JP3929459B2 - Charged particle beam exposure system - Google Patents

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Description

本発明は、主に半導体集積回路等の露光に用いられる電子線露光装置、イオンビーム露光装置等の荷電粒子線露光装置に関し、特に、電子線でウエハを直接パターン描画する電子ビーム露光装置、またはマスクを電子線で照明し、マスクからの電子線を縮小電子光学系を介してウエハに投影露光する電子ビーム露光装置に適用して有効な技術に関するものである。   The present invention relates to a charged particle beam exposure apparatus such as an electron beam exposure apparatus or an ion beam exposure apparatus mainly used for exposure of a semiconductor integrated circuit or the like, and in particular, an electron beam exposure apparatus for directly pattern-drawing a wafer with an electron beam, or The present invention relates to a technique effectively applied to an electron beam exposure apparatus that illuminates a mask with an electron beam and projects and exposes an electron beam from the mask onto a wafer via a reduction electron optical system.

本発明者が検討したところによれば、荷電粒子線露光装置の技術に関しては、以下のようなものが考えられる。   According to a study by the present inventor, the following can be considered regarding the technology of the charged particle beam exposure apparatus.

電子ビーム露光装置には、従来、ビームをスポット状にして使用するポイントビーム型、サイズ可変の矩形断面にして使用する可変成形ビーム型や一括図形照射方式の装置がある。   Conventional electron beam exposure apparatuses include a point beam type that uses a beam in the form of a spot, a variable shaped beam type that uses a rectangular section having a variable size, and a collective figure irradiation system.

ポイントビーム型の電子ビーム露光装置は、単一の電子ビームを用いて描画するためスループットが低く、研究開発用にしか使用されていない。可変成形ビーム型、一括図形照射型の電子ビーム露光装置は、ポイント型と比べるとスループットが1〜2桁高いが、基本的には単一の電子ビームを用いて描画するため0.1μm程度の微細なパターンが高集積度で詰まったパターンを露光する場合などではやはりスループットの点で問題が多い。   Since the point beam type electron beam exposure apparatus performs drawing using a single electron beam, the throughput is low, and it is used only for research and development. The variable shaped beam type and collective figure irradiation type electron beam exposure apparatuses have a throughput that is 1 to 2 orders of magnitude higher than that of the point type, but is basically about 0.1 μm because drawing is performed using a single electron beam. When exposing a pattern in which a fine pattern is packed with a high degree of integration, there are still many problems in terms of throughput.

この問題点を解決する装置として、描画するパターンをステンシルマスクにパターン透過孔として形成し、ステンシルマスクを電子ビームで照明することにより、縮小電子光学系を介して描画するパターンを試料面に転写するステンシルマスク型の電子ビーム露光装置がある。また、電子源からの放射された電子ビームをコリメータレンズ等の電子光学系により略平行にした後、複数の開口を有するアパーチャアレイAAに照射させて分割させることで形成した複数の電子ビームを試料面に照射して、その複数の電子ビームをさらに偏向させて試料面を走査させるとともに、描画するパターンに応じて複数の電子ビームを個別にon/offしてパターンを描画するマルチ電子ビーム型露光装置がある。双方とも一度に露光する面積すなわち露光面積が従来にくらべ広い為スループットがより改善できるという特徴がある。なお、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1〜3に詳細が記載されている。   As an apparatus for solving this problem, a pattern to be drawn is formed as a pattern transmission hole in a stencil mask, and the stencil mask is illuminated with an electron beam, whereby the pattern to be drawn is transferred to the sample surface via the reduced electron optical system. There is a stencil mask type electron beam exposure apparatus. A plurality of electron beams formed by collimating an electron beam emitted from an electron source by an electron optical system such as a collimator lens and then irradiating the electron beam to an aperture array AA having a plurality of apertures to form a sample Multi-electron beam type exposure that irradiates the surface, further deflects the plurality of electron beams to scan the sample surface, and draws the pattern by individually turning on / off the plurality of electron beams according to the pattern to be drawn There is a device. Both of them have a feature that the throughput can be further improved because the area exposed at one time, that is, the exposure area is wider than the conventional one. Details of functions and configurations of the multi-electron beam exposure apparatus are described in Patent Documents 1 to 3.

また、前述した可変成形ビーム方式、一括図形照射方式の電子ビーム露光装置では、電子ビームの形状を制御する目的でアパーチャを使用している。照射される電子ビームは、アパーチャの非開口部により遮断されるため加熱されることとなり、加熱されたアパーチャは熱膨張の影響で、位置ドリフトが発生するといった問題があった。   Further, in the above-described electron beam exposure apparatus of the variable shaped beam method and the batch graphic irradiation method, an aperture is used for the purpose of controlling the shape of the electron beam. The irradiated electron beam is heated because it is blocked by the non-opening portion of the aperture, and the heated aperture has a problem that position drift occurs due to thermal expansion.

この問題に対しては可変成形方式、一括図形照射方式の電子ビーム露光装置おいて、複数枚のアパーチャ絞りを同一固定冶具に導電性接着剤で固定一体化することにより、アパーチャの交換を容易にするとともに、電子ビームの入射によるアパーチャの熱負荷を低減する技術が特許文献4に記載されている。
特開2001−267221号公報 特開2002−319532号公報 特開2002−353113号公報 特開平6−5499号公報
To solve this problem, variable aperture type and batch figure irradiation type electron beam exposure systems make it easy to replace apertures by integrating multiple aperture stops into the same fixture with conductive adhesive. In addition, Patent Document 4 discloses a technique for reducing the thermal load on the aperture due to the incidence of an electron beam.
JP 2001-267221 A JP 2002-319532 A JP 2002-353113 A JP-A-6-5499

ところで、前記のような荷電粒子線露光装置の技術について、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。   By the way, as a result of examination of the technique of the charged particle beam exposure apparatus as described above by the present inventors, the following has been clarified.

例えば、アパーチャアレイに略平行な電子ビームを照射させて複数の電子ビームを得る方式のマルチ電子ビーム型露光装置では、常時試料基板に到達しない電子ビームがアパーチャアレイの非開口部により遮断されることとなり、アパーチャアレイは電子ビームの照射により加熱されることとなる。また、電子ビームを電子源から試料表面に適正に照射させるための調整作業時には、描画時に比較して電流密度の高い状態の電子ビームを使用することがある。この場合も、電子ビームはアパーチャアレイにより分割されるので、同様にアパーチャアレイの非開口部により遮断された電子ビームは、アパーチャアレイを加熱することとなる。   For example, in a multi-electron beam type exposure apparatus that irradiates an electron beam substantially parallel to the aperture array to obtain a plurality of electron beams, the electron beam that does not always reach the sample substrate is blocked by the non-opening portion of the aperture array. Thus, the aperture array is heated by the electron beam irradiation. In addition, in an adjustment operation for properly irradiating the sample surface from the electron source with an electron beam, an electron beam having a higher current density than that at the time of writing may be used. Also in this case, since the electron beam is split by the aperture array, similarly, the electron beam blocked by the non-opening portion of the aperture array heats the aperture array.

一方で、アパーチャアレイは、その開口部の形状精度や配列精度の確保を目的としてシリコンなどの薄い基板を用いて形成されることが多いため、熱伝導による冷却が行われ難く、また、電子ビームの軌道上に配置されるため真空雰囲気であるので熱伝達による放熱が行われ難い、などの構造上の問題がある。つまり、電子ビームの照射により加熱され易く、放熱し難い構造であることが多い。従って、アパーチャアレイにおいては、電子ビームの照射によって局所的な温度上昇が生じることで、熱膨張により開口部の形状精度や配列精度が悪化し、描画精度が低下したり、条件によっては熱溶解してその機能を果たさなくなるといった問題がある。   On the other hand, the aperture array is often formed using a thin substrate such as silicon for the purpose of ensuring the shape accuracy and arrangement accuracy of the openings, so that cooling by heat conduction is difficult to perform, and the electron beam There is a structural problem such that it is difficult to dissipate heat by heat transfer because it is in a vacuum atmosphere because it is arranged on the orbit. That is, it is often a structure that is easily heated by electron beam irradiation and hardly dissipates heat. Therefore, in the aperture array, the local temperature rise due to the electron beam irradiation deteriorates the shape accuracy and arrangement accuracy of the openings due to thermal expansion, and the drawing accuracy is lowered. There is a problem that the function is not performed.

さらに、マルチ電子ビーム型露光装置では、その描画精度を得るためにアパーチャアレイに配置されたアパーチャの配列精度をサブミクロンレベルに、アパーチャアレイ自体の取り付け姿勢を水平、垂直方向、回転方向で数ミクロン以下に確保する必要がある。   Furthermore, in the multi-electron beam type exposure apparatus, the arrangement accuracy of the apertures arranged in the aperture array is sub-micron level to obtain the drawing accuracy, and the mounting posture of the aperture array itself is several microns in the horizontal, vertical and rotational directions. It is necessary to secure the following.

この問題を背景技術で述べた特許文献4に記載の技術を用いて、アパーチャアレイへの電子ビームの入射量を低減することで解決しようとする場合、複数枚のアパーチャアレイを導電性接着により固定一体化してしまうため、接着剤固化時の溶剤の蒸発により接着剤自体の体積が減少する縮小現象が生じることになる。そうすると、アパーチャアレイ自体に歪が生じてアパーチャ配置精度を確保できない、アパーチャアレイ相互間の位置変動が生じてアパーチャアレイ調整時の相互位置精度が確保できないといった問題を避けられない。さらに、接着剤により固定一体化されるため複数枚のアパーチャアレイを単独で交換できない、接着剤に残留した溶剤が真空の質を悪化させ、より高真空度、高品位な真空環境が必要な高精度電子ビーム露光装置に適用することは現実には難しいといった問題も生じる。   In order to solve this problem by reducing the incident amount of the electron beam to the aperture array using the technique described in Patent Document 4 described in the background art, a plurality of aperture arrays are fixed by conductive bonding. Since they are integrated, a reduction phenomenon occurs in which the volume of the adhesive itself decreases due to evaporation of the solvent when the adhesive is solidified. In this case, the aperture array itself is distorted, and the aperture placement accuracy cannot be ensured, and the positional variation between the aperture arrays occurs and the mutual position accuracy during aperture array adjustment cannot be ensured. In addition, since a plurality of aperture arrays cannot be replaced independently because they are fixed and integrated with an adhesive, the solvent remaining in the adhesive deteriorates the quality of the vacuum, requiring a higher vacuum level and higher-grade vacuum environment. There is also a problem that it is difficult to apply to a precision electron beam exposure apparatus.

また、特許文献4の技術では、アパーチャ交換の際に位置決め精度を確保するための配慮がないため、アパーチャ交換による描画条件の再現性を得ることが困難であるといった問題がある。そうすると、マルチ電子ビーム型露光装置に使用されるアパーチャアレイのように、アパーチャの配列精度とアパーチャアレイ自体の取り付け姿勢精度が厳しく要求される電子ビーム露光装置には適用が困難であるといった問題を解決できない。   In addition, the technique disclosed in Patent Document 4 has a problem that it is difficult to obtain reproducibility of drawing conditions by aperture replacement because there is no consideration for ensuring positioning accuracy at the time of aperture replacement. This solves the problem that it is difficult to apply to an electron beam exposure apparatus that requires severe arrangement accuracy of the aperture and the mounting orientation accuracy of the aperture array itself, such as an aperture array used in a multi-electron beam exposure apparatus. Can not.

またさらに、別な問題としてアパーチャアレイは直接電子ビームが照射されるので、真空度、真空の質など、その環境の状態により、ハイドロカーボンなどが付着して汚れが生じる。この付着した汚れが電気的な絶縁性を持つ場合、さらなる電子ビームの照射によりチャージアップ現象が生じ、電子ビームの軌道に悪影響を与えて描画性能を悪化させるといった問題がある。この問題に対しても前述の従来技術を用いる場合、高価なアパーチャアレイを単独で交換できない、アパーチャアレイ交換時の位置、姿勢の再現性が得られないためにメンテナンス性、経済性に問題が残る。   Further, as another problem, the aperture array is directly irradiated with an electron beam. Therefore, depending on the state of the environment, such as the degree of vacuum and the quality of the vacuum, hydrocarbons or the like adhere and cause contamination. When the adhered dirt has an electrical insulating property, there is a problem that a charge-up phenomenon occurs due to further electron beam irradiation, which adversely affects the trajectory of the electron beam and deteriorates the drawing performance. In order to cope with this problem, when the above-described conventional technique is used, the expensive aperture array cannot be replaced independently, and the reproducibility of the position and orientation at the time of aperture array replacement cannot be obtained. .

そこで、本発明の目的は、特にマルチ電子ビーム型露光装置において、電子ビームの照射によるアパーチャアレイの熱負荷を低減し、描画精度を向上させることが可能な荷電粒子線露光装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a charged particle beam exposure apparatus capable of reducing the thermal load of an aperture array due to electron beam irradiation and improving the drawing accuracy, particularly in a multi-electron beam exposure apparatus. is there.

また、本発明の他の目的は、特にマルチ電子ビーム型露光装置において、装置メンテナンスに伴う描画精度の再現性を容易に得ることが可能な荷電粒子線露光装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a charged particle beam exposure apparatus capable of easily obtaining reproducibility of drawing accuracy accompanying apparatus maintenance, particularly in a multi-electron beam exposure apparatus.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

本発明の荷電粒子線露光装置のある形態は、荷電粒子線を用いて基板を露光する荷電粒子線露光装置において、少なくとも荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、少なくとも1つの開口を用いて荷電粒子線の形状を制御する手段(アパーチャ手段)をもち、該アパーチャ手段の前段に少なくとも1つの開口を備えることで、該アパーチャ手段への荷電粒子線の照射量を制限する手段とを有するものである。   One form of the charged particle beam exposure apparatus of the present invention is a charged particle beam exposure apparatus that exposes a substrate using a charged particle beam, and is charged using at least a charged particle source that emits a charged particle beam and at least one aperture. A means for controlling the shape of the particle beam (aperture means), and a means for limiting the irradiation amount of the charged particle beam to the aperture means by providing at least one opening in front of the aperture means. is there.

すなわち、例えば、マルチビーム型の荷電粒子線露光装置において、アパーチャ手段の一例となるアパーチャアレイの前段に、荷電粒子線の照射量を制限する手段の一例となるプリアパーチャアレイを配置する。これによって、アパーチャアレイにおける荷電粒子線(電子ビーム)の照射に伴う熱負荷を低減でき、アパーチャアレイの開口の形状精度や配列精度が向上し、描画精度を向上させることが可能になる。   That is, for example, in a multi-beam type charged particle beam exposure apparatus, a pre-aperture array as an example of a means for limiting the irradiation amount of a charged particle beam is arranged in front of an aperture array as an example of an aperture means. As a result, the thermal load associated with the irradiation of the charged particle beam (electron beam) in the aperture array can be reduced, the shape accuracy and arrangement accuracy of the apertures of the aperture array can be improved, and the drawing accuracy can be improved.

ここで、前記荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段に設けられた開口よりも大きい開口を有し、該開口は、前記アパーチャ手段に設けられた開口を内包する位置に置かれる。これによって、アパーチャアレイの開口を遮ることなく、プリアパーチャアレイにより荷電粒子線の照射量を制限することが可能になる。なお、前記荷電粒子線の照射量を制限する手段に設ける開口の大きさは、例えば、前記アパーチャ手段の開口の直径に対して101%〜300%の大きさとすることができる。   Here, the means for limiting the irradiation amount of the charged particle beam has an opening larger than the opening provided in the aperture means, and the opening is placed at a position including the opening provided in the aperture means. It is burned. This makes it possible to limit the irradiation amount of the charged particle beam by the pre-aperture array without blocking the aperture array aperture. In addition, the size of the opening provided in the means for limiting the irradiation amount of the charged particle beam can be, for example, a size of 101% to 300% with respect to the diameter of the opening of the aperture means.

また、前記荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段と同等もしくはそれ以上の耐熱性を有する材料から構成されるものとなっている。すなわち、プリアパーチャアレイは、熱負荷が大きくなるため、このような材料で構成することが望ましい。   The means for limiting the irradiation amount of the charged particle beam is made of a material having heat resistance equal to or higher than that of the aperture means. That is, the pre-aperture array is preferably made of such a material because the heat load becomes large.

また、前記荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段と同等もしくはそれ以上の厚みを有するものとなっている。より具体的には、例えば、1〜25倍の厚みとすることができる。すなわち、開口の加工精度をある程度保てる範囲内で厚みを大きくすることで、プリアパーチャアレイの熱負荷を低減することが可能となる。   The means for limiting the irradiation amount of the charged particle beam has a thickness equal to or greater than that of the aperture means. More specifically, for example, the thickness can be 1 to 25 times. That is, it is possible to reduce the thermal load of the pre-aperture array by increasing the thickness within a range in which the processing accuracy of the opening can be maintained to some extent.

また、前記荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段に対する位置決め機能を含む分離脱着可能な手段を有し、交換可能なものとなっている。すなわち、装置メンテナンスの際、プリアパーチャアレイの交換が主となり、描画精度の再現性に影響するアパーチャアレイの交換は少ない頻度で済むようになる。そして、プリアパーチャアレイの交換後の位置合わせは、アパーチャアレイのそれに比べてさほど精度が要求されない。そこで、プリアパーチャアレイが、アパーチャアレイに対する位置決め機能を含み、アパーチャアレイから再現性よく分離脱着可能な構成を備えることで、装置メンテナンスに伴い容易かつ効率よく描画精度の再現性を得ることが可能になる。   The means for limiting the irradiation amount of the charged particle beam has a detachable means including a positioning function for the aperture means, and is replaceable. In other words, during the apparatus maintenance, the replacement of the pre-aperture array is mainly performed, and the replacement of the aperture array that affects the reproducibility of the drawing accuracy can be performed less frequently. Further, the alignment after replacement of the pre-aperture array does not require much accuracy as compared with that of the aperture array. Therefore, the pre-aperture array includes a positioning function for the aperture array and can be separated from and detached from the aperture array with high reproducibility so that reproducibility of drawing accuracy can be obtained easily and efficiently with equipment maintenance. Become.

本発明の荷電粒子線露光装置の他の形態は、荷電粒子線を用いて基板を露光する荷電粒子線露光装置において、少なくとも荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、少なくとも1つの開口を用いて荷電粒子線の形状を制御する手段(アパーチャ手段)をもち、該アパーチャ手段の前段に少なくとも2段以上の多段な構成からなり、少なくとも1つの開口を備えることで該アパーチャ手段への荷電粒子線の照射量を制限する手段とを有するものとなっている。すなわち、プリアパーチャアレイを複数段からなる構成とすることで、プリアパーチャアレイでの輻射遮蔽効果が向上し、アパーチャアレイに向けた輻射に伴う熱負荷を低減させることが可能になる。   In another form of the charged particle beam exposure apparatus of the present invention, in a charged particle beam exposure apparatus that exposes a substrate using a charged particle beam, a charged particle source that emits at least a charged particle beam and at least one opening are used. It has a means (aperture means) for controlling the shape of the charged particle beam, and has a multi-stage configuration of at least two stages in front of the aperture means, and has at least one opening so that the charged particle beam to the aperture means is provided. And means for limiting the irradiation amount. That is, by configuring the pre-aperture array to have a plurality of stages, the radiation shielding effect in the pre-aperture array is improved, and it is possible to reduce the thermal load caused by the radiation toward the aperture array.

ここで、前記多段な構成からなる荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段に設けられた開口よりも大きい開口を有し、さらに、多段な構成からなる荷電粒子線の照射量を制限する手段に配置された開口は段階的または徐徐にその開口サイズが変化するように配置されるものである。また、前記多段な構成からなる荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段と同等もしくはそれ以上の耐熱性を有する材料から構成されるものである。   Here, the means for limiting the irradiation amount of the charged particle beam having the multistage structure has an opening larger than the opening provided in the aperture means, and further, the irradiation amount of the charged particle beam having the multistage structure. The opening arranged in the means for limiting the opening is arranged so that the opening size changes stepwise or gradually. Further, the means for limiting the irradiation amount of the charged particle beam having the multi-stage configuration is made of a material having heat resistance equal to or higher than that of the aperture means.

また、前記多段な構成からなる荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段と同等もしくはそれ以上の厚みを有し、さらに多段な構成からなる荷電粒子線の照射量を制限する手段の厚みが段階的、徐徐にまたは選択的に変化するように配置されるものである。また、前記多段な構成からなる荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段に対して再現性よく分離脱着可能な手段を有し、交換可能なものとなっている。   Further, the means for limiting the irradiation amount of the charged particle beam having a multistage structure has a thickness equal to or greater than that of the aperture means, and further means for limiting the irradiation amount of the charged particle beam having a multistage structure. It is arranged so that its thickness changes stepwise, gradually or selectively. Further, the means for limiting the irradiation amount of the charged particle beam having the multi-stage configuration has means that can be separated and detached with good reproducibility with respect to the aperture means, and is replaceable.

本発明の荷電粒子線露光装置の他の形態は、荷電粒子線を用いて基板を露光する荷電粒子線露光装置において、少なくとも荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、少なくとも1つの開口を用いて荷電粒子線の形状を制御する手段(アパーチャ手段)をもち、該アパーチャ手段の前段に、温度調整可能な手段を含み、なおかつ少なくとも1つの開口を備えることで該アパーチャ手段への荷電粒子線の照射量を制限する手段とを有するものである。   In another form of the charged particle beam exposure apparatus of the present invention, in a charged particle beam exposure apparatus that exposes a substrate using a charged particle beam, a charged particle source that emits at least a charged particle beam and at least one opening are used. A means for controlling the shape of the charged particle beam (aperture means), including a temperature-adjustable means in the front stage of the aperture means, and having at least one opening, the charged particle beam is irradiated onto the aperture means. And means for limiting the amount.

ここで、前記温度調整可能な手段は、冷却可能な手段となっている。すなわち、アパーチャアレイの熱負荷の低減に加え、プリアパーチャアレイの冷却を可能にすることで、プリアパーチャアレイの熱負荷を低減することも可能になる。   Here, the temperature adjustable means is a coolable means. That is, in addition to the reduction of the thermal load of the aperture array, it is possible to reduce the thermal load of the pre-aperture array by enabling the cooling of the pre-aperture array.

また、前記温度調整可能な手段は、加熱可能な手段となっている。すなわち、プリアパーチャアレイの加熱を可能にすることで、電子ビームの照射によって生じる汚れに起因し、描画精度の劣化原因となるアパーチャアレイおよびプリアパーチャアレイのチャージアップ現象を低減することが可能になる。   The temperature-adjustable means is a heatable means. In other words, by enabling heating of the pre-aperture array, it becomes possible to reduce the charge-up phenomenon of the aperture array and the pre-aperture array, which are caused by contamination caused by electron beam irradiation and cause deterioration in drawing accuracy. .

また、前記温度調整可能な手段を有する荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段に設けられた開口よりも大きい開口を有するものとなっている。また、前記温度調整可能な手段を有する荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段と同等もしくはそれ以上の厚みを有するものとなっている。   The means for limiting the irradiation amount of the charged particle beam having the temperature-adjustable means has an opening larger than the opening provided in the aperture means. Further, the means for limiting the irradiation amount of the charged particle beam having the temperature-adjustable means has a thickness equivalent to or larger than that of the aperture means.

また、前記温度調整可能な手段を有する荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段に対して再現性よく分離脱着可能な手段を有し、交換可能なものとなっている。   The means for limiting the irradiation amount of the charged particle beam having the temperature-adjustable means has means that can be separated from and detached from the aperture means with good reproducibility, and is replaceable.

本発明の荷電粒子線露光装置の他の形態は、荷電粒子線を用いて基板を露光する荷電粒子線露光装置において、少なくとも荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、少なくとも1つの開口を用いて荷電粒子線の形状を制御する手段(アパーチャ手段)をもち、該アパーチャ手段の前段に少なくとも1つの開口を備えることで該アパーチャ手段への荷電粒子線の照射量を制限する手段を有し、かつ、該アパーチャ手段、該アパーチャ手段への荷電粒子線の照射量を制限する手段の両方もしくはどちらか一方が温度調整可能な手段を具備することを特徴とする。   In another form of the charged particle beam exposure apparatus of the present invention, in a charged particle beam exposure apparatus that exposes a substrate using a charged particle beam, a charged particle source that emits at least a charged particle beam and at least one opening are used. Having means for controlling the shape of the charged particle beam (aperture means), and having means for limiting the amount of charged particle beam irradiated to the aperture means by providing at least one opening in front of the aperture means; and The aperture means and / or the means for limiting the irradiation amount of the charged particle beam to the aperture means are provided with a temperature-adjustable means.

ここで、前記温度調整可能な手段は、冷却可能な手段である。また、前記温度調整可能な手段は、加熱可能な手段である。   Here, the temperature adjustable means is a coolable means. The temperature-adjustable means is a heatable means.

また、前記温度調整可能な手段を有する荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段に設けられた開口よりも大きい開口を有するものとなっている。また、前記温度調整可能な手段を含む荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段と同等もしくはそれ以上の厚みを有するものとなっている。   The means for limiting the irradiation amount of the charged particle beam having the temperature-adjustable means has an opening larger than the opening provided in the aperture means. Further, the means for limiting the irradiation amount of the charged particle beam including the temperature-adjustable means has a thickness equal to or greater than that of the aperture means.

また、前記温度調整可能な手段を含む荷電粒子線の照射量を制限する手段は、前記アパーチャ手段に対して再現性よく分離脱着可能な手段を有し、交換可能なものとなっている。   The means for limiting the irradiation amount of the charged particle beam including the temperature-adjustable means has means that can be separated from and detached from the aperture means with good reproducibility, and is replaceable.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。   Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

マルチビーム型荷電粒子線露光装置において、アパーチャアレイの前段にプリアパーチャアレイを配置し、かつ、該アパーチャアレイおよび該プリアパーチャアレイを位置決め機能を有する分離脱着可能な構成とすることにより、電子ビームの照射によるアパーチャアレイの熱負荷低減と描画精度の向上、および描画精度の再現性を得ることが可能になる。また、電子ビームの照射により生じる汚れに起因するプリアパーチャアレイおよびアパーチャアレイのチャージアップ現象による描画精度の劣化原因を速やかに排除できる。   In a multi-beam type charged particle beam exposure apparatus, a pre-aperture array is arranged in front of an aperture array, and the aperture array and the pre-aperture array are configured to be separated and removable with a positioning function. It is possible to reduce the thermal load of the aperture array due to irradiation, improve the drawing accuracy, and obtain the reproducibility of the drawing accuracy. In addition, it is possible to quickly eliminate the cause of deterioration of the drawing accuracy due to the pre-aperture array and the charge-up phenomenon of the aperture array caused by the contamination caused by the electron beam irradiation.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、荷電粒子線露光装置の一例として本実施形態では電子線露光装置の例を示すが、電子線に限らずイオンビームを用いた露光装置にも同様に適用できる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted. In this embodiment, an example of an electron beam exposure apparatus is shown as an example of a charged particle beam exposure apparatus. However, the present invention is not limited to an electron beam and can be similarly applied to an exposure apparatus using an ion beam.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1による電子線露光装置において、その構成の一例を示す要部概略図である。図1において、電子銃(図示せず)で発生した電子線はクロスオーバ像を形成する(以下、このクロスオーバ像を電子源1と記す)。この電子源1から放射される電子線は、コリメータレンズ2によって略平行の電子ビームとなる。略平行な電子ビームは複数の開口を有するプリアパーチャアレイ3を照明する。コリメータレンズ2は、静電型電子レンズ2a、2b、2cで構成されている。そして、静電型電子レンズ2a、2b、2cのうち少なくとも2つの電子レンズの電子光学的パワー(焦点距離)を調整することにより、プリアパーチャアレイ3を照明する電子ビームの強度分布を調整することを可能にしている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a main part schematic diagram showing an example of the configuration of an electron beam exposure apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, an electron beam generated by an electron gun (not shown) forms a crossover image (hereinafter, this crossover image is referred to as an electron source 1). The electron beam emitted from the electron source 1 is converted into a substantially parallel electron beam by the collimator lens 2. The substantially parallel electron beam illuminates the preaperture array 3 having a plurality of apertures. The collimator lens 2 is composed of electrostatic electron lenses 2a, 2b and 2c. The intensity distribution of the electron beam that illuminates the pre-aperture array 3 is adjusted by adjusting the electro-optical power (focal length) of at least two of the electrostatic electron lenses 2a, 2b, and 2c. Is possible.

後述するようにプリアパーチャアレイ3は、アパーチャアレイ4に対応した複数の開口を有し、その開口はアパーチャアレイ4に設けられた開口よりも大きい。従って、プリアパーチャアレイ3を通過した複数の電子線は、アパーチャアレイ4に照射され、アパーチャアレイ4に設けられた開口によりそのビーム形状が成形される。   As will be described later, the pre-aperture array 3 has a plurality of openings corresponding to the aperture array 4, and the openings are larger than the openings provided in the aperture array 4. Accordingly, the plurality of electron beams that have passed through the pre-aperture array 3 are irradiated onto the aperture array 4, and the beam shape is shaped by the openings provided in the aperture array 4.

アパーチャアレイ4を通過した複数の電子ビームは、静電レンズが複数形成された静電レンズ・アレイ5により、電子源1の中間像を形成する。中間像面には、ブランカーが複数形成されたブランカー・アレイ6が配置されている。   The plurality of electron beams that have passed through the aperture array 4 form an intermediate image of the electron source 1 by the electrostatic lens array 5 in which a plurality of electrostatic lenses are formed. A blanker array 6 in which a plurality of blankers are formed is disposed on the intermediate image plane.

中間像面の下流には、2段の対称磁気ダブレット・レンズ7a、7bで構成された縮小投影系7があり、複数の中間像をウエハ8上に投影する。このとき、ブランカー・アレイ6で偏向された電子ビームは、ブランキングアパーチャ9によって遮断されるため、ウエハ8には照射されない。一方、ブランカー・アレイ6で偏向されない電子ビームは、ブランキングアパーチャ9によって遮断されないため、ウエハ8に照射される。   Downstream of the intermediate image plane, there is a reduction projection system 7 composed of two stages of symmetrical magnetic doublet lenses 7 a and 7 b, and projects a plurality of intermediate images onto the wafer 8. At this time, since the electron beam deflected by the blanker array 6 is blocked by the blanking aperture 9, it is not irradiated onto the wafer 8. On the other hand, the electron beam that is not deflected by the blanker array 6 is not blocked by the blanking aperture 9 and is thus irradiated on the wafer 8.

下段のダブレット・レンズ7b内には、複数の電子線を同時にX,Y方向の所望の位置に変位させるための主偏向器10が配置されている。ウエハ8は、XYステージ11上に搭載されることで、光軸と直交するXY方向に移動可能になっている。XYステージ11上には、ウエハ8を固着するための静電チャック12と電子線の露光電流量を測定するためのファラデーカップ13が配置されている。   A main deflector 10 for displacing a plurality of electron beams to desired positions in the X and Y directions simultaneously is disposed in the lower doublet lens 7b. The wafer 8 is mounted on the XY stage 11 so that it can move in the XY direction perpendicular to the optical axis. On the XY stage 11, an electrostatic chuck 12 for fixing the wafer 8 and a Faraday cup 13 for measuring the exposure current amount of the electron beam are arranged.

また、図1の電子線露光装置を制御するシステム構成の一例を図2に示す。コリメータレンズ制御回路21は、電子レンズ2a、2b、2cのうち少なくとも2つの電子レンズの電子光学的パワー(焦点距離)を調整することにより、プリアパーチャアレイ3を照明する電子ビームの強度分布を制御する回路である。ブランカーアレイ制御回路22は、ブランカー・アレイ6を構成する複数のブランカーを個別に制御する回路である。主偏向器制御回路23は、主偏向器10を制御する回路であり、電流検出回路24は、ファラデーカップ13からの信号を処理する回路である。ステージ駆動制御回路25は、ステージの位置を検出する不図示のレーザ干渉計と共同してXYステージ11を駆動制御する制御回路である。主制御系26は、上記複数の制御回路を制御し、電子ビーム露光装置全体を管理する機能を備えている。   An example of a system configuration for controlling the electron beam exposure apparatus of FIG. 1 is shown in FIG. The collimator lens control circuit 21 controls the intensity distribution of the electron beam that illuminates the pre-aperture array 3 by adjusting the electro-optical power (focal length) of at least two of the electron lenses 2a, 2b, and 2c. It is a circuit to do. The blanker array control circuit 22 is a circuit that individually controls a plurality of blankers constituting the blanker array 6. The main deflector control circuit 23 is a circuit that controls the main deflector 10, and the current detection circuit 24 is a circuit that processes a signal from the Faraday cup 13. The stage drive control circuit 25 is a control circuit that drives and controls the XY stage 11 in cooperation with a laser interferometer (not shown) that detects the position of the stage. The main control system 26 has a function of controlling the plurality of control circuits and managing the entire electron beam exposure apparatus.

続いて本実施の形態1のプリアパーチャアレイ3およびアパーチャアレイ4の構成について説明する。   Next, the configuration of the pre-aperture array 3 and the aperture array 4 according to the first embodiment will be described.

図3および図4は、それぞれ、プリアパーチャアレイ3およびアパーチャアレイ4の構成の一例を示す平面図である。図5は、プリアパーチャアレイ3をアパーチャアレイ4に対して設置した際の配置関係を示す断面図である。なお、図5中の電子ビーム1aは、図1にて説明の電子源1から放射された電子線がコリメータレンズ2によって略平行とされた電子ビームである。   3 and 4 are plan views showing examples of the configurations of the pre-aperture array 3 and the aperture array 4, respectively. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the positional relationship when the pre-aperture array 3 is installed with respect to the aperture array 4. An electron beam 1a in FIG. 5 is an electron beam in which the electron beam emitted from the electron source 1 described in FIG.

プリアパーチャアレイ3には、アパーチャアレイ4に対応した開口3aと該開口3aとその相対位置関係が保証されたマーク3bが形成されている。同様にアパーチャアレイ4には、開口4aと該開口4aと相対位置が保証されたマーク4bが形成されている。   In the pre-aperture array 3, an opening 3a corresponding to the aperture array 4 and a mark 3b in which the opening 3a and its relative positional relationship are guaranteed are formed. Similarly, the aperture array 4 is formed with an opening 4a and a mark 4b whose relative position is guaranteed with respect to the opening 4a.

ここで、前述のようにプリアパーチャアレイ3の開口3aを通過した電子ビームはアパーチャアレイ4の開口4aにより成形されるので、開口3aは開口4aよりも大きい。開口3aと開口4aは、後述する位置あわせ機構と調整方法によって、図6に示すようにプリアパーチャアレイ3がアパーチャアレイ4の上方に重ねられ、開口4aが開口3aに内包されるように位置調整される。   Here, as described above, since the electron beam that has passed through the opening 3a of the pre-aperture array 3 is shaped by the opening 4a of the aperture array 4, the opening 3a is larger than the opening 4a. The positions of the openings 3a and 4a are adjusted so that the pre-aperture array 3 is overlaid on the aperture array 4 as shown in FIG. Is done.

開口3aの大きさ(直径)は、開口4aの配列ピッチ等にあわせて所望の値に設定することが可能であるが、位置合わせ調整等を考慮して開口4aの101%〜300%程度が望ましく、さらに望ましくは120%〜180%程度である。この結果、電子ビームの照射によるアパーチャアレイ4の熱負荷が軽減され、線膨張による開口の形状精度および配列精度の悪化を低減でき、また、アパーチャアレイ4の熱溶解の問題を解決することが可能になる。   The size (diameter) of the openings 3a can be set to a desired value in accordance with the arrangement pitch of the openings 4a, but about 101% to 300% of the openings 4a in consideration of alignment adjustments and the like. Desirably, more desirably, about 120% to 180%. As a result, the thermal load on the aperture array 4 due to the electron beam irradiation is reduced, the deterioration of the shape accuracy and arrangement accuracy of the openings due to linear expansion can be reduced, and the problem of thermal melting of the aperture array 4 can be solved. become.

この一例として、アパーチャアレイ4の開口4aが32行×32列で配置され、開口4aの直径が50μmであり、隣接する開口4aの中心間ピッチが102μmである場合に、プリアパーチャアレイ3の開口3aの直径を80μm(開口4aの直径の160%)とした場合を想定する。この場合、プリアパーチャアレイ3が無い場合と比較してアパーチャアレイ4への電子ビーム照射量(=アパーチャアレイ4が遮断する電子ビームの量)を約38%に低減することが可能になる。アパーチャアレイ4の温度は、電子ビーム照射量にほぼ比例して上昇し、開口の形状精度および配列精度は、この温度上昇に比例して悪化することになる。したがって、この場合、開口の形状精度および配列精度を約38%程度向上させることができる。   As an example of this, when the openings 4a of the aperture array 4 are arranged in 32 rows × 32 columns, the diameter of the openings 4a is 50 μm, and the pitch between the centers of the adjacent openings 4a is 102 μm, the openings of the pre-aperture array 3 It is assumed that the diameter of 3a is 80 μm (160% of the diameter of the opening 4a). In this case, the electron beam irradiation amount to the aperture array 4 (= the amount of electron beams blocked by the aperture array 4) can be reduced to about 38% compared to the case without the pre-aperture array 3. The temperature of the aperture array 4 increases almost in proportion to the amount of electron beam irradiation, and the shape accuracy and arrangement accuracy of the apertures deteriorate in proportion to this temperature increase. Therefore, in this case, the shape accuracy and arrangement accuracy of the openings can be improved by about 38%.

また、プリアパーチャアレイ3は、アパーチャアレイ4への電子ビームの照射量を低減し熱負荷を軽減するためのものであるから、耐熱性が高い構造であることが望ましい。   In addition, the pre-aperture array 3 is for reducing the amount of electron beam applied to the aperture array 4 and reducing the thermal load, and therefore it is desirable that the pre-aperture array 3 has a high heat resistance structure.

プリアパーチャアレイ3の耐熱性を向上させる方法の一つとして、その材質を融点の高い耐熱材とする方法がある。また、電子ビームの軌道上に配置されるため磁性が小さいもしくは非磁性であることが必要である。耐熱材としてはモリブデン、タングステン等の金属もしくはその合金、アルミナ、炭化珪素等のセラミックスなどが使用できるが、求める耐熱性はプリアパーチャアレイ4に使用される材料と同等もしくはそれ以上であればよい。   One method for improving the heat resistance of the pre-aperture array 3 is to use a heat-resistant material having a high melting point. Further, since it is arranged on the orbit of the electron beam, it is necessary that the magnetism is small or non-magnetic. As the heat-resistant material, metals such as molybdenum and tungsten or alloys thereof, ceramics such as alumina and silicon carbide, etc. can be used, but the required heat resistance may be equal to or higher than the material used for the pre-aperture array 4.

プリアパーチャアレイ3の耐熱性を向上させる別の方法の一つとして、電子ビームからの入熱を素早く拡散させることで耐熱性を向上させる方法がある。この一例として、例えば、プリアパーチャアレイ3の厚みを大きくする方法が挙げられる。プリアパーチャアレイ3の厚みを大きくすると横方向(図1の例では電子ビームの照射方向に対して直角な方向)の熱抵抗が小さくなるため、電子ビームからの入熱が拡散しやすくなり、結果的に耐熱性が向上する。好ましいプリアパーチャアレイ3の厚みは、材料の加工性などに影響されるが、アパーチャアレイ4と同じ大きさから25倍程度の範囲である。具体的には、例えば、アパーチャアレイ4の厚さが20μm〜100μmであるのに対して、プリアパーチャアレイ3の厚さを50μm〜200μmなどとすることができる。   As another method for improving the heat resistance of the pre-aperture array 3, there is a method for improving the heat resistance by quickly diffusing heat input from the electron beam. An example of this is a method of increasing the thickness of the pre-aperture array 3. If the thickness of the pre-aperture array 3 is increased, the thermal resistance in the lateral direction (in the example of FIG. 1, the direction perpendicular to the electron beam irradiation direction) is reduced, so that heat input from the electron beam is easily diffused. Heat resistance is improved. The preferred thickness of the pre-aperture array 3 is affected by the workability of the material, but ranges from the same size as the aperture array 4 to about 25 times. Specifically, for example, the thickness of the aperture array 4 is 20 μm to 100 μm, whereas the thickness of the pre-aperture array 3 can be 50 μm to 200 μm.

また、電子ビームからの入熱が拡散し易いという観点から、熱伝導率の高い材料で構成した場合でも同様の理由により耐熱性を向上させることができる。例えば、プリアパーチャアレイ3をアパーチャアレイ4と同じ材質であるシリコンで構成し、その厚みをアパーチャアレイ4の厚みの2倍とすることで、耐熱性を向上させることができる。   Further, from the viewpoint that heat input from an electron beam is easily diffused, heat resistance can be improved for the same reason even when it is made of a material having high thermal conductivity. For example, when the pre-aperture array 3 is made of silicon, which is the same material as the aperture array 4, and the thickness thereof is twice the thickness of the aperture array 4, the heat resistance can be improved.

次に、上記説明のプリアパーチャアレイ3とアパーチャアレイ4の位置あわせ機構と調整方法について詳細を説明する。   Next, details of the alignment mechanism and adjustment method of the pre-aperture array 3 and the aperture array 4 described above will be described.

図7は、プリアパーチャアレイ3とアパーチャアレイ4の位置あわせ機構の一例を示す断面図である。図7において、プリアパーチャアレイ3は、プリアパーチャアレイベース(以下、PAAベース)50によって保持され、アパーチャアレイ4は、アパーチャアレイベース(以下、AAベース)52によって保持される。そして、PAAベース50上には、移動調整が可能なように調整ブロック51が配置され、同様にAAベース52上にも調整ブロック53が配置される。   FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of an alignment mechanism for the pre-aperture array 3 and the aperture array 4. In FIG. 7, the pre-aperture array 3 is held by a pre-aperture array base (hereinafter referred to as PAA base) 50, and the aperture array 4 is held by an aperture array base (hereinafter referred to as AA base) 52. An adjustment block 51 is arranged on the PAA base 50 so that the movement can be adjusted. Similarly, an adjustment block 53 is arranged on the AA base 52.

プリアパーチャアレイ3の開口3aとアパーチャアレイ4の開口4aは以下の手順により位置あわせ調整が行われる。   The opening 3a of the pre-aperture array 3 and the opening 4a of the aperture array 4 are adjusted by the following procedure.

まず、アパーチャアレイ4が搭載されたAAベース52の上部にプリアパーチャアレイ3を搭載したPAAベース50を配置する。この状態で、プリアパーチャアレイ3の開口3aがアパーチャアレイ4の開口4aを内包するようにPAAベース50をAAベース52に対して移動させて位置調整をおこなう。この際、開口3aが開口4aを内包する位置に配置されたか否かは光学顕微鏡等を用いて観察しながら調整をおこなう。   First, the PAA base 50 on which the pre-aperture array 3 is mounted is disposed on the AA base 52 on which the aperture array 4 is mounted. In this state, the position is adjusted by moving the PAA base 50 relative to the AA base 52 so that the openings 3a of the pre-aperture array 3 include the openings 4a of the aperture array 4. At this time, whether or not the opening 3a is disposed at a position including the opening 4a is adjusted while observing using an optical microscope or the like.

次に、開口3a、開口4aの位置調整が行われた状態で、PAAベース50とAAベース52を固定し、調整ブロック51をAAベース52に設けられた基準マスター54に対して突き当てるように調整し固定する。同様にして、AAベース52も、電子光学系を形成する鏡筒(図示せず)に接続されたベース55の所定の位置に固定後、ベース55に設けられた基準マスター56に調整ブロック53を突き当てるように調整して固定する。   Next, with the positions of the openings 3a and 4a adjusted, the PAA base 50 and the AA base 52 are fixed, and the adjustment block 51 is abutted against the reference master 54 provided on the AA base 52. Adjust and fix. Similarly, the AA base 52 is also fixed to a predetermined position of the base 55 connected to a lens barrel (not shown) forming the electron optical system, and then the adjustment block 53 is attached to the reference master 56 provided on the base 55. Adjust and fix so that it touches.

本実施の形態1では調整ブロックを基準マスターに対して移動調整したが、調整ブロックを固定して基準マスターを移動調整しても同様の効果を得ることは言うまでもない。   Although the adjustment block is moved and adjusted with respect to the reference master in the first embodiment, it goes without saying that the same effect can be obtained even if the adjustment block is fixed and the reference master is moved and adjusted.

次に、図8に示す平面図を用いて、調整ブロック51、53の構成と機能についてさらに詳細に説明する。ここでは調整ブロック51を例に説明をおこなう。   Next, the configuration and functions of the adjustment blocks 51 and 53 will be described in more detail using the plan view shown in FIG. Here, the adjustment block 51 will be described as an example.

調整ブロック51は、調整ブロック51aとこれに直行する調整ブロック51b、51cの3つの調整ブロックにより構成されており、各調整ブロックには先端が半球状に加工されたピンが取り付けられている。これは、基準マスターに調整ブロックを突き当てて調整する際に点接触を実現させ、脱着時の位置再現性を確保するためである。また、基準マスター54は、図8に示すように各調整ブロックに対応して配置された基準マスター54a、54bにより構成されている。図8では調整ブロック51bと51cに基準マスター54bが対応させてあるが、基準マスター54bを2分割として各調整ブロックに対応させて配置しても問題ない。   The adjustment block 51 includes three adjustment blocks, an adjustment block 51a and adjustment blocks 51b and 51c, which are orthogonal to the adjustment block 51a. A pin whose tip is processed into a hemisphere is attached to each adjustment block. This is to achieve point contact when adjusting the reference block against the reference master to ensure position reproducibility at the time of attachment / detachment. Further, as shown in FIG. 8, the reference master 54 includes reference masters 54a and 54b arranged corresponding to the respective adjustment blocks. In FIG. 8, the reference master 54b is made to correspond to the adjustment blocks 51b and 51c, but there is no problem if the reference master 54b is divided into two parts and arranged corresponding to each adjustment block.

このように調整ブロック51と基準マスター54を組み合わせることにより、PAAベース50に搭載されたプリアパーチャアレイ3は、アパーチャアレイ4に対して水平、垂直、回転方向対して一意的に定義される。   By combining the adjustment block 51 and the reference master 54 in this way, the pre-aperture array 3 mounted on the PAA base 50 is uniquely defined with respect to the aperture array 4 in the horizontal, vertical, and rotational directions.

次に、前述の理由等によりプリアパーチャアレイ3を交換する際は、PAAベース50とともにプリアパーチャアレイ3をAAベース52から分離し、プリアパーチャアレイ3の開口3aもしくはマーク3bと、PAAベース50に取り付けられた各調整ブロック先端の半球状に加工されたピンの先端との距離を測定および記録する。しかる後に新規なるプリアパーチャアレイ3’(図示せず)に交換後、同新規なるプリアパーチャアレイの開口3a’(図示せず)もしくはマーク3b’(図示せず)を基準に、PAAベース50に取り付けられた各調整ブロック先端の半球状に加工されたピンの先端を前記記録の距離に調整する。この位置調整された調整ブロックを基準に基準マスター54に突き当てるようにしてPAAベース50をAAベース52に再配置する。   Next, when replacing the pre-aperture array 3 for the reasons described above, the pre-aperture array 3 is separated from the AA base 52 together with the PAA base 50, and the openings 3 a or marks 3 b of the pre-aperture array 3 and the PAA base 50 are separated. The distance from the tip of each adjustment block attached to the tip of the hemispherical pin is measured and recorded. Thereafter, after replacement with a new pre-aperture array 3 ′ (not shown), the PAA base 50 is replaced with the opening 3a ′ (not shown) or mark 3b ′ (not shown) of the new pre-aperture array. The tip of each hemispherical pin at the tip of each attached adjustment block is adjusted to the recording distance. The PAA base 50 is rearranged on the AA base 52 so as to abut against the reference master 54 based on the adjusted adjustment block.

上記の方法によれば、PAAベース50に配置された新規なるプリアパーチャアレイ3’はアパーチャアレイ4に対して、水平、垂直、回転方向対して一意的に定義されるので、高い位置決め性を確保してプリアパーチャアレイ3’の開口3a’とアパーチャアレイ4の開口4aが位置決めされる。本方法の効果は、高い位置決め再現性を確保できることに加えて、前述のプリアパーチャアレイ3の開口3aもしくはマーク3bと各調整ブロック先端の半球状に加工されたピンの先端との距離を測定、記録しておけば、予め交換用のプリアパーチャアレイ3’を製作しておくことが可能であり、交換時の装置のダウンタイムを最小限とすることができる。また、前述のプリアパーチャアレイ3の開口3aもしくはマーク3bと各調整ブロック先端の半球状に加工されたピンの先端との距離を規格化しておけば、機差の影響を排除することができ、より生産性、メンテナンス性を向上させることが可能である。   According to the above method, the new pre-aperture array 3 ′ arranged on the PAA base 50 is uniquely defined with respect to the aperture array 4 in the horizontal, vertical and rotational directions, so that high positioning performance is ensured. Thus, the opening 3a ′ of the pre-aperture array 3 ′ and the opening 4a of the aperture array 4 are positioned. In addition to ensuring high positioning reproducibility, the effect of this method is to measure the distance between the opening 3a or mark 3b of the pre-aperture array 3 and the tip of a pin processed into a hemispherical shape at the tip of each adjustment block. If recorded, it is possible to manufacture a replacement pre-aperture array 3 'in advance, and the downtime of the apparatus during replacement can be minimized. In addition, if the distance between the opening 3a or mark 3b of the pre-aperture array 3 and the tip of the semi-spherical pin at the tip of each adjustment block is standardized, the influence of machine differences can be eliminated, Productivity and maintainability can be improved.

上記の説明ではプリアパーチャアレイ3を例に説明したが、アパーチャアレイ4についても同様の方法で同様の効果を得ることができることは改めて説明するまでもない。   In the above description, the pre-aperture array 3 has been described as an example. However, it is needless to say that the same effect can be obtained with the aperture array 4 in the same manner.

上記説明のプリアパーチャアレイと位置あわせ調整機構を併用することにより、電子ビームの照射によるアパーチャアレイへの熱負荷の低減と、アパーチャ配列精度が同時に確保されることになる。また、さらには上記の手段をとることにより、アパーチャアレイ4への電子ビームの照射量が減少するため、電子ビームが照射されることによりアパーチャアレイ4がハイドロカーボンなどの付着により汚れることを最小限とすることができる。これにより、開口形状や開口の配置精度が高く、高価なアパーチャアレイ4の交換寿命を長くすることが可能となる。   By using the pre-aperture array described above and the alignment adjustment mechanism in combination, the thermal load on the aperture array due to the electron beam irradiation and the aperture arrangement accuracy can be secured at the same time. Further, since the amount of electron beam irradiation to the aperture array 4 is reduced by taking the above-described means, the aperture array 4 is prevented from being contaminated by adhesion of hydrocarbon or the like due to the electron beam irradiation. It can be. Thereby, the opening shape and the arrangement accuracy of the openings are high, and the replacement life of the expensive aperture array 4 can be extended.

一方、アパーチャアレイ4の上段側に配置されるプリアパーチャアレイ3は、分離脱着が可能であるため、ハイドロカーボンなどの付着による汚れが生じた際は速やかに交換が可能であり、交換に際してはアパーチャアレイ4の状態は保持されているので、描画精度に影響を与えることがない。よって、電子ビームの照射により生じるチャージアップ現象などの影響を速やかに最小限の時間で取り除くことができる。また、プリアパーチャアレイ3は、その機能から開口形状や開口の配列精度をアパーチャアレイ4ほど高くする必要がないため、安価に製作することが可能であり、コスト的メリットを得ることができる。   On the other hand, the pre-aperture array 3 disposed on the upper stage side of the aperture array 4 can be separated and detached, so that it can be quickly replaced when dirt due to adhesion of hydrocarbon or the like occurs. Since the state of the array 4 is maintained, the drawing accuracy is not affected. Therefore, the influence of the charge-up phenomenon caused by the electron beam irradiation can be quickly removed in a minimum time. Further, the pre-aperture array 3 does not need to have a higher aperture shape and aperture arrangement accuracy than the aperture array 4 because of its function, and thus can be manufactured at a low cost, and a cost advantage can be obtained.

また、アパーチャアレイ4もプリアパーチャアレイ3と同様の位置あわせ調整機構を備えているので、アパーチャアレイ4の交換の際も、速やかな交換が可能であり、かつ、描画条件を高精度に再現できる。   Further, since the aperture array 4 also has the same alignment adjustment mechanism as the pre-aperture array 3, when the aperture array 4 is replaced, it can be replaced quickly and the drawing conditions can be reproduced with high accuracy. .

ところで、プリアパーチャアレイ3とアパーチャアレイ4の位置あわせ機構は、図9に示す形態でもよい。図9において、プリアパーチャアレイ3は、PAAベース90によって保持され、アパーチャアレイ4は、AAベース91によって保持される。そして、AAベース91には、AAベース91に対するPAAベース90の位置を決める位置決めピン92a、92bが配置され、PAAベースには位置決めピン92a、92bを受ける位置決めピン用開口93a、93bが配置されている。位置決めピン用開口93a、93bは、あらかじめ決められた公差、例えば位置決めピン92a、92bの外径の+0.1%の公差、で内径が規定されている。   By the way, the alignment mechanism of the pre-aperture array 3 and the aperture array 4 may have the form shown in FIG. In FIG. 9, the pre-aperture array 3 is held by the PAA base 90, and the aperture array 4 is held by the AA base 91. The AA base 91 is provided with positioning pins 92a and 92b for determining the position of the PAA base 90 with respect to the AA base 91. The PAA base is provided with positioning pin openings 93a and 93b for receiving the positioning pins 92a and 92b. Yes. The inner diameters of the positioning pin openings 93a and 93b are regulated by a predetermined tolerance, for example, a tolerance of + 0.1% of the outer diameter of the positioning pins 92a and 92b.

プリアパーチャアレイ3の開口3aとアパーチャアレイ4の開口4aは以下の手順により位置あわせ調整が行われる。   The opening 3a of the pre-aperture array 3 and the opening 4a of the aperture array 4 are adjusted by the following procedure.

まず、アパーチャアレイ4が搭載されたAAベース91の上部に、固定されていないプリアパーチャアレイ3を搭載したPAAベース90を、位置決めピン92a、92bで規定された位置に配置する。この状態で、プリアパーチャアレイ3の開口3aがアパーチャアレイ4の開口4aを内包するようにプリアパーチャアレイ3をアパーチャアレイ4に対して移動させて位置調整をおこなう。この際、開口3aが開口4aを内包する位置に配置されたか否かは光学顕微鏡等を用いて観察しながら調整をおこなう。次に、開口3a、開口4aの位置調整が行われた状態で、PAAベース90とプリアパーチャアレイ3を固定する。   First, the PAA base 90 on which the non-fixed pre-aperture array 3 is mounted is arranged at a position defined by the positioning pins 92a and 92b on the AA base 91 on which the aperture array 4 is mounted. In this state, the pre-aperture array 3 is moved with respect to the aperture array 4 so that the opening 3a of the pre-aperture array 3 includes the opening 4a of the aperture array 4 to adjust the position. At this time, whether or not the opening 3a is disposed at a position including the opening 4a is adjusted while observing using an optical microscope or the like. Next, the PAA base 90 and the pre-aperture array 3 are fixed with the positions of the openings 3a and 4a adjusted.

このように位置決めピン92a、92bを用いることにより、PAAベース90に搭載されたプリアパーチャアレイ3は、アパーチャアレイ4に対して水平、垂直、回転方向対して一意的に定義される。   By using the positioning pins 92 a and 92 b in this way, the pre-aperture array 3 mounted on the PAA base 90 is uniquely defined with respect to the aperture array 4 in the horizontal, vertical and rotational directions.

次に、前述の理由等によりプリアパーチャアレイ3を交換する際は、PAAベース90とともにプリアパーチャアレイ3をAAベース91から分離し、プリアパーチャアレイ3の開口3aもしくはマーク3bと、PAAベース90に配置された位置決めピン用開口93aもしくは93bとの距離を測定および記録する。しかる後に新規なるプリアパーチャアレイ3’(図示せず)に交換後、PAAベース90に配置された位置決めピン用開口93aもしくは93bを基準に、新規なるプリアパーチャアレイの開口3a’(図示せず)もしくはマーク3b’(図示せず)を前記記録の距離に調整する。この位置調整されたPAAベース90を、位置決めピン92a、92bによって決められたAAベース91上に再配置する。   Next, when exchanging the pre-aperture array 3 for the reasons described above, the pre-aperture array 3 is separated from the AA base 91 together with the PAA base 90, and the openings 3a or marks 3b of the pre-aperture array 3 and the PAA base 90 are separated. The distance from the positioning pin opening 93a or 93b is measured and recorded. Thereafter, after replacement with a new pre-aperture array 3 ′ (not shown), the opening 3 a ′ (not shown) of the new pre-aperture array based on the positioning pin opening 93 a or 93 b arranged on the PAA base 90. Alternatively, the mark 3b ′ (not shown) is adjusted to the recording distance. The position-adjusted PAA base 90 is rearranged on the AA base 91 determined by the positioning pins 92a and 92b.

さらに、プリアパーチャアレイ3とアパーチャアレイ4の位置あわせ機構は、図10に示す形態でもよい。図10において、プリアパーチャアレイ3は、PAAベース100によって保持され、アパーチャアレイ4は、AAベース101によって保持される。AAベース101には、AAベースに対するPAAベースの位置を決める直角ブロック102が配置され、PAAベースには直角ブロック102を受ける直角ブロック用平面103が配置されている。   Furthermore, the alignment mechanism of the pre-aperture array 3 and the aperture array 4 may have the form shown in FIG. In FIG. 10, the pre-aperture array 3 is held by the PAA base 100, and the aperture array 4 is held by the AA base 101. The AA base 101 is provided with a right-angle block 102 that determines the position of the PAA base relative to the AA base, and the PAA base is provided with a right-angle block plane 103 that receives the right-angle block 102.

プリアパーチャアレイ3の開口3aとアパーチャアレイ4の開口4aは以下の手順により位置あわせ調整が行われる。   The opening 3a of the pre-aperture array 3 and the opening 4a of the aperture array 4 are adjusted by the following procedure.

まず、アパーチャアレイ4が搭載されたAAベース101の上部に、固定されていないプリアパーチャアレイ3を搭載したPAAベース100を、直角ブロック102で規定された位置に配置する。この状態で、プリアパーチャアレイ3の開口3aがアパーチャアレイ4の開口4aを内包するようにプリアパーチャアレイ3をアパーチャアレイ4に対して移動させて位置調整をおこなう。この際、開口3aが開口4aを内包する位置に配置されたか否かは光学顕微鏡等を用いて観察しながら調整をおこなう。次に、開口3a、開口4aの位置調整が行われた状態で、PAAベース100とプリアパーチャアレイ3を固定する。   First, the PAA base 100 on which the pre-aperture array 3 that is not fixed is mounted is arranged at a position defined by the right-angle block 102 on the AA base 101 on which the aperture array 4 is mounted. In this state, the pre-aperture array 3 is moved with respect to the aperture array 4 so that the opening 3a of the pre-aperture array 3 includes the opening 4a of the aperture array 4 to adjust the position. At this time, whether or not the opening 3a is disposed at a position including the opening 4a is adjusted while observing using an optical microscope or the like. Next, the PAA base 100 and the pre-aperture array 3 are fixed with the positions of the openings 3a and 4a adjusted.

このように直角ブロック102を用いることにより、PAAベース100に搭載されたプリアパーチャアレイ3は、アパーチャアレイ4に対して水平、垂直、回転方向対して一意的に定義される。   By using the right angle block 102 in this way, the pre-aperture array 3 mounted on the PAA base 100 is uniquely defined with respect to the aperture array 4 in the horizontal, vertical, and rotational directions.

次に、前述の理由等によりプリアパーチャアレイ3を交換する際は、PAAベース100とともにプリアパーチャアレイ3をAAベース101から分離し、プリアパーチャアレイ3の開口3aもしくはマーク3bと、PAAベース100に配置された直角ブロック用平面103との距離を測定および記録する。しかる後に新規なるプリアパーチャアレイ3’(図示せず)に交換後、PAAベース100に取り付けられた直角ブロック用平面103を基準に、新規なるプリアパーチャアレイの開口3a’(図示せず)もしくはマーク3b’(図示せず)を前記記録の距離に調整する。この位置調整されたPAAベース100を、直角ブロック102によって決められたAAベース101上に再配置する。   Next, when exchanging the pre-aperture array 3 for the reasons described above, the pre-aperture array 3 is separated from the AA base 101 together with the PAA base 100, and the opening 3 a or mark 3 b of the pre-aperture array 3 and the PAA base 100 are separated. Measure and record the distance to the placed right-angle block plane 103. Thereafter, after replacement with a new preaperture array 3 ′ (not shown), the opening 3 a ′ (not shown) or mark of the new preaperture array based on the right-angle block plane 103 attached to the PAA base 100. 3b ′ (not shown) is adjusted to the recording distance. This aligned PAA base 100 is repositioned on the AA base 101 determined by the right angle block 102.

(実施の形態2)
図11は、本発明の実施の形態2による電子線露光装置において、その構成の一例を示す要部概略図である。図11において、電子源1から放射される電子線は、コリメータレンズ2によって略平行の電子ビームとなり、多段に構成された複数の開口を有するプリアパーチャアレイ31を照明する。プリアパーチャアレイ31は少なくとも2段の構成を有し、本実施の形態2ではプリアパーチャアレイ32、33により構成されている。
(Embodiment 2)
FIG. 11 is a main part schematic diagram showing an example of the configuration of an electron beam exposure apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 11, the electron beam emitted from the electron source 1 becomes a substantially parallel electron beam by the collimator lens 2, and illuminates the preaperture array 31 having a plurality of openings configured in multiple stages. The pre-aperture array 31 has a configuration of at least two stages. In the second embodiment, the pre-aperture array 31 includes pre-aperture arrays 32 and 33.

図12は、プリアパーチャアレイ31をアパーチャアレイ4に対して設置した際の配置関係を示す断面図である。プリアパーチャアレイ32、33にはアパーチャアレイ4に対応した複数の開口32a、33aが設けられており、それぞれに必要に応じて該開口32a、33aとの相対位置が保証された位置あわせ基準となるマーク(図示せず)が配置されている。開口32a、33aの大きさは、同等もしくは上方に配置される開口32aが下方に配置される開口33aよりも大きく、アパーチャアレイ4に近づくに従って段階的に、もしくは徐徐に小さくなるように形成されている。プリアパーチャアレイ32、33の開口32a、33aとアパーチャアレイ4の開口4aの位置あわせは、実施の形態1で説明した位置あわせ調整機構および調整方法を繰り返すことにより実施される。   FIG. 12 is a cross-sectional view showing the positional relationship when the pre-aperture array 31 is installed with respect to the aperture array 4. The pre-aperture arrays 32 and 33 are provided with a plurality of openings 32a and 33a corresponding to the aperture array 4, and each of the pre-aperture arrays 32 and 33 serves as an alignment reference in which a relative position with the openings 32a and 33a is guaranteed as necessary. A mark (not shown) is arranged. The sizes of the openings 32a and 33a are equal or larger than the opening 32a disposed above, and are formed so as to decrease stepwise or gradually as the aperture array 4 is approached. Yes. The alignment of the openings 32a and 33a of the pre-aperture arrays 32 and 33 and the opening 4a of the aperture array 4 is performed by repeating the alignment adjustment mechanism and the adjustment method described in the first embodiment.

また、実施の形態1と同様にプリアパーチャアレイ32、33は分離脱着が可能であり、必要に応じて交換が可能である。開口の位置あわせは理想的には全てが同心状に配置されることであるが、位置ずれが生じた際も、プリアパーチャアレイ32、33を重ね合わせて形成された開口がアパーチャアレイ4の開口4aを内包していればよい。   Further, as in the first embodiment, the preaperture arrays 32 and 33 can be separated and detached, and can be exchanged as necessary. Ideally, the apertures are all arranged concentrically, but the apertures formed by superimposing the pre-aperture arrays 32 and 33 are the apertures of the aperture array 4 even when misalignment occurs. What is necessary is just to include 4a.

上記構成の多段に構成されたプリアパーチャアレイ31を用いることにより下記の効果を得ることが出来る。   The following effects can be obtained by using the multi-stage pre-aperture array 31 configured as described above.

まず、第1に、プリアパーチャアレイ31を多段に構成することで、アパーチャアレイ4に照射する電子ビームを段階的に遮断することができるため、プリアパーチャアレイ31の各段(本実施の形態2の構成例ではプリアパーチャアレイ32、33)に照射される電子ビームが段階的に減少し、下段側のプリアパーチャアレイの熱負荷が軽減される。このため、プリアパーチャアレイ31の各段の耐熱構造に変化を持たせ、よりプリアパーチャアレイとしての効果を向上させることができる。   First, since the pre-aperture array 31 is configured in multiple stages, the electron beam applied to the aperture array 4 can be blocked in stages, so that each stage of the pre-aperture array 31 (second embodiment). In this configuration example, the electron beams applied to the pre-aperture arrays 32 and 33) are reduced stepwise, and the thermal load on the lower pre-aperture array is reduced. For this reason, the heat-resistant structure of each stage of the pre-aperture array 31 can be changed to further improve the effect as the pre-aperture array.

具体的には、プリアパーチャアレイ31の各段を融点の異なる材料で構成する、熱伝導率が異なる材料で構成する、厚みの異なる構成とする、などであり、これらを単独、あるいは組み合わせることで効果を得る。   Specifically, each stage of the pre-aperture array 31 is made of a material having a different melting point, made of a material having a different thermal conductivity, a structure having a different thickness, etc., and these can be used alone or in combination. Get the effect.

例えば、上段側に配置されるプリアパーチャアレイ32は融点の高い耐熱材であるモリブデン等により構成して高い耐熱性を確保し、下段側に配置されるプリアパーチャアレイ33はモリブデンよりも耐熱性は低いが熱伝導率が高く、開口の形状精度や開口の配列精度を高くできる材料であるシリコン等で構成し、電子ビームの照射による入熱を素早く拡散させて温度上昇を軽減する構造を採用したり、または、下段側に配置されるプリアパーチャアレイの厚みを小さくし、開口部加工時のアスペクト比を小さくすることで開口の形状精度や開口の配列精度を向上させるなどが挙げられる。   For example, the preaperture array 32 disposed on the upper side is made of molybdenum or the like having a high melting point to ensure high heat resistance, and the preaperture array 33 disposed on the lower side is more heat resistant than molybdenum. Although it is low, it has a high thermal conductivity, and it is made of silicon, which is a material that can increase the shape accuracy of the openings and the arrangement accuracy of the openings, and adopts a structure that quickly diffuses heat input due to electron beam irradiation to reduce temperature rise. Or, the thickness of the pre-aperture array disposed on the lower side is reduced, and the aspect ratio at the time of opening processing is reduced, thereby improving the shape accuracy of the openings and the arrangement accuracy of the openings.

第2に、プリアパーチャアレイ31を多段に構成することで、輻射遮蔽効果を向上させることができる。例えば、プリアパーチャアレイが1段の場合に比較してプリアパーチャアレイが2段の場合、それぞれの射出率が同じであるなら、輻射による伝熱量は1/2に低減され、更にプリアパーチャアレイをn段とすれば、輻射による伝熱量は1/nとなり、段数が多い程アパーチャアレイ4の熱負荷を軽減できる。   Secondly, by configuring the pre-aperture array 31 in multiple stages, the radiation shielding effect can be improved. For example, when the pre-aperture array has two stages and the pre-aperture array has two stages, if the respective injection rates are the same, the amount of heat transfer due to radiation is reduced by half, and the pre-aperture array is further reduced. If there are n stages, the heat transfer amount by radiation is 1 / n, and the heat load of the aperture array 4 can be reduced as the number of stages increases.

第3に、プリアパーチャアレイ31を多段に構成することで、上段側のプリアパーチャアレイに熱溶解などの問題が生じた際にも、アパーチャアレイ4は2段目以降のプリアパーチャアレイにより電子ビームの照射による入熱が軽減されているので、熱的に保護され、使用寿命を長くできる。   Third, since the pre-aperture array 31 is configured in multiple stages, the aperture array 4 can be used as an electron beam by the pre-aperture array in the second and subsequent stages even when a problem such as heat melting occurs in the upper pre-aperture array. Since the heat input due to irradiation is reduced, it is thermally protected and the service life can be extended.

第4に、プリアパーチャアレイ31の開口を上段側ほど大きくすることにより位置あわせ調整作業の軽減と加工精度の軽減を可能にする。   Fourth, by increasing the opening of the pre-aperture array 31 toward the upper side, it is possible to reduce the alignment adjustment work and the processing accuracy.

また、さらに、本実施の形態2の構成によっても、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。すなわち、アパーチャアレイ4への電子ビームの照射量が減少するため、電子ビームが照射されることによりアパーチャアレイ4がハイドロカーボンなどの付着により汚れることを最小限とすることができ、アパーチャアレイの交換寿命を長くすることができる。さらに、プリアパーチャアレイ31にハイドロカーボン等の付着による汚れが生じ、交換が必要となった際にも描画精度に影響を与えることなく、チャージアップ現象などの影響を取り除くことができるなどの効果が期待できる。   Furthermore, the same effects as those of the first embodiment can be obtained by the configuration of the second embodiment. That is, since the amount of electron beam irradiation to the aperture array 4 is reduced, it is possible to minimize contamination of the aperture array 4 due to adhesion of hydrocarbons or the like by irradiation of the electron beam. The lifetime can be extended. In addition, when the pre-aperture array 31 is contaminated by adhesion of hydrocarbons or the like and needs to be replaced, it is possible to remove the influence of the charge-up phenomenon without affecting the drawing accuracy. I can expect.

(実施の形態3)
図13は、本発明の実施の形態3による電子線露光装置において、その構成の一例を示す要部概略図である。図13において、電子源1から放射される電子線は、コリメータレンズ2によって略平行の電子ビームとなり、温調機構と複数の開口を備えたプリアパーチャアレイ34を照明する。温調機構を備えたプリアパーチャアレイ34は、複数の開口を有するプリアパーチャアレイ35と該プリアパーチャアレイ35を加熱または冷却が可能な温調機構60から構成される。
(Embodiment 3)
FIG. 13 is a main part schematic diagram showing an example of the configuration of an electron beam exposure apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 13, the electron beam emitted from the electron source 1 becomes a substantially parallel electron beam by the collimator lens 2, and illuminates the pre-aperture array 34 having a temperature adjustment mechanism and a plurality of openings. The pre-aperture array 34 provided with a temperature adjustment mechanism includes a pre-aperture array 35 having a plurality of openings and a temperature adjustment mechanism 60 capable of heating or cooling the pre-aperture array 35.

本実施の形態3ではプリアパーチャアレイ35を冷却する場合を例に説明するが、加熱する場合は、冷却機構の媒体を所望の温度(通常は室温より高い温度)に設定する、または冷却機構を加熱ヒータとすることなどで実施が可能である。   In the third embodiment, the case where the pre-aperture array 35 is cooled will be described as an example. However, when heating, the medium of the cooling mechanism is set to a desired temperature (usually higher than room temperature), or the cooling mechanism is It can be implemented by using a heater.

図14は、プリアパーチャアレイ35とPAAベース141、アパーチャアレイ4とAAベース142、そして温調機構60の配置関係を示す鳥瞰図である。温調機構60には実施の形態1で説明した位置あわせ機構および調整方法が備えられており、PAAベース141の交換の際も、速やかな交換が可能であり、かつ描画条件を高精度に再現できる。また、AAベース142にはセラミックスなどの高熱抵抗部材143を介して温調機構60が備えられており、プリアパーチャアレイ35とアパーチャアレイ4とが熱的に分離されるようになっている。   FIG. 14 is a bird's eye view showing the positional relationship between the pre-aperture array 35 and the PAA base 141, the aperture array 4 and the AA base 142, and the temperature adjustment mechanism 60. The temperature adjustment mechanism 60 is provided with the alignment mechanism and the adjustment method described in the first embodiment. When the PAA base 141 is replaced, it can be replaced quickly and the drawing conditions can be reproduced with high accuracy. it can. The AA base 142 is provided with a temperature adjustment mechanism 60 via a high thermal resistance member 143 such as ceramics, so that the pre-aperture array 35 and the aperture array 4 are thermally separated.

本実施の形態3では、冷却の場合を例とするので、温調機構60を冷却機構として説明する。温調機構60は、非磁性であり望ましくは熱伝導率が高い銅またはアルミニウムおよびその合金や、シリコンにアルミニウム等を侵含させた複合材等の材質から構成し、その内部には、冷媒を循環させる循環路144を設ける。そして、図示しない外部に設けられた温度調整装置から所望の温度、流量、圧力が調整された冷媒を循環路144中で循環させることで、PAAベース141とプリアパーチャアレイ35を冷却することができる。具体例としては、例えば、温調機構60を実用金属では熱伝導率が最も高い純銅とし、冷媒を循環させる循環路144を銅パイプで構成し、冷媒には20±0.05℃に調整された水を使用する。   In this Embodiment 3, since the case of cooling is taken as an example, the temperature adjustment mechanism 60 will be described as a cooling mechanism. The temperature control mechanism 60 is made of a material such as copper or aluminum and its alloy, which is non-magnetic and preferably has high thermal conductivity, or a composite material in which aluminum is impregnated with silicon, etc. A circulation path 144 for circulation is provided. Then, the PAA base 141 and the pre-aperture array 35 can be cooled by circulating a refrigerant whose temperature, flow rate, and pressure are adjusted in a circulation path 144 from a temperature adjustment device provided outside (not shown). . As a specific example, for example, the temperature control mechanism 60 is made of pure copper having the highest thermal conductivity among practical metals, and the circulation path 144 for circulating the refrigerant is constituted by a copper pipe, and the refrigerant is adjusted to 20 ± 0.05 ° C. Use fresh water.

なお、温調機構60とPAAベース141の接触部はその接触熱抵抗を低減させるために伝熱スペンサーなどを設けることが望ましいが、面精度を高くし両者を押し付けることや、伝熱シートをはさみ実質的な接触面積を増やすことによってもその効果を得ることができる。   In addition, it is desirable to provide a heat transfer spencer or the like at the contact portion between the temperature control mechanism 60 and the PAA base 141 in order to reduce the contact heat resistance. However, the surface accuracy is increased and both are pressed, or the heat transfer sheet is sandwiched. The effect can also be obtained by increasing the substantial contact area.

冷媒を循環させる循環路144は、水漏れを防ぎメンテナンス性を向上させるために、本実施の形態3のようにPAAベース141と別体で構成しているが、循環路144をジャケット構造として直接、PAAベース141を冷却しても良い。冷媒としては水以外に電気絶縁性を有するフロリナートや温調された冷風、窒素ガス等の不活性ガスを使用しても同様の効果を得られる。   The circulation path 144 for circulating the refrigerant is configured separately from the PAA base 141 as in the third embodiment in order to prevent water leakage and improve maintainability. However, the circulation path 144 is directly used as a jacket structure. The PAA base 141 may be cooled. The same effect can be obtained by using, as the refrigerant, fluorinate having electrical insulating properties other than water, temperature-controlled cold air, or inert gas such as nitrogen gas.

上記の手段によりプリアパーチャアレイ35が冷却されるので、電子ビームの照射による入熱が外部に排出されてプリアパーチャアレイ35の熱負荷が軽減される。このため、必ずしもプリアパーチャアレイ35に高い融点をもつ耐熱材を使用せずともよくなり、その材質を、必要となる開口の形状精度や開口の配列精度の確保、加工性、コスト等の条件から選択して使用することができる。   Since the preaperture array 35 is cooled by the above-described means, the heat input due to the irradiation of the electron beam is discharged to the outside, and the thermal load on the preaperture array 35 is reduced. For this reason, it is not always necessary to use a heat-resistant material having a high melting point for the pre-aperture array 35, and the material is selected from conditions such as required shape accuracy of openings and arrangement accuracy of openings, workability, and cost. You can select and use.

また、図15に示すように、温調機構60をプリアパーチャアレイ35とアパーチャアレイ4の間に設けるだけでなく、アパーチャアレイ4とベース145との間に設けることも当然可能であり、この場合はアパーチャアレイ4の熱負荷を軽減し熱溶解などの問題を回避することに加えて、電子ビームの照射による温度上昇を抑えられるため、線膨張によるアパーチャアレイ4の開口の形状精度や開口の配列精度の悪化を最小限とする効果を得ることが出来る。   Further, as shown in FIG. 15, the temperature adjustment mechanism 60 can be provided not only between the pre-aperture array 35 and the aperture array 4 but also between the aperture array 4 and the base 145, in this case. In addition to reducing the thermal load of the aperture array 4 and avoiding problems such as thermal melting, the temperature rise due to the irradiation of the electron beam can be suppressed, so the shape accuracy of the aperture array 4 due to linear expansion and the arrangement of the apertures An effect of minimizing deterioration in accuracy can be obtained.

また、本実施の形態3の構成でもプリアパーチャアレイ35によりアパーチャアレイ4への電子ビームの照射量が減少するため、ハイドロカーボン等の付着による汚れの影響を最小限とできることなど実施の形態1に記載した効果を得ることができる。   Further, in the configuration of the third embodiment, since the electron beam irradiation amount to the aperture array 4 is reduced by the pre-aperture array 35, the influence of dirt due to adhesion of hydrocarbon or the like can be minimized. The described effects can be obtained.

また、当然のことながら、実施の形態2に記載の多段に構成されたプリアパーチャアレイ31の各段、もしくは一部の段に本実施の形態3の手段を設けることも可能であることは改めて説明するまでもない。   As a matter of course, the means of the third embodiment can be provided at each stage or a part of the stages of the pre-aperture array 31 configured in multiple stages as described in the second embodiment. Needless to explain.

さらに、図16に示すように、温調機構60は、ヒートパイプ161を用いたものであっても良い。ヒートパイプ161の内部にはエタノールなど沸点の低い液体が入っている。プリアパーチャアレイ35の熱によって、エタノールなど沸点の低い液体が気化し、そのときの気化熱を利用して、PAAベース141とプリアパーチャアレイ35を冷却する。また、当然のことながら、ヒートパイプ161を用いた温調機構60は、アパーチャアレイ4を冷却しても良いことは改めて説明するまでもない。   Furthermore, as shown in FIG. 16, the temperature adjustment mechanism 60 may use a heat pipe 161. The heat pipe 161 contains a low boiling point liquid such as ethanol. A liquid having a low boiling point such as ethanol is vaporized by the heat of the pre-aperture array 35, and the PAA base 141 and the pre-aperture array 35 are cooled using the heat of vaporization at that time. Needless to say, the temperature adjustment mechanism 60 using the heat pipe 161 may cool the aperture array 4.

さらに、図17に示すように、温調機構はペルチェ素子171を用いたものであっても良い。ペルチェ素子171の冷却側をプリアパーチャアレイ35側とし、ペルチェ素子171の放熱側をプリアパーチャアレイ35と反対側とする。ペルチェ素子171の放熱側には、別の温調機構172が備わっており、図14や図16の説明で示した方法と同様の方法で、ペルチェ素子171による放熱を冷却する。   Furthermore, as shown in FIG. 17, the temperature adjustment mechanism may use a Peltier element 171. The cooling side of the Peltier element 171 is the preaperture array 35 side, and the heat dissipation side of the Peltier element 171 is the side opposite to the preaperture array 35. On the heat dissipation side of the Peltier element 171, another temperature control mechanism 172 is provided, and the heat dissipation by the Peltier element 171 is cooled by the same method as the method illustrated in FIGS.

また、当然のことながら、ペルチェ素子171を用いた温調機構は、アパーチャアレイ4を冷却しても良いことは改めて説明するまでもない。   Needless to say, the temperature control mechanism using the Peltier element 171 may cool the aperture array 4 again.

さらに、図18に示すように、温調機構60をPAAベース141やAAベース142と接触させずに、熱の輻射を用いてプリアパーチャアレイ35やアパーチャアレイ4を冷却しても良い。温調機構60は図14や図16の説明で示した方法と同様の方法である。   Furthermore, as shown in FIG. 18, the pre-aperture array 35 and the aperture array 4 may be cooled using heat radiation without bringing the temperature adjustment mechanism 60 into contact with the PAA base 141 and the AA base 142. The temperature adjustment mechanism 60 is the same method as the method shown in FIG. 14 and FIG.

なお、本実施の形態3では冷却の場合を例に説明したが、加熱の場合には上記効果に加えて、加熱されたプリアパーチャアレイ141の(アパーチャアレイ142に本手段が設置の場合はアパーチャアレイ142の)温度が上昇することにより、凝縮現象が緩和されるので、電子ビームの照射により生じるハイドロカーボン等の付着が発生し難くなる効果が得られ、電子ビームによるチャージアップ現象を緩和する効果やプリアパーチャアレイ141の交換寿命を長くすることが出来るなどの効果をあわせて得ることができる。   In the third embodiment, the case of cooling has been described as an example. However, in the case of heating, in addition to the above effects, the aperture of the heated pre-aperture array 141 (when this means is installed in the aperture array 142) is described. As the temperature (of the array 142) rises, the condensation phenomenon is alleviated, so that the effect of making it difficult for hydrocarbons and the like caused by electron beam irradiation to occur is obtained, and the charge-up phenomenon due to the electron beam is alleviated. In addition, effects such as extending the replacement life of the pre-aperture array 141 can be obtained.

(実施の形態4)
図19は、本発明の実施の形態4による電子線露光装置において、その構成の一例を示す要部概略図である。図19において、電子源1から放射される電子線は、コリメータレンズ2によって略平行の電子ビームとなり、温調機構と温度を測定するための測温素子70と複数の開口を備えたプリアパーチャアレイ36を照明する。プリアパーチャアレイ36は、複数の開口を有するプリアパーチャアレイ37と該プリアパーチャアレイ37を加熱または冷却が可能な温調機構64から構成される。
(Embodiment 4)
FIG. 19 is a main part schematic diagram showing an example of the configuration of an electron beam exposure apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 19, an electron beam emitted from the electron source 1 is converted into a substantially parallel electron beam by the collimator lens 2, and a pre-aperture array having a temperature control device 70, a temperature measuring element 70 for measuring temperature, and a plurality of openings. Illuminate 36. The pre-aperture array 36 includes a pre-aperture array 37 having a plurality of openings and a temperature control mechanism 64 that can heat or cool the pre-aperture array 37.

プリアパーチャアレイ36を通過した電子ビームは、さらにアパーチャアレイ41を通過し、該アパーチャアレイ41にも、温度を測定するための測温素子71が取り付けられている。プリアパーチャアレイ36およびアパーチャアレイ41に配置された測温素子70、71は、装置外部に設けた温調器72に接続されており、該温調器72は、温調機構64の温度を制御する媒体の温度を管理するやはり装置外部に設けた温度調整装置(図示せず)に接続されている。該温度調整装置は、温調器72が取得する温度情報をもとに温調機構64の温度を制御する媒体の温度を制御することが可能な構成となっている。媒体としては、例えば水などが挙げられる。当然のことながら、測温素子70、71は、プリアパーチャアレイ36、アパーチャアレイ41を通過する電子線への影響がない部位に取り付けられており、その取り付け位置は表面、裏面を問わない。   The electron beam that has passed through the pre-aperture array 36 further passes through the aperture array 41, and a temperature measuring element 71 for measuring the temperature is also attached to the aperture array 41. The temperature measuring elements 70 and 71 arranged in the pre-aperture array 36 and the aperture array 41 are connected to a temperature controller 72 provided outside the apparatus, and the temperature controller 72 controls the temperature of the temperature control mechanism 64. It is also connected to a temperature adjusting device (not shown) provided outside the device for managing the temperature of the medium to be operated. The temperature adjustment device is configured to be able to control the temperature of the medium that controls the temperature of the temperature adjustment mechanism 64 based on the temperature information acquired by the temperature controller 72. Examples of the medium include water. As a matter of course, the temperature measuring elements 70 and 71 are attached to portions that do not affect the electron beam passing through the pre-aperture array 36 and the aperture array 41, and the attachment positions thereof do not matter on the front surface or the back surface.

さらに、測温素子70,71は非磁性もしくは極めて磁性の小さいものが望ましく、その取り付けは、測温素子を揮発成分の少ない接着剤などにより接着固定してもよいし、温度測定デバイスとして、プリアパーチャアレイ36、アパーチャアレイ41上に直接形成してもよい。具体例としては、例えば、アパーチャアレイ41をシリコンとし、半導体プロセスによりその表面上白金測温抵抗体を直接形成して使用する。   Further, the temperature measuring elements 70 and 71 are preferably non-magnetic or extremely small in magnetism, and the temperature measuring elements 70 and 71 may be attached and fixed with an adhesive having a small volatile component, etc. You may form directly on the aperture array 36 and the aperture array 41. FIG. As a specific example, for example, the aperture array 41 is made of silicon, and a platinum resistance temperature detector is directly formed on the surface by a semiconductor process and used.

また、本実施の形態4においても、プリアパーチャアレイ36とアパーチャアレイ41のそれぞれに設けられた開口3a、4a(図示せず)は、実施の形態1にて説明の位置あわせ機構および調整方法により位置あわせ並びに調整が行われる。   Also in the fourth embodiment, the openings 3a and 4a (not shown) provided in each of the pre-aperture array 36 and the aperture array 41 are formed by the alignment mechanism and the adjustment method described in the first embodiment. Alignment and adjustment are performed.

上記説明の構成によるアパーチャアレイ41およびプリアパーチャアレイ36の温度制御方法について以下に説明する。   A temperature control method for the aperture array 41 and the pre-aperture array 36 having the above-described configuration will be described below.

前記略平行の電子ビームがプリアパーチャアレイ36を照明し、さらに該プリアパーチャアレイ36により分割された電子ビームがアパーチャアレイ41を照明すると、プリアパーチャアレイ36およびアパーチャアレイ41の温度が上昇する。この上昇した温度は測温素子70および71により温調器72へ電気信号として伝達され、プリアパーチャアレイ36およびアパーチャアレイ41の温度がモニタされる。   When the substantially parallel electron beam illuminates the pre-aperture array 36 and the electron beam divided by the pre-aperture array 36 illuminates the aperture array 41, the temperature of the pre-aperture array 36 and the aperture array 41 rises. The increased temperature is transmitted as an electric signal to the temperature controller 72 by the temperature measuring elements 70 and 71, and the temperatures of the pre-aperture array 36 and the aperture array 41 are monitored.

アパーチャアレイ41の許容温度は、アパーチャアレイ41を構成する材質、描画精度から要求されるアパーチャの形状精度、配列精度により予め定められており、温調器72にてモニタされた温度と比較される。モニタされた温度がアパーチャアレイ41の許容温度を超えないように、温調器72は温調機構64へ供給される媒体の温度、流量、流速などを可変に制御するように前述の温度調整装置を制御することで、プリアパーチャアレイ37の温度を制御する。測温素子71によりモニタされるアパーチャアレイ41の温度とアパーチャアレイ41の許容温度は常に比較され、PID制御等のフィードバック制御またはフィードフォワード制御によりアパーチャアレイ41の温度が一定値または許容値を超えないように制御される。   The allowable temperature of the aperture array 41 is determined in advance by the shape accuracy and arrangement accuracy of the aperture required from the material constituting the aperture array 41 and the drawing accuracy, and is compared with the temperature monitored by the temperature controller 72. . In order to prevent the monitored temperature from exceeding the allowable temperature of the aperture array 41, the temperature controller 72 controls the temperature, flow rate, flow rate, etc. of the medium supplied to the temperature adjustment mechanism 64 in a variable manner. By controlling the above, the temperature of the pre-aperture array 37 is controlled. The temperature of the aperture array 41 monitored by the temperature measuring element 71 and the allowable temperature of the aperture array 41 are always compared, and the temperature of the aperture array 41 does not exceed a certain value or allowable value by feedback control such as PID control or feedforward control. To be controlled.

上記説明の構成と制御によりアパーチャアレイ41の温度は所望の値に制御されることとなり、実施の形態3記載の効果に加えて、アパーチャの形状精度、配列精度を更に高精度に維持することが可能となる。   With the configuration and control described above, the temperature of the aperture array 41 is controlled to a desired value. In addition to the effects described in the third embodiment, the shape accuracy and arrangement accuracy of the apertures can be maintained with higher accuracy. It becomes possible.

また、同様に、プリアパーチャアレイ36に配置された測温素子70を用いて、プリアパーチャアレイ36の温度を制御することで、アパーチャアレイ41の温度上昇を許容値内に抑えることも可能である。これらいずれの場合でも、プリアパーチャアレイ36を構成する材質等はその温度が制御されるため、高融点材料などを使用する必要がなくなり、より開口の形状精度、配列精度を高くすることのできる材料の使用や、安価な材料の使用が可能となる。   Similarly, by controlling the temperature of the pre-aperture array 36 using the temperature measuring elements 70 arranged in the pre-aperture array 36, it is also possible to suppress the temperature rise of the aperture array 41 within an allowable value. . In any of these cases, since the temperature of the material constituting the pre-aperture array 36 is controlled, it is not necessary to use a high melting point material or the like, and the material that can increase the shape accuracy and arrangement accuracy of the openings. And inexpensive materials can be used.

さらにまた、プリアパーチャアレイ36に設置の温調機構64をアパーチャアレイ41に設けて同様の温度制御を行うこともできる。この場合、アパーチャアレイ41の温度を直接制御管理できるので、照射される電子ビームの条件によってはプリアパーチャアレイ36を不要とすることも可能である。   Furthermore, the temperature control mechanism 64 installed in the pre-aperture array 36 may be provided in the aperture array 41 to perform similar temperature control. In this case, since the temperature of the aperture array 41 can be directly controlled and managed, the pre-aperture array 36 may be unnecessary depending on the conditions of the irradiated electron beam.

なお、本実施の形態4では温調機構64の温度を制御する媒体に水を使用した例を説明したが、実施の形態3で説明した他の方法や他の媒体、加熱ヒータを使用することも当然可能である。   In the fourth embodiment, the example in which water is used as the medium for controlling the temperature of the temperature adjustment mechanism 64 has been described. However, the other method described in the third embodiment, the other medium, and the heater are used. Of course it is also possible.

(実施の形態5)
図20は、本発明の実施の形態5による電子線露光装置において、その構成の一例を示す要部概略図である。図20に示す電子線露光装置は、実施の形態1などで述べたようなマルチ電子線を用いた構成ではなく、1本の電子線を用いた構成例となっている。
(Embodiment 5)
FIG. 20 is a main part schematic diagram showing an example of the configuration of an electron beam exposure apparatus according to Embodiment 5 of the present invention. The electron beam exposure apparatus shown in FIG. 20 is not a configuration using a multi-electron beam as described in Embodiment 1 or the like, but a configuration example using a single electron beam.

電子源201から放出された電子線は、プリアパーチャ210を通過し、アパーチャ211を照明することで開口数(NA)が決定され、電磁レンズ202によって電子源201の像203を形成する。その電子源像203は電磁レンズ205、208から成る縮小電子光学系を介してウエハ209上に縮小投影される。ブランカー204は、電子源像203の位置にある静電型偏向器で、ウエハ209に対する電子線の照射と遮蔽を制御する。ウエハ209に対する電子線の遮蔽は、ブランキングアパーチャ206を用いて行う。また、電子線は静電偏向器207によってウエハ209上を走査される。   The electron beam emitted from the electron source 201 passes through the pre-aperture 210, and the numerical aperture (NA) is determined by illuminating the aperture 211, and an image 203 of the electron source 201 is formed by the electromagnetic lens 202. The electron source image 203 is reduced and projected onto the wafer 209 via a reduction electron optical system including electromagnetic lenses 205 and 208. The blanker 204 is an electrostatic deflector located at the position of the electron source image 203 and controls irradiation and shielding of the electron beam to the wafer 209. The blanking aperture 206 is used to shield the electron beam from the wafer 209. The electron beam is scanned on the wafer 209 by the electrostatic deflector 207.

実施の形態1で述べたように、プリアパーチャ210は、アパーチャ211に対応した開口を有し、その開口はアパーチャ211に設けられた開口よりも大きい。従って、プリアパーチャ210を通過した電子線は、アパーチャ211に照射され、アパーチャ211に設けられた開口によりそのビーム形状が成形される。   As described in the first embodiment, the pre-aperture 210 has an opening corresponding to the aperture 211, and the opening is larger than the opening provided in the aperture 211. Therefore, the electron beam that has passed through the pre-aperture 210 is irradiated onto the aperture 211, and its beam shape is shaped by the opening provided in the aperture 211.

本実施の形態5のプリアパーチャ210及びアパーチャ211の構成は、実施の形態1で説明したものと同様の位置あわせ調整機構を有しており、プリアパーチャ210もしくはアパーチャ211の交換の際も、速やかな交換が可能であり、かつ、描画条件を高精度に再現できる。さらに、本実施の形態5のプリアパーチャ210及びアパーチャ211は、実施の形態1から4で説明したものと同様の温調機構を有しており、電子ビームの照射による入熱が外部に排出されてプリアパーチャ210及びアパーチャ211の熱負荷を軽減することができる。   The configuration of the pre-aperture 210 and the aperture 211 of the fifth embodiment has the same alignment adjustment mechanism as that described in the first embodiment, and even when the pre-aperture 210 or the aperture 211 is replaced, the configuration is quick. Exchange is possible, and the drawing conditions can be reproduced with high accuracy. Further, the pre-aperture 210 and the aperture 211 of the fifth embodiment have the same temperature control mechanism as that described in the first to fourth embodiments, and heat input due to electron beam irradiation is discharged to the outside. Thus, the thermal load on the pre-aperture 210 and the aperture 211 can be reduced.

(実施の形態6)
本実施の形態6では、上記実施の形態1〜5で説明した電子線露光装置を利用したデバイスの生産方法について説明する。
(Embodiment 6)
In the sixth embodiment, a device production method using the electron beam exposure apparatus described in the first to fifth embodiments will be described.

図21には、微小デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造フローの一例を示している。ステップ1(回路設計)では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ2(露光制御データ作成)では設計した回路パターンに基づいて、これまでに説明したような電子線露光装置の露光制御データを作成する。一方、ステップ3(ウエハ製造)ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。   FIG. 21 shows an example of a manufacturing flow of a microdevice (a semiconductor chip such as an IC or LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head, a micromachine, etc.). In step 1 (circuit design), a semiconductor device circuit is designed. In step 2 (exposure control data creation), exposure control data of the electron beam exposure apparatus as described above is created based on the designed circuit pattern. On the other hand, in step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon.

ステップ4(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、前記露光制御データが入力された電子線露光装置とウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ5(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ4によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップ6(検査)ではステップ5で作製された半導体チップの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷(ステップ7)される。   Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the wafer and the electron beam exposure apparatus to which the exposure control data has been input. The next step 5 (assembly) is referred to as a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4, such as an assembly process (dicing, bonding), a packaging process (chip encapsulation), and the like. including. In step 6 (inspection), the semiconductor chip manufactured in step 5 undergoes inspections such as an operation confirmation test and a durability test. Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step 7).

図22は上記ウエハプロセスの詳細なフローの一例を示す。ステップ11(酸化)ではウエハの表面を酸化させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ13(電極形成)ではウエハ上に電極を蒸着等によって形成する。ステップ14(イオン打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。   FIG. 22 shows an example of a detailed flow of the wafer process. In step 11 (oxidation), the wafer surface is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the wafer surface. In step 13 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition or the like. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer.

ステップ15(レジスト処理)ではウエハ上に感光剤を塗布する。この際に塗布されるレジストの厚さは、例えば次のような値にすることができる。すなわち、例えば、図1等における装置の電子光学系の縮小率を1/50とし、アパーチャアレイ4の開口4aを32行×32列(1024個)とし、その隣接する開口4a間の中心間ピッチを102μmとする場合を想定する。   In step 15 (resist process), a photosensitive agent is applied on the wafer. The thickness of the resist applied at this time can be set to the following value, for example. That is, for example, the reduction ratio of the electron optical system of the apparatus in FIG. 1 is 1/50, the apertures 4a of the aperture array 4 are 32 rows × 32 columns (1024), and the center-to-center pitch between the adjacent apertures 4a Is assumed to be 102 μm.

この場合、1本のビーム(1024本の内の1本)がウエハ上に描くパターンサイズは102μm×1/50=2.04μmとなる。そして、更に、この2.04μmのパターン内で電子ビームによるラスタスキャンが行われ、その最小線幅は、例えば16nmとすることができる。なお、この最小線幅は、図1等の装置構成が、静電レンズ・アレイ5により、ブランカー・アレイ6上に電子源1の中間像を形成する構成となっていることによって実現される。そして、ウエハ上に形成されるパターンの溝の深さとして、例えば、アスペクト比が3を想定すると、最小線幅16nmに対してパターンの溝の深さは16nm×3=48nmとなる。従って、塗布されるレジストの厚さは、このパターンの溝の深さよりも小さい40nm程度とすることができる。   In this case, the pattern size drawn on the wafer by one beam (one of 1024) is 102 μm × 1/50 = 2.04 μm. Further, raster scanning by an electron beam is performed within the 2.04 μm pattern, and the minimum line width can be set to 16 nm, for example. The minimum line width is realized by the configuration of the apparatus shown in FIG. 1 and the like that forms an intermediate image of the electron source 1 on the blanker array 6 by the electrostatic lens array 5. For example, assuming that the aspect ratio is 3 as the depth of the pattern groove formed on the wafer, the depth of the pattern groove is 16 nm × 3 = 48 nm with respect to the minimum line width of 16 nm. Therefore, the thickness of the resist to be applied can be about 40 nm, which is smaller than the depth of the groove of this pattern.

次に、ステップ16(露光)では、上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ17(現像)では露光したウエハを現像する。ステップ18(エッチング)では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。   Next, in step 16 (exposure), the circuit pattern is printed onto the wafer by exposure using the exposure apparatus described above. In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

実施の形態1〜5で説明した電子線露光装置を用いて、このような製造フローを実施することで、従来では製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストで製造することができる。   By implementing such a manufacturing flow using the electron beam exposure apparatus described in the first to fifth embodiments, a highly integrated semiconductor device that has been difficult to manufacture can be manufactured at low cost.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

本発明の実施の形態1による電子線露光装置において、その構成の一例を示す要部概略図である。In the electron beam exposure apparatus by Embodiment 1 of this invention, it is a principal part schematic diagram which shows an example of the structure. 図1のシステム構成の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the system configuration | structure of FIG. 図1のプリアパーチャアレイの構成の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of a structure of the pre-aperture array of FIG. 図1のアパーチャアレイの構成の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of a structure of the aperture array of FIG. 図1におけるプリアパーチャアレイとアパーチャアレイの配置関係を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the arrangement | positioning relationship between the pre-aperture array in FIG. 1, and an aperture array. 図1におけるプリアパーチャアレイとアパーチャアレイの配置関係を示す平面図である。It is a top view which shows the arrangement | positioning relationship of the pre-aperture array in FIG. 1, and an aperture array. 図1におけるプリアパーチャアレイとアパーチャアレイの位置あわせ機構の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the alignment mechanism of the pre-aperture array and aperture array in FIG. 図1におけるプリアパーチャアレイとアパーチャアレイの位置あわせ機構の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the alignment mechanism of the pre-aperture array and aperture array in FIG. 図1におけるプリアパーチャアレイとアパーチャアレイの位置決めピンを用いた位置あわせ機構の一例を示す鳥瞰図である。FIG. 2 is a bird's-eye view showing an example of a positioning mechanism using the pre-aperture array and the positioning pins of the aperture array in FIG. 1. 図1におけるプリアパーチャアレイとアパーチャアレイの直角ブロックを用いた位置あわせ機構の一例を示す鳥瞰図である。FIG. 2 is a bird's-eye view showing an example of an alignment mechanism using a pre-aperture array and a right-angle block of the aperture array in FIG. 1. 本発明の実施の形態2による電子線露光装置において、その構成の一例を示す要部概略図である。In the electron beam exposure apparatus by Embodiment 2 of this invention, it is a principal part schematic diagram which shows an example of the structure. 図11のプリアパーチャアレイとアパーチャアレイの配置関係を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the arrangement | positioning relationship of the pre-aperture array of FIG. 11, and an aperture array. 本発明の実施の形態3による電子線露光装置において、その構成の一例を示す要部概略図である。In the electron beam exposure apparatus by Embodiment 3 of this invention, it is the principal part schematic which shows an example of the structure. 図13におけるプリアパーチャアレイ、アパーチャアレイと温調機構の配置関係の一例を示す鳥瞰図である。It is a bird's-eye view which shows an example of the arrangement | positioning relationship of the pre-aperture array in FIG. 13, an aperture array, and a temperature control mechanism. 図13におけるプリアパーチャアレイ、アパーチャアレイと2つの温調機構の配置関係の一例を示す鳥瞰図である。It is a bird's-eye view which shows an example of arrangement | positioning relationship of the pre-aperture array in FIG. 13, an aperture array, and two temperature control mechanisms. 図13におけるプリアパーチャアレイ、アパーチャアレイとヒートパイプを用いた温調機構の配置関係の一例を示す鳥瞰図である。It is a bird's-eye view which shows an example of arrangement | positioning relationship of the temperature control mechanism using the pre-aperture array in FIG. 13, an aperture array, and a heat pipe. 図13におけるプリアパーチャアレイ、アパーチャアレイとペルチェ素子を用いた温調機構の配置関係の一例を示す鳥瞰図である。It is a bird's-eye view which shows an example of the arrangement | positioning relationship of the temperature control mechanism using the pre-aperture array in FIG. 13, an aperture array, and a Peltier device. 図13におけるプリアパーチャアレイ、アパーチャアレイと熱の輻射を用いた温調機構の配置関係の一例を示す鳥瞰図である。It is a bird's-eye view which shows an example of the arrangement | positioning relationship of the temperature control mechanism using the pre-aperture array in FIG. 13, an aperture array, and heat radiation. 本発明の実施の形態4による電子線露光装置において、その構成の一例を示す要部概略図である。In the electron beam exposure apparatus by Embodiment 4 of this invention, it is a principal part schematic diagram which shows an example of the structure. 本発明の実施の形態5による電子線露光装置において、その構成の一例を示す要部概略図である。In the electron beam exposure apparatus by Embodiment 5 of this invention, it is the principal part schematic which shows an example of the structure. 本発明を用いたデバイスの製造プロセスの一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing process of the device using this invention. 本発明を用いたウエハプロセスの一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of the wafer process using this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 電子源
1a 略平行とされた電子ビーム
2 コリメータレンズ
2a,2b,2c 静電型電子レンズ
3,31,32,33,34,35,36,37 プリアパーチャアレイ
3a,32a,33a,35a 開口
3b マーク
4,41 アパーチャアレイ
4a 開口
4b マーク
5 静電レンズ・アレイ
6 ブランカー・アレイ
7 縮小投影系
7a,7b 対称磁気ダブレット・レンズ
8 ウエハ
9 ブランキングアパーチャ
10 主偏向器
11 XYステージ
12 静電チャック
13 ファラデーカップ
21 コリメータレンズ制御回路
22 ブランカーアレイ制御回路
23 主偏向制御回路
24 電流検出回路
25 ステージ駆動制御回路
26 主制御系
50,90,100,141 プリアパーチャアレイベース
51,51a,51b,51c,53,53a,53b,53c 調整ブロック
52,91,101,142 アパーチャアレイベース
54,54a,54b,56,56a,56b 基準マスター
55 ベース
60,64 温調機構
61 冷却機構
62 循環路
70,71 測温素子
72 温調器
92a,92b 位置決めピン
93a,93b 位置決めピン用開口
102 直角ブロック
103 直角ブロック用平面
143 高熱抵抗部材
144 循環路
145 ベース
161 ヒートパイプ
171 ペルチェ素子
172 ペルチェ素子用温調機構
201 電子源
202 電磁レンズ
203 電子源の像
204 ブランカー
205 電磁レンズ
206 ブランキングアパーチャ
207 静電レンズ
208 電磁レンズ
209 ウエハ
210 プリアパーチャ
211 アパーチャ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electron source 1a Electron beam made substantially parallel 2 Collimator lens 2a, 2b, 2c Electrostatic electron lens 3, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37 Pre-aperture array 3a, 32a, 33a, 35a Aperture 3b mark 4,41 aperture array 4a opening 4b mark 5 electrostatic lens array 6 blanker array
7 Reduction projection system 7a, 7b Symmetric magnetic doublet lens 8 Wafer 9 Blanking aperture 10 Main deflector 11 XY stage 12 Electrostatic chuck 13 Faraday cup 21 Collimator lens control circuit 22 Blanker array control circuit 23 Main deflection control circuit 24 Current detection Circuit 25 Stage drive control circuit 26 Main control system 50, 90, 100, 141 Pre-aperture array base 51, 51a, 51b, 51c, 53, 53a, 53b, 53c Adjustment block 52, 91, 101, 142 Aperture array base 54, 54a, 54b, 56, 56a, 56b Reference master 55 Base 60, 64 Temperature adjustment mechanism 61 Cooling mechanism 62 Circulation path 70, 71 Temperature measuring element 72 Temperature controller 92a, 92b Positioning pin 93a, 93b Positioning pin opening 1 02 Right-angle block 103 Plane for right-angle block 143 High heat resistance member 144 Circulation path 145 Base 161 Heat pipe 171 Peltier element 172 Temperature control mechanism for Peltier element 201 Electron source 202 Electromagnetic lens 203 Image of electron source 204 Blanker 205 Electromagnetic lens 206 Blanking aperture 207 Electrostatic lens 208 Electromagnetic lens 209 Wafer 210 Pre-aperture 211 Aperture

Claims (1)

荷電粒子線を用いて基板を露光する荷電粒子線露光装置であって、
荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、
少なくとも1つの開口を用いて荷電粒子線の形状を制御するアパーチャ手段と、
前記アパーチャ手段の前段に配置され、該アパーチャ手段への前記荷電粒子線の照射量を制限するプリアパーチャアレイ手段とを有し、
前記アパーチャ手段は、アパーチャアレイベースと、該アパーチャアレイベース上に保持されるアパーチャアレイとを備え、
前記プリアパーチャアレイ手段は、
前記アパーチャアレイベース上に載置され、前記アパーチャ手段に対して脱着可能なプリアパーチャアレイベースと、
該プリアパーチャアレイベース上に保持されるプリアパーチャアレイと、
前記プリアパーチャアレイベースの端部に設けられ、前記プリアパーチャアレイ手段の位置調整のためのピンを備えた第1の調整ブロックと、
前記プリアパーチャベースの端部であって該第1の調整ブロックと直交する方向に設けられ、前記ピンを備える第2の調整ブロックと、
前記第1の調整ブロックおよび第2の調整ブロックにより前記プリアパーチャアレイの位置調整の基準となる基準マスタとを備え、
前記第1の調整ブロックのピンと第2の調整ブロックのピンとが前記基準マスタに点接触することにより、前記プリアパーチャアレイ手段の位置決めを行うことを特徴とする荷電粒子線露光装置。
A charged particle beam exposure apparatus that exposes a substrate using a charged particle beam,
A charged particle source emitting a charged particle beam;
Aperture means for controlling the shape of the charged particle beam using at least one aperture;
A pre-aperture array means that is disposed in front of the aperture means and limits the amount of irradiation of the charged particle beam to the aperture means;
The aperture means comprises an aperture array base and an aperture array held on the aperture array base,
The pre-aperture array means includes:
A pre-aperture array base mounted on the aperture array base and detachable from the aperture means;
A pre-aperture array held on the pre-aperture array base;
A first adjustment block provided at an end of the pre-aperture array base and having a pin for adjusting the position of the pre-aperture array means;
A second adjustment block provided at an end of the pre-aperture base and in a direction orthogonal to the first adjustment block, the pin including the pin;
A reference master serving as a reference for adjusting the position of the pre-aperture array by the first adjustment block and the second adjustment block;
The charged particle beam exposure apparatus characterized in that the pre-aperture array means is positioned when the pins of the first adjustment block and the pins of the second adjustment block make point contact with the reference master .
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