JP2015211119A - 荷電粒子ビーム描画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステージ位置の測定精度の低下を抑止することができる荷電粒子ビーム描画装置を提供する。
【解決手段】荷電粒子ビーム描画装置は、底板２ａ１を有する真空容器としての描画チャンバ２ａと、その描画チャンバ２ａ内に設けられ、試料Ｗを支持するステージ１１と、描画チャンバ２ａ内に設けられ、ステージ１１を移動させるステージ移動機構１２と、ステージ１１の下面に設けられ、少なくとも二方向に目盛りを有する二次元スケール１３ａと、その二次元スケール１３ａの下方に位置付けられて描画チャンバ２ａ内に設けられ、二次元スケール１３ａの目盛りを検出する検出部としてのエンコーダヘッド１３ｂと、底板２ａ１に設けられ、エンコーダヘッド１３ｂを支持する支持体としての蓋体３１とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画装置に関する。

近年の大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化及び大容量化に伴って、半導体デバイスに要求される回路線幅は益々微小になってきている。半導体デバイスに所望の回路パターンを形成するためには、リソグラフィ技術が用いられており、このリソグラフィ技術では、マスク（レチクル）と称される原画パターンを用いたパターン転写が行われている。このパターン転写に用いる高精度なマスクを製造するためには、優れた解像度を有する荷電粒子ビーム描画装置が用いられている。

この荷電粒子ビーム描画装置は、真空容器内においてマスクやブランクなどの試料を支持するステージを移動させつつ、ステージ上の試料の所定位置に荷電粒子ビームを偏向して照射し、ステージ上の試料にパターンを描画するものである。この荷電粒子ビーム描画装置では、真空容器の側面に設けられたレーザ干渉計によりステージ位置を検出し、検出したステージ位置に基づいて描画制御を行っている。

特開２００３−１７３９４号公報

しかしながら、真空容器は減圧によって真空状態となると、大気圧の影響（圧力差）により微小に変形するが、このとき、真空容器の側面が変形するため、その側面に設けられたレーザ変位計が傾き、ステージ位置の測定精度が低下することがある。このため、ステージ位置の測定精度の低下を抑止することが求められている。

本発明が解決しようとする課題は、ステージ位置の測定精度の低下を抑止することができる荷電粒子ビーム描画装置を提供することである。

本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム描画装置は、底板を有する真空容器と、真空容器内に設けられ、試料を支持するステージと、真空容器内に設けられ、ステージを移動させるステージ移動機構と、ステージの下面に設けられ、少なくとも二方向に目盛りを有する二次元スケールと、二次元スケールの下方に位置付けられて真空容器内に設けられ、二次元スケールの目盛りを検出する検出部と、底板に設けられ、検出部を支持する支持体とを備える。

また、上記荷電粒子ビーム描画装置において、真空容器は、底板に形成された開口部を有しており、支持体は、開口部を塞ぐ蓋体であることが望ましい。

また、上記荷電粒子ビーム描画装置において、真空容器は、底板に形成された開口部を有しており、底板の外面に設けられ、開口部を塞ぐ蓋体をさらに備え、支持体は、蓋体と離されて開口部内に設けられ、貫通孔を有しており、検出部は、貫通孔を塞がないように支持体上に設けられていることが望ましい。

また、上記荷電粒子ビーム描画装置において、真空容器は、底板に形成された開口部を有しており、底板の外面に設けられ、開口部を塞ぐ蓋体をさらに備え、支持体は、蓋体と離され、開口部の内壁との間に隙間が存在するように開口部内に設けられており、検出部は、隙間を塞がないように支持体上に設けられていることが望ましい。

また、上記荷電粒子ビーム描画装置において、底板は、ステージ移動機構を支持する複数の支持部と、真空容器の外部に向かって湾曲する湾曲部とを有しており、支持体は、湾曲部を跨ぐように複数の支持部上に設けられていることが望ましい。

本発明によれば、ステージ位置の測定精度の低下を抑止することができる。

第１の実施形態に係る荷電粒子ビーム描画装置の概略構成を示す図である。 第１の実施形態に係る描画チャンバ、ステージ移動機構及びステージ位置測定部の概略構成を示す横断面図（図１のＡ１−Ａ１線の断面図）である。 第１の実施形態に係る描画チャンバ、ステージ移動機構及びステージ位置測定部の概略構成を示す縦断面図（図２のＡ２−Ａ２線の断面図）である。 第２の実施形態に係る描画チャンバ、ステージ移動機構及びステージ位置測定部の概略構成を示す縦断面図である。 第３の実施形態に係る描画チャンバ、ステージ移動機構及びステージ位置測定部の概略構成を示す横断面図である。 第３の実施形態に係る描画チャンバ、ステージ移動機構及びステージ位置測定部の概略構成を示す縦断面図（図５のＡ３−Ａ３線の断面図）である。 第４の実施形態に係る描画チャンバ、ステージ移動機構及びステージ位置測定部の概略構成を示す横断面図である。 第４の実施形態に係る描画チャンバ、ステージ移動機構及びステージ位置測定部の概略構成を示す縦断面図（図７のＡ４−Ａ４線の断面図）である。

（第１の実施形態）
第１の実施形態について図１乃至図３を参照して説明する。

図１に示すように、第１の実施形態に係る荷電粒子ビーム描画装置１は、荷電粒子ビームによる描画を行う描画部２と、その描画部２を制御する制御部３とを備えている。この荷電粒子ビーム描画装置１は、荷電粒子ビームとして例えば電子ビームを用いた可変成形型の描画装置の一例である。なお、荷電粒子ビームは電子ビームに限られるものではなく、イオンビームなどの他の荷電粒子ビームであっても良い。

描画部２は、描画対象となる試料Ｗを収容する真空容器である描画チャンバ（描画室）２ａと、その描画チャンバ２ａにつながる光学鏡筒２ｂとを有している。描画チャンバ２ａは気密性（密閉性）を有しており、真空チャンバ（減圧チャンバ）として機能する。また、光学鏡筒２ｂは、描画チャンバ２ａの上面に設けられており、光学系により電子ビームを成形及び偏向し、描画チャンバ２ａ内の試料Ｗに対して照射する。このとき、描画チャンバ２ａ及び光学鏡筒２ｂの両方の内部は減圧されて真空状態にされている。

描画チャンバ２ａ内には、マスクやブランクなどの試料Ｗを支持するステージ１１、そのステージ１１を移動させるステージ移動機構１２、さらに、ステージ１１の位置を測定するステージ位置測定部１３が設けられている。ステージ移動機構１２は、水平面内で互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向（以下、単にＸ方向及びＹ方向という）にステージ１１を移動させる機構である。また、ステージ位置測定部１３は、ステージ１１の下面に設けられた二次元スケール１３ａの目盛りをエンコーダヘッド１３ｂにより検出し、ステージ１１の位置を測定する測定部である（詳しくは、後述する）。

光学鏡筒２ｂ内には、電子ビームＢを出射する電子銃などの出射部２１と、その電子ビームＢを集光する照明レンズ２２と、ビーム成形用の第１の成形アパーチャ２３と、投影用の投影レンズ２４と、ビーム成形用の成形偏向器２５と、ビーム成形用の第２の成形アパーチャ２６と、試料Ｗ上にビーム焦点を結ぶ対物レンズ２７と、試料Ｗに対するビームショット位置を制御するための副偏向器２８及び主偏向器２９とが配置されている。

この描画部２では、電子ビームＢが出射部２１から出射され、照明レンズ２２により第１の成形アパーチャ２３に照射される。この第１の成形アパーチャ２３は例えば矩形状の開口を有している。これにより、電子ビームＢが第１の成形アパーチャ２３を通過すると、その電子ビームの断面形状は矩形状に成形され、投影レンズ２４により第２の成形アパーチャ２６に投影される。なお、この投影位置は成形偏向器２５により偏向可能であり、投影位置の変更により電子ビームＢの形状と寸法を制御することができる。その後、第２の成形アパーチャ２６を通過した電子ビームＢは、その焦点が対物レンズ２７によりステージ１１上の試料Ｗに合わされて照射される。このとき、ステージ１１上の試料Ｗに対する電子ビームＢのショット位置は副偏向器２８及び主偏向器２９により変更可能である。

制御部３は、描画データを記憶する描画データ記憶部３ａと、その描画データを処理してショットデータを生成するショットデータ生成部３ｂと、描画部２を制御する描画制御部３ｃとを備えている。なお、ショットデータ生成部３ｂや描画制御部３ｃは、電気回路などのハードウエアにより構成されても良く、また、各機能を実行するプログラムなどのソフトウエアにより構成されても良く、あるいは、それらの両方の組合せにより構成されても良い。

描画データ記憶部３ａは、試料Ｗにパターンを描画するための描画データを記憶する記憶部である。この描画データは、半導体集積回路の設計者などによって作成された設計データ（レイアウトデータ）が荷電粒子ビーム描画装置１用のフォーマットに変換されたデータであり、外部装置から描画データ記憶部３ａに入力されて保存されている。描画データ記憶部３ａとしては、例えば、磁気ディスク装置や半導体ディスク装置（フラッシュメモリ）などを用いることが可能である。

なお、設計データは、通常、多数の微小なパターン（図形など）を含んでおり、そのデータ量はかなりの大容量になっている。この設計データがそのまま他のフォーマットに変換されると、変換後のデータ量はさらに増大してしまう。このため、描画データでは、データの階層化やパターンのアレイ表示などの方法により、データ量の圧縮化が図られている。このような描画データが、チップ領域の描画パターン、または、同一描画条件である複数のチップ領域を仮想的にマージして一つのチップに見立てた仮想チップ領域の描画パターンなどを規定するデータとなる。

ショットデータ生成部３ｂは、描画データにより規定される描画パターンをストライプ状（短冊状）の複数のストライプ領域（長手方向がＸ方向であり、短手方向がＹ方向である）に分割し、さらに、各ストライプ領域を行列状の多数のサブ領域に分割する。加えて、ショットデータ生成部３ｂは、各サブ領域内の図形の形状や大きさ、位置などを決定し、さらに、図形を一回のショットで描画不可能である場合には、描画可能な複数の部分領域に分割し、ショットデータを生成する。なお、ストライプ領域の短手方向（Ｙ方向）の長さは電子ビームＢを主偏向で偏向可能な長さに設定されている。

描画制御部３ｃは、前述の描画パターンを描画する際、ステージ移動機構１２によりステージ１１をストライプ領域の長手方向（Ｘ方向）に移動させつつ、電子ビームＢを主偏向器２９により各サブ領域に位置決めし、副偏向器２８によりサブ領域の所定位置にショットして図形を描画する。その後、一つのストライプ領域の描画が完了すると、ステージ１１をＹ方向にステップ移動させてから次のストライプ領域の描画を行い、これを繰り返して試料Ｗの描画領域の全体に電子ビームＢによる描画を行う（描画動作の一例）。なお、描画中には、ステージ１１が一方向に連続的に移動しているため、描画原点がステージ１１の移動に追従するように、主偏向器２９によってサブ領域の描画原点をトラッキングさせている。

このように電子ビームＢは、副偏向器２８と主偏向器２９によって偏向され、連続的に移動するステージ１１に追従しながら、その照射位置が決められる。ステージ１１のＸ方向の移動を連続的に行うとともに、そのステージ１１の移動に電子ビームＢのショット位置を追従させることで、描画時間を短縮することができる。ただし、第１の実施形態では、ステージ１１のＸ方向の移動を連続して行っているが、これに限るものではなく、例えば、ステージ１１を停止させた状態で一つのサブ領域の描画を行い、次のサブ領域に移動するときは描画を行わないステップアンドリピート方式の描画方法を用いても良い。

このような電子ビームＢによる描画において、ステージ位置測定部１３により測定されたステージ１１の位置情報は、ステージ１１の移動に関する制御（フィードバック制御）だけではなく、副偏向器２８や主偏向器２９などの制御、すなわち照射位置の制御（描画の制御）にも用いられる。このため、ステージ位置測定部１３の測定精度は描画精度に大きく影響することになる。

次に、ステージ移動機構１２及びステージ位置測定部１３について詳しく説明する。

図２及び図３に示すように、ステージ移動機構１２は、ステージ１１をＹ方向に移動させるＹ方向移動機構１２ａと、そのＹ方向移動機構１２ａをＸ方向に移動させる一対のＸ方向移動機構１２ｂ及び１２ｃとを備えている。

Ｙ方向移動機構１２ａは、ステージ１１を支持し、そのステージ１１をＹ方向に案内して移動させる機構である。また、一対のＸ方向移動機構１２ｂ及び１２ｃは、Ｙ方向移動機構１２ａを支持し、そのＹ方向移動機構１２ａをステージ１１と共にＸ方向に案内して移動させる機構である。これらの移動機構１２ａ〜１２ｃとしては、例えば、リニアモータを駆動源とするリニアモータ式の移動機構やサーボモータを駆動源とする送りねじ式の移動機構など各種移動機構を用いることが可能である。

ステージ位置測定部１３は、ステージ１１の下面に設けられた二次元スケール１３ａと、その二次元スケール１３ａの目盛りを検出する検出部として機能するエンコーダヘッド１３ｂとを備えている。

二次元スケール１３ａは、Ｘ方向及びＹ方向の格子状の目盛り（例えば、グレーティング）を有している。目盛りは、エンコーダヘッド１３ｂにより検出可能に形成され、Ｘ方向及びＹ方向に等間隔に配置されている。この二次元スケール１３ａとしては、各種の二次元スケールを用いることが可能である。なお、二次元スケール１３ａは、少なくとも二方向（例えば、Ｘ方向及びＹ方向）に目盛りを有するスケールである。

エンコーダヘッド１３ｂは、二次元スケール１３ａに対してレーザ光を投光し、その二次元スケール１３ａにより反射されたレーザ光を受光する反射型のレーザセンサである。このエンコーダヘッド１３ｂは、二次元スケール１３ａの目盛りをカウントすることによって測長を行う。エンコーダヘッド１３ｂとしては、反射型のレーザセンサ以外にも、二次元スケール１３ａに対応させて、その目盛りを検出可能な各種のエンコーダヘッドを用いることが可能である。

なお、このエンコーダヘッド１３ｂの個数は特に限定されるものではなく、例えば、二個あるいは三個以上設けることが望ましい。エンコーダヘッド１３ｂを三個以上設けた場合には、Ｘ方向やＹ方向に加え、回転（ヨーイング）の方向を検出することが可能となる。

前述のエンコーダヘッド１３ｂは、図３に示すように、蓋体３１上に設けられている。蓋体３１は、描画チャンバ２ａの底板２ａ１に形成された貫通孔である開口部Ｈ１を塞ぐように、底板２ａ１の下面にＯリングなどの密封部材（図示せず）を介して設けられ、ボルトなどの複数の固定部材３２によって固定されている。なお、底板２ａ１の四隅には、それぞれ脚部２ａ２が設けられている。

蓋体３１は、台座３１ａ及び支持板３１ｂにより構成されており、台座３１ａの上面にエンコーダヘッド１３ｂが設けられ、その台座３１ａが支持板３１ｂの上面に固定されている。この蓋体３１は、台座３１ａの高さ調整によりエンコーダヘッド１３ｂの高さ位置を決定し、エンコーダヘッド１３ｂを二次元スケール１３ａの下方に位置付けて支持する支持体として機能する。

また、蓋体３１は、各固定部材３２の取り付けや取り外しにより着脱可能に形成されており、開口部Ｈ１を開閉することが可能な構造になっている。この蓋体３１は、エンコーダヘッド１３ｂの交換（例えば、故障や寿命による交換）などのメンテナンス時にメンテナンス作業者によってエンコーダヘッド１３ｂごと取り外され、その蓋体３１上のエンコーダヘッド１３ｂのメンテナンスが行われる。

例えば、描画チャンバ２ａの上方からエンコーダヘッド１３ｂをメンテナンスする場合には、ステージ１１やステージ移動機構１２が邪魔になるが、描画チャンバ２ａの下面に蓋体３１を設け、さらに、その蓋体３１上にエンコーダヘッド１３ｂを設けることによって、エンコーダヘッド１３ｂを蓋体３１と共に取り外し、そのエンコーダヘッド１３ｂを容易にメンテナンスすることが可能となる。これにより、メンテナンス性（保守性）を向上させることができる。

次に、前述の荷電粒子ビーム描画装置１の真空状態（減圧状態）について説明する。

描画開始前、描画チャンバ２ａ及び光学鏡筒２ｂ内は所定の真空度まで減圧されて真空状態にされ、その後、荷電粒子ビームによる描画が実行される。このとき、描画チャンバ２ａ及び光学鏡筒２ｂの両方の内部は真空状態になっており、描画チャンバ２ａは大気圧（圧力差）により変形することになる。ただし、描画チャンバ２ａの底板２ａ１は、ステージ１１やステージ移動機構１２などを支持するため、描画チャンバ２ａの側壁に比べて厚く形成されており、高い剛性を有している。

このため、描画チャンバ２ａの内部が真空状態になると、描画チャンバ２ａの側壁が変形する。例えば、その側壁は外部あるいは内部に向かって撓むように微小に（例えば、数十〜数百μｍ程度）変形する。このとき、描画チャンバ２ａの底板２ａ１は厚く剛性が高いため変形せず、その底板２ａ１に設けられた蓋体３１が傾くようなことはない。たとえ、蓋体３１が傾いたとしても、ステージ位置の測定精度が悪化するほど傾くようなことはない。

したがって、描画チャンバ２ａが真空状態となった場合でも、蓋体３１は描画チャンバ２ａの側壁の変形によって傾かないため、この蓋体３１上のエンコーダヘッド１３ｂの位置が二次元スケール１３ａに対して変動することはない。このため、エンコーダヘッド１３ｂの計測に誤差が生じることを抑えることが可能であり、ステージ位置の測定精度の低下を抑止することができる。なお、描画チャンバ２ａ及び光学鏡筒２ｂの真空状態が解除されると、描画チャンバ２ａ及び光学鏡筒２ｂは元の形状に戻る。

以上説明したように、第１の実施形態によれば、エンコーダヘッド１３ｂを描画チャンバ２ａの底板２ａ１に存在する蓋体３１上に設けることによって、描画チャンバ２ａが真空状態である場合でも、描画チャンバ２ａの側壁の変形により蓋体３１が傾くようなことはなく、エンコーダヘッド１３ｂの位置が二次元スケール１３ａに対して変動することは無くなる。これにより、描画チャンバ２ａが真空状態である場合でも、エンコーダヘッド１３ｂの計測に誤差が生じることを抑えることが可能となるので、ステージ位置の測定精度の低下を抑止することができる。

さらに、蓋体３１上にエンコーダヘッド１３ｂを設けることによって、エンコーダヘッド１３ｂを蓋体３１と共に取り外し、そのエンコーダヘッド１３ｂを容易にメンテナンスすることが可能となるため、メンテナンス性を向上させることができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態について図４を参照して説明する。なお、第２の実施形態では、第１の実施形態との相違点（エンコーダヘッド支持構造）について説明し、その他の説明は省略する。なお、同一部分は同一符号とする。

図４に示すように、第２の実施形態では、描画チャンバ２ａの開口部Ｈ１は蓋体４１により塞がれており、この蓋体４１は描画チャンバ２ａの底板２ａ１の外面に設けられている。また、エンコーダヘッド１３ｂを支持する支持体４２は、開口部Ｈ１内に蓋体４１と離されて設けられている。

蓋体４１は、板状に形成されており、描画チャンバ２ａの開口部Ｈ１を塞ぐように底板２ａ１の下面にＯリングなどの密封部材（図示せず）を介して設けられ、ボルトなどの複数の固定部材４３によって固定されている。この蓋体４１は、各固定部材４３の取り付けや取り外しにより着脱可能に形成されており、開口部Ｈ１を開閉することが可能な構造になっている。

支持体４２は、ステージ１１の下方に位置する開口部Ｈ１内に設けられ、エンコーダヘッド１３ｂを支持している。この支持体４２は、台座４２ａ及び支持板４２ｂにより構成されており、台座４２ａの上面にエンコーダヘッド１３ｂが設けられ、その台座４２ａが支持板４２ｂの上面に固定されている。この支持体４２は、台座４２ａの高さ調整によりエンコーダヘッド１３ｂの高さ位置を決定し、エンコーダヘッド１３ｂを二次元スケール１３ａの下方に位置付けて支持する支持体として機能する。

なお、開口部Ｈ１の上端側には、開口内部に向かって延びる環状の取り付け部４４が形成されており、支持体４２の支持板４２ｂは、取り付け部４４の下面にボルトなどの複数の固定部材４５によって固定されている。取り付け部４４は開口部Ｈ１の内壁の一部である。この支持板４２ｂは、各固定部材４５の取り付けや取り外しにより着脱可能に形成されている。

この支持体４２は、エンコーダヘッド１３ｂを支持する支持部材であって、描画チャンバ２ａの内部空間を第１空間Ｒ１と第２空間Ｒ２とに分ける（区分する）ことになるが、支持体４２の支持板４２ｂには、第１空間Ｒ１と第２空間Ｒ２とをつなげる貫通孔４６が複数形成されている。エンコーダヘッド１３ｂは、それらの貫通孔４６を塞がないように支持板４２ｂ上に設けられている。これにより、第１空間Ｒ１及び第２空間Ｒ２はつながり、それらの空間Ｒ１及びＲ２の圧が同じとなる。

なお、前述の貫通孔４６の個数は特に限定されるものではなく、例えば、一つでも良い。また、第１空間Ｒ１と第２空間Ｒ２とをつなげる連通部としては、貫通孔４６に限るものではなく、例えば、取り付け部４４と支持板４２ｂとの間に所定距離の隙間（隙間部）を形成するように支持板４２ｂを設けるようにしても良い。一例として、ボルトなどの固定部材４５により取り付け部４４に支持板４２ｂを固定する際、それらの間に座金（ワッシャー）などの部材を設けて隙間を形成することが可能である。また、円環状の取り付け部４４に、その開口直径よりも幅が短い長方形状の支持板４２ｂを固定することで、それらの間に隙間を形成することも可能である。

このような蓋体４１及び支持体４２は、エンコーダヘッド１３ｂの交換などのメンテナンス時にメンテナンス作業者によって取り外され、その蓋体４１上のエンコーダヘッド１３ｂのメンテナンスが行われる。例えば、描画チャンバ２ａの上方からエンコーダヘッド１３ｂをメンテナンスする場合には、ステージ１１やステージ移動機構１２が邪魔になるが、描画チャンバ２ａの下面に蓋体４１を設け、さらに、その蓋体４１の上方に位置する支持体４２上にエンコーダヘッド１３ｂを設けることによって、エンコーダヘッド１３ｂを蓋体４１や支持体４２と共に取り外し、そのエンコーダヘッド１３ｂを容易にメンテナンスすることが可能となる。これにより、メンテナンス性を向上させることができる。

次に、前述の荷電粒子ビーム描画装置１の真空状態（減圧状態）について説明する。

描画開始前、描画チャンバ２ａ及び光学鏡筒２ｂ内は所定の真空度まで減圧されて真空状態にされ、その後、荷電粒子ビームによる描画が実行される。このとき、描画チャンバ２ａ内の第１空間Ｒ１及び第２空間Ｒ２は真空状態となっている。この真空状態において、第１の実施形態と同様、描画チャンバ２ａの底板２ａ１は変形しないが、側壁は変形している。さらに、底板２ａ１の下面に位置する蓋体４１は大気圧（圧力差）により描画チャンバ２ａの内部に向かって湾曲して変形している。なお、真空状態が解除されると、蓋体４１や側壁は元の形状に戻る。

描画チャンバ２ａが真空状態である場合、蓋体４１は大気圧によって変形するが、このとき、第１空間Ｒ１及び第２空間Ｒ２が支持体４２の各貫通孔４６によりつながっているため、エンコーダヘッド１３ｂを支持する支持体４２、すなわち台座４２ａ及び支持板４２ｂが大気圧によって変形することはない。このため、エンコーダヘッド１３ｂの位置が二次元スケール１３ａに対して変動することがなく、エンコーダヘッド１３ｂの計測に誤差が生じることを抑えることが可能であり、ステージ位置の測定精度の低下を抑止することができる。また、蓋体４１が板状で薄く剛性が低くても、前述のように蓋体４１の変形は問題とならないため、蓋体４１を板状に薄く形成することが可能であり、コスト削減や装置重量の軽減を実現することができる。

以上説明したように、第２の実施形態によれば、エンコーダヘッド１３ｂを支持する支持体４２に貫通孔４６を設けることによって、描画チャンバ２ａが真空状態である場合に大気圧が支持体４２に作用せず、支持体４２の上面及び下面にかかる圧は同じになるため、大気圧によって蓋体４１が変形しても支持体４２が変形することは無くなる。これにより、描画チャンバ２ａが真空状態である場合でも、エンコーダヘッド１３ｂの位置が二次元スケール１３ａに対して変動せず、エンコーダヘッド１３ｂの計測に誤差が生じることを抑えることが可能となるので、ステージ位置の測定精度の低下を抑止することができる。

さらに、蓋体４１の上方に位置する支持体４２上にエンコーダヘッド１３ｂを設けることによって、蓋体４１を取り外してから支持体４２と共にエンコーダヘッド１３ｂを取り外し、そのエンコーダヘッド１３ｂを容易にメンテナンスすることが可能となるため、メンテナンス性を向上させることができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態について図５及び図６を参照して説明する。なお、第３の実施形態では、第２の実施形態との相違点（描画チャンバ及びエンコーダヘッド支持構造）について説明し、その他の説明は省略する。なお、同一部分は同一符号とする。

図５及び図６に示すように、第３の実施形態では、描画チャンバ２ａの底板２ａ１は、ステージ１１と共にステージ移動機構１２を支持する複数の支持部５１と、描画チャンバ２ａの外部に向かって湾曲して突出する凸形状の湾曲部５２とを有している。これらの支持部５１及び湾曲部５２は描画チャンバ２ａの側壁と一体に形成されている。

各支持部５１は、描画チャンバ２ａの四隅、すなわち底板２ａ１の四隅に個別に配置されており、底板２ａ１の一部を形成している。これらの支持部５１の上面である個々の支持面には、一対のＸ方向移動機構１２ｂ及び１２ｃの各端部がそれぞれ置かれ、それらＸ方向移動機構１２ｂ及び１２ｃは各支持部５１上に設けられている。

湾曲部５２は、底板２ａ１の中央に配置され、各支持部５１につながっており、それらの支持部５１と共に底板２ａ１を形成している。この湾曲部５２は、描画チャンバ２ａの外部、すなわちチャンバ内部のステージ１１側と逆方向に向かって湾曲するカップ形状（中空の半球状）に形成されている。すなわち、湾曲部５２は、各支持部５１の個々の支持面に連続する湾曲面を有している。

例えば、湾曲部５２の厚さは均一であり、支持部５１の厚さより薄くなっている。また、湾曲部５２の平面視の直径は正方形状の底板２ａ１の縦及び横の長さと同じになっている。さらに、湾曲部５２の湾曲度（曲率）は、その湾曲部５２の厚さと描画チャンバ２ａの側壁の厚さから、描画チャンバ２ａが真空状態である場合に各支持部５１が変形しないように決定されている。

この湾曲部５２には、エンコーダヘッド１３ｂの下方に位置する貫通孔である開口部Ｈ２が形成されている。この開口部Ｈ２が第２の実施形態と同様に蓋体４１により塞がれている。この蓋体４１は、板状に形成されており、描画チャンバ２ａの下面にＯリングなどの密封部材（図示せず）を介して設けられ、ボルトなどの複数の固定部材４３によって固定されている。この蓋体４１は、各固定部材４３の取り付けや取り外しにより着脱可能に形成されており、開口部Ｈ１を開閉することが可能な構造になっている。

支持体６１は、貫通孔Ｈ３を有する支持板６１ａと、その貫通孔Ｈ３内にエンコーダヘッド１３ｂを位置付けて支持する支持板６１ｂとにより構成されている。支持板６１ａは、長方形などの矩形状に形成されており、底板２ａ１の湾曲部５２を跨いで覆うようにその底板２ａ１の各支持部５１の上面に設けられ、ボルトなどの複数の固定部材６２によって固定されている。また、支持板６１ｂは、エンコーダヘッド１３ｂを支持しており、そのエンコーダヘッド１３ｂが支持板６１ａの貫通孔Ｈ３内に位置付けられて支持板６１ａの下面に設けられ、ボルトなどの複数の固定部材６３によって固定されている。これらの支持板６１ａ及び６１ｂは、各固定部材６２及び６３の取り付けや取り外しにより着脱可能に形成されている。

この支持体６１は、エンコーダヘッド１３ｂを支持する支持部材であって、描画チャンバ２ａの内部空間を第１空間Ｒ１と第２空間Ｒ２とに分けることになるが、支持体６１は底板２ａ１の湾曲部５２を跨ぐように設けられているため、支持体６１の支持板６１ａと底板２ａ１の各支持部５１との間には、第１空間Ｒ１と第２空間Ｒ２とをつなげる複数の隙間部６４が形成されている。これにより、第１空間Ｒ１及び第２空間Ｒ２はつながり、それらの空間Ｒ１及びＲ２の圧が同じとなる。

また、蓋体４１や支持体６１の支持板６１ｂは、エンコーダヘッド１３ｂの交換などのメンテナンス時にメンテナンス作業者によって取り外され、その支持板６１ｂ上のエンコーダヘッド１３ｂのメンテナンスが行われる。例えば、描画チャンバ２ａの上方からエンコーダヘッド１３ｂをメンテナンスする場合には、ステージ１１やステージ移動機構１２が邪魔になるが、描画チャンバ２ａの下面に蓋体４１を設け、さらに、その蓋体４１の上方に位置する支持板６１ｂ上にエンコーダヘッド１３ｂを設けることによって、エンコーダヘッド１３ｂを蓋体４１や支持板６１ｂと共に取り外し、そのエンコーダヘッド１３ｂを容易にメンテナンスすることが可能となる。これにより、メンテナンス性を向上させることができる。

前述の描画チャンバ２ａが真空状態である場合には、蓋体４１や底板２ａ１の湾曲部５２は大気圧によって変形するが、このとき、第１空間Ｒ１及び第２空間Ｒ２が各隙間部６４によりつながっているため、エンコーダヘッド１３ｂを支持する支持体６１、すなわち支持板６１ａ及び６１ｂが大気圧によって変形することはない。このため、エンコーダヘッド１３ｂの位置が二次元スケール１３ａに対して変動することがなく、エンコーダヘッド１３ｂの計測に誤差が生じることを抑えることが可能であり、ステージ位置の測定精度の低下を抑止することができる。

ここで、描画チャンバ２ａが真空状態である場合、底板２ａ１の湾曲部５２は大気圧によって例えばチャンバ内側に変形するが、その際、湾曲部５２をチャンバ外周方向に押し広げようとする力が各支持部５１に作用し、それらの支持部５１の各支持面の傾斜（大気圧による傾斜）を元に戻そうとする。すなわち、湾曲部５２の曲面構造によって、湾曲部５２を押し広げる力によって生じる各支持部５１の変形と大気圧によって生じる各支持部５１の変形とを相殺することが可能となる。このため、底板２ａ１に曲面構造を適用することによって、各支持部５１の変形を抑え、それらの上面である支持面が傾くことを防止することができる。したがって、その各支持部５１上の支持体６１も傾くことは無いため、エンコーダヘッド１３ｂの位置が二次元スケール１３ａに対して変動することはない。

また、底板２ａ１、すなわち湾曲部５２などが板状で薄く剛性が低くても、湾曲部５２の変形は各支持部５１の変形を抑えるものであり、前述のように問題とならない。このため、底板２ａ１の変形を防止するためにその厚さを厚くする必要はなく、底板２ａ１を板状に薄く形成することが可能となるため、コスト削減や装置重量の軽減を実現することができる。

以上説明したように、第３の実施形態によれば、前述の第２の実施形態と同様の効果を得ることが可能であり、ステージ位置の測定精度の低下を抑止することができる。さらに、蓋体４１を取り外してから支持板６１ｂと共にエンコーダヘッド１３ｂを取り外し、そのエンコーダヘッド１３ｂを容易にメンテナンスすることが可能となるため、メンテナンス性を向上させることができる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態について図７及び図８を参照して説明する。なお、第４の実施形態では、第３の実施形態との相違点（エンコーダヘッド支持構造）について説明し、その他の説明は省略する。なお、同一部分は同一符号とする。

図７及び図８に示すように、第４の実施形態では、支持体７１は、一対の支持板７１ａ及び７１ｂと、エンコーダヘッド１３ｂを支持する支持板７１ｃとにより構成されている。

一対の支持板７１ａ及び７１ｂは、長方形などの矩形状に形成されており、底板２ａ１の湾曲部５２をＹ方向に跨ぐように各支持部５１の上面に設けられ、ボルトなどの複数の固定部材７２によって固定されている。なお、一対の支持板７１ａ及び７１ｂは、底板２ａ１の両隅に個別に位置付けられている。これらの支持板７１ａ及び７１ｂは、各固定部材７２の取り付けや取り外しにより着脱可能に形成されている。

支持板７１ｃは、前述の各支持板７１ａ及び７１ｂと同様に長方形などの矩形状に形成されている。この支持板７１ｃは、底板２ａ１の湾曲部５２をＸ方向に跨ぐように各支持板７１ａ及び７１ｂに架け渡されてそれらの支持板７１ａ及び７１ｂの下面に設けられ、ボルトなどの複数の固定部材７３によって固定されている。なお、支持板７１ｃは底板２ａ１の中央を通るように位置付けられている。支持板７１ｃは、各固定部材７３の取り付けや取り外しにより着脱可能に形成されている。

この支持体７１は、エンコーダヘッド１３ｂを支持する支持部材であって、描画チャンバ２ａの内部空間を第１空間Ｒ１と第２空間Ｒ２とに分けることになるが、支持体７１は底板２ａ１の湾曲部５２を跨ぐように設けられているため、この支持体７１と底板２ａ１の各支持部５１との間には、第１空間Ｒ１と第２空間Ｒ２とをつなげる複数の隙間部７４が形成されている。これにより、第１空間Ｒ１及び第２空間Ｒ２はつながり、それらの空間Ｒ１及びＲ２の圧が同じとなる。

また、蓋体４１や支持体７１の支持板７１ｃは、エンコーダヘッド１３ｂの交換などのメンテナンス時にメンテナンス作業者によって取り外され、その支持板７１ｃ上のエンコーダヘッド１３ｂのメンテナンスが行われる。例えば、描画チャンバ２ａの上方からエンコーダヘッド１３ｂをメンテナンスする場合には、ステージ１１やステージ移動機構１２が邪魔になるが、描画チャンバ２ａの下面に蓋体４１を設け、さらに、その蓋体４１の上方に位置する支持板７１ｃ上にエンコーダヘッド１３ｂを設けることによって、エンコーダヘッド１３ｂを蓋体４１や支持板７１ｃと共に取り外し、そのエンコーダヘッド１３ｂを容易にメンテナンスすることが可能となる。これにより、メンテナンス性を向上させることができる。

前述の描画チャンバ２ａが真空状態である場合には、第３の実施形態と同様、蓋体４１や底板２ａ１の湾曲部５２は大気圧によって変形するが、このとき、第１空間Ｒ１及び第２空間Ｒ２が各隙間部７４によりつながっているため、エンコーダヘッド１３ｂを支持する支持体７１、すなわち一対の支持板７１ａ及び７１ｂと支持板７１ｃが大気圧によって変形することはない。このため、エンコーダヘッド１３ｂの位置が二次元スケール１３ａに対して変動することがなく、エンコーダヘッド１３ｂの計測に誤差が生じることを抑えることが可能であり、ステージ位置の測定精度の低下を抑止することができる。

また、底板２ａ１、すなわち湾曲部５２などが板状で薄く剛性が低くても、第３の実施形態と同様、湾曲部５２の変形は各支持部５１の変形を抑えるものであり、問題とならない。このため、底板２ａ１の変形を防止するためにその厚さを厚くする必要はなく、底板２ａ１を板状に薄く形成することが可能となるため、コスト削減や装置重量の軽減を実現することができる。

以上説明したように、第４の実施形態によれば、前述の第３の実施形態と同様の効果を得ることが可能であり、ステージ位置の測定精度の低下を抑止することができる。さらに、蓋体４１を取り外してから支持板７１ｃと共にエンコーダヘッド１３ｂを取り外し、そのエンコーダヘッド１３ｂを容易にメンテナンスすることが可能となるため、メンテナンス性を向上させることができる。

（他の実施形態）
前述の第１乃至第４の実施形態においては、二次元スケール１３ａとして、Ｘ方向及びＹ方向の格子状の目盛りを有するスケールを用いているが、これに限るものではなく、例えば、少なくとも二方向に目盛りを有するスケールであれば、Ｘ方向及びＹ方向以外の方向に目盛りを有するスケールを用いても良い。

また、前述の第３の実施形態においては、支持体６１により湾曲部５２を完全に覆わずに連通部として隙間部６４を設けているが、これに限るものではなく、例えば、支持体６１により湾曲部５２を完全に覆い、その支持体６１に連通部として貫通孔を設けても良い。また、支持体６１としては、板形状の支持板６１ａ及び６１ｂを用いているが、これに限るものではなく、例えば、板形状以外の支持部材を用いても良い。

また、前述の第４の実施形態においては、支持体７１の支持板７１ｃをＸ方向に湾曲部５２を跨ぐように設けているが、これに限るものではなく、他の方向に湾曲部５２を跨ぐように設けても良く、例えば、Ｘ方向に対して斜めにして湾曲部５２を跨ぐように設けても良い。また、支持体７１としては、板形状の支持板７１ａ、７１ｂ及び７１ｃを用いているが、これに限るものではなく、例えば、板形状以外の支持部材を用いても良い。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 荷電粒子ビーム描画装置
２ 描画部
２ａ 描画チャンバ
２ａ１ 底板
２ａ２ 脚部
２ｂ 光学鏡筒
３ 制御部
３ａ 描画データ記憶部
３ｂ ショットデータ生成部
３ｃ 描画制御部
１１ ステージ
１２ ステージ移動機構
１２ａ Ｙ方向移動機構
１２ｂ Ｘ方向移動機構
１２ｃ Ｘ方向移動機構
１３ ステージ位置測定部
１３ａ 二次元スケール
１３ｂ エンコーダヘッド
２１ 出射部
２２ 照明レンズ
２３ 第１の成形アパーチャ
２４ 投影レンズ
２５ 成形偏向器
２６ 第２の成形アパーチャ
２７ 対物レンズ
２８ 副偏向器
２９ 主偏向器
３１ 蓋体
３１ａ 台座
３１ｂ 支持板
３２ 固定部材
４１ 蓋体
４２ 支持体
４２ａ 台座
４２ｂ 支持板
４３ 固定部材
４４ 取り付け部
４５ 固定部材
４６ 貫通孔
５１ 支持部
５２ 湾曲部
６１ 支持体
６１ａ 支持板
６１ｂ 支持板
６２ 固定部材
６３ 固定部材
６４ 隙間部
７１ 支持体
７１ａ 支持板
７１ｂ 支持板
７１ｃ 支持板
７２ 固定部材
７３ 固定部材
７４ 隙間部
Ｂ 電子ビーム
Ｈ１ 開口部
Ｈ２ 開口部
Ｈ３ 開口部
Ｒ１ 第１空間
Ｒ２ 第２空間
Ｗ 試料

Claims (5)

1. 底板を有する真空容器と、
   前記真空容器内に設けられ、試料を支持するステージと、
   前記真空容器内に設けられ、前記ステージを移動させるステージ移動機構と、
   前記ステージの下面に設けられ、少なくとも二方向に目盛りを有する二次元スケールと、
   前記二次元スケールの下方に位置付けられて前記真空容器内に設けられ、前記二次元スケールの前記目盛りを検出する検出部と、
   前記底板に設けられ、前記検出部を支持する支持体と、
   を備えることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
2. 前記真空容器は、前記底板に形成された開口部を有しており、
   前記支持体は、前記開口部を塞ぐ蓋体であることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
3. 前記真空容器は、前記底板に形成された開口部を有しており、
   前記底板の外面に設けられ、前記開口部を塞ぐ蓋体をさらに備え、
   前記支持体は、前記蓋体と離されて前記開口部内に設けられ、貫通孔を有しており、
   前記検出部は、前記貫通孔を塞がないように前記支持体上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
4. 前記真空容器は、前記底板に形成された開口部を有しており、
   前記底板の外面に設けられ、前記開口部を塞ぐ蓋体をさらに備え、
   前記支持体は、前記蓋体と離され、前記開口部の内壁との間に隙間が存在するように前記開口部内に設けられており、
   前記検出部は、前記隙間を塞がないように前記支持体上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
5. 前記底板は、前記ステージ移動機構を支持する複数の支持部と、前記真空容器の外部に向かって湾曲する湾曲部とを有しており、
   前記支持体は、前記湾曲部を跨ぐように前記複数の支持部上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム描画装置。

Images