(57)【要約】【課題】  ブランキング電極対の電極間に高電圧を印加することなく、当該電極間に発生する電界の電界強度を大きくし、これによりブランキング動作を高速で行うことのできる荷電粒子ビームのブランキング機構及びそれを備えた荷電粒子ビーム装置を提供すること。【解決手段】  本発明の荷電粒子ビームのブランキング機構２１は、円筒形状であるとともにその中心軸と平行に形成されたスリット部３１ａを有し、該中心軸に沿って荷電粒子ビーム１が通過する第１の電極３１と、該スリット部３１ａに挿通された支持部材３３により第１の電極３１の内側における該中心軸近傍に支持されるとともに、該中心軸に沿って伸張した形状を備える第２の電極３２とを具備する。また、本発明の荷電粒子ビーム装置は、当該ブランキング機構２１を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状であるとともにその中心軸と平行に形成されたスリット部を有し、該中心軸に沿って荷電粒子ビームが通過する第１の電極と、該スリット部に挿通された支持部材により第１の電極の内側における該中心軸近傍に支持されるとともに、該中心軸に沿って伸張した形状を備える第２の電極とを具備し、第１の電極と第２の電極との間にブランキング用電圧が印加される荷電粒子ビームのブランキング機構。
【請求項２】
前記第２の電極の先端部には、傾斜する２つのテーパ面が形成されており、これにより当該第２の電極の先端は、尖ったエッジ形状となっていることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビームのブランキング機構。
【請求項３】
前記第２の電極が、前記第１の電極の中心軸に対して位置調整可能とされていることを特徴とする請求項１若しくは２記載の荷電粒子ビームのブランキング機構。
【請求項４】
モータによる駆動によって、前記第２の電極が、前記第１の電極の中心軸に対して位置調整可能とされていることを特徴とする請求項３記載の荷電粒子ビームのブランキング機構。
【請求項５】
前記荷電粒子ビームは電子ビームであることを特徴とする請求項１乃至４何れかに記載の荷電粒子ビームのブランキング機構。
【請求項６】
請求項１乃至５何れか記載のブランキング機構を備える荷電粒子ビーム装置。
【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等の荷電粒子ビーム装置において用いられる荷電粒子ビームのブランキング機構及びそれを備えた荷電粒子ビーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハやマスク基板（レチクル）等の基板（被描画材料）上に荷電粒子ビームを照射して所望のパターンを描画する荷電粒子ビーム装置において、荷電粒子ビームとして電子ビームを用いた電子ビーム描画装置が知られている。
【０００３】
このような電子ビーム描画装置においては、電子ビーム源である電子銃から加速されて放出された電子ビームは、電子光学系内の前段側にある集束レンズにより一旦集束された後に拡散され、その後、電子光学系内の後段側にある集束レンズ群から構成される成形レンズによって基板上に集束された状態で照射される。
【０００４】
このとき、この後段側に配置された描画用偏向器により電子ビームが適宜偏向され、これにより基板上での電子ビームによる描画が実行される。
【０００５】
このように、電子ビームは基板上において描画用偏向器により偏向されて描画が行われるが、同一基板内において、所定の描画領域における一回の描画が行われた後に、次の描画領域（例えば、隣接する描画領域）における描画の実行に移る際に、電子ビームが基板上に照射されたままの状態であると、基板上において描画が不要な領域（以下、描画不要領域という）にも電子ビームが照射されることとなる。基板上の描画不要領域に電子ビームが照射されると、その描画不要領域も電子ビームにより描画されてしまう。
【０００６】
基板上における描画不要領域が電子ビームにより描画されてしまうと、その基板は不良品となる。
【０００７】
そこで、同一基板上での電子ビームによる一回の描画が行われて次の描画に移行する際には、電子ビームのブランキングが実行されている。この電子ビームのブランキングとは、電子銃から放出された電子ビームを、基板上に到達しないように遮断することである。このブランキングを行うことにより、上記移行時には電子ビームが基板上に照射されず、基板上における描画不要領域が電子ビームにより描画されることを防ぐことができる。
【０００８】
通常、当該ブランキングを行うためのブランキング機構は、電子光学系内において、前段側に位置する集束レンズと後段側に位置する成形レンズとの間に配置されている。
【０００９】
従来技術におけるブランキング機構の構成を図１に示す。ここで、図１は、従来技術におけるブランキング機構を示す概略構成図である。
【００１０】
同図において、１００はブランキング機構である。このブランキング機構１００は、ブランキング電極対１０１と、このブランキング電極対１０１の後段に位置するブランキング絞り板１０２とを備えている。
【００１１】
そして、図示しない電子銃から放出された電子ビーム１は、ブランキング機構１００の前段に位置する集束レンズ（図示せず）により集束されつつブランキング電極対１０１の間に入射する。
【００１２】
ブランキング電極対１０１は、電子ビーム１の光軸１ａを中心として、第１の電極１０１ａと第２の電極１０１ｂとが対向配置されることにより構成されている。第１及び第２の電極１０１ａ，１０１ｂは、水平方向での断面が円弧状となっており、垂直方向とされた電子ビーム１の光軸１ａと平行して所定の長さを有している。
【００１３】
ブランキング電極対１０１に入射した電子ビーム１は、第１の電極１０１ａと第２の電極１０１ｂとの間に電界が発生しないときには、そのまま直進してブランキング電極対１０１を通過する。
【００１４】
ブランキング電極対１０１の後段に位置するブランキング絞り板１０２の中央には、孔１０２ａが形成されている。この孔１０２ａの中心軸の位置は、電子ビーム１の光軸１ａと一致している。
【００１５】
従って、ブランキング電極対１０１を直進して通過した電子ビーム１は、ブランキング絞り板１０２の孔１０２ａを通ることとなる。ブランキング絞り板１０２の孔１０２ａを通過した電子ビーム１は、電子光学系内での後段側に位置する成形レンズ（図示せず）に入射する。そして、電子ビーム１は、成形レンズを介して基板上に照射される。この場合には、電子ビーム１のブランキングは行われていない。
【００１６】
一方、電子ビーム１のブランキングを行う際には、ブランキング電極対１０１を構成する第１の電極１０１ａと第２の電極１０１ｂとの間に所定の電圧（ブランキング用電圧）を印加する。これにより、これらの電極１０１ａ，１０１ｂ間には、所定の電界が発生する。
【００１７】
このとき、ブランキング電極対１０１に入射した電子ビーム１は、この発生した電界により、第１及び第２の電極１０１ａ，１０１ｂ間において、その軌道が曲げられることとなる。このようにブランキング電極対１０１により軌道が曲げられた電子ビーム１は、光軸１ａから外れた状態でブランキング電極対１０１から出射する。
【００１８】
当該光軸１ａから外れてブランキング電極対１０１から出射した電子ビーム１は、後段に位置するブランキング絞り板１０２の孔１０２ａから外れることとなり、当該孔１０２ａを通過することができず、ブランキング絞り板１０２により遮断される。このようにして、電子ビーム１のブランキングが行われることとなる。
【００１９】
なお、ブランキング機構として、ブランキング絞り板を間に挟んで２つのブランキング電極対を設けるものもある（例えば、特許文献１参照）。
【００２０】
【特許文献１】特開平９−２４６１４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
上述した電子ビーム描画装置において、描画処理を効率良く行うために、ブランキング動作の高速化が求められている。
【００２２】
ブランキング動作を高速に行うためには、ブランキング機構１００におけるブランキング電極対１０１を構成する第１及び第２の電極１０１ａ，１０１ｂ間の電位差を大きくし、これによりこれら電極１０１ａ，１０１ｂ間に発生する電界の電界強度を大きくすることが考えられる。
【００２３】
しかしながら、上記第１及び第２の電極１０１ａ，１０１ｂ間の電位差を大きくしようとすると、当該電極１０１ａ，１０１ｂ間に高電圧を印加するとともに、印加する高電圧を高速で制御する必要がある。
【００２４】
電極１０１ａ，１０１ｂ間に高電圧を印加可能とするとともに、その高電圧の印加を高速で制御するには、高電圧印加手段を構成する部品として高スルーレートで高耐圧のものが求められることとなり、コストアップの原因となる。
【００２５】
また、電子ビームの加速電圧を高く設定すると、ブランキング動作に必要とされる電界の電界強度も大きくする必要がある。この場合でも、上記電極１０１ａ，１０１ｂ間に、さらなる高電圧を印加する必要があり、コストアップの原因となる。
【００２６】
本発明は、このような点に鑑みて成されたものであり、ブランキング電極対の電極間に高電圧を印加することなく、当該電極間に発生する電界の電界強度を大きくし、これによりブランキング動作を高速で行うことのできる荷電粒子ビームのブランキング機構及びそれを備えた荷電粒子ビーム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】
【００２７】
本発明に基づく荷電粒子ビームのブランキング機構は、円筒形状であるとともにその中心軸と平行に形成されたスリット部を有し、該中心軸に沿って荷電粒子ビームが通過する第１の電極と、該スリット部に挿通された支持部材により第１の電極の内側における該中心軸近傍に支持されるとともに、当該中心軸に沿って伸張した形状を備える第２の電極とを具備し、第１の電極と第２の電極との間にブランキング用電圧が印加されることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明に基づく荷電粒子ビーム装置は、上記ブランキング機構を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明においては、荷電粒子ビームのブランキング機構が、円筒形状であるとともにその中心軸と平行に形成されたスリット部を有し、該中心軸に沿って荷電粒子ビームが通過する第１の電極と、該スリット部に挿通された支持部材により第１の電極の内側における該中心軸近傍に支持されるとともに、該中心軸に沿って伸張した形状を備える第２の電極とを具備する。
【００３０】
よって、第１の電極の内側において、荷電粒子ビームが通過する光軸の近傍に第２の電極が配置されることとなる。
【００３１】
これにより、第１及び第２の電極間に高電圧を印加することなく、上記光軸上において第１及び第２の電極により形成される電界の電界強度を大きくすることができ、ブランキング動作を高速で行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００３３】
図２は、本発明における荷電粒子ビーム装置を示す概略構成図である。ここで、この荷電粒子ビーム装置は、電子ビーム描画装置の構成を備えている。
【００３４】
同図において、荷電粒子ビーム源である電子銃２からは、電子ビーム（荷電粒子ビーム）１が所定の加速電圧で加速されて放出される。電子銃２から加速されて放出された電子ビーム１は、電子光学系２０内における前段側にある集束レンズ３により集束される。このようにして、集束レンズ３により集束された電子ビーム１は、ブランキング電極対６とブランキング絞り板７とを備えるブランキング機構２１に入射する。ブランキング絞り板７には、電子ビーム１が通過するための孔７ａが設けられている。この孔７ａの中心は、電子ビーム１の光軸に位置している。
【００３５】
このとき、ブランキング電極対６の間に電界が発生してなく、ブランキング機構２１によるブランキング動作が行われていない場合には、この集束された電子ビーム１はブランキング機構２１を通過する。すなわち、電子ビーム１は、ブランキング電極対６の間の空間、及びブランキング絞り板７の孔７ａを直進して通過する。
【００３６】
ブランキング機構２１を通過した電子ビーム１は、その後拡散され、電子光学系２０内における後段側に位置する成形レンズ２２により被描画材料である基板９の表面に集束された状態で照射される。この成形レンズ２２は、複数の集束レンズ４，５（集束レンズ群）から構成されている。
【００３７】
このとき、当該後段側に配置された描画用偏向器８により電子ビーム１が適宜偏向される。これにより、基板９上での電子ビーム１による描画が実行される。
【００３８】
また、ブランキング電極対６の間にブランキング用電圧が印加されて当該ブランキング用電極対６の間に所定の電界が発生しており、ブランキング機構２１によるブランキング動作が行われている場合には、ブランキング機構２１に入射した電子ビーム１は、ブランキング電極対６の間に発生する電界によりその軌道が曲げられることとなる。このようにして軌道が曲げられた電子ビーム１は、光軸から外れた状態でブランキング電極対６から出射する。
【００３９】
この場合、ブランキング電極対６から出射した電子ビーム１は、光軸から外れているので、ブランキング絞り板７に形成された孔７ａを通過することなく、ブランキング絞り板７により遮蔽される。これにより、電子ビーム１は、ブランキング電極対６とブランキング絞り板７とから構成されるブランキング機構２１によって遮断されることとなり、ブランキング機構２１の後段側に到達しない。この結果、基板９には電子ビーム１が照射されない。
【００４０】
さらに、図２に示された荷電粒子ビーム装置の構成について詳述すると、電子ビーム１を放出する電子銃２及び各集束レンズ３〜５は、それぞれ対応する各駆動部２ａ〜５ａにより駆動される。これら各駆動部２ａ〜５ａは、バスライン１０に接続されている。このバスライン１０には制御部１１が接続されており、制御部１１により各駆動部２ａ〜５ａは制御される。これにより、電子銃２及び各集束レンズ３〜５は、各駆動部２ａ〜５ａを介して制御部１１により駆動制御されることとなる。
【００４１】
また、ブランキング機構２１を構成するブランキング電極対６は偏向駆動部６ａにより駆動される。すなわち、電子ビーム１のブランキングを行う際には、偏向駆動部６ａによりブランキング用の所定の電圧がブランキング電極対６間に印加される。これにより、上述のごとく、ブランキング電極対６の間に電界が発生し、電子ビーム１の軌道が曲げられてブランキングが行われる。
【００４２】
偏向駆動部６ａも同様にバスライン１０に接続されている。これにより、偏向駆動部６ａは、バスライン１０に接続された制御部１１により制御される。この結果、ブランキング機構２１のブランキング電極対６は、偏向駆動部６ａを介して制御部１１により駆動制御される。
【００４３】
さらに、電子光学系２０の後段側に配置された描画用偏向器８も、対応する偏向駆動部８ａにより駆動される。そして、偏向駆動部８ａは、バスライン１０に接続され、制御部１１により制御される。これにより、描画用偏向器８は、偏向駆動部８ａを介して制御部１１により駆動制御される。なお、描画用偏向器８を駆動制御するための描画データは、図示しないメモリに格納され、描画実行時に読み出される。
【００４４】
以上が、本発明における荷電粒子ビーム装置（電子ビーム描画装置）の構成である。次に、本発明における荷電粒子ビームのブランキング機構について説明する。
【００４５】
図３は、本発明におけるブランキング機構２１を示す概略構成図である。同図に示すように、ブランキング機構２１は、ブランキング電極対６とその後段に配置されたブランキング絞り板７とを備えている。
【００４６】
ブランキング電極対６は、第１の電極３１と第２の電極３２とから構成されている。第１の電極３１は、円筒形状とされ、その中心軸と平行に形成されたスリット部３１ａを有する。そして、第１の電極３１の中心軸方向の長さがＬとなっており、当該中心軸が電子ビーム１の光軸１ａと一致するように構成されている。これにより、電子ビーム１は、第１の電極３１の中心軸に沿って通過する。
【００４７】
この第１の電極３１に設けられたスリット部３１ａは、第１の電極３１の中心軸に平行して伸張するとともに両端部が開放されており、該電極３１の外側面側から内側面側に貫通するように形成されている。
【００４８】
また、第２の電極３２は、第１の電極３１の内側において上記中心軸の近傍に配置され、該中心軸に沿って伸張した長尺状の形状を備えている。この第２の電極３２は、当該伸張方向での長さが上記Ｌと等しくされており、その中間部において棒状の支持部材３３の先端部により支持されている。
【００４９】
この支持部材３３は、第１の電極３１に形成されたスリット部３１ａを挿通するように配置されている。そして、支持部材３３の基端部は移動用駆動装置３４に接続されており、移動用駆動装置３４の駆動により支持部材３３が上記中心軸（光軸１ａ）に対して直交する方向に移動する。
【００５０】
これにより、上記中心軸に一致する電子ビーム１の光軸１ａに対する第２の電極３２の位置調整を行うことができる。なお、移動用駆動装置３４は、モータ等の駆動源を備えるものであってもよいし、また手動で動かすものであってもよい。
【００５１】
第１の電極３１及び第２の電極３２から構成されるブランキング電極対６の後段には、円板状のブランキング絞り板７が配置されている。このブランキング絞り板７の中心部には、上述のごとく孔７ａが形成されており、孔７ａの中心は電子ビーム１の光軸１ａに位置するようになっている。
【００５２】
ブランキング動作を行う際には、偏向駆動部６ａ（図２参照）によって、ブランキング電極対６を構成する第１の電極３１及び第２の電極３２に所定のブランキング用電圧が印加される。
【００５３】
すなわち、ブランキング動作を実行する際には、第１及び第２の電極３１，３２の間に所定のブランキング電圧が印加され、これにより当該第１及び第２の電極３１，３２間に電界が発生する。この結果、第１の電極３１の中心軸（光軸１ａ）を通る電子ビーム１は、第１の電極３１と第２の電極３２との間を通過する際にその軌道が曲げられる。これによって、電子ビーム１は、光軸１ａから外れた状態でブランキング電極対６から出射することとなる。
【００５４】
このようにして光軸１ａから外れた状態でブランキング電極対６から出射した電子ビーム１は、上述のごとく、後段に配置されたブランキング絞り板７に形成された孔７ａを通過せずに、ブランキング絞り板７により遮蔽される。これにより、電子ビーム１はブランキング機構２１によって遮断され、基板９には電子ビーム１が届かない。
【００５５】
一方、電子ビーム１のブランキング動作を行わない場合には、第１及び第２の電極３１，３２の間にはブランキング用電圧を印加しない。このときには、これら第１及び第２の電極３１，３２間には電界が発生せず、ブランキング電極対６に入射した電子ビーム１は光軸１ａに沿って直進してブランキング電極対６を通過する。その後、電子ビーム１は、ブランキング絞り板７に形成された孔７ａを通過し、電子光学系２０（図２参照）において後段側に位置する成形レンズ１１及び描画用偏向器８を介して基板９上に照射される。
【００５６】
ここで、ブランキング機構２１を構成するブランキング電極対６の構成を示す水平断面図を図４に示す。同図において、電子ビーム１は、紙面の手前側から向こう側に貫く方向（垂直方向に沿って上から下に向かう方向）に進む。
【００５７】
そして、上述のごとく、電子ビーム１の光軸１ａは、円筒形状とされた第１の電極３１の中心軸と一致している。当該中心軸の近傍には第２の電極３２が配置されている。ここで、この第２の電極の先端部３２ａには、傾斜する２つのテーパ面３２ｂ，３２ｃが形成されている。そして、これにより第２電極の先端は、尖ったエッジ形状となっている。この第２の電極の先端は、第１の電極３１の中心軸に近接している。
【００５８】
本実施例においてブランキング動作を行う際には、第１の電極３１は正電極（プラス電極）とし、第２の電極３２は負電極（マイナス電極）として使用する。すなわち、正電極とされた第１の電極３１に印加される電位（第１の電位）を、負電極とされた第２の電極３２に印加される電位（第２の電位）に対して正方向に所定の電位差（電圧）だけ高くなるように設定する。この各電位の印加は、偏向駆動部６ａ（図２参照）によって行われる。この結果、第１及び第２の電極３１，３２間に発生する電界は、第１の電極３１から第２の電極３２に向かう方向となる。
【００５９】
このとき、第１及び第２の電極３１，３２間を通過する電子ビーム１の軌道は、光軸１ａに対して第１の電極（正電極）３１が位置する方向に曲げられることとなる。これにより、ブランキングが実行される。
【００６０】
なお、実際の装置においては、例えば電子ビーム１の加速電圧が１００〜２００ｋＶ程度のときには、ブランキング動作を行うための電極３１，３２間に印加される電圧は８０〜１００Ｖに設定している。
【００６１】
ここで、参考として、シミュレーションを行った結果を以下に示す。本シミュレーションにおいては、電極間での電圧を１Ｖに設定している。
【００６２】
図５は、従来技術の例に対応するシミュレーション結果を示す図である。この例においては、断面が円弧状とされた第１及び第２の電極１０１ａ，１０１ｂの間の中心部（中心軸）における電界強度は０．４Ｖ／ｍｍとなった。なお、当該電極１０１ａ，１０１ｂの上記中心軸を通る離間距離は６ｍｍに設定されている。
【００６３】
これに対して、図６は、本実施の形態に対応するシミュレーションの結果を示す図である。本実施例においては、円筒形状とされた第１の電極３１と、第２の電極３２とが配置されている。この例では、第１の電極３１の中心部分において、１．５Ｖ／ｍｍの電界強度を得ることができ、また第２の電極３２の先端付近で０．８Ｖ／ｍｍの電界強度を得ることができた。なお、第１の電極３１の内径は６ｍｍに設定されている。
【００６４】
このように、従来技術の例に対応するシミュレーションの結果に対して、本実施の形態に対応するシミュレーションの結果においては、電子ビームの光軸に相当する中心軸で得られる電界強度は非常に高いものとなっていることが確認された。
【００６５】
なお、上記各シミュレーション結果を示す図５及び図６において、各曲線は、電位が等しくなる位置を示す等電位分布曲線であり、この等電位分布曲線の密度が高い箇所ほど電界強度が高くなる。そして、電界強度が高い程、電子ビーム１の偏向量が高くなる。
【００６６】
上述のごとく、本発明においては、荷電粒子ビームのブランキング機構が、円筒形状であるとともにその中心軸と平行に形成されたスリット部３２ａを有し、該中心軸に沿って荷電粒子ビーム１が通過する第１の電極３１と、該スリット部３２ａに挿通された支持部材３３により第１の電極３１の内側における該中心軸近傍に支持されるとともに、該中心軸に沿って伸張した形状を備える第２の電極３２とを具備する。
【００６７】
よって、第１の電極３１の内側において、荷電粒子ビーム１が通過する光軸の近傍に第２の電極３２が配置されることとなる。
【００６８】
これにより、第１及び第２の電極３１，３２間に高電圧を印加することなく、上記光軸上において第１及び第２の電極３１，３２により形成される電界の電界強度を大きくすることができ、ブランキング動作を高速で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】従来技術におけるブランキング機構を示す概略構成図である。
【図２】本発明における荷電粒子ビーム装置を示す概略構成図である。
【図３】本発明におけるブランキング機構を示す概略構成図である。
【図４】本発明におけるブランキング機構を構成するブランキング電極対の構成を示す水平断面図である。
【図５】従来技術の例に対応するシミュレーション結果を示す図である。
【図６】本実施の形態に対応するシミュレーションの結果を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１…電子ビーム（荷電粒子ビーム）、１ａ…光軸、６…ブランキング電極対、７…ブランキング絞り板、７ａ…孔、２１…ブランキング機構、３１…第１の電極、３１ａ…スリット部、３２…第２の電極、３３…支持部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006294884.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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