(57)【要約】【目的】数度の開閉を行なうことが可能なナイフエッジ型のメタルシール機構を備えた光学鏡筒及びその光学鏡筒を用いた方法を提供することを目的とする。【構成】本発明の一態様の光学鏡筒１１２は、耐食材料でめっきされ、めっき後の先端部が半径０．０８〜０．１２ｍｍの曲面に形成された環状のシールエッジ部と、シールエッジ部と一体で形成され、シールエッジ部の外周側に形成されたフランジ部と、を備えたことを特徴とする。本発明によれば、数度の開閉に対して、エッジの変形やめっき膜剥がれを抑制することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐食材料でめっきされ、めっき後の先端部が半径０．０８〜０．１２ｍｍの曲面に形成された環状のシールエッジ部と、
前記シールエッジ部と一体で形成され、前記シールエッジ部の外周側に形成されたフランジ部と、
を備えたことを特徴とする光学鏡筒。
【請求項２】
前記光学鏡筒内には、電子ビーム光学系が配置されることを特徴とする請求項１記載の光学鏡筒。
【請求項３】
前記シールエッジ部と前記フランジ部の材料として、炭素鋼が用いられることを特徴とする請求項１又は２記載の光学鏡筒。
【請求項４】
前記光学鏡筒内には、電子銃が配置されることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の光学鏡筒。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか記載の光学鏡筒を所定のガスケットを挟んで所定のフランジで密閉し、
密閉後に前記光学鏡筒内部の気体を排気し、
前記光学鏡筒内部が真空雰囲気化になった後に前記光学鏡筒内部で電子を照射することを特徴する電子照射方法。
【請求項６】
請求項１〜４いずれか記載の光学鏡筒を所定のガスケットを挟んで所定のフランジで密閉し、
密閉後に前記光学鏡筒内部の気体を排気し、
前記光学鏡筒内部が真空雰囲気化になった後に前記光学鏡筒内部で電子を照射し、
前記電子を試料に照射して、前記試料上にマスク描画パターンを製造することを特徴するマスク描画パターンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学鏡筒、電子照射方法、及びマスク描画パターンの製造方法に係り、例えば、電子銃を搭載する光学鏡筒、及びその光学鏡筒を搭載した電子ビーム描画装置を用いた電子照射方法及びマスク描画パターンの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも唯一パターンを生成する極めて重要なプロセスである。近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。これらの半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン（レチクル或いはマスクともいう。）が必要となる。ここで、電子線（電子ビーム）描画技術は本質的に優れた解像性を有しており、高精度の原画パターンの生産に用いられる。
【０００３】
図１４は、可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
可変成形型電子線（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ）描画装置は、以下のように動作する。まず、第１のアパーチャ４１０には、電子線３３０を成形するための矩形例えば長方形の開口４１１が形成されている。また、第２のアパーチャ４２０には、開口４１１を通過した電子線３３０を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口４２１が形成されている。荷電粒子ソース４３０から照射され、開口４１１を通過した電子線３３０は、偏向器により偏向される。そして、可変成形開口４２１の一部を通過して、ステージ上に搭載された試料に照射される。ステージは、描画中、所定の一方向（例えば、Ｘ方向とする）に連続的に移動している。このように、開口４１１と可変成形開口４２１との両方を通過できる矩形形状が、試料３４０の描画領域に描画される。開口４１１と可変成形開口４２１との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形方式という。
【０００４】
ここで、電子ビーム描画装置では、電子を照射する電子銃が光学鏡筒内部に配置されている。そして、この光学鏡筒は、真空雰囲気化で使用されるために真空シール機構が施されている。例えば、鏡筒側とふた側のフランジ内周側にナイフエッジを設け、メタルガスケットを挟んで密閉する。ここで、電子銃のメンテナンス等のために、この光学鏡筒のふたを定期的に開ける必要が生じる。例えば、タレット式に電子銃の場合、電子銃の寿命が尽きるまでに４〜５回程度メンテナンスを行なう必要があった。しかしながら、従来のフランジ構造では、１度きりの真空シールであれば良好であったが、それ以上となるとナイフエッジの変形やエッジに施されためっき膜の剥離等が生じるといった問題があった。そのために、数度の開閉を行なうには従来の機構では真空シールを維持することが困難であった。
【０００５】
ここで、超高真空容器のシール構造として、ナイフエッジに関する記載が文献に開示されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開平６−３０７５４７号公報
【特許文献２】特開平３−９１５７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、従来のナイフエッジ型のメタルシール機構では、数度の開閉を行なうことが困難であった。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、数度の開閉を行なうことが可能なナイフエッジ型のメタルシール機構を備えた光学鏡筒及びその光学鏡筒を用いた方法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】
【０００８】
本発明の一態様の光学鏡筒は、
耐食材料でめっきされ、めっき後の先端部が半径０．０８〜０．１２ｍｍの曲面に形成された環状のシールエッジ部と、
シールエッジ部と一体で形成され、シールエッジ部の外周側に形成されたフランジ部と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
めっき後のエッジ先端部がＲ０．０８〜０．１２ｍｍに形成されることで、エッジの変形やめっき膜剥がれを抑制することができる。
【００１０】
また、光学鏡筒内には、電子ビーム光学系が配置される。そして、シールエッジ部とフランジ部の材料として、炭素鋼が用いられると好適である。炭素鋼を用いることで、電子ビームへの影響を排除することができる。特に、光学鏡筒内には、電子銃が配置されると好適である。
【００１１】
本発明の一態様の電子照射方法は、
上述した光学鏡筒を所定のガスケットを挟んで所定のフランジで密閉し、
密閉後に光学鏡筒内部の気体を排気し、
光学鏡筒内部が真空雰囲気化になった後に光学鏡筒内部で電子を照射することを特徴する。
そして、本発明の一態様のマスク描画パターンの製造方法は、この電子を試料に照射して、試料上にマスク描画パターンを製造することを特徴する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、数度の開閉に対して、エッジの変形やめっき膜剥がれを抑制することができる。その結果、良好な真空シールを維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の他の荷電粒子を用いたビームでも構わない。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。
図１において、描画装置１００は、描画部１５０と制御部１６０を備えている。描画装置１００は、荷電粒子ビーム描画装置の一例となる。そして、描画装置１００は、試料１０１に所望するパターンを描画する。描画部１５０は、電子鏡筒１０２、描画室１０３を有している。電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、及び偏向器２０８が配置されている。また、描画室１０３内には、移動可能に配置されたＸＹステージ１０５が配置されている。また、ＸＹステージ１０５上には、試料１０１が配置されている。試料１０１として、例えば、ウェハにパターンを転写する露光用のマスクが含まれる。電子鏡筒１０２上部には、閉止フランジ１１６が取り付けられている。また、真空ポンプ１０６によって、電子鏡筒１０２内及び描画室１０３内は真空引きされ、真空雰囲気化される。ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成部分について記載している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。
【００１５】
まず、所定のガスケットを挟んで閉止フランジ１１６で電子鏡筒１０２上部が閉止され、密封される。その後、真空ポンプ１０６によって、電子鏡筒１０２内及び描画室１０３内の気体が排気される。このように真空引きされることで電子鏡筒１０２内及び描画室１０３内部が真空雰囲気化される。その後、電子鏡筒１０２内に配置された照射部の一例となる電子銃２０１から電子ビーム２００が照射される。電子銃２０１から出た電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により矩形例えば長方形の穴を持つ第１のアパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ２０６上に投影される。かかる第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像の位置は、偏向器２０５によって偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。その結果、電子ビーム２００は成形される。そして、第２のアパーチャ２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、偏向器２０８により偏向される。その結果、連続移動するＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に照射される。このようにして、マスク描画パターンを製造することができる。
【００１６】
図２は、実施の形態１における電子銃付近を拡大した概念図である。
図３は、図２のＡ部の拡大図である。
電子鏡筒１０２は、光学鏡筒１１２と光学鏡筒１１４とが組み合わされている。光学鏡筒１１２には、電子ビーム光学系の一部となるタレット式の電子銃２０１が配置されている。電子銃２０１には、複数のカソード２１２が配置され、レバー２１４を回すことでカソード２１２を交換可能に配置されている。そのため、各カソード２１２の寿命に応じて交換することができる。ここで、描画装置１００が設置から世代交代を含む寿命に達するまでに、このような電子銃２０１を５回程度メンテナンスする必要がある。その際には、光学鏡筒１１２に取り付けられている閉止フランジ１１６を取り外すことになる。光学鏡筒１１２と閉止フランジ１１６は、図３に示すようにメタルシール構造になっている。光学鏡筒１１２と閉止フランジ１１６は、フランジ内周側に金属ガスケット１１８を挟んで、ナイフエッジをシール面としてボルト１２０で締め付ける。この金属ガスケット１１８をナイフエッジが食い込むことで真空シールを維持している。金属ガスケット１１８には、例えば、無酸素銅が用いられる。また、光学鏡筒１１２は、材料として、機械構造用炭素鋼を用いると好適である。例えば、Ｓ２５Ｃ材を用いると好適である。その他にも、Ｓ３０Ｃ材、Ｓ３５Ｃ材、Ｓ４５Ｃ材、Ｓ５０Ｃ材、或いはＳ５５Ｃ材といった材料も好適である。機械構造用炭素鋼を用いることで、電子銃２０１から照射される電子が受ける磁気の影響を排除或いは低減することができる。
【００１７】
図４は、実施の形態１における光学鏡筒のフランジ部の断面図である。
図５は、図４の上面図である。
光学鏡筒１１２の上部には、環状のフランジ部１２４と環状のシールエッジ部１２２とが光学鏡筒１１２の胴部と一体で形成されている。シールエッジ部１２２は、先端部が、例えば、θ＝７０°の鋭角でフランジ部１２４のフランジ面側に凸に形成されている。シールエッジ部１２２は、フランジ部１２４の内周側に形成されている。また、フランジ面には、閉止フランジ１１６を固定するための複数のネジ穴が形成されている。
【００１８】
図６は、実施の形態１におけるシールエッジ部の拡大図である。
光学鏡筒１１２は、フランジ部１２４やシールエッジ部１２２と共にニッケル（Ｎｉ）めっきが施されている。Ｎｉは、耐食材料の一例となる。光学鏡筒１１２は、ステンレス等の耐食材料ではなく機械構造用炭素鋼で形成されるため、耐食材料でめっきすることで、さび等の発生を抑制する。そのため、シールエッジ部１２２には、表面にめっき膜１２６が形成される。例えば、１０μｍ±５μｍの膜厚で形成される。
【００１９】
従来のシール機構では、閉止フランジを開閉する際にこのめっき膜の剥がれやシールエッジ部の先端の変形等が生じてしまっていた。ここで、発明者等は、シールエッジ部１２２の先端部のＲ寸法を制御することでこの問題を解決可能であることを見出した。その結果から、実施の形態１では、めっき後のシールエッジ部１２２の先端部が半径０．０８〜０．１２ｍｍ（Ｒ０．０８〜０．１２）の曲面に形成する。以下、評価試験に用いたサンプルシールエッジ部の条件を表１に示す。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
Ｐ１〜Ｐ８のサンプルシールエッジ部を作成した。
（１−１）サンプルＰ１では、シールエッジ部の先端のエッジ処理を無しにした。すなわち、加工機械による切りっぱなしとした。また、めっき前のブラスト加工の下地処理も無しにした。そして、Ａ社のめっき処理後のシールエッジ部の先端部のＲ寸法を測定した結果、０．０４ｍｍとなった。
（１−２）サンプルＰ２では、シールエッジ部の先端のエッジ処理を無しにした。すなわち、加工機械による切りっぱなしとした。また、めっき前のブラスト加工の下地処理も無しにした。そして、Ｂ社のめっき処理後のシールエッジ部の先端部のＲ寸法を測定した結果、０．０５ｍｍとなった。
（１−３）サンプルＰ３では、シールエッジ部の先端のエッジ処理を無しにした。すなわち、加工機械による切りっぱなしとした。また、めっき前にシールエッジ部をブラスト加工した。そして、Ａ社のめっき処理後のシールエッジ部の先端部のＲ寸法を測定した結果、０．０５ｍｍとなった。
（１−４）サンプルＰ４では、シールエッジ部の先端のエッジ処理を無しにした。すなわち、加工機械による切りっぱなしとした。また、めっき前にシールエッジ部をブラスト加工した。そして、Ｂ社のめっき処理後のシールエッジ部の先端部のＲ寸法を測定した結果、０．０５５ｍｍとなった。
（１−５）サンプルＰ５では、シールエッジ部の先端を半径０．０７ｍｍ（Ｒ０．０７）に加工した。また、めっき前のブラスト加工の下地処理は無しにした。そして、Ａ社のめっき処理後のシールエッジ部の先端部のＲ寸法を測定した結果、０．０８ｍｍとなった。
（１−６）サンプルＰ６では、シールエッジ部の先端を半径０．１１ｍｍ（Ｒ０．１１）に加工した。また、めっき前のブラスト加工の下地処理は無しにした。そして、Ｂ社のめっき処理後のシールエッジ部の先端部のＲ寸法を測定した結果、０．１２ｍｍとなった。
（１−７）サンプルＰ７では、シールエッジ部の先端を半径０．０７ｍｍ（Ｒ０．０７）に加工した。また、めっき前にシールエッジ部をブラスト加工した。そして、Ａ社のめっき処理後のシールエッジ部の先端部のＲ寸法を測定した結果、０．０８ｍｍとなった。
（１−８）サンプルＰ８では、シールエッジ部の先端を半径０．０８ｍｍ（Ｒ０．０８）に加工した。また、めっき前にシールエッジ部をブラスト加工した。そして、Ｂ社のめっき処理後のシールエッジ部の先端部のＲ寸法を測定した結果、０．０９ｍｍとなった。
【００２２】
以上のようなＰ１〜Ｐ８のサンプルシールエッジ部をもった鏡筒と閉止フランジとで開閉試験を行なったときのシールエッジ部の試験結果を表２に示す。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
（２−１）サンプルＰ１では、１回目の取り付け時にはリークが認められなかったが、取り外した結果、シールエッジ部にめっき剥がれが生じていた。よって、１回の取り外しでＮＧとなった。
（２−２）サンプルＰ２でも、１回目の取り付け時にはリークが認められなかったが、取り外した結果、シールエッジ部にめっき剥がれが生じていた。よって、１回の取り外しでＮＧとなった。
（２−３）サンプルＰ３では、１回目の取り付け時にはリークが認められなかったが、２回目の取り付け時にリークが認められた。そして、２回目の取り外しの結果、シールエッジ部にめっき剥がれが生じていた。よって、２回目の取り付けでＮＧとなった。
（２−４）サンプルＰ４では、４回目の取り付け時まではリークが認められなかった。そして、４回目の取り外しの結果、シールエッジ部にめっき剥がれが生じていた。よって、４回目の取り外しでＮＧとなった。
（２−５）サンプルＰ５では、６回目の取り付け時まではリークが認められなかった。そして、６回目の取り外しの結果、シールエッジ部のめっき膜の状態は良好であった。よって、少なくとも６回の開閉は可能である。
（２−６）サンプルＰ６でも、６回目の取り付け時まではリークが認められなかった。そして、６回目の取り外しの結果、シールエッジ部のめっき膜の状態は良好であった。よって、少なくとも６回の開閉は可能である。
（２−７）サンプルＰ７でも、６回目の取り付け時まではリークが認められなかった。そして、６回目の取り外しの結果、シールエッジ部のめっき膜の状態は良好であった。よって、少なくとも６回の開閉は可能である。
（２−８）サンプルＰ８でも、６回目の取り付け時まではリークが認められなかった。そして、６回目の取り外しの結果、シールエッジ部のめっき膜の状態は良好であった。よって、少なくとも６回の開閉は可能である。
【００２５】
以上のように、めっき後のシールエッジ部１２２の先端部が半径０．０８〜０．１２ｍｍ（Ｒ０．０８〜０．１２）では、リークやめっき膜剥がれが生じなかった。また、サンドブラスト加工の有無では結果に違いが生じなかったが、この先、さらに繰り返し回数を増やすには、サンドブラスト加工を行なった方が好適である。
【００２６】
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。ここでは、電子ビーム描画装置に光学鏡筒における真空シール構造を説明したが、これに限るものではない。真空シールを必要とするその他の鏡筒やチャンバにも適用することができる。
【００２７】
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、描画装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。
【００２８】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての荷電粒子ビーム描画方法及び装置は、本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。
【図２】実施の形態１における電子銃付近を拡大した概念図である。
【図３】図２のＡ部の拡大図である。
【図４】実施の形態１における光学鏡筒のフランジ部の断面図である。
【図５】図４の上面図である。
【図６】実施の形態１におけるシールエッジ部の拡大図である。
【図７】従来の可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
【符号の説明】
【００３０】
１００  描画装置
１０１，３４０  試料
１０２  電子鏡筒
１０３  描画室
１０５  ＸＹステージ
１０６  真空ポンプ
１１２，１１４  光学鏡筒
１１６  閉止フランジ
１１８  ガスケット
１２０  ボルト
１２２  シールエッジ部
１２４  フランジ部
１２６  めっき膜
１５０  描画部
１６０  制御部
２００  電子ビーム
２０１  電子銃
２０２  照明レンズ
２０３，４１０  第１のアパーチャ
２０４  投影レンズ
２０５，２０８  偏向器
２０６，４２０  第２のアパーチャ
２０７  対物レンズ
２１２  カソード
２１４  レバー
３３０  電子線
４１１  開口
４２１  可変成形開口
４３０  荷電粒子ソース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2009038170.tif 000008
【図５】
2009038170.tif 000009
【図６】
2009038170.tif 000010
【図７】
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