JP2014107401A - 描画装置、それを用いた物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の荷電粒子線の電流密度の調整に有利な描画装置を提供する。
【解決手段】描画装置１は、荷電粒子線３６で基板に描画を行うものであり、荷電粒子源１０と、荷電粒子源１０からの荷電粒子線１６が入射するコリメーターレンズ１４と、複数の開口が形成され、コリメーターレンズ１４を介して入射する荷電粒子線を複数の荷電粒子線２５に分割する第１アパーチャアレイ２０と、複数の荷電粒子線２５がそれぞれ入射する複数の開口が形成された第２アパーチャアレイ２３と、複数の荷電粒子線２５のそれぞれに対して屈折力を個別に調整可能な複数のレンズを含み、第１アパーチャアレイ２０と第２アパーチャアレイ２３との間に配置されたレンズアレイ２１、２２とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、描画装置、およびそれを用いた物品の製造方法に関する。

電子ビームなどの荷電粒子線の偏向走査およびブランキングを制御することで基板に描画を行う描画装置が知られている。特に半導体集積回路の製造に用いられる描画装置においては、近年の半導体集積回路内の素子の微細化、回路パターンの複雑化、およびパターンデータの大容量化に伴って、描画精度の向上とともに描画スループットの向上が要求されている。これに対応するために、複数の荷電粒子線を同時にラスター偏向させることで任意のパターンを描画するラスター式の描画装置がある。さらに、特許文献１は、荷電粒子線ごとに投射ユニットを備える、いわゆるマルチカラム式の描画装置を開示している。このような描画装置は、投射ユニットが個別に存在することで複数の荷電粒子線全体が集束するクロスオーバーを持たないため、空間電荷効果（クーロン効果）の影響が小さく、荷電粒子線の本数を増やすのに有利である。

ここで、マルチカラム式の描画装置において荷電粒子線の本数を増やすためには、一般的に、複数の投射ユニットの前側（上流側）にある照射光学系中の荷電粒子源からの荷電粒子線の発散角（発散半角）を大きくする必要がある。しかしながら、荷電粒子源からの荷電粒子線の発散角が大きくなると、複数の投射ユニットに照射される荷電粒子線は、照射光学系の収差に起因して照度（電流密度）が不均一となる場合がある。この電流密度の不均一性は、結果として各荷電粒子線間に対しても電流密度の不均一性を生じさせる。なお、電流密度の不均一性は、荷電粒子源そのものに起因するものもある。また、電流密度の不均一性は、電流密度に比例する荷電粒子線の電流量にも不均一性を生じさせる。この荷電粒子線の電流量に不均一性があると、描画装置は、基板上に所望の微細なパターンが描画できない可能性がある。そこで、各荷電粒子線間の電流密度の不均一性を補正する方法として、特許文献２は、ブランキングのＯＮ／ＯＦＦ時間を制御することで描画時間を調整する描画方法を開示している。さらに、特許文献３は、ブランキングのＯＮ／ＯＦＦ時間の制御により描画時間を調整することで、パターンの線幅補正や位置補正を行い、所望の微細なパターンを描画する方法を開示している。

特開平９−７５３８号公報 特開２００３−５１４３７号公報 特開２００６−１９４３７号公報

しかしながら、近年、さらなる描画スループット向上のために、荷電粒子線の本数を増やす傾向にあり、荷電粒子源からの荷電粒子線の発散角が大きくなり、結果として電流密度の不均一性もより大きなものとなっている。したがって、特許文献２に示す描画方法でも、ブランキングのＯＮ／ＯＦＦ時間の制御による描画時間の調整レンジをより大きくしたり、または描画時間の調整分解能をより細かくしたりする必要がある。さらに、半導体集積回路内の素子の微細化、および回路パターンの複雑化のために、ブランキングのＯＮ／ＯＦＦ時間の制御による描画時間の調整が、特許文献３に示す描画方法のように、電流密度の不均一性の解消以外にも使用される場合がある。すなわち、特許文献２または３に示す方法では、ブランキングのＯＮ／ＯＦＦ時間の制御による描画時間の調整レンジや調整分解能が不足し、さらなる描画スループットの向上に対応しきれない。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、例えば、複数の荷電粒子線の電流密度の調整に有利な描画装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置であって、荷電粒子源と、荷電粒子源からの荷電粒子線が入射するコリメーターレンズと、複数の開口が形成され、コリメーターレンズを介して入射する荷電粒子線を複数の荷電粒子線に分割する第１アパーチャアレイと、複数の荷電粒子線がそれぞれ入射する複数の開口が形成された第２アパーチャアレイと、複数の荷電粒子線のそれぞれに対して屈折力を個別に調整可能な複数のレンズを含み、第１アパーチャアレイと第２アパーチャアレイとの間に配置されたレンズアレイと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、例えば、複数の荷電粒子線の電流密度の調整に有利な描画装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る描画装置の構成を示す図である。 第１実施形態における電流密度の調整処理を示すフローチャートである。 第１実施形態における電流密度の調整前後の状態を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る描画装置の構成を示す図である。 第２実施形態における電流密度の調整前後の状態を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る描画装置の構成を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る描画装置の構成を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る描画装置について説明する。本実施形態において説明する描画装置は、複数の電子ビーム（荷電粒子線）をラスター偏向させ、かつ、電子ビームのブランキング（照射のＯＦＦ）を個別に制御することで、所定のパターンをウエハ（基板）の所定の位置に描画するラスター式の描画装置とする。さらに、描画装置は、電子ビームごとに投射ユニットを備えた、いわゆるマルチカラム式の描画装置とする。ここで、荷電粒子線は、電子ビーム（電子線）に限らず、例えばイオンビーム（イオン線）でもよい。

図１は、本実施形態に係る描画装置１の構成を示す概略図である。なお、図１では、ウエハに対する電子ビームのノミナルの照射方向にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を取っている。描画装置１は、電子光学系（荷電粒子光学系）と、ウエハ２を保持する基板ステージ３と、描画装置１の各構成要素の動作などを制御する制御部４とを備える。このうち、電子光学系は、以下の３つの光学系にさらに分類される。１つ目の光学系は、電子源などを含む照射光学系（照射系）５である。２つ目の光学系は、照射光学系５から射出された電子ビームをマルチビームに分割するアパーチャアレイや、マルチビームから複数のクロスオーバーを形成する集束レンズアレイなどを含むマルチビーム形成光学系（マルチビーム形成系）６である。３つ目の光学系は、上記複数のクロスオーバーに対応する複数の開口を有する素子（例えばブランキング偏向器アレイ）や、これらの開口に対してそれぞれ設けられ、電子ビームをウエハ２上に投射する複数の投射ユニットを含む投射光学系（投射系）７である。なお、電子ビームは、大気圧雰囲気ではすぐに減衰するため、また高電圧による放電を防止するため、電子光学系を構成する各要素は、真空排気系により内部圧力が調整された不図示の真空容器の内部に設置されている。さらに、ウエハ２は、例えば単結晶シリコンからなる被処理体であり、表面上には感光性のレジスト（感光剤）が塗布されている。

照射光学系５は、電子源（荷電粒子源）１０と、ウェーネルト電極１１と、アノード電極１２と、クロスオーバー調整光学系（クロスオーバー調整系）１３と、コリメーターレンズ１４とを含む。電子源１０は、ＬａＢ_６またはＢａＯ／Ｗ（ディスペンサーカソード）などを電子放出部に含む、いわゆる熱電子型の電子源である。クロスオーバー調整光学系１３は、２段の静電レンズで構成されており、各静電レンズは、３枚の電極から構成され、中間電極に負の電位を与え、上下電極が接地される、いわゆるアインツェル型の静電レンズである。ウェーネルト電極１１により調整されつつ、アノード電極１２により電子源１０から引き出された電子ビームは、クロスオーバー調整光学系１３による調整を受けて、クロスオーバー（照射系クロスオーバー）１５を形成する。コリメーターレンズ１４は、クロスオーバー１５から広角をもって入射した電子ビーム１６を平行化させて、所望の大きさを持った平行ビーム（面積ビーム）とする電子レンズである。

マルチビーム形成光学系６は、照射光学系５側（上流側）から順に、第１アパーチャアレイ２０と、第１集束レンズアレイ２１と、第２集束レンズアレイ２２と、第２アパーチャアレイ２３と、第３集束レンズアレイ２４とを含む。第１アパーチャアレイ２０は、マトリクス状に配列された複数の円形状の開口を有し、コリメーターレンズ１４から入射した平行ビームをマルチビーム（電子ビーム群、または荷電粒子線群）２５（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ）に分割する。第１集束レンズアレイ２１、第２集束レンズアレイ２２、および第３集束レンズアレイ２４は、それぞれアインツェル型の静電レンズアレイである。このうち、第１集束レンズアレイ２１と第２集束レンズアレイ２２とは、マルチビーム２５のそれぞれに対応する複数のレンズを有し、各レンズごとに個別に光学的パワー（屈折力の逆数）、すなわち焦点距離を変更可能とするレンズアレイである。特に、第１集束レンズアレイ２１は、マルチビーム２５をさらに集束し、一方、第２集束レンズアレイ２２は、集束されたマルチビーム２５を再び平行化し、第２アパーチャアレイ２３に照射させる。第２アパーチャアレイ２３は、マトリクス状に配列され、第１アパーチャアレイ２０のものよりも小さい複数の円形状の開口を有し、第２集束レンズアレイ２２から入射した平行ビームをサブマルチビーム（サブ電子ビーム群）２６にさらに分割する。この第２アパーチャアレイ２３は、第３集束レンズアレイ２４の瞳面を通過する電子ビームの領域を規定する役割も持たせるため、第３集束レンズアレイ２４の瞳面の位置（第３集束レンズアレイ２４の上流側焦点面の位置）に設置される。第３集束レンズアレイ２４は、サブマルチビーム２６をさらに集束し、下流側のブランキング偏向器アレイ３０上に結像する。

投射光学系７は、マルチビーム形成光学系６側（上流側）から順に、ブランキング偏向器アレイ３０と、ストッピングアパーチャアレイ３１と、第４集束レンズアレイ３２と、偏向器３３と、第５集束レンズアレイ３４とを含む。ブランキング偏向器アレイ（ブランカー）３０は、マトリクス状に配置された複数のブランキング偏向器（偏向電極、より正確には偏向電極対）を有し、電子ビームを個別に偏向可能とする。ストッピングアパーチャアレイ３１は、ブランキング偏向器のそれぞれに対応した複数の開口を有し、各ブランキング偏向器により偏向した電子ビームを遮断する。すなわち、ブランキング偏向器アレイ３０とストッピングアパーチャアレイ３１とにより、電子ビームの照射のＯＮ（非ブランキング状態）／ＯＦＦ（ブランキング状態）動作が実施される。具体的には、各ブランキング偏向器は、電圧が印加されなければ電子ビームを偏向せず、この場合、電子ビームは、そのまま開口を通過する。一方、各ブランキング偏向器は、電圧が印加されれば電子ビームを偏向し、この場合、電子ビームは、開口を通過することができず遮蔽される。第４集束レンズアレイ３２および第５集束レンズアレイ３４は、ブランキング偏向器アレイ３０から入射したサブマルチビーム２６を集束し、ウエハ２上に結像させる。第４集束レンズアレイ３２および第５集束レンズアレイ３４も、上記の集束レンズアレイと同様に、それぞれアインツェル型の静電レンズアレイである。このうち、第５集束レンズアレイ３４は、対物レンズアレイであり、投射倍率は、例えば１／１００倍程度に設定される。これにより、ブランキング偏向器アレイ３０上の中間結像面での電子ビーム３５のスポット径がＦＷＨＭ（半値全幅）で２μｍであるとすると、ウエハ２上でのスポット径は、１／１００程度に縮小されてＦＷＨＭで２０ｎｍ程度となる。偏向器３３は、第４集束レンズアレイ３２と第５集束レンズアレイ３４との間に配置され、ウエハ２上にてサブマルチビーム２６を走査（スキャン）させる。この偏向器３３は、対向する電極対によって形成され、例えば、Ｘ、Ｙの各軸方向について２段の偏向を行うため、計４段の対向電極対で構成され得る（図１では、簡単のために２段の偏向器を１ユニットとして図示している）。

基板ステージ３は、ウエハ２を、例えば静電気力により保持しつつ、ＸＹ軸方向に可動である。基板ステージ３の位置は、不図示であるが、位置計測器（例えばレーザー測長器）により実時間で計測される。さらに、基板ステージ３は、その表面上に、ウエハ２上の電子ビーム３６を検出（計測）して、偏向器３３の照射位置指令値と電子ビーム３６の照射位置との関係を高精度に認識するために参照される信号を出力する電子ビーム検出部（計測部）３７を備える。特に本実施形態では、この電子ビーム検出部３７からの信号は、電子ビーム３６の電流密度を求める際にも参照される。

制御部４は、主制御部４０と、各制御回路と、データ記憶部４１とを含む。主制御部４０は、描画装置１の各構成要素（各制御回路など）に回線を介して接続され、各構成要素を統括的に制御し得る。各制御回路としては、第１レンズ制御回路４２と、描画パターン発生回路４３と、ビットマップ変換回路４４と、ブランキング指令生成回路４５と、偏向信号発生回路４６と、信号処理回路４７と、ステージ制御回路４８と、第２レンズ制御回路４９とを含む。第１レンズ制御回路４２は、クロスオーバー調整光学系１３と、コリメーターレンズ１４と、第３集束レンズアレイ２４、第４集束レンズアレイ３２、第５集束レンズアレイ３４の動作を制御する。描画パターン発生回路４３は、描画パターンを生成し、ビットマップ変換回路４４は、その描画パターンをビットマップデータに変換する。ブランキング指令生成回路４５は、このビットマップデータに基づいてブランキング信号（指令情報）を生成する。偏向信号発生回路４６は、偏向信号を生成し、この偏向信号を不図示の偏向アンプ部に送信する。この偏向アンプ部は、偏向信号に基づいて偏向器３３の動作を制御する。信号処理回路４７は、電子ビーム検出部３７からの信号を受信し、信号処理を実行して主制御部４０へ送信する。ステージ制御回路４８は、主制御部４０からの指令であるステージ位置座標に基づいて、基板ステージ３への指令目標値を算出し、駆動後の位置がこの目標値となるように基板ステージ３を駆動させる。第２レンズ制御回路４９は、第１集束レンズアレイ２１および第２集束レンズアレイ２２の動作を制御する。データ記憶部４１は、主制御部４０が統括し、描画動作などを実施させる際に使用する各種データや、各制御回路などに関わるデータを記憶する。

次に、描画装置１の処理動作について説明する。描画装置１では、特にパターン描画中は、基板ステージ３は、Ｘ軸方向に連続的に移動する。これと並行して、偏向器３３は、位置計測器による計測結果に基づいてウエハ２上の電子ビーム３６をＹ軸方向に偏向させる。このとき、ブランキング偏向器アレイ３０は、所望の描画パターンに応じて電子ビームのブランキングを適宜実施する。このような動作により、ウエハ２上にパターンを高速に描画することができる。

ここで、マルチカラム式の描画装置では、描画スループットの向上のために、電子ビームの使用本数を多くしている。しかしながら、電子ビームの使用本数を増加させるほど、電子源１０から照射される電子ビーム１６の発散角が大きくなる。この発散角の増大は、下流側の複数の投射ユニットに照射される電子ビームに、照射光学系５の収差に起因して電流密度の不均一性を生じさせる。さらに、電子ビームの電流密度の不均一性は、電子源１０そのものに起因するものもある。したがって、なんら対策を取らないならば、第１アパーチャアレイ２０により分割された各マルチビーム２５ａ、２５ｂ、２５ｃは、第２アパーチャアレイ２３上でそれぞれ異なる電流密度となる。また、第２アパーチャアレイ２３によりさらに分割されたサブマルチビーム２６も、結果としてそれぞれ異なる電流密度となる。さらに、各マルチビーム２５ａ、２５ｂ、２５ｃのそれぞれに対応付けて、サブマルチビーム２６を複数本にまとめた電子ビーム群５０ａ、５０ｂ、５０ｃについて見ると、電子ビーム群５０ａ、５０ｂ、５０ｃごとの平均電流密度も異なることになる。そこで、本実施形態では、以下のように第１アパーチャアレイ２０と第２アパーチャアレイ２３との間に設置された第１集束レンズアレイ２１と第２集束レンズアレイ２２とを利用して、電子ビームの電流密度を調整する。

図２は、本実施形態における電子ビームの電流密度を調整する処理、具体的には電流密度の不均一性を補正する処理の流れを示すフローチャートである。主制御部４０は、電流密度の調整処理を開始すると、まず、すべての電子ビームの特性、すなわちウエハ２上に照射されるすべての電子ビーム３６の電流密度を取得し、取得した電流密度情報をデータ記憶部４１に記憶させる（ステップＳ１０１）。このとき、主制御部４０は、電子ビーム３６の電流密度を、電子ビーム検出部３７が各電子ビーム３６を検出したときの出力に基づいて信号処理回路４７が計算処理を実行して得られた結果から取得する。ここで、電子ビーム３６の検出時には、主制御部４０は、電子ビーム検出部３７の検出面に、検出対象となる電子ビーム３６が照射されるように、電子ビーム３６の照射制御と、ステージ制御回路４８による基板ステージ３の駆動制御とを適宜実行させる。次に、主制御部４０は、ステップＳ１０１にて記憶された、すべての電子ビーム３６、または一部の電子ビーム３６の電流密度に基づいて、ウエハ２上に照射される電子ビーム３６の電流密度分布を算出する（ステップＳ１０２）。

次に、主制御部４０は、第２レンズ制御回路４９に対して、電子ビームの電流密度の不均一性が低減されるように、第１集束レンズアレイ２１と第２集束レンズアレイ２２とにおける光学的パワーを調整させる（ステップＳ１０３）。このとき、第２レンズ制御回路４９は、第１集束レンズアレイ２１と第２集束レンズアレイ２２との光学的パワーを、マルチビーム２５ａ、２５ｂ、２５ｃのそれぞれに対応する各レンズごとに個別に制御する。具体的には、第２レンズ制御回路４９は、それぞれ３枚の多孔電極から構成される第１集束レンズアレイ２１と第２集束レンズアレイ２２とにおいて、各電極のうち中間の電極の電位を変更することで、光学的パワーを調整し得る。この光学的パワーの調整により、第２アパーチャアレイ２３上に照射されるマルチビーム２５ａ、２５ｂ、２５ｃのそれぞれの照射面積（径）が調整されることになる。ここで、電子ビームの電流密度は、電子ビームの電流量に比例し、かつ電子ビームの照射面積に反比例する。したがって、光学的パワーの調整前後においてマルチビーム２５ａ、２５ｂ、２５ｃの電流量が一定であるとすると、マルチビーム２５ａ、２５ｂ、２５ｃのそれぞれの照射面積を変更することで、第２アパーチャアレイ２３上の電流密度を変更することができる。例えば、上記のような電子ビームの電流密度と照射面積との関係から、照射面積が小さくなれば、電流密度が大きくなり、一方、照射面積が大きくなれば、電流密度が小さくなる。一方、マルチビーム２５ａ、２５ｂ、２５ｃのそれぞれに含まれる複数の電子ビームの電流密度の不均一性に関しては、主制御部４０は、ブランキング偏向器アレイ３０のＯＮ／ＯＦＦ時間を制御し、描画時間を調整することにより補正すればよい。

図３は、本実施形態における電子ビーム３６の電流密度を調整する前と後でのマルチビーム２５ａ、２５ｂ、２５ｃの状態の一例を示す概略図である。なお、この図３は、図１に示す描画装置１の構成のうち、第１集束レンズアレイ２１および第２集束レンズアレイ２２に関連した構成要素を抽出した図であり、マルチビーム２５ａ、２５ｂ、２５ｃに関して、点線が調整前の状態を示し、実線が調整後の状態を示す。ここで、電子ビーム群５０ａ、５０ｂ、５０ｃのそれぞれの平均電流密度が、調整前で、電子ビーム群５０ｂで最も小さく、次いで電子ビーム群５０ｃで小さく、そして、電子ビーム群５０ａで最も大きい状態にあるものとする。すなわち、この例では、外側に位置する電子ビーム群の方が、内側に位置する電子ビーム群よりも照度が強い（明るい）ことになる。この場合、主制御部４０は、第２レンズ制御回路４９に、平均電流密度が最も小さかった電子ビーム群５０ｂに対応するマルチビーム２５ｂに対しては、第２アパーチャアレイ２３上で最も照射面積が小さくなるように制御させる。また、電子ビーム群５０ｃに対応するマルチビーム２５ｃに対しては、主制御部４０は、第２アパーチャアレイ２３上でマルチビーム２５ｂに次いで照射面積が小さくなるように制御させる。そして、電子ビーム群５０ａに対応するマルチビーム２５ａに対しては、第２アパーチャアレイ２３上で照射面積が最も大きくなるように制御させる。これにより、第２アパーチャアレイ２３上のマルチビーム２５ａ、２５ｂ、２５ｃの平均電流密度が均一化され、結果的に電子ビーム群５０ａ、５０ｂ、５０ｃの平均電流密度も均一化される。

このように、描画装置１は、複数の開口を形成した絞りである特定のアパーチャアレイの間に、マルチビームごとに個別に光学的パワーを可変とするレンズアレイを設置することで、マルチビームの平均電流密度を均一化することができる。そして、上記のとおり、マルチビームのそれぞれに含まれる複数の電子ビームの電流密度の不均一性に関しては、ブランキング偏向器アレイのＯＮ／ＯＦＦ時間を制御し、描画時間を調整することで補正する。すなわち、マルチビーム単位で電流密度の不均一性が低減されることで、このような描画時間の調整においては、必要となる描画時間の調整レンジや調整分解能を従来よりも緩和することができる。

以上のように、本実施形態によれば、複数の荷電粒子線の電流密度の調整に有利な描画装置を提供することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る描画装置について説明する。図４は、本実施形態に係る描画装置６０の構成を示す概略図である。描画装置６０の特徴は、第１実施形態に係る描画装置１に対して第２アパーチャアレイ２３よりも下流側の構成を変更している点にある。なお、描画装置６０では、電子源１０から第２アパーチャアレイ２３までの構成、および制御部４の構成は、描画装置１と同一であり、以下、描画装置１と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。描画装置６０は、第２アパーチャアレイ２３以下、第３集束レンズアレイ６１と、投射アパーチャアレイ６２と、ブランキング偏向器アレイ３０と、偏向器アレイ６３と、ストッピングアパーチャアレイ６４と、第４集束レンズアレイ６５とを備える。

第３集束レンズアレイ６１は、マルチビーム２５ａ、２５ｂ、２５ｃのそれぞれに対応した複数のレンズを有し、各レンズの光学的パワーが、マルチビーム２５ａ、２５ｂ、２５ｃがストッピングアパーチャアレイ６４上に集束するように設定される。投射アパーチャアレイ（第３アパーチャアレイ）６２は、第３集束レンズアレイ６１を通過したマルチビーム２５ａ、２５ｂ、２５ｃをさらにサブマルチビーム６６に分割する。第３集束レンズアレイ２４の各レンズの光学的パワーが上記のように設定されているので、これらのサブマルチビーム６６は、ストッピングアパーチャアレイ６４上に集束することになる。ブランキング偏向器アレイ３０は、第１実施形態の場合と同様のものであり、図４では、サブマルチビーム６６のうち、ブランキング偏向器アレイ３０により偏向された電子ビーム６６ａと、偏向されていない電子ビーム６６ｂとを例示している。偏向器アレイ６３は、第１実施形態における偏向器３３と同様にサブマルチビーム６６の偏向を実施する。この偏向器アレイ６３は、より単純には、共通の印加電圧で駆動され、電極構造は、例えばくし歯状の対向電極で構成される。ストッピングアパーチャアレイ６４は、第４集束レンズアレイ６５の前側焦点面に配置され、かつサブマルチビーム６６に対して１つの開口を有し、第４集束レンズアレイ６５の瞳面を通過する電子ビームの領域を規定する。サブマルチビーム６６のうち、この開口を通過した電子ビームは、第４集束レンズアレイ６５により集束され、ウエハ２面上に結像する（電子ビーム６７）。第４集束レンズアレイ６５は、対物レンズアレイであり、投射アパーチャアレイ６２の開口パターンをウエハ２面上に縮小投射する。ここで、投射倍率は、例えば１／１００倍程度に設定される。これにより、投射アパーチャアレイ６２の開口径が２．５μｍであるとすると、ウエハ２上でのスポット径は、１／１００程度に縮小されてＦＷＨＭで２５ｎｍ程度となる。

ここで、第１実施形態と同様に、第１アパーチャアレイ２０により分割されたマルチビーム２５ａ、２５ｂ、２５ｃは、第２アパーチャアレイ２３上でそれぞれ異なる電流密度であると想定する。このとき、各マルチビーム２５ａ、２５ｂ、２５ｃのそれぞれに対応付けて、サブマルチビーム６６を複数本にまとめた電子ビーム群６８ａ、６８ｂ、６８ｃについて見ると、電子ビーム群６８ａ、６８ｂ、６８ｃごとの平均電流密度も異なる。そこで、本実施形態においても、主制御部４０は、第１実施形態と同様に、第１アパーチャアレイ２０と第２アパーチャアレイ２３との間に設置された第１集束レンズアレイ２１と第２集束レンズアレイ２２とを利用した、電子ビームの電流密度を調整する。

図５は、本実施形態における電子ビーム６７の電流密度を調整する前と後でのマルチビーム２５ａ、２５ｂ、２５ｃの状態の一例を示す概略図である。なお、この図５は、図４に示す描画装置６０の構成のうち、第１集束レンズアレイ２１および第２集束レンズアレイ２２に関連した構成要素を抽出した図であり、マルチビーム２５ａ、２５ｂ、２５ｃに関して、点線が調整前の状態を示し、実線が調整後の状態を示す。ここでは、第１実施形態での図３にて例示した場合とは異なり、内側に位置する電子ビーム群の方が、外側に位置する電子ビーム群よりも照度が強い（明るい）場合とする。つまり、電子ビーム群６８ａ、６８ｂ、６８ｃのそれぞれの平均電流密度は、調整前で、電子ビーム群６８ｂで最も大きく、次いで電子ビーム群６８ｃで大きく、そして、電子ビーム群６８ａで最も小さい状態にあるものとする。この場合は、主制御部４０は、平均電流密度が最も大きかった電子ビーム群６８ｂに対応するマルチビーム２５ｂに対しては、第２アパーチャアレイ２３上で最も照射面積が大きくなるように、第２レンズ制御回路４９に制御させる。また、電子ビーム群６８ｃに対応するマルチビーム２５ｃに対しては、主制御部４０は、第２アパーチャアレイ２３上で、マルチビーム２５ｂに次いで照射面積が大きくなるように制御させる。そして、電子ビーム群６８ａに対応するマルチビーム２５ａに対しては、第２アパーチャアレイ２３上で照射面積が最も小さくなるように制御させる。これにより、本実施形態においても、第２アパーチャアレイ２３上のマルチビーム２５ａ、２５ｂ、２５ｃの平均電流密度が均一化され、結果的に電子ビーム群６８ａ、６８ｂ、６８ｃの平均電流密度も均一化される。すなわち、第１集束レンズアレイ２１と第２集束レンズアレイ２２とが、第１アパーチャアレイ２０と第２アパーチャアレイ２３との間に設置されていれば、描画装置６０の全体構成が第１実施形態と異なっている場合でも、第１実施形態と同様の効果を奏する。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る描画装置について説明する。図６は、本実施形態に係る描画装置８０の構成を示す概略図である。なお、図６において、描画装置６０と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。描画装置８０の特徴は、第２実施形態に係る描画装置６０に対して、以下の構成を変更している点にある。描画装置６０からの変更点として、まず、第１アパーチャアレイ２０と投射アパーチャアレイ（第３アパーチャアレイ）６２との間には、第２アパーチャアレイ２３および第３集束レンズアレイ６１が存在しない。さらに、描画装置８０では、ブランキング偏向器アレイ３０とストッピングアパーチャアレイ６４との間に、第１実施形態における第３集束レンズアレイ６１とは異なる新たな第３集束レンズアレイ８１が追加されている。なお、構成要素の表現として、本実施形態では第２アパーチャアレイ２３が存在しないので、ストッピングアパーチャアレイ６４を新たな第２アパーチャアレイということもできる。ここで、第３集束レンズアレイ８１は、第１集束レンズアレイ２１および第２集束レンズアレイ２２と同様に、マルチビーム６６ごとに個別に光学的パワーを変更可能とするものである。この場合、マルチビーム２５ａ、２５ｂ、２５ｃは、投射アパーチャアレイ６２により、さらにサブマルチビーム６６へと分割される。そして、これらのサブマルチビーム２６は、ブランキング偏向器アレイ３０を通過した後、第３集束レンズアレイ８１により、ストッピングアパーチャアレイ６４上に集束される。特に本実施形態では、第３集束レンズアレイ８１は、サブマルチビーム２６が適切にストッピングアパーチャアレイ６４上に集束させるように設置されるものである。描画装置８０がこのような構成を有するものであっても、主制御部４０は、第２実施形態と同様の制御を実行することで、第１実施形態と同様の効果を奏する。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る描画装置について説明する。図７は、本実施形態に係る描画装置９０の構成を示す概略図である。なお、図７において、上記各実施形態に係る描画装置と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。上記各実施形態では、マルチビームごとに個別に光学的パワーを変更可能とする第１集束レンズアレイ２１および第２集束レンズアレイ２２を、第１アパーチャアレイ２０と、第２アパーチャアレイ２３または投射アパーチャアレイ６２との間に配置している。これに対して、描画装置９０の特徴は、第１集束レンズアレイ２１および第２集束レンズアレイ２２を、投射アパーチャアレイ６２とストッピングアパーチャアレイ６４との間で、かつ、ブランキング偏向器アレイ３０の下流側に配置している点にある。この例でも、第３実施形態に係る描画装置８０と同様に、第１アパーチャアレイ２０と投射アパーチャアレイ６２との間には、第２アパーチャアレイ２３および第３集束レンズアレイ６１が存在しない。したがって、本実施形態においても、ストッピングアパーチャアレイ６４を新たな第２アパーチャアレイということもできる。ここで、コリメーターレンズ１４により平行化された電子ビームは、第１アパーチャアレイ２０により分割されてマルチビーム２５となる。マルチビーム２５は、そのまま投射アパーチャアレイ６２に照射され、投射アパーチャアレイ６２により、さらにサブマルチビーム６６へと分割される。そして、サブマルチビーム６６は、各マルチビーム２５に対応した単位で、第１集束レンズアレイ２１と第２集束レンズアレイ２２とにより、ストッピングアパーチャアレイ６４上に集束される。このように、描画装置９０では、第１集束レンズアレイ２１と第２集束レンズアレイ２２とは、各マルチビーム２５に対応した単位のサブマルチビーム６６に対して光学的パワーを調整可能としている。これにより、描画装置９０は、サブマルチビーム６６をストッピングアパーチャアレイ６４上に適切に集束させることができるので、結果的に、第１実施形態と同様の効果を奏する。

（物品の製造方法）
本発明の実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイスなどのマイクロデバイスや微細構造を有する素子などの物品を製造するのに好適である。該製造方法は、感光剤が塗布された基板の該感光剤に上記の描画装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板に描画を行う工程）と、該工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含み得る。さらに、該製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージングなど）を含み得る。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１ 描画装置
２ ウエハ
１０ 荷電粒子源
１４ コリメーターレンズ
２０ 第１アパーチャアレイ
２１ 第１集束レンズアレイ
２２ 第２集束レンズアレイ
２３ 第２アパーチャアレイ

Claims (7)

1. 荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置であって、
   荷電粒子源と、
   前記荷電粒子源からの荷電粒子線が入射するコリメーターレンズと、
   複数の開口が形成され、前記コリメーターレンズを介して入射する荷電粒子線を複数の荷電粒子線に分割する第１アパーチャアレイと、
   前記複数の荷電粒子線がそれぞれ入射する複数の開口が形成された第２アパーチャアレイと、
   前記複数の荷電粒子線のそれぞれに対して屈折力を個別に調整可能な複数のレンズを含み、前記第１アパーチャアレイと前記第２アパーチャアレイとの間に配置されたレンズアレイと、
   を有することを特徴とする描画装置。
2. 前記第２アパーチャアレイは、前記複数の荷電粒子線のそれぞれをさらに分割する複数の開口が形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
3. 前記第１アパーチャアレイと前記第２アパーチャアレイとの間に、前記複数の荷電粒子線のそれぞれをさらに分割する複数の開口が形成された第３アパーチャアレイを有し、
   前記レンズアレイは、前記第３アパーチャアレイと前記第２アパーチャアレイとの間に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
4. 前記第３アパーチャアレイによって得られた複数の荷電粒子線を個別に偏向するブランキング偏向器を有し、
   前記第２アパーチャアレイは、前記ブランキング偏向器により偏向された荷電粒子線を遮蔽するストッピングアパーチャアレイである、
   ことを特徴とする請求項３に記載の描画装置。
5. 前記第３アパーチャアレイによって得られた複数の荷電粒子線を前記ストッピングアパーチャアレイの対応する開口に対して集束する集束レンズアレイを有する、ことを特徴とする請求項４に記載の描画装置。
6. 前記複数の荷電粒子線の電流密度を個別に計測する計測部と、
   前記計測部の出力に基づいて前記複数のレンズぞれぞれの屈折力を制御する制御部と、
   を有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の描画装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の描画装置を用いて基板に描画を行う工程と、
   前記工程で描画を行われた前記基板を現像する工程と、
   を含むことを特徴とする物品の製造方法。

Images