JP5859951B2 - 荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法 - Google Patents

Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法に関する。

半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでもパターンを生成する極めて重要なプロセスである。近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。これらの半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン（レチクル或いはマスクともいう。）が必要となる。ここで、電子線（電子ビーム）描画技術は本質的に優れた解像性を有しており、高精度の原画パターンの生産に用いられる。

上述した電子ビーム描画では、より高精度な試料面内、例えばマスク面内の線幅均一性が求められている。ここで、かかる電子ビーム描画では、偏向器に電子がチャージされることにより、電子ビームがドリフトし、描画の位置精度が劣化する現象が生じる。

描画の位置精度を向上させるために、電子ビームのドリフトを抑制することが望まれる。

特許文献１には、電子ビーム遮蔽能力の高いタングステンを用いてアパーチャを製造し、アパーチャ開口部の加工精度を向上させる技術が開示されている。

特開平６−１２０１２６号公報

電子ビームドリフトが生ずる原因として、電子ビームを成形するアパーチャを透過して散乱する電子の存在が考えられる。電子の散乱を抑制するためには、アパーチャを厚くすることが考えられる。しかしながら、アパーチャの開口部の端部（エッジ部）の加工精度が悪化し、電子ビームの成形精度が劣化するという問題が生じる。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは荷電粒子ビームの成形精度の確保と荷電粒子ビームのドリフト抑制を両立させる荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法を提供することにある。

本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、試料を載置可能なステージと、試料に照射する荷電粒子ビームを出射する照射部と、第１の開口部を有し前記荷電粒子ビームを成形するアパーチャとを備え、前記アパーチャが第１の部材と前記第１の部材と貼り合わせた第２の部材との積層構造を有し、前記第２の部材の前記第１の開口部端部の位置が、前記第１の部材の前記第１の開口部端部の位置に対し０．５μｍ以上、５μｍ以下後退しており、前記第２の部材の前記開口部端に対し突出した前記第１の部材の前記開口部端部は略一定の厚さを有することを特徴とする。

上記態様の荷電粒子ビーム描画装置において、前記第２の部材の荷電粒子ビーム透過率が前記第１の部材よりも小さいことが望ましい。

上記態様の荷電粒子ビーム描画装置において、前記第１の開口部よりも面積が小さい第２の開口部と、前記第２の開口部と同一形状の第３の開口部をさらに備え、前記第２の部材の前記第２および第３の開口部端部の位置が、それぞれ前記第１の部材の前記第２および第３の開口部端部の位置に対し後退していることが望ましい。

上記態様の荷電粒子ビーム描画装置において前記第１の開口部端部において、前記第１の部材と前記第２の部材との境界に空隙があることが望ましい。

本発明によれば、荷電粒子ビームの成形精度の確保と荷電粒子ビームのドリフト抑制を両立させる荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法を提供することが可能となる。

第１の実施の形態のアパーチャの構造を示す模式図である。 第１の実施の形態の描画装置の構成を示す概念図である。 第１の実施の形態の可変成形型電子描画の動作を説明する図である。 電子の透過率とシリコン膜厚との関係を示す図である。 第２の実施の形態のアパーチャの構造を示す断面模式図である。 第３の実施の形態のアパーチャの構造を示す断面模式図である。 第３の実施の形態のアパーチャの製造方法を示す図である。 第４の実施の形態のアパーチャの構造を示す断面模式図である。 第５の実施の形態のアパーチャの構造を示す模式図である。 第６の実施の形態のアパーチャの構造を示す上面模式図である。 第７の実施の形態の描画装置の構成を示す概念図である。 第７の実施の形態のアパーチャの構造を示す模式図である。 従来技術のアパーチャの断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。以下、実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。ただし、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでもかまわない。

本明細書中、描画データとは、試料に描画するパターンの基データである。描画データはＣＡＤ等で設計者により生成された設計データを、描画装置内での演算処理が可能となるようフォーマットを変換したデータである。図形等の描画パターンが、例えば、図形の頂点等の座標で定義されている。

また、本明細書中、同一または類似の部分には同一の符号が付せられ場合がある。

（第１の実施の形態）
本実施の形態の荷電粒子ビーム描画装置は、試料を載置可能なステージと、試料に照射する荷電粒子ビームを出射する照射部と、第１の開口部を有し荷電粒子ビームを成形するアパーチャとを備え、アパーチャが第１の部材と第２の部材との積層構造を備えている。そして、第２の部材の第１の開口部端部の位置が、第１の部材の第１の開口部端部の位置に対し後退している。

本実施の形態の荷電粒子ビーム描画装置は、第１の部材と第２の部材との積層構造を備えている。そして、第１の部材の開口部端部を薄くすることで、開口部端部の加工精度を確保することができる。一方、開口部端部の位置が第１の部材に対して後退した第２の部材を積層することで、アパーチャの電子ビーム阻止能力を向上させる。したがって、電子がアパーチャを通過して散乱することに起因する電子ビームのドリフトを抑制することが可能となる。

図２は、本実施の形態の描画装置の構成を示す概念図である。

図２において、描画装置１００は、描画部１５０と制御部１６０を備えている。描画装置１００は、荷電粒子ビーム描画装置の一例となる。そして、描画装置１００は、試料１０１に所望するパターンを描画する。

描画部１５０は、電子鏡筒１０２、描画室１０３を有している。電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、ブランキング（ＢＬＫ）偏向器２１２、ブランキング（ＢＬＫ）アパーチャ２１４、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、及び偏向器２０８が配置されている。

また、描画室１０３内には、移動可能に配置されたＸＹステージ１０５が配置されている。また、ＸＹステージ１０５上には、試料１０１が配置されている。試料１０１として、例えば、ウェハにパターンを転写する露光用のマスク基板が含まれる。マスク基板としては、まだ何も描画されていないマスクブランクスが含まれる。

制御部１６０は、駆動回路１０８、磁気ディスク装置１０９、偏向制御回路１１０、デジタルアナログ変換機（ＤＡＣ）１１２、１１４、１１６、制御計算機１２０、及びメモリ１２１を有している。

制御計算機１２０には、磁気ディスク装置１０９に記憶された描画データが入力される。制御計算機１２０に入力される情報或いは演算処理中及び処理後の各情報はその都度メモリ１２１に記憶される。

制御計算機１２０には、メモリ１２１、偏向制御回路１１０、磁気ディスク装置１０９が図示していないバスを介して接続されている。偏向制御回路１１０は、ＤＡＣ１１２、１１４、１１６に接続される。ＤＡＣ１１２は、ＢＬＫ偏向器２１２に接続されている。ＤＡＣ１１４は、偏向器２０５に接続されている。ＤＡＣ１１６は、偏向器２０８に接続されている。

図２では、本実施の形態を説明する上で必要な構成部分について記載している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。

図３は、本実施の形態の可変成形型電子描画の動作を説明する図である。以下、図２、図３を参照しつつ、描画装置１００による描画方法について説明する。

照射部の一例となる電子銃２０１から電子ビーム２００が出射される。電子銃２０１から出た電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により矩形例えば長方形の穴を持つ第１のアパーチャ２０３全体を照明する。

第１のアパーチャ２０３には、電子ビーム２００を成形するための矩形、例えば長方形の開口部４１１が形成されている。ここで、電子ビーム２００を長方形に成形する。

そして、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ２０６上に投影される。第２のアパーチャ２０６には、開口４１１を通過した電子線２００を所望の矩形形状に成形するための開口部４２１が形成されている。

第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像の位置は、偏向器２０５（図２）によって偏向制御される。そして、開口部４２１の所定の一部を通過して、ビーム形状と寸法を変化させることができる。その結果、電子ビーム２００は成形される。

そして、第２のアパーチャ２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、対物レンズ２０７（図２）により焦点を合わせ、偏向器２０８により偏向される。その結果、連続移動するＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に照射される。

ＸＹステージ１０５の移動は、駆動回路１０８によって駆動される。偏向器２０５の偏向電圧は、偏向制御回路１１０及びＤＡＣ１１４によって制御される。偏向器２０８の偏向電圧は、偏向制御回路１１０及びＤＡＣ１１６によって制御される。

このように、開口４１１と可変成形開口４２１との両方を通過できる矩形形状が、試料１０１の描画領域に描画される。開口４１１と可変成形開口４２１との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形方式という。

ここで、試料１０１上の電子ビーム２００が、所望する照射量を試料１０１に入射させる照射時間ｔに達した場合、以下のようにブランキングする。すなわち、試料１０１上に必要以上に電子ビーム２００が照射されないようにするため、例えば静電型のＢＬＫ偏向器２１２で電子ビーム２００を偏向すると共にＢＬＫアパーチャ２１４で電子ビーム２００をカットする。これにより、電子ビーム２００が試料１０１面上に到達しないようにする。ＢＬＫ偏向器２１２の偏向電圧は、偏向制御回路１１０及びＤＡＣ１１２によって制御される。

ビームＯＮ（ブランキングＯＦＦ）の場合、電子銃２０１から出た電子ビーム２００は、図２における実線で示す軌道を進むことになる。一方、ビームＯＦＦ（ブランキングＯＮ）の場合、電子銃２０１から出た電子ビーム２００は、図１における点線で示す軌道を進むことになる。また、電子鏡筒１０２内および描画室１０３内は、図示していない真空ポンプにより真空引きされ、大気圧よりも低い圧力となる真空雰囲気となっている。

図１は、本実施の形態のアパーチャの構造を示す模式図である。図１（ａ）が上面図、図１（ｂ）が図１（ａ）のＡＡ断面図である。

本実施の形態では、図２、図３の第１のアパーチャ２０３および／または第２のアパーチャ２０６に、図１Ａ、Ｂのアパーチャ１０が適用される。

アパーチャ１０は、第１の開口部１２を備えている。この第１の開口部１２を電子ビームが通過し成形される。図１（ｂ）の断面図における第１の開口部１２の大きさは、例えば、２０μｍ〜５０μｍ程度である。

アパーチャ１０は、第１の部材１４ａと第２の部材１６ａとの積層構造を備えている。本実施の形態では、第２の部材１６ａが、電子銃２０１側に位置している。すなわち、第２の部材１６ａの上面に電子ビームが照射される構成となっている。もっとも、第１の部材１４ａが、電子銃２０１側に位置する構成とすることも可能である。

第１の部材１４ａと第２の部材１６ａは同一の材料で形成され、例えば、シリコンで形成されている。加工の際に既存の半導体プロセスを適用できること、不純物を低く抑えられること等から材料としてシリコンを用いることが望ましい。もっとも、例えば、シリコンナイトライド、シリコンカーバイド、シリコンジャーマナイド等の半導体や、金属または金属化合物を用いることも可能である。

そして、図１（ｂ）に示すように、第２の部材１６ａの第１の開口部端部（開口部エッジ）の位置が、第１の部材１４ａの第１の開口部端部（開口部エッジ）の位置に対し後退している。いいかえれば、第２の部材１６ａの開口部は、第１の部材１４ａの開口部よりも大きく、互いの開口部端部が重ならないように積層されている。

図１３は、従来技術のアパーチャの断面図である。図１３に示すように、アパーチャが単層で、かつ、開口部端部のアパーチャの厚さが薄い場合、アパーチャを通過した電子が散乱し偏向器にチャージされ、電子ビームのドリフトが生ずる要因となる。

図４は、電子の透過率とシリコン膜厚との関係を示す図である。電子の入射エネルギーは５０ｋｅＶを仮定している。図４から明らかなように、シリコン膜厚が１μｍでは１００％、５μｍでは９０％近くが透過するが、２０μｍでは１％以下になる。このように、電子の透過を抑制する観点からは、シリコンのアパーチャの厚さは２０μｍ以上であることが望ましい。

もっとも、アパーチャの厚さを厚くすると、アパーチャの加工が困難になり、アパーチャの開口端部の加工精度が低下する。このため、ビーム成形の精度が低下し、描画精度が劣化する。例えば、微細な半導体製品用のマスク加工に十分な加工精度を得るためには、アパーチャの厚さは５μｍ以下にすることが望ましい。

本実施の形態においては、第１の部材１４ａの開口部端部の膜厚を、加工精度を優先して、例えば、５μｍ以下とする。そして、第１の部材１４ａの開口部端部の膜厚ｔ_１よりも、開口部端部の膜厚ｔ_２が厚い第２の部材１６ｂを積層させることで、第２の部材の荷電粒子ビーム透過率が第１の部材よりも小さくなるようにする。これにより、電子の通過を十分に遮断することが可能となる。したがって、アパーチャの開口部エッジの加工精度を保ちながら、電子ビームのドリフトを抑制することができる。

例えば、第１の部材１４ａおよび第２の部材１６ａがともにシリコンである場合、膜厚ｔ_１と膜厚ｔ_２の和が２０μｍ以上となることが望ましい。

第２の部材１６ａの開口部端部の、第１の部材１４ａの開口部端部からの後退量（図１Ｂ中のｄ）は、電子の透過量を抑制する観点からは小さければ小さい方が望ましい。後退量ｄは、５μｍ以下であることが望ましく、３μｍ以下であることがより望ましい。

もっとも、後退量ｄが小さすぎると、第１の部材１４ａと第２の部材１６ａを貼りあわせにより製造する場合、後退量を確保した貼りあわせが困難になる。したがって、後退量ｄは０．５μｍ以上が望ましく、１μｍ以上であることがより望ましい。

本実施の形態の荷電粒子ビーム描画装置によれば、荷電粒子ビームの成形精度の確保と荷電粒子ビームのドリフト抑制を両立させる荷電粒子ビーム描画装置が実現される。また、本実施の形態の荷電粒子ビーム描画装置を用いた描画方法によれば、荷電粒子ビームの成形精度の確保と荷電粒子ビームのドリフト抑制により、高精度の描画を実現することが可能となる。

（第２の実施の形態）
本実施の形態は、第１の部材と第２の部材が異なる材料で形成されること以外は、第１の実施の形態と同様である。したがって、第１の実施の形態と重複する内容については、記述を省略する。

図５は、本実施の形態のアパーチャの構造を示す断面模式図である。アパーチャ２０の第１の部材１４ｂと第２の部材１６ｂとは異なる材料で形成されている。そして、第２の部材１６ｂの電子通過率が、第１の部材１４ｂの電子通過率よりも小さくなっている。

第１の部材１４ｂは、例えば、シリコンである。また、第２の部材１６ｂはシリコンよりも電子を透過しにくい材料（原子量が大きい材料）である。例えば、電子遮蔽能力が高く、描画装置内の汚染源となりにくい高融点金属、例えば、モリブデン、タングステン、タンタル等を用いることが望ましい。

本実施の形態によれば、第１の部材１４ｂよりも電子を透過しにくい材料を第２の部材１６ｂに適用することにより、第２の部材１６ｂの膜厚を薄くすることが可能となる。

（第３の実施の形態）
本実施の形態は、第１の部材と第２の部材が同様の製造方法で形成されること以外は、第１の実施の形態と同様である。したがって、第１の実施の形態と重複する内容については、記述を省略する。

図６は、本実施の形態のアパーチャの構造を示す断面模式図である。アパーチャ３０の第１の部材１４ｃと第２の部材１６ｃとは同様の製造方法で形成されている。以下、第１の部材１４ｃと第２の部材１６ｃとがともにシリコンである場合を例に説明する。

図７は、本実施の形態のアパーチャの製造方法を示す図である。まず、図７（ａ）に示すように、シリコン基板をエッチングにより加工し第１の部材１４ｃを形成する。次に、図７（ｂ）に示すように第１の部材１４ｃ同様の製造方法で、第２の部材１４ｃを形成する。その後、図７（ｃ）に示すように、第２の部材１６ｃを逆さ向きにして、第１の部材１４ｃと貼りあわせる。貼りあわせは接着剤を用いても良いし、互いの表面をミラー研磨し圧着しても良い。

本実施の形態によれば、第１の部材１４ｃと第２の部材１６ｃを同様のプロセスで製造するためアパーチャの製造が容易となる。

（第４の実施の形態）
本実施の形態は、第１の開口部端部において、第１の部材と第２の部材との境界に空隙があること以外は、第１の実施の形態と同様である。したがって、第１の実施の形態と重複する内容については、記述を省略する。

図８は、本実施の形態のアパーチャの構造を示す断面模式図である。図に示すように、第１の開口部１２の端部において、第１の部材１４ｄと第２の部材１６ｄとの境界に空隙が設けられている。

本実施の形態によれば、第２の部材１６ｄで電子が遮蔽される際に、電子のエネルギーにより第２の部材１６ｄが高温化し熱変形が生じたとしても、第１の部材１４ｄとの間に空隙があるために、この変形が第１の部材１４ｄ、特にその開口部端部に伝わりにくい。したがって、第１の部材１４ｄの変形が生じにくく、ビーム成形の精度が劣化することが抑制される。

空隙のサイズは、第２の部材１６ｄの熱変形の第１の部材１４ｄへの影響度、加工の容易性等を考慮して適宜決定される。例えば、図８における横方向の長さは、１μｍ〜５μｍ、空隙の上下方向の幅は０．５μｍ〜２μｍである。

（第５の実施の形態）
本実施の形態は、第１の開口部よりも面積が小さい第２の開口部と、第２の開口部と同一形状の第３の開口部をさらに備え、第２の部材の第２および第３の開口部端部の位置が、それぞれ第１の部材の第２および第３の開口部端部の位置に対し後退していること以外は、第１の実施の形態と同様である。したがって、第１の実施の形態と重複する内容については、記述を省略する。

図９は、本実施の形態のアパーチャの構造を示す模式図である。図９（ａ）が上面図、図９（ｂ）が図９（ａ）のＢＢ断面図である。

アパーチャ５０は、第１の開口部１２よりも面積が小さい第２の開口部２２と、第２の開口部２２と同一形状の第３の開口部２４を備えている。第２の開口部２２と第３の開口部２４は、第１の部材１４ｅと第２の部材１６ｅとを貼りあわせてアパーチャを製造する際、この２つの開口部が位置合わせ用の合わせマークとして機能する。したがって、第１の部材１４ｅと第２の部材１６ｅの合わせ精度が向上する。

また、面積の小さい第２の開口部２２または第３の開口部２４は、例えば、電子ビームのビーム強度分布をモニタするためのモニタマークとしても利用することが可能となる。モニタマークとして利用する観点からは、第２の開口部２２および第３の開口部２４は正方形または円形であることが望ましいが、長方形やその他の形状を採用することも可能である。

また、位置合わせ用の合わせマークとして利用する観点からは、第２の開口部２２および第３の開口部２４のサイズは小さい方が望ましい。この観点から、第２の開口部２２および第３の開口部２４の辺または径は１μｍ以下であることが望ましい。

また、さらに第４の開口部を設けることで、合わせマークを３箇所とし、更なる合わせ精度の向上を実現することも可能である。

本実施の形態によれば、アパーチャ製造が容易になり、製造精度が向上する。したがって、例えば、第１の部材１４ｅの開口部端部からの第２の部材１６ｅの後退量を容易に縮小することが可能となる。さらに、電子ビームの強度分布のモニタも可能となる。

（第６の実施の形態）
本実施の形態は、開口部の形状が異なる以外は第１の実施の形態と同様である。したがって、第１の実施の形態と重複する内容については、記述を省略する。

図１０は、本実施の形態のアパーチャの構造を示す上面模式図である。アパーチャ６０の開口部１２は、矩形ではなく、矩形と六角形とを組み合わせた形状である。

本実施の形態によれば、上部にあるもう１枚の、例えば矩形アパーチャと組み合わせることで、電子ビームを矩形のみならず、三角形その他の多角形に成形することが可能となる。

（第７の実施の形態）
本実施の形態の荷電粒子ビーム描画装置は、試料を載置可能なステージと、試料に照射する荷電粒子ビームを出射する照射部と、複数の開口部を有し、複数の開口部全体が含まれる領域に前記荷電粒子ビームの照射を受け、複数の開口部を前記荷電粒子ビームの一部がそれぞれ通過することにより、マルチビームを形成するアパーチャとを備える。そして、上記アパーチャが第１の部材と第２の部材との積層構造を有し、第２の部材の開口部端部の位置が、第１の部材の開口部端部の位置に対し後退していることを特徴とする。

本実施の形態は、荷電粒子ビーム描画装置が、複数の電子ビームを用いて描画するマルチビーム方式の描画装置である。第１ないし第６の実施の形態では、電子ビームを任意形状に成形する可変成形に用いられるアパーチャを例に説明したが、本実施の形態ではマルチビームを形成するアパーチャを例にする点で第１ないし第５の実施の形態と異なっている。アパーチャの開口部の構造、材料、機能等、第１ないし第５の実施の形態と重複する内容については一部記載を省略する。

図１１は、本実施の形態の描画装置の構成を示す概念図である。

図１１において、描画装置５００は、描画部１５０と制御部１６０を備えている。描画装置５００は、マルチビーム方式の荷電粒子ビーム描画装置の一例となる。そして、描画装置５００は、試料１０１に所望するパターンを描画する。

描画部１５０は、電子鏡筒１０２、描画室１０３を有している。電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、アパーチャ２０３、ブランキングプレート３０４、縮小レンズ３０５、制限アパーチャ３０６、対物レンズ２０７、及び偏向器２０８が配置されている。

また、描画室１０３内には、移動可能に配置されたＸＹステージ１０５が配置されている。また、ＸＹステージ１０５上には、試料１０１が配置されている。試料１０１として、例えば、ウェハにパターンを転写する露光用のマスク基板が含まれる。マスク基板としては、まだ何も描画されていないマスクブランクスが含まれる。

制御部１６０は、駆動回路１０８、磁気ディスク装置１０９、偏向制御回路１１０、デジタルアナログ変換機（ＤＡＣ）１１２、１１６、制御計算機１２０、及びメモリ１２１を有している。

制御計算機１２０には、磁気ディスク装置１０９に記憶された描画データが入力される。制御計算機１２０に入力される情報或いは演算処理中及び処理後の各情報はその都度メモリ１２１に記憶される。

制御計算機１２０には、メモリ１２１、偏向制御回路１１０、磁気ディスク装置１０９が図示していないバスを介して接続されている。偏向制御回路１１０は、ＤＡＣ１１２、１１６に接続される。ＤＡＣ１１２は、ブランキングプレート３０４に接続されている。ＤＡＣ１１６は、偏向器２０８に接続されている。

図１１では、本実施の形態を説明する上で必要な構成部分について記載している。描画装置５００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。

以下、図１１を参照しつつ、描画装置５００による描画方法について説明する。

照射部の一例となる電子銃２０１から電子ビーム２００が出射される。電子銃２０１から出た電子ビーム２００は、照明レンズ２０２によりほぼ垂直にアパーチャ２０３全体を照明する。

アパーチャ２０３には、矩形例えば長方形或いは正方形の複数の穴（開口部）が形成され、電子ビーム２００は、すべての複数の穴が含まれる領域を照明する。このようなアパーチャ２０３の複数の穴を通過することによって、例えば、矩形形状の複数の電子ビーム（マルチビーム）２００ａ〜２００ｅが形成される。

マルチビーム２００ａ〜ｅは、ブランキングプレート３０４のそれぞれ対応するブランカー内を通過する。このようなブランカーは、それぞれ、個別に通過する電子ビーム２００ａ〜２００ｅを偏向する。

ブランキングプレート３０４を通過したマルチビーム２００ａ〜ｅは、縮小レンズ３０５によって、縮小され、制限アパーチャ（ブランキングアパーチャ）３０６に形成された中心の穴に向かって進む。ここで、ブランキングプレート３０４のブランカーによって偏向されたマルチビーム２００ａ〜２００ｅは、制限アパーチャ３０６の中心の穴から位置が外れ、制限アパーチャ部材によって遮蔽される。

一方、ブランキングプレート２０４のブランカーによって偏向されなかったマルチビーム２００ａ〜２００ｅは、制限アパーチャ３０６の中心の穴を通過する。このような、ブランカーのｏｎ／ｏｆｆによって、ブランキング制御が行われ、ビームのｏｎ／ｏｆｆが制御される。

このように、制限アパーチャ３０６は、複数のブランカーによってビームｏｆｆの状態なるよう偏向された各ビームを遮蔽する。そして、ビームｏｎになってからビームｏｆｆになるまでに形成された、制限アパーチャ部材３０６を通過したビームにより１回分のショットのビームが形成される。

制限アパーチャ３０６を通過したマルチビーム２００ａ〜ｅは、対物レンズ２０７によって焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像となり、偏向器２０８によって、制限アパーチャ３０６を通過した各ビーム（マルチビーム全体２００ａ〜ｅ）が同方向にまとめて偏向され、各ビームの試料１０１上のそれぞれの位置に照射される。

また、例えば、ＸＹステージ１０５が連続移動している時、ビームの照射位置がＸＹステージ１０５の移動に追従するように偏向器２０８によって制御される。一度に照射されるマルチビーム２００ａ〜ｅは、理想的にはアパーチャの複数の穴の配列ピッチに上述した所望の縮小率を乗じたピッチで並ぶことになる。

描画装置５００は、ショットビームを連続して順に照射していくラスタースキャン方式で描画動作を行い、所望のパターンを描画する際、不要なビームはブランキング制御によりビームｏｆｆとなるよう制御される。

図１２は、本実施の形態のアパーチャの構造を示す模式図である。図１２（ａ）が上面図、図１２（ｂ）が１個の開口部の断面図である。

本実施の形態では、図１１のアパーチャ２０３に、図１２のアパーチャ７０が適用される。

アパーチャ７０には、縦（ｙ方向）ｍ列×横（ｘ方向）ｎ列（ｍ、ｎ≧２）の穴（開口部）１２が所定の配列ピッチで形成されている。図１２Ａでは、例えば、８×８列の開口部１２が形成されている。各開口部１２は、共に同じ寸法形状の矩形、例えば、長方形あるいは正方形で形成される。あるいは、同じ外径の円形であってもかまわない。

これらの複数の開口部１２を電子ビーム２００の一部がそれぞれ通過することにより、マルチビーム２００ａ〜ｅが形成されることになる。

なお、開口部の配列は、図１２（ａ）のように縦横、同一の数が格子状に配置される場合を例に説明したが、この配列に限定されるものではない。例えば、縦と横との数が異なっても良い。また、例えば、隣接する縦または横の列の開口部が、所定の寸法だけずれる配置としてもかまわない。

図１２（ｂ）に示すようにアパーチャ７０は、第１の実施の形態と同様、第１の部材１４ａと第２の部材１６ａとの積層構造を備えている。本実施の形態では、第２の部材１６ａが、電子銃２０１側に位置している。すなわち、第２の部材１６ａの上面に電子ビームが照射される構成となっている。

第１の部材１４ａと第２の部材１６ａは同一の材料で形成され、例えば、シリコンで形成されている。加工の際に既存の半導体プロセスを適用できること、不純物を低く抑えられること等から材料としてシリコンを用いることが望ましい。もっとも、例えば、シリコンナイトライド、シリコンカーバイド、シリコンジャーマナイド等の半導体や、金属または金属化合物を用いることも可能である。

そして、図１２（ｂ）に示すように、第２の部材１６ａの第１の開口部端部（開口部エッジ）の位置が、第１の部材１４ａの第１の開口部端部（開口部エッジ）の位置に対し後退している。いいかえれば、第２の部材１６ａの開口部は、第１の部材１４ａの開口部よりも大きく、互いの開口部端部が重ならないように積層されている。

本実施の形態の荷電粒子ビーム描画装置によれば、マルチビームの成形精度の確保と荷電粒子ビームのドリフト抑制を両立させる荷電粒子ビーム描画装置が実現される。また、本実施の形態の荷電粒子ビーム描画装置を用いた描画方法によれば、マルチビームの成形精度の確保と荷電粒子ビームのドリフト抑制により、高精度の描画を実現することが可能となる。

なお、ここではマルチビーム方式の描画装置のアパーチャの開口部に、第１の実施の形態と同様の構造を適用する場合を例に説明したが、第２ないし第５の実施の形態で示したと同様の構造を適用することも可能である。

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。

また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、描画装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法置は、本発明の範囲に包含される。

１０ アパーチャ
１２ 第１の開口部
１４ａ−ｆ 第１の部材
１６ａ−ｆ 第２の部材
２２ 第２の開口部
２４ 第３の開口部
３０ アパーチャ
４０ アパーチャ
５０ アパーチャ
６０ アパーチャ
１００ 描画装置
１０１ 試料
１０５ ＸＹステージ
２００ 電子ビーム（荷電粒子ビーム）
２０１ 電子銃（照射部）
２０３ 第１のアパーチャ
２０６ 第２のアパーチャ

Claims (9)

1. 試料を載置可能なステージと、
   試料に照射する荷電粒子ビームを出射する照射部と、
   第１の開口部を有し前記荷電粒子ビームを成形するアパーチャとを備え、
   前記アパーチャが第１の部材と前記第１の部材と貼り合わせた第２の部材との積層構造を有し、前記第２の部材の前記第１の開口部端部の位置が、前記第１の部材の前記第１の開口部端部の位置に対し０．５μｍ以上、５μｍ以下後退しており、
   前記第２の部材の前記第１の開口部端に対し突出した前記第１の部材の前記第１の開口部端部は略一定の厚さを有することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
2. 試料を載置可能なステージと、
   試料に照射する荷電粒子ビームを出射する照射部と、
   複数の開口部を有し、前記複数の開口部全体が含まれる領域に前記荷電粒子ビームの照射を受け、前記複数の開口部を前記荷電粒子ビームの一部がそれぞれ通過することにより、マルチビームを形成するアパーチャとを備え、
   前記アパーチャが第１の部材と前記第１の部材と貼り合わせた第２の部材との積層構造を有し、前記第２の部材の前記開口部端部の位置が、前記第１の部材の前記開口部端部の位置に対し０．５μｍ以上、５μｍ以下後退しており、
   前記第２の部材の前記開口部端に対し突出した前記第１の部材の前記開口部端部は略一定の厚さを有することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
3. 前記第２の部材の荷電粒子ビーム透過率が前記第１の部材よりも小さいことを特徴とする請求項１または請求項２記載の荷電粒子ビーム描画装置。
4. 試料を載置可能なステージと、
   試料に照射する荷電粒子ビームを出射する照射部と、
   第１の開口部を有し前記荷電粒子ビームを成形するアパーチャと、
   前記第１の開口部よりも面積が小さい第２の開口部と、前記第２の開口部と同一形状の第３の開口部と、を備え、
   前記アパーチャが第１の部材と第２の部材との積層構造を有し、前記第２の部材の前記第１の開口部端部の位置が、前記第１の部材の前記第１の開口部端部の位置に対し後退し、
   前記第２の部材の前記第２および第３の開口部端部の位置が、それぞれ前記第１の部材の前記第２および第３の開口部端部の位置に対し後退していることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
5. 試料を載置可能なステージと、
   試料に照射する荷電粒子ビームを出射する照射部と、
   第１の開口部を有し前記荷電粒子ビームを成形するアパーチャとを備え、
   前記アパーチャが第１の部材と第２の部材との積層構造を有し、前記第２の部材の前記第１の開口部端部の位置が、前記第１の部材の前記第１の開口部端部の位置に対し後退し、
   前記第１の開口部端部において、前記第１の部材と前記第２の部材との境界に空隙があることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
6. 前記第１の部材および前記第２の部材が同一の材料であることを特徴とする請求項１ないし請求項５いずれか一項記載の荷電粒子ビーム描画装置。
7. 前記第１および第２の部材がシリコンであることを特徴とする請求項６記載の荷電粒子ビーム描画装置。
8. 前記第１の部材と前記第２の部材が異なる材料であることを特徴とする請求項１ないし請求項５いずれか一項記載の荷電粒子ビーム描画装置。
9. 前記第１の部材がシリコンであり、前記第２の部材が高融点金属であることを特徴とする請求項８記載の荷電粒子ビーム描画装置。
   

Images