KR20140111948A - 하전 입자빔 묘화 장치, 애퍼처 유닛 및 하전 입자빔 묘화 방법 - Google Patents

하전 입자빔 묘화 장치, 애퍼처 유닛 및 하전 입자빔 묘화 방법 Download PDF

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가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지
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Abstract

실시형태에 관련된 하전 입자빔 묘화 장치는, 하전 입자빔을 출사하는 빔 출사부와, 그 빔 출사부에 의해 출사된 하전 입자빔이 통과하는 개구부를 갖는 애퍼처와, 그 애퍼처의 표면에 형성되어, 열전도성을 갖는 열전도 부재로서 기능하는 애퍼처 빔관과, 그 애퍼처 빔관의 표면에 형성되어, 애퍼처에 애퍼처 빔관을 통하여 열을 공급하는 히터를 구비한다.

Description

하전 입자빔 묘화 장치, 애퍼처 유닛 및 하전 입자빔 묘화 방법{CHARGED PARTICLE BEAM WRITING APPARATUS, APERTURE UNIT AND CHARGED PARTICLE BEAM WRITING METHOD}
본 발명은 하전 입자빔 묘화 장치, 애퍼처 유닛 및 하전 입자빔 묘화 방법에 관한 것이다.
최근의 대규모 집적 회로 (LSI) 고집적화 및 대용량화에 수반하여, 반도체 디바이스에 요구되는 회로선폭은 점점 미소해지고 있다. 반도체 디바이스에 원하는 회로 패턴을 형성하기 위해서는, 리소그래피 기술이 이용되고 있으며, 이 리소그래피 기술에서는, 마스크 (레티클) 로 불리는 원화 패턴을 사용한 패턴 전사가 실시되고 있다. 이 패턴 전사에 사용하는 고정밀도의 마스크를 제조하기 위해서는, 우수한 해상도를 갖는 하전 입자빔 묘화 장치가 사용되고 있다.
이 하전 입자빔 묘화 장치에서는, 통상적으로, 애퍼처 (성형 애퍼처) 가 사용되고, 하전 입자빔이 성형된다. 상세하게는, 웨이퍼 상에 전사하는 회로 패턴이 복수의 기본 도형으로 분해되고, 복수의 애퍼처에 의해 하전 입자빔이 각 기본 도형과 동일한 형상 및 치수 (크기) 로 성형된다. 그 후, 성형된 하전 입자빔이 레지스트 상에 조사되고, 묘화가 실행된다.
이 때의 하전 입자빔의 성형 방법의 하나로서, 가변 성형빔 방식 (Variable Shaped Beam : VSB 방식) 이 있다. 이것은 기본 도형으로서, 직사각형, 삼각형 및 사다리꼴의 패턴을 입력하고, 하전 입자빔이 통과하는 개구부를 갖는 2 장의 애퍼처가 겹쳐지는 양을 제어함으로써, 하전 입자빔을 직사각형이나 삼각형 등의 원하는 형상 및 치수로 성형하는 방식이다.
이와 같은 하전 입자빔 묘화 장치에서는, 분위기 중에 있는 탄소 등에서 기인한 콘터미네이션 (오염) 이 문제가 되고 있다. 하전 입자빔 묘화 장치 내의 분위기 중에는, 본래는 존재하지 않아야 할 성분이 가스가 되어 혼입되어 있는 경우가 있다. 이 때문에 하전 입자빔 묘화 장치의 가동 시간이 길어지면, 전술한 성분에서 기인하는 오염 물질이 애퍼처의 개구부에 부착되어 (개구의 변형), 하전 입자빔의 형상이나 치수가 변화하는 경우가 있다. 이 하전 입자빔의 형상이나 치수의 변화는 묘화 정밀도의 저하로 이어진다.
그래서, 전술한 콘터미네이션을 해결하기 위해, 애퍼처 표면에 대한 오염 물질의 부착 상황을 막두께 측정기나 원소 분석기에 의해 측정하여, 소정량 이상의 오염 물질이 부착된 경우, 히터에 의한 가열, 혹은 산소 플라즈마나 이온빔에 의한 에칭에 의해 오염 물질을 제거하는 하전 입자빔 묘화 장치가 제안되어 있다.
그러나, 전술한 바와 같이 애퍼처 표면에 대한 오염 물질의 부착 상황을 측정하는 하전 입자빔 묘화 장치에서는, 소정량까지 오염 물질의 부착을 허용하게 되지만, 묘화 중에 조금이라도 오염 물질이 애퍼처의 개구부에 부착되면, 하전 입자빔의 형상이나 치수가 변화하여, 묘화 정밀도가 저하된다.
또, 콘터미네이션을 억제하기 위해서는, 애퍼처 온도를 수백 도 (예를 들어, 200 ℃) 의 고온으로 할 필요가 있기 때문에, 묘화 중에 큰 전류가 히터에 흐르게 된다. 이 때, 히터에 의해 발생하는 자장 (자계) 의 영향에 의해 하전 입자빔이 편향되면, 묘화 위치가 어긋나 묘화 정밀도가 저하된다. 이 때문에 묘화 중에 히터에 흘리는 전류를 작게 하여, 발생하는 자장의 영향을 억제할 필요가 있지만, 전류를 작게 하면 히터의 발열량이 저하되기 때문에, 애퍼처 온도를 수백 도의 고온으로 하는 것이 곤란해진다.
또한, 애퍼처 온도를 수백 도의 고온으로 하기 위해, 애퍼처 표면에 직접 히터 (전열선) 를 형성한 경우에는, 애퍼처에도 전류가 흐른다. 이 때, 애퍼처에 의해 발생하는 자장의 영향에 의해 하전 입자빔이 편향되면, 전술한 바와 마찬가지로 묘화 위치가 어긋나 묘화 정밀도가 저하되게 된다.
본 발명은 애퍼처의 오염에 의한 묘화 정밀도의 저하를 억제할 수 있는 하전 입자빔 묘화 장치, 애퍼처 유닛 및 하전 입자빔 묘화 방법을 제공한다.
일 실시형태에 의하면, 하전 입자빔 묘화 장치는, 하전 입자빔을 출사하는 빔 출사부와, 빔 출사부에 의해 출사된 하전 입자빔이 통과하는 개구부를 갖는 애퍼처와, 애퍼처의 표면에 형성되어, 열전도성을 갖는 열전도 부재와, 열전도 부재의 표면에 형성되어, 애퍼처에 열전도 부재를 통하여 열을 공급하는 히터를 구비한다.
또, 다른 일 실시형태에 의하면, 애퍼처 유닛은, 하전 입자빔이 통과하는 개구부를 갖는 애퍼처와, 애퍼처의 표면에 형성되어, 열전도성을 갖는 열전도 부재와, 열전도 부재의 표면에 형성되어, 애퍼처에 열전도 부재를 통하여 열을 공급하는 히터를 구비한다.
또, 다른 일 실시형태에 의하면, 하전 입자빔 묘화 방법은, 하전 입자빔이 통과하는 개구부를 갖는 애퍼처에 대해, 열전도성을 갖는 열전도 부재를 통하여 열을 공급하는 공정과, 열이 공급되고 있는 애퍼처의 개구부를 향하여 하전 입자빔을 조사하는 공정을 갖는다.
도 1 은, 실시형태에 관련된 하전 입자빔 묘화 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2 는, 실시형태에 관련된 하전 입자빔의 성형을 설명하기 위한 설명도이다.
도 3 은, 실시형태에 관련된 애퍼처 유닛의 개략 구성을 나타내는 평면도이다.
도 4 는, 도 3 에 나타내는 Al-A1 선의 단면도이다.
도 5 는, 실시형태에 관련된 홀더 베이스를 나타내는 평면도이다.
도 6 은, 실시형태에 관련된 히터를 나타내는 평면도이다.
도 7 은, 실시형태에 관련된 묘화 처리의 흐름을 나타내는 플로 차트이다.
이하, 실시의 일 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 실시형태에 관련된 하전 입자빔 묘화 장치 (1) 는, 하전 입자빔에 의한 묘화를 실시하는 묘화부 (2) 와, 그 묘화부 (2) 를 제어하는 제어부 (3) 를 구비하고 있다. 이 하전 입자빔 묘화 장치 (1) 는, 하전 입자빔으로서 예를 들어 전자빔을 사용한 가변 성형형 묘화 장치의 일례이다. 또한, 하전 입자빔은 전자빔에 한정되지 않고, 이온빔 등의 다른 하전 입자빔이어도 된다.
묘화부 (2) 는, 묘화 대상이 되는 시료 (W) 를 수용하는 묘화실 (2a) 과, 그 묘화실 (2a) 에 연통되는 광학 경통 (2b) 을 갖고 있다. 이 광학 경통 (2b) 은, 묘화실 (2a) 의 상면에 형성되어 있으며, 전자빔을 성형 및 편향시켜, 묘화실 (2a) 내의 시료 (W) 에 조사하는 것이다. 이 때, 묘화실 (2a) 및 광학 경통 (2b) 의 쌍방의 내부는 감압되어 진공 상태로 되어 있다.
묘화실 (2a) 내에는, 시료 (W) 를 지지하는 스테이지 (11) 가 형성되어 있다. 이 스테이지 (11) 는 수평면 내에서 서로 직교하는 X 축 방향과 Y 축 방향 (이하, 간단히 X 방향 및 Y 방향이라고 한다) 으로 이동 기능에 의해 이동 가능하게 형성되어 있다. 그 스테이지 (11) 의 재치면 상에는, 예를 들어 마스크나 블랭크 등의 시료 (W) 가 재치된다.
광학 경통 (2b) 내에는, 전자빔 (B) 을 출사하는 전자총 등의 빔 출사부 (21) 와, 그 전자빔 (B) 을 집광하는 조명 렌즈 (22) 와, 빔 성형용 제 1 애퍼처 ( 23) 와, 투영용 투영 렌즈 (24) 와, 빔 성형용 성형 편향기 (25) 와, 빔 성형용 제 2 애퍼처 (26) 와, 시료 (W) 상에 빔 초점을 연결하는 대물 렌즈 (27) 와, 시료 (W) 에 대한 빔 샷 위치를 제어하기 위한 부편향기 (28) 및 주편향기 (29) 가 배치되어 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 1 애퍼처 (23) 에는, 예를 들어 직사각형상의 개구부 (23a) 가 형성되어 있다. 또, 제 2 애퍼처 (26) 에는, 개구부 (23a) 를 통과한 전자빔 (B) 을 원하는 형상 (예를 들어, 직사각형상이나 삼각형상 등) 및 치수 (크기) 로 성형하는 가변 성형용 개구부 (26a) 가 형성되어 있다.
이 묘화부 (2) 에서는, 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 전자빔 (B) 이 빔 출사부 (21) 로부터 출사되어, 조명 렌즈 (22) 에 의해 제 1 애퍼처 (23) 에 조사된다. 이 전자빔 (B) 은 제 1 애퍼처 (23) 의 개구부 (23a) 를 통과하여, 그 단면 형상이 직사각형상으로 성형되고, 투영 렌즈 (24) 에 의해 제 2 애퍼처 (26) 에 투영된다. 또한, 그 투영된 전자빔 (B) 이 제 2 애퍼처 (26) 의 개구부 (26a) 를 통과하여, 그 단면 형상이 원하는 형상 및 치수로 성형된다. 이 때, 전술한 투영 위치는 성형 편향기 (25) 에 의해 변경할 수 있고, 그 투영 위치의 변경에 의해 전자빔 (B) 의 형상과 치수를 제어할 수 있다. 전술한 제 2 애퍼처 (26) 를 통과한 전자빔 (B) 은, 그 초점이 대물 렌즈 (27) 에 의해 스테이지 (11) 상의 시료 (W) 에 맞춰져 조사된다. 이 때, 스테이지 (11) 상의 시료 (W) 에 대한 전자빔 (B) 의 샷 위치는 부편향기 (28) 및 주편향기 (29) 에 의해 변경할 수 있다.
제어부 (3) 는, 묘화 데이터를 기억하는 묘화 데이터 기억부 (3a) 와, 그 묘화 데이터를 처리하여 샷 데이터를 생성하는 샷 데이터 생성부 (3b) 와, 묘화부 (2) 를 제어하는 묘화 제어부 (3c) 를 구비하고 있다. 또한, 샷 데이터 생성부 (3b) 나 묘화 제어부 (3c) 는, 전기 회로 등의 하드웨어에 의해 구성되어도 되고, 또, 각 기능을 실행하는 프로그램 등의 소프트웨어에 의해 구성되어도 되며, 혹은 그들의 양방의 조합에 의해 구성되어도 된다.
묘화 데이터 기억부 (3a) 는, 시료 (W) 에 패턴을 묘화하기 위한 묘화 데이터를 기억하는 기억부이다. 이 묘화 데이터는, 반도체 집적 회로의 설계자 등에 의해 작성된 설계 데이터 (레이아웃 데이터) 가 하전 입자빔 묘화 장치 (1) 에 입력될 수 있도록, 즉 하전 입자빔 묘화 장치 (1) 용의 포맷으로 변환된 데이터이며, 외부 장치로부터 묘화 데이터 기억부 (3a) 에 입력되어 보존되어 있다. 또한, 묘화 데이터 기억부 (3a) 로는, 예를 들어, 자기 디스크 장치나 반도체 디스크 장치 (플래쉬 메모리) 등을 사용할 수 있다.
여기서, 전술한 설계 데이터는, 통상적으로, 다수의 미소한 패턴 (도형 등) 을 포함하고 있어, 그 데이터량은 상당한 대용량으로 되어 있다. 이 설계 데이터가 그대로 다른 포맷으로 변환되면, 변환 후의 데이터량은 더욱 증대된다. 이 때문에 묘화 데이터에서는, 데이터의 계층화나 패턴의 어레이 표시 등의 방법에 의해 데이터량의 압축화가 도모되고 있다. 예를 들어, 묘화 데이터는, 칩 계층, 그 칩 계층보다 하위의 프레임 계층, 그 프레임 계층보다 하위의 블록 계층, 그 블록 계층보다 하위의 셀 계층, 그 셀 계층보다 하위의 도형 계층과 같이 계층화되어 있다 (계층 구조).
샷 데이터 생성부 (3b) 는, 묘화 데이터에 의해 규정되는 묘화 패턴을 스트라이프상 (단책상 (短冊狀)) 의 복수의 스트라이프 영역 (긴 방향이 X 방향이고, 짧은 방향이 Y 방향이다) 으로 분할하고, 또한, 각 스트라이프 영역을 행렬상의 다수의 서브 영역으로 분할한다. 추가로, 샷 데이터 생성부 (3b) 는, 각 서브 영역 내의 도형의 형상이나 크기, 위치 등을 결정하고, 또한, 도형을 1 회의 샷에 의해 묘화할 수 없는 경우에는, 묘화할 수 있는 복수의 부분 영역으로 분할하여 샷 데이터를 생성한다. 또한, 스트라이프 영역의 짧은 방향 (Y 방향) 의 길이는 전자빔 (B) 을 주편향으로 편향될 수 있는 길이로 설정되어 있다.
묘화 제어부 (3c) 는, 전술한 묘화 패턴을 묘화할 때, 스테이지 (11) 를 스트라이프 영역의 긴 방향 (X 방향) 으로 이동시키면서, 전자빔 (B) 을 주편향기 (29) 에 의해 각 서브 영역으로 위치 결정하고, 부편향기 (28) 에 의해 서브 영역의 소정 위치에 샷하여 도형을 묘화한다. 그 후, 1 개의 스트라이프 영역의 묘화가 완료되면, 스테이지 (11) 를 Y 방향으로 단계 이동시키고 나서 다음의 스트라이프 영역의 묘화를 실시하고, 이것을 반복하여 시료 (W) 의 묘화 영역 전체에 전자빔 (B) 에 의한 묘화를 실시한다 (묘화 동작의 일례). 또한, 묘화 중에는, 스테이지 (11) 가 일 방향으로 연속적으로 이동하고 있기 때문에, 묘화 원점이 스테이지 (11) 의 이동에 추종하도록, 주편향기 (29) 에 의해 서브 영역의 묘화 원점을 트래킹시키고 있다.
이와 같이 전자빔 (B) 은, 부편향기 (28) 와 주편향기 (29) 에 의해 편향되고, 연속적으로 이동하는 스테이지 (11) 에 추종하면서, 그 조사 위치가 결정된다. 스테이지 (11) 의 X 방향의 이동을 연속적으로 실시함과 함께, 그 스테이지 (11) 의 이동에 전자빔 (B) 의 샷 위치를 추종시킴으로써, 묘화 시간을 단축할 수 있다. 단, 본 실시형태에서는, 스테이지 (11) 의 X 방향의 이동을 연속하여 실시하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 스테이지 (11) 를 정지시킨 상태에서 하나의 서브 영역의 묘화를 실시하고, 다음의 서브 영역으로 이동할 때에는 묘화를 실시하지 않는 스텝 앤드 리피트 방식의 묘화 방법을 이용해도 된다.
다음으로, 전술한 제 2 애퍼처 (26) 를 내장하는 애퍼처 유닛 (애퍼처 홀더) (31) 에 대하여 설명한다.
도 3 및 도 4 에 나타내는 바와 같이, 애퍼처 유닛 (31) 은, 애퍼처 전용의 홀더 (32) 와, 그 홀더 (32) 에 장착된 유닛 본체 (33) 와, 그 유닛 본체 (33) 를 억제하는 복수의 유닛 억제 부재 (34) 와, 각 유닛 억제 부재 (34) 를 각각 홀더 (32) 에 고정시키는 복수의 고정 부재 (35) 를 구비하고 있다.
홀더 (32) 는, 판상의 홀더 베이스 (32a) 와, 그 홀더 베이스 (32a) 상에 형성된 링상의 홀더 링 (32b) 에 의해 구성되어 있다. 홀더 베이스 (32a) 는 전자빔 (B) 이 통과하는 개구부 (41) 를 갖고 있다. 또한, 이들 홀더 베이스 (32a) 및 홀더 링 (32b) 의 재료로는, 예를 들어 티탄 등의 재료를 사용할 수 있다.
이 홀더 (32) 는 광학 경통 (2b) 내의 소정 위치에 착탈 가능하게 형성되어 있다. 이로써, 애퍼처 유닛 (31) 은 홀더 (32) 마다 전용 지그에 의해 붙이고 뗄 수 (착탈) 있게 되어 있다. 또한, 홀더 (32) 의 교환은, 묘화실 (2a) 이나 광학 경통 (2b) 등의 칼럼 내를 대기화하면, 각 부를 분해하지 않아도 가능하도록 되어 있다.
여기서, 홀더 베이스 (32a) 의 표면, 즉 유닛 본체 (33) 를 지지하는 지지면에는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 복수 (도 5 에서는, 3 개) 의 홈 (42) 이 단면 V 자 형상으로 형성되어 있다. 이들 홈 (42) 에는, 각각 단열구 (43) 가 형성되어 있다. 각 단열구 (43) 는, 각각 설치된 홈 (42) 을 따라 이동할 수 있고, 유닛 본체 (33) 를 3 점에서 지지하게 된다 (점접촉). 또한, 각 단열구 (43) 의 재료로는, 열전도율이 다른 부재보다 낮은 재료, 예를 들어, 지르코니아나 질화규소 등의 재료를 사용할 수 있다.
도 3 및 도 4 로 돌아와, 유닛 본체 (33) 는, 전술한 제 2 애퍼처 (26) 와, 애퍼처 베이스 (33a) 와, 애퍼처 보강판 (33b) 과, 애퍼처 빔관 (33c) 과, 히터 (33d) 와, 히터 억제 링 (33e) 과, 복수의 단열구 (33f) 와, 히터 억제 부재 (33g) 와, 고정 부재 (33h) 를 구비하고 있다.
애퍼처 베이스 (33a) 는, 상부가 개구되는 원주의 상자 형상으로 형성되어 있고, 그 바닥면에 전자빔 (B) 이 통과하는 개구부 (51) 를 갖고 있다. 이 애퍼처 베이스 (33a) 의 하면, 즉 홀더 베이스 (32a) 측의 표면에는 복수 (예를 들어, 3 개) 의 구멍부 (52) 가 형성되어 있다. 애퍼처 베이스 (33a) 는, 그 각 구멍부 (52) 가 홀더 베이스 (32a) 상의 각 단열구 (43) 에 맞춰져, 그들의 단열구 (43) 상에 형성된다. 이로써, 유닛 본체 (33) 는 각 단열구 (43) 의 3 점에서 지지되게 된다 (점접촉). 또한, 애퍼처 베이스 (33a) 의 재료로는, 예를 들어 티탄 등의 재료를 사용할 수 있다.
애퍼처 보강판 (33b) 은, 전자빔 (B) 이 통과하는 개구부 (53) 를 갖고 있고, 애퍼처 베이스 (33a) 의 바닥부의 상면, 즉 홀더 베이스 (32a) 와 반대측의 표면에 형성되어 있다. 이 애퍼처 보강판 (33b) 은, 제 2 애퍼처 (26) 를 보강하는 판재이다. 또한, 애퍼처 보강판 (33b) 의 재료로는, 전자빔 (B) 이 차지 업 되지 않고, 제 2 애퍼처 (26) 와 열팽창률이 가까운 재료, 예를 들어 몰리브덴이나 텅스텐 등의 재료를 사용할 수 있다.
애퍼처 빔관 (33c) 은, 전자빔 (B) 이 통과하는 개구부 (54) 를 갖는 통상으로 형성되어 있고, 제 2 애퍼처 (26) 의 상면에 형성되어 있다. 이 애퍼처 빔관 (33c) 은 통부와 플랜지부에 의해 구성되어 있다. 이 애퍼처 빔관 (33c) 은, 열전도성을 갖는 열전도 부재로서 기능하고, 히터 (33d) 에 의해 발생한 열을 제 2 애퍼처 (26) 에 전달한다. 또한, 애퍼처 빔관 (33c) 의 재료로는, 전자빔 (B) 이 차지 업되지 않고, 제 2 애퍼처 (26) 와 열팽창률이 가까운 재료, 예를 들어 몰리브덴이나 텅스텐 등의 재료를 사용할 수 있다.
히터 (33d) 는, 애퍼처 빔관 (33c) 의 통부에 끼워 넣는 링 형상으로 형성되어 있고, 애퍼처 빔관 (33c) 의 통부에 끼워 넣어져 플랜지부 상에 형성되어 있다. 또한, 히터 (33d) 로는, 예를 들어, 세라믹 히터나 폴리이미드 히터 등을 사용할 수 있다.
이 히터 (33d) 는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 그 내부에 1 개의 전열선 (55) 을 갖고 있다. 이 전열선 (55) 은, 히터 (33d) 의 링 형상에 맞춰 배선되어 있고, 그 배선 패턴은, 제 2 애퍼처 (26) 의 개구부 (26a) 의 중앙 (O1) 을 통과하는 직선을 중심으로 하여 좌우 대상의 형상으로 되어 있다. 전열선 (55) 은, 예를 들어, 전열성을 갖는 2 장의 알루미나판 중 어느 일방에 인쇄되어 있고, 이들 알루미나판이 첩합 (貼合) 되어, 히터 (33d) 가 형성되어 있다. 또한, 히터 (33d) 의 재료로는, 알루미나판 이외에도, 폴리이미드 등 각종 재료를 사용할 수 있다.
도 3 및 도 4 로 돌아와, 히터 억제 링 (33e) 은, 애퍼처 빔관 (33c) 의 통부에 끼워 넣는 링 형상으로 형성되어 있고, 애퍼처 빔관 (33c) 의 통부에 끼워 넣어져 히터 (33d) 상에 형성되어 있다. 이 히터 억제 링 (33e) 은 히터 억제 블록으로서 기능한다. 또한, 히터 억제 링 (33e) 의 재료로는, 예를 들어 티탄 등의 재료를 사용할 수 있다.
이 히터 억제 링 (33e) 의 상면에는, 복수 (도 4 에서는, 2 개) 의 구멍부 (56) 가 형성되어 있다. 이들 구멍부 (56) 는 애퍼처 빔관 (33c) 의 개구부 (54) 의 중앙을 중심으로 하여 대상이 되는 위치에 형성되어 있다. 또, 애퍼처 베이스 (33a) 의 상면에 있어서, 다른 부분보다 1 단 내려간 복수 (예를 들어, 3 개) 의 지점에는 구멍부 (57) 가 형성되어 있다. 또한, 구멍부 (57) 가 각각 형성되어 있는 복수의 지점은 등간격으로 형성되어 있다.
각 단열구 (33f) 는, 히터 억제 링 (33e) 상의 각 구멍부 (56) 및 애퍼처 베이스 (33a) 상의 각 구멍부 (57) 에 개별적으로 형성되어 있다. 이들 단열구 (33f) 는, 각각 설치된 각 구멍부 (56) 나 각 구멍부 (57) 에 끼워 넣어져 있다. 또한, 각 단열구 (43) 의 재료로는, 열전도율이 다른 부재보다 낮은 재료, 예를 들어, 지르코니아나 질화규소 등의 재료를 사용할 수 있다.
각 히터 억제 부재 (33g) 는, 각각 L 자 형상으로 형성되어 있다 (도 3 참조). 히터 억제 부재 (33g) 는, 그 양단이 2 개의 고정 부재 (33h) 에 의해 애퍼처 베이스 (33a) 의 상면에 고정되고, 중간부에서 히터 억제 링 (33e) 상의 단열구 (33f) 를 억제하고 있다 (점접촉). 이 히터 억제 부재 (33g) 로는, 예를 들어 판 스프링 등을 사용할 수 있고, 그 히터 억제 부재 (33g) 의 재료로는, 예를 들어 티탄 등의 재료를 사용할 수 있다. 또한, 고정 부재 (33h) 로는, 예를 들어 볼트 등을 사용할 수 있다.
각 유닛 억제 부재 (34) 는, 각각 직사각형의 판 형상으로 형성되어 있다 (도 3 참조). 유닛 억제 부재 (34) 는, 그 일단이 고정 부재 (35) 에 의해 홀더링 (32b) 의 상면에 있어서 다른 부분보다 1 단 내려간 지점에 고정되고, 타단에서 애퍼처 베이스 (33a) 상의 단열구 (33f) 를 억제하고 있다 (점접촉). 이 유닛 억제 부재 (34) 로는, 예를 들어, 판 스프링 등을 사용할 수 있고, 그 유닛 억제 부재 (34) 의 재료로는, 예를 들어 티탄 등의 재료를 사용할 수 있다. 또, 고정 부재 (35) 로는, 예를 들어 볼트 등을 사용할 수 있다.
다음으로, 전술한 하전 입자빔 묘화 장치 (1) 가 실시하는 묘화 동작 (묘화 처리) 에 대하여 설명한다. 하전 입자빔 묘화 장치 (1) 가 구비하는 묘화 제어부 (3c) 가 묘화 처리, 즉 이하의 각 단계를 실행한다.
도 7 에 나타내는 바와 같이, 제 2 애퍼처 (26) 에 대한 가열이 실행되고 (단계 S1), 제 2 애퍼처 (26) 의 온도가 소정의 온도 (예를 들어, 200 ℃) 가 되었는지 여부가 판단된다 (단계 S2). 이 제 2 애퍼처 (26) 의 온도가 소정의 온도가 되었는지 여부의 판단은, 그 온도가 어느 정도의 시간에 몇 ℃ 까지 상승할지 미리 파악되어 있기 때문에, 가열 개시부터의 시간에 기초하여 실시된다. 또한, 이 판단은 시간에 기초하는 것 이외에도, 제 2 애퍼처 (26) 의 온도를 측정하여, 그 측정한 온도에 기초하는 것이어도 된다.
전술한 단계 S2 에 있어서, 제 2 애퍼처 (26) 의 온도가 소정의 온도가 되었다고 판단되면 (단계 S2 의 YES), 묘화가 개시된다 (단계 S3). 이어서, 제 2 애퍼처 (26) 의 온도가 전술한 소정의 온도로 유지되고 (단계 S4), 묘화가 완료되었는지 여부가 판단되고 (단계 S5), 묘화가 완료되었다고 판단되면 (단계 S5 의 YES), 묘화가 정지된다 (단계 S6).
이 묘화 처리에서는, 단계 S1 에 있어서, 묘화 제어부 (3c) 에 의한 제어에 따라, 전류가 히터 (33d) 의 전열선 (55) 에 공급된다. 이로써, 전열선 (55) 이 발열되고, 이 발생된 열은 히터 (33d) 로부터 애퍼처 빔관 (33c) 을 통하여 제 2 애퍼처 (26) 에 공급된다. 이로써, 제 2 어처펴 (26) 는 가열되어 소정의 온도가 된다. 그 후, 단계 S4 에 있어서, 제 2 애퍼처 (26) 에 대한 가열은 묘화 중에도 계속되어, 제 2 애퍼처 (26) 의 온도가 소정의 온도에서 일정하게 유지된다. 또한, 묘화 완료 후에도, 다음의 묘화가 실행되는 경우에는, 제 2 애퍼처 (26) 에 대한 가열은 계속되지만, 예를 들어, 생산 종료 등, 다음의 묘화가 장시간 실행되지 않는 경우에는, 제 2 애퍼처 (26) 에 대한 가열은 정지된다.
이와 같은 하전 입자빔 묘화 장치 (1) 에서는, 제 1 애퍼처 (23) 는, 묘화 중 그 개구부 (23a) 전체에 전자빔 (B) 이 조사되고 있어, 어느 정도의 온도가 유지되기 때문에, 장시간 사용되어도, 개구부 (23a) 에 대한 콘터미네이션은 적다. 이에 반해, 제 2 애퍼처 (26) 는, 묘화되는 패턴의 형상에 따라, 전자빔 (B) 이 조사되는 위치가 바뀌고, 또, 전자빔 (B) 이 블랭킹되어 있을 때, 즉 전자빔 (B) 이 제 1 애퍼처 (23) 에 대해 그 개구부 (23a) 를 통과하지 않도록 조사되고 있을 때에는, 전자빔 (B) 이 제 2 애퍼처 (26) 에 도달하지 않기 때문에, 온도가 내려가, 콘터미네이션이 발생하기 쉬워진다.
이 때문에 전술한 애퍼처 유닛 (31) 의 구조, 즉 히터 (33d) 에 의해 애퍼처 빔관 (33c) 을 통하여 제 2 애퍼처 (26) 를 가열하는 구조를 채용함으로써, 제 2 애퍼처 (26) 를 가열하여 수백 ℃ 의 온도 (예를 들어, 200 ℃) 로 유지하고, 제 2 애퍼처 (26) 의 개구부 (26a) 에 대한 콘터미네이션을 억제할 수 있게 된다.
또, 제 2 애퍼처 (26) 는 애퍼처 보강판 (33b) 과 애퍼처 빔관 (33c) 에 의해 끼워져 유지되고 있지만, 이들 애퍼처 보강판 (33b) 이나 애퍼처 빔관 (33c) 의 재료로는, 실리콘제의 제 2 애퍼처 (26) 와 열팽창률이 가까운 몰리브덴을 사용할 수 있다. 이 경우에는, 제 2 애퍼처 (26) 가 가열시에 균열되는 것을 방지할 수 있다.
또, 제 2 애퍼처 (26) 에 대한 가열은 묘화 중 계속되고 있고, 제 2 애퍼처 (26) 의 온도는 소정의 온도 (예를 들어, 200 ℃) 로 유지되고 있다. 이로써, 묘화 중에 오염 물질이 제 2 애퍼처 (26) 의 개구부 (26a) 에 부착되는 것을 확실하게 억제할 수 있게 되어, 전자빔 (B) 의 형상이나 치수의 변화를 억제할 수 있다. 게다가, 묘화 중의 제 2 애퍼처 (26) 나 애퍼처 보강판 (33b), 애퍼처 빔관 (33c) 등의 각 부재의 열팽창이 일정하게 유지되기 때문에, 열팽창의 변화에 의해 가열시의 제 2 애퍼처 (26) 가 균열되는 것을 억제할 수 있다.
또, 제 2 애퍼처 (26) 의 온도를 수백 ℃ 의 온도 (예를 들어, 200 ℃) 로 하기 위해서는 큰 전류가 필요하지만, 이 때 발생하는 자장도 커지기 때문에, 이 자장의 영향에 의해 전자빔 (B) 이 편향되어 묘화 위치가 어긋나는 경우가 있다. 이 때문에 제 2 애퍼처 (26) 에 대한 열의 공급량을 증가시키고, 히터 (33d) 에 공급하는 전류를 가능한 한 작은 전류로 하는 것이 바람직하다. 그래서, 히터 (33d) 에 의해 애퍼처 빔관 (33c) 을 통하여 제 2 애퍼처 (26) 를 가열하는 구조를 채용함으로써, 히터 (33d) 와 애퍼처 빔관 (33c) 의 접촉 면적, 또한 애퍼처 빔관 (33c) 과 제 2 애퍼처 (26) 의 접촉 면적을 가능한 한 크게 할 수 있게 된다. 이로써, 제 2 애퍼처 (26) 에 대한 열의 공급량이 증가하기 때문에, 히터 (33d) 의 발열량이 감소한다고 해도, 히터 (33d) 에 공급하는 전류를 작게 할 수 있다.
또, 히터 (33d) 로는, 절연성을 갖는 세라믹 히터를 사용할 수 있다. 이 때, 히터 (33d) 는 애퍼처 빔관 (33c) 이나 히터 억제 링 (33e) 등의 주위의 금속 부품에 의해 덮여 있다. 이로써, 히터 (33d) 의 차지 업에 의한 빔 드리프트를 억제할 수 있게 된다. 또, 히터 (33d) 의 전열선 (55) 은, 그 패턴이 제 2 애퍼처 (26) 의 개구부 (26a) 의 중앙 (O1) 을 통과하는 직선을 중심으로 하여 좌우 대상이 되도록 배선되어 있다. 이로써, 전열선 (55) 에서 발생하는 자장이 캔슬되기 때문에, 자장에 의해 전자빔 (B) 이 편향되는 것을 방지할 수 있다.
또, 유닛 본체 (33) 는, 제 2 애퍼처 (26) 가 필요한 온도 (예를 들어, 200 ℃) 까지 용이하게 상승될 수 있도록, 주위와 단열되어 있는 것이 바람직하다. 이 때문에 전술한 유닛 본체 (33) 에 있어서의 외부와의 접촉 지점에는, 열전도율이 작은 지르코니아제의 단열구 (43) 를 사용할 수 있다. 이 경우에는, 유닛 본체 (33) 와 외부의 접촉은 점접촉되어, 그 접촉 면적이 작아지기 때문에, 제 2 애퍼처 (26) 의 온도를 200 ℃ 정도의 고온까지 용이하게 상승시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 제 2 애퍼처 (26) 에 애퍼처 빔관 (33c) 을 통하여 열을 공급하는 히터 (33d) 를 형성함으로써, 히터 (33d) 에서 발생한 열이 애퍼처 빔관 (33c) 을 통하여 제 2 애퍼처 (26) 에 공급되어, 제 2 애퍼처 (26) 는 가열되게 된다. 이로써, 오염 물질이 제 2 애퍼처 (26) 의 개구부 (26a) 에 부착되는 것을 억제할 수 있게 되기 때문에, 애퍼처의 오염에 의한 전자빔 (B) 의 형상이나 치수의 변화를 억제하여, 묘화 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.
특히, 히터 (33d) 는 제 2 애퍼처 (26) 에 애퍼처 빔관 (33c) 을 통하여 열을 공급하기 때문에, 애퍼처 빔관 (33c) 이 열전도 부재로서 기능하고, 그 애퍼처빔관 (33c) 과 제 2 애퍼처 (26) 의 접촉 면적을 크게 취할 수 있게 된다. 이 때문에 제 2 애퍼처 (26) 에 대한 열의 공급량을 증가시키고, 히터 (33d) 에 공급하는 전류를 작게 할 수 있다. 이로써, 히터 (33d) 에 의해 발생하는 자장의 영향에 의해 전자빔 (B) 이 편향되는 것을 억제하면서, 제 2 애퍼처 (26) 의 온도를 고온 (예를 들어, 200 ℃) 으로 할 수 있게 되고, 제 2 애퍼처 (26) 의 개구부 (26a) 에 대한 오염 물질의 부착을 확실하게 억제할 수 있다. 또한, 제 2 애퍼처 (26) 에 직접 히터 (전열선) 를 형성한 경우 등에 비해, 히터 (33d) 의 크기나 배치 등의 설계 자유도가 향상되기 때문에, 히터 (33d) 에 흐르게 하는 전류를 작게 억제하면서, 히터 (33d) 의 발열량을 증가시킬 수도 있게 된다.
또한, 제 2 애퍼처 (26) 와 히터 (33d) 가 애퍼처 빔관 (33c) 에 의해 이간되어 직접 접촉되어 있지 않기 때문에, 제 2 애퍼처 (26) 에 직접 히터 (전열선) 를 형성한 경우에 비해, 히터 (33d) 용 전류가 제 2 애퍼처 (26) 를 흐르는 경우는 없어진다. 따라서, 제 2 애퍼처 (26) 에 전류가 흘러 자장이 발생하는 경우는 없어지고, 그 자장에 의해 전자빔 (B) 이 편향되어 묘화 위치가 어긋나는 것을 방지할 수 있게 되기 때문에, 묘화 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명의 몇 가지의 실시형태를 설명했지만, 이들 실시형태는, 예로서 제시한 것으로, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규한 실시형태는, 그 밖의 여러 가지 형태로 실시될 수 있고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 여러 가지의 생략, 치환, 변경을 실시할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등 범위에 포함된다.

Claims (5)

  1. 하전 입자빔을 출사하는 빔 출사부와,
    상기 빔 출사부에 의해 출사된 하전 입자빔이 통과하는 개구부를 갖는 애퍼처와,
    상기 애퍼처의 표면에 형성되고, 열전도성을 갖는 열전도 부재와,
    상기 열전도 부재의 표면에 형성되어, 상기 애퍼처에 상기 열전도 부재를 통하여 열을 공급하는 히터를 구비하는 것을 특징으로 하는 하전 입자빔 묘화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전도 부재가 형성된 상기 애퍼처의 표면에 대한 반대면에 형성되어, 상기 열전도 부재와 함께 상기 애퍼처를 끼워 넣는 애퍼처 보강판을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 하전 입자빔 묘화 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터는, 발열하는 전열선을 내장하고 있고,
    상기 전열선은, 상기 개구부의 중앙을 통과하는 직선을 중심으로 하여 좌우 대상의 형상으로 배선되어 있는 것을 특징으로 하는 하전 입자빔 묘화 장치.
  4. 하전 입자빔이 통과하는 개구부를 갖는 애퍼처와,
    상기 애퍼처의 표면에 형성되고, 열전도성을 갖는 열전도 부재와,
    상기 열전도 부재의 표면에 형성되어, 상기 애퍼처에 상기 열전도 부재를 통하여 열을 공급하는 히터를 구비하는 것을 특징으로 하는 애퍼처 유닛.
  5. 하전 입자빔이 통과하는 개구부를 갖는 애퍼처에 대해, 열전도성을 갖는 열전도 부재를 통하여 열을 공급하는 공정과,
    열이 공급되고 있는 상기 애퍼처의 개구부를 향하여 하전 입자빔을 조사하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 하전 입자빔 묘화 방법.
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E601 Decision to refuse application
AMND Amendment