(57)【要約】【課題】  静電偏向装置自体を大型化せずに、偏向収差の原因となる高次電場成分を除去する。【解決手段】  ９０°おきに同じ４個の柱状電極６１，６２，６３，６４を、該各電極間に偶数個ずつ柱状電極６５，６６，６７，６８，６９，７０，７１，７２を、全体で筒状を形成する様に同一円周上に間隙を有して配置し、絶縁性材料支持体７３で支持する。４個の電極の内、対向する２個の電極の両側の間隙にはＸ軸を含む垂直面に関して対称になる様な屈曲部を形成し、他の２個の電極の両側の間隙にはＹ軸を含む垂直面に関して対称になる様な屈曲部を形成する。偶数個各々の電極はＸ軸から４５°及び−４５°の角度位置にある軸を含む垂直面に関し対称になる様に配置し、該垂直面の両隣の電極には、該垂直面を中心に含み、両電極に等しく跨る様な孔を設け、該孔内に電極に接触しない状態で棒状体を配置する。【選択図】   図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ軸を含む垂直面を中心に含む様に対向配置された２個の柱状電極とＹ軸を含む垂直面を中心に含む様に対向配置された２個の柱状電極、及び前記４個の柱状電極の間それぞれに偶数個配置された８ｍ（ｍ＝１，２，３，………）個の柱状電極から成る４＋８ｍ個柱状電極が全体で筒状を成す様に同一円周上に間隙を有して配置され、これらの電極が絶縁性材料から成る筒状の支持体に支持され、前者の４個の柱状電極は互いに形状と大きさが同一で、該４個の柱状電極間にそれぞれ配置された偶数個の柱状電極群同士は形状と大きさが同一で、１つおきの電極がＸ方向の偏向電極を担い、残りの電極がＹ方向の偏向電極を担う様に構成された静電偏向装置において、前記Ｘ軸を含む垂直面を中心に含む様に対向配置された各柱状電極の両側の間隙はＸ軸を含む垂直面に関して対称になる様な屈曲部が形成され、前記Ｙ軸を含む垂直面を中心に含む様に対向配置された各柱状電極の両側の間隙はＹ軸を含む垂直面に関して対称になる様な屈曲部が形成され、前記偶数個各々の電極はＸ軸から＋４５°及び−４５°の角度位置にある軸を含む垂直面に関し対称になる様に配置され、該垂直面を中心に含み、該垂直面の両隣の電極に等しく跨る様な孔が設けられ、該孔内に電極に接触しない状態で棒状体を配置させる様に成され、前記電極群，間隙群，棒状体群及び支持体から成る偏向器自体がＸ軸を含む垂直面，Ｙ軸を含む垂直面，Ｘ軸から＋４５°及び−４５°の角度位置にある軸を含む垂直面に関して対称に成されている静電偏向装置。
【請求項２】
前記筒状は円筒状である請求項１記載の静電偏向装置。
【請求項３】
前記４個の電極の円周方向両側面の一部は凸状に形成され、該凸状部に対向する電極の側面部に間隙を保って該凸状部に沿う様に凹状部を形成した請求項１記載の静電偏向装置。  
【請求項４】
前記４個の電極の円周方向両側面の一部は凹状に形成され、該凹状部に対向する電極の側面部に間隙を保って該凹状部に沿う様に凸状部を形成した請求項１記載の静電偏向装置。        
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は４＋８ｍ（ｍ＝１，２，３，…………）個の電極から成る静電偏向装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、電子ビーム描画装置は半導体素子等の製作に欠かせないものとなっている。
【０００３】
図１はこの様な電子ビーム描画装置の一概略例を示したものである。
【０００４】
図中１は電子銃、２は該電子銃からの電子ビームをステージ３上に載置された被描画材料４上に集束させるための集束レンズ、５はパターン描画位置データに基づく被描画材料上の位置に電子ビームを照射させるための偏向器、６は前記ステージ３の移動をコントロールするステージ移動駆動機構である。
【０００５】
Ｃは制御装置で、前記偏向器５にＤＡ変換器７及びアンプ８を介してパターン描画位置データに対応する偏向信号を、前記ステージ移動駆動機構６にＤＡ変換器９を介してステージ移動信号を、それぞれ、送っている。
【０００６】
１０はブランキング偏向器１１とブランキングプレート１２とから成るブランキング機構で、前記制御装置Ｃから送られて来るパターン描画時間データに基づくブランキング信号により、電子銃１からの電子ビームのブランキングを行う。
【０００７】
尚、前記偏向器５は、説明の便宜上、１個だけ示したが、実際には、Ｘ方向偏向用のものとＹ方向偏向用のものから成る。又、ステージ３も同様、Ｘ方向移動用のものとＹ方向移動用のものから成る。
【０００８】
上記構成の描画装置において、実際の半導体パターン描画時には、電子銃１からの電子ビームを集束レンズ２により被描画材料４上に集束させる。同時に、制御装置Ｃからのパターン位置データに基づく偏向信号に従って偏向器５は電子ビームで被描画材料４上の所定の箇所を走査させ、所定のパターンを被描画材料上に描く様にしている。
【０００９】
さて、上記電子ビーム描画装置に限らず、電子顕微鏡や集束イオンビーム装置等の荷電粒子ビーム装置においては、ビームを偏向するために偏向器が設けられている。
【００１０】
この様な偏向器としては、電磁型の偏向器と静電型の偏向器があり、前者は、荷電粒子ビームを、コイル若しくは電磁石に電流を流すことにより形成された磁界により偏向させるもの、後者は、荷電粒子ビームを、複数の電極に電圧を印加することによって形成された電界により偏向させるもので、電子ビーム描画装置等では、ヒステリシスがないために高速偏向可能な後者の偏向器が使用されることが多い。
【００１１】
図２は静電偏向器の代表的な４極静電偏向器の断面を示したものである。
【００１２】
この様な静電偏向器は、形状及び大きさが同一の４個の柱状電極２１，２２，２３，２４が全体で円筒形を成す様に、同一円周上に、配置されており、Ｘ方向に向き合う電極２１，２２にはそれぞれ電圧＋Ｖｘ，−Ｖｘが印加され、Ｙ方向に向き合う電極２３，２４にはそれぞれ電圧＋Ｖｙ，−Ｖｙが印加され、円筒状の偏向器の中心軸に沿って通過する荷電粒子ビームが電界により偏向される様に成っている。そして、これらの印加電圧を適宜調節して、Ｘ軸方向の電界とＹ軸方向の電界を適宜コントロールすることにより、荷電粒子ビームを適宜方向に偏向する様に成している。
【００１３】
さて、今、説明の便宜上、Ｘ方向の偏向のみ考え、対向電極２１，２２には、それぞれ、電圧＋Ｖｘ，−Ｖｘが印加され、他の電極は接地し、偏向器自体がＸ軸を含む垂直面及びＹ軸を含む垂直面に関して対称である場合、偏向器内の電位分布は、偏向器の中心Ｏからの距離ｒと、Ｘ軸を基準とする角度θを用いると、次式で表される。
【００１４】
【数１】
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この式では、Ａｎは定数であり、電極はＺ方向（紙面に垂直な方向）に十分長いとし、Ｚ方向の電位分布は均一と仮定した。
【００１５】
以上の説明はＸ軸方向の偏向のみについての偏向器内の電位分布についてであるが、Ｙ方向の偏向のみについての偏向器内の電位分布も全く同様に考えることが出来る。
【００１６】
この式から、静電偏向器内の電位分布は高次成分を含んでおり、この高次成分が偏向収差の原因となる。しかし、図２に示す如き４極静電偏向器では高次成分を消すことは出来ない。
【００１７】
図３は８極静電偏向器の断面を示したものである。
【００１８】
この様な静電偏向器は、形状及び大きさが同一の８個の柱状の電極２５，２６，２７，２８，２９，３０，３１，３２が全体として円筒形状を成す様に、同一円周上に配置されており、Ｘ方向に向き合う電極２５，２６にはそれぞれ電圧＋Ｖｘ，−Ｖｘが印加され、Ｙ方向に向き合う電極２７，２８にはそれぞれ電圧＋Ｖｙ，−Ｖｙが印加され、Ｘ方向とＹ方向の中間方向に向き合う電極２９，３０にはそれぞれ電圧（＋Ｖｘ−Ｖｙ）／√２，（−Ｖｘ＋Ｖｙ）／√２、同じ様にＸ方向とＹ方向の中間方向に向き合う電極３１，３２にはそれぞれ電圧（＋Ｖｘ＋Ｖｙ）／√２，（−Ｖｘ−Ｖｙ）／√２が印加され、円筒状の偏向器の中心軸に沿って通過する荷電粒子ビームが電界により偏向される様に成っている。
【００１９】
この様な構成の８極静電偏向器においては、ｎ＝２の項、即ち、ｒ３ｃｏｓ３θ成分を消すことが出来る。尚、ｒ３ｃｏｓ３θより高次の成分は除去されないが、偏向範囲が小さい範囲においてはその様な高次成分は無視出来る。
【００２０】
図４は４＋８ｍ（ｍ＝１，２，３，…………）個の電極から成る静電偏向器で、例えば、ｍ＝１、即ち、極数が１２個の静電偏向器の断面を示したものである。
【００２１】
この様な静電偏向器は、互いに形状と大きさが同じ４個の柱状の電極３３，３４，３５，３６と、互いに形状と大きさが同じ８個の柱状の電極３７，３８，３９，４０，４１，４２，４３，４４が全体として円筒形状を成す様に、同一円周上に配置されており、１つおきの電極３３，３７，３９，３４，３８，４０がＸ方向の偏向電極で、電極３３，３７，４０に電圧＋Ｖｘが印加され、電極３４，３８，３９に電圧−Ｖｘが印加され、残りの１つおきの電極３５，４３，４２，３６，４４，４１がＹ方向の偏向電極で、電極３５，４３，４１に電圧＋Ｖｙが印加され、電極３６，４４，４２に電圧−Ｖｙが印加され、偏向器自体がＸ軸を含む垂直面、Ｙ軸を含む垂直面、Ｘ軸から＋の方向に４５°の角度位置にある軸を含む垂直面及びＸ軸から−の方向に４５°の角度位置にある軸を含む垂直面に関して対称の関係にある。
【００２２】
この様な構成の静電偏向器においては、ｒ３ｃｏｓ３θの成分を消すことが出来、Ｘ軸を含む垂直面を中心に含む様に配置された電極と、Ｙ軸を含む垂直面を中心に含む様に配置された電極３３，３４，３５，３６各々の間にある電極数を増やす（即ち、ｍを大きくする）ことにより、ｒ３ｃｏｓ３θより高次の成分を消すことが出来る（特公平０３−０５３７３６号）。この様に、偏向収差の原因となる高次成分を消去出来る４＋８ｍ（ｍ＝１，２，３，…………）個の電極から成る静電偏向器は極めて有効な静電偏向器といえる。
【００２３】
さて、静電偏向器においては、静電偏向器を成す各電極間に間隙を設けて該各電極を絶縁部材から成る支持体に固定することにより、各電極の支持と各電極間の絶縁を実現している。しかし、荷電粒子ビームが電極間の間隙を通して前記絶縁性支持体側に漏洩し、該絶縁性支持体が帯電した場合、該帯電に基づく電界が各電極の隙間から偏向器の中心部側に漏洩し、その結果、荷電粒子ビームに不要な偏向力が及ぼされ、目的の偏向が正確に行われなくなってしまう。
【００２４】
【特許文献１】特公平０３−０５３７３６号公報
【特許文献２】特許第２８１６８４９号公報
【特許文献３】特公昭６３−０５５７４４号号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
そこで、次の各例に示す如き対策が取られている。
【００２６】
図５に示す偏向器では、絶縁部材から成る電極支持体５１に支持された４つの電極５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄの各電極間間隙５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄが屈曲する様に各電極の側面を形成し、荷電粒子ビームが各電極間間隙から絶縁性電極支持体５１に漏洩しない様にし、絶縁性電極支持体５１への帯電を防ぐ様に成している。又、同時に、何らかの原因で絶縁性電極支持体５１が帯電していても、該帯電による電界が偏向器の中心部側に漏洩しない様にしている。尚、図５では説明の便宜上、４極静電偏向器に帯電防止策を施した例を示したが、図４に示す如き４＋８ｍ（ｍ＝１，２，３，…………）個の電極から成る静電偏向器においても同様な帯電防止策を施すことが出来る。  
しかし、この様な屈曲部を設ける加工により、前記説明した静電偏向器自体の対称性が失われてしまうので、４＋８ｍ（ｍ＝１，２，３，…………）個の電極から成る静電偏向器での高次成分の除去が不可能になる。  
図６に示す偏向器では、絶縁部材から成る電極支持体５４に支持された４つの電極５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄの各電極間間隙５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄを部分的に広げ（即ち、各電極の境界部の一部に各電極に跨る孔部を設ける）、その広げた部分に、元々の間隙の幅より大きな径の導電性材料から成る棒状体５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄを差し込み、荷電粒子ビームが各電極間間隙を介して絶縁性電極支持体５４への漏洩を防ぎ、絶縁性電極支持体５４への帯電を防ぐ様に成している。又、同時に、何らかの原因で絶縁性電極支持体５１が帯電していても、該帯電による電界が偏向器の中心部側に漏洩しない様にしている。この様に、各電極の境界部に各電極に等しく跨る孔部を形成し、そこに棒状体を挿入するだけなので、静電偏向器自体の対称性が保たれ、この様な帯電防止策を４＋８ｍ（ｍ＝１，２，３，…………）個の電極から成る静電偏向器に施しても、高次成分の除去が失われることがない。
【００２７】
しかし、図６に示す４極静電偏向器の様に極数が少ない場合は、問題にならないが、４＋８ｍ（ｍ＝１，２，３，…………）個の電極から成る静電偏向器にこの様な帯電防止策を施すとなると、最低（ｍ＝１の場合）でも、１２カ所に各電極間隙より大きい径の孔部を設けねばならず、円周方向の電極の厚さを可成り厚くしなければ成らず、その為に、静電偏向器全体が極めて大型になってしまう。この様に静電偏向器が大型化すると、この様な偏向器を備えた荷電粒子ビーム装置が大型化するばかりか、使用の範囲が著しく小さいものとなってしまう。例えば、ワークディスタンスを小さくするために対物レンズ内に偏向器を設ける方式（インレンズ方式）等には使用出来なくなる恐れもある。
【００２８】
本発明は、この様な問題点を解決する為になされたもので、新規な静電偏向装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明の静電偏向装置は、Ｘ軸を含む垂直面を中心に含む様に対向配置された２個の柱状電極とＹ軸を含む垂直面を中心に含む様に対向配置された２個の柱状電極、及び前記４個の柱状電極の間それぞれに偶数個配置された８ｍ（ｍ＝１，２，３，………）個の柱状電極から成る４＋８ｍ個柱状電極が全体で筒状を成す様に同一円周上に間隙を有して配置され、これらの電極が絶縁性材料から成る筒状の支持体に支持され、前者の４個の柱状電極は互いに形状と大きさが同一で、該４個の柱状電極間にそれぞれ配置された偶数個の柱状電極群同士は形状と大きさが同一で、１つおきの電極がＸ方向の偏向電極を担い、残りの電極がＹ方向の偏向電極を担う様に構成された静電偏向装置において、前記Ｘ軸を含む垂直面を中心に含む様に対向配置された各柱状電極の両側の間隙はＸ軸を含む垂直面に関して対称になる様な屈曲部が形成され、前記Ｙ軸を含む垂直面を中心に含む様に対向配置された各柱状電極の両側の間隙はＹ軸を含む垂直面に関して対称になる様な屈曲部が形成され、前記偶数個各々の電極はＸ軸から＋４５°及び−４５°の角度位置にある軸を含む垂直面に関し対称になる様に配置され、該垂直面を中心に含み、該垂直面の両隣の電極に等しく跨る様な孔が設けられ、該孔内に電極に接触しない状態で棒状体を配置させる様に成され、前記電極群，間隙群，棒状体群及び支持体から成る偏向器自体がＸ軸を含む垂直面，Ｙ軸を含む垂直面，Ｘ軸から＋４５°及び−４５°の角度位置にある軸を含む垂直面に関して対称に成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の静電偏向装置は、電極群，間隙群，棒状体群及び支持体から成る偏向器自体がＸ軸を含む垂直面，Ｙ軸を含む垂直面，Ｘ軸から＋４５°及び−４５°の角度位置にある軸を含む垂直面に関して対称に成されており、且つ、電極間隙の一部に両電極に跨る孔を設け、該孔に棒状体を設けるのは、４＋８ｍ個の電極の電極間隙の内、４個のみにしたので、偏向器自体を大型化せずに、偏向収差の原因となる高次成分を消去することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００３２】
図７は本発明の静電偏向装置の１概略例を示したもので、４＋８ｍ（ｍ＝１，２，３，…………）個の電極から成る静電偏向器で、例えば、ｍ＝１、即ち、極数が１２枚の静電偏向器の断面を示している。
【００３３】
形状及び大きさが同じ４個の柱状の電極６１，６２，６３，６４と、形状及び大きさが同じ８個の柱状の電極６５，６６，６７，６８，６９，７０，７１，７２が全体として円筒形状を成す様に、同一円周上に配置されており、１つおきの電極６１，６６，６７，６２，７０，７１がＸ方向の偏向電極、残りの１つおきの電極６３，６８，６９，６４，７２，６５がＹ方向の偏向電極として働く。
【００３４】
Ｘ軸を含む垂直面を中心に含む様に配置された電極６１，６２、Ｙ軸を含む垂直面を中心に含む様に配置された電極６３，６４それぞれの、偏向器の中心軸Ｑ側の先端部分は円周方向両側に突き出る様に凸状に形成され、前者の電極６１，６２はＸ軸を含む垂直面に関し対称、後者の電極６３，６４はＹ軸を含む垂直面に関して対称な形状を成している。
【００３５】
前記各４つの電極６１，６３，６２，６４の各間に間隙を介して配置された２個ずつ電極（６１と６３の間の６５と６６、６３と６２の間の６７と６８、６２と６４の６９と７０、６４と６１の間の７１と７２）の内、電極６５と電極６６、及び、電極６９と電極７０は、共に、Ｘ軸から反時計方向（＋方向）に４５°隔てた右傾きの軸を含む垂直面に関して対称、電極６７と電極６８、及び、電極７１と電極７２は、共に、Ｘ軸から時計方向（−方向）に４５°隔てた左傾きの軸を含む垂直面に関して対称に成っている。
【００３６】
前記各２つの電極（６５と６６、６７と６８、６９と７０、７１と７２）の間隙の途中には、２つの電極に等しく跨る様な孔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４が開けられており、その孔内に、元の間隙の幅より可成り大きい径の導電性棒状体Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が孔壁に接触しない様に挿入されている。
【００３７】
又、前記各２つの電極（６５と６６、６７と６８、６９と７０、７１と７２）の偏向器の中心軸Ｑ側の先端部分は、前記電極６１，６３，６２，６４の凸状部に間隙を介して沿う様に、円周方向両側に引っ込む様に、即ち、凹状に形成されている。従って、Ｘ，Ｙ軸を含む垂直面を中心に含む４つの電極６１，６２，６３，６４各々と該各々の電極の両側に位置する電極（６１に対しては６５と７２、６２に対しては６８と６９、６３に対しては６６と６７、６４に対しては７０と７１）との間隙は、先端部の箇所で屈曲していることになる。
【００３８】
以上の構成から、偏向器自体は、Ｘ軸を含む垂直面、或いはＹ軸を含む垂直面、或いはＸ軸から＋４５°及び−４５°の角度位置にある軸を含む垂直面に関して対称である。    
尚、全ての電極６１〜７２の外周が、円筒状の絶縁性電極支持体７３の内壁面に固定されることにより、全ての電極６１〜７２は円筒状の絶縁性電極支持体７３に支持されている。
【００３９】
この様な構成の静電偏向器を、例えば、電子ビーム描画装置の荷電粒子ビーム装置の偏向器として使用し、Ｘ方向偏向電極６１，６６及び７１に電圧＋Ｖｘを、該各々のＸ方向偏向電極に対向配置されているＸ方向偏向電極６２，７０，６７に電圧−Ｖｘを、Ｙ方向偏向電極６３，６８及び６５に電圧＋Ｖｙを、該各々のＹ方向偏向電極に対向配置されているＹ方向偏向電極６４，７２，６９に電圧−Ｖｙを印加すると、静電偏向器における電極の対称性が保たれているので、収差の原因となる静電偏向器内の電位分布の高次成分が除去される。
【００４０】
又、Ｘ軸から４５°及び−４５°の角度位置にある軸を含む垂直面を挟む電極間、即ち、電極６５と６６の間、６７と６８の間、６９と７０の間、及び７１と７２の間のみに、前記各電極に跨る孔を開け、そこに棒状体を挿入し、それ以外の電極間隙には屈曲部を設ける様に成したので、各電極の円周方向の厚さをさほど大きくする必要はなく、静電偏向器の大型化が避けられる。
【００４１】
尚、前記例では、４＋８ｍ（ｍ＝１，２，３，…………）個の電極から成る静電偏向器は、ｍ＝１、即ち、極数が１２個のものを挙げたが、ｍ＝２，３，……のものにも当然のことながら同様な説明が可能である。
【００４２】
又、本発明は、前記図７に示された例の構造に限定されないのは言うまでもない。例えば、前記例では、４個の電極６１，６２，６３，６４の円周方向両側面の一部を凸状に形成し、該凸状部に対向する電極の側面部に間隙を保って該凸状部に沿う様に凹状部を形成したが、前記４個の電極の円周方向両側面の一部を凹状に形成し、該凹状部に対向する電極の側面部に間隙を保って該凹状部に沿う様に凸状部を形成する様に成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】電子ビーム描画装置の一概略例を示したものである。
【図２】４極静電偏向器の断面を示す。
【図３】８極静電偏向器の断面を示している。
【図４】４＋８ｍ（ｍ＝１，２，３，…………）個の電極から成る静電偏向器の断面を示している。
【図５】従来の帯電防止策が施された静電偏向器の断面を示す。
【図６】従来の帯電防止策が施された静電偏向器の断面を示す。
【図７】本発明の静電偏向装置の１概略例を示したものである
【符号の説明】
【００４４】
１…電子銃
２…集束レンズ
３…ステージ
４…被描画材料
５…偏向器
６…ステージ移動駆動機構    
７…ＤＡ変換器
８…アンプ
９…ＤＡ変換器
１０…ブランキング機構
１１…ブランキング偏向器
１２…ブランキングプレート
Ｃ…制御装置
２１〜４４…電極
５１…電極支持体
５２ａ〜５２ｄ…電極
５３ａ〜５３ｄ…電極間間隙
５４…電極支持体
５５ａ〜５５ｄ…電極
５６ａ〜５６ｄ…棒状体
５７ａ〜５７ｄ…電極間間隙
６１〜７２…電極
Ｈ１〜Ｈ４…孔
Ｂ１〜Ｂ４…棒状体
７３…電極支持体
【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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