【選択図】図１
2009278001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電ビームを出射する荷電粒子光学鏡筒と、
この荷電粒子光学鏡筒の下部に形成される均熱板、この均熱板の周に沿って配置される第１の冷却管及び、この第１の冷却管に沿って配置され、第１の冷却管内を流れる冷媒と逆向きに冷媒が流れる第２の冷却管を有する均熱ユニットと、
前記荷電粒子光学鏡筒を上部に有し、内部に試料を載置するＸＹステージを有する筐体と、
を具備することを特徴とする荷電ビーム描画装置。
【請求項２】
前記冷媒は、前記第１冷却管の流入部より折り返し部を経て前記第２の冷却管に導入され、前記第２の冷却管の排出部から排出されることを特徴とする請求項１に記載の荷電ビーム描画装置。
【請求項３】
前記折り返し部は、前記流入部または前記排出部と近接して設けられることを特徴とする請求項２に記載の荷電ビーム描画装置。
【請求項４】
前記均熱ユニットは、前記第１の冷却管と前記第２の冷却管とを複数有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の荷電ビーム描画装置。
【請求項５】
前記均熱板は、銅で形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の荷電ビーム描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電ビーム描画装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの微細化に伴い、ＬＳＩ等のマスクパターンの微細化が要求されている。この微細なマスクパターンの形成には、優れた解像度を有する電子ビーム描画装置が利用されている。
【０００３】
この電子ビーム描画装置は、主に、パターンが描画される試料を載置するステージと、このステージを内部に有する筐体と、この筐体の上部に設けられ、電子ビームを射出する電子ビーム発生源及び、試料上の所望の位置に所望のパターンを描画するために電子ビームを形成する電子ビーム制御系を有する電子光学鏡筒とで構成されている。
【０００４】
上述の電子ビーム描画装置において、試料は、電子ビーム描画装置のチャンバ側面からの輻射や、試料が載置されるステージからの熱伝導及び、この試料をステージに載置するまでの搬送過程等により、温度分布を有する。この結果、試料は熱膨張量の違いによって複雑に変形する。
【０００５】
一方で、従来の電子ビーム描画装置による電子ビームの照射位置は、レーザー干渉計の測定値に基づいて高度に制御されるものである。しかし、この測定値は、熱による試料の変形までを検出して制御するものではない。従って、上述のように試料が熱により変形した場合には、電子ビームの照射位置がずれる。
【０００６】
そこで、内部に冷却水を循環させることで冷却された恒温化容器を電子光学鏡筒の下部に設置し、これを試料に近接させることで、恒常化容器の温度を試料に転写させ、試料温度の均一化を図った電子ビーム描画装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００３−１９５４７６号公報（段落００２０、図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、近年の電子ビーム描画装置の高精度化に対して、従来の恒温化容器を有する電子ビーム描画装置では、十分に高い精度で試料の温度分布を均一化することが困難であるという問題がある。
【０００８】
また、上述の問題は、電子ビーム描画装置に限らず、電子ビームやイオンビーム等を含む荷電ビーム描画装置においても同様であり、十分に高い精度で試料の温度分布を均一化することは困難である。
【０００９】
そこで、本発明は、均熱板の温度をより高い精度で均一化することで試料の変形を抑制し、より高精度な描画を行うことが可能な荷電ビーム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】
【００１０】
本発明の荷電ビーム描画装置は、荷電ビームを出射する荷電粒子光学鏡筒と、この荷電粒子光学鏡筒の下部に形成される均熱板、この均熱板の周に沿って配置される第１の冷却管及び、この第１の冷却管に沿って配置され、第１の冷却管内を流れる冷媒と逆向きに冷媒が流れる第２の冷却管を有する均熱ユニットと、前記荷電粒子光学鏡筒を上部に有し、内部に試料を載置するＸＹステージを有する筐体と、を具備することを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の荷電ビーム描画装置において、冷媒は、第１冷却管の流入部より折り返し部を経て第２の冷却管に導入され、第２の冷却管の排出部から排出されることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の荷電ビーム描画装置において、折り返し部は、流入部または排出部と近接して設けられることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の荷電ビーム描画装置における均熱ユニットは、第１の冷却管と第２の冷却管とを複数有するものであってもよい。
【００１４】
ここで、本発明の荷電ビーム描画装置における均熱板は、銅で形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、均熱板の温度をより高い精度で均一化することで試料の変形を抑制し、より高精度な描画を行うことが可能な荷電ビーム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】
【００１６】
以下に、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、本実施形態においては、荷電ビーム描画装置の一例として、電子ビーム描画装置を説明する。
【００１７】
はじめに、本実施形態の電子ビーム描画装置について、図１を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係る電子ビーム描画装置の構成を模式的に示す構造断面図である。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態による電子ビーム描画装置１１は、試料１２が載置されるＸＹステージ１３を内部に有する筐体１４と、この筐体１４の上部に配置され、内部に電子銃（図示せず）及び電子ビームを形成するための電子ビーム制御系を有する電子光学鏡筒１６と、この電子光学鏡筒１６の下部に形成される均熱ユニット１７とを有している。ここで電子ビーム制御系とは、例えば、コイル状の電磁レンズ１５や、方形の開口または鍵穴形状の開口を有する第１、第２のアパーチャー（図示せず）等で構成される。
【００２０】
図２は、この均熱ユニット１７を示す斜視図である。図２に示すように、均熱ユニット１７は、中央に電子ビームが通過する開口１８が形成された均熱板１９と、この均熱板１９の周に沿って形成された径小部２０と、この径小部２０上に形成され、内部に冷却管２１を有する径大部２２とで構成されている。ここで径大、径小とは外径の大小を意味するものである。径大部２２には、均熱ユニット１７内に均熱板を冷却するための冷媒を流入、排出するための流入口２３及び排出口２４が設けられている。
【００２１】
図３は、図２に示す均熱ユニット１７の径大部２２の断面図である。図３に示すように、径大部２２の側壁２２ａには、冷媒の流入口２３及び冷媒の排出口２４が貫通して形成されている。また、冷却管２１は、折り返し部２１´を有する１本の管で形成されており、この両端の流入部２１ｉｎ、排出部２１ｏｕｔは、それぞれ流入口２３及び排出口２４に接続されている。ここで、冷却管２１の折り返し部２１´とは、冷却管２１の内部を流れる冷媒の流れる向きが反転する箇所をいう。このような冷却管２１は、折り返し部２１´が排出部２１ｏｕｔの近傍に配置されるように形成されている。すなわち、この冷却管２１は、径大部２２に沿った大部分においては２重に配置されており、流入部２１ｉｎと排出部２１ｏｕｔとの間においては、１重に配置されている。
【００２２】
このような電子ビーム描画装置１１において、電子光学鏡筒１６の上方に形成される電子銃（図示せず）から出射された電子ビームは、電磁レンズ１５に電流を流すことで発生する磁界によって、第１、第２のアパーチャー（図示せず）がそれぞれ有する開口の所望の位置に偏向させて通過させることで所望の形状に形成され、さらに試料１２の所望の位置に照射されるように制御される。このような電子ビーム照射を、レーザー干渉計（図示せず）で試料１２の位置を測定し、この測定値に基づいてＸＹステージ１３を移動させながら行うことで、所望のパターンを形成する。
【００２３】
ここで、本実施形態の電子ビーム描画装置１１が有する均熱ユニット１７は、均熱板１９を試料１２に隣接させることで、均熱板１９の温度を試料１２に転写する。この均熱板１９は、例えば銅または、銅を含む金属で形成されたものである。しかし、均熱板１９は、これらに限るものではなく、熱伝導率の高い材料であればよい。このとき、均熱板１９に設置された流入口２３と接続された冷却管２１の流入部２１ｉｎより冷媒が流入され、冷却管２１内を循環して、排出部２１ｏｕｔより排出される。この冷媒は、例えば水である。
【００２４】
この均熱ユニット１７に配置される冷却管２１を循環する冷媒の温度は、図３の矢印で示す向きに均熱板１９を循環するに従って上昇する。例えば、流入口２３付近での冷媒の温度から順に、図３に示す８箇所（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇ、２１ｈ）の冷媒の温度は、それぞれ、２０．０００℃、２０．１４３℃、２０．２８６℃、２０．４２９℃、２０．５７１℃、２０．７１４℃、２０．８５７℃、２１．０００℃であり、流入部２１ｉｎ付近の位置２１ａの冷媒の温度と、排出部２１ｏｕｔ付近の位置２１ｈの冷媒の温度とでは、１．０００℃程度の差が生じる。
【００２５】
しかし、冷却管２１は、冷媒が均熱板１９の周に沿って１周した後、折り返し部２１´で折り返して逆向きに１周するように配置されるため、均熱板１９の各位置における冷媒の平均温度は２０．５００℃程度となり、ほぼ同一になる。さらに、流入口２３と排出口２４との間にも冷却管２１が１重に配置されているため、均熱板１９における流入口２３と排出口２４との間の領域も、冷却される。従って、均熱板１９の温度はほぼ同一に保たれるため、試料１２は、位置によらずほぼ同一の温度になる。従って、試料１２の変形を抑制することが可能となるため、試料１２の変形による描画精度の劣化を抑制することが可能となる。
【００２６】
以上に、本実施形態の電子ビーム描画装置１１について説明したが、本発明において、冷却管２１は、内部を循環する冷媒が互いに逆向きに流れる１組の管で形成されていればよく、様々に変形可能である。
【００２７】
図４に、冷却管の配置の変形例を示す。図４に示すように、冷却管３１、３２は、２本の管で構成されており、径大部２２に沿って内周に冷却管３１が、その外周に冷却管３２がそれぞれ配置されている。また、２本の冷却管３１、３２の両端にはそれぞれ、流入部３１ｉｎ、３２ｉｎ及び排出部３１ｏｕｔ、３２ｏｕｔが形成され、それぞれ流入口３３、３３´、排出口３４、３４´と接続されている。このとき、図中の矢印で示すように、２本の冷却管３１を流れる冷媒の流れる向きが互いに逆向きであれば、上述と同様の効果を得ることが可能である。さらに、図示はしないが、図３または図４に示す冷却管は、内部を循環する冷媒が互いに逆向きに流れる１組の管が複数形成された構成であっていてもよい。また、冷却管の流入部と排出部とが形成される位置は、互いに逆であっても上述と同様の効果が得られることは、言うまでもない。
【００２８】
また、冷媒は、上述の実施形態においては水であったが、吸熱効果が得られる他の流体であってもよく、冷媒の種類は限定されない。
【００２９】
以上に、本発明に係る電子ビーム描画装置について説明した。しかし、本発明は、上述の電子ビーム描画装置に限るものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々に適用可能である。例えば、イオンビームをマスク基板に照射することで描画を行うイオンビーム描画装置及び、これらを含めた荷電ビーム描画装置が有する荷電粒子光学鏡筒に対して、本発明を適用することが可能である。ここで荷電粒子光学鏡筒とは、上述の電子ビーム描画装置が有する電子光学鏡筒に対応するものであり、鏡筒内部に、荷電粒子発生源及び、荷電ビームを制御する荷電ビーム制御系を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施形態の電子ビーム描画装置を示す構造断面図である。
【図２】本実施形態に係る均熱ユニットを示す斜視図である。
【図３】図２に示す均熱ユニットの径大部を示す断面図である。
【図４】冷却管の配置の変形例を示す均熱ユニットの径大部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１１・・・電子ビーム描画装置、１２・・・試料、１３・・・ＸＹステージ、１４・・・筐体、１５・・・電磁レンズ、１６・・・電子光学鏡筒、１７・・・均熱ユニット、１８・・・開口、１９・・・均熱板、２０・・・均熱ユニットの径小部、２１、３１、３２・・・冷却管、２１´・・・冷却管の折り返し部、２１ｉｎ、３１ｉｎ、３２ｉｎ…流入部、２１ｏｕｔ、３１ｏｕｔ、３２ｏｕｔ…排出部、２１ａ〜２１ｈ・・・冷却管の各位置、２２・・・均熱ユニットの径大部、２２ａ・・・径大部の側壁、２３、３３、３３´・・・流入口、２４、３４、３４´・・・排出口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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