(57)【要約】【目的】マルチビーム描画を行う場合に焦点補正と像の回転抑制と倍率変動抑制を行いながら、光学機器の設置に必要なスペースを低減させることが可能な描画装置を提供する。【構成】本発明の一態様の描画装置１００は、試料を載置するステージと、荷電粒子ビームを放出する放出部と、複数の開口部が形成され、複数の開口部全体が含まれる開口部形成領域に荷電粒子ビームの照射を受け、複数の開口部を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部材と、磁場が逆方向の複数の電磁レンズ（２０５，２０７）と、各電磁レンズの磁場中に少なくとも１つずつ配置され、１つ以上がマルチビームを試料上へと一括して偏向する偏向器を兼ねた、３つ以上の静電レンズ２１２，２１４，２１６と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
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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、
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
複数の開口部が形成され、前記複数の開口部全体が含まれる開口部形成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部材と、
磁場が逆方向の複数の電磁レンズと、
各電磁レンズの磁場中に少なくとも１つずつ配置され、１つ以上がマルチビームを前記試料上へと一括して偏向する偏向器を兼ねた、３つ以上の静電レンズと、
を備えたことを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項２】
前記３つ以上の静電レンズは、前記偏向器を兼ねた静電レンズを含む１つ以上が非点補正装置を兼ねることを特徴とする請求項１記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項３】
前記マルチビームは、主副２段の２段偏向により偏向され、
前記３つ以上の静電レンズは、前記偏向器として、２つの主偏向器を兼ね、
前記２つの主偏向器の間に配置された副偏向器をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項４】
前記３つ以上の静電レンズを用いて、前記試料の表面高さに応じてマルチビームの焦点を動的に合わせながら、かつ、ビーム像の倍率を一定に維持するように、かつ、ビーム像を回転させないように調整することを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項５】
前記偏向器を兼ねた静電レンズは、周方向に沿って複数の電極に分割され、
前記偏向器を兼ねた静電レンズの長さは、マルチビームを前記試料上へと偏向するに十分な長さを有し、静電レンズの焦点補正量に対応した電圧が前記複数の電極に同様に印加されることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載のマルチ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、マルチ荷電粒子ビーム描画装置に係り、例えば、ステージ上の試料にマルチビームを照射することによりパターンを描画する手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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唯一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、ウェハ等へ電子線を使って描画することが行われている。
【０００３】
例えば、マルチビームを使った描画装置がある。１本の電子ビームで描画する場合に比べて、マルチビームを用いることで一度に多くのビームを照射できるのでスループットを大幅に向上させることができる。かかるマルチビーム方式の描画装置では、例えば、電子銃から放出された電子ビームを複数の穴を持ったマスクに通してマルチビームを形成し、各々、ブランキング制御され、遮蔽されなかった各ビームが試料上の所望の位置へと照射される（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
電子ビーム描画装置では、各ショットのビームを対物レンズで試料面上に焦点を合わせると共に、例えば静電レンズを使って、試料面の凹凸に対応するように描画中にダイナミックに焦点補正（ダイナミックフォーカス）を行っている。しかしながら、ダイナミックフォーカスを行うと、試料面上においてビーム像に回転変動を生じてしまう。また、倍率変動を生じてしまう。かかる問題によって、描画位置精度が劣化してしまう。シングルビーム方式では、ビーム本数が１本なので、１つのショットに対して回転と倍率変動が生じるため、位置誤差としては、それほど大きな誤差にはならない場合が多い。しかしながら、シングルビーム方式とは異なり、マルチビーム方式では、１回のショットで同時に照射されるビーム本数が多いため、マルチビーム全体に回転と倍率変動が生じると、描画位置誤差としては許容できないものとなり得る。そのため、かかるダイナミックフォーカスに依存する像の回転と倍率変動を極力低減することが求められる。しかしながら、かかる補正を数多くの光学機器を用いて行うとなると、電子鏡筒内における設置スペースが不足してしまうといった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２６１３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、マルチビーム描画を行う場合に焦点補正と像の回転抑制と倍率変動抑制を行いながら、光学機器の設置に必要なスペースを低減させることが可能な描画装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、
試料を載置するステージと、
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
複数の開口部が形成され、複数の開口部全体が含まれる開口部形成領域に荷電粒子ビームの照射を受け、複数の開口部を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部材と、
磁場が逆方向の複数の電磁レンズと、
各電磁レンズの磁場中に少なくとも１つずつ配置され、１つ以上がマルチビームを試料上へと一括して偏向する偏向器を兼ねた、３つ以上の静電レンズと、
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、かかる３つ以上の静電レンズは、偏向器を兼ねた静電レンズを含む１つ以上が非点補正装置を兼ねると好適である。
【０００９】
また、マルチビームは、主副２段の２段偏向により偏向され、
３つ以上の静電レンズは、偏向器として、２つの主偏向器を兼ね、
２つの主偏向器の間に配置された副偏向器をさらに備える好適である。
【００１０】
また、かかる３つ以上の静電レンズを用いて、試料の表面高さに応じてマルチビームの焦点を動的に合わせながら、かつ、ビーム像の倍率を一定に維持するように、かつ、ビーム像を回転させないように調整する。
【００１１】
また、偏向器を兼ねた静電レンズは、周方向に沿って複数の電極に分割され、
偏向器を兼ねた静電レンズの長さは、マルチビームを試料上へと偏向するに十分な長さを有し、静電レンズの焦点補正量に対応した電圧が複数の電極に同様に印加されると好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一態様によれば、マルチビーム描画を行う場合に焦点補正と像の回転抑制と倍率変動抑制を行いながら、光学機器の設置に必要なスペースを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。
【図２】実施の形態１におけるアパーチャ部材の構成を示す概念図である。
【図３】実施の形態１におけるブランキングプレートの構成を示す概念図である。
【図４】実施の形態１における描画動作を説明するための概念図である。
【図５】実施の形態１における電磁レンズと静電レンズの配置位置の一例を示す図である。
【図６】実施の形態１における静電レンズの一例を示す構成図である。
【図７】実施の形態１における静電レンズの他の一例を示す構成図である。
【図８】実施の形態１における偏向器を兼ねた静電レンズの一例を示す上面図である。
【図９】実施の形態１における３つの静電レンズで電圧を可変にした際の像の回転変動と倍率変動の一例を示す図である。
【図１０】実施の形態１における３つの静電レンズで電圧を可変にした際の像の回転変動と倍率変動の一例を示す図である。
【図１１】実施の形態１における３つの静電レンズで電圧を可変にした際の像の回転変動と倍率変動の他の一例を示す図である。
【図１２】実施の形態１における３段の静電レンズの効果の一例を説明するための概念図である。
【図１３】実施の形態３における３段の静電レンズの効果の他の一例を説明するための概念図である。
【図１４】実施の形態２における描画装置の構成を示す概念図である。
【図１５】電磁レンズと静電レンズの配置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。但し、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構わない。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。図１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、マルチ荷電粒子ビーム描画装置の一例である。描画部１５０は、電子鏡筒１０２と描画室１０３を備えている。電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、アパーチャ部材２０３、ブランキングプレート２０４、縮小レンズ２０５、制限アパーチャ部材２０６、対物レンズ２０７、及び、３段の静電レンズ２１２，２１４，２１６が配置されている。描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、描画時には描画対象基板となるマスク等の試料１０１が配置される。試料１０１には、半導体装置を製造する際の露光用マスク、或いは、半導体装置が製造される半導体基板（シリコンウェハ）等が含まれる。また、試料１０１には、レジストが塗布された、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。ＸＹステージ１０５上には、レーザ測長用のミラー１０６が配置される。また、描画室１０３上或いは描画室１０３上部には、試料１０１面の高さ位置（Ｚ方向位置）を測定するためのＺセンサが配置される。Ｚセンサは、試料１０１面にレーザ光を照射する投光器２２０と、試料１０１面から反射された反射光を受光する受光器２２２を有している。
【００１６】
また、縮小レンズ２０５と対物レンズ２０７は、共に、電磁レンズで構成され、磁場が逆方向で励磁の大きさが等しくなるように配置される。また、静電レンズ２１２，２１６は、縮小レンズ２０５の磁場中に配置される。静電レンズ２１４は、対物レンズ２０７の磁場中に配置される。静電レンズ２１２，２１６は、静電レンズの焦点補正範囲を大きくするため、静電レンズ２１２，２１６は、縮小レンズ２０５の磁場中に完全に含まれる位置に配置されると好適である。同様に、静電レンズ２１４は、対物レンズ２０７の磁場に効率よく作用させるため、静電レンズ２１４は、対物レンズ２０７の磁場中に完全に含まれる位置に配置されると好適である。
【００１７】
制御部１６０は、制御回路１１０、アンプ１２０，１２２，１２４、磁気ディスク装置等の記憶装置１４０、およびレーザ測長器１３０を有している。制御回路１１０、アンプ１２０，１２２，１２４、記憶装置１４０、およびレーザ測長器１３０は、図示しないバスを介して互いに接続されている。
【００１８】
ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成を記載している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。また、図１では、縮小レンズ２０５側に２つの静電レンズ２１２，２１６が配置され、対物レンズ２０７側に１つの静電レンズ２１４が配置される場合を示したが、これに限るものではない。縮小レンズ２０５側に１つの静電レンズが配置され、対物レンズ２０７側に２つの静電レンズが配置されてもよい。また、ここでは、３つの静電レンズを配置しているが、これに限るものではない。静電レンズの数は、縮小レンズ２０５と対物レンズ２０７の磁場中に、少なくとも３つ以上あればよい。少なくとも３つの静電レンズを用いれば、焦点補正と像の回転抑制と倍率変動抑制を行うことができる。そして、静電レンズの数が全体で少なくとも３つ以上になるならば、縮小レンズ２０５或いは対物レンズ２０７の電磁レンズの磁場中に、静電レンズが１つであってもよい。縮小レンズ２０５と対物レンズ２０７とへの静電レンズの振り分け数は、一方に１つ以上の静電レンズが配置されればその他に限定するものではない。また、図１では、縮小レンズ２０５と対物レンズ２０７の倍率が、ｎ：１となり異なっているが、励磁の大きさが等しく磁場が逆方向の電磁レンズの組であれば、倍率が、ｎ：１（ｎ＞１：ｎは整数であっても整数でなくてもよい）でも良いし、１：１でも構わない。
【００１９】
図２は、実施の形態１におけるアパーチャ部材の構成を示す概念図である。図２（ａ）において、アパーチャ部材２０３には、縦（ｙ方向）ｍ列×横（ｘ方向）ｎ列（ｍ，ｎ≧２）の穴（開口部）２２が所定の配列ピッチでマトリクス状に形成されている。図２（ａ）では、例えば、５１２×８列の穴２２が形成される。各穴２２は、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。或いは、同じ外径の円形であっても構わない。ここでは、ｙ方向の各列について、ｘ方向にＡからＨまでの８つの穴２２がそれぞれ形成される例が示されている。これらの複数の穴２２を電子ビーム２００の一部がそれぞれ通過することで、マルチビーム２０が形成されることになる。ここでは、縦横（ｘ，ｙ方向）が共に２列以上の穴２２が配置された例を示したが、これに限るものではない。例えば、縦横（ｘ，ｙ方向）どちらか一方が複数列で他方は１列だけであっても構わない。また、穴２２の配列の仕方は、図２（ａ）にように、縦横が格子状に配置される場合に限るものではない。図２（ｂ）に示すように、例えば、縦方向（ｙ方向）１段目の列と、２段目の列の穴同士が、横方向（ｘ方向）に寸法ａだけずれて配置されてもよい。同様に、縦方向（ｙ方向）２段目の列と、３段目の列の穴同士が、横方向（ｘ方向）に寸法ｂだけずれて配置されてもよい。
【００２０】
図３は、実施の形態１におけるブランキングプレートの構成を示す概念図である。ブランキングプレート２０４には、アパーチャ部材２０３の各穴２２の配置位置に合わせて通過孔が形成され、各通過孔には、対となる２つの電極２４，２６の組（ブランカー：第１の偏向器）が、それぞれ配置される。各通過孔を通過する電子ビーム２０は、それぞれ独立にかかる対となる２つの電極２４，２６に印加される電圧によって偏向される。かかる偏向によってブランキング制御される。このように、複数のブランカーが、アパーチャ部材２０３の複数の穴２２（開口部）を通過したマルチビームのうち、それぞれ対応するビームのブランキング偏向を行う。
【００２１】
電子銃２０１（放出部）から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２によりほぼ垂直にアパーチャ部材２０３全体を照明する。アパーチャ部材２０３には、矩形の複数の穴（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。複数の穴の位置に照射された電子ビーム２００の各一部が、かかるアパーチャ部材２０３の複数の穴をそれぞれ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）２０ａ〜ｅが形成される。かかるマルチビーム２０ａ〜ｅは、ブランキングプレート２０４のそれぞれ対応するブランカー（第１の偏向器）内を通過する。かかるブランカーは、それぞれ、個別に通過する電子ビーム２０を偏向する（ブランキング偏向を行う）。そして、ブランキングプレート２０４を通過したマルチビーム２０ａ〜ｅは、縮小レンズ２０５によって、縮小され、制限アパーチャ部材２０６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２０４のブランカーによって偏向された電子ビーム２０は、制限アパーチャ部材２０６（ブランキングアパーチャ部材）の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ部材２０６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電子ビーム２０は、制限アパーチャ部材２０６の中心の穴を通過する。かかるブランカーの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、制限アパーチャ部材２０６は、複数のブランカーによってビームＯＦＦの状態になるように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２０６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。制限アパーチャ部材２０６を通過したマルチビーム２０のパターン像は、対物レンズ２０７により焦点が合わされ、偏向器の機能を兼ねた静電レンズ２１２，２１４，２１６の少なくとも１つによって一括して偏向され、試料１０１上のそれぞれの照射位置に照射される。
【００２２】
描画装置１００は、ＸＹステージ１０５が移動しながら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、パターンに応じて必要なビームがブランキング制御によりビームＯＮに制御される。
【００２３】
図４は、実施の形態１における描画動作を説明するための概念図である。図４（ａ）に示すように、試料１０１の描画領域３０は、例えば、ｙ方向に向かって所定の幅で短冊状の複数のストライプ領域３２に仮想分割される。かかる各ストライプ領域３２は、描画単位領域となる。まず、ＸＹステージ１０５を移動させて、第１番目のストライプ領域３２の左端、或いはさらに左側の位置に一回のマルチビーム２０の照射で照射可能な照射領域３４が位置するように調整し、描画が開始される。第１番目のストライプ領域３２を描画する際には、ＸＹステージ１０５を例えば−ｘ方向に移動させることにより、相対的にｘ方向へと描画を進めていく。ＸＹステージ１０５は所定の速度で例えば連続移動させる。第１番目のストライプ領域３２の描画終了後、ステージ位置を−ｙ方向に移動させて、第２番目のストライプ領域３２の右端、或いはさらに右側の位置に照射領域３４が相対的にｙ方向に位置するように調整し、今度は、図４（ｂ）に示すように、ＸＹステージ１０５を例えばｘ方向に移動させることにより、−ｘ方向にむかって同様に描画を行う。第３番目のストライプ領域３２では、ｘ方向に向かって描画し、第４番目のストライプ領域３２では、−ｘ方向に向かって描画するといったように、交互に向きを変えながら描画することで描画時間を短縮できる。但し、かかる交互に向きを変えながら描画する場合に限らず、各ストライプ領域３２を描画する際、同じ方向に向かって描画を進めるようにしても構わない。１回のショットでは、図４（ｃ）に示すように、アパーチャ部材２０３の各穴２２を通過することによって形成されたマルチビームによって、各穴２２と同数の複数のショットパターン３６が一度に形成される。例えば、アパーチャ部材２０３の１つの穴Ａを通過したビームは、図４（ｃ）で示す「Ａ」の位置に照射され、その位置にショットパターン３６を形成する。同様に、例えば、アパーチャ部材２０３の１つの穴Ｂを通過したビームは、図４（ｃ）で示す「Ｂ」の位置に照射され、その位置にショットパターン３６を形成する。以下、Ｃ〜Ｈについても同様である。そして、各ストライプ３２を描画する際、ｘ方向に向かってＸＹステージ１０５が移動する中、偏向器の機能を兼ねた静電レンズ２１２，２１４，２１６の少なくとも１つによってすべてのビーム（マルチビーム）を一括して偏向しながら、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する。
【００２４】
ここで、描画装置１００は、試料１０１をＸＹステージ１０５上に載置して、ＸＹステージ１０５を連続移動させながら、或いはステップアンドリピート動作させながら試料１０１上にパターンを描画する。
【００２５】
図５は、実施の形態１における電磁レンズと静電レンズの配置位置の一例を示す図である。図５に示すように、縮小レンズ２０５と対物レンズ２０７は、共に、電磁レンズで構成され、磁場が逆方向になるように配置される。また、２段の静電レンズ２１２，２１６は、縮小レンズ２０５の磁場中に配置される。１段の静電レンズ２１４は、対物レンズ２０７の磁場中に配置される。そして、磁場が逆方向になる複数の電磁レンズの一方の磁場中に少なくとも２段の静電レンズが配置され、他方の磁場中に少なくとも１段の静電レンズが配置されればよい。よって、縮小レンズ２０５側に１段の静電レンズが配置され、対物レンズ２０７側に２段の静電レンズが配置されてもよい。
【００２６】
静電レンズに電圧を印加すると、電子ビームの焦点位置が変化し、電子ビームのビーム像が回転し、電子ビームのビーム像の倍率が変化する。実施の形態１では、３段の静電レンズを用いて、焦点位置補正と像の回転と像の倍率の制御とを同時に行う。
【００２７】
図６は、実施の形態１における静電レンズの一例を示す構成図である。例えば、静電レンズ２１２，２１６は、例えば、リング状の３段の電極５０，５２，５４から構成される。上下の電極５０，５４には０Ｖの電圧が、中段の電極５２には正の電圧が印加されることでマルチビーム２０の焦点を調整できる。一方、かかる静電レンズ２１２，２１６を通過する電子は、電圧変動に伴い速度ｖが変化することになる。また、像の回転量θは、磁場Ｂを電子の移動速度ｖで割った値を移動速度ｖで積分した値に比例する。
θ＝１／２・ｅ／ｍ・∫（Ｂ／ｖ・ｄｖ）
ｅ：  電荷
ｍ：  電子質量
Ｂ：  磁場
ｖ：  速度
よって、静電レンズ２１２，２１６は、像の回転量θを調整できる。よって、静電レンズ２１２，２１６に印加する電圧を調整することで、焦点を合わせながらビーム像を回転させることができる。また、静電レンズ２１２，２１６は、ビーム像の倍率を変化させることができる。但し、２つの静電レンズ２１２，２１６では、焦点補正とビーム像が回転と像の倍率とのうち、２つの制御なら可能である。３つを同時に制御するためには３つの静電レンズ２１２，２１４，２１６が必要となる。
【００２８】
静電レンズ２１２には、制御回路１１０からのデジタル信号がアンプ１２０に出力されると、アンプ１２０はアナログ変換のうえ増幅して偏向電圧として静電レンズ２１２に印加する。ここでは、静電レンズ２１２内の２段目の電極５２に偏向電圧を印加する。静電レンズ２１２内の上下の電極５０，５４には０Ｖの電圧を図示しないアンプ等から予め印加しておけばよい。同様に、静電レンズ２１６には、制御回路１１０からのデジタル信号がアンプ１２２に出力されると、アンプ１２２はアナログ変換のうえ増幅して偏向電圧として静電レンズ２１６に印加する。ここでは、静電レンズ２１６内の２段目の電極５２に偏向電圧を印加する。静電レンズ２１６内の上下の電極５０，５４には０Ｖの電圧を図示しないアンプ等から予め印加しておけばよい。
【００２９】
図７は、実施の形態１における静電レンズの他の一例を示す構成図である。例えば、静電レンズ２１４は、例えば、リング状の１段目の電極５１と、円周方向に沿って分離された２段目の複数の電極５３（ａ〜ｈ）と、リング状の３段目の５５から構成される。静電レンズ２１４は、マルチビームを一括して偏向する偏向器を兼ねる。そのため、所望の方向へとビームを偏向することが可能なように複数の同形状の電極５３に分離されている。静電レンズとして使用する場合には、上下の電極５１，５５には０Ｖの電圧が印加され、中段の複数の電極５３には等しく正の電圧が印加されることでマルチビーム２０の焦点、像の回転、及び像の倍率のいずれかを調整できる。
【００３０】
静電レンズ２１４には、制御回路１１０からのデジタル信号がアンプ１２４に出力されると、アンプ１２４はアナログ変換のうえ増幅して偏向電圧として静電レンズ２１４に印加する。ここでは、静電レンズ２１４内の２段目の電極５３に偏向電圧を印加する。静電レンズ２１４内の上下の電極５１，５５には０Ｖの電圧を図示しないアンプ等から予め印加しておけばよい。
【００３１】
このように、実施の形態１では、３つ以上の静電レンズ２１２，２１４，２１６の１つ以上がマルチビームを試料１０１上へと一括して偏向する偏向器を兼ねる。よって、別途、偏向器を設置する必要がない。そのため、その分の設置スペースを不要にできる。特に、電子鏡筒１０２内で、３つ以上の静電レンズの他に、さらに、高さ方向に偏向器を配置する必要を無くすことができる。ここで、偏向器を兼ねた静電レンズ２１４の長さは、マルチビームを試料１０１上へと偏向するに十分な長さを有している。そして、静電レンズ２１４において、静電レンズの焦点補正量に対応した電圧が複数の電極５３に同様に印加される。
【００３２】
図８は、実施の形態１における偏向器を兼ねた静電レンズの一例を示す上面図である。図８では、２段目の複数の電極５３を上方から見た状態を示している。各電極５３は、例えば１３５°ずつ角度をずらしながら周方向に配置される。そして、例えば、ｘ方向にマルチビームを偏向する場合、各電極５３には以下のような電圧が印加される。電極５３ａには、偏向器の機能用の電圧Ｖ１と静電レンズ機能用の電圧Ｖ０が並列に印加される。すなわち、電極５３ａには、Ｖ１＋Ｖ０の電圧が印加される。電極５３ｂには、偏向器の機能用の電圧（√２−１）Ｖ１と静電レンズ機能用の電圧Ｖ０が並列に印加される。すなわち、電極５３ｂには、（√２−１）Ｖ１＋Ｖ０の電圧が印加される。電極５３ｃには、偏向器の機能用の負の電圧−（√２−１）Ｖ１と静電レンズ機能用の電圧Ｖ０が並列に印加される。すなわち、電極５３ｃには、−（√２−１）Ｖ１＋Ｖ０の電圧が印加される。電極５３ｄには、偏向器の機能用の負の電圧−Ｖ１と静電レンズ機能用の電圧Ｖ０が並列に印加される。すなわち、電極５３ｄには、−Ｖ１＋Ｖ０の電圧が印加される。電極５３ｅには、偏向器の機能用の負の電圧−Ｖ１と静電レンズ機能用の電圧Ｖ０が並列に印加される。すなわち、電極５３ｅには、−Ｖ１＋Ｖ０の電圧が印加される。電極５３ｆには、偏向器の機能用の負の電圧−（√２−１）Ｖ１と静電レンズ機能用の電圧Ｖ０が並列に印加される。すなわち、電極５３ｆには、−（√２−１）Ｖ１＋Ｖ０の電圧が印加される。電極５３ｇには、偏向器の機能用の電圧（√２−１）Ｖ１と静電レンズ機能用の電圧Ｖ０が並列に印加される。すなわち、電極５３ｇには、（√２−１）Ｖ１＋Ｖ０の電圧が印加される。電極５３ｈには、偏向器の機能用の電圧Ｖ１と静電レンズ機能用の電圧Ｖ０が並列に印加される。すなわち、電極５３ｈには、Ｖ１＋Ｖ０の電圧が印加される。偏向器用の電圧は、各電極５３用に図示しないアンプをそれぞれ用意し、それぞれのアンプから必要な電圧が印加されればよい。偏向器用のアンプは対応する電極５３に対してアンプ１２４と並列に接続されるとよい。
【００３３】
また、かかる偏向器を兼ねた静電レンズ２１４が非点補正装置（Ｓｔｉｇｍａｔｏｒ）を兼ねるとさらに好適である。よって、別途、非点補正装置を設置する必要がない。そのため、その分の設置スペースを不要にできる。特に、電子鏡筒１０２内で、３つ以上の静電レンズの他に、さらに、高さ方向に非点補正装置を配置する必要を無くすことができる。かかる場合には、各電極５３に、さらに、非点補正用の電圧Ｖ２が印加されることになる。例えば、非点補正のため、ｘ方向側に正の電圧を、ｙ方向側に負の電圧を印加する場合には、各電極５３には以下のような電圧が印加される。電極５３ａには、偏向器の機能用の電圧Ｖ１と静電レンズ機能用の電圧Ｖ０と非点補正電圧Ｖ２が並列に印加される。すなわち、電極５３ａには、Ｖ１＋Ｖ０＋Ｖ２の電圧が印加される。電極５３ｂには、偏向器の機能用の電圧（√２−１）Ｖ１と静電レンズ機能用の電圧Ｖ０と非点補正電圧−Ｖ２が並列に印加される。すなわち、電極５３ｂには、（√２−１）Ｖ１＋Ｖ０−Ｖ２の電圧が印加される。電極５３ｃには、偏向器の機能用の負の電圧−（√２−１）Ｖ１と静電レンズ機能用の電圧Ｖ０と非点補正電圧−Ｖ２が並列に印加される。すなわち、電極５３ｃには、−（√２−１）Ｖ１＋Ｖ０−Ｖ２の電圧が印加される。電極５３ｄには、偏向器の機能用の負の電圧−Ｖ１と静電レンズ機能用の電圧Ｖ０非点補正電圧Ｖ２が並列に印加される。すなわち、電極５３ｄには、−Ｖ１＋Ｖ０＋Ｖ２の電圧が印加される。電極５３ｅには、偏向器の機能用の負の電圧−Ｖ１と静電レンズ機能用の電圧Ｖ０と非点補正電圧Ｖ２が並列に印加される。すなわち、電極５３ｅには、−Ｖ１＋Ｖ０＋Ｖ２の電圧が印加される。電極５３ｆには、偏向器の機能用の負の電圧−（√２−１）Ｖ１と静電レンズ機能用の電圧Ｖ０と非点補正電圧−Ｖ２が並列に印加される。すなわち、電極５３ｆには、−（√２−１）Ｖ１＋Ｖ０−Ｖ２の電圧が印加される。電極５３ｇには、偏向器の機能用の電圧（√２−１）Ｖ１と静電レンズ機能用の電圧Ｖ０と非点補正電圧−Ｖ２が並列に印加される。すなわち、電極５３ｇには、（√２−１）Ｖ１＋Ｖ０−Ｖ２の電圧が印加される。電極５３ｈには、偏向器の機能用の電圧Ｖ１と静電レンズ機能用の電圧Ｖ０と非点補正電圧Ｖ２が並列に印加される。すなわち、電極５３ｈには、Ｖ１＋Ｖ０＋Ｖ２の電圧が印加される。非点補正用の電圧は、各電極５３用に図示しないアンプをそれぞれ用意し、それぞれのアンプから必要な電圧が印加されればよい。非点補正用のアンプは対応する電極５３に対してアンプ１２４及び偏向用アンプと並列に接続されるとよい。
【００３４】
図９は、実施の形態１における３つの静電レンズで電圧を可変にした際の像の回転変動と倍率変動の一例を示す図である。ここでは、例えば、静電レンズによってダイナミックフォーカスを行わず、対物レンズ２０７によって調整された位置Ｚ０に固定することを前提に、当該焦点位置に焦点が固定されるようにしながら、３段の静電レンズ２１２，２１４，２１６に印加する電圧の組を振った場合における、ビーム像の変動回転角と倍率変動率と３段の静電レンズに印加する電圧の組との相関関係が定義された相関テーブルの一例を示す。図９では、１段目の静電レンズの電圧を設定した上で、２段目、３段目の静電レンズ２１４，２１６で焦点位置をＺ０に固定するように電圧を振った際のビーム像の変動回転角と倍率変動率の変化を示している。かかるグラフを１段目の静電レンズの電圧をそれぞれ変えた場合について同様に示している。図９では、例えば、１段目の静電レンズ２１２を５２４４５Ｖとし、１段目の静電レンズ２１２が５２４４５Ｖのグラフ上で、ビーム像の変動回転角が値０になり、倍率変動率が値１になる時の２段目、３段目の静電レンズ２１４，２１６の各電圧を設定することになる。図９では、２段目、３段目の静電レンズ２１４，２１６の各電圧は示されていないが、相関テーブルのデータ上では、１段目の静電レンズ２１２が５２４４５Ｖのグラフ上で、ビーム像の変動回転角が値０になり、倍率変動率が値１になる時の２段目、３段目の静電レンズ２１４，２１６の各電圧が相関データとして示されている。かかる相関テーブルは記憶装置１４０に記憶する。かかる相関関係は、予め、シミュレーション或いは実験等により求め、相関テーブルを作成しておき、記憶装置１４０に格納しておけばよい。
【００３５】
図１０は、実施の形態１における３つの静電レンズで電圧を可変にした際の像の回転変動と倍率変動の一例を示す図である。ここでは、例えば、静電レンズ２１２，２１４，２１６によってダイナミックフォーカスを行うことを前提に、ある焦点位置に変更した場合に、当該焦点位置（Ｚ＝Ｚ０＋１０μｍ）に焦点が固定されるようにしながら、３段の静電レンズに印加する電圧の組を振った場合における、ビーム像の変動回転角とビーム像の倍率変動率と３段の静電レンズに印加する電圧の組との相関関係の一例を示している。図１０では、１段目の静電レンズの電圧を設定した上で、２段目、３段目の静電レンズ２１４，２１６で焦点位置をＺ０＋１０μｍに固定するように電圧を振った際のビーム像の変動回転角と倍率変動率の変化を示している。かかるグラフを１段目の静電レンズの電圧をそれぞれ変えた場合について同様に示している。図１０では、例えば、１段目の静電レンズ２１２を５３８４５Ｖ付近の電圧とし、１段目の静電レンズ２１２が５３８４５Ｖ付近のかかる電圧のグラフ上で、ビーム像の変動回転角が値０になり、倍率変動率が値１になる時の２段目、３段目の静電レンズ２１４，２１６の各電圧を設定することになる。図１０では、２段目、３段目の静電レンズ２１４，２１６の各電圧は示されていないが、相関テーブルのデータ上では、１段目の静電レンズ２１２が５３８４５Ｖ付近のかかる電圧のグラフ上で、ビーム像の変動回転角が値０になり、倍率変動率が値１になる時の２段目、３段目の静電レンズ２１４，２１６の各電圧が相関データとして示されている。
【００３６】
図１１は、実施の形態１における３つの静電レンズで電圧を可変にした際の像の回転変動と倍率変動の他の一例を示す図である。ここでは、例えば、静電レンズ２１２，２１４，２１６によってダイナミックフォーカスを行うことを前提に、焦点位置を振って、焦点位置毎に、当該焦点位置に焦点が固定されるようにしながら、３段の静電レンズに印加する電圧の組を振った場合における、ビーム像の変動回転角とビーム像の倍率変動率と３段の静電レンズに印加する電圧の組との相関関係が定義された相関テーブルの一例を示す。かかる相関テーブルは記憶装置１４０に記憶する。かかる相関関係は、予め、シミュレーション或いは実験等により求め、相関テーブルを作成しておき、記憶装置１４０に格納しておけばよい。図１１では、１段目の静電レンズの電圧を設定した上で、２段目、３段目の静電レンズ２１４，２１６で各焦点位置Ｚになるように電圧を振った際のビーム像の変動回転角と倍率変動率の変化を示している。かかるグラフを１段目の静電レンズの電圧をそれぞれ変えた場合について同様に示している。図１１では、例えば、焦点位置Ｚ＝Ｚ０にする場合には、例えば、１段目の静電レンズ２１２を５２４４５Ｖとし、１段目の静電レンズ２１２が５２４４５Ｖのグラフ上で、ビーム像の変動回転角が値０になり、倍率変動率が値１になる時の２段目、３段目の静電レンズ２１４，２１６の各電圧を設定することになる。図１１では、２段目、３段目の静電レンズ２１４，２１６の各電圧は示されていないが、相関テーブルのデータ上では、１段目の静電レンズ２１２が５２４４５Ｖのグラフ上で、ビーム像の変動回転角が値０になり、倍率変動率が値１になる時の２段目、３段目の静電レンズ２１４，２１６の各電圧が相関データとして示されている。
【００３７】
かかる描画装置１００にて試料１０１にパターンを描画する場合には、以下のように動作する。まず、Ｚセンサを用いて、ＸＹステージ１０５上の試料１０１の表面高さを測定する。そして、記憶装置１４０に格納された相関テーブルを参照し、測定された試料１０１の表面高さに応じて電子ビームの焦点を動的に合わせながら、かつ、ビーム像の倍率を一定に維持しながら、かつ、ビーム像を回転させないように制御する、静電レンズ２１２，２１４，２１６に印加する電圧の組を取得する。そして、かかる組の対応電圧をそれぞれの静電レンズ２１２，２１４，２１６に印加することで、試料の表面高さに応じてマルチビームの焦点を動的に合わせながら、かつ、ビーム像の倍率を一定に維持するように、かつ、ビーム像を回転させないように調整できる。
【００３８】
図１２は、実施の形態１における３段の静電レンズの効果の一例を説明するための概念図である。シングルビーム方式では、図１２（ａ）に示すように、照射エリアが１本のビームのショット図形１１となるので、回転半径ｒ０が小さい。よって、ステージの回転誤差が生じてもその位置誤差は小さくて済む。これに対して、マルチビーム方式では、図１２（ｂ）に示すように、多数のビーム本数による多数のショット図形３６が１回のショットで照射されるため、照射エリア１０が大きい。よって、それに伴って回転半径ｒ１も大きくなる。よって、ステージの回転誤差が生じると照射エリア１０全体が回転してしまうので各ショット図形３６の位置ずれ量も大きくなってしまう。よって、実施の形態１のように、３段の静電レンズを配置して、ステージの回転誤差を打ち消すことで、かかる位置ずれを抑制できる。特に、マルチビーム方式においてその効果が大きいものとなる。
【００３９】
図１３は、実施の形態３における３段の静電レンズの効果の他の一例を説明するための概念図である。シングルビーム方式では、図１３（ａ）に示すように、照射エリアが１本のビームのショット図形１１となるので、倍率変動が生じてもその位置誤差は小さくて済む。これに対して、マルチビーム方式では、図１３（ｂ）に示すように、多数のビーム本数による多数のショット図形３６が１回のショットで照射されるため、照射エリア１０が大きい。よって、倍率変動が生じると照射エリア１０全体の倍率が変動してしまうので、シングルビーム方式と同じ倍率変動が生じた場合に各ショット図形３６の位置ずれ量も大きくなってしまう。よって、実施の形態１のように、３段の静電レンズを配置して、像の倍率変動を打ち消すことで、かかる位置ずれを抑制できる。特に、マルチビーム方式においてその効果が大きいものとなる。
【００４０】
以上のように、実施の形態１によれば、偏向器及び／或いは非点補正装置といった構成要素の機能を静電レンズに兼ねさせ、一体化させることで構成要素を減らすことができる。よって、設置に必要なスペースを低減できる。そのため、設置スペースを有効に活用できる。
【００４１】
実施の形態２．
実施の形態１では、１段の偏向器によって、マルチビームを一括偏向する場合を示したが、これに限るものではない。２段以上の多段偏向によりマルチビームを一括偏向してもよい。実施の形態２では、例えば主副２段の２段偏向によりマルチビームを一括偏向する場合を説明する。特に、実施の形態２では、さらに、主偏向を２段にする場合を説明する。
【００４２】
図１４は、実施の形態２における描画装置の構成を示す概念図である。図１４において、副偏向器２１９と、アンプ１２６を追加した点以外は、図１と同様である。そして、実施の形態２では、静電レンズ２１２，２１４，２１６のうち２つが、２つの主偏向器の一方ずつを兼ねる。例えば、静電レンズ２１６が２つの主偏向器の一方を兼ねる。そして、静電レンズ２１４が２つの主偏向器の他方を兼ねる。副偏向器２１９は、２つの主偏向器（静電レンズ２１６，２１４）の間に配置されると好適である。２つの主偏向器の前段によって偏向したマルチビームを後段の主偏向器によって振り戻すために、ビームを振り戻すための距離が必要である。よって、副偏向器２１９を２つの主偏向器の間に配置することで、２つの主偏向器間のスペースを有効に活用できる。２つの主偏向器を兼ねる２つの静電レンズ２１６，２１４の構成は、図７と同様で構わない。残りの静電レンズ２１２の構成は、図６と同様である。主偏向を２段にすることで、コマ収差を低減できる。副偏向器２１９へは、アンプ１２６から偏向電圧を印加すればよい。
【００４３】
主副２段の２段偏向では、副偏向器で偏向可能な領域の基準位置に主偏向器でビームを偏向し、その状態で、副偏向器２１９がかかる領域内の各位置にマルチビームを偏向することで描画する。
【００４４】
図１５は、電磁レンズと静電レンズの配置関係を示す図である。上述した各実施の形態において、電磁レンズの組として、縮小レンズ２０５と対物レンズ２０７を示したが、これに限るものではない。電子ビームが通過する光学系内に配置され、磁場が逆方向となる電磁レンズ７０，７２の組であればよい。そして、かかる磁場が逆方向となる電磁レンズ７０，７２の磁場中に、一方に２段、他方に１段の計３段の静電レンズ８０，８２，８４を配置することで、上述した内容と同様の制御を行うことができる。
【００４５】
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。上述したラスタースキャン動作は一例であって、マルチビームを用いたラスタースキャン動作その他の動作方法であってもよい。また、静電レンズの数は、３つ以上であればよく、また、偏向器を兼ねた静電レンズの数も１つ以上であればよい。
【００４６】
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。
【００４７】
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方法及び荷電粒子ビーム描画装置は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００４８】
２０  マルチビーム
２２  穴
２４，２６  電極
３０  描画領域
３２  ストライプ領域
３４  照射領域
３６  ショットパターン
５０，５１，５２，５３，５４，５５  電極
１００  描画装置
１０１，３４０  試料
１０２  電子鏡筒
１０３  描画室
１０５  ＸＹステージ
１１０  制御回路
１２０，１２２，１２４，１２６  アンプ
１４０  記憶装置
１５０  描画部
１６０  制御部
２００  電子ビーム
２０１  電子銃
２０２  照明レンズ
２０３  アパーチャ部材
２０４  ブランキングプレート
２０５  縮小レンズ
２０６  制限アパーチャ部材
２０７  対物レンズ
２１２，２１４，２１６  静電レンズ
２１９  副偏向器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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