JP4156809B2

JP4156809B2 - 電子ビーム露光装置及び電子レンズ

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Publication number: JP4156809B2
Application number: JP2001023328A
Authority: JP
Inventors: 仁田中
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2021-01-31
Also published as: WO2002061812A1; JP2002231606A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビーム露光装置及び電子レンズに関する。特に本発明は、冷却機能を備える電子ビーム露光装置及び電子レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の電子ビームにより、ウェハにパターンを露光する電子ビーム露光装置は、複数の電子ビームを独立に集束する多軸電子レンズを備える。多軸電子レンズは、磁界を発生するコイル部と、複数の電子ビームがそれぞれ通過する複数のレンズ開口部が設けられた磁性導体部とを有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
複数の電子ビームを独立に集束する多軸電子レンズにおいて、磁界を発生するコイル部の発熱によって磁性導体部が伸縮又は膨張し、レンズ開口部の位置が変動してしまうという問題があった。
【０００４】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる電子ビーム露光装置及び電子レンズを提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第１の形態によると、複数の電子ビームにより、ウェハにパターンを露光する電子ビーム露光装置であって、複数の電子ビームを発生する電子ビーム発生部と、複数の電子ビームを独立に集束する第１電子レンズ部とを備え、第１電子レンズ部は、複数の電子ビームのそれぞれが通過する複数の第１レンズ開口部が設けられた第１磁性導体部と、第１磁性導体部の周囲に設けられ、複数の第１レンズ開口部に磁界を生成する第１コイル部と、第１コイル部に隣接して設けられ、第１コイル部を冷却する第１冷却部とを有する。電子レンズ部は、第１磁性導体部と第１コイル部との間に設けられた断熱板をさらに有してもよい。
【０００６】
複数の電子ビームのそれぞれが通過する複数の第２レンズ開口部を含む第２磁性導体部と、第２磁性導体部の周囲に設けられ、複数の第２レンズ開口部に磁界を生成する第２コイル部と、第２コイル部に隣接して設けられ、第２コイル部を冷却する第２冷却部とを有し、複数の電子ビームを独立に集束する第２電子レンズ部と、第１冷却部及び第２冷却部の温度を制御する冷却制御部とをさらに備えてもよい。
【０００７】
冷却制御部は、第１コイル部と第２コイル部とが略等しい温度になるように、第１冷却部及び第２冷却部の温度を制御してもよい。冷却制御部は、第１磁性導体部と第２磁性導体部とが略等しい温度分布になるように、第１冷却部及び第２冷却部の温度を制御してもよい。
【０００８】
冷却制御部は、第１冷却部及び第２冷却部の温度を制御することにより、第１磁性導体部に設けられた第１レンズ開口部と、第２磁性導体部に設けられた第２レンズ開口部との相対的な位置を制御してもよい。第１冷却部及び第２冷却部は、冷媒が通過する冷却路を含み、冷却制御部は、冷却路を通過する冷媒の流量を制御してもよい。冷却制御部は、第１コイル部及び第２コイル部に供給される電流に基づいて、冷媒の流量を制御してもよい。
【０００９】
本発明の第２の形態によると、複数の電子ビームを独立に集束する電子レンズであって、複数の電子ビームのそれぞれが通過する複数のレンズ開口部が設けられた磁性導体部と、磁性導体部の周囲に設けられ、複数のレンズ開口部に磁界を生成するコイル部と、コイル部に隣接して設けられ、コイル部を冷却する冷却部とを備える。
【００１０】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電子ビーム露光装置１００の構成を示す。電子ビーム露光装置１００は、電子ビームによりウェハ４４に所定の露光処理を施すための露光部１５０と、露光部１５０に含まれる各構成の動作を制御する制御系１４０を備える。
【００１２】
露光部１５０は、筐体８内部で、複数の電子ビームを発生し、電子ビームの断面形状を所望に成形する電子ビーム成形手段１１０と、複数の電子ビームをウェハ４４に照射するか否かを、電子ビーム毎に独立に切替える照射切替手段１１２と、ウェハ４４に転写されるパターンの像の向き及びサイズを調整するウェハ用投影系１１４を含む電子光学系を備える。また、露光部１５０は、パターンを露光すべきウェハ４４を載置するウェハステージ４６と、ウェハステージ４６を駆動するウェハステージ駆動部４８とを含むステージ系を備える。
【００１３】
電子ビーム成形手段１１０は、複数の電子ビームを発生させる電子ビーム発生部１０と、電子ビームを通過させることにより、電子ビームの断面形状を成形する複数の開口部を有する第１成形部材１４及び第２成形部材２２と、複数の電子ビームを独立に収束し、電子ビームの焦点を調整する第１多軸電子レンズ１６と、第１成形部材１４を通過した複数の電子ビームを独立に偏向する第１成形偏向部１８及び第２成形偏向部２０とを有する。
【００１４】
第１多軸電子レンズ１６は、複数の電子ビームがそれぞれ通過する複数のレンズ開口部を含む磁性導体部と、複数のレンズ開口部に磁界を生成するコイル部と、コイル部を冷却する冷却部とを有する。なお、後述する第２多軸電子レンズ２４、第３多軸電子レンズ３４、第４多軸電子レンズ３６、及び第５多軸電子レンズ６２も、第１多軸電子レンズ１６と同様の構成を有する。
【００１５】
電子ビーム発生部１０は、複数の電子銃１０４と、電子銃１０４が形成される基材１０６とを有する。電子銃１０４は、熱電子を発生させるカソード１２と、カソード１２を囲むように形成され、カソード１２で発生した熱電子を安定させるグリッド１０２とを有する。カソード１２とグリッド１０２とは、電気的に絶縁されるのが望ましい。本実施例において、電子ビーム発生部１０は、基材１０６に、複数の電子銃１０４を、所定の間隔に有することにより、電子銃アレイを形成する。
【００１６】
第１成形部材１４及び第２成形部材２２は、電子ビームが照射される面に、接地された白金などの金属膜を有することが望ましい。第１成形部材１４及び第２成形部材２２に含まれる複数の開口部の断面形状は、電子ビームを効率よく通過させるために、電子ビームの照射方向に沿って広がりを有してもよい。また、第１成形部材１４及び第２成形部材２２に含まれる複数の開口部は、矩形に形成されるのが好ましい。
【００１７】
照射切替手段１１２は、複数の電子ビームを独立に収束し、電子ビームの焦点を調整する第２多軸電子レンズ２４と、複数の電子ビームを、電子ビーム毎に独立に偏向させることにより、電子ビームをウェハ４４に照射するか否かを、電子ビーム毎に独立に切替えるブランキング電極アレイ２６と、電子ビームを通過させる複数の開口部を含み、ブランキング電極アレイ２６で偏向された電子ビームを遮蔽する電子ビーム遮蔽部材２８とを有する。また、他の実施例においてブランキング電極アレイ２６は、ブランキング・アパーチャ・アレイであってもよい。
【００１８】
ウェハ用投影系１１４は、複数の電子ビームを独立に収束し、電子ビームの照射径を縮小する第３多軸電子レンズ３４と、複数の電子ビームを独立に収束し、電子ビームの焦点を調整する第４多軸電子レンズ３６と、複数の電子ビームを、ウェハ４４の所望の位置に、電子ビーム毎に独立に偏向する偏向部６０と、ウェハ４４に対する対物レンズとして機能し、複数の電子ビームを独立に収束する第５多軸電子レンズ６２とを有する。
【００１９】
制御系１４０は、統括制御部１３０及び個別制御部１２０を備える。個別制御部１２０は、電子ビーム制御部８０と、多軸電子レンズ制御部８２と、成形偏向制御部８４と、ブランキング電極アレイ制御部８６と、偏向制御部９２と、ウェハステージ制御部９６とを有する。統括制御部１３０は、例えばワークステーションであって、個別制御部１２０に含まれる各制御部を統括制御する。電子ビーム制御部８０は、電子ビーム発生部１０を制御する。多軸電子レンズ制御部８２は、第１多軸電子レンズ１６、第２多軸電子レンズ２４、第３多軸電子レンズ３４、第４多軸電子レンズ３６、及び第５多軸電子レンズ６２のそれぞれが所望の位置において電子ビームを集束すべく、それぞれの多軸電子レンズに電流を供給する。
【００２０】
成形偏向制御部８４は、第１成形偏向部１８及び第２成形偏向部２０を制御する。ブランキング電極アレイ制御部８６は、ブランキング電極アレイ２６に含まれる偏向電極に印加する電圧を制御する。偏向制御部９２は、偏向部６０に含まれる複数の偏向器が有する偏向電極に印加する電圧を制御する。ウェハステージ制御部９６は、ウェハステージ駆動部４８を制御し、ウェハステージ４６を所定の位置に移動させる。
【００２１】
本実施形態に係る電子ビーム露光装置１００の動作について説明する。まず、電子ビーム発生部１０が、複数の電子ビームを生成する。電子ビーム発生部１０において、発生された電子ビームは、第１成形部材１４に照射され、成形される。
【００２２】
第１多軸電子レンズ１６は、矩形に成形された複数の電子ビームを独立に収束し、第２成形部材２２に対する電子ビームの焦点調整を、電子ビーム毎に独立に行う。第１成形偏向部１８は、矩形に成形された複数の電子ビームを、電子ビーム毎に独立して、第２成形部材に対して所望の位置に偏向する。第２成形偏向部２０は、第１成形偏向部１８で偏向された複数の電子ビームを、電子ビーム毎に独立に第２成形部材２２に対して略垂直方向に偏向する。矩形形状を有する複数の開口部を含む第２成形部材２２は、各開口部に照射された矩形の断面形状を有する複数の電子ビームを、ウェハ４４に照射されるべき所望の矩形の断面形状を有する電子ビームにさらに成形する。
【００２３】
第２多軸電子レンズ２４は、複数の電子ビームを独立に収束して、ブランキング電極アレイ２６に対する電子ビームの焦点調整を、電子ビーム毎に独立に行う。第２多軸電子レンズ２４より焦点調整された電子ビームは、ブランキング電極アレイ２６に含まれる複数のアパーチャを通過する。
【００２４】
ブランキング電極アレイ制御部８６は、ブランキング電極アレイ２６に形成された、各アパーチャの近傍に設けられた偏向電極に電圧を印加するか否かを制御する。ブランキング電極アレイ２６は、偏向電極に印加される電圧に基づいて、電子ビームをウェハ４４に照射させるか否かを切替える。
【００２５】
ブランキング電極アレイ２６により偏向されない電子ビームは、第３多軸電子レンズ３４により電子ビーム径を縮小されて、電子ビーム遮蔽部材２８に含まれる開口部を通過する。第４多軸電子レンズ３６が、複数の電子ビームを独立に収束して、偏向部６０に対する電子ビームの焦点調整を、電子ビーム毎に独立に行い、焦点調整をされた電子ビームは、偏向部６０に含まれる偏向器に入射される。
【００２６】
偏向制御部９２が、偏向部６０に含まれる複数の偏向器を独立に制御する。偏向部６０は、複数の偏向器に入射される複数の電子ビームを、電子ビーム毎に独立にウェハ４４の所望の露光位置に偏向する。偏向部６０を通過した複数の電子ビームは、第５多軸電子レンズ６２により、ウェハ４４に対する焦点が調整され、ウェハ４４に照射される。
【００２７】
露光処理中、ウェハステージ制御部９６は、一定方向にウェハステージ４８を動かす。ブランキング電極アレイ制御部８６は露光パターンデータに基づいて、電子ビームを通過させるアパーチャを定め、各アパーチャに対する電力制御を行う。ウェハ４４の移動に合わせて、電子ビームを通過させるアパーチャを適宜、変更し、さらに偏向部６０により電子ビームを偏向することによりウェハ４４に所望の回路パターンを露光することが可能となる。
【００２８】
図２は、本実施形態に係る第１多軸電子レンズ１６の構成を示す。図２（ａ）は、第１多軸電子レンズ１６の上面図である。また、図２（ｂ）は、第１多軸電子レンズ１６の断面図である。第１多軸電子レンズ１６は、複数の電子ビームがそれぞれ通過する複数のレンズ開口部２０４が設けられたレンズ部磁性導体部２０２と、レンズ部磁性導体部２０２の周囲に設けられ、複数のレンズ開口部２０４に磁界を生成するコイル部２１２と、コイル部２１２の囲むように設けられたコイル部磁性導体部２００と、コイル部２１２に隣接して設けられコイル部２１２を冷却する冷却部２０８と、コイル部２１２とレンズ部磁性導体部２０２との間に設けられた断熱板２１０とを有する。
【００２９】
冷却部２０８は、冷媒が通過する冷却路２０６が設けられており、冷却路２０６に冷媒が供給されることによって冷却され、コイル部２１２を冷却する。したがって、冷却部２０８は、例えば銅などの熱伝導率が高い材質で形成されることが好ましい。また、冷却部２０８とコイル部２１２との接触面は広いことが好ましく、冷却部２０８はコイル部２１２に押圧されることが好ましい。また、断熱板２１０は、コイル部２１２に接触しないように設けられることが好ましい。断熱板２１０は、コイル部２１２から発生した熱を遮蔽し、レンズ部磁性導体部２０２に伝わらないようにすることができる。
【００３０】
図３は、冷却部２０８、２２０、２２２、２２４，及び２２６に冷媒を供給する供給系を示す。電子ビーム露光装置１００は、第１多軸電子レンズ１６の冷却部２０８に冷媒を供給する冷媒供給部２１４ａと、第２多軸電子レンズ２４の冷却部２２０に冷媒を供給する冷媒供給部２１４ｂと、第３多軸電子レンズ３４の冷却部２２２に冷媒を供給する冷媒供給部２１４ｃと、第４多軸電子レンズ３６の冷却部２２４に冷媒を供給する冷媒供給部２１４ｄと、及び第５多軸電子レンズ６２の冷却部２２６に冷媒を供給する冷媒供給部２１４ｅと、第１多軸電子レンズ１６の温度を取得する温度取得部２１６ａと、第２多軸電子レンズ２４の温度を取得する温度取得部２１６ｂと、第３多軸電子レンズ３４の温度を取得する温度取得部２１６ｃと、第４多軸電子レンズ３６の温度を取得する温度取得部２１６ｄと、第５多軸電子レンズ６２の温度を取得する温度取得部２１６ｅと、冷媒供給部２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄ、及び２１４ｅが冷却部２０８、２２０、２２０、２２４、及び２２６に供給する冷媒の流量を調整し、冷却部２０８、２２０、２２０、２２４、及び２２６の温度を制御する冷却制御部２１８とをさらに備える。
【００３１】
温度取得部２１６ａ、２１６ｂ、２１６ｃ、２１６ｄ、及び２１６ｅのそれぞれは、第１多軸電子レンズ１６のコイル部２１２、第２多軸電子レンズ２４のコイル部２３８、第３多軸電子レンズ３４のコイル部２４０、第４多軸電子レンズ３６のコイル部２４２、及び第５多軸電子レンズ６２のコイル部２４４のそれぞれの温度を取得することが好ましい。また、温度取得部２１６ａ、２１６ｂ、２１６ｃ、２１６ｄ、及び２１６ｅのそれぞれは、第１多軸電子レンズ１６の磁性導体部２０２、第２多軸電子レンズ２４の磁性導体部２４６、第３多軸電子レンズ３４の磁性導体部２４８、第４多軸電子レンズ３６の磁性導体部２５０、及び第５多軸電子レンズ６２の磁性導体部２５２のそれぞれにおいて、複数箇所の温度を測定し、それぞれの磁性導体部の温度分布を取得することが好ましい。
【００３２】
冷却制御部２１８は、第１多軸電子レンズ１６のコイル部２１２と、第２多軸電子レンズ２４のコイル部２３８と、第３多軸電子レンズ３４のコイル部２４０と、第４多軸電子レンズ３６のコイル部２４２と、第５多軸電子レンズ６２のコイル部２４４とが略等しい温度になるように、冷却部２０８、２２０、２２２、２２４、及び２２６の温度を制御することが好ましい。また、冷却制御部２１８は、第１多軸電子レンズ１６の磁性導体部２０２と、第２多軸電子レンズ２４の磁性導体部２４６と、第３多軸電子レンズ３４の磁性導体部２４８と、第４多軸電子レンズ３６の磁性導体部２５０と、第５多軸電子レンズ６２の磁性導体部２５２とが略等しい温度分布になるように、冷却部２０８、２２０、２２２、２２４、及び２２６の温度を制御することが好ましい。
【００３３】
また、冷却制御部２１８は、冷却部２０８、２２０、２２２、２２４、及び２２６の温度を制御することにより、磁性導体部２０２に設けられたレンズ開口部２０４と、磁性導体部２４６に設けられたレンズ開口部２２８と、磁性導体部２４８に設けられたレンズ開口部２３０と、磁性導体部２５０に設けられたレンズ開口部２３２と、磁性導体部２５２に設けられたレンズ開口部２３４との相対的な位置を制御することが好ましい。また、冷却制御部２１８は、コイル部２１２、２３８、２４０、２４２、及び２４４に供給される電流に基づいて、供給する冷媒の流量を制御してもよい。
【００３４】
本実施形態の電子ビーム露光装置１００によれば、第１多軸電子レンズ１６、第２多軸電子レンズ２４、第３多軸電子レンズ３４、第４多軸電子レンズ３６、及び第５多軸電子レンズ６２に冷却機能を設け、温度変動による磁性導体部材の変形を低減させ、又は一様にすることにより、磁性導体部材に設けられたレンズ開口部の相対的な位置を、複数の磁性導体部材間で一致させることができ、複数の電子ビームを精度よくウェハに照射させることができる。
【００３５】
また、冷却制御部２１８は、温度取得部２１６ａ、２１６ｂ、２１６ｃ、２１６ｄ、及び２１６ｅによって取得されたそれぞれの多軸電子レンズの温度に基づいて、冷却部２０８、２２０、２２２、２２４、及び２２６の温度を制御するため、それぞれの多軸電子レンズに異なる電流が供給された場合においても、磁性導体部材に設けられたレンズ開口部の相対的な位置を、複数の磁性導体部材間で一致させることができ、複数の電子ビームを精度よくウェハに照射させることができる。
【００３６】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、上記実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。また、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００３７】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明の電子ビーム露光装置によれば、複数の多軸電子レンズに冷却機能を設け、電子ビームが通過するレンズ開口部が設けられた磁性導体部材の温度変動による伸縮又は膨張を低減させ、精度よくウェハにパターンを露光することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子ビーム露光装置１００の構成を示す図である。
【図２】第１多軸電子レンズ１６の構成を示す図である。
【図３】冷却部２０８、２２０、２２２、２２４，及び２２６に冷媒を供給する供給系を示す図である。
【符号の説明】
８・・筐体、１０・・電子ビーム発生部、１４・・第１成形部材、１６・・第１多軸電子レンズ、１８・・第１成形偏向部、２０・・第２成形偏向部、２２・・第２成形部材、２４・・第２多軸電子レンズ、２６・・ブランキング電極アレイ、２８・・電子ビーム遮蔽部材、３４・・第３多軸電子レンズ、３６・・第４多軸電子レンズ、６０・・偏向部、４４・・ウェハ、４６・・ウェハステージ、４８・・ウェハステージ駆動部、６２・・第５多軸電子レンズ、８０・・電子ビーム制御部、８２・・多軸電子レンズ制御部、８４・・成形偏向制御部、８６・・ブランキング電極アレイ制御部、９２・・偏向制御部、９６・・ウェハステージ制御部、１００・・電子ビーム露光装置、１１０・・電子ビーム成形手段、１１２・・照射切替手段、１１４・・ウェハ用投影系、１２０・・個別制御系、１３０・・統括制御部、１４０・・制御系、１５０・・露光部、２００・・コイル部磁性導体部、２０２・・レンズ部磁性導体部、２０４・・レンズ開口部、２０６・・冷却路、２０８・・冷却部、２１０・・断熱板、２１２・・コイル部、２１４・・冷媒供給部、２１６・・温度取得部、２１８・・冷却制御部

Claims

複数の電子ビームにより、ウェハにパターンを露光する電子ビーム露光装置であって、
前記複数の電子ビームを発生する電子ビーム発生部と、
前記複数の電子ビームのそれぞれが通過する複数の第１レンズ開口部が設けられた第１磁性導体部と、前記第１磁性導体部の周囲に設けられ、前記複数の第１レンズ開口部に磁界を生成する第１コイル部と、前記第１コイル部に隣接して設けられ、前記第１コイル部を冷却する第１冷却部とを有し、前記複数の電子ビームを独立に集束する第１電子レンズ部と、
前記複数の電子ビームのそれぞれが通過する複数の第２レンズ開口部が設けられた第２磁性導体部と、前記第２磁性導体部の周囲に設けられ、前記複数の第２レンズ開口部に磁界を生成する第２コイル部と、前記第２コイル部に隣接して設けられ、前記第２コイル部を冷却する第２冷却部とを有し、前記複数の電子ビームを独立に集束する第２電子レンズ部と、
前記第１冷却部及び前記第２冷却部の温度を制御することにより、前記第１磁性導体部に設けられた前記第１レンズ開口部と、前記第２磁性導体部に設けられた前記第２レンズ開口部との相対的な位置を制御する冷却制御部と
を備える電子ビーム露光装置。
前記冷却制御部は、前記第１コイル部と前記第２コイル部とが略等しい温度になるように、前記第１冷却部及び前記第２冷却部の温度を制御する請求項１に記載の電子ビーム露光装置。
前記冷却制御部は、前記第１磁性導体部と前記第２磁性導体部とが略等しい温度分布になるように、前記第１冷却部及び前記第２冷却部の温度を制御する請求項１または請求項２に記載の電子ビーム露光装置。
前記第１冷却部及び前記第２冷却部は、冷媒が通過する冷却路を含み、
前記冷却制御部は、前記冷却路を通過する前記冷媒の流量を制御する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電子ビーム露光装置。
前記冷却制御部は、前記第１コイル部及び前記第２コイル部に供給される電流に基づいて、前記冷媒の前記流量を制御する請求項４に記載の電子ビーム露光装置。
前記第１電子レンズ部は、前記第１磁性導体部と前記第１コイル部との間に設けられた断熱板をさらに有し、前記第２電子レンズ部は、前記第２磁性導体部と前記第２コイル部との間に設けられた断熱板をさらに有する請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電子ビーム露光装置。