電子線照射装置
【課題】ＭＣＰを支持する絶縁支持部に紫外線が照射された場合に生じる放電を防止する。
【解決手段】電子線照射装置は、紫外線を出射する紫外線出射部３１、電子を増幅する複数のマイクロチャネルを２次元的に配列して有するＭＣＰ３３、ＭＣＰ３３の外縁部に当接してＭＣＰ３３を支持する絶縁支持部３４、および、紫外線出射部３１とＭＣＰ３３との間における紫外線の経路上に配置されるマスク３５０を支持するマスク支持部３５を有する。マスク支持部３５は、マスク３５０の周囲における紫外線を遮蔽する環状部３５２を有することにより、マスク支持部３５にマスク３５０が非装着の状態において、紫外線出射部３１からの紫外線が照射されるＭＣＰ３３上の照射領域が、絶縁支持部３４に重ならない範囲に制限される。これにより、絶縁支持部３４に紫外線が照射された場合に生じる放電が、マスク３５０の有無にかかわらず防止される。
【解決手段】電子線照射装置は、紫外線を出射する紫外線出射部３１、電子を増幅する複数のマイクロチャネルを２次元的に配列して有するＭＣＰ３３、ＭＣＰ３３の外縁部に当接してＭＣＰ３３を支持する絶縁支持部３４、および、紫外線出射部３１とＭＣＰ３３との間における紫外線の経路上に配置されるマスク３５０を支持するマスク支持部３５を有する。マスク支持部３５は、マスク３５０の周囲における紫外線を遮蔽する環状部３５２を有することにより、マスク支持部３５にマスク３５０が非装着の状態において、紫外線出射部３１からの紫外線が照射されるＭＣＰ３３上の照射領域が、絶縁支持部３４に重ならない範囲に制限される。これにより、絶縁支持部３４に紫外線が照射された場合に生じる放電が、マスク３５０の有無にかかわらず防止される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物上に電子線を照射する電子線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子線を用いてパターンを描画する装置としては、電子源から電子線を出射し、この電子線の照射位置を基板上にて走査することによりパターンを描画する方式が一般的である。しかしながら、いわゆる一筆書きにてパターンを描画する上記装置では、基板全体へのパターンの描画に多大な時間を要し、半導体装置の製造コストが増大してしまうため、量産用の半導体製造装置としては実用化されていない。
【０００３】
そこで、特許文献１では、複数のマイクロチャネルの束の一端側に２次元の光パターンを入射させ、他端側から光パターンに基づく電子線アレイを出射させることにより、２次元の描画パターンの形成を、２次元一括露光により迅速に実現する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００６／１２３４４７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１の手法のように複数のマイクロチャネルの束を有するマイクロチャネルプレートを用いて電子線の照射を行う装置では、マイクロチャネルプレートに対してマスクを介して紫外線を入射することにより、マイクロチャネルプレートから効率よく電子線を出射することが可能となる。このとき、マイクロチャネルプレートを支持する絶縁支持部（碍子）に紫外線が照射されると、絶縁支持部においても電子の放出が生じ、周囲の部材との間にて放電が生じてしまう。マスクの外縁に遮蔽パターンを設けて紫外線の照射範囲を制限することにより、絶縁支持部への紫外線の照射を防止することが可能となるが、電子線の強度分布を測定する場合等、マスクを外した状態での電子線の出射を伴う作業は行うことができない。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、絶縁支持部に紫外線が照射された場合に生じる放電を、マスクの有無にかかわらず、防止することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、対象物上に電子線を照射する電子線照射装置であって、紫外線を出射する紫外線出射部と、電子を増幅する複数のマイクロチャネルを２次元的に配列して有する板状であり、両主面のそれぞれを覆う電極膜を有し、前記紫外線出射部からの紫外線の一方の主面への入射に起因して、他方の主面から複数の電子線要素を対象物に向けて出射するマイクロチャネルプレートと、絶縁性材料にて形成され、前記マイクロチャネルプレートの外縁部に当接して前記マイクロチャネルプレートを支持する絶縁支持部と、前記紫外線出射部と前記マイクロチャネルプレートとの間における紫外線の経路上に配置されるマスクを支持するマスク支持部と、前記マスク支持部に前記マスクが非装着の状態において前記紫外線出射部からの紫外線が照射される前記マイクロチャネルプレート上の照射領域を、前記絶縁支持部に重ならない範囲に制限する照射領域制限手段とを備える。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子線照射装置であって、前記マスク支持部が、前記マスクの周囲における紫外線を遮蔽する遮蔽部材を有し、前記照射領域制限手段が前記遮蔽部材を含む。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の電子線照射装置であって、複数のマイクロチャネルを２次元的に配列して有し、前記マイクロチャネルプレートと対象物との間に配置されるもう１つのマイクロチャネルプレートと、前記マイクロチャネルプレートからの前記複数の電子線要素を前記もう１つのマイクロチャネルプレートへと導くレンズ部とをさらに備える。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の電子線照射装置であって、前記マイクロチャネルプレートから出射される前記複数の電子線要素を対象物へと導く電子線光学系と、前記複数の電子線要素の経路上に進退可能に配置される電子線強度検出部とをさらに備える。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の電子線照射装置であって、前記マイクロチャネルプレートの前記一方の主面上に設けられる光電変換膜をさらに備え、前記光電変換膜がヨウ化セシウムを主体とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、絶縁支持部に紫外線が照射された場合に生じる放電を、マスクの有無にかかわらず、防止することができる。その結果、マスクを外した状態での電子線の出射を伴う作業（電子線の強度分布測定等）を安全に行うことができる。
【００１３】
請求項２の発明では、簡単な構成で絶縁支持部からの放電を防止することができ、請求項３の発明では、複数の電子線要素の強度ばらつきを抑制することができ、請求項４の発明では、電子線強度検出部の測定結果に応じて各構成要素の設定パラメータを調整することにより、複数の電子線要素を対象物上に適切に導くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】電子線照射装置の構成を示す図である。
【図２】変換部の構成を示す図である。
【図３】マイクロチャネルプレートの斜視図である。
【図４】変換部の他の例を示す図である。
【図５】実験用の変換部の概略を示す図である。
【図６】電子線の強度分布を示す図である。
【図７】実験用のマスクを示す図である。
【図８】電子線の強度分布を示す図である。
【図９】電子線照射装置の他の例を示す図である。
【図１０】電子線強度検出部の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明の一の実施の形態に係る電子線照射装置１の構成を示す図である。電子線照射装置１は、基板９上に電子線を照射して、基板９（の電子線レジスト）にパターンを描画（記録）するものであり、電子線露光装置とも呼ばれる。基板９の一の主面上には、金属薄膜、半導体膜、絶縁膜等の薄膜および電子線レジストが順に形成されている。
【００１６】
電子線照射装置１は、基板９が載置されるステージ２１、電子線を基板９に向けて出射する電子線出射部３、電子線出射部３からの電子線を所定の中心軸Ｊ１（光軸）に沿ってステージ２１上の基板９に導く電子線光学系４、電子線出射部３および電子線光学系４に対してステージ２１を基板９の主面に沿って移動する移動機構２２、並びに、電子線照射装置１の全体制御を担う制御部６を備える。電子線照射装置１は、電子線出射部３の後述する変換部３２、電子線光学系４、ステージ２１および移動機構２２を内部に収容するチャンバ本体１１をさらに備え、チャンバ本体１１の内部は、図示省略の真空ポンプにより、例えば１０−６トル（Ｔｏｒｒ）（１３３．３×１０−６パスカル（Ｐａ））以下の圧力（本実施の形態では、１０−８Ｔｏｒｒ）に減圧される。図１では、中心軸Ｊ１に平行な方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直、かつ、直交する２方向をＸ方向およびＹ方向として矢印により図示している。
【００１７】
図１に示すように、電子線出射部３は、紫外線を出射する紫外線出射部３１、および、チャンバ本体１１内にて紫外線を電子線に変換する変換部３２を備える。紫外線出射部３１は、例えば、波長１７２ナノメートル（ｎｍ）の真空紫外線（ＶＵＶ）を出射するランプを有し、紫外線出射部３１からの紫外線は、中心軸Ｊ１に沿うようにコリメートされた状態にて変換部３２へと入射する。
【００１８】
図２は、変換部３２の構成を示す図である。変換部３２は、中心軸Ｊ１に垂直な方向に広がる円板状のマイクロチャネルプレート（以下、単に「ＭＣＰ」という。）３３、ＭＣＰ３３を支持する円環状の絶縁支持部３４、紫外線出射部３１とＭＣＰ３３との間における紫外線の経路上に配置されるマスク３５０、および、マスク３５０を支持するマスク支持部３５を有する。ＭＣＰ３３の中心は中心軸Ｊ１上に位置し、絶縁性材料（例えば、セラミック）にて形成される絶縁支持部３４がＭＣＰ３３の外縁部の全体に当接する。絶縁支持部３４は図示省略の部材によりチャンバ本体１１に固定される。なお、絶縁支持部３４は、必ずしも環状である必要はなく、例えば、ＭＣＰ３３の外縁部における３点にてＭＣＰ３３を支持するものであってもよい。
【００１９】
ＭＣＰ３３の紫外線出射部３１側の主面上（後述の電極膜３３２上）には光電変換膜３３３が設けられる。本実施の形態では、光電変換膜３３３はヨウ化セシウム（ＣｓＩ）にて形成される。可視光にて光電変換が可能な一般的な光電変換膜は酸化しやすいため、取り扱いが容易ではないが、上記光電変換膜３３３では、メンテナンス時等においてチャンバ本体１１内を大気開放する場合であっても、光電変換膜３３３の酸化による劣化が防止される。
【００２０】
マスク支持部３５は、中心軸Ｊ１を中心とする筒状の支持本体部３５１、支持本体部３５１のＭＣＰ３３側の端部から中心軸Ｊ１側へと突出する環状部３５２、および、環状部３５２の中心軸Ｊ１側の端部（内周縁）から中心軸Ｊ１に沿ってＭＣＰ３３側へと突出する環状突出部３５３を有する。マスク３５０は環状突出部３５３の先端において着脱可能に支持される。環状突出部３５３の内径はＭＣＰ３３の外径よりも小さく、絶縁支持部３４の内径よりも小さい。
【００２１】
紫外線出射部３１からの紫外線は支持本体部３５１内のみを通過し、一部の紫外線は遮蔽部材である環状部３５２にて遮蔽され、残りの紫外線は環状突出部３５３の内側、および、マスク３５０を通過する。マスク３５０とＭＣＰ３３とは互いに近接するため、マスク３５０を通過する紫外線のほぼ全てが、ＭＣＰ３３上の光電変換膜３３３において絶縁支持部３４よりも内側に照射される。実際には、マスク３５０のパターンを示す紫外線のパターンが光電変換膜３３３上に形成され、入射した紫外線が電子に変換されてＭＣＰ３３内に放出される。なお、マスク支持部３５は中心軸Ｊ１方向に移動可能であり、マスク３５０の交換時等にはマスク支持部３５がＭＣＰ３３から離れた位置に配置される。
【００２２】
図３はＭＣＰ３３の一部を破断して示す斜視図である。図３では、光電変換膜３３３の図示を省略している。図３に示すように、ＭＣＰ３３は、それぞれが中心軸Ｊ１（図１参照）方向に伸びるとともに、内部にて電子を増幅する複数のマイクロチャネル３３１を有し、互いに平行な複数のマイクロチャネル３３１は、中心軸Ｊ１を中央に配置しつつ２次元的に密に配列形成される。各マイクロチャネル３３１の内周面には、電子の衝突により２次電子を放出する半導体膜が形成されており、図２の変換部３２では、紫外線出射部３１からの光が複数のマイクロチャネル３３１の一端側に位置する光電変換膜３３３に入射することにより、各マイクロチャネル３３１の他端側から電子線要素が出射される。このように、ＭＣＰ３３では、紫外線出射部３１からの紫外線の一方の主面への入射に起因して、他方の主面から複数の電子線要素が電子線として出射される。
【００２３】
実際には、図３のＭＣＰ３３の各主面には、当該主面の全体を覆う電極膜３３２が形成されており、両主面上の電極膜３３２間に所定の電圧が付与されることにより、各マイクロチャネル３３１から電子線要素が効率よく出射される。図２に示すように、ＭＣＰ３３からの電子線要素はウェーネルト電極３６１および加速電極４１１を介して変換部３２の外側に出射される。なお、加速電極４１１は、後述の第１レンズ部４１の一部を構成する。図３では、符号Ｂ１を付す矢印にて示すように、ＭＣＰ３３から図３の上側（正確には、左上側）に向かって電子線要素が進行するものとしているが、実際の電子線照射装置１では、ＭＣＰ３３からの電子線要素は図１および図２の右側に向かって進行する（後述の図９において同様）。ＭＣＰ３３は、例えば鉛ガラスを主成分として作製される。複数のＭＣＰを積層したものが、電子線照射装置１におけるＭＣＰ３３として扱われてもよい。
【００２４】
図１に示すように、電子線光学系４は、静電レンズ（アインツェルレンズ）である第１レンズ部４１、第２レンズ部４２および第３レンズ部４３を中心軸Ｊ１に沿って有し、第１ないし第３レンズ部４１〜４３は変換部３２側からステージ２１に向かって順に並べられる。第１ないし第３レンズ部４１〜４３のそれぞれは複数の（３個の）リング部材の組合せであり、金属等の導電性材料にて形成されるこれらのリング部材間に電圧を付与することにより、中心軸Ｊ１に対して回転対称のポテンシャル（すなわち、中心軸Ｊ１に垂直な面上における各位置の静電ポテンシャルが中心軸Ｊ１を中心とする回転方向に依存せず、中心軸Ｊ１からの距離のみに依存する軸対称の電場）が生成される。
【００２５】
電子線照射装置１では、ＭＣＰ３３からの複数の電子線要素はコリメートされて変換部３２から出射され、電子線光学系４により基板９上へと導かれる。実際には、ＭＣＰ３３の出射面における電子線の像は、縮小して基板９上に形成され、マスク３５０のパターンに対応する複数の電子線要素の照射により基板９上に微細なパターンが描画される。なお、電子線光学系４における各レンズ部は、静電レンズ以外に電磁レンズ（磁界レンズ）であってもよい。
【００２６】
また、電子線照射装置１は、電子線の強度を検出する第１電子線強度検出部５１および第２電子線強度検出部５２を有し、第１および第２電子線強度検出部５１，５２は例えばファラデーカップである。第１電子線強度検出部５１は、Ｚ方向に関して、第２レンズ部４２と第３レンズ部４３との間に配置され、第１進退機構５１１により中心軸Ｊ１に垂直なＸ方向およびＹ方向に移動する。したがって、第１電子線強度検出部５１は第２レンズ部４２と第３レンズ部４３との間にて複数の電子線要素の経路上に進退可能である。第２電子線強度検出部５２は、Ｚ方向に関して、第３レンズ部４３とステージ２１（基板９）との間に配置され、第２進退機構５２１により中心軸Ｊ１に垂直な方向に移動する。したがって、第２電子線強度検出部５２は、第３レンズ部４３とステージ２１との間にて複数の電子線要素の経路上に進退可能である。
【００２７】
電子線照射装置１では、基板９上へのパターンの非描画時におけるキャリブレーション動作として第１および第２電子線強度検出部５１，５２を用いた測定が行われる。具体的には、図２のマスク支持部３５においてマスク３５０を取り外した状態にて紫外線出射部３１から紫外線が出射される。また、図１の第１電子線強度検出部５１を中心軸Ｊ１近傍に配置し、Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれに一定のピッチにて移動しつつ電子線の強度が検出される。これにより、第２レンズ部４２と第３レンズ部４３との間における電子線の強度分布（すなわち、強度プロファイル）が測定される。そして、第１電子線強度検出部５１による測定結果に基づいて、後段の第３レンズ部４３における電子線の軌道制御等に係る設定パラメータの値が、必要に応じて変更される。また、ＭＣＰ３３における異常の有無等も確認される。なお、上記測定結果に基づいて、紫外線出射部３１における紫外線の強度等に係る設定パラメータや、変換部３２における電子線要素の加速等に係る設定パラメータ、あるいは、第１レンズ部４１および第２レンズ部４２における電子線の軌道制御等に係る設定パラメータの値が変更されてもよい。
【００２８】
続いて、第１電子線強度検出部５１を中心軸Ｊ１近傍から退避させるとともに第２電子線強度検出部５２を中心軸Ｊ１近傍に配置し、第１電子線強度検出部５１と同様にして、第３レンズ部４３とステージ２１との間における電子線の強度分布が測定される。そして、第２電子線強度検出部５２による測定結果に基づいて、第３レンズ部４３等における設定パラメータの値の適否が判断され、必要に応じて当該設定パラメータの値が変更される。このように、電子線照射装置１では、電子線の経路上に配置される電子線強度検出部５１，５２の測定結果に応じて各構成要素の設定パラメータを調整することにより、複数の電子線要素を基板９上に適切に（精度よく）導くことが可能となる。
【００２９】
ここで、図２の変換部３２において、環状部３５２および環状突出部３５３の内径が円環状の絶縁支持部３４の内径よりも大きい比較例の電子線照射装置を想定すると、比較例の電子線照射装置では、環状部３５２および環状突出部３５３の内部を通過する紫外線の一部が絶縁支持部３４に照射されてしまう。紫外線出射部３１からの紫外線は極めて強度が高いため、絶縁支持部３４に照射されると、絶縁支持部３４においても電子の放出が生じ、周囲の部材との間にて放電が生じてしまう。マスク３５０の外縁に遮蔽パターンを設けて紫外線の照射範囲を制限することにより、絶縁支持部３４への紫外線の照射を防止することが可能となるが、上記キャリブレーション動作を行う場合等、マスクを外した状態での電子線の出射を伴う作業は行うことができない。
【００３０】
これに対し、電子線照射装置１では、マスク支持部３５にマスク３５０が非装着の状態において紫外線出射部３１からの紫外線が照射されるＭＣＰ３３上の照射領域が、マスク支持部３５における環状部３５２により、絶縁支持部３４に重ならない範囲に制限される。これにより、絶縁支持部３４に紫外線が照射された場合に生じる放電を、マスク３５０の有無にかかわらず、防止することができる。その結果、マスク３５０を外した状態での電子線の出射を伴う作業（電子線の強度分布測定等）を安全に行うことができる。また、絶縁支持部３４の劣化や損傷を防止することも実現される。
【００３１】
図４は、変換部の他の例を示す図であり、変換部３２および第１レンズ部４１近傍の構成を示している。図４のマスク支持部３５は、中心軸Ｊ１を中心とする筒状の支持本体部３５１、および、支持本体部３５１の第１レンズ部４１とは反対側の端部から中心軸Ｊ１側へと突出する環状部３５２を有する。環状部３５２内には石英にて形成される窓部材３５４が設けられ、マスク３５０は窓部材３５４とＭＣＰ３３との間にてマスク支持部３５により支持される。図１の電子線照射装置１と同様に、紫外線出射部３１からの紫外線が照射されるＭＣＰ３３上の照射領域は、環状部３５２により、絶縁支持部３４に重ならない範囲に制限され、絶縁支持部３４に紫外線が照射された場合に生じる放電が、マスク３５０の有無にかかわらず、防止される。図４では、ウェーネルト電極３６１を簡略化して図示している。
【００３２】
ここで、図５に示すように、光電変換膜３３３の中心部を真円状に除去し、この中心部を含む領域に紫外線が照射されるように、真円の紫外線透過領域が形成されたマスク３５０を用いた場合、ＭＣＰ３３上における環状（ドーナツ状）の領域にて光電変換が顕著に行われる。この場合に、ステージ２１の位置にて電子線の強度分布を測定すると、図６に示すように、環状の領域にて強度が高くなる分布が確認された。実際には、ステージ２１の位置における当該環状の領域は、ＭＣＰ３３上における上記環状の領域を約１／３倍に縮小した大きさである。このとき、図４のＭＣＰ３３の両主面上の電極膜３３２（図３参照）間の電圧Ｖ１は１．５ｋＶ（キロボルト）であり、ＭＣＰ３３の第１レンズ部４１側の電極膜３３２と第１レンズ部４１の加速電極４１１との間の電圧Ｖ２は３．０ｋＶであり、当該電極膜３３２とウェーネルト電極３６１との間の電圧Ｖ３は３００Ｖであり、第１レンズ部４１の中央のリング部材４１２の接地電位に対する電圧Ｖ４は２．００ｋＶである。なお、第１レンズ部４１における加速電極４１１、および、ＭＣＰ３３とは反対側のリング部材４１３には接地電位が付与される。また、チャンバ本体１１の内部の圧力は１．０×１０−４Ｐａである。
【００３３】
また、図４の変換部３２を有する電子線照射装置１において、図７に示す「Ｃ」字状の紫外線透過領域が形成されたマスク３５０を用いた場合、ステージ２１の位置では、図８に示すように「Ｃ」字状の領域にて強度が高くなる分布が確認された。電子線の照射に係る各種条件は、図６の場合とは相違しており、ステージ２１の位置における当該「Ｃ」字状の領域は、マスク３５０における上記紫外線透過領域を約１／２倍に縮小した大きさである。
【００３４】
図９は、電子線照射装置の他の例を示す図である。図９の電子線照射装置１ａでは、図２のＭＣＰ３３と同様の構造のＭＣＰ３３ａ（ただし、光電変換膜３３３は省略される。後述のＭＣＰ３３ｂにおいて同様。）が、中心軸Ｊ１上において第１レンズ部４１と第２レンズ部４２との間に設けられ、ＭＣＰ３３と同様の構造のＭＣＰ３３ｂが、中心軸Ｊ１上において第２レンズ部４２と第３レンズ部４３との間に設けられる。他の構成は図１の電子線照射装置１と同様であり、同符号を付している。以下の説明では、図９中の（−Ｚ）側から（＋Ｚ）方向に向かって順に配置されるＭＣＰ３３，３３ａ，３３ｂをそれぞれ「第１ＭＣＰ３３」、「第２ＭＣＰ３３ａ」、「第３ＭＣＰ３３ｂ」とも呼ぶ。
【００３５】
図９の電子線照射装置１ａでは、第１ＭＣＰ３３からの複数の電子線要素は、ほぼコリメートされた状態にて第１レンズ部４１により第２ＭＣＰ３３ａへと導かれる。第２ＭＣＰ３３ａでは、マイクロチャネル３３１の直径および配列（配列方向および配列ピッチ）が第１ＭＣＰ３３と同じであるため、第１ＭＣＰ３３の各マイクロチャネル３３１から出射された電子線要素は、第２ＭＣＰ３３ａにおけるいずれか１つのマイクロチャネル３３１に入射し、第１ＭＣＰ３３における互いに異なるマイクロチャネル３３１から出射された複数の電子線要素が、第２ＭＣＰ３３ａにおける同一のマイクロチャネル３３１に入射することはない。これにより、第２ＭＣＰ３３ａでは、第１ＭＣＰ３３から出射される複数の電子線要素と同様の複数の電子線要素が増幅されて出射される。
【００３６】
第２ＭＣＰ３３ａからの複数の電子線要素は、ほぼコリメートされた状態にて第２レンズ部４２により第３ＭＣＰ３３ｂへと導かれる。第３ＭＣＰ３３ｂでは、マイクロチャネル３３１の直径および配列が第２ＭＣＰ３３ａと同じであるため、第２ＭＣＰ３３ａの各マイクロチャネル３３１から出射された電子線要素は、第３ＭＣＰ３３ｂにおけるいずれか１つのマイクロチャネル３３１に入射し、第２ＭＣＰ３３ａにおける互いに異なるマイクロチャネル３３１から出射された複数の電子線要素が、第３ＭＣＰ３３ｂにおける同一のマイクロチャネル３３１に入射することはない。これにより、第３ＭＣＰ３３ｂでは、第２ＭＣＰ３３ａから出射される複数の電子線要素と同様の複数の電子線要素が増幅されて出射される。第３ＭＣＰ３３ｂからの複数の電子線要素は、第３レンズ部４３を介して基板９上に導かれる。
【００３７】
ところで、ＭＣＰ３３，３３ａ，３３ｂでは、製造上に理由により複数のマイクロチャネル３３１において出射される電子線要素の強度のばらつきが生じる。電子線要素の強度のばらつきは、基板９上に描画されるパターンの精度に影響する。また、第１ないし第３ＭＣＰ３３，３３ａ，３３ｂをレンズ部を挟むことなく中心軸Ｊ１に沿って並べた場合、各ＭＣＰのマイクロチャネル３３１から出射される電子線要素が次のＭＣＰへと至る前に僅かに発散するため、基板９上において電子線（複数の電子線要素）により形成される像がぼけてしまう。
【００３８】
これに対し、図９の電子線照射装置１ａでは、第１ＭＣＰ３３と基板９との間に第２ＭＣＰ３３ａが配置され、第１ＭＣＰ３３からの複数の電子線要素がコリメートされた状態で第１レンズ部４１により第２ＭＣＰ３３ａへと導かれる。また、第２ＭＣＰ３３ａと基板９との間に第３ＭＣＰ３３ｂが配置され、第２ＭＣＰ３３ａからの複数の電子線要素がコリメートされた状態で第２レンズ部４２により第３ＭＣＰ３３ｂへと導かれる。これにより、第３ＭＣＰ３３ｂから出射される複数の電子線要素の強度を平均化することができ、基板９上における像がぼけることなく、複数の電子線要素の強度ばらつきを抑制することが可能となる。
【００３９】
なお、図９の電子線照射装置１ａにおいて、第１ＭＣＰ３３の出射面における像が、縮小して基板９上に形成されてもよい。この場合、第２ＭＣＰ３３ａにおけるマイクロチャネル３３１の直径および配列ピッチを第１ＭＣＰ３３に対して所定の割合で小さくし、第１レンズ部４１が当該割合に合わせて第１ＭＣＰ３３からの複数の電子線要素の第２ＭＣＰ３３ａにおける照射範囲を小さくする。また、第３ＭＣＰ３３ｂにおけるマイクロチャネル３３１の直径および配列ピッチを第２ＭＣＰ３３ａに対して所定の割合で小さくし、第２レンズ部４２が当該割合に合わせて第２ＭＣＰ３３ａからの複数の電子線要素の第３ＭＣＰ３３ｂにおける照射範囲を小さくする。
【００４０】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００４１】
例えば、紫外線出射部３１とＭＣＰ３３との間において、紫外線出射部３１からの紫外線のＭＣＰ３３上における照射範囲を制限する（紫外線出射部３１からの紫外線を収束してＭＣＰ３３上に照射する）光学系が設けられてもよい。この場合、マスク支持部にて支持されるマスクが光学系内にてＭＣＰ３３と光学的に共役な位置に配置され、マスクの像がＭＣＰ３３上に形成される。また、マスク支持部からマスクを取り外した状態においても、ＭＣＰ３３上における紫外線の照射領域が、絶縁支持部３４に重ならない範囲に制限される。このように、ＭＣＰ３３上における紫外線の照射領域を制限する照射領域制限部は、上記実施の形態における環状部３５２以外に、紫外線出射部３１とＭＣＰ３３との間に設けられる光学系により実現することが可能である。
【００４２】
一方、簡単な構成で絶縁支持部３４からの放電を防止するには、上記実施の形態における環状部３５２のように、マスク支持部３５がマスク３５０の周囲における紫外線を遮蔽する遮蔽部材を有することにより、マスク３５０の有無にかかわらず、ＭＣＰ３３上における紫外線の照射領域が絶縁支持部３４に重ならない範囲に制限されることが好ましい。もちろん、上記遮蔽部材を有するマスク支持部３５が上記光学系内に設けられ、絶縁支持部３４からの放電がより確実に防止されてもよい。
【００４３】
電子線照射装置１において、例えば、図１０に示すように、チャンバ本体１１内における中心軸Ｊ１上に、電子線の照射により発光する蛍光板５３を配置するとともに、蛍光板５３を光学的に撮像する撮像部５４を設けることにより、電子線の強度分布が２次元画像として取得されてもよい。なお、蛍光板５３および撮像部５４を含む電子線強度検出部５１ａは、中心軸Ｊ１上の位置と、中心軸Ｊ１から離れた位置との間にて移動可能である（すなわち、複数の電子線要素の経路上に進退可能に配置される。）。
【００４４】
図９の電子線照射装置１ａでは、第１ＭＣＰ３３と基板９との間に第２および第３ＭＣＰ３３ａ，３３ｂが設けられるが、第３ＭＣＰ３３ｂを省略する場合であっても、複数の電子線要素の強度ばらつきをある程度抑制することが可能である。
【００４５】
光電変換膜３３３はヨウ化セシウム（ＣｓＩ）を主成分とするのであるならば、他の材料が添加剤として含まれていてもよい。このように、光電変換膜３３３がヨウ化セシウムを主体とするものであることにより、大気開放による光電変換膜３３３の劣化を防止することができる。また、紫外線出射部３１から出射される光のエネルギー等によっては、光電変換膜３３３を省略しつつ電子線要素を出射することも可能である。
【００４６】
電子線照射装置１では、紫外線出射部３１と変換部３２との間に半透明の板状部材が設けられ、紫外線出射部３１からマスク３５０に照射される紫外線の強度の均一化が図られてもよい。
【００４７】
図１の電子線照射装置１では、電子線の照射により基板９から放出される２次電子を検出する検出器を設けることにより、電子顕微鏡としての機能が実現されてもよい。また、電子線照射装置１において電子線が照射される対象物は、レジストが形成された基板以外であってもよい。
【００４８】
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
【符号の説明】
【００４９】
１，１ａ 電子線照射装置
４ 電子線光学系
９ 基板
３１ 紫外線出射部
３３，３３ａ，３３ｂ ＭＣＰ
３４ 絶縁支持部
３５ マスク支持部
４１〜４３ レンズ部
５１，５２，５１ａ 電子線強度検出部
３３１ マイクロチャネル
３３２ 電極膜
３３３ 光電変換膜
３５０ マスク
３５２ 環状部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物上に電子線を照射する電子線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子線を用いてパターンを描画する装置としては、電子源から電子線を出射し、この電子線の照射位置を基板上にて走査することによりパターンを描画する方式が一般的である。しかしながら、いわゆる一筆書きにてパターンを描画する上記装置では、基板全体へのパターンの描画に多大な時間を要し、半導体装置の製造コストが増大してしまうため、量産用の半導体製造装置としては実用化されていない。
【０００３】
そこで、特許文献１では、複数のマイクロチャネルの束の一端側に２次元の光パターンを入射させ、他端側から光パターンに基づく電子線アレイを出射させることにより、２次元の描画パターンの形成を、２次元一括露光により迅速に実現する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００６／１２３４４７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１の手法のように複数のマイクロチャネルの束を有するマイクロチャネルプレートを用いて電子線の照射を行う装置では、マイクロチャネルプレートに対してマスクを介して紫外線を入射することにより、マイクロチャネルプレートから効率よく電子線を出射することが可能となる。このとき、マイクロチャネルプレートを支持する絶縁支持部（碍子）に紫外線が照射されると、絶縁支持部においても電子の放出が生じ、周囲の部材との間にて放電が生じてしまう。マスクの外縁に遮蔽パターンを設けて紫外線の照射範囲を制限することにより、絶縁支持部への紫外線の照射を防止することが可能となるが、電子線の強度分布を測定する場合等、マスクを外した状態での電子線の出射を伴う作業は行うことができない。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、絶縁支持部に紫外線が照射された場合に生じる放電を、マスクの有無にかかわらず、防止することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、対象物上に電子線を照射する電子線照射装置であって、紫外線を出射する紫外線出射部と、電子を増幅する複数のマイクロチャネルを２次元的に配列して有する板状であり、両主面のそれぞれを覆う電極膜を有し、前記紫外線出射部からの紫外線の一方の主面への入射に起因して、他方の主面から複数の電子線要素を対象物に向けて出射するマイクロチャネルプレートと、絶縁性材料にて形成され、前記マイクロチャネルプレートの外縁部に当接して前記マイクロチャネルプレートを支持する絶縁支持部と、前記紫外線出射部と前記マイクロチャネルプレートとの間における紫外線の経路上に配置されるマスクを支持するマスク支持部と、前記マスク支持部に前記マスクが非装着の状態において前記紫外線出射部からの紫外線が照射される前記マイクロチャネルプレート上の照射領域を、前記絶縁支持部に重ならない範囲に制限する照射領域制限手段とを備える。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子線照射装置であって、前記マスク支持部が、前記マスクの周囲における紫外線を遮蔽する遮蔽部材を有し、前記照射領域制限手段が前記遮蔽部材を含む。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の電子線照射装置であって、複数のマイクロチャネルを２次元的に配列して有し、前記マイクロチャネルプレートと対象物との間に配置されるもう１つのマイクロチャネルプレートと、前記マイクロチャネルプレートからの前記複数の電子線要素を前記もう１つのマイクロチャネルプレートへと導くレンズ部とをさらに備える。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の電子線照射装置であって、前記マイクロチャネルプレートから出射される前記複数の電子線要素を対象物へと導く電子線光学系と、前記複数の電子線要素の経路上に進退可能に配置される電子線強度検出部とをさらに備える。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の電子線照射装置であって、前記マイクロチャネルプレートの前記一方の主面上に設けられる光電変換膜をさらに備え、前記光電変換膜がヨウ化セシウムを主体とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、絶縁支持部に紫外線が照射された場合に生じる放電を、マスクの有無にかかわらず、防止することができる。その結果、マスクを外した状態での電子線の出射を伴う作業（電子線の強度分布測定等）を安全に行うことができる。
【００１３】
請求項２の発明では、簡単な構成で絶縁支持部からの放電を防止することができ、請求項３の発明では、複数の電子線要素の強度ばらつきを抑制することができ、請求項４の発明では、電子線強度検出部の測定結果に応じて各構成要素の設定パラメータを調整することにより、複数の電子線要素を対象物上に適切に導くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】電子線照射装置の構成を示す図である。
【図２】変換部の構成を示す図である。
【図３】マイクロチャネルプレートの斜視図である。
【図４】変換部の他の例を示す図である。
【図５】実験用の変換部の概略を示す図である。
【図６】電子線の強度分布を示す図である。
【図７】実験用のマスクを示す図である。
【図８】電子線の強度分布を示す図である。
【図９】電子線照射装置の他の例を示す図である。
【図１０】電子線強度検出部の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明の一の実施の形態に係る電子線照射装置１の構成を示す図である。電子線照射装置１は、基板９上に電子線を照射して、基板９（の電子線レジスト）にパターンを描画（記録）するものであり、電子線露光装置とも呼ばれる。基板９の一の主面上には、金属薄膜、半導体膜、絶縁膜等の薄膜および電子線レジストが順に形成されている。
【００１６】
電子線照射装置１は、基板９が載置されるステージ２１、電子線を基板９に向けて出射する電子線出射部３、電子線出射部３からの電子線を所定の中心軸Ｊ１（光軸）に沿ってステージ２１上の基板９に導く電子線光学系４、電子線出射部３および電子線光学系４に対してステージ２１を基板９の主面に沿って移動する移動機構２２、並びに、電子線照射装置１の全体制御を担う制御部６を備える。電子線照射装置１は、電子線出射部３の後述する変換部３２、電子線光学系４、ステージ２１および移動機構２２を内部に収容するチャンバ本体１１をさらに備え、チャンバ本体１１の内部は、図示省略の真空ポンプにより、例えば１０−６トル（Ｔｏｒｒ）（１３３．３×１０−６パスカル（Ｐａ））以下の圧力（本実施の形態では、１０−８Ｔｏｒｒ）に減圧される。図１では、中心軸Ｊ１に平行な方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直、かつ、直交する２方向をＸ方向およびＹ方向として矢印により図示している。
【００１７】
図１に示すように、電子線出射部３は、紫外線を出射する紫外線出射部３１、および、チャンバ本体１１内にて紫外線を電子線に変換する変換部３２を備える。紫外線出射部３１は、例えば、波長１７２ナノメートル（ｎｍ）の真空紫外線（ＶＵＶ）を出射するランプを有し、紫外線出射部３１からの紫外線は、中心軸Ｊ１に沿うようにコリメートされた状態にて変換部３２へと入射する。
【００１８】
図２は、変換部３２の構成を示す図である。変換部３２は、中心軸Ｊ１に垂直な方向に広がる円板状のマイクロチャネルプレート（以下、単に「ＭＣＰ」という。）３３、ＭＣＰ３３を支持する円環状の絶縁支持部３４、紫外線出射部３１とＭＣＰ３３との間における紫外線の経路上に配置されるマスク３５０、および、マスク３５０を支持するマスク支持部３５を有する。ＭＣＰ３３の中心は中心軸Ｊ１上に位置し、絶縁性材料（例えば、セラミック）にて形成される絶縁支持部３４がＭＣＰ３３の外縁部の全体に当接する。絶縁支持部３４は図示省略の部材によりチャンバ本体１１に固定される。なお、絶縁支持部３４は、必ずしも環状である必要はなく、例えば、ＭＣＰ３３の外縁部における３点にてＭＣＰ３３を支持するものであってもよい。
【００１９】
ＭＣＰ３３の紫外線出射部３１側の主面上（後述の電極膜３３２上）には光電変換膜３３３が設けられる。本実施の形態では、光電変換膜３３３はヨウ化セシウム（ＣｓＩ）にて形成される。可視光にて光電変換が可能な一般的な光電変換膜は酸化しやすいため、取り扱いが容易ではないが、上記光電変換膜３３３では、メンテナンス時等においてチャンバ本体１１内を大気開放する場合であっても、光電変換膜３３３の酸化による劣化が防止される。
【００２０】
マスク支持部３５は、中心軸Ｊ１を中心とする筒状の支持本体部３５１、支持本体部３５１のＭＣＰ３３側の端部から中心軸Ｊ１側へと突出する環状部３５２、および、環状部３５２の中心軸Ｊ１側の端部（内周縁）から中心軸Ｊ１に沿ってＭＣＰ３３側へと突出する環状突出部３５３を有する。マスク３５０は環状突出部３５３の先端において着脱可能に支持される。環状突出部３５３の内径はＭＣＰ３３の外径よりも小さく、絶縁支持部３４の内径よりも小さい。
【００２１】
紫外線出射部３１からの紫外線は支持本体部３５１内のみを通過し、一部の紫外線は遮蔽部材である環状部３５２にて遮蔽され、残りの紫外線は環状突出部３５３の内側、および、マスク３５０を通過する。マスク３５０とＭＣＰ３３とは互いに近接するため、マスク３５０を通過する紫外線のほぼ全てが、ＭＣＰ３３上の光電変換膜３３３において絶縁支持部３４よりも内側に照射される。実際には、マスク３５０のパターンを示す紫外線のパターンが光電変換膜３３３上に形成され、入射した紫外線が電子に変換されてＭＣＰ３３内に放出される。なお、マスク支持部３５は中心軸Ｊ１方向に移動可能であり、マスク３５０の交換時等にはマスク支持部３５がＭＣＰ３３から離れた位置に配置される。
【００２２】
図３はＭＣＰ３３の一部を破断して示す斜視図である。図３では、光電変換膜３３３の図示を省略している。図３に示すように、ＭＣＰ３３は、それぞれが中心軸Ｊ１（図１参照）方向に伸びるとともに、内部にて電子を増幅する複数のマイクロチャネル３３１を有し、互いに平行な複数のマイクロチャネル３３１は、中心軸Ｊ１を中央に配置しつつ２次元的に密に配列形成される。各マイクロチャネル３３１の内周面には、電子の衝突により２次電子を放出する半導体膜が形成されており、図２の変換部３２では、紫外線出射部３１からの光が複数のマイクロチャネル３３１の一端側に位置する光電変換膜３３３に入射することにより、各マイクロチャネル３３１の他端側から電子線要素が出射される。このように、ＭＣＰ３３では、紫外線出射部３１からの紫外線の一方の主面への入射に起因して、他方の主面から複数の電子線要素が電子線として出射される。
【００２３】
実際には、図３のＭＣＰ３３の各主面には、当該主面の全体を覆う電極膜３３２が形成されており、両主面上の電極膜３３２間に所定の電圧が付与されることにより、各マイクロチャネル３３１から電子線要素が効率よく出射される。図２に示すように、ＭＣＰ３３からの電子線要素はウェーネルト電極３６１および加速電極４１１を介して変換部３２の外側に出射される。なお、加速電極４１１は、後述の第１レンズ部４１の一部を構成する。図３では、符号Ｂ１を付す矢印にて示すように、ＭＣＰ３３から図３の上側（正確には、左上側）に向かって電子線要素が進行するものとしているが、実際の電子線照射装置１では、ＭＣＰ３３からの電子線要素は図１および図２の右側に向かって進行する（後述の図９において同様）。ＭＣＰ３３は、例えば鉛ガラスを主成分として作製される。複数のＭＣＰを積層したものが、電子線照射装置１におけるＭＣＰ３３として扱われてもよい。
【００２４】
図１に示すように、電子線光学系４は、静電レンズ（アインツェルレンズ）である第１レンズ部４１、第２レンズ部４２および第３レンズ部４３を中心軸Ｊ１に沿って有し、第１ないし第３レンズ部４１〜４３は変換部３２側からステージ２１に向かって順に並べられる。第１ないし第３レンズ部４１〜４３のそれぞれは複数の（３個の）リング部材の組合せであり、金属等の導電性材料にて形成されるこれらのリング部材間に電圧を付与することにより、中心軸Ｊ１に対して回転対称のポテンシャル（すなわち、中心軸Ｊ１に垂直な面上における各位置の静電ポテンシャルが中心軸Ｊ１を中心とする回転方向に依存せず、中心軸Ｊ１からの距離のみに依存する軸対称の電場）が生成される。
【００２５】
電子線照射装置１では、ＭＣＰ３３からの複数の電子線要素はコリメートされて変換部３２から出射され、電子線光学系４により基板９上へと導かれる。実際には、ＭＣＰ３３の出射面における電子線の像は、縮小して基板９上に形成され、マスク３５０のパターンに対応する複数の電子線要素の照射により基板９上に微細なパターンが描画される。なお、電子線光学系４における各レンズ部は、静電レンズ以外に電磁レンズ（磁界レンズ）であってもよい。
【００２６】
また、電子線照射装置１は、電子線の強度を検出する第１電子線強度検出部５１および第２電子線強度検出部５２を有し、第１および第２電子線強度検出部５１，５２は例えばファラデーカップである。第１電子線強度検出部５１は、Ｚ方向に関して、第２レンズ部４２と第３レンズ部４３との間に配置され、第１進退機構５１１により中心軸Ｊ１に垂直なＸ方向およびＹ方向に移動する。したがって、第１電子線強度検出部５１は第２レンズ部４２と第３レンズ部４３との間にて複数の電子線要素の経路上に進退可能である。第２電子線強度検出部５２は、Ｚ方向に関して、第３レンズ部４３とステージ２１（基板９）との間に配置され、第２進退機構５２１により中心軸Ｊ１に垂直な方向に移動する。したがって、第２電子線強度検出部５２は、第３レンズ部４３とステージ２１との間にて複数の電子線要素の経路上に進退可能である。
【００２７】
電子線照射装置１では、基板９上へのパターンの非描画時におけるキャリブレーション動作として第１および第２電子線強度検出部５１，５２を用いた測定が行われる。具体的には、図２のマスク支持部３５においてマスク３５０を取り外した状態にて紫外線出射部３１から紫外線が出射される。また、図１の第１電子線強度検出部５１を中心軸Ｊ１近傍に配置し、Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれに一定のピッチにて移動しつつ電子線の強度が検出される。これにより、第２レンズ部４２と第３レンズ部４３との間における電子線の強度分布（すなわち、強度プロファイル）が測定される。そして、第１電子線強度検出部５１による測定結果に基づいて、後段の第３レンズ部４３における電子線の軌道制御等に係る設定パラメータの値が、必要に応じて変更される。また、ＭＣＰ３３における異常の有無等も確認される。なお、上記測定結果に基づいて、紫外線出射部３１における紫外線の強度等に係る設定パラメータや、変換部３２における電子線要素の加速等に係る設定パラメータ、あるいは、第１レンズ部４１および第２レンズ部４２における電子線の軌道制御等に係る設定パラメータの値が変更されてもよい。
【００２８】
続いて、第１電子線強度検出部５１を中心軸Ｊ１近傍から退避させるとともに第２電子線強度検出部５２を中心軸Ｊ１近傍に配置し、第１電子線強度検出部５１と同様にして、第３レンズ部４３とステージ２１との間における電子線の強度分布が測定される。そして、第２電子線強度検出部５２による測定結果に基づいて、第３レンズ部４３等における設定パラメータの値の適否が判断され、必要に応じて当該設定パラメータの値が変更される。このように、電子線照射装置１では、電子線の経路上に配置される電子線強度検出部５１，５２の測定結果に応じて各構成要素の設定パラメータを調整することにより、複数の電子線要素を基板９上に適切に（精度よく）導くことが可能となる。
【００２９】
ここで、図２の変換部３２において、環状部３５２および環状突出部３５３の内径が円環状の絶縁支持部３４の内径よりも大きい比較例の電子線照射装置を想定すると、比較例の電子線照射装置では、環状部３５２および環状突出部３５３の内部を通過する紫外線の一部が絶縁支持部３４に照射されてしまう。紫外線出射部３１からの紫外線は極めて強度が高いため、絶縁支持部３４に照射されると、絶縁支持部３４においても電子の放出が生じ、周囲の部材との間にて放電が生じてしまう。マスク３５０の外縁に遮蔽パターンを設けて紫外線の照射範囲を制限することにより、絶縁支持部３４への紫外線の照射を防止することが可能となるが、上記キャリブレーション動作を行う場合等、マスクを外した状態での電子線の出射を伴う作業は行うことができない。
【００３０】
これに対し、電子線照射装置１では、マスク支持部３５にマスク３５０が非装着の状態において紫外線出射部３１からの紫外線が照射されるＭＣＰ３３上の照射領域が、マスク支持部３５における環状部３５２により、絶縁支持部３４に重ならない範囲に制限される。これにより、絶縁支持部３４に紫外線が照射された場合に生じる放電を、マスク３５０の有無にかかわらず、防止することができる。その結果、マスク３５０を外した状態での電子線の出射を伴う作業（電子線の強度分布測定等）を安全に行うことができる。また、絶縁支持部３４の劣化や損傷を防止することも実現される。
【００３１】
図４は、変換部の他の例を示す図であり、変換部３２および第１レンズ部４１近傍の構成を示している。図４のマスク支持部３５は、中心軸Ｊ１を中心とする筒状の支持本体部３５１、および、支持本体部３５１の第１レンズ部４１とは反対側の端部から中心軸Ｊ１側へと突出する環状部３５２を有する。環状部３５２内には石英にて形成される窓部材３５４が設けられ、マスク３５０は窓部材３５４とＭＣＰ３３との間にてマスク支持部３５により支持される。図１の電子線照射装置１と同様に、紫外線出射部３１からの紫外線が照射されるＭＣＰ３３上の照射領域は、環状部３５２により、絶縁支持部３４に重ならない範囲に制限され、絶縁支持部３４に紫外線が照射された場合に生じる放電が、マスク３５０の有無にかかわらず、防止される。図４では、ウェーネルト電極３６１を簡略化して図示している。
【００３２】
ここで、図５に示すように、光電変換膜３３３の中心部を真円状に除去し、この中心部を含む領域に紫外線が照射されるように、真円の紫外線透過領域が形成されたマスク３５０を用いた場合、ＭＣＰ３３上における環状（ドーナツ状）の領域にて光電変換が顕著に行われる。この場合に、ステージ２１の位置にて電子線の強度分布を測定すると、図６に示すように、環状の領域にて強度が高くなる分布が確認された。実際には、ステージ２１の位置における当該環状の領域は、ＭＣＰ３３上における上記環状の領域を約１／３倍に縮小した大きさである。このとき、図４のＭＣＰ３３の両主面上の電極膜３３２（図３参照）間の電圧Ｖ１は１．５ｋＶ（キロボルト）であり、ＭＣＰ３３の第１レンズ部４１側の電極膜３３２と第１レンズ部４１の加速電極４１１との間の電圧Ｖ２は３．０ｋＶであり、当該電極膜３３２とウェーネルト電極３６１との間の電圧Ｖ３は３００Ｖであり、第１レンズ部４１の中央のリング部材４１２の接地電位に対する電圧Ｖ４は２．００ｋＶである。なお、第１レンズ部４１における加速電極４１１、および、ＭＣＰ３３とは反対側のリング部材４１３には接地電位が付与される。また、チャンバ本体１１の内部の圧力は１．０×１０−４Ｐａである。
【００３３】
また、図４の変換部３２を有する電子線照射装置１において、図７に示す「Ｃ」字状の紫外線透過領域が形成されたマスク３５０を用いた場合、ステージ２１の位置では、図８に示すように「Ｃ」字状の領域にて強度が高くなる分布が確認された。電子線の照射に係る各種条件は、図６の場合とは相違しており、ステージ２１の位置における当該「Ｃ」字状の領域は、マスク３５０における上記紫外線透過領域を約１／２倍に縮小した大きさである。
【００３４】
図９は、電子線照射装置の他の例を示す図である。図９の電子線照射装置１ａでは、図２のＭＣＰ３３と同様の構造のＭＣＰ３３ａ（ただし、光電変換膜３３３は省略される。後述のＭＣＰ３３ｂにおいて同様。）が、中心軸Ｊ１上において第１レンズ部４１と第２レンズ部４２との間に設けられ、ＭＣＰ３３と同様の構造のＭＣＰ３３ｂが、中心軸Ｊ１上において第２レンズ部４２と第３レンズ部４３との間に設けられる。他の構成は図１の電子線照射装置１と同様であり、同符号を付している。以下の説明では、図９中の（−Ｚ）側から（＋Ｚ）方向に向かって順に配置されるＭＣＰ３３，３３ａ，３３ｂをそれぞれ「第１ＭＣＰ３３」、「第２ＭＣＰ３３ａ」、「第３ＭＣＰ３３ｂ」とも呼ぶ。
【００３５】
図９の電子線照射装置１ａでは、第１ＭＣＰ３３からの複数の電子線要素は、ほぼコリメートされた状態にて第１レンズ部４１により第２ＭＣＰ３３ａへと導かれる。第２ＭＣＰ３３ａでは、マイクロチャネル３３１の直径および配列（配列方向および配列ピッチ）が第１ＭＣＰ３３と同じであるため、第１ＭＣＰ３３の各マイクロチャネル３３１から出射された電子線要素は、第２ＭＣＰ３３ａにおけるいずれか１つのマイクロチャネル３３１に入射し、第１ＭＣＰ３３における互いに異なるマイクロチャネル３３１から出射された複数の電子線要素が、第２ＭＣＰ３３ａにおける同一のマイクロチャネル３３１に入射することはない。これにより、第２ＭＣＰ３３ａでは、第１ＭＣＰ３３から出射される複数の電子線要素と同様の複数の電子線要素が増幅されて出射される。
【００３６】
第２ＭＣＰ３３ａからの複数の電子線要素は、ほぼコリメートされた状態にて第２レンズ部４２により第３ＭＣＰ３３ｂへと導かれる。第３ＭＣＰ３３ｂでは、マイクロチャネル３３１の直径および配列が第２ＭＣＰ３３ａと同じであるため、第２ＭＣＰ３３ａの各マイクロチャネル３３１から出射された電子線要素は、第３ＭＣＰ３３ｂにおけるいずれか１つのマイクロチャネル３３１に入射し、第２ＭＣＰ３３ａにおける互いに異なるマイクロチャネル３３１から出射された複数の電子線要素が、第３ＭＣＰ３３ｂにおける同一のマイクロチャネル３３１に入射することはない。これにより、第３ＭＣＰ３３ｂでは、第２ＭＣＰ３３ａから出射される複数の電子線要素と同様の複数の電子線要素が増幅されて出射される。第３ＭＣＰ３３ｂからの複数の電子線要素は、第３レンズ部４３を介して基板９上に導かれる。
【００３７】
ところで、ＭＣＰ３３，３３ａ，３３ｂでは、製造上に理由により複数のマイクロチャネル３３１において出射される電子線要素の強度のばらつきが生じる。電子線要素の強度のばらつきは、基板９上に描画されるパターンの精度に影響する。また、第１ないし第３ＭＣＰ３３，３３ａ，３３ｂをレンズ部を挟むことなく中心軸Ｊ１に沿って並べた場合、各ＭＣＰのマイクロチャネル３３１から出射される電子線要素が次のＭＣＰへと至る前に僅かに発散するため、基板９上において電子線（複数の電子線要素）により形成される像がぼけてしまう。
【００３８】
これに対し、図９の電子線照射装置１ａでは、第１ＭＣＰ３３と基板９との間に第２ＭＣＰ３３ａが配置され、第１ＭＣＰ３３からの複数の電子線要素がコリメートされた状態で第１レンズ部４１により第２ＭＣＰ３３ａへと導かれる。また、第２ＭＣＰ３３ａと基板９との間に第３ＭＣＰ３３ｂが配置され、第２ＭＣＰ３３ａからの複数の電子線要素がコリメートされた状態で第２レンズ部４２により第３ＭＣＰ３３ｂへと導かれる。これにより、第３ＭＣＰ３３ｂから出射される複数の電子線要素の強度を平均化することができ、基板９上における像がぼけることなく、複数の電子線要素の強度ばらつきを抑制することが可能となる。
【００３９】
なお、図９の電子線照射装置１ａにおいて、第１ＭＣＰ３３の出射面における像が、縮小して基板９上に形成されてもよい。この場合、第２ＭＣＰ３３ａにおけるマイクロチャネル３３１の直径および配列ピッチを第１ＭＣＰ３３に対して所定の割合で小さくし、第１レンズ部４１が当該割合に合わせて第１ＭＣＰ３３からの複数の電子線要素の第２ＭＣＰ３３ａにおける照射範囲を小さくする。また、第３ＭＣＰ３３ｂにおけるマイクロチャネル３３１の直径および配列ピッチを第２ＭＣＰ３３ａに対して所定の割合で小さくし、第２レンズ部４２が当該割合に合わせて第２ＭＣＰ３３ａからの複数の電子線要素の第３ＭＣＰ３３ｂにおける照射範囲を小さくする。
【００４０】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００４１】
例えば、紫外線出射部３１とＭＣＰ３３との間において、紫外線出射部３１からの紫外線のＭＣＰ３３上における照射範囲を制限する（紫外線出射部３１からの紫外線を収束してＭＣＰ３３上に照射する）光学系が設けられてもよい。この場合、マスク支持部にて支持されるマスクが光学系内にてＭＣＰ３３と光学的に共役な位置に配置され、マスクの像がＭＣＰ３３上に形成される。また、マスク支持部からマスクを取り外した状態においても、ＭＣＰ３３上における紫外線の照射領域が、絶縁支持部３４に重ならない範囲に制限される。このように、ＭＣＰ３３上における紫外線の照射領域を制限する照射領域制限部は、上記実施の形態における環状部３５２以外に、紫外線出射部３１とＭＣＰ３３との間に設けられる光学系により実現することが可能である。
【００４２】
一方、簡単な構成で絶縁支持部３４からの放電を防止するには、上記実施の形態における環状部３５２のように、マスク支持部３５がマスク３５０の周囲における紫外線を遮蔽する遮蔽部材を有することにより、マスク３５０の有無にかかわらず、ＭＣＰ３３上における紫外線の照射領域が絶縁支持部３４に重ならない範囲に制限されることが好ましい。もちろん、上記遮蔽部材を有するマスク支持部３５が上記光学系内に設けられ、絶縁支持部３４からの放電がより確実に防止されてもよい。
【００４３】
電子線照射装置１において、例えば、図１０に示すように、チャンバ本体１１内における中心軸Ｊ１上に、電子線の照射により発光する蛍光板５３を配置するとともに、蛍光板５３を光学的に撮像する撮像部５４を設けることにより、電子線の強度分布が２次元画像として取得されてもよい。なお、蛍光板５３および撮像部５４を含む電子線強度検出部５１ａは、中心軸Ｊ１上の位置と、中心軸Ｊ１から離れた位置との間にて移動可能である（すなわち、複数の電子線要素の経路上に進退可能に配置される。）。
【００４４】
図９の電子線照射装置１ａでは、第１ＭＣＰ３３と基板９との間に第２および第３ＭＣＰ３３ａ，３３ｂが設けられるが、第３ＭＣＰ３３ｂを省略する場合であっても、複数の電子線要素の強度ばらつきをある程度抑制することが可能である。
【００４５】
光電変換膜３３３はヨウ化セシウム（ＣｓＩ）を主成分とするのであるならば、他の材料が添加剤として含まれていてもよい。このように、光電変換膜３３３がヨウ化セシウムを主体とするものであることにより、大気開放による光電変換膜３３３の劣化を防止することができる。また、紫外線出射部３１から出射される光のエネルギー等によっては、光電変換膜３３３を省略しつつ電子線要素を出射することも可能である。
【００４６】
電子線照射装置１では、紫外線出射部３１と変換部３２との間に半透明の板状部材が設けられ、紫外線出射部３１からマスク３５０に照射される紫外線の強度の均一化が図られてもよい。
【００４７】
図１の電子線照射装置１では、電子線の照射により基板９から放出される２次電子を検出する検出器を設けることにより、電子顕微鏡としての機能が実現されてもよい。また、電子線照射装置１において電子線が照射される対象物は、レジストが形成された基板以外であってもよい。
【００４８】
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
【符号の説明】
【００４９】
１，１ａ 電子線照射装置
４ 電子線光学系
９ 基板
３１ 紫外線出射部
３３，３３ａ，３３ｂ ＭＣＰ
３４ 絶縁支持部
３５ マスク支持部
４１〜４３ レンズ部
５１，５２，５１ａ 電子線強度検出部
３３１ マイクロチャネル
３３２ 電極膜
３３３ 光電変換膜
３５０ マスク
３５２ 環状部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物上に電子線を照射する電子線照射装置であって、
紫外線を出射する紫外線出射部と、
電子を増幅する複数のマイクロチャネルを２次元的に配列して有する板状であり、両主面のそれぞれを覆う電極膜を有し、前記紫外線出射部からの紫外線の一方の主面への入射に起因して、他方の主面から複数の電子線要素を対象物に向けて出射するマイクロチャネルプレートと、
絶縁性材料にて形成され、前記マイクロチャネルプレートの外縁部に当接して前記マイクロチャネルプレートを支持する絶縁支持部と、
前記紫外線出射部と前記マイクロチャネルプレートとの間における紫外線の経路上に配置されるマスクを支持するマスク支持部と、
前記マスク支持部に前記マスクが非装着の状態において前記紫外線出射部からの紫外線が照射される前記マイクロチャネルプレート上の照射領域を、前記絶縁支持部に重ならない範囲に制限する照射領域制限手段と、
を備えることを特徴とする電子線照射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子線照射装置であって、
前記マスク支持部が、前記マスクの周囲における紫外線を遮蔽する遮蔽部材を有し、
前記照射領域制限手段が前記遮蔽部材を含むことを特徴とする電子線照射装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電子線照射装置であって、
複数のマイクロチャネルを２次元的に配列して有し、前記マイクロチャネルプレートと対象物との間に配置されるもう１つのマイクロチャネルプレートと、
前記マイクロチャネルプレートからの前記複数の電子線要素を前記もう１つのマイクロチャネルプレートへと導くレンズ部と、
をさらに備えることを特徴とする電子線照射装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の電子線照射装置であって、
前記マイクロチャネルプレートから出射される前記複数の電子線要素を対象物へと導く電子線光学系と、
前記複数の電子線要素の経路上に進退可能に配置される電子線強度検出部と、
をさらに備えることを特徴とする電子線照射装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の電子線照射装置であって、
前記マイクロチャネルプレートの前記一方の主面上に設けられる光電変換膜をさらに備え、
前記光電変換膜がヨウ化セシウムを主体とするものであることを特徴とする電子線照射装置。
【請求項１】
対象物上に電子線を照射する電子線照射装置であって、
紫外線を出射する紫外線出射部と、
電子を増幅する複数のマイクロチャネルを２次元的に配列して有する板状であり、両主面のそれぞれを覆う電極膜を有し、前記紫外線出射部からの紫外線の一方の主面への入射に起因して、他方の主面から複数の電子線要素を対象物に向けて出射するマイクロチャネルプレートと、
絶縁性材料にて形成され、前記マイクロチャネルプレートの外縁部に当接して前記マイクロチャネルプレートを支持する絶縁支持部と、
前記紫外線出射部と前記マイクロチャネルプレートとの間における紫外線の経路上に配置されるマスクを支持するマスク支持部と、
前記マスク支持部に前記マスクが非装着の状態において前記紫外線出射部からの紫外線が照射される前記マイクロチャネルプレート上の照射領域を、前記絶縁支持部に重ならない範囲に制限する照射領域制限手段と、
を備えることを特徴とする電子線照射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子線照射装置であって、
前記マスク支持部が、前記マスクの周囲における紫外線を遮蔽する遮蔽部材を有し、
前記照射領域制限手段が前記遮蔽部材を含むことを特徴とする電子線照射装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電子線照射装置であって、
複数のマイクロチャネルを２次元的に配列して有し、前記マイクロチャネルプレートと対象物との間に配置されるもう１つのマイクロチャネルプレートと、
前記マイクロチャネルプレートからの前記複数の電子線要素を前記もう１つのマイクロチャネルプレートへと導くレンズ部と、
をさらに備えることを特徴とする電子線照射装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の電子線照射装置であって、
前記マイクロチャネルプレートから出射される前記複数の電子線要素を対象物へと導く電子線光学系と、
前記複数の電子線要素の経路上に進退可能に配置される電子線強度検出部と、
をさらに備えることを特徴とする電子線照射装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の電子線照射装置であって、
前記マイクロチャネルプレートの前記一方の主面上に設けられる光電変換膜をさらに備え、
前記光電変換膜がヨウ化セシウムを主体とするものであることを特徴とする電子線照射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図６】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図６】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−３６８０３（Ｐ２０１３−３６８０３Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７１７２９（Ｐ２０１１−１７１７２９）
【出願日】平成２３年８月５日（２０１１．８．５）
【出願人】（５０４１５０４５０）国立大学法人神戸大学 (421)
【出願人】（３９８０２６０６０）株式会社オメガトロン (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月５日（２０１１．８．５）
【出願人】（５０４１５０４５０）国立大学法人神戸大学 (421)
【出願人】（３９８０２６０６０）株式会社オメガトロン (3)
【Ｆターム（参考）】
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