(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御部と、電子鏡筒および描画室を備える描画部とを有し、試料の上に電子ビームを照射して所定のパターンを描画する電子ビーム描画装置において、
前記描画室内に配置され、試料が載置されるステージと、
前記電子鏡筒内に配置され、電子ビームを出射する電子銃と、
前記ステージと前記電子鏡筒の間に設けられ、前記試料への前記電子ビームの照射により発生した反射電子または２次電子が前記電子鏡筒内に入り込むのを低減する遮蔽板と、
前記電子鏡筒内で、前記電子ビームの軸方向に配置され、前記電子ビームの焦点位置を変える静電レンズとを有し、
前記静電レンズは、前記遮蔽板の直上に配置されて、前記試料に前記パターンを描画する間、前記反射電子または２次電子が前記電子鏡筒内に入り込むのを阻むよう前記制御部が有する電圧供給手段から常に負の電圧が印加されることを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項２】
電子鏡筒内に配置された電子銃から電子ビームを出射し、ステージ上に載置される試料の上に所定のパターンを描画する電子ビーム描画方法において、
前記ステージと前記電子鏡筒の間に、前記試料への前記電子ビームの照射により発生した反射電子または２次電子が前記電子鏡筒内に入り込むのを低減する遮蔽板を配置し、
前記電子鏡筒内の前記遮蔽板の直上に、前記電子ビームの軸方向に配置されて、前記電子ビームの焦点位置を変える静電レンズを設け、
前記試料に前記パターンを描画する間、前記静電レンズに、前記反射電子または２次電子が前記電子鏡筒内に入り込むのを阻むよう常に負の電圧を印加することを特徴とする電子ビーム描画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビーム描画装置および電子ビーム描画方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大規模集積回路（ＬＳＩ；Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Iｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）の高集積化および大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅は益々狭くなっている。
【０００３】
半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスクまたはレチクルを指す。以下では、マスクと総称する。）を用い、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。ここで、微細な回路パターンをウェハに転写するためのマスクの製造には、電子ビームを用いた描画装置が用いられる。この装置は、本質的に優れた解像度を有し、また、焦点深度を大きく確保することができるので、高い段差上でも寸法変動を抑制できるという利点を有する。
【０００４】
特許文献１には、電子ビームリソグラフィ技術に使用される可変成形型電子ビーム描画装置が開示されている。こうした装置における描画データは、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）システムを用いて設計された半導体集積回路等の設計データ（ＣＡＤデータ）に、補正や図形パターンの分割等の処理を施すことによって作成される。
【０００５】
例えば、電子ビームのサイズにより規定される最大ショットサイズ単位で図形パターンの分割処理が行われ、併せて、分割された各ショットの座標位置、サイズおよび照射時間が設定される。そして、描画する図形パターンの形状や大きさに応じてショットが成形されるように、描画データが作成される。描画データは、短冊状のフレーム（主偏向領域）単位で区切られ、さらにその中は副偏向領域に分割されている。つまり、チップ全体の描画データは、主偏向領域のサイズにしたがった複数の帯状のフレームデータと、フレーム内で主偏向領域よりも小さい複数の副偏向領域単位とからなるデータ階層構造になっている。
【０００６】
副偏向領域は、副偏向器によって、主偏向領域よりも高速に電子ビームが走査されて描画される領域であり、一般に最小描画単位となる。副偏向領域内を描画する際には、パターン図形に応じて準備された寸法と形状のショットが成形偏向器により形成される。具体的には、電子銃から出射された電子ビームが、第１のアパーチャで矩形状に成形された後、成形偏向器で第２のアパーチャ上に投影されて、そのビーム形状と寸法を変化させる。その後、副偏向器と主偏向器により偏向されて、ステージ上に載置されたマスクに照射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２９３６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、電子ビームがマスクに照射されると、マスクに当たって反射した電子（反射電子）や、マスクに入射して発生した電子（２次電子）が電子鏡筒内を上方へ進む。
【０００９】
図５は、５０ｋｅＶのエネルギーを有する反射電子の軌道をシミュレーションしたものである。ここでは、１０°、３０°、５０°、７０°および９０°の各射出角について一方向に限ってシミュレーションしている。
【００１０】
また、図６は、１００ｅＶのエネルギーを有する２次電子の軌道をシミュレーションしたものである。同様に、１０°、３０°、５０°、７０°および９０°の各射出角について一方向に限ってシミュレーションしている。
【００１１】
尚、図５および図６において、横軸は、Ｘ方向、すなわち、電子ビーム軸に直交する方向を示している。また、縦軸は、Ｚ方向、すなわち、電子ビーム軸に平行な方向を示している。
【００１２】
図５や図６に示すシミューレーション結果から分かるように、反射電子や２次電子は、電子ビーム軸に沿ってこれに巻き付くような螺旋運動を行う。このため、電子ビームは、反射電子や２次電子の影響を受けてドリフトを起こし、目標とする位置からずれた位置に照射されてしまう。
【００１３】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、反射電子や２次電子による電子ビームのドリフトを低減することのできる電子ビーム描画装置および電子ビーム描画方法を提供することにある。
【００１４】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１の態様は、試料が載置されるステージと、
電子ビームを出射する電子銃と、電子ビームの軸方向に配列する電極を備える電磁レンズとが配置された電子鏡筒と
ステージと電子鏡筒の間に設けられ、電子ビームが試料へ照射されて発生する反射電子または２次電子を遮る遮蔽板と
を有する電子ビーム描画装置において、
電磁レンズは、遮蔽板の直上に配置されて、電子ビームの焦点位置を変える静電レンズであり、
静電レンズに常に負の電圧を印加する電圧供給手段を有することを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の第２の態様は、試料が載置されるステージと、
電子ビームを出射する電子銃と、電子ビームの軸方向に配列する電極を備える電磁レンズとが配置された電子鏡筒と
ステージと電子鏡筒の間に設けられ、電子ビームが試料へ照射されて発生する反射電子または２次電子を遮る遮蔽板とを有する電子ビーム描画装置において、
電磁レンズは、遮蔽板の直上に配置されて、電子ビームの焦点位置を変える静電レンズであり、
静電レンズの直上に配置されたリターディング電極と、
リターディング電極に負の電圧を印加する電圧供給手段とを有することを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第２の態様において、電圧供給手段は、一定の電圧をリターディング電極に印加し続けることが好ましい。
【００１８】
本発明の第３の態様は、電子鏡筒内に配置された電子銃から電子ビームを出射し、ステージ上に載置される試料の上に所定のパターンを描画する電子ビーム描画方法において、
電子ビームの軸方向に電極が配列されて電子ビームの焦点位置を変える静電レンズ、または、この静電レンズの直上に配置されたリターディング電極のいずれか一方に常に負の電圧を印加することを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の第３の態様では、ステージと電子鏡筒の間に、電子ビームが試料へ照射されて発生する反射電子または２次電子を遮る遮蔽板を配置することが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の第１の態様によれば、静電レンズに常に負の電圧を印加する電圧供給手段を有するので、反射電子や２次電子による電子ビームのドリフトを低減することのできる電子ビーム描画装置が提供される。
【００２１】
本発明の第２の態様によれば、静電レンズの直上に配置されたリターディング電極と、このリターディング電極に負の電圧を印加する電圧供給手段とを有するので、反射電子や２次電子による電子ビームのドリフトを低減することのできる電子ビーム描画装置が提供される。
【００２２】
本発明の第３の態様によれば、電子ビームの軸方向に電極が配列されて電子ビームの焦点位置を変える静電レンズ、または、この静電レンズの直上に配置されたリターディング電極のいずれか一方に常に負の電圧を印加するので、反射電子や２次電子による電子ビームのドリフトを低減することのできる電子ビーム描画方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施の形態１における電子ビーム描画装置の構成図である。
【図２】電子ビームによる描画方法の説明図である。
【図３】実施の形態２における電子ビーム描画装置の構成図である。
【図４】実施の形態２において、静電レンズ周辺の電位の関係を示した一例である。
【図５】５０ｋｅＶのエネルギーを有する反射電子の軌道をシミュレーションした図である。
【図６】１００ｅＶのエネルギーを有する２次電子の軌道をシミュレーションした図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態における電子ビーム描画装置の構成を示す図である。
【００２５】
図１において、電子ビーム描画装置１００は、可変成形型の電子ビーム描画装置の一例であり、描画部１５０と制御部１６０を備えている。
【００２６】
描画部１５０は、電子鏡筒１０２と描画室１０３を備えている。
【００２７】
電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、ブランキング偏向器２１２、ブランキングアパーチャ２１４、第１の成形アパーチャ２０３、投影レンズ２０４、成形偏向器２０５、第２の成形アパーチャ２０６、対物レンズ２０７、主偏向器２０８、副偏向器２０９および静電レンズ２１０が配置されている。
【００２８】
照明レンズ２０２、投影レンズ２０４、対物レンズ２０７および静電レンズ２１０は、いずれも励磁を変えて結像位置を調節する電磁レンズである。これらは、図１に示すように、電子ビーム２００の軸方向に配列されている。より詳しくは、これらの電磁レンズは、いずれも電子ビーム２００の軸方向に配列する電極（図示せず）を有する。
【００２９】
照明レンズ２０２は、電子銃２０１から出射された電子ビーム２００を第１の成形アパーチャ２０３に照明する。すると、電子ビーム２００は、例えば矩形に成形される。そして、投影レンズ２０４で第２の成形アパーチャ２０６に投影される。ここで、第２の成形アパーチャ２０６上での第１の成形アパーチャ像の位置は、成形偏向器２０５で制御される。これにより、電子ビーム２００の形状と寸法が変化する。第２の成形アパーチャ２０６を透過した電子ビーム２００は、対物レンズ２０７で焦点を合わせられた後、主偏向器２０８と副偏向器２０９で偏向される。その後、さらに静電レンズ２１０で焦点位置が補正されて、描画室１０３に載置された試料２１６に照射される。
【００３０】
本実施の形態においては、図１に示すように、電子鏡筒１０２の下部、具体的には、静電レンズ２１０の下方に遮蔽板２１１を配置することが好ましい。遮蔽板２１１を設けることで、試料２１６への電子ビーム２００の照射により発生した反射電子や２次電子が電子鏡筒１０２へ入り込むのを低減できる。
【００３１】
しかしながら、図５や図６を用いて説明したように、反射電子や２次電子は、電子ビーム２００の光軸に沿ってこれに巻き付くような螺旋運動を行う。このため、一部の反射電子や２次電子は、遮蔽板２１１の開口部を透過して電子鏡筒１０２内に入り込む。これにより、電子鏡筒１０２内に配置された偏向器がチャージして、電子ビーム２００の軌道を変化させるため、試料２１６上の目標とする位置に電子ビーム２００が照射されなくなる。
【００３２】
そこで、本発明者は、反射電子や２次電子が電子鏡筒内に入り込むのを防ぐことで、電子ビームのドリフトを低減できると考え、本発明に至った。
【００３３】
本実施の形態では、電子ビームの軸方向に配列された電磁レンズを構成する電極に常に負の電圧を印加する。これにより、電子鏡筒１０２内に負の電界が形成されるため、反射電子や２次電子は反発力を受けて電子鏡筒１０２内への侵入を阻まれる。換言すると、電磁レンズに負の電圧を印加することで、反射電子や２次電子の持つエネルギーとの間に電位差、すなわち、ポテンシャル障壁を生じる。反射電子や２次電子の持つエネルギーは、電磁レンズの電位に比べて小さく、このポテンシャル障壁を越えることができない。したがって、反射電子や２次電子が電子鏡筒１０２内に侵入するのを防ぐことができる。
【００３４】
例えば、静電レンズ２１０が、電子銃２０１側に設けられた第１の電極と、試料２１６側に設けられた第２の電極とによって構成される場合、これらの電極に負の電圧を印加する。印加電圧は、例えば、０Ｖから−２５０Ｖの範囲内とすることができ、平均して−１００Ｖから−２００Ｖの電圧を印加することができる。かかる範囲内の電圧値を調整することで、例えば、電子ビーム２００の焦点位置を最大で１０μｍ程度変化させることができる。
【００３５】
図１において、描画室１０３の内部には、ＸＹステージ１０５が配置されている。
【００３６】
ＸＹステージ１０５上には、描画対象となるマスク等の試料２１６が載置される。試料２１６としてマスクを用いる場合、その構成は、例えば、石英等のマスク基板上に、クロム（Ｃｒ）膜やモリブデンシリコン（ＭｏＳｉ）膜等の遮光膜が形成され、さらにその上にレジスト膜が形成されたものとすることができる。そして、このレジスト膜上に、電子ビーム２００によって所定のパターンを描画する。
【００３７】
また、ＸＹステージ１０５上で、試料２１６と異なる位置には、レーザ測長用の反射ミラー１０６が配置されている。レーザ測長機１４５から出射されたレーザ光が反射ミラー１０６で反射され、これをレーザ測長機１４５が受光することで、ＸＹステージ１０５の位置が求められる。得られたデータは、制御計算機１１０の描画データ処理部１１２に出力される。
【００３８】
描画室１０３の上部には、試料２１６の高さ方向（Ｚ方向）の位置を検出するＺセンサ１０７が配置されている。Ｚセンサ１０７は、投光器と受光器の組合せから構成され、投光器から照射された光を試料２１６の表面で反射させ、この反射光を受光器が受光することで、試料２１６の高さを測定することができる。Ｚセンサ１０７によって検出された高さデータは、検出器１４３に送られてデジタルデータに変換された後、制御計算機１１０の描画データ処理部１１２に出力される。
【００３９】
ブランキング偏向器２１２は、例えば、２極または４極等の複数の電極によって構成される。成形偏向器２０５、主偏向器２０８および副偏向器２０９は、例えば、４極または８極等の複数の電極によって構成される。各偏向器には、電極毎に少なくとも１つのＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｎａｌｏｇ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）アンプユニットが接続される。
【００４０】
制御部１６０は、制御計算機１１０、偏向制御回路１２０、ＤＡＣアンプユニット１３０〜１３３および磁気ディスク装置等の記憶装置１４４を有している。
【００４１】
制御計算機１１０、偏向制御回路１２０および記憶装置１４４は、図示しないバスを介して互いに接続されている。また、偏向制御回路１２０とＤＡＣアンプユニット１３０〜１３３も、図示しないバスを介して互いに接続されている。
【００４２】
ＤＡＣアンプユニット１３０はブランキング偏向器２１２に、ＤＡＣアンプユニット１３１は成形偏向器２０５に、ＤＡＣアンプユニット１３２は副偏向器２０９に、ＤＡＣアンプユニット１３３は主偏向器２０８に、それぞれ接続されている。
【００４３】
偏向制御回路１２０からは、各ＤＡＣアンプユニットに対して、それぞれ独立した制御用のデジタル信号が出力される。各ＤＡＣアンプユニットでは、それぞれのデジタル信号がアナログ信号に変換され、さらに増幅される。その後、この信号は、偏向電圧として接続された偏向器に出力される。これにより、電子ビーム２００を所望の位置に偏向させることができる。
【００４４】
図２は、電子ビーム２００による描画方法の説明図である。
【００４５】
図２に示すように、試料２１６の上に描画されるパターン５１は、短冊状のフレーム領域５２に分割されている。電子ビーム２００による描画は、図１でＸＹステージ１０５が一方向（例えば、Ｘ方向）に連続移動しながら、フレーム領域５２毎に行われる。フレーム領域５２は、さらに副偏向領域５３に分割されており、電子ビーム２００は、副偏向領域５３内の必要な部分のみを描画する。尚、フレーム領域５２は、主偏向器２０８の偏向幅で決まる短冊状の描画領域であり、副偏向領域５３は、副偏向器２０９の偏向幅で決まる単位描画領域である。
【００４６】
副偏向領域５３の基準位置の位置決めは、主偏向器２０８で行われ、副偏向領域５３内での描画は、副偏向器２０９によって制御される。すなわち、主偏向器２０８によって、電子ビーム２００が所定の副偏向領域５３に位置決めされ、副偏向器２０９によって、副偏向領域５３内での描画位置が決められる。さらに、成形偏向器２０５とビーム成形用のアパーチャ２０３、２０６によって、電子ビーム２００の形状と寸法が決められる。そして、ＸＹステージ１０５を一方向に連続移動させながら、副偏向領域５３内を描画し、１つの副偏向領域５３の描画が終了したら、次の副偏向領域５３を描画する。フレーム領域５２内の全ての副偏向領域５３の描画が終了したら、ＸＹステージ１０５を連続移動させる方向と直交する方向（例えば、Ｙ方向）にステップ移動させる。その後、同様の処理を繰り返して、フレーム領域５２を順次描画して行く。
【００４７】
副偏向領域５３は、副偏向器２０９によって、主偏向領域よりも高速に電子ビーム２００が走査されて描画される領域であり、一般に最小描画単位となる。副偏向領域５３内を描画する際には、パターン図形に応じて準備された寸法と形状のショットが成形偏向器２０５により形成される。具体的には、電子銃２０１から出射された電子ビーム２００が、第１の成形アパーチャ２０３で矩形状に成形された後、成形偏向器２０５で第２の成形アパーチャ２０６に投影されて、そのビーム形状と寸法を変化させる。その後、電子ビーム２００は、上述の通り、副偏向器２０９と主偏向器２０８により偏向されて、ＸＹステージ１０５上に載置された試料２１６に照射される。
【００４８】
試料２１６に電子ビーム２００が照射されると、反射電子や２次電子が発生する。これらの電子は、電子ビーム２００の光軸に沿ってこれに巻き付くような螺旋運動を行いながら、電子鏡筒１０２内を上方へ進もうとする。しかしながら、本実施の形態では、静電レンズ２１０を構成する電極に常に負の電位が与えられているので、反射電子や２次電子は静電レンズ２１０が形成する電界の反発力を受けて、電子鏡筒１０２内への侵入を阻まれる。つまり、反射電子や２次電子によって電子鏡筒１０２内の偏向器がチャージするのが防止されるので、電子ビーム２００の軌道がこれらの電子の影響を受けて変化するのを防ぐことができる。したがって、試料２１６上の所望の位置に電子ビーム２００を照射することが可能となる。
【００４９】
次に、図１の電子ビーム描画装置を用いて、試料２１６上に所望のパターンを描画する方法について述べる。
【００５０】
図１において、制御計算機１１０には、記憶装置１４４が接続される。制御計算機１１０は、その内部に描画データ処理部１１２を有する。
【００５１】
設計者（ユーザ）が作成したＣＡＤデータは、ＯＡＳＩＳ等の階層化されたフォーマットの設計中間データに変換される。設計中間データには、レイヤ（層）毎に作成されて、試料２１６の上に形成される設計パターンデータが格納される。ここで、一般に、電子ビーム描画装置は、ＯＡＳＩＳデータを直接読み込めるようには構成されていない。すなわち、電子ビーム描画装置の製造メーカー毎に、独自のフォーマットデータが用いられている。このため、ＯＡＳＩＳデータは、レイヤ毎に各電子ビーム描画装置に固有のフォーマットデータに変換されてから装置に入力される。
【００５２】
図１では、記憶装置１４４を通じて、電子ビーム描画装置１００にフォーマットデータが入力される。
【００５３】
設計パターンに含まれる図形は、長方形や三角形を基本図形としたものであるので、記憶装置１４４には、例えば、図形の基準位置における座標（ｘ，ｙ）、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報であって、各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納される。
【００５４】
さらに、数十μｍ程度の範囲に存在する図形の集合を一般にクラスタまたはセルと称するが、これを用いてデータを階層化することが行われている。クラスタまたはセルには、各種図形を単独で配置したり、ある間隔で繰り返し配置したりする場合の配置座標や繰り返し記述も定義される。クラスタまたはセルデータは、さらにフレームまたはストライプと称される、幅が数百μｍであって、長さが試料２１６のＸ方向またはＹ方向の全長に対応する１００ｍｍ程度の短冊状領域に配置される。
【００５５】
図形パターンの分割処理は、電子ビーム２００のサイズにより規定される最大ショットサイズ単位で行われ、併せて、分割された各ショットの座標位置、サイズおよび照射時間が設定される。そして、描画する図形パターンの形状や大きさに応じてショットが成形されるように、描画データが作成される。描画データは、短冊状のフレーム（主偏向領域）単位で区切られ、さらにその中は副偏向領域に分割されている。つまり、チップ全体の描画データは、主偏向領域のサイズにしたがった複数の帯状のフレームデータと、フレーム内で主偏向領域よりも小さい複数の副偏向領域単位とからなるデータ階層構造になっている。
【００５６】
図１において、制御計算機１１０によって記憶装置１４４から読み出された描画データは、描画データ処理部１１２で複数段のデータ処理を受ける。これによりショットデータが生成される。ショットデータは、偏向制御回路１２０内の偏向量演算部１２１へ送られる。
【００５７】
偏向量演算部１２１は、描画データ処理部１１２から、ショットデータ、ＸＹステージ１０５の位置情報および試料２１６の高さ情報を送られる。そして、ブランキング偏向器２１２、成形偏向器２０５、副偏向器２０９および主偏向器２０８における各偏向量を演算する。得られた各偏向量は、偏向信号生成部１２４へ送られる。
【００５８】
偏向信号生成部１２４は、ブランキング偏向器２１２、成形偏向器２０５、副偏向器２０９および主偏向器２０８の各電極に印加すべき偏向信号を生成する。各偏向信号は、対応する各ＤＡＣアンプユニット（１３０〜１３３）へ出力される。
【００５９】
ＤＡＣアンプユニット１３０〜１３３は、それぞれ、偏向信号生成部１２４から出力されたデジタル信号の偏向信号をアナログ信号に変換した後、これを増幅して偏向電圧を生成する。生成された偏向電圧は、それぞれ、対応する偏向器２１２、２０５、２０９、２０８へ印加される。
【００６０】
電子銃２０１から出射された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２によって第１の成形アパーチャ２０３に照明される。これにより、電子ビーム２００は、例えば矩形に成形される。続いて、電子ビーム２００は、投影レンズ２０４によって第２の成形アパーチャ２０６に投影される。第２の成形アパーチャ２０６での投影位置は、成形偏向器２０５に印加される偏向電圧によって決められる。
【００６１】
尚、ブランキングアパーチャ２１４とブランキング偏向器２１２は、試料２１６上での電子ビーム２００の照射を制御する役割を果たす。
【００６２】
第２の成形アパーチャ２０６を透過した電子ビーム２００は、所望の形状と寸法に成形される。次いで、対物レンズ２０７で焦点を合わせられた後、主偏向器２０８と副偏向器２０９によって偏向される。すなわち、これらに印加される各偏向電圧に応じた位置に電子ビーム２００が偏向される。主偏向器２０８は、電子ビーム２００を所定の副偏向領域５３に位置決めする。一方、副偏向器２０９は、副偏向領域５３内での図形描画単位の位置決めを行う。
【００６３】
主偏向器２０８と副偏向器２０９によって偏向された電子ビーム２００は、静電レンズ２１０によって試料２１６上での焦点位置を合わせられる。本実施の形態では、静電レンズ２１０を構成する電極の電位は常に負である。つまり、描画時において、静電レンズ２１０には、電圧供給手段１３５によって常に負の電圧が印加される。制御計算機１１０は、電圧供給手段１３５の動作を制御する。例えば、０Ｖから−２５０Ｖの範囲内の電圧が、電圧供給手段１３５から静電レンズ２１０へ供給されるようにすることができる。印加電圧を変えることで、電子ビーム２００の焦点位置が変えられる。この場合、オフセット電圧を考慮して、例えば、平均して−１００Ｖから−２００Ｖの電圧が印加されるようにすることが好ましい。
【００６４】
上記の通り、試料２１６は、ＸＹステージ１０５上に載置される。また、ＸＹステージ１０５と電子鏡筒１０２の間には、遮蔽板２１１が配置されている。ここで、試料２１６、ＸＹステージ１０５、遮蔽板２１１の各電位は、いずれも０（ゼロ）Ｖである。このため、静電レンズ２１０が常に負の電位となるようにすると、試料２１６に照射されて発生した反射電子や２次電子は、静電レンズ２１０が形成する電界の反発力を受ける。すなわち、静電レンズ２１０が負の電界を形成することで、反射電子や２次電子は減速されて、電子鏡筒１０２内への侵入を阻まれれる。これにより、電子ビーム２００のドリフトが抑制され、電子ビーム２００を試料２１６上の所望の位置に照射することが可能となる。
【００６５】
実施の形態２．
図３は、本実施の形態における電子ビーム描画装置の構成を示す図である。尚、図３において、図１と同じ符号を用いた部分は同じものであることを示しているので、詳細な説明については省略する。
【００６６】
図３の電子ビーム描画装置１００’において、電子鏡筒１０２’内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、ブランキング偏向器２１２、ブランキングアパーチャ２１４、第１の成形アパーチャ２０３、投影レンズ２０４、成形偏向器２０５、第２の成形アパーチャ２０６、対物レンズ２０７、主偏向器２０８、副偏向器２０９、リターディング（ｒｅｔａｒｄｉｎｇ）電極１３６および静電レンズ２１０’が配置されている。
【００６７】
照明レンズ２０２、投影レンズ２０４、対物レンズ２０７および静電レンズ２１０’は、いずれも励磁を変えて結像位置を調節する電磁レンズである。これらは、図３に示すように、電子ビーム２００の軸方向に配列されている。より詳しくは、これらの電磁レンズは、いずれも電子ビーム２００の軸方向に配列する電極（図示せず）を有する。
【００６８】
照明レンズ２０２は、電子銃２０１から出射された電子ビーム２００を第１の成形アパーチャ２０３に照明する。すると、電子ビーム２００は、例えば矩形に成形される。そして、投影レンズ２０４で第２の成形アパーチャ２０６に投影される。ここで、第２の成形アパーチャ２０６上での第１の成形アパーチャ像の位置は、成形偏向器２０５で制御される。これにより、電子ビームの形状と寸法が変化する。第２の成形アパーチャ２０６を透過した電子ビーム２００は、対物レンズ２０７で焦点を合わせられた後、主偏向器２０８と副偏向器２０９で偏向される。その後、さらに静電レンズ２１０’で焦点位置が補正されて、描画室１０３に載置された試料２１６に照射される。
【００６９】
本実施の形態においては、図３に示すように、電子鏡筒１０２’の下部、具体的には、静電レンズ２１０’の下方に遮蔽板２１１を配置することが好ましい。遮蔽板２１１を設けることで、試料２１６への電子ビーム２００の照射により発生した反射電子や２次電子が電子鏡筒１０２’へ入り込むのを低減できる。
【００７０】
しかしながら、図５や図６を用いて説明したように、反射電子や２次電子は、電子ビーム２００の光軸に沿ってこれに巻き付くような螺旋運動を行う。このため、一部の反射電子や２次電子は、遮蔽板２１１の開口部を透過して電子鏡筒１０２’内に入り込む。これにより、電子鏡筒１０２’内に配置された偏向器がチャージして、電子ビーム２００の軌道を変化させるため、試料２１６上の目標とする位置に電子ビーム２００が照射されなくなる。
【００７１】
そこで、本実施の形態では、電子鏡筒１０２’内にリターディング電極１３６を配置し、電圧供給手段１３７によってこの電極に負の電圧を印加する。これにより、電子鏡筒１０２’内に負の電界が形成されるため、反射電子や２次電子は反発力を受けて電子鏡筒１０２’内を上方へ進もうとするのを阻まれる。すなわち、リターディング電極１３６を設けることで、反射電子や２次電子は減速され、リターディング電極１３６より上方への侵入を阻まれれる。
【００７２】
リターディング電極１３６は、図３に示すように、静電レンズ２１０’の直上に設けることが好ましい。あるいは、静電レンズ２１０’を複数の電極によって構成し、その一部をリターディング電極１３６とすることもできる。いずれの場合においても、リターディング電極１３６に印加する電圧は、静電レンズ２１０’の焦点位置補正機能を妨げない値に設定する。
【００７３】
リターディング電極１３６へは、電子ビーム２００による描画が行われている間、負の電圧を印加し続ける。この印加電圧は一定とすることが好ましい。これは、印加電圧を変動させることによる電子ビーム２００への影響を避けるためである。
【００７４】
本実施の形態において、静電レンズ２１０’への印加電圧は、例えば、０Ｖから２５０Ｖの範囲内とすることができ、平均して１００Ｖから２００Ｖの電圧を印加することができる。かかる範囲内の電圧値を調整することで、例えば、電子ビーム２００の焦点位置を最大で１０μｍ程度変化させることができる。
【００７５】
次に、図３の電子ビーム描画装置１００’を用いて、試料２１６上に所望のパターンを描画する方法について述べる。
【００７６】
試料２１６としてマスクを用いる場合、その構成は、例えば、石英等のマスク基板上に、クロム（Ｃｒ）膜やモリブデンシリコン（ＭｏＳｉ）膜等の遮光膜が形成され、さらにその上にレジスト膜が形成されたものとすることができる。そして、このレジスト膜上に、電子ビーム２００によって所定のパターンを描画する。
【００７７】
図３において、制御計算機１１０’には、記憶装置１４４が接続される。制御計算機１１０’は、その内部に描画データ処理部１１２を有する。制御計算機１１０’によって記憶装置１４４から読み出された描画データは、描画データ処理部１１２で複数段のデータ処理を受ける。これによりショットデータが生成される。ショットデータは、偏向制御回路１２０内の偏向量演算部１２１へ送られる。
【００７８】
偏向量演算部１２１は、描画データ処理部１１２から、ショットデータ、ＸＹステージ１０５の位置情報および試料２１６の高さ情報を送られる。そして、ブランキング偏向器２１２、成形偏向器２０５、副偏向器２０９および主偏向器２０８における各偏向量を演算する。得られた各偏向量は、偏向信号生成部１２４へ送られる。
【００７９】
偏向信号生成部１２４は、ブランキング偏向器２１２、成形偏向器２０５、副偏向器２０９および主偏向器２０８の各電極に印加すべき偏向信号を生成する。各偏向信号は、対応する各ＤＡＣアンプユニット１３０〜１３３へ出力される。
【００８０】
ＤＡＣアンプユニット１３０〜１３３は、それぞれ、偏向信号生成部１２４から出力されたデジタル信号の偏向信号をアナログ信号に変換した後、これを増幅して偏向電圧を生成する。生成された偏向電圧は、それぞれ、対応する偏向器２１２、２０５、２０９、２０８へ印加される。
【００８１】
電子銃２０１から出射された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２によって第１の成形アパーチャ２０３に照明される。これにより、電子ビーム２００は、例えば矩形に成形される。続いて、電子ビーム２００は、投影レンズ２０４によって第２の成形アパーチャ２０６に投影される。第２の成形アパーチャ２０６での投影位置は、成形偏向器２０５に印加される偏向電圧によって決められる。
【００８２】
尚、ブランキングアパーチャ２１４とブランキング偏向器２１２は、試料２１６上での電子ビーム２００の照射を制御する役割を果たす。
【００８３】
第２の成形アパーチャ２０６を透過した電子ビーム２００は、所望の形状と寸法に成形される。次いで、対物レンズ２０７で焦点を合わせられた後、主偏向器２０８と副偏向器２０９によって偏向される。すなわち、これらに印加される各偏向電圧に応じた位置に電子ビーム２００が偏向される。主偏向器２０８は、電子ビーム２００を所定の副偏向領域５３に位置決めする。一方、副偏向器２０９は、副偏向領域５３内での図形描画単位の位置決めを行う。
【００８４】
主偏向器２０８と副偏向器２０９によって偏向された電子ビーム２００は、静電レンズ２１０’によって試料２１６上での焦点位置を合わせられる。具体的には、静電レンズ２１０’を構成する電極への印加電圧を変えることで、電子ビーム２００の焦点位置が変えられる。本実施の形態では、例えば、０Ｖから２５０Ｖの範囲内の電圧を静電レンズ２１０’に印加することができ、さらには、オフセット電圧を考慮して、例えば、平均して−１００Ｖから−２００Ｖの電圧が印加されるようにすることができる。
【００８５】
また、静電レンズ２１０’の直上には、リターディング電極１３６が配置されている。リターディング電極１３６へは、電圧供給手段１３７から負の電圧が供給される。制御計算機１１０’は、電圧供給手段１３７の動作を制御する。例えば、０Ｖから−２５０Ｖの範囲内であって、平均して１００Ｖから２００Ｖの電圧が静電レンズ２１０’に印加される場合、リターディング電極１３６への印加電圧は−３０Ｖとすることができる。
【００８６】
図３に示すように、試料２１６は、ＸＹステージ１０５上に載置される。また、ＸＹステージ１０５と電子鏡筒１０２’の間には、遮蔽板２１１が配置されている。ここで、試料２１６、ＸＹステージ１０５、遮蔽板２１１の各電位は、いずれも０（ゼロ）Ｖである。また、リターディング電極１３６と主偏向器２０８の間には、（図３では図示されない）絶縁板が配置されている。この絶縁板の電位も０（ゼロ）Ｖである。
【００８７】
図４は、上記の電位の関係を示した一例である。図４において、試料２１６、遮蔽板２１１および絶縁板１３４の電位は、いずれも０（ゼロ）Ｖである。一方、静電レンズ２１０’には２００Ｖの電圧が、リターディング電極１３６には−３０Ｖの電圧が、それぞれ印加されている。このようにすることで、電子鏡筒１０２’内に侵入した反射電子や２次電子は、静電レンズ２１０’が形成する正の電界に引き付けられるが、リターディング電極１３６に負の電圧が印加されているために、その速度を低下させる。そして、リターディング電極１３６と絶縁板１３４の間の電位差、すなわち、エネルギー障壁によって、リターディング電極１３６より上方への移動を阻まれる。
【００８８】
したがって、本実施の形態によれば、反射電子や２次電子が電子鏡筒内を上方へ移動して、偏向器をチャージするのを防ぐことできる。よって、電子ビーム２００のドリフトが抑制され、電子ビーム２００を試料２１６上の所望の位置に照射することが可能となる。
【００８９】
尚、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。
【００９０】
例えば、上記各実施の形態では電子ビームを用いたが、本発明はこれに限られるものではなく、イオンビーム等の他の荷電粒子ビームを用いた場合にも適用可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１００、１００’  電子ビーム描画装置
１０２、１０２’  電子鏡筒
１０３  描画室
１０５  ＸＹステージ
１０６  反射ミラー
１０７  Ｚセンサ
１１０、１１０’  制御計算機
１１２  描画データ処理部
１２０  偏向制御回路
１２１  偏向量演算部
１２４  偏向信号生成部
１３０〜１３３  ＤＡＣアンプユニット
１３４  絶縁板
１３５、１３７  電圧供給手段
１３６  リターディング電極
１４３  検出器
１４４  記憶装置
１４５  レーザ測長機
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  第１の成形アパーチャ
２０４  投影レンズ
２０５  成形偏向器
２０６  第２の成形アパーチャ
２０７  対物レンズ
２０８  主偏向器
２０９  副偏向器
２１０、２１０’  静電レンズ
２１１  遮蔽板
２１２  ブランキング偏向器
２１４  ブランキングアパーチャ
２１６  試料
５１  描画されるパターン
５２  フレーム領域
５３  副偏向領域
【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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