(57)【要約】【課題】ブランキング用偏向器と、成形用偏向器と、走査用の主偏向器及び副偏向器とを有するビーム照射手段により荷電粒子ビームを試料に照射する描画装置において、各偏向器の高周波での偏向精度の悪化を防止して、描画精度を向上できるようにする。【解決手段】ブランキング用偏向器２３は、棒状の内部電極２３１と、内部電極２３１を荷電粒子ビームＢが通過する空隙を存して囲う筒状の外部電極２３２とを備える同軸型のものに構成される。内部電極２３１と外部電極２３２は、夫々非導電性材料製の母材２３１ａ，２３２ａの表面に、真空蒸着又はスパッタリングにより金属製の電極膜２３１ｂ，２３２ｂを積層して形成される。また、成形用偏向器、走査用の主偏向器及び副偏向器は、複数対の対向電極を備え、各対向電極は、非導電性材料製の母材の表面に、真空蒸着又はスパッタリングにより金属製の電極膜を積層して形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を載置するステージと、荷電粒子ビームを照射するビーム照射手段とを備え、ステージに載置された試料にビーム照射手段から荷電粒子ビームを照射して所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置であって、ビーム照射手段は、荷電粒子ビームの照射をオンオフするブランキング用偏向器と、荷電粒子ビームの断面形状を所定形状に成形する成形用偏向器と、試料に対し荷電粒子ビームを走査する走査用の主偏向器及び副偏向器とを有するものにおいて、
ブランキング用偏向器は、棒状の内部電極と、内部電極を荷電粒子ビームが通過する空隙を存して囲う筒状の外部電極とを備え、これら内部電極と外部電極は、夫々非導電性材料製の母材の表面に、真空蒸着又はスパッタリングにより金属製の電極膜を積層して形成されることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項２】
試料を載置するステージと、荷電粒子ビームを照射するビーム照射手段とを備え、ステージに載置された試料にビーム照射手段から荷電粒子ビームを照射して所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置であって、ビーム照射手段は、荷電粒子ビームの照射をオンオフするブランキング用偏向器と、荷電粒子ビームの断面形状を所定形状に成形する成形用偏向器と、試料に対し荷電粒子ビームを走査する走査用の主偏向器及び副偏向器とを有するものにおいて、
成形用偏向器は、荷電粒子ビームが通過する空隙を挟んで対向する複数対の対向電極を備え、各対向電極は、非導電性材料製の母材の表面に、真空蒸着又はスパッタリングにより金属製の電極膜を積層して形成されることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項３】
試料を載置するステージと、荷電粒子ビームを照射するビーム照射手段とを備え、ステージに載置された試料にビーム照射手段から荷電粒子ビームを照射して所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置であって、ビーム照射手段は、荷電粒子ビームの照射をオンオフするブランキング用偏向器と、荷電粒子ビームの断面形状を所定形状に成形する成形用偏向器と、試料に対し荷電粒子ビームを走査する走査用の主偏向器及び副偏向器とを有するものにおいて、
主偏向器は、荷電粒子ビームが通過する空隙を挟んで対向する複数対の対向電極を備え、各対向電極は、非導電性材料製の母材の表面に、真空蒸着又はスパッタリングにより金属製の電極膜を積層して形成されることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項４】
試料を載置するステージと、荷電粒子ビームを照射するビーム照射手段とを備え、ステージに載置された試料にビーム照射手段から荷電粒子ビームを照射して所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置であって、ビーム照射手段は、荷電粒子ビームの照射をオンオフするブランキング用偏向器と、荷電粒子ビームの断面形状を所定形状に成形する成形用偏向器と、試料に対し荷電粒子ビームを走査する走査用の主偏向器及び副偏向器とを有するものにおいて、
副偏向器は、荷電粒子ビームが通過する空隙を挟んで対向する複数対の対向電極を備え、各対向電極は、非導電性材料製の母材の表面に、真空蒸着又はスパッタリングにより金属製の電極膜を積層して形成されることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を載置するステージと、荷電粒子ビームを照射するビーム照射手段とを備え、ステージに載置された試料にビーム照射手段から荷電粒子ビームを照射して所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子ビーム描画装置のビーム照射手段は、荷電粒子ビームの照射をオンオフするブランキング用偏向器と、荷電粒子ビームの断面形状を所定形状に成形する成形用偏向器と、試料に対し荷電粒子ビームを走査する走査用の主偏向器及び副偏向器とを有している（例えば、特許文献１参照。）。描画に際しては、ステージを移動させつつ、主偏向器による荷電粒子ビームの偏向幅に応じて短冊状に区分された試料の各フレーム領域の描画処理を行う。ここで、各フレーム領域は行列状の多数のサブフィールド領域に分割されている。そして、フレーム領域の描画処理に際しては、主偏向器により荷電粒子ビームを各サブフィールド領域に位置決めし、ブランキング用偏向器により荷電粒子ビームの照射を間歇的にオフしつつ、副偏向器により荷電粒子ビームを各サブフィールド領域内の各照射位置に走査し、各照射位置に成形用偏向器で所定形状に成形された荷電粒子ビームを照射して各サブフィールド領域の描画を行う。
【０００３】
ここで、ブランキング用偏向器は、荷電粒子ビームが通過する空隙を挟んで対向する一対の対向電極を備え、また、成形用偏向器と走査用の主副の偏向器は、荷電粒子ビームが通過する空隙を挟んで対向する複数対の対向電極を備えている。これら対向電極は、一般的に、無垢の金属材料で形成されるが、このような対向電極に電圧を１ＧＨｚといった高周波で印加すると、対向電極中に渦電流が発生する。そして、渦電流による磁界の影響で荷電粒子ビームの偏向角度、方向に狂い（ビームドリフト）を生じ、偏向精度が悪くなる。
【０００４】
また、ブランキング用偏向器では、信号線とグランド線間距離の不一致部があると，特性インピータンスが不整合となる。また、特性インピーダンスは印加される信号の周波数によって変化する。ここで、対向電極に加わる実際の電圧は、対向電極の特性インピーダンスが対向電極に信号を伝送するケーブルの特性インピーダンスと一致している場合に、インピーダンス整合により最大になる。両特性インピーダンスが一致しない場合は、特性インピータンスが変化する部分で信号の反射等が発生し，電圧の低下を招く。従って、対向電極に加わる実際の電圧は、印加される信号の周波数によって変化し、１ＧＨｚといった高周波での偏向精度が悪くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１５７７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、高周波での偏向精度の悪化を防止して、描画精度を向上できるようにした荷電粒子ビーム描画装置を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、試料を載置するステージと、荷電粒子ビームを照射するビーム照射手段とを備え、ステージに載置された試料にビーム照射手段から荷電粒子ビームを照射して所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置であって、ビーム照射手段は、荷電粒子ビームの照射をオンオフするブランキング用偏向器と、荷電粒子ビームの断面形状を所定形状に成形する成形用偏向器と、試料に対し荷電粒子ビームを走査する走査用の主偏向器及び副偏向器とを有するものにおいて、上記課題を解決するために、以下の如く改良したものである。
【０００８】
即ち、本発明の第１の態様は、上記荷電粒子ビーム描画装置において、ブランキング用偏向器は、棒状の内部電極と、内部電極を荷電粒子ビームが通過する空隙を存して囲う筒状の外部電極とを備え、これら内部電極と外部電極は、夫々非導電性材料製の母材の表面に、真空蒸着又はスパッタリングにより金属製の電極膜を積層して形成されることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の態様は、上記荷電粒子ビーム描画装置において、成形用偏向器は、荷電粒子ビームが通過する空隙を挟んで対向する複数対の対向電極を備え、各対向電極は、非導電性材料製の母材の表面に、真空蒸着又はスパッタリングにより金属製の電極膜を積層して形成されることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第３の態様は、上記荷電粒子ビーム描画装置において、主偏向器は、荷電粒子ビームが通過する空隙を挟んで対向する複数対の対向電極を備え、各対向電極は、非導電性材料製の母材の表面に、真空蒸着又はスパッタリングにより金属製の電極膜を積層して形成されることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第４の態様は、上記荷電粒子ビーム描画装置において、副偏向器は、荷電粒子ビームが通過する空隙を挟んで対向する複数対の対向電極を備え、各対向電極は、非導電性材料製の母材の表面に、真空蒸着又はスパッタリングにより金属製の電極膜を積層して形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１の態様によれば、ブランキング用偏向器を内部電極と外部電極とを備える同軸型のものに構成することで、両電極間を伝播する電磁波としてＴＥＭモードを用いることができる。そのため、偏向器内に発生する電磁場の位相速度や群速度が周波数依存性を持たず、特性インピーダンスが印加信号の周波数によらず一定になる。従って、高周波での電極の特性インピーダンスをケーブルの特性インピーダンスに一致させることが可能になる。更に、内部電極及び外部電極の母材が非導電性であるため、高周波の信号を印加しても、これら電極での渦電流の発生が抑制される。その結果、高周波での偏向精度が確保される。
【００１３】
また、本発明の第２〜第４の態様においても、対向電極の母材が非導電性であるため、高周波の信号を印加しても、対向電極での渦電流の発生が抑制され、高周波での偏向精度が確保される。
【００１４】
尚、本発明の第１〜第４の態様において、電極膜をメッキで形成することも考えられる。然し、メッキ液は電極膜物質以外の物質を多く含むため、電極膜の表面がこれら物質で汚染されることがあり、また、メッキ後の洗浄工程でも電極膜の表面が汚染される可能性があり、汚染物質の影響でビームドリフトを生じてしまう。これに対し、本発明のように真空蒸着又はスパッタリングで電極膜を形成すれば、電極膜の表面が不純物の存在しない清浄な面となり、ビームドリフトの発生を有効に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の荷電粒子ビーム描画装置の一例である電子ビーム描画装置を示す模式的切断側面図。
【図２】（ａ）本発明で使用するブランキング偏向器の模式的切断側面図、（ｂ）このブランキング偏向器の模式的切断平面図。
【図３】本発明で使用する成形用偏向器の模式的切断平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は本発明の荷電粒子ビーム描画装置の一例である電子ビーム描画装置を示している。電子ビーム描画装置は、描画室１と、描画室１の天井部に立設したビーム照射手段たる電子鏡筒２とを備えている。描画室１には、互いに直交するＸ方向及びＹ方向に移動自在なステージ３が設けられており、ステージ３上に試料Ｗが載置される。試料Ｗは、例えば、ガラス基板上にクロム膜等の遮光膜とレジスト膜とが積層されたマスクである。
【００１７】
電子鏡筒２は、電子銃２１、各種レンズ２２、ブランキング用偏向器２３、成形用偏向器２４、ビーム走査用の副偏向器２５、ビーム走査用の主偏向器２６、ブランキング用アパーチャ２７及び成形用アパーチャ２８を有する。ブランキング用偏向器２３は、電子ビームＢを直進させてブランキング用アパーチャ２７の開口に透過させ、試料Ｗに電子ビームＢを照射するオン状態と、電子ビームＢを偏向させてブランキング用アパーチャ２７の開口から外れた位置に照射し、試料Ｗへの電子ビームＢの照射を停止するオフ状態とに切り換え自在である。また、成形用偏向器２４は、成形用アパーチャ２８に対する電子ビームＢの照射位置を変化させ、成形用アパーチャ２８の開口の縁部で電子ビームＢの一部を遮って、その断面形状を所定形状に成形する。
【００１８】
電子鏡筒２は照射制御部４により制御され、ステージ３はステージ制御部５により制御される。そして、これら照射制御部４及びステージ制御部５は全体制御部６で統括制御される。照射制御部４には、ブランキング用偏向器２３に信号を印加するブランキングアンプ４１と、成形用偏向器２４に信号を印加する成形アンプ４２と、副偏向器２５に信号を印加する副偏向アンプ４３と、主偏向器２６に信号を印加する主偏向アンプ４４とが設けられている。また、電子ビーム描画装置は、ステージ３のＸ方向及びＹ方向の位置を測定するステージ位置測定器７を備えている。ステージ位置測定器７は、ステージ３に固定したステージミラー３ａへのレーザー光の入反射でステージ３の位置を測定するレーザー測長計で構成されている。
【００１９】
試料Ｗへのパターンの描画に際しては、ステージ３をＸ方向とＹ方向との一方、例えばＸ方向に連続移動させながら、主偏向器２６による電子ビームＢの偏向幅に応じて短冊状に区分されたフレーム領域の描画処理を行う。次に、ステージ３をＹ方向にステップ移動させてからＸ方向に連続移動させて、隣接するフレーム領域の描画処理を行う。これを繰り返すことにより、試料Ｗ全体に描画する。尚、各フレーム領域は行列状の多数のサブフィールド領域に分割されている。そして、フレーム領域の描画処理に際しては、主偏向器２６により電子ビームＢを各サブフィールド領域に位置決めし、ブランキング用偏向器２３により電子ビームＢの照射を間歇的にオフしつつ、副偏向器２５により電子ビームＢを各サブフィールド領域内の各照射位置に走査し、各照射位置に成形用偏向器２４で所定形状に成形された電子ビームＢを照射して各サブフィールド領域の描画を行う。
【００２０】
ここで、ブランキング用偏向器２３は、図２に示す如く、棒状の内部電極２３１と、内部電極２３１を電子ビームＢが通過する空隙を存して囲う筒状の外部電極２３２とを備える同軸型のものに構成されている。内部電極２３１と外部電極２３２は、両者の下端部において抵抗器２３３を介して電気的に接続されている。そして、内部電極２３１と外部電極２３２の上端部を夫々同軸ケーブル２３４の芯線（信号線）２３４ａ及びシールド（グランド線）２３４ｂを介してブランキングアンプ４１に接続し、内部電極２３１から抵抗器２３３を介して外部電極２３２に電流を流すことで、電子ビームＢを偏向させるようにしている。尚、図中２３５はコネクタである。
【００２１】
このようにブランキング用偏向器２３を同軸型のものにすると、内部電極２３１と外部電極２３２との間を伝播する電磁波としてＴＥＭモードを用いることができる。そのため、偏向器２３内に発生する電磁場の位相速度や群速度が周波数依存性を持たず、特性インピーダンスが印加信号の周波数によらず一定になる。従って、高周波での電極２３１，２３２の特性インピーダンスをケーブル２３４の特性インピーダンスに一致させることが可能になる。
【００２２】
また、内部電極２３１と外部電極２３２は、夫々非導電性材料（例えば、アルミナ等のセラミックス）製の母材２３１ａ，２３２ａの表面に、真空蒸着又はスパッタリングにより金属（例えば、金）製の電極膜２３１ｂ、２３２ｂを積層して形成されている。このように、内部電極２３１及び外部電極２３２の母材２３１ａ，２３２ａが非導電性であるため、高周波の信号を印加しても、これら電極２３１，２３２での渦電流の発生が抑制される。その結果、インピーダンス整合と相俟って、１ＧＨｚといった高周波での偏向精度が確保される。
【００２３】
成形用偏向器２４、副偏向器２５及び主偏向器２６は、図３に示す如く、電子ビームＢが通過する空隙を挟んで対向する複数対、例えば、４対の対向電極２４１，２５１，２６１を備えている。そして、各対向電極２４１，２５１，２６１は、非導電性材料（例えば、アルミナ等のセラミックス）製の母材２４１ａ，２５１ａ，２６１ａの表面に、真空蒸着又はスパッタリングにより金属（例えば、金）製の電極膜２４１ｂ，２５１ｂ，２６１ｂを積層して形成されている。
【００２４】
このように、対向電極２４１，２５１，２６１の母材２４１ａ，２５１ａ，２６１ａが非導電性であるため、高周波の信号を印加しても、対向電極２４１，２５１，２６１での渦電流の発生が抑制される。その結果、１ＧＨｚといった高周波での偏向精度の悪化を防止して、描画精度を向上できる。
【００２５】
ところで、電極膜２３１ｂ，２３２ｂ，２４１ｂ，２５１ｂ，２６１ｂをメッキにより形成することも考えられる。然し、これでは、電極膜２３１ｂ〜２６１ｂの表面がメッキ液中の電極膜物質以外の物質で汚染されることがあり、また、メッキ後の洗浄工程でも電極膜２３１ｂ〜２６１ｂの表面が汚染される可能性があり、汚染物質の影響でビームドリフトを生じてしまう。これに対し、本実施形態のように真空蒸着又はスパッタリングで電極膜２３１ｂ〜２６１ｂを形成すれば、電極膜２３１ｂ〜２６１ｂの表面が汚染物質の存在しない清浄な面となり、ビームドリフトの発生を有効に防止できる。
【００２６】
尚、電極膜２３１ｂ〜２６１ｂの膜厚が薄過ぎると、均一な膜質が得られず、その結果、場所により高抵抗部が存在することになり，導電膜としての機能として不十分のためチャージアップが発生し、ビームドリフトの発生要因になる。また、膜厚が厚過ぎると、電極膜２３１ｂ〜２６１ｂの電気抵抗値が小さくなって、電極膜２３１ｂ〜２６１ｂ中での渦電流を生じやすくなる。電極膜２３１ｂ〜２６１ｂを金製とする場合、その膜厚を０．２μｍ程度にすれば、均質な膜室が得られると共に、渦電流の発生も防止できる。
【００２７】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態において、成形用偏向器２４、副偏向器２５及び主偏向器２６は４対の対向電極を備えているが、３対又は２対の対向電極を備えるものであってもよい。また、上記実施形態は電子ビーム描画装置に本発明を適用したものであるが、イオンビーム等の他の荷電粒子ビームを照射する描画装置にも同様に本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００２８】
Ｗ…試料
Ｂ…ビーム
２…電子鏡筒（ビーム照射手段）
２３…ブランキング用偏向器
２３１…内部電極
２３２…外部電極
２３１ａ，２３２ａ…母材
２３１ｂ，２３２ｂ…電極膜
２４…成形用偏向器
２５…走査用の副偏向器
２６…走査用の主偏向器
２４１，２５１，２６１…対向電極
２４１ａ，２５１ａ，２６１ａ…母材
２４１ｂ，２５１ｂ，２６１ｂ…電極膜
３…ステージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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