マルチ荷電粒子ビーム描画装置及びマルチ荷電粒子ビーム描画方法
【目的】マルチビーム形成アパーチャによって散乱した荷電粒子によるブランキング偏向器アレイへの帯電とコンタミ成長を抑制する装置を提供することを目的とする。
【構成】描画装置１００は、荷電粒子ビームを放出する電子銃２０１と、マルチビームを形成するマルチビーム形成アパーチャ部材２０３と、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複数のブランカーが配置されたブランキングプレート２０４と、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３とブランキングプレート２０４との間に配置された、電磁レンズ２１２，２１４と、電磁レンズ２１２，２１４の間であってマルチビームの集束点位置に配置され、集束点から外れた荷電粒子の通過を制限する制限アパーチャ部材２１６と、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制限アパーチャ部材２０６と、を備えたことを特徴とする。
【構成】描画装置１００は、荷電粒子ビームを放出する電子銃２０１と、マルチビームを形成するマルチビーム形成アパーチャ部材２０３と、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複数のブランカーが配置されたブランキングプレート２０４と、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３とブランキングプレート２０４との間に配置された、電磁レンズ２１２，２１４と、電磁レンズ２１２，２１４の間であってマルチビームの集束点位置に配置され、集束点から外れた荷電粒子の通過を制限する制限アパーチャ部材２１６と、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制限アパーチャ部材２０６と、を備えたことを特徴とする。
【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及びマルチ荷電粒子ビーム描画方法に関する。
【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。
【０００４】
図１５は、従来のマルチビーム方式の描画装置での構成の一部を示す図である。かかるマルチビーム方式の描画装置では、例えば、図１５に示すように、電子銃５０１から放出された電子ビーム５００が複数の穴を持ったマスク（マルチビーム形成アパーチャ）５１０を通ることでマルチビーム５０２が形成される。そして、マスク５１０に近接したブランキング偏向電極アレイ（ブランカーアレイ）５１２によって、各々、ブランキング制御され、下流側のアパーチャで遮蔽されなかった各ビームが光学系で縮小され、偏向器で偏向され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）。
【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】
かかるマルチビーム方式の描画装置では、従来、マルチビームを形成する複数の穴を持ったマスク（マルチビーム形成アパーチャ）と各ビームを個別にブランキング制御するためのブランキング偏向電極アレイ（ブランカーアレイ）とが近接して配置されている。マルチビーム形成アパーチャによって散乱した電子がブランキング偏向電極アレイに流入し、絶縁物部分を帯電させてしまう。或いは、コンタミ５２０を成長させてしまうといった問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、マルチビーム形成アパーチャによって散乱した荷電粒子による、ブランキング偏向器アレイへの帯電とコンタミ成長を抑制することが可能な装置および方法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】
【０００８】
本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
複数の開口部を有し、複数の開口部全体が含まれる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第１のアパーチャ部材と、
第１のアパーチャ部材の複数の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複数のブランカーが配置されたブランカーアレイと、
第１のアパーチャ部材とブランカーアレイとの間に配置された、第１と第２の電子レンズと、
第１と第２の電子レンズの間であってマルチビームの集束点位置に配置され、集束点から外れた荷電粒子の通過を制限する第２のアパーチャ部材と、
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第３のアパーチャ部材と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、第１と第２の電子レンズに対し、逆向きかつ同じ大きさで励磁するレンズ制御部をさらに備えると好適である。
【００１０】
また、第２のアパーチャ部材は、積層構造によって形成され、ビームの入射方向に対して上層部材が下層部材よりも低原子番号の材料によって形成され、上層部材の厚さが荷電粒子の飛程よりも厚く形成されると好適である。
【００１１】
また、第２のアパーチャ部材は、ビームの上流側の真空チャンバと下流側の真空チャンバとを仕切る差動排気用部材として用いられると好適である。
【００１２】
本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム描画方法は、
荷電粒子ビームを放出する工程と、
複数の開口部を有する第１のアパーチャ部材を用いて、複数の開口部全体が含まれる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工程と、
マルチビームのブランキング偏向を行う前に、第１のアパーチャ部材を通過したマルチビームを集束させる工程と、
マルチビームのブランキング偏向を行う前であって第１のアパーチャ部材を通過したマルチビームを集束させた後に、第２のアパーチャ部材を用いて、集束点から外れた荷電粒子の通過を制限する工程と、
第２のアパーチャ部材を通過したマルチビームを、複数のブランカーを有するブランカーアレイに投影する工程と、
複数のブランカーを用いて、ブランカーアレイに投影され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工程と、
第３のアパーチャ部材を用いて、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工程と、
第３のアパーチャ部材を通過したマルチビームを用いて、試料にパターンを描画する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一態様によれば、マルチビーム形成アパーチャによって散乱した荷電粒子を遮蔽できる。よって、ブランキング偏向器アレイへの帯電とコンタミ成長を抑制することができる。その結果、描画装置の寿命を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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におけるブランキングプレートの構成を示す上面概念図である。
【図５】実施の形態１における散乱電子遮蔽用の制限アパーチャ部材の構成を示す断面部である。
【図６】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７】実施の形態１におけるラスタースキャンの描画動作を説明するための概念図である。
【図８】実施の形態１におけるビーム間ピッチのｎ倍の長さステージ移動させた場合の各ショットの照射位置の一例をより詳細に説明するための概念図である。
【図９】実施の形態１におけるビーム間ピッチのｎ倍の長さステージ移動させた場合の各ショットの照射位置の他の一例をより詳細に説明するための概念図である。
【図１０】実施の形態１におけるビーム間ピッチのｎ倍の長さステージ移動させた場合の各ショットの照射位置の他の一例をより詳細に説明するための概念図である。
【図１１】実施の形態１におけるビーム間ピッチのｎ倍の長さステージ移動させた場合の各ショットの照射位置の他の一例をより詳細に説明するための概念図である。
【図１２】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１３】実施の形態２におけるマルチビーム形成アパーチャ部材とブランキングプレート間でのマルチビームのサイズを説明するための概念図である。
【図１４】実施の形態２におけるマルチビームで形成されるパターン像のサイズの一例を示す図である。
【図１５】従来のマルチビーム方式の描画装置での構成の一部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３、電磁レンズ２１２、制限アパーチャ部材２１６、電磁レンズ２１４、ブランキングプレート（ブランカーアレイ）２０４、電磁レンズ２０５、制限アパーチャ部材２０６、対物レンズ２０７、および偏向器２０８が配置されている。電磁レンズ２１２，２１４は、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３とブランキングプレート２０４との間に配置されている。
電磁レンズ２１２，２１４によって、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３の像がブランキングプレート（ブランカーアレイ）２０４の偏向中心及びその近傍に結像される。これは、ブランキングプレート動作時に試料面上のマルチビームの縮小された像の移動を抑制する為である。
また、電磁レンズ２１２，２１４の間に制限アパーチャ部材２１６が配置される。制限アパーチャ部材２１６は、電磁レンズ２１２，２１４の間であって電磁レンズ２１２によって集束されたマルチビームの集束点位置に配置される。制限アパーチャ部材２１６には、例えば、中央に開口部が形成され、集束点から外れたビームの通過を制限する。そして、制限アパーチャ部材２１６は、ビームの上流側の真空チャンバと下流側の真空チャンバとを仕切る差動排気用部材として用いられる。電子鏡筒１０２内の制限アパーチャ部材２１６より上部（上流側）は、真空ポンプ２２２によって真空引きされる。電子鏡筒１０２内の制限アパーチャ部材２１６より下部（下流側）は、真空ポンプ２２４によって真空引きされる。
【００１７】
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。
【００１８】
制御部１６０は、制御計算機１１０、メモリ１１２、磁気ディスク装置等の記憶装置１４０、レンズ制御回路１２０、偏向制御回路１３０，１３２、及びデジタル・アナログ変換（ＤＡＣ）アンプ１３６を有している。制御計算機１１０、メモリ１１２、記憶装置１４０、レンズ制御回路１２０、及び偏向制御回路１３０，１３２は、図示しないバスを介して互いに接続されている。記憶装置１４０（記憶部）には、描画データが外部から入力され、格納されている。レンズ制御回路１２０、及び偏向制御回路１３０，１３２は、制御計算機１１０によって制御される。
【００１９】
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。
【００２０】
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、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３には、縦（ｙ方向）ｍ列×横（ｘ方向）ｎ列（ｍ，ｎ≧２）の複数の穴（開口部）２２が所定の配列ピッチで形成されている。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例えば長方形或いは正方形で形成される。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。
【００２１】
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（「ブランカーアレイ」、「ブランキング偏向電極アレイ」或いは「ブランキング偏向器アレイ」ともいう。）２０４には、マルチビーム形成アパーチャ部材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）が、それぞれ配置される。このように、ブランキングプレート（ブランカーアレイ）２０４は、それぞれ対応するビームのブランキング偏向を行う複数のブランカーが配置される。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。
【００２２】
図４は、実施の形態１におけるブランキングプレートの構成の一部を示す上面概念図である。ブランキングプレート２０４には、それぞれ対となる２つの電極２４，２６を制御するロジック回路２８が配置される。ロジック回路２８の制御によって、ブランキング偏向が行われる。
【００２３】
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によりほぼ垂直にマルチビーム形成アパーチャ部材２０３（第１のアパーチャ部材）全体を照明する。マルチビーム形成アパーチャ部材２０３には、矩形例えば長方形或いは正方形の複数の穴（開口部）が形成される。マルチビーム形成アパーチャ部材２０３は、複数の穴（開口部）２２全体が含まれる領域に電子ビーム２００の照射を受け、複数の穴（開口部）２２を電子ビーム２００の一部がそれぞれ通過することにより、マルチビーム２０を形成する。このように、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３の複数の穴２２を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，ｂ，ｃ，・・・が形成される。かかるマルチビーム２０は、電磁レンズ２１２によって集束され、集束位置に配置される制限アパーチャ部材２１６（第２のアパーチャ部材）によって、集束点から外れた散乱電子３００の通過が制限される。これにより、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３によって散乱した電子が遮蔽される。そのため、これより下流側のブランキングプレート２０４への散乱電子の侵入を防止できる。そして、制限アパーチャ部材２１６によって散乱電子がカットされたマルチビーム２０は、電磁レンズ２１４によって、ブランキングプレート２０４にほぼ垂直に投影される。
【００２４】
ここで、電磁レンズ２１２，２１４は、レンズ制御回路１２０によって、逆向きかつ同じ大きさで励磁される。これにより、電磁レンズ２１２を通過したマルチビームが電磁レンズ２１４を通過する際に回転してしまうことを回避できる。レンズ制御回路１２０は、レンズ制御部の一例である。
【００２５】
そして、散乱電子がカットされたマルチビーム２０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内を通過する。偏向制御回路１３０によって制御された制御信号が、ブランキングプレート２０４の各ブランカー用のロジック回路２８に出力され、各ブランカーは、それぞれ、ロジック回路２８によって制御され、個別に通過する電子ビーム２０を偏向する。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，ｂ，ｃ，・・・は、電磁レンズ２０５によって、集束され、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３１０は、制限アパーチャ部材２０６（第３のアパーチャ部材）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。
【００２６】
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は、対物レンズ２０７により焦点が合わされ、偏向器２０８によって、制限アパーチャ部材２０６を通過した各ビーム（マルチビーム２０全体）が同方向にまとめて偏向され、各ビームの試料１０１上のそれぞれの照射位置に照射される。また、例えばＸＹステージ１０５が連続移動している時、ビームの照射位置がＸＹステージ１０５の移動に追従するように偏向器２０８によって制御される。一度に照射されるマルチビーム２０は、理想的にはアパーチャ部材２０３の複数の穴の配列ピッチに上述した所望の縮小率を乗じたピッチで並ぶことになる。描画装置１００は、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、不要なビームはブランキング制御によりビームｏｆｆに制御される。
【００２７】
図５は、実施の形態１における散乱電子遮蔽用の制限アパーチャ部材の構成を示す断面部である。制限アパーチャ部材２１６は、上層側から第１の部材１０、第２の部材１２、第３の部材１４、及び第４の部材１６の積層構造によって形成される。制限アパーチャ部材２１６は、ビームの入射方向に対して上層部材の第１の部材１０が下層部材の第４の部材よりも低原子番号の材料によって形成される。また、上層部材の第１の部材１０の厚さは電子の飛程よりも厚く形成されると好適である。第１の部材１０によって、散乱電子をカットする。第１の部材１０の材料として、例えば、カーボン或いは導電性を与えたダイヤモンドライクカーボン等が好適である。
今、上層部材としてカーボンを用い、これに５０ｋｅＶの電子が入射する場合を考える。この時飛程Ｒとして、
Ｒ（μｍ）＝０．０２７６Ａ×Ｅ０＾１．６７／（ρ×Ｚ＾０．８８９）
を使用する。右辺中、Ａは部材の原子量、Ｚは原子番号、Ｅ０はｋＶ単位の加速電圧、ρは密度（ｇ／ｃｍ３）であり、この時、右辺はμｍ単位で電子の飛程を与える。（Ｊｏｎ Ｏｒｌｏｆｆ編：Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｏｐｔｉｃｓ，１９９７年， ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ、ｐ３７７）
Ａ＝１２、Ｚ＝６とし、ρ＝２．２５ｇ／ｃｍ３とすると、Ｒ＝２０．５μｍである。
また、第４の部材１６によって、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３によって発生したＸ線を遮蔽する。第４の部材１６の材料は、例えば、タングステン（Ｗ）等が好適である。第４の部材１６の厚さは、Ｘ線を遮蔽するに十分な厚さにすることが好適である。また、第３の部材１４によってアパーチャの開口部の形状寸法を高精度に加工する。よって、第１の部材１０は、第３の部材１４よりも若干大きく開口部が形成される。また、第１の部材１０の開口部は、下側に細くなっていくテーパ状に形成されるとよい。そして、最小径の寸法が第３の部材１４の開口部よりも若干大きく形成される。第３の部材１４の材料として、例えば、シリコン（Ｓｉ）等が好適である。また、また、第２の部材１２によって、第１と第３の部材１０，１４の密着性を向上させる。第２の部材１２の材料は、例えば、ＳｉＣが好適である。ここでは、一例として、４層の部材で構成されているが、これに限るものではない。例えば、第１と第４の部材１０，１６の２層によって構成されてもよい。かかる２層により、散乱電子とＸ線を遮蔽できる。
【００２８】
従来のマルチビーム描画装置のように、マルチビーム形成アパーチャ部材とブランキングプレートとが近接して配置されている場合、マルチビーム形成アパーチャ部材で生じた散乱電子の他に、Ｘ線が発生する。かかるＸ線がブランキングプレートに侵入するとブランキングプレート内のロジック回路が損傷してしまうといった問題も起こる。実施の形態１によれば、制限アパーチャ部材２１６によって、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３によって発生したＸ線を遮蔽できるので、Ｘ線がブランキングプレート２０４に侵入することを抑制できる。よって、とブランキングプレート２０４内のロジック回路２８の損傷を回避できる。
【００２９】
また、実施の形態１では、制限アパーチャ部材２１６がビームの上流側の真空チャンバと下流側の真空チャンバとを仕切る差動排気用部材として用いられる。そして、仕切られた電子鏡筒１０２内の制限アパーチャ部材２１６より上部（上流側）を高真空に保つことで、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３で生じるコンタミの成長を抑制できる。
更に、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３の周囲部分または保持部分に図示していない加熱手段を設けて、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３の温度を例えば150℃以上に保つ様にすることもコンタミの成長を抑制する上で有効である。加熱手段としては例えば抵抗加熱を用いることができる。この時に抵抗に流す電流による磁場が電子ビーム軌道に影響を与えない様に電流の流れを規定することが望ましい。 例えば加熱用抵抗としてニクロム線を用いる場合は、電気的に絶縁させた、戻り電流を流す銅線とより線構造にすることが有効である。この時、制限アパーチャ部材２１６は、常温で一定温度になる様に温度制御された鏡筒本体に接続することにより、温度を一定に保つ様にする。これにより制限アパーチャ部材２１６は熱シールドとしても機能する。この様にすることで、ブランキングプレート２０４へのマルチビーム成型アパーチャ２０３からの熱輻射による熱流入を抑制することが出来る。
【００３０】
以上のように、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３とブランキングプレート２０４との間に電磁レンズ２１２，２１４が配置され、電磁レンズ２１２，２１４の間に制限アパーチャ部材２１６が配置されることで、散乱電子がブランキングプレート２０４に入射するのを防止できる。よって、ブランキングプレート２０４への帯電とコンタミ成長を抑制することができる。その結果、描画装置の寿命を向上させることができる。
【００３１】
図６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６（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６（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。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２０８によってｙ方向に各ショットが順に移動する（スキャンする）ように偏向し、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。例えば、ｘ方向への移動速度とｙ方向へのスキャン速度が１：１であれば、図６（ｃ）に示すように、アパーチャ部材２０３の１つの穴Ａを通過したビームによるショットパターン３６は、１回目に照射された位置からｙ方向から−ｘ方向側に４５度の角度の方向（１３５度の方向）に順にずれながら照射されていくことになる。同様に、アパーチャ部材２０３の１つの穴Ｂを通過したビームによるショットパターン３６は、１回目に照射された位置からｙ方向から−ｘ方向側に４５度の角度の方向に順にずれながら照射されていくことになる。アパーチャ部材２０３の各穴ＣからＨを通過した各ビームによるショットパターン３６も、同様に、それぞれ１回目に照射された位置からｙ方向から−ｘ方向側に４５度の角度の方向に順にずれながら照射されていくことになる。このように、一度に照射される縦横２×２のビームで囲まれる各領域内をラスタースキャン方式で描画していくことになる。縦横２×２のビームで囲まれる各領域は、図中下側の横２つのビーム位置を含み、上側の２つのビーム位置は、当該領域の１段ｙ方向側の領域に含まれる。
【００３２】
図７は、実施の形態１におけるラスタースキャンの描画動作を説明するための概念図である。例えば、アパーチャ部材２０３についてｘ方向に８つの穴Ａ〜Ｈが形成されている場合に、一度に照射されるｘ方向に隣り合うショットパターン３６間をステージが移動する間に、一度に照射される縦横２×２のビームで囲まれる各領域内を複数回のショットのビームで照射する。例えば、所定の量子化寸法で格子状に配置した制御グリッド（ＡＵ：アドレスユニット）のサイズを一度に照射される縦横２×２のビームで囲まれる各領域内をｎＡＵ×ｎＡＵになるサイズに設定し、ステージ移動中、かかる縦横２×２のビームで囲まれる各領域をＡＵ（制御グリッド）間隔でｎ回のショットのビームで照射する。ここでは、ＡＵのサイズを一度に照射される理想的な縦横２×２のビームで囲まれる各領域内を８ＡＵ×８ＡＵになるサイズに設定し、ステージ移動中、かかる縦横２×２のビームで囲まれる各領域をＡＵ毎にショットし、８回のショットのビームで照射する。例えば、穴Ａの８回目のショットは、隣りの穴Ｂの１回目のショットのｙ方向に８ＡＵ分ずれた位置に照射される。ＡＵ毎にショットする場合に、アパーチャ部材２０３の１つの穴Ａを通過したビームによるショットパターン３６について、ｘ、ｙ方向にショットパターン３６同士が重なり合うように照射していく方法がパターン精度得る上で望ましい。ここでは、例えば、ビームサイズがＡＵの２倍になるように設定している。この場合、ｘ、ｙ方向にそれぞれ１／２ずつショットパターン３６同士が重なり合うように照射していくことになる。
【００３３】
図８は、実施の形態１におけるビーム間ピッチのｎ倍の長さステージ移動させた場合の各ショットの照射位置の一例をより詳細に説明するための概念図である。図８において、丸で囲まれた数字のうち、「１」はアパーチャ部材２０３の各穴Ａを通過したビームによるショット位置を示す。図８において、丸で囲まれた数字のうち、「２」はアパーチャ部材２０３の各穴Ｂを通過したビームによるショット位置を示す。図８において、丸で囲まれた数字のうち、「３」はアパーチャ部材２０３の各穴Ｃを通過したビームによるショット位置を示す。図８において、丸で囲まれた数字のうち、「４」はアパーチャ部材２０３の各穴Ｄを通過したビームによるショット位置を示す。図８において、丸で囲まれた数字のうち、「５」はアパーチャ部材２０３の各穴Ｅを通過したビームによるショット位置を示す。図８において、丸で囲まれた数字のうち、「６」はアパーチャ部材２０３の各穴Ｆを通過したビームによるショット位置を示す。図８において、丸で囲まれた数字のうち、「７」はアパーチャ部材２０３の各穴Ｇを通過したビームによるショット位置を示す。図８において、丸で囲まれた数字のうち、「８」はアパーチャ部材２０３の各穴Ｈを通過したビームによるショット位置を示す。また、「１１」から「１８」は、アパーチャ部材２０３の各穴Ａ〜ＨとはＹ方向に１段上に位置する別の各穴を示す。また、四角で囲まれた位置は、アパーチャ部材２０３の各穴Ａ〜Ｈの位置を示す。アパーチャ部材２０３の各穴Ａ〜Ｈを通過したビームによる各ショットパターン３６は、理想的には互いにビーム間ピッチだけ離れた位置にそれぞれ照射される。そして、ビーム間ピッチをＡＵ（制御グリッド）間隔でｎ回（ここでは８回）ショットしながらビーム間ピッチのｎ倍（ここでは８回）の長さをステージ移動させると、図８に示すように、一度に照射される縦横２×２のビームで囲まれる各領域内は、アパーチャ部材２０３の各穴Ａ〜Ｈを通過したビームによる各ショットパターン３６によって埋め尽くされることになる。描画したいパターンの形状に応じて、かかるショットのうち、不要なショットのビームをｏｆｆにすれば、残りのショットパターン３６を繋ぎ合わせることによって試料１０１上に所望の形状のパターンを描画することができる。
【００３４】
図８では、ステージ移動方向を＋Ｘ方向とし、それと直行するＹ方向にビーム全体をスキャンするように制御する。この様子を同図の右側に概念的に矢印で図示している。また、アパーチャの開口（穴）位置の下にスキャン開始のタイミングを、Ｔ＝０を基準として、Ｔ＝−６〜７で示している。図６は、Ｔ＝０の時点で、各ビームがスキャンを開始する描画位置を模式的に表している。この例では、ステージの＋Ｘ方向ステージ移動に合わせてＹスキャンを行うことで、描画位置が相対的に−Ｘ方向に移動しながら、全面をビームショットで塗りつぶして行く。Ｔ＝０で０回目のＹ方向スキャンが終わると、ビーム位置は隣のビームの１ＡＵ（−Ｘ方向へ）ずれた所にあり、ここから１回目（Ｔ＝１）のスキャンを開始する。ステージ移動速度は、１回のＹスキャンが終わった時点でビーム位置が隣のビームの１ＡＵ（−Ｘ方向へ）ずれた所になるように制御される。Ｙ方向上下のビームについても同様に描画が行われ、ＡＵ単位で全面を塗り潰すようにビームショットができる。これらのビームショットの各々にどの程度の照射量を与えるかで様々なパターンが描画されることになる。
【００３５】
図９は、実施の形態１におけるビーム間ピッチのｎ倍の長さステージ移動させた場合の各ショットの照射位置の他の一例をより詳細に説明するための概念図である。図９において、丸で囲まれた数字と、アパーチャ部材２０３の各穴の位置との関係は図８と同様である。また、「１１」から「１８」は、アパーチャ部材２０３の各穴Ａ〜ＨとはＹ方向に１段上に位置する別の各穴を示す。また、四角で囲まれた位置は、アパーチャ部材２０３の各穴Ａ〜Ｈの位置を示す。図９では、図８の変形例を示す。この例は、図８の例に対して、さらにＸ方向のスキャンを組み合わせたものである。０回目（Ｔ＝０）のＹスキャンが終了すると、この図の例では、原点位置（スキャン開始位置）は左側の穴を通過したビームの０回目（Ｔ＝０）のスキャン開始位置と一致する。言い換えれば、そのようにステージ速度を制御する。左の穴のビームの描画位置と重ならないように、１回目（Ｔ＝１）のスキャン開始位置を左（−Ｘ方向）へ１制御ユニット（１ＡＵ）だけずらして（Ｘスキャンして）Ｙスキャンを開始する。このような処理を順次繰り返す。Ｔ＝７の時点でのスキャンを終えると、Ｘ方向の偏向量は０に戻して、再び同じ処理を繰り返す。
【００３６】
図１０は、実施の形態１におけるビーム間ピッチのｎ倍の長さステージ移動させた場合の各ショットの照射位置の他の一例をより詳細に説明するための概念図である。図１０では、図８のさらなる変形例を示す。図１０において、丸で囲まれた数字と、アパーチャ部材２０３の各穴の位置との関係は図８と同様である。また、「１１」から「１８」は、アパーチャ部材２０３の各穴Ａ〜ＨとはＹ方向に１段上に位置する別の各穴を示す。また、四角で囲まれた位置は、アパーチャ部材２０３の各穴Ａ〜Ｈの位置を示す。図１０の例では、Ｙスキャンをステージ移動に追従してほぼ４５°方向に行う。その結果、図に示すように、Ｙスキャンによる照射位置はＸ方向には移動せずに＋Ｙ方向へ順次描画されることになる。ステージ移動速度は、１回のＹスキャンが終わった時点でビーム位置が隣のビームの１ＡＵ（−Ｘ方向へ）ずれた所になるように制御される。このように描画を行うと、各ビームの照射位置がＸＹに整列した描画位置とすることができる。
【００３７】
図１１は、実施の形態１におけるビーム間ピッチのｎ倍の長さステージ移動させた場合の各ショットの照射位置の他の一例をより詳細に説明するための概念図である。図１１では、図１０のさらなる変形例を示す。図１１において、丸で囲まれた数字と、アパーチャ部材２０３の各穴の位置との関係は図８と同様である。また、「１１」から「１８」は、アパーチャ部材２０３の各穴Ａ〜ＨとはＹ方向に１段上に位置する別の各穴を示す。また、四角で囲まれた位置は、アパーチャ部材２０３の各穴Ａ〜Ｈの位置を示す。図１１には、図１０の例にＸ方向スキャンを組み合わせた例を示す。Ｙ方向スキャンと共に、ステージ速度に追従してＸ方向へ移動するように描画位置を順に制御すると、描画位置は順にＹ方向へ移動した位置へ描画される。０回目（Ｔ＝０）のステージ移動に追従したＹスキャンが終了すると、この図の例では、原点位置（スキャン開始位置）は左側の穴を通過したビームの０回目（Ｔ＝０）のスキャン開始位置と一致する。言い換えれば、そのようにステージ速度を制御する。左の穴のビームの描画位置と重ならないように、１回目（Ｔ＝１）のスキャン開始位置をＸスキャンにより左（−Ｘ方向）へ１制御ユニット（１ＡＵ）だけずらしてステージ移動に追従したＹスキャンを開始する。このような処理を順次繰り返す。Ｔ＝７の時点でのスキャンを終えると、Ｘ方向の偏向量は０に戻して、再び同じ処理を繰り返す。ここで、例えば、さらにＹ方向のスキャン速度を変えると、Ｙ方向のショット間隔が変えられる。
【００３８】
図８〜図１１で各ショットの照射位置の一例を示したように、ステージ移動と組み合わせたスキャンの方法は色々と選択できる。Ｙ方向スキャンのみで描画する方法は制御がシンプルで済むというメリットがあるが、Ｘ方向のスキャンが無い分だけ融通性が乏しい。一方、ＸＹ両方向のスキャンを組み合わせた方法にはより選択肢があるというメリットがある。例えば、図８〜図１１の例で示したように、スキャン方法を切り替えればビーム間のショット数を変えて（制御ユニットを変えて）描画することが可能となる。これらは、設計の要求に合わせて選択されれば良い。
【００３９】
以上のように、マルチビーム形成後、マルチビームのブランキング偏向を行う前に、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３を通過したマルチビームを集束させる。そして、マルチビームのブランキング偏向を行う前であってマルチビーム形成アパーチャ部材２０３を通過したマルチビームを集束させた後に、制限アパーチャ部材２１６を用いて、集束点から外れた荷電粒子の通過を制限する。そして、工程と、
制限アパーチャ部材２１６を通過したマルチビームを、複数のブランカーを有するブランカーアレイに投影する。かかる構成により、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３で生じた散乱電子とＸ線とがブランカーアレイに入射することを抑制できる。
【００４０】
実施の形態２．
実施の形態１では、ブランキングプレート２０４には、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３の各穴２２の配置位置に合わせて通過孔が形成された例を示した。これにより、ブランキングプレート２０４は、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３で形成されたマルチビームと同じサイズのビームを偏向している。実施の形態２では、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３で形成されたマルチビームのサイズを変更可能な装置構成について説明する。以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態１と同様である。
【００４１】
図１２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１２において、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３と制限アパーチャ部材２１６との間に、複数の電磁レンズ２１２，２１３を配置し、制限アパーチャ部材２１６とブランキングプレート２０４との間に、複数の電磁レンズ２１５，２１４を配置した点以外は、図１と同様である。但し、図１２において、ブランキングプレート２０４におけるマルチビームの通過孔は、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３の各穴２２の配置位置とは、その配置ピッチが異なっている。
【００４２】
図１３は、実施の形態２におけるマルチビーム形成アパーチャ部材とブランキングプレート間でのマルチビームのサイズを説明するための概念図である。図１３において、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３の複数の穴２２を通過することによって、形成されたマルチビーム２０は、電磁レンズ２１２によって屈折させられ、さらに、電磁レンズ２１３によって屈折させられて集束する。そして、集束位置に配置される制限アパーチャ部材２１６（第２のアパーチャ部材）によって、集束点から外れた散乱電子３００の通過が制限される。そして、制限アパーチャ部材２１６によって散乱電子がカットされたマルチビーム２０は、電磁レンズ２１５によって屈折させられ、さらに、電磁レンズ２１４によって屈折させられてブランキングプレート２０４にほぼ垂直に投影される。その際、複数の電磁レンズ２１２，２１３の励磁比Ｒ１／Ｒ２と、複数の電磁レンズ２１５，２１４の励磁比ｒ１／ｒ２と、を可変にすることで、電磁レンズの配置位置を動かさなくてもマルチビーム２０のサイズを可変にできる。言い換えれば、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３によって形成されたマルチビーム２０のサイズｄ１と、ブランキングプレート２０４に投影されるマルチビーム２０のサイズｄ２とを変更することができる。
【００４３】
図１４は、実施の形態２におけるマルチビームで形成されるパターン像のサイズの一例を示す図である。例えば、ビームサイズを縮小するように励磁することで、試料１０１へ照射されるパターンのサイズを図１４（ａ）に示す１：１のサイズのショットパターン３７から図１４（ｂ）に示す縮小サイズのショットパターン３８へと調整することができる。
【００４４】
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。上述した例では、電磁レンズ２１２，２１３，２１４，２１５を用いたが、静電レンズを用いても構わない。また、上述した例では、ビームｏｎ状態のマルチビームを偏向器２０８で試料１０１の所望の位置へと偏向しているが、これに限るものではない。偏向器２０８を搭載せずに、そのまま照射してもよい。また、上述した例では、ブランキングプレート２０４内の各ブランカーにロジック回路を設けたがこれに限るものではない。ロジック回路は、ブランキングプレート２０４の外部にあっても構わない。
【００４５】
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。
【００４６】
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マルチ荷電粒子ビーム描画装置及び方法は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００４７】
２０ マルチビーム
２２ 穴
２４，２６ 電極
２８ ロジック回路
３０ 描画領域
３２ ストライプ領域
３４ 照射領域
３６，３７，３８ ショットパターン
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 制御計算機
１１２ メモリ
１３０，１３２ 偏向制御回路
１３６ ＤＡＣアンプ
１４０ 記憶装置
１５０ 描画部
１６０ 制御部
２００，３１０ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３ マルチビーム形成アパーチャ部材
２０４ ブランキングプレート
２０５ 電磁レンズ
２０６，２１６ 制限アパーチャ部材
２０７ 対物レンズ
２０８ 偏向器
２１２，２１３，２１４，２１５ 電磁レンズ
２２２，２２４ 真空ポンプ
３００ 散乱電子
５００ 電子ビーム
５０１ 電子銃
５１０ マスク
５１２ ブランキング偏向電極アレイ
５２０ コンタミ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチ荷電粒子ビーム描画装置及びマルチ荷電粒子ビーム描画方法に関する。
【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。
【０００４】
図１５は、従来のマルチビーム方式の描画装置での構成の一部を示す図である。かかるマルチビーム方式の描画装置では、例えば、図１５に示すように、電子銃５０１から放出された電子ビーム５００が複数の穴を持ったマスク（マルチビーム形成アパーチャ）５１０を通ることでマルチビーム５０２が形成される。そして、マスク５１０に近接したブランキング偏向電極アレイ（ブランカーアレイ）５１２によって、各々、ブランキング制御され、下流側のアパーチャで遮蔽されなかった各ビームが光学系で縮小され、偏向器で偏向され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）。
【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】
かかるマルチビーム方式の描画装置では、従来、マルチビームを形成する複数の穴を持ったマスク（マルチビーム形成アパーチャ）と各ビームを個別にブランキング制御するためのブランキング偏向電極アレイ（ブランカーアレイ）とが近接して配置されている。マルチビーム形成アパーチャによって散乱した電子がブランキング偏向電極アレイに流入し、絶縁物部分を帯電させてしまう。或いは、コンタミ５２０を成長させてしまうといった問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、マルチビーム形成アパーチャによって散乱した荷電粒子による、ブランキング偏向器アレイへの帯電とコンタミ成長を抑制することが可能な装置および方法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】
【０００８】
本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
複数の開口部を有し、複数の開口部全体が含まれる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第１のアパーチャ部材と、
第１のアパーチャ部材の複数の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複数のブランカーが配置されたブランカーアレイと、
第１のアパーチャ部材とブランカーアレイとの間に配置された、第１と第２の電子レンズと、
第１と第２の電子レンズの間であってマルチビームの集束点位置に配置され、集束点から外れた荷電粒子の通過を制限する第２のアパーチャ部材と、
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第３のアパーチャ部材と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、第１と第２の電子レンズに対し、逆向きかつ同じ大きさで励磁するレンズ制御部をさらに備えると好適である。
【００１０】
また、第２のアパーチャ部材は、積層構造によって形成され、ビームの入射方向に対して上層部材が下層部材よりも低原子番号の材料によって形成され、上層部材の厚さが荷電粒子の飛程よりも厚く形成されると好適である。
【００１１】
また、第２のアパーチャ部材は、ビームの上流側の真空チャンバと下流側の真空チャンバとを仕切る差動排気用部材として用いられると好適である。
【００１２】
本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム描画方法は、
荷電粒子ビームを放出する工程と、
複数の開口部を有する第１のアパーチャ部材を用いて、複数の開口部全体が含まれる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工程と、
マルチビームのブランキング偏向を行う前に、第１のアパーチャ部材を通過したマルチビームを集束させる工程と、
マルチビームのブランキング偏向を行う前であって第１のアパーチャ部材を通過したマルチビームを集束させた後に、第２のアパーチャ部材を用いて、集束点から外れた荷電粒子の通過を制限する工程と、
第２のアパーチャ部材を通過したマルチビームを、複数のブランカーを有するブランカーアレイに投影する工程と、
複数のブランカーを用いて、ブランカーアレイに投影され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工程と、
第３のアパーチャ部材を用いて、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工程と、
第３のアパーチャ部材を通過したマルチビームを用いて、試料にパターンを描画する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一態様によれば、マルチビーム形成アパーチャによって散乱した荷電粒子を遮蔽できる。よって、ブランキング偏向器アレイへの帯電とコンタミ成長を抑制することができる。その結果、描画装置の寿命を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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におけるブランキングプレートの構成を示す上面概念図である。
【図５】実施の形態１における散乱電子遮蔽用の制限アパーチャ部材の構成を示す断面部である。
【図６】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７】実施の形態１におけるラスタースキャンの描画動作を説明するための概念図である。
【図８】実施の形態１におけるビーム間ピッチのｎ倍の長さステージ移動させた場合の各ショットの照射位置の一例をより詳細に説明するための概念図である。
【図９】実施の形態１におけるビーム間ピッチのｎ倍の長さステージ移動させた場合の各ショットの照射位置の他の一例をより詳細に説明するための概念図である。
【図１０】実施の形態１におけるビーム間ピッチのｎ倍の長さステージ移動させた場合の各ショットの照射位置の他の一例をより詳細に説明するための概念図である。
【図１１】実施の形態１におけるビーム間ピッチのｎ倍の長さステージ移動させた場合の各ショットの照射位置の他の一例をより詳細に説明するための概念図である。
【図１２】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１３】実施の形態２におけるマルチビーム形成アパーチャ部材とブランキングプレート間でのマルチビームのサイズを説明するための概念図である。
【図１４】実施の形態２におけるマルチビームで形成されるパターン像のサイズの一例を示す図である。
【図１５】従来のマルチビーム方式の描画装置での構成の一部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３、電磁レンズ２１２、制限アパーチャ部材２１６、電磁レンズ２１４、ブランキングプレート（ブランカーアレイ）２０４、電磁レンズ２０５、制限アパーチャ部材２０６、対物レンズ２０７、および偏向器２０８が配置されている。電磁レンズ２１２，２１４は、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３とブランキングプレート２０４との間に配置されている。
電磁レンズ２１２，２１４によって、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３の像がブランキングプレート（ブランカーアレイ）２０４の偏向中心及びその近傍に結像される。これは、ブランキングプレート動作時に試料面上のマルチビームの縮小された像の移動を抑制する為である。
また、電磁レンズ２１２，２１４の間に制限アパーチャ部材２１６が配置される。制限アパーチャ部材２１６は、電磁レンズ２１２，２１４の間であって電磁レンズ２１２によって集束されたマルチビームの集束点位置に配置される。制限アパーチャ部材２１６には、例えば、中央に開口部が形成され、集束点から外れたビームの通過を制限する。そして、制限アパーチャ部材２１６は、ビームの上流側の真空チャンバと下流側の真空チャンバとを仕切る差動排気用部材として用いられる。電子鏡筒１０２内の制限アパーチャ部材２１６より上部（上流側）は、真空ポンプ２２２によって真空引きされる。電子鏡筒１０２内の制限アパーチャ部材２１６より下部（下流側）は、真空ポンプ２２４によって真空引きされる。
【００１７】
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。
【００１８】
制御部１６０は、制御計算機１１０、メモリ１１２、磁気ディスク装置等の記憶装置１４０、レンズ制御回路１２０、偏向制御回路１３０，１３２、及びデジタル・アナログ変換（ＤＡＣ）アンプ１３６を有している。制御計算機１１０、メモリ１１２、記憶装置１４０、レンズ制御回路１２０、及び偏向制御回路１３０，１３２は、図示しないバスを介して互いに接続されている。記憶装置１４０（記憶部）には、描画データが外部から入力され、格納されている。レンズ制御回路１２０、及び偏向制御回路１３０，１３２は、制御計算機１１０によって制御される。
【００１９】
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。
【００２０】
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、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３には、縦（ｙ方向）ｍ列×横（ｘ方向）ｎ列（ｍ，ｎ≧２）の複数の穴（開口部）２２が所定の配列ピッチで形成されている。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例えば長方形或いは正方形で形成される。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。
【００２１】
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（「ブランカーアレイ」、「ブランキング偏向電極アレイ」或いは「ブランキング偏向器アレイ」ともいう。）２０４には、マルチビーム形成アパーチャ部材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）が、それぞれ配置される。このように、ブランキングプレート（ブランカーアレイ）２０４は、それぞれ対応するビームのブランキング偏向を行う複数のブランカーが配置される。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。
【００２２】
図４は、実施の形態１におけるブランキングプレートの構成の一部を示す上面概念図である。ブランキングプレート２０４には、それぞれ対となる２つの電極２４，２６を制御するロジック回路２８が配置される。ロジック回路２８の制御によって、ブランキング偏向が行われる。
【００２３】
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によりほぼ垂直にマルチビーム形成アパーチャ部材２０３（第１のアパーチャ部材）全体を照明する。マルチビーム形成アパーチャ部材２０３には、矩形例えば長方形或いは正方形の複数の穴（開口部）が形成される。マルチビーム形成アパーチャ部材２０３は、複数の穴（開口部）２２全体が含まれる領域に電子ビーム２００の照射を受け、複数の穴（開口部）２２を電子ビーム２００の一部がそれぞれ通過することにより、マルチビーム２０を形成する。このように、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３の複数の穴２２を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，ｂ，ｃ，・・・が形成される。かかるマルチビーム２０は、電磁レンズ２１２によって集束され、集束位置に配置される制限アパーチャ部材２１６（第２のアパーチャ部材）によって、集束点から外れた散乱電子３００の通過が制限される。これにより、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３によって散乱した電子が遮蔽される。そのため、これより下流側のブランキングプレート２０４への散乱電子の侵入を防止できる。そして、制限アパーチャ部材２１６によって散乱電子がカットされたマルチビーム２０は、電磁レンズ２１４によって、ブランキングプレート２０４にほぼ垂直に投影される。
【００２４】
ここで、電磁レンズ２１２，２１４は、レンズ制御回路１２０によって、逆向きかつ同じ大きさで励磁される。これにより、電磁レンズ２１２を通過したマルチビームが電磁レンズ２１４を通過する際に回転してしまうことを回避できる。レンズ制御回路１２０は、レンズ制御部の一例である。
【００２５】
そして、散乱電子がカットされたマルチビーム２０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内を通過する。偏向制御回路１３０によって制御された制御信号が、ブランキングプレート２０４の各ブランカー用のロジック回路２８に出力され、各ブランカーは、それぞれ、ロジック回路２８によって制御され、個別に通過する電子ビーム２０を偏向する。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，ｂ，ｃ，・・・は、電磁レンズ２０５によって、集束され、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３１０は、制限アパーチャ部材２０６（第３のアパーチャ部材）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。
【００２６】
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は、対物レンズ２０７により焦点が合わされ、偏向器２０８によって、制限アパーチャ部材２０６を通過した各ビーム（マルチビーム２０全体）が同方向にまとめて偏向され、各ビームの試料１０１上のそれぞれの照射位置に照射される。また、例えばＸＹステージ１０５が連続移動している時、ビームの照射位置がＸＹステージ１０５の移動に追従するように偏向器２０８によって制御される。一度に照射されるマルチビーム２０は、理想的にはアパーチャ部材２０３の複数の穴の配列ピッチに上述した所望の縮小率を乗じたピッチで並ぶことになる。描画装置１００は、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、不要なビームはブランキング制御によりビームｏｆｆに制御される。
【００２７】
図５は、実施の形態１における散乱電子遮蔽用の制限アパーチャ部材の構成を示す断面部である。制限アパーチャ部材２１６は、上層側から第１の部材１０、第２の部材１２、第３の部材１４、及び第４の部材１６の積層構造によって形成される。制限アパーチャ部材２１６は、ビームの入射方向に対して上層部材の第１の部材１０が下層部材の第４の部材よりも低原子番号の材料によって形成される。また、上層部材の第１の部材１０の厚さは電子の飛程よりも厚く形成されると好適である。第１の部材１０によって、散乱電子をカットする。第１の部材１０の材料として、例えば、カーボン或いは導電性を与えたダイヤモンドライクカーボン等が好適である。
今、上層部材としてカーボンを用い、これに５０ｋｅＶの電子が入射する場合を考える。この時飛程Ｒとして、
Ｒ（μｍ）＝０．０２７６Ａ×Ｅ０＾１．６７／（ρ×Ｚ＾０．８８９）
を使用する。右辺中、Ａは部材の原子量、Ｚは原子番号、Ｅ０はｋＶ単位の加速電圧、ρは密度（ｇ／ｃｍ３）であり、この時、右辺はμｍ単位で電子の飛程を与える。（Ｊｏｎ Ｏｒｌｏｆｆ編：Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｏｐｔｉｃｓ，１９９７年， ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ、ｐ３７７）
Ａ＝１２、Ｚ＝６とし、ρ＝２．２５ｇ／ｃｍ３とすると、Ｒ＝２０．５μｍである。
また、第４の部材１６によって、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３によって発生したＸ線を遮蔽する。第４の部材１６の材料は、例えば、タングステン（Ｗ）等が好適である。第４の部材１６の厚さは、Ｘ線を遮蔽するに十分な厚さにすることが好適である。また、第３の部材１４によってアパーチャの開口部の形状寸法を高精度に加工する。よって、第１の部材１０は、第３の部材１４よりも若干大きく開口部が形成される。また、第１の部材１０の開口部は、下側に細くなっていくテーパ状に形成されるとよい。そして、最小径の寸法が第３の部材１４の開口部よりも若干大きく形成される。第３の部材１４の材料として、例えば、シリコン（Ｓｉ）等が好適である。また、また、第２の部材１２によって、第１と第３の部材１０，１４の密着性を向上させる。第２の部材１２の材料は、例えば、ＳｉＣが好適である。ここでは、一例として、４層の部材で構成されているが、これに限るものではない。例えば、第１と第４の部材１０，１６の２層によって構成されてもよい。かかる２層により、散乱電子とＸ線を遮蔽できる。
【００２８】
従来のマルチビーム描画装置のように、マルチビーム形成アパーチャ部材とブランキングプレートとが近接して配置されている場合、マルチビーム形成アパーチャ部材で生じた散乱電子の他に、Ｘ線が発生する。かかるＸ線がブランキングプレートに侵入するとブランキングプレート内のロジック回路が損傷してしまうといった問題も起こる。実施の形態１によれば、制限アパーチャ部材２１６によって、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３によって発生したＸ線を遮蔽できるので、Ｘ線がブランキングプレート２０４に侵入することを抑制できる。よって、とブランキングプレート２０４内のロジック回路２８の損傷を回避できる。
【００２９】
また、実施の形態１では、制限アパーチャ部材２１６がビームの上流側の真空チャンバと下流側の真空チャンバとを仕切る差動排気用部材として用いられる。そして、仕切られた電子鏡筒１０２内の制限アパーチャ部材２１６より上部（上流側）を高真空に保つことで、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３で生じるコンタミの成長を抑制できる。
更に、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３の周囲部分または保持部分に図示していない加熱手段を設けて、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３の温度を例えば150℃以上に保つ様にすることもコンタミの成長を抑制する上で有効である。加熱手段としては例えば抵抗加熱を用いることができる。この時に抵抗に流す電流による磁場が電子ビーム軌道に影響を与えない様に電流の流れを規定することが望ましい。 例えば加熱用抵抗としてニクロム線を用いる場合は、電気的に絶縁させた、戻り電流を流す銅線とより線構造にすることが有効である。この時、制限アパーチャ部材２１６は、常温で一定温度になる様に温度制御された鏡筒本体に接続することにより、温度を一定に保つ様にする。これにより制限アパーチャ部材２１６は熱シールドとしても機能する。この様にすることで、ブランキングプレート２０４へのマルチビーム成型アパーチャ２０３からの熱輻射による熱流入を抑制することが出来る。
【００３０】
以上のように、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３とブランキングプレート２０４との間に電磁レンズ２１２，２１４が配置され、電磁レンズ２１２，２１４の間に制限アパーチャ部材２１６が配置されることで、散乱電子がブランキングプレート２０４に入射するのを防止できる。よって、ブランキングプレート２０４への帯電とコンタミ成長を抑制することができる。その結果、描画装置の寿命を向上させることができる。
【００３１】
図６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６（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６（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。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２０８によってｙ方向に各ショットが順に移動する（スキャンする）ように偏向し、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。例えば、ｘ方向への移動速度とｙ方向へのスキャン速度が１：１であれば、図６（ｃ）に示すように、アパーチャ部材２０３の１つの穴Ａを通過したビームによるショットパターン３６は、１回目に照射された位置からｙ方向から−ｘ方向側に４５度の角度の方向（１３５度の方向）に順にずれながら照射されていくことになる。同様に、アパーチャ部材２０３の１つの穴Ｂを通過したビームによるショットパターン３６は、１回目に照射された位置からｙ方向から−ｘ方向側に４５度の角度の方向に順にずれながら照射されていくことになる。アパーチャ部材２０３の各穴ＣからＨを通過した各ビームによるショットパターン３６も、同様に、それぞれ１回目に照射された位置からｙ方向から−ｘ方向側に４５度の角度の方向に順にずれながら照射されていくことになる。このように、一度に照射される縦横２×２のビームで囲まれる各領域内をラスタースキャン方式で描画していくことになる。縦横２×２のビームで囲まれる各領域は、図中下側の横２つのビーム位置を含み、上側の２つのビーム位置は、当該領域の１段ｙ方向側の領域に含まれる。
【００３２】
図７は、実施の形態１におけるラスタースキャンの描画動作を説明するための概念図である。例えば、アパーチャ部材２０３についてｘ方向に８つの穴Ａ〜Ｈが形成されている場合に、一度に照射されるｘ方向に隣り合うショットパターン３６間をステージが移動する間に、一度に照射される縦横２×２のビームで囲まれる各領域内を複数回のショットのビームで照射する。例えば、所定の量子化寸法で格子状に配置した制御グリッド（ＡＵ：アドレスユニット）のサイズを一度に照射される縦横２×２のビームで囲まれる各領域内をｎＡＵ×ｎＡＵになるサイズに設定し、ステージ移動中、かかる縦横２×２のビームで囲まれる各領域をＡＵ（制御グリッド）間隔でｎ回のショットのビームで照射する。ここでは、ＡＵのサイズを一度に照射される理想的な縦横２×２のビームで囲まれる各領域内を８ＡＵ×８ＡＵになるサイズに設定し、ステージ移動中、かかる縦横２×２のビームで囲まれる各領域をＡＵ毎にショットし、８回のショットのビームで照射する。例えば、穴Ａの８回目のショットは、隣りの穴Ｂの１回目のショットのｙ方向に８ＡＵ分ずれた位置に照射される。ＡＵ毎にショットする場合に、アパーチャ部材２０３の１つの穴Ａを通過したビームによるショットパターン３６について、ｘ、ｙ方向にショットパターン３６同士が重なり合うように照射していく方法がパターン精度得る上で望ましい。ここでは、例えば、ビームサイズがＡＵの２倍になるように設定している。この場合、ｘ、ｙ方向にそれぞれ１／２ずつショットパターン３６同士が重なり合うように照射していくことになる。
【００３３】
図８は、実施の形態１におけるビーム間ピッチのｎ倍の長さステージ移動させた場合の各ショットの照射位置の一例をより詳細に説明するための概念図である。図８において、丸で囲まれた数字のうち、「１」はアパーチャ部材２０３の各穴Ａを通過したビームによるショット位置を示す。図８において、丸で囲まれた数字のうち、「２」はアパーチャ部材２０３の各穴Ｂを通過したビームによるショット位置を示す。図８において、丸で囲まれた数字のうち、「３」はアパーチャ部材２０３の各穴Ｃを通過したビームによるショット位置を示す。図８において、丸で囲まれた数字のうち、「４」はアパーチャ部材２０３の各穴Ｄを通過したビームによるショット位置を示す。図８において、丸で囲まれた数字のうち、「５」はアパーチャ部材２０３の各穴Ｅを通過したビームによるショット位置を示す。図８において、丸で囲まれた数字のうち、「６」はアパーチャ部材２０３の各穴Ｆを通過したビームによるショット位置を示す。図８において、丸で囲まれた数字のうち、「７」はアパーチャ部材２０３の各穴Ｇを通過したビームによるショット位置を示す。図８において、丸で囲まれた数字のうち、「８」はアパーチャ部材２０３の各穴Ｈを通過したビームによるショット位置を示す。また、「１１」から「１８」は、アパーチャ部材２０３の各穴Ａ〜ＨとはＹ方向に１段上に位置する別の各穴を示す。また、四角で囲まれた位置は、アパーチャ部材２０３の各穴Ａ〜Ｈの位置を示す。アパーチャ部材２０３の各穴Ａ〜Ｈを通過したビームによる各ショットパターン３６は、理想的には互いにビーム間ピッチだけ離れた位置にそれぞれ照射される。そして、ビーム間ピッチをＡＵ（制御グリッド）間隔でｎ回（ここでは８回）ショットしながらビーム間ピッチのｎ倍（ここでは８回）の長さをステージ移動させると、図８に示すように、一度に照射される縦横２×２のビームで囲まれる各領域内は、アパーチャ部材２０３の各穴Ａ〜Ｈを通過したビームによる各ショットパターン３６によって埋め尽くされることになる。描画したいパターンの形状に応じて、かかるショットのうち、不要なショットのビームをｏｆｆにすれば、残りのショットパターン３６を繋ぎ合わせることによって試料１０１上に所望の形状のパターンを描画することができる。
【００３４】
図８では、ステージ移動方向を＋Ｘ方向とし、それと直行するＹ方向にビーム全体をスキャンするように制御する。この様子を同図の右側に概念的に矢印で図示している。また、アパーチャの開口（穴）位置の下にスキャン開始のタイミングを、Ｔ＝０を基準として、Ｔ＝−６〜７で示している。図６は、Ｔ＝０の時点で、各ビームがスキャンを開始する描画位置を模式的に表している。この例では、ステージの＋Ｘ方向ステージ移動に合わせてＹスキャンを行うことで、描画位置が相対的に−Ｘ方向に移動しながら、全面をビームショットで塗りつぶして行く。Ｔ＝０で０回目のＹ方向スキャンが終わると、ビーム位置は隣のビームの１ＡＵ（−Ｘ方向へ）ずれた所にあり、ここから１回目（Ｔ＝１）のスキャンを開始する。ステージ移動速度は、１回のＹスキャンが終わった時点でビーム位置が隣のビームの１ＡＵ（−Ｘ方向へ）ずれた所になるように制御される。Ｙ方向上下のビームについても同様に描画が行われ、ＡＵ単位で全面を塗り潰すようにビームショットができる。これらのビームショットの各々にどの程度の照射量を与えるかで様々なパターンが描画されることになる。
【００３５】
図９は、実施の形態１におけるビーム間ピッチのｎ倍の長さステージ移動させた場合の各ショットの照射位置の他の一例をより詳細に説明するための概念図である。図９において、丸で囲まれた数字と、アパーチャ部材２０３の各穴の位置との関係は図８と同様である。また、「１１」から「１８」は、アパーチャ部材２０３の各穴Ａ〜ＨとはＹ方向に１段上に位置する別の各穴を示す。また、四角で囲まれた位置は、アパーチャ部材２０３の各穴Ａ〜Ｈの位置を示す。図９では、図８の変形例を示す。この例は、図８の例に対して、さらにＸ方向のスキャンを組み合わせたものである。０回目（Ｔ＝０）のＹスキャンが終了すると、この図の例では、原点位置（スキャン開始位置）は左側の穴を通過したビームの０回目（Ｔ＝０）のスキャン開始位置と一致する。言い換えれば、そのようにステージ速度を制御する。左の穴のビームの描画位置と重ならないように、１回目（Ｔ＝１）のスキャン開始位置を左（−Ｘ方向）へ１制御ユニット（１ＡＵ）だけずらして（Ｘスキャンして）Ｙスキャンを開始する。このような処理を順次繰り返す。Ｔ＝７の時点でのスキャンを終えると、Ｘ方向の偏向量は０に戻して、再び同じ処理を繰り返す。
【００３６】
図１０は、実施の形態１におけるビーム間ピッチのｎ倍の長さステージ移動させた場合の各ショットの照射位置の他の一例をより詳細に説明するための概念図である。図１０では、図８のさらなる変形例を示す。図１０において、丸で囲まれた数字と、アパーチャ部材２０３の各穴の位置との関係は図８と同様である。また、「１１」から「１８」は、アパーチャ部材２０３の各穴Ａ〜ＨとはＹ方向に１段上に位置する別の各穴を示す。また、四角で囲まれた位置は、アパーチャ部材２０３の各穴Ａ〜Ｈの位置を示す。図１０の例では、Ｙスキャンをステージ移動に追従してほぼ４５°方向に行う。その結果、図に示すように、Ｙスキャンによる照射位置はＸ方向には移動せずに＋Ｙ方向へ順次描画されることになる。ステージ移動速度は、１回のＹスキャンが終わった時点でビーム位置が隣のビームの１ＡＵ（−Ｘ方向へ）ずれた所になるように制御される。このように描画を行うと、各ビームの照射位置がＸＹに整列した描画位置とすることができる。
【００３７】
図１１は、実施の形態１におけるビーム間ピッチのｎ倍の長さステージ移動させた場合の各ショットの照射位置の他の一例をより詳細に説明するための概念図である。図１１では、図１０のさらなる変形例を示す。図１１において、丸で囲まれた数字と、アパーチャ部材２０３の各穴の位置との関係は図８と同様である。また、「１１」から「１８」は、アパーチャ部材２０３の各穴Ａ〜ＨとはＹ方向に１段上に位置する別の各穴を示す。また、四角で囲まれた位置は、アパーチャ部材２０３の各穴Ａ〜Ｈの位置を示す。図１１には、図１０の例にＸ方向スキャンを組み合わせた例を示す。Ｙ方向スキャンと共に、ステージ速度に追従してＸ方向へ移動するように描画位置を順に制御すると、描画位置は順にＹ方向へ移動した位置へ描画される。０回目（Ｔ＝０）のステージ移動に追従したＹスキャンが終了すると、この図の例では、原点位置（スキャン開始位置）は左側の穴を通過したビームの０回目（Ｔ＝０）のスキャン開始位置と一致する。言い換えれば、そのようにステージ速度を制御する。左の穴のビームの描画位置と重ならないように、１回目（Ｔ＝１）のスキャン開始位置をＸスキャンにより左（−Ｘ方向）へ１制御ユニット（１ＡＵ）だけずらしてステージ移動に追従したＹスキャンを開始する。このような処理を順次繰り返す。Ｔ＝７の時点でのスキャンを終えると、Ｘ方向の偏向量は０に戻して、再び同じ処理を繰り返す。ここで、例えば、さらにＹ方向のスキャン速度を変えると、Ｙ方向のショット間隔が変えられる。
【００３８】
図８〜図１１で各ショットの照射位置の一例を示したように、ステージ移動と組み合わせたスキャンの方法は色々と選択できる。Ｙ方向スキャンのみで描画する方法は制御がシンプルで済むというメリットがあるが、Ｘ方向のスキャンが無い分だけ融通性が乏しい。一方、ＸＹ両方向のスキャンを組み合わせた方法にはより選択肢があるというメリットがある。例えば、図８〜図１１の例で示したように、スキャン方法を切り替えればビーム間のショット数を変えて（制御ユニットを変えて）描画することが可能となる。これらは、設計の要求に合わせて選択されれば良い。
【００３９】
以上のように、マルチビーム形成後、マルチビームのブランキング偏向を行う前に、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３を通過したマルチビームを集束させる。そして、マルチビームのブランキング偏向を行う前であってマルチビーム形成アパーチャ部材２０３を通過したマルチビームを集束させた後に、制限アパーチャ部材２１６を用いて、集束点から外れた荷電粒子の通過を制限する。そして、工程と、
制限アパーチャ部材２１６を通過したマルチビームを、複数のブランカーを有するブランカーアレイに投影する。かかる構成により、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３で生じた散乱電子とＸ線とがブランカーアレイに入射することを抑制できる。
【００４０】
実施の形態２．
実施の形態１では、ブランキングプレート２０４には、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３の各穴２２の配置位置に合わせて通過孔が形成された例を示した。これにより、ブランキングプレート２０４は、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３で形成されたマルチビームと同じサイズのビームを偏向している。実施の形態２では、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３で形成されたマルチビームのサイズを変更可能な装置構成について説明する。以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態１と同様である。
【００４１】
図１２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１２において、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３と制限アパーチャ部材２１６との間に、複数の電磁レンズ２１２，２１３を配置し、制限アパーチャ部材２１６とブランキングプレート２０４との間に、複数の電磁レンズ２１５，２１４を配置した点以外は、図１と同様である。但し、図１２において、ブランキングプレート２０４におけるマルチビームの通過孔は、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３の各穴２２の配置位置とは、その配置ピッチが異なっている。
【００４２】
図１３は、実施の形態２におけるマルチビーム形成アパーチャ部材とブランキングプレート間でのマルチビームのサイズを説明するための概念図である。図１３において、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３の複数の穴２２を通過することによって、形成されたマルチビーム２０は、電磁レンズ２１２によって屈折させられ、さらに、電磁レンズ２１３によって屈折させられて集束する。そして、集束位置に配置される制限アパーチャ部材２１６（第２のアパーチャ部材）によって、集束点から外れた散乱電子３００の通過が制限される。そして、制限アパーチャ部材２１６によって散乱電子がカットされたマルチビーム２０は、電磁レンズ２１５によって屈折させられ、さらに、電磁レンズ２１４によって屈折させられてブランキングプレート２０４にほぼ垂直に投影される。その際、複数の電磁レンズ２１２，２１３の励磁比Ｒ１／Ｒ２と、複数の電磁レンズ２１５，２１４の励磁比ｒ１／ｒ２と、を可変にすることで、電磁レンズの配置位置を動かさなくてもマルチビーム２０のサイズを可変にできる。言い換えれば、マルチビーム形成アパーチャ部材２０３によって形成されたマルチビーム２０のサイズｄ１と、ブランキングプレート２０４に投影されるマルチビーム２０のサイズｄ２とを変更することができる。
【００４３】
図１４は、実施の形態２におけるマルチビームで形成されるパターン像のサイズの一例を示す図である。例えば、ビームサイズを縮小するように励磁することで、試料１０１へ照射されるパターンのサイズを図１４（ａ）に示す１：１のサイズのショットパターン３７から図１４（ｂ）に示す縮小サイズのショットパターン３８へと調整することができる。
【００４４】
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。上述した例では、電磁レンズ２１２，２１３，２１４，２１５を用いたが、静電レンズを用いても構わない。また、上述した例では、ビームｏｎ状態のマルチビームを偏向器２０８で試料１０１の所望の位置へと偏向しているが、これに限るものではない。偏向器２０８を搭載せずに、そのまま照射してもよい。また、上述した例では、ブランキングプレート２０４内の各ブランカーにロジック回路を設けたがこれに限るものではない。ロジック回路は、ブランキングプレート２０４の外部にあっても構わない。
【００４５】
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。
【００４６】
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マルチ荷電粒子ビーム描画装置及び方法は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００４７】
２０ マルチビーム
２２ 穴
２４，２６ 電極
２８ ロジック回路
３０ 描画領域
３２ ストライプ領域
３４ 照射領域
３６，３７，３８ ショットパターン
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 制御計算機
１１２ メモリ
１３０，１３２ 偏向制御回路
１３６ ＤＡＣアンプ
１４０ 記憶装置
１５０ 描画部
１６０ 制御部
２００，３１０ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３ マルチビーム形成アパーチャ部材
２０４ ブランキングプレート
２０５ 電磁レンズ
２０６，２１６ 制限アパーチャ部材
２０７ 対物レンズ
２０８ 偏向器
２１２，２１３，２１４，２１５ 電磁レンズ
２２２，２２４ 真空ポンプ
３００ 散乱電子
５００ 電子ビーム
５０１ 電子銃
５１０ マスク
５１２ ブランキング偏向電極アレイ
５２０ コンタミ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
複数の開口部を有し、前記複数の開口部全体が含まれる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第１のアパーチャ部材と、
前記第１のアパーチャ部材の複数の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複数のブランカーが配置されたブランカーアレイと、
前記第１のアパーチャ部材と前記ブランカーアレイとの間に配置された、第１と第２の電子レンズと、
前記第１と第２の電子レンズの間であって前記マルチビームの集束点位置に配置され、前記集束点から外れた荷電粒子の通過を制限する第２のアパーチャ部材と、
前記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第３のアパーチャ部材と、
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】
前記第１と第２の電子レンズに対し、逆向きかつ同じ大きさで励磁するレンズ制御部をさらに備えた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】
前記第２のアパーチャ部材は、積層構造によって形成され、ビームの入射方向に対して上層部材が下層部材よりも低原子番号の材料によって形成され、上層部材の厚さが荷電粒子の飛程よりも厚く形成され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】
前記第２のアパーチャ部材は、ビームの上流側の真空チャンバと下流側の真空チャンバとを仕切る差動排気用部材として用いられ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】
荷電粒子ビームを放出する工程と、
複数の開口部を有する第１のアパーチャ部材を用いて、前記複数の開口部全体が含まれる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工程と、
マルチビームのブランキング偏向を行う前に、前記第１のアパーチャ部材を通過したマルチビームを集束させる工程と、
マルチビームのブランキング偏向を行う前であって前記第１のアパーチャ部材を通過したマルチビームを集束させた後に、第２のアパーチャ部材を用いて、集束点から外れた荷電粒子の通過を制限する工程と、
前記第２のアパーチャ部材を通過したマルチビームを、複数のブランカーを有するブランカーアレイに投影する工程と、
複数のブランカーを用いて、ブランカーアレイに投影され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工程と、
第３のアパーチャ部材を用いて、前記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工程と、
前記第３のアパーチャ部材を通過したマルチビームを用いて、試料にパターンを描画する工程と、
を備えたことを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム描画方法。
【請求項１】
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
複数の開口部を有し、前記複数の開口部全体が含まれる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第１のアパーチャ部材と、
前記第１のアパーチャ部材の複数の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複数のブランカーが配置されたブランカーアレイと、
前記第１のアパーチャ部材と前記ブランカーアレイとの間に配置された、第１と第２の電子レンズと、
前記第１と第２の電子レンズの間であって前記マルチビームの集束点位置に配置され、前記集束点から外れた荷電粒子の通過を制限する第２のアパーチャ部材と、
前記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第３のアパーチャ部材と、
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】
前記第１と第２の電子レンズに対し、逆向きかつ同じ大きさで励磁するレンズ制御部をさらに備えた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】
前記第２のアパーチャ部材は、積層構造によって形成され、ビームの入射方向に対して上層部材が下層部材よりも低原子番号の材料によって形成され、上層部材の厚さが荷電粒子の飛程よりも厚く形成され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】
前記第２のアパーチャ部材は、ビームの上流側の真空チャンバと下流側の真空チャンバとを仕切る差動排気用部材として用いられ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】
荷電粒子ビームを放出する工程と、
複数の開口部を有する第１のアパーチャ部材を用いて、前記複数の開口部全体が含まれる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工程と、
マルチビームのブランキング偏向を行う前に、前記第１のアパーチャ部材を通過したマルチビームを集束させる工程と、
マルチビームのブランキング偏向を行う前であって前記第１のアパーチャ部材を通過したマルチビームを集束させた後に、第２のアパーチャ部材を用いて、集束点から外れた荷電粒子の通過を制限する工程と、
前記第２のアパーチャ部材を通過したマルチビームを、複数のブランカーを有するブランカーアレイに投影する工程と、
複数のブランカーを用いて、ブランカーアレイに投影され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工程と、
第３のアパーチャ部材を用いて、前記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工程と、
前記第３のアパーチャ部材を通過したマルチビームを用いて、試料にパターンを描画する工程と、
を備えたことを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム描画方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−９３５６６（Ｐ２０１３−９３５６６Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２１９４７４（Ｐ２０１２−２１９４７４）
【出願日】平成２４年１０月１日（２０１２．１０．１）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月１日（２０１２．１０．１）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
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