JP5662393B2 - 電子ビーム検出器、電子ビーム処理装置及び電子ビーム検出器の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、電子ビームの照射位置、形状及び電流等の検出に好適な、電子ビーム検出器、電子ビーム処理装置及び電子ビーム検出器の製造方法に関する。
電子顕微鏡や電子ビーム露光装置等の電子ビーム処理装置では、電子ビーム制御に高い精度が求められている。そのため、電子顕微鏡や電子ビーム露光装置では、電子ビームを用いた観察や露光を行う前に、電子ビームの照射位置、形状及び電流等の特性が所期の値と一致しているか検査が行われる。そして、その検査結果を用いて、電子ビームの調整を行った上で、試料の露光や観察等の処理を行う。
上記の電子ビームの検査するための電子ビーム検出器としては、遮蔽板の開口を透過した電子ビームを検出するものが知られている。
しかし、従来の電子ビーム検出器では、電子ビームの照射位置に対する電子ビームの検出感度のばらつきが大きく、正確な測定が行えないという問題がある。
そこで、電子ビームの照射位置による検出感度のばらつきを防ぎ、電子ビームの特性を精度よく測定できる電子ビーム検出器、電子ビーム処理装置及び電子ビーム検出器の製造方法を提供することを特徴とする。
下記の開示の一観点によれば、複数の開口が形成された平板状の第１の支持体と、前記第１の支持体の上に積層され前記開口と同じ位置に開口を有する遮蔽体膜とを含む遮蔽板と、前記遮蔽板と平行に配置され、前記第１の支持体の開口と同じ位置に開口が形成された平板状の第２の支持体と、前記第２の支持体の上に積層され前記第２の支持体の開口を塞ぐとともに前記遮蔽板を通過した電子ビームを散乱させる散乱体膜とを含む散乱体と、前記遮蔽板及び前記散乱体膜に平行に配置され、前記散乱体膜を透過した電子ビームを電気信号に変換する平板状のビーム検出素子と、を有する電子ビーム検出器が提供される。
また、下記の開示の別の一観点によれば、電子ビームを照射させる電子ビーム照射手段と、前記電子ビームが照射される試料が載置される試料ステージと、前記試料ステージ上に配置され、前記電子ビームの特性を検出する電子ビーム検出器を備えた電子ビーム処理装置であって、前記電子ビーム検出器は、複数の開口が形成された平板状の第１の支持体と、前記第１の支持体の上に積層され前記開口と同じ位置に開口を有する遮蔽体膜とを含む遮蔽板と、前記遮蔽板と平行に配置され、前記第１の支持体の開口と同じ位置に開口が形成された平板状の第２の支持体と、前記第２の支持体の上に積層され前記第２の支持体の開口を塞ぐとともに前記遮蔽板を通過した電子ビームを散乱させる散乱体膜とを含む散乱体と、前記遮蔽板及び前記散乱体膜に平行に配置され、前記散乱体膜を透過した電子ビームを電気信号に変換する平板状のビーム検出素子と、を有する電子ビーム処理装置が提供される。
さらに、下記の開示の別の一観点によれば、複数の開口が形成された平板状の第１の支持体と、前記第１の支持体の上に積層され前記開口と同じ位置に開口を有する遮蔽体膜とを含む遮蔽板を作製する工程と、前記第１の支持体の開口と同じ位置に開口が形成された平板状の第２の支持体と、前記第２の支持体の上に積層され前記遮蔽板を通過した電子ビームを散乱させる散乱体膜とを含む散乱体を作製する工程と、前記散乱体膜を透過した電子ビームを電気信号に変換する平板状のビーム検出素子を用意する工程と、前記遮蔽板、散乱体及びビーム検出素子を平行に並べて容器に固定する工程と、を有する電子ビーム検出器の製造方法であって、前記散乱体を作製する工程は、板状の第２の支持体を用意する工程と、前記第２の支持体の上に、前記第２の支持体と異なる材料からなるエッチストッパ膜を形成する工程と、前記エッチストッパ膜の上に前記エッチストッパ膜と異なる材料からなる散乱体膜を形成する工程と、エッチングにより、前記第２の支持体の所定箇所に開口を形成する工程と、前記第２の支持体の開口に露出したエッチストッパ膜を選択的に除去する工程と、を有することを特徴とする電子ビーム検出器の製造方法が提供される。
上記観点の電子ビーム検出器によれば、複数の開口が形成された遮蔽体から一定の距離を置いて散乱体を配置し、さらにその散乱体から一定の距離を置いてビーム検出素子を配置している。
これにより、遮蔽体のいずれの開口に対しても、散乱体及びビーム検出素子が同じ間隔に位置するため、開口の位置に応じた検出感度のばらつきを抑制できる。
また、上記観点の電子ビーム処理装置によれば、電子ビームの照射位置に応じた位置ずれやビームの変形を正確に測定できるため、より精度の高い露光や観察等の処理を行うことができる。
さらに、上記観点の電子ビーム検出器の製造方法によれば、散乱体を構成する散乱体膜と、その散乱体を支持する支持体との間にエッチストッパ膜を設け、そのエッチストッパ膜を利用して散乱体膜が露出した開口を形成する。
これにより、散乱体膜の厚さのばらつきを抑制することができ、位置に応じた散乱特性のばらつきが抑制されて、検出感度のばらつきが少ない電子ビーム検出器が得られる。
図１は、電子ビーム露光装置を示すブロック図である。
この電子ビーム露光装置１００は、電子ビーム生成部１３０と、マスク偏向部１４０と、基板偏向部１５０とを備えている。
電子ビーム生成部１３０では、電子銃１０１から電子ビームＥＢを発生させ、この電子ビームＥＢを第１電磁レンズ１０２で収束させて、所定の電流密度の電子ビームＥＢを生成する。さらに、収束された電子ビームＥＢは、ビーム整形用マスク１０３の矩形アパーチャ１０３ａを通過し、その断面が例えば矩形状に整形される。
このようにして電子ビーム生成部１３０で生成された電子ビームＥＢは、マスク偏向部１４０の第２電磁レンズ１０５によって露光マスク１１０上に結像される。そして、電子ビームＥＢは、第１静電偏向器１０４及び第２静電偏向器１０６により、露光マスク１１０に形成された特定のパターンＳiに偏向される。露光マスク１１０を通過することにより、電子ビームＥＢの断面の形状がパターンＳiの形状に整形される。
なお露光マスク１１０は、マスクステージ１２３と共に移動させることができる。
露光マスク１１０の上下には、第３電磁レンズ１０８及び第４電磁レンズ１１１が配置され、これらにより電子ビームＥＢが試料（ウェハ）Ｗ上に結像される。
露光マスク１１０を通過した電子ビームＥＢは、第３静電偏向器１１２及び第４静電偏向器１１３によって光軸Ｃ上に振り戻された後、第５電磁レンズ１１４によってそのサイズ（断面積）が縮小される。
マスク偏向部１４０には、第１補正コイル１０７及び第２補正コイル１０９が設けられている。これらの補正コイル１０７、１０９により、第１〜第４静電偏向器１−４、１０６、１１２及び１１３で発生した電子ビームＥＢの偏向収差が補正される。
その後、電子ビームＥＢは、基板偏向部１５０に設けられた遮蔽板１１５のアパーチャ１１５ａを通過し、第１投影用電磁レンズ１１６及び第２投影用電磁レンズ１２１によって所定の縮小率、例えば１／６０の縮小率で縮小される。そして、電子ビームＥＢは、第５静電偏向器１１９と電磁偏向器１２０によって偏向されることで、試料Ｗ上の所定の位置に露光マスク１１０の縮小像が投影される。
なお、第５静電偏向器１１０及び電磁偏向器１２０で発生する偏向収差は、基板偏向部１５０の第３補正コイル１１７及び第４補正コイル１１８によって補正される。
試料Ｗは、モータ等の駆動部１２５により水平方向に移動可能なウエハステージ１２４に固定されている。このウエハステージ１２４を移動させることで、試料Ｗの全面に露光を行うことができる。
また、ウエハステージ１２４上の試料Ｗが載置される箇所の周囲には、電子ビーム検出器１７０が配置されている。
図２は、電子ビーム検出器の一例を示す斜視図である。
この電子ビーム検出器９０は、複数の開口９１ａが形成された遮蔽板９１を備えている。遮蔽板９１は、例えば数ｃｍ角程度の矩形状に形成されており、電子ビーム露光装置１００による電子ビームＥＢの偏向範囲（例えば１００μｍ角程度）よりも大きく形成されている。開口９１ａは、電子ビームＥＢの照射位置に応じた位置ずれや、ビーム形状の変形などの測定を行うべく、遮蔽板９１上に所定の距離を隔てて複数配置されている。開口部９１ａの幅又は長さは、例えば数十ｎｍ〜数μｍ程度である。
遮蔽板９１の開口９１ａを透過した電子ビームＥＢは、遮蔽体９１の下方に配置された反射体９２で反射され、ビーム検出素子９３によって検出される。この反射体９２によって、ビーム検出器９３の発熱及び検出出力の飽和が防がれる。
ところが、反射型の電子ビーム検出器９０では、電子ビームＥＢの照射位置によって、電子ビームの検出感度が変化するという問題がある。
すなわち、ビーム検出素子９３に近い側の開口９１ａを通過した電子ビームＥＢは、ビーム検出素子９３上の領域Ｓ2で検出される。これに対し、ビーム検出素子９３から離れた側の開口９１ａを通過した電子ビームは、ビーム検出素子９３の領域Ｓ1で検出される。図示のように、ビーム検出素子９３から離れた側の開口９１ａを通過した電子ビームの一部Ｓoutの部分がビーム検出器９３で検出されなくなり、電子ビームの検出感度が変化してしまう。
そのため、図２の電子ビーム検出器９０では電子ビームの照射位置による検出感度のばらつきが生じる。
（第１実施形態）
図３は、第１実施形態に係る電子ビーム検出器の概要を示す斜視図である。
図３は、第１実施形態に係る電子ビーム検出器の概要を示す斜視図である。
本実施形態の電子ビーム検出器１０は、複数の開口１ａが形成された遮蔽板１と、遮蔽板１の開口１ａを通過した電子ビームを拡散させる散乱体２と、散乱体２を透過した電子ビームを検出するビーム検出素子３とを備えている。
散乱体２及びビーム検出素子３は遮蔽板１とほぼ同じ大きさに形成されており、遮蔽板１と平行に配置されている。このため、散乱体２とビーム検出素子３との距離が、開口１ａの位置によらず常に一定となり、図２の反射型の電子ビーム検出器９０にみられるような、電子ビームＥＢの照射位置に依存する検出誤差を抑制できる。
但し、電子ビームＥＢを十分な強度で検出するためには、散乱体２の厚さを数μｍ程度と薄くする必要がある。そのため、図３の電子ビーム検出器１０を実現するためには、散乱体２を支持する構造が必要となる。
以下、ビーム検出器１０の具体的な構成について更に説明する。
図４は、本実施形態に係るビーム検出器１０を示す断面図である。なお、図４では遮蔽板１の１つの開口１ａ付近を拡大して示している。
図４に示すように、ビーム検出器１０は、遮蔽板１と、遮蔽板１の下流側に配置された散乱体２と、散乱体２の下流側に配置されたビーム検出素子３が、容器７１に収められている。
遮蔽板１は、電子ビームを遮蔽する遮蔽体膜１６を備え、その遮蔽体膜１６が第１の支持体１３及び第２の支持体１５によって支持された構造となっている。
第１の支持体１３は、例えば厚さが１ｍｍ程度のシリコン基板よりなり、遮蔽板１の機械的強度の大部分を担っている。
この第１の支持体１３の上には、例えば厚さが１μｍ程度の酸化シリコン又は窒化シリコンよりなるエッチストッパ膜１４が形成されており、そのエッチストッパ膜１４の上に、例えば厚さが１μｍ程度のシリコン膜よりなる第２の支持体１５が形成されている。
その第２の支持体１５の上に遮蔽低膜１６が形成されている。遮蔽体膜１６は、電子ビームの遮蔽性に優れた白金（Ｐｔ）等の重金属からなり、その所定箇所には開口１６ａが形成されている。開口１６ａは、検査の目的に応じて数十ｎｍ〜数μｍ程度の様々な大きさに形成される
第２の支持体１５にも開口１６ａと連通する開口１５ａが形成されており、これらの開口１５ａ、１６ａにより遮蔽板１の開口１ａが形成される。さらに、第１の支持体１３及びエッチストッパ膜１４には、遮蔽体膜１６の開口１６ａに対応する部分に、開口１６ａよりも大きな径の開口１３ａ、１４ａが形成されている。
第２の支持体１５にも開口１６ａと連通する開口１５ａが形成されており、これらの開口１５ａ、１６ａにより遮蔽板１の開口１ａが形成される。さらに、第１の支持体１３及びエッチストッパ膜１４には、遮蔽体膜１６の開口１６ａに対応する部分に、開口１６ａよりも大きな径の開口１３ａ、１４ａが形成されている。
このように、第１の支持体１３の開口１３ａ及びエッチストッパ膜１４の開口１４ａを遮蔽体膜１６の開口１６ａよりも大きな径で形成することで、開口１６ａを通過した電子ビームＥＢを減衰させることなく散乱体２に導くことができる。
一方、散乱体２は、散乱体膜１９を支持体１７で支持した構造となっている。
支持体１７は、例えばシリコン基板よりなり、遮蔽体１の開口１ａに対応する部分に開口１７ａが形成されている。この支持体１７は、散乱体２の機械的強度の大部分を担っている。
支持体１７の上には、例えば窒化シリコン又は酸化シリコンよりなるエッチストッパ膜１８が形成されている。エッチストッパ膜１８は、支持体１７とは異なる材料で形成されており、支持体１７に開口１７ａを形成する際に散乱体膜１９が侵食されるのを防ぐことで、散乱体膜１９の厚さのばらつきが生じるのを防ぐ。なお、エッチストッパ膜１８には、支持体１７の開口１７ａに対応する部分が除去されてなる開口１８ａが形成されており、その開口１８ａにおいて散乱体膜１９が露出している。
散乱体膜１９は、エッチストッパ膜１８の上に形成されており、遮蔽体膜１６の開口１６ａを通過した電子ビームを散乱させることで、ビーム検出器３の局所的な加熱や出力の飽和を防ぐ。この散乱体膜１９の材料としては、電子ビームＥＢの照射による加熱に耐え、且つ電子ビームＥＢの照射によってチャージアップを生じない材料を用いることが好ましい。具体的には、例えば厚さが２μｍのシリコン膜や、アルミニウム等の金属膜を用いることができる。また、散乱体膜１９の厚さは所望する電子ビームＥＢの透過率、散乱角度に応じてモンテカルロ法を利用したシミュレーション計算によって適宜決定すればよい。
本実施形態では、上記の散乱体２を支持体１７が電子ビームＥＢの上流側となる向きに配置する。これにより、散乱体膜１９で散乱された電子ビームＥＢが支持体１７の開口１７ａの側壁によって遮蔽されないようにしている。
ビーム検出素子３は、平板状に形成されたＰＩＮダイオードよりなり、散乱体膜１９と平行に配置されている。これにより、電子ビーム検出器１０では、電子ビームＥＢの照射位置が変化しても散乱体２とビーム検出素子３との距離は一定となるため、電子ビームＥＢの照射位置による検出感度のばらつきを抑制できる。
以下、本実施形態の電子ビーム検出器１０の製造方法を説明する。
図５及び図６は、図４に示す電子ビーム検出器１０の製造方法を示す断面図である。
まず、第１の支持体１３としてのシリコン基板を用意する。次いで、そのシリコン基板を熱酸化することで、厚さが１μｍ程度の酸化シリコン膜よりなるエッチストッパ膜１４を形成する。なお、エッチストッパ膜１４としては、窒化シリコン等を用いてもよくその場合にはＣＶＤ法などでエッチストッパ膜１４を形成してもよい。
次に、図５（ｂ）に示すように、エッチストッパ膜１４の上に、例えば厚さが１μｍ程度のシリコン膜を第２の支持体１５として形成する。
なお、予めシリコン基板上に酸化シリコン膜及びシリコン膜が形成された市販のＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いる場合には、上記のエッチストッパ膜１４及び第２の支持体１５を作製する工程を省略できる。
次いで、第２の支持体１５の上に例えば厚さが数十ｎｍ程度の白金（Ｐｔ）膜を遮蔽体膜１６として形成する。
次に、図５（ｃ）に示すように、フォトレジスト法により不図示のレジストパターンを形成し、そのレジストパターンを用いたドライエッチングにより、遮蔽体膜１６の所定箇所に開口１６ａを形成する。その後、レジストパターンを除去した後、遮蔽体膜１６をマスクにしたドライエッチングにより、遮蔽体膜１６の開口１６ａの下方の第２の支持体１５を除去して、開口１５ａを形成する。これにより、開口１５ａ、１６ａよりなる支持体１の開口１ａが完成する。
続いて、図５（ｄ）に示すように、第１の支持体１３の裏面側にレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをマスク用いたウエットエッチングにより、開口１５ａ、１６ａの下方のシリコン基板を除去して開口１３ａを形成する。このウエットエッチングでは、例えばエッチング液にＫＯＨ（水酸化カリウム）等を含むエッチング液を用いてシリコン基板を異方的にエッチングして、傾斜した側壁を有する開口１３ａを形成する。これにより、開口１ａを透過した電子ビームＥＢが広がった場合であっても、開口１３ａの側壁に電子ビームＥＢが阻止されるのを防いで、より効率よく電子ビームＥＢを散乱体２に導くことができる。
次いで、第１の支持体１３の開口１３ａに露出したエッチストッパ膜１４をウエットエッチングで選択的に除去することで、エッチストッパ膜１４に開口１４ａを形成する。
以上により、図５（ｄ）の構造を有する遮蔽体１が完成する。
次に、図６（ａ）に示すように、支持体１７としてのシリコン基板を用意し、その支持体１７の上に例えば厚さが１μｍ程度の酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜をエッチストッパ膜１８として形成する。
続いて、図６（ｂ）に示すように、エッチストッパ膜１８の上に、ＣＶＤ法によりシリコンを堆積させて散乱体膜１９を形成する。
次に、図６（ｃ）に示すように、遮蔽体１の開口１ａに対応する部分の支持体１７をウエットエッチングにより選択的に除去して開口１７ａを形成する。
その後、図６（ｄ）に示すように、ウエットエッチング又はドライエッチングにより支持体１７の開口１７ａに露出したエッチストッパ膜１８を選択的に除去する。このようにエッチストッパ膜１８を支持体１７と散乱体膜１９の間に形成することで、支持体１７に開口１７ａを生成する際に散乱体膜１９が侵食されるのを防ぐことができ、散乱体膜１９の膜厚のばらつきを抑制できる。
以上により、図６（ｄ）に示す構造を有する散乱体２が完成する。
その後、図５（ｄ）の遮蔽板１及び図６（ｄ）の散乱体２及びビーム検出素子３（図４参照）を容器７１に固定することで、図４に示す電子ビーム検出器１０が完成する。
（第２実施形態）
図７は、第２実施形態に係る電子ビーム検出器の断面図である。なお、本実施形態の電子ビーム検出器２０において、図４の電子ビーム検出器１０と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
図７は、第２実施形態に係る電子ビーム検出器の断面図である。なお、本実施形態の電子ビーム検出器２０において、図４の電子ビーム検出器１０と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施形態の電子ビーム検出器２０では、遮蔽板１と散乱体２とが一体化されている点で、図４に示す電子ビーム検出器１０と異なる。
図３に示すように、電子ビーム検出器２０は、散乱体２の支持体１７と、遮蔽板１の第１の支持体１３とが接合されている。この支持体１７と第１の支持体１３との接合は、例えば、支持体１７及び第１の支持体１３の表面を水素プラズマ、窒素プラズマ、酸素プラズマ又はアルゴンイオンビームに曝すことで活性化させた後、両者を接触させる直接接合法により行なわれる。
本実施形態の電子ビーム検出器２０では、遮蔽板１と散乱体２とを直接接合しているため、図４の電子ビーム検出器１０よりも遮蔽体１と散乱体２との距離を正確に設定できる。
（第３実施形態）
図８（ａ）、（ｂ）は、第３実施形態に係る電子ビーム検出器の製造方法を示す断面図である。なお、本実施形態の電子ビーム検出器において、図４の電子ビーム検出器１０と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
図８（ａ）、（ｂ）は、第３実施形態に係る電子ビーム検出器の製造方法を示す断面図である。なお、本実施形態の電子ビーム検出器において、図４の電子ビーム検出器１０と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
図８（ｂ）に示すように、本実施形態の電子ビーム検出器では、遮蔽板１と散乱体２とが直接接合法により接合されて一体化されている。但し、散乱体膜１９が遮蔽板１の第１の支持体１３に直接接合されており、第１の支持体１３が散乱体膜１９の支持体を兼ねている。
図８（ｂ）の構造は、以下のようにして作製される。
まず、図８（ａ）に示す構造の遮蔽板１を用意する。この遮蔽板１は、図５（ａ）〜（ｄ）に示す方法で作製すればよい。次に、上面に散乱体膜１９が形成された基板３１を用意する。ここでは、基板３１は、散乱体膜１９を構成する材料とは異なる材料を用いて形成するものとする。
次に、直接接合法により、図中の矢印に示すよう散乱体膜１９と遮蔽板１の第１の支持体１３とを接合する。
次に、ウエットエッチングなど方法により、基板３１を選択的に除去して第１の支持体１３に接合された散乱体膜１９を残すことで図８（ｂ）に示す構造物が得られる。
本実施形態でも、遮蔽板１と散乱体膜１９とを直接接合しているため、遮蔽体膜１６と散乱体膜１９との距離を正確に設定することができる。
（第４実施形態）
図９は、第４実施形態に係る電子ビーム検出器の断面図である。なお、本実施形態の電子ビーム検出器４０において、図４の電子ビーム検出器１０と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
図９は、第４実施形態に係る電子ビーム検出器の断面図である。なお、本実施形態の電子ビーム検出器４０において、図４の電子ビーム検出器１０と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
図９に示すように、本実施形態の電子ビーム検出器４０では、遮蔽体膜１６の直下に散乱体膜１９が配置されている。このように、電子ビーム検出器４０では、遮蔽体膜１６と散乱体膜１９が近い距離で配置される。そのため、遮蔽体膜１６の開口１６ａ及び散乱体膜１９を透過した電子ビームの強度は電子ビームＥＢの形状の影響をより強く受ける。
これにより、本実施形態の電子ビーム検出器４０は、電子ビームＥＢの形状の測定に好適である。
図１０（ａ）〜（ｄ）は、図９に示す電子ビーム検出器４０の製造方法を示す断面図である。
先ず、図１０（ａ）に示すように、第１の支持体１３としてのシリコン基板を用意する。そして、その第１の支持体１３の上に例えば酸化シリコンよりなるエッチストッパ膜１４を形成する。
次に、図１０（ｂ）に示すように、エッチストッパ膜１４の上に例えばＣＶＤ法により、散乱体膜１９として厚さが２μｍ程度のシリコン膜を形成する。
なお、市販のＳＯＩ基板を使用する場合には、エッチストッパ膜１４及び散乱体膜１９を形成する工程を省略できる。
その後、散乱体膜１９の上に遮蔽体膜１６として例えば厚さが数十ｎｍ程度の白金（Ｐｔ）膜を形成する。
次に、図１０（ｃ）に示すように、ドライエッチングにより、遮蔽体膜１６の一部を選択的に除去することで、底部に散乱体膜１９が露出した開口１６ａを形成する。
次に、図１０（ｄ）に示すように、開口１６ａの周囲の第１の支持体１３をウエットエッチングにより除去して第１の支持体１３に開口１３ａを形成する。次いで、開口１３ａに露出したエッチストッパ膜１４を除去することで、エッチストッパ膜１４に開口１４ａを形成する。
次に、第１の支持体１３の下面及び第１の支持体１３の開口１３ａの側壁にかけての部分に白金などよりなる金属膜４２を形成して、図１０（ｄ）に示す散乱体４１が完成する。
その後、図９に示すように、散乱体４１をビーム検出素子３とともに容器７１に固定することで、本実施形態の電子ビーム検出器４０が完成する。
（第５実施形態）
図１１は、第５実施形態に係る電子ビーム検出器を示す断面図である。なお、本実施形態の電子ビーム検出器５０において、図７に示す電子ビーム検出器２０と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
図１１は、第５実施形態に係る電子ビーム検出器を示す断面図である。なお、本実施形態の電子ビーム検出器５０において、図７に示す電子ビーム検出器２０と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
図１１に示すように電子ビーム検出器５０は、散乱体膜５８を有する散乱体５２が、厚さ数十〜数百ｎｍの薄いスペーサ膜５９を介してビーム検出素子３と接合されている。本実施形態では、スペーサ膜５９を介してビーム検出素子３と散乱体膜５８とが離間されている。そのため、電子ビームＥＢの照射による散乱体膜５８の発熱の影響を避けつつ、ビーム検出素子３を散乱体膜５８と一体化できる。
また、スペーサ膜５９は、半導体プロセスを用いて形成されるため、ビーム検出素子３と散乱体膜５８との距離を高い精度で制御できる。これにより、電子ビームの検出精度のばらつきを効果的に抑制できる。
以下、図１１に示す電子ビーム検出器５０の製造方法を説明する。
図１２及び図１３は、図１１に示す電子ビーム検出器５０の製造方法を示す断面図である。
図１２（ａ）に示すように、支持体１７としてシリコン基板を用意し、その支持体１７の上に支持体１７と異なる材料からなる散乱体膜５８を形成する。ここでは、散乱体膜５８として例えばＣＶＤ法により厚さが２μｍ程度の窒化シリコン膜を形成するものとする。
次に、散乱体膜５８の上に例えばＣＶＤ法などによりシリコンを例えば５０ｎｍ〜５００ｎｍ程度堆積させてスペーサ膜５９を形成する。スペーサ膜５９の材料はシリコンに限定されるものではなく、散乱体膜５８と異なる材料の物質を適宜用いてもよい。
続いて、図１２（ｂ）に示すように、ドライエッチングにより、スペーサ膜５９の一部を選択的に除去して底部に散乱体膜５８が露出した開口５９ａを形成する。この開口５９ａは、遮蔽体１の開口１ａに対応する部分に形成する。
次に、図１２（ｃ）に示すように、開口５９ａに対応する部分のウエットエッチングにより、開口５９ａの下方の支持体１７を除去して散乱体膜５８が露出した開口１７ａを形成する。
次に、図１２（ｄ）に示すように、ビーム検出素子３の表面と、スペーサ膜５９の表面とを、水素プラズマ又はアルゴンイオン等に曝して活性化させた後、これらを圧着して接合する。
これにより、ビーム検出器３と散乱体５２とが一体的に接合される。
次いで、図５（ａ）〜（ｄ）を参照して説明した方法で作製した遮蔽体１（図１３参照）を用意する。
そして、図１３に示すように、遮蔽板１の第１の支持体１３と、検出素子５２の支持体１７とを直接接合法で接合させて、遮蔽板１、散乱体５２及びビーム検出器３とを一体的に接合する。
その後、図１３の方法で接合された遮蔽板１、散乱体５２及びビーム検出器３を容器７１内に固定して図１１に示す電子ビーム検出器５０が完成する。
上記のように、本実施形態では、スペーサ膜５９が半導体プロセスを用いて形成されるため、ビーム検出素子３と散乱体膜５８との距離を高い精度で制御できる。そのため、電子ビームの検出精度のばらつきの少ない電子ビーム検出器５０が得られる。
なお、本実施形態の電子ビーム検出器５０において、散乱体膜５８と支持体１７との間にエッチストッパ膜を形成してもよい。これにより、支持体１７に開口１７ａを形成する際の散乱体膜５８の膜厚の減少を抑制でき、散乱体膜５８の膜厚のばらつきを抑制できる。
（第６実施形態）
図１４は、第６実施形態に係る電子ビーム検出器を示す断面図である。
図１４は、第６実施形態に係る電子ビーム検出器を示す断面図である。
図１４に示すように、本実施形態の電子ビーム検出器６０は、ビーム検出素子３の上に散乱体膜１９が形成されており、その散乱体膜１９の上に開口１６ａが形成された遮蔽体膜１６が形成されている。
散乱体膜１９は、例えば厚さが２μｍ程度のシリコン膜であり、ＰＩＮダイオード等のビーム検出素子３の上に、ＣＶＤ法等の方法で形成される。
また、遮蔽体膜１６は、例えば白金膜よりなり、散乱体膜１９の上にスパッタ法等の方法で形成される。
本実施形態では、ビーム検出素子３と、散乱体膜１９と、遮蔽体膜１６が一体的に形成されているため、構造が簡単であり、より少ない工程で電子ビーム検出器６０を作製できる。また、ビーム検出素子３、散乱体膜１９、遮蔽体膜１６が一定の距離で配置されるため、位置による検出感度のばらつきを抑制できる。
１０、２０、３０、４０、５０、６０、９０、１７０…電子ビーム検出器、１、９１…散乱体、１ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａ、１６ａ、１７ａ、１８ａ、５９ａ…開口、２、５２…散乱体、３、９３…ビーム検出素子、１３、１５、１７…支持体、１４、１８…エッチストッパ膜、１６…遮蔽体膜、１９、５８…散乱体膜、５９…スペーサ膜、７１…容器、９２…反射体、１００…電子ビーム露光装置、１０１…電子銃、１７０…電子ビーム検出器。
Claims (11)
- 複数の開口が形成された平板状の第１の支持体と、前記第１の支持体の上に積層され前記開口と同じ位置に開口を有する遮蔽体膜とを含む遮蔽板と、
前記遮蔽板と平行に配置され、前記第１の支持体の開口と同じ位置に開口が形成された平板状の第２の支持体と、前記第２の支持体の上に積層され前記第２の支持体の開口を塞ぐとともに前記遮蔽板を通過した電子ビームを散乱させる散乱体膜とを含む散乱体と、
前記遮蔽板及び前記散乱体膜に平行に配置され、前記散乱体膜を透過した電子ビームを電気信号に変換する平板状のビーム検出素子と、
を有することを特徴とする電子ビーム検出器。 - 前記遮蔽板の前記第１の支持体と前記散乱体の第２の支持体とが向かい合う向きに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム検出器。
- 前記遮蔽板の第１の支持体と、前記散乱体の第２の支持体とが密着していることを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム検出器。
- 前記散乱体と前記ビーム検出素子とがスペーサ膜を介して一体的に接合されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電子ビーム検出器。
- 複数の開口が形成された平板状の第１の支持体と、前記第１の支持体の上に積層され前記開口と同じ位置に開口を有する遮蔽体膜とを含む遮蔽板と、
前記遮蔽板と平行に配置され、前記第１の支持体の下に接合されて前記遮蔽板を通過した電子ビームを散乱させる散乱体膜と、
前記遮蔽板及び散乱体膜に平行に配置され、前記散乱体膜を透過した電子ビームを電気信号に変換する平板状のビーム検出素子と、
を有することを特徴とする電子ビーム検出器。 - 複数の開口が形成された第１の支持体と、
前記支持体の上に積層され、前記第１の支持体の開口を塞ぐ散乱体膜と、
前記散乱体膜の上に積層され、前記第１の支持体の開口の上方に開口を有する遮蔽体膜と、
前記第１の支持体と平行に配置され、前記散乱体膜を透過した電子ビームを電気信号に変換する平板状のビーム検出素子と、
を有することを特徴とする電子ビーム検出器。 - 前記散乱体膜と前記第１の支持体との間に、前記散乱体膜及び前記第１の支持体と異なる材料によって形成されてなるエッチストッパ膜が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の電子ビーム検出器。
- 前記支持体の下面が金属膜で覆われていることを特徴とする請求項７に記載の電子ビーム検出器。
- 電子ビームを電気信号に変換する平板状のビーム検出素子と、
前記ビーム検出素子の表面に形成されたシリコン膜よりなる散乱体膜と、
前記散乱体膜の上に形成され、複数の開口を有する遮蔽体膜と、
を有する電子ビーム検出器。 - 電子ビームを照射させる電子ビーム照射手段と、
前記電子ビームが照射される試料が載置される試料ステージと、
前記試料ステージ上に配置され、前記電子ビームの特性を検出する電子ビーム検出器を備えた電子ビーム処理装置であって、
前記電子ビーム検出器は、複数の開口が形成された平板状の第１の支持体と、前記第１の支持体の上に積層され前記開口と同じ位置に開口を有する遮蔽体膜とを含む遮蔽板と、前記遮蔽板と平行に配置され、前記第１の支持体の開口と同じ位置に開口が形成された平板状の第２の支持体と、前記第２の支持体の上に積層され前記第２の支持体の開口を塞ぐとともに前記遮蔽板を通過した電子ビームを散乱させる散乱体膜とを含む散乱体と、前記遮蔽板及び前記散乱体膜に平行に配置され、前記散乱体膜を透過した電子ビームを電気信号に変換する平板状のビーム検出素子と、を有することを特徴とする電子ビーム処理装置。 - 複数の開口が形成された平板状の第１の支持体と、前記第１の支持体の上に積層され前記開口と同じ位置に開口を有する遮蔽体膜とを含む遮蔽板を作製する工程と、
前記第１の支持体の開口と同じ位置に開口が形成された平板状の第２の支持体と、前記第２の支持体の上に積層され前記遮蔽板を通過した電子ビームを散乱させる散乱体膜とを含む散乱体を作製する工程と、
前記散乱体膜を透過した電子ビームを電気信号に変換する平板状のビーム検出素子を用意する工程と、
前記遮蔽板、散乱体及びビーム検出素子を平行に並べて容器に固定する工程と、を有する電子ビーム検出器の製造方法であって、
前記散乱体を作製する工程は、
平板状の第２の支持体を用意する工程と、
前記第２の支持体の上に、前記第２の支持体と異なる材料からなるエッチストッパ膜を形成する工程と、
前記エッチストッパ膜の上に前記エッチストッパ膜と異なる材料からなる散乱体膜を形成する工程と、
エッチングにより、前記第２の支持体の所定箇所に開口を形成する工程と、
前記第２の支持体の開口に露出したエッチストッパ膜を選択的に除去する工程と、を有することを特徴とする電子ビーム検出器の製造方法。
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