JP2010267909A - 荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法 - Google Patents

Abstract

【目的】ブランカーのチャージアップの状況変化を抑制する装置を提供する。
【構成】描画装置１００は、照射サイクルに応じて、ビームＯＦＦ時間にビーム全体を遮へいする第１のアパーチャ部材２０３と、第１のアパーチャ部材２０３上に配置されたブランカー２１２と、第１のアパーチャ部材２０３下に配置されたビームを成形する第２のアパーチャ部材２０６と、成形用の偏向器２０５と、成形されたビームを試料１０１上に偏向する主副偏向器と、ＳＦを超えたショット位置に次のショットを照射するまでの所定の時間内に、ダミーショットを行なうための照射サイクルを演算するダミーショットＤｕｔｙ演算部１１４と、ダミーショット用に演算された照射サイクルに応じてブランカー２１２を制御するダミーショット用の偏向制御部１２２と、を備え、かかる所定の時間の間中、第２のアパーチャ部材２０６でビームをブランキングすることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法に係り、例えば、電子ビームを可変成形させながら被描画対象基板となる試料にパターンを描画する描画装置および方法に関する。

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。これらの半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン（レチクル或いはマスクともいう。）が必要となる。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、高精度の原画パターンの生産に用いられる。

図１２は、従来の可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。可変成形型電子線（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）描画装置は、以下のように動作する。第１のアパーチャ部材４１０には、電子線３３０を成形するための矩形例えば長方形の開口４１１が形成されている。また、第２のアパーチャ部材４２０には、第１のアパーチャ部材４１０の開口４１１を通過した電子線３３０を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口４２１が形成されている。荷電粒子ソース４３０から照射され、第１のアパーチャ部材４１０の開口４１１を通過した電子線３３０は、偏向器により偏向され、第２のアパーチャ部材４２０の可変成形開口４２１の一部を通過して、所定の一方向（例えば、Ｘ方向とする）に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０に照射される。すなわち、第１のアパーチャ部材４１０の開口４１１と第２のアパーチャ部材４２０の可変成形開口４２１との両方を通過できる矩形形状が、Ｘ方向に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０の描画領域に描画される。第１のアパーチャ部材４１０の開口４１１と第２のアパーチャ部材４２０の可変成形開口４２１との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形方式という。

ここで、電子ビーム描画装置では、ビームを試料上に照射する動作とビームが照射されないようにカットする動作を行なう。ビームを試料上に照射する動作では、電子ビームにブランキングアパーチャ部材の開口部を通過させる。また、ビームが照射されないようにカットする動作では、ブランカー（ブランキング偏向器）で電子ビームをブランキングアパーチャ部材の遮へい部分に偏向することで電子ビームを遮へいする。これらの動作を繰り返し行なうことによってパターンを試料上に描画している。半導体デバイスの微細化に伴って描画パターンの図形数が増加するため高い生産性を得るためにはこれらの動作を高速に行なうことが可能なブランキング機構が必要となる。かかる高速性を実現するために、ブランカーの電極に終端抵抗を接続してインピーダンスマッチングを取り、電圧を印加した際にブランキング信号の反射波を抑制する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

ここで、ブランキングアパーチャ部材上に配置されたブランカーには、ブランキングアパーチャ部材上でカットされた電子ビームの反射電子や２次電子によってチャージアップされる。描画中は、例えば、主副２段の多段偏向器で試料上の所望の位置にビームを偏向する際、副偏向器での偏向領域を超えた位置に次のショットを照射するため主偏向器へのセトリング時間が必要となる。主偏向器へのセトリング時間中はビームＯＦＦとなるため、その間ずっと、ブランカーは反射電子や２次電子によってチャージアップされ続けることになる。或いは、今回のショット位置から次回のショット位置が離れている場合には、例えばステージを移動させることで次回のショットが可能となる主副偏向器での偏向領域を超えた位置まで試料を移動させる。移動中はビームＯＦＦとなるため、その間ずっと、ブランカーは反射電子や２次電子によってチャージアップされ続けることになる。このように、ビームＯＦＦとなる時間が長い場合、ブランカーに到達する反射電子や２次電子の量が通常のショットサイクル時よりも大幅に増大し、チャージアップの状況が大きく変化することになる。そのため、次回のショット時に電子ビームがチャージアップされた電場や磁場の影響を受けてしまい、位置ずれを起こしてしまうといった問題があった。例えば、上述した可変成形方式では第１のアパーチャ部材上に照射されるビームの位置が変化してしまい、成形されるビームの寸法精度が劣化してしまうといった問題があった。かかる場合、試料面上でもビーム位置に誤差が生じるため寸法精度だけではなく位置精度も劣化してしまう場合があった。

特開平１１−１５００５５号公報

上述したように、副偏向器での偏向領域を超えた位置に次のショットを照射するための主偏向器へのセトリング時間中や主副偏向器での偏向領域を超えた位置へのステージ移動中では、その間ずっと、ブランカーが反射電子や２次電子によってチャージアップされ続けることになる。このように、ビームＯＦＦとなる時間が長い場合、ブランカーに到達する反射電子や２次電子の量が通常のショットサイクル時よりも大幅に増大し、チャージアップの状況がＳＦ（サブフィールド）内を連続ショットする場合に比べて大きく変化することになる。そのため、次回のショット時に電子ビームがチャージアップされた電場や磁場の影響を受けてしまい、位置ずれや寸法誤差を起こしてしまうといった問題があった。しかし、従来、かかる問題を解決する手法が確立されていなかった。

本発明は、かかる問題を克服し、ブランカーやブランカー付近の部材のチャージアップの状況変化を抑制し、チャージアップに起因する次のショットでの位置ずれや寸法誤差を軽減する装置および方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
被描画対象基板を配置するステージと、
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
ビームＯＮ時間とビームＯＦＦ時間から構成される照射サイクルに応じて、ビームＯＮ時間に荷電粒子ビームを通過させ、ビームＯＦＦ時間に荷電粒子ビーム全体を遮へいする第１のアパーチャ部材と、
第１のアパーチャ部材上に配置され、照射サイクルに応じてビームＯＦＦ時間に荷電粒子ビーム全体を第１のアパーチャ部材上で荷電粒子ビーム全体が遮へいされる位置へと偏向するブランカーと、
第１のアパーチャ部材下に配置され、第１のアパーチャ部材を通過した荷電粒子ビームを成形する第２のアパーチャ部材と、
第１と第２のアパーチャ部材の間に配置され、第１のアパーチャ部材を通過した荷電粒子ビームを第２のアパーチャ部材上に偏向する成形偏向器と、
第２のアパーチャ部材を通過することによって成形された荷電粒子ビームを被描画対象基板上の所望の位置に偏向する主副２段の多段偏向器と、
多段偏向器のうち狭い領域を偏向領域とする副偏向器の偏向領域を超えた被描画対象基板上のショット位置に次の荷電粒子ビームのショットを照射する際にかかるショット位置への荷電粒子ビームの照射が可能となるまでの所定の時間内に、ダミーショットを行なうための前記照射サイクルを演算する演算部と、
所定の時間の間中、演算部によりダミーショット用に演算された照射サイクルに応じてブランカーを制御するダミーショット用の偏向制御部と、
を備え、
成形偏向器は、所定の時間の間中、第２のアパーチャ部材上で荷電粒子ビーム全体が遮へいされる位置に第１のアパーチャ部材を通過した荷電粒子ビーム全体を偏向することを特徴とする。

本発明の他の態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
被描画対象基板を配置するステージと、
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
ビームＯＮ時間とビームＯＦＦ時間から構成される照射サイクルに応じて、ビームＯＮ時間に荷電粒子ビームを通過させ、ビームＯＦＦ時間に荷電粒子ビーム全体を遮へいする第１のアパーチャ部材と、
第１のアパーチャ部材上に配置され、照射サイクルに応じてビームＯＦＦ時間に荷電粒子ビーム全体を第１のアパーチャ部材上で荷電粒子ビーム全体が遮へいされる位置へと偏向するブランカーと、
第１のアパーチャ部材下に配置され、第１のアパーチャ部材を通過した荷電粒子ビームを成形する第２のアパーチャ部材と、
第１と第２のアパーチャ部材の間に配置され、第１のアパーチャ部材を通過した荷電粒子ビームを第２のアパーチャ部材上に偏向する成形偏向器と、
第２のアパーチャ部材を通過することによって成形された荷電粒子ビームを被描画対象基板上の所望の位置に偏向する主副２段の多段偏向器と、
多段偏向器のうち狭い領域を偏向領域とする副偏向器の偏向領域を超えた被描画対象基板上のショット位置に次の荷電粒子ビームのショットを照射する際にかかるショット位置への荷電粒子ビームの照射が可能となるまでの所定の時間内に、ダミーショットを行なうための照射サイクルを演算する演算部と、
所定の時間の間中、演算部によりダミーショット用に演算された照射サイクルに応じてブランカーを制御するダミーショット用の偏向制御部と、
所定の時間の間中、第２のアパーチャ部材上における荷電粒子ビーム全体が遮へいされる位置に第１のアパーチャ部材を通過した荷電粒子ビームの光軸を移動させるコイルと、
を備えたことを特徴とする。

また、描画レイアウト情報が定義された描画データが入力され、記憶する記憶部をさらに備え、
ダミーショットを行なうための照射サイクルは、描画レイアウト情報を用いて演算されると好適である。

或いは、ダミーショットを行なうための照射サイクルは、次の荷電粒子ビームのショットに用いる照射サイクルと同じ照射サイクルになるように演算されるようにしても好適である。

本発明の一態様の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、
ビームＯＮ時間とビームＯＦＦ時間から構成される照射サイクルに応じて、ブランカーと第１のアパーチャ部材とを用いて、ビームＯＮ時間に荷電粒子ビームを通過させ、ビームＯＦＦ時間に荷電粒子ビーム全体を遮へいする工程と、
成形偏向器と第１のアパーチャ部材下に配置された第２のアパーチャ部材とを用いて、第１のアパーチャ部材を通過した荷電粒子ビームを成形する工程と、
主副２段の多段偏向器を用いて、第２のアパーチャ部材を通過することによって成形された荷電粒子ビームを被描画対象基板上の所望の位置に偏向する工程と、
多段偏向器のうち狭い領域を偏向領域とする副偏向器の偏向領域を超えた被描画対象基板上のショット位置に次の荷電粒子ビームのショットを照射する際にかかるショット位置への荷電粒子ビームの照射が可能となるまでの所定の時間内に、ダミーショットを行なうための照射サイクルを演算する工程と、
所定の時間の間中、ダミーショット用に演算された照射サイクルに応じて、ブランカーと第１のアパーチャ部材とを用いて、ビームＯＮ時間に荷電粒子ビームを通過させ、ビームＯＦＦ時間に荷電粒子ビーム全体を遮へいする工程と、
所定の時間の間中、第２のアパーチャ部材で第１のアパーチャ部材を通過した荷電粒子ビーム全体を遮へいする工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、ブランカーやブランカー付近の部材のチャージアップの状況変化を抑制できる。その結果、チャージアップに起因する次のショットでの位置ずれや寸法誤差を軽減できる。

実施の形態１における電子ビーム描画装置の構成を示す概念図である。 実施の形態１における実描画時におけるビーム偏向の様子を説明するための概念図である。 実施の形態１における照射サイクルの一例を示すフロー図である。 実施の形態１におけるビームＯＦＦの状態でステージ移動する場合の一例を示す図である。 実施の形態１における次のショット位置が別のＳＦに変わる場合の一例を示す図である。 実施の形態１におけるダミーショット時のビーム偏向の様子を説明するための概念図である。 実施の形態１におけるダミーショットの有無による照射位置の違いの一例を説明するための概念図である。 実施の形態２における電子ビーム描画装置の構成を示す概念図である。 実施の形態３における電子ビーム描画装置の構成を示す概念図である。 実施の形態３におけるビームＯＮ／ＯＦＦ時のビーム偏向の様子を説明するための概念図である。 実施の形態３におけるダミーショットの有無による照射位置の違いの一例を説明するための概念図である。 従来の可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。

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。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１における電子ビーム描画装置の構成を示す概念図である。図２は、実施の形態１における実描画時におけるビーム偏向の様子を説明するための概念図である。図１及び図２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、荷電粒子ビーム描画装置の一例となる。描画部１５０は、電子鏡筒１０２と描画室１０３を有している。電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１（放出部）、照明レンズ２０２、ブランカー２１２（ブランキング偏向器）、第１のアパーチャ部材２０３（第１の成形アパーチャ部材）、投影レンズ２０４、偏向器２０５（成形偏向器）、第２のアパーチャ部材２０６（第２の成形アパーチャ部材）、対物レンズ２０７、副偏向器２０９及び主偏向器２０８が配置されている。副偏向器２０９及び主偏向器２０８によって主副２段の多段偏向器を構成する。また、描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置されている。ＸＹステージ１０５上には、被描画対象基板となる試料１０１が配置される。また、ブランカー２１２は、例えば、一対の電極で構成される。電極は一対に限定されるものではなく、電極間を電子ビーム２００が通過する対となる対向する電極を備えていればよく、４極、或いはそれ以上の複数の電極でも構わない。また、偏向器２０５、副偏向器２０９及び主偏向器２０８は、例えば、４極、或いは８極の電極を備えている。或いはそれ以上の複数の電極でも構わない。

また、配置順序は、例えば、電子銃２０１、ブランカー２１２、第１のアパーチャ部材２０３、偏向器２０５、第２のアパーチャ部材２０６、対物レンズ２０７、副偏向器２０９、主偏向器２０８、及びＸＹステージ１０５の順で配置されている。対物レンズ２０７、副偏向器２０９、及び主偏向器２０８の順序は逆でも同位置でも構わない。また、電子鏡筒１０２内およびＸＹステージ１０５が配置された描画室１０３内は、図示していない真空ポンプにより真空引きされ、大気圧よりも低い圧力となる真空雰囲気となっている。

制御部１６０は、制御計算機１１０、メモリ１１１、描画用の偏向制御回路１２０、ダミーショット用の偏向制御回路１２２、デジタル・アナログ変換アンプ（ＤＡＣアンプ）１３０，１３２、及び記憶装置１４０を有している。記憶装置１４０は、例えば、磁気ディスク装置等を用いると好適である。制御計算機１１０、メモリ１１１、描画用の偏向制御回路１２０、ダミーショット用の偏向制御回路１２２（偏向制御部）、及び記憶装置１４０は、図示しないバスにより互いに接続されている。偏向制御回路１２０は、ＤＡＣアンプ１３０を介してブランカー２１２に接続され、ＤＡＣアンプ１３２を介して偏向器２０５に接続されている。偏向制御回路１２０は、ブランカー２１２及び偏向器２０５を制御する。また、外部から入力された描画データは記憶装置１４０（記憶部）に格納される。制御計算機１１０内には、描画データ処理部１１２とダミーショット照射サイクル（Ｄｕｔｙ）演算部１１４とが配置される。

描画データ処理部１１２とダミーショットＤｕｔｙ演算部１１４の各機能は、コンピュータを動作させるソフトウェアで構成してもよいし、或いは、電気的回路によるハードウェアにより構成してもよい。或いは、両者の組み合わせでもよい。或いは、ソフトウェアとファームウェアの組み合わせでもよい。制御計算機１１０に入力される情報や制御計算機１１０内で演算された情報はその都度メモリ１１１に格納される。

図１及び図２では、実施の形態１を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。描画装置１００にとって、その他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。

まず、描画データ処理部１１２で描画データに対して複数段のデータ処理を行なう。これにより、描画データをショットデータに変換し、偏向制御回路１２０に出力される。偏向制御回路１２０内では、ショットデータを用いてブランカー２１２及び偏向器２０５を制御するための制御信号を生成する。そして、図示しないその他の制御回路等により制御された電子銃２０１から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により矩形例えば長方形の穴（開口部２２２）を持つ第１のアパーチャ部材２０３の開口部２２２全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第１のアパーチャ部材２０３を通過した第１のアパーチャ部材像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ部材２０６上に投影される。かかる第２のアパーチャ部材２０６上での第１のアパーチャ像の位置は、偏向制御回路１２０によって制御された偏向器２０５によって制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。すなわち、１ショット用のビームが成形される。電子ビーム２００は、第１のアパーチャ部材２０３の開口部２２２と第２のアパーチャ部材２０６の可変成形開口２２４の両方を通過することでビーム形状と寸法を変化させる。そして、第２のアパーチャ部材２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、所定の倍率で縮小された後、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、主偏向器２０８及び副偏向器２０９により偏向され、移動可能に配置されたＸＹステージ１０５上のレジストが塗布された試料１０１上の所望する位置に照射される。このように第２のアパーチャ像の電子ビーム２００が所望の位置に照射されることで試料１０１上に所望のパターンが描画される。

また、試料１０１の描画領域は、主偏向器２０８で偏向可能な幅で短冊状のストライプ領域に仮想分割され、ストライプ領域毎に描画を行なっていく。描画の際は、ＸＹステージ１０５が、ストライプ領域毎に一定方向（例えば、Ｘ方向）に連続移動しながら描画が行なわれる。そして、副偏向器２０９で偏向可能な偏向領域となるサブフィールド（ＳＦ）上の基準位置に主偏向器２０８で偏向し、副偏向器２０９でかかるＳＦ内の所望する位置に各ショットの電子ビームを偏向する。主偏向器２０８は、該当するＳＦ内の描画が終了するまでＸＹステージ１０５の移動に追従しながらＳＦ上の基準位置に偏向位置を合わせ続ける。

図３は、実施の形態１における照射サイクルの一例を示すフロー図である。照射サイクルは、ビームＯＮ時間とビームＯＦＦ時間により構成される。そして、ビームＯＮの場合（ビームＯＮ時間中は）、ブランカー２１２には電圧が０Ｖに設定され、電子銃２０１から出た電子ビーム２００が、照明レンズ２０２により図１の実線或いは図２（ａ）に示したように第１のアパーチャ部材全体を照明する。そして、上述したような軌道を通って、成形された電子ビーム２００が試料１０１の所望の位置に照射される。

これに対して、ビームＯＦＦ（ブランキング電圧がＶｂ）の場合（ビームＯＦＦ時間中は）、偏向制御回路１２０から出力されたブランキング信号がＤＡＣアンプ１３０でアナログ信号（電圧）に変換され、増幅された上でブランカー２１２に印加される。ブランカー２１２の対向電極には他方と正負の符号が逆になる電圧がそれぞれ印加されている。ブランカー２１２に電圧が印加されると、電子ビーム２００が偏向され、図１の点線或いは図２（ｂ）に示したように電子ビーム２００全体が下流側の第１のアパーチャ部材２０３の開口部２２２以外の遮へい部に照射される。これにより、第１のアパーチャ部材２０３で電子ビーム２００全体がカットされ、それ以降には照射されなくなる。

以上のようにビームのＯＮ／ＯＦＦを行なうことで、１つのショットが試料面に照射され、必要な箇所に必要な照射量の電子ビーム２００のショットを行なうことができる。かかる構成にすることにより可変成形型（ＶＳＢ型）ＥＢ描画装置とすることができる。かかるビームのＯＮ／ＯＦＦを繰り返しながら各ショットの成形された電子ビーム２００を順に照射して試料１０１に所望のパターンを描画する。

ここで、ビームＯＦＦ時間中は、第１のアパーチャ部材２０３の遮へい部に照射された電子ビーム２００の反射電子や２次電子がブランカー２１２に到達し、ブランカー２１２をチャージアップさせることになる。上述した照射サイクルは、前後のショット位置の位置関係や使用するレジスト材によって任意に設定されるが、同一のＳＦ内でショットを繰り返す程度では照射サイクルの違いによるブランカー２１２へのチャージアップの状況の変化は許容範囲である。しかし、ビームＯＦＦ時間が大幅に長い場合にはブランカー２１２へのチャージアップの状況が大きく変化する。

図４は、実施の形態１におけるビームＯＦＦの状態でステージ移動する場合の一例を示す図である。図４に示すように、例えば、試料１０１上にチップＡとチップＢのパターンを描画する。そして、チップＡの領域の描画が終了した後は、チップＢの描画開始位置に照射位置を合わせることになる。通常、チップＡの領域の描画が終了した位置Ａ１とチップＢの描画開始位置Ｂ１との間の距離は、主偏向領域より離れている場合が一般的であるので、ＸＹステージ１０５を移動させることにより主偏向器２０８で偏向可能な位置まで試料１０１を移動させる必要がある。かかる移動時間の間は、ビームを試料１０１に到達させないようにする必要があるため、何らの対策をとらない場合、第１のアパーチャ２０３でビームをカットすることになる。かかる場合、移動時間の間ずっとブランカー２１２をチャージアップさせ続けることになってしまう。その結果、ＳＦ内を連続的にショットしていた際のブランカー２１２のチャージアップ状況とは大きく状況が変化してしまうことになる。そのため、チップＢの描画開始位置での最初のショットはチャージアップされたことに起因して発生した電場や磁場の影響により電子ビーム２００が偏向されてしまう。その結果、ビーム形状や位置に誤差を生じさせることになる。

図５は、実施の形態１における次のショット位置が別のＳＦに変わる場合の一例を示す図である。図５に示すように、ＳＦ１０内の描画が終了した後に、別のＳＦ１２、例えば、隣のＳＦ１２を描画する。その際、ＳＦ１０内の最後のショット２０の後には、ＳＦ１２の最初のショット２２の位置に照射位置を合わせることになる。ＳＦが変化する場合には、主偏向器２０８でセトリング時間が必要となる。かかるセトリング時間の間は、ビームを試料１０１に到達させないようにする必要があるため、何らの対策をとらない場合、第１のアパーチャ２０３でビームをカットすることになる。かかる場合、セトリング時間の間ずっとブランカー２１２をチャージアップさせ続けることになってしまう。その結果、ＳＦ１０内を連続的にショットしていた際のブランカー２１２のチャージアップ状況とは大きく状況が変化してしまうことになる。そのため、ＳＦ１２内での最初のショット２２はチャージアップされたことに起因して発生した電場や磁場の影響により電子ビーム２００が偏向されてしまう。その結果、ビーム形状や位置に誤差を生じさせることになる。

そこで、実施の形態１では、ブランカー２１２及びブランカー２１２の付近の部材へのチャージアップ状況が、同じＳＦ内を連続的にショットしていた際のブランカー２１２及び付近の部材のチャージアップ状況と大きく状況が変化しないように以下のように動作させる。

図６は、実施の形態１におけるダミーショット時のビーム偏向の様子を説明するための概念図である。実施の形態１では、図４で示した本来ビームＯＦＦした状態で主偏向器２０８により偏向可能な位置までＸＹステージ１０５を移動させる移動時間が生じる場合や、図５に示したように主偏向器２０８のセトリング時間が生じる場合には、ダミーショット（或いはダミースキャンとも言う）を行なう。言い換えれば、副偏向器２０９の偏向領域となるＳＦを超えた試料１０１上のショット位置に次の電子ビーム２００のショットを照射する際にかかるショット位置への電子ビーム２００の照射が可能となるまでの所定の時間中に、ダミーショットを行なう。ダミーショットでは、かかる本来ビームＯＦＦとなる時間においても図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、ビームＯＮ／ＯＦＦ動作をブランカー２１２に行なわせる。そして、かかるビームＯＮ／ＯＦＦの照射サイクルを実描画時と同等な周波数で繰り返す。かかるダミーショットにより、かかる時間中も、ブランカー２１２及びブランカー２１２の付近の部材へのチャージアップ状況が、同じＳＦ内を連続的にショットしていた際のブランカー２１２及び付近の部材のチャージアップ状況と大きく状況が変化しないようにすることができる。その結果、ダミーショットから実描画へと移った際にもチャージアップ状況の変化が実質的に無いと同等なので電場や磁場の変動がほとんど無くビーム形状や位置に誤差を生じさせないようにできる。

ここで、図６（ｂ）に示すように、ダミーショットの際のビームＯＦＦ時間中は、同じＳＦ内を連続的にショットしていた際と同様、第１のアパーチャ２０３でビームをカットすることになる。しかし、ダミーショットの際のビームＯＮ時間中は、何ら対策をしなければビームが試料１０１上に到達してしまうおそれがある。そこで、実施の形態１では、偏向器２０５が、ダミーショットを行なっている時間の間中、第２のアパーチャ部材２０６上で電子ビーム２００全体が遮へいされる位置に第１のアパーチャ部材２０３を通過した電子ビーム２００全体を偏向する。これにより、ビームＯＮの際でもビームをカットすることができ、試料１０１上へのビーム到達を防ぐことができる。

ここで、描画データ処理部１１２で処理されたショットデータはダミーショットＤｕｔｙ演算部１１４にも出力される。そして、ダミーショットＤｕｔｙ演算部１１４は、ダミーショットを行なうための照射サイクル（Ｄｕｔｙ）を演算する。

そして、ダミーショット用の偏向制御部となる偏向制御回路１２２は、ダミーショットを行なう時間の間中、ダミーショットＤｕｔｙ演算部１１４によりダミーショット用に演算された照射サイクルに応じてブランカー２１２を制御する。ダミーショットの際のビームＯＦＦ時間中は、偏向制御回路１２２から出力されたブランキング信号がＤＡＣアンプ１３２でアナログ信号（電圧）に変換され、増幅された上でブランカー２１２に印加される。ブランカー２１２の対向電極には他方と正負の符号が逆になる電圧がそれぞれ印加されている。ブランカー２１２に電圧が印加されると、電子ビーム２００が偏向され、図１の点線或いは図６（ｂ）に示したように電子ビーム２００全体が下流側の第１のアパーチャ部材２０３の開口部２２２以外の遮へい部に照射される。これにより、第１のアパーチャ部材２０３で電子ビーム２００全体がカットされ、それ以降には照射されなくなる。

また、偏向制御回路１２２は、ダミーショットを行なう時間の間中、図１の点線或いは図６（ａ）に示したように偏向器２０５が、第２のアパーチャ部材２０６上で電子ビーム２００全体が遮へいされる位置に第１のアパーチャ部材２０３を通過した電子ビーム２００全体を偏向するように制御する。ダミーショットを行なう時間の間中、偏向制御回路１２２から出力された制御信号（ブランキング信号）がＤＡＣアンプ１３２でアナログ信号（電圧）に変換され、増幅された上で偏向器２０５に印加される。偏向器２０５にブランキング用の電圧が印加されると、電子ビーム２００が偏向され、図１の点線或いは図６（ａ）に示したように電子ビーム２００全体が第２のアパーチャ部材２０６の可変成形開口２２４以外の遮へい部に照射される。これにより、第２のアパーチャ部材２０６で電子ビーム２００全体がカットされ、それ以降には照射されなくなる。

描画データには、描画レイアウト情報が定義される。そこで、ダミーショットを行なう際の照射サイクルは、かかる描画レイアウト情報を用いて演算されると好適である。例えば、ダミーショットＤｕｔｙ演算部１１４は、ダミーショットを行なうための照射サイクルとして、描画レイアウト情報から得られる描画レイアウトで決定される照射サイクルの平均値を求める。或いは、ダミーショット後の次の電子ビーム２００のショットに用いる照射サイクルと同じ照射サイクルになるように演算しても好適である。例えば、次にショットするＳＦのデータからかかるＳＦ内の最初のショット用の照射サイクルを求めればよい。

図７は、実施の形態１におけるダミーショットの有無による照射位置の違いの一例を説明するための概念図である。ダミーショットを行なわない場合、図７（ａ）に示すように、長いビームＯＦＦ状態からの描画移行時に第１のアパーチャ部材２０３上の電子ビーム２００の照射位置がずれてしまう。その結果、開口部２２２全体が照射されなくなる場合があり得る。かかる第１のアパーチャ像が第２のアパーチャ部材２０６で成形されてもビーム形状が所望する形状にはならない。これに対し、実施の形態１におけるダミーショットを行なうことで、図７（ｂ）に示すように、長いビームＯＦＦ状態からの描画移行時に電子ビーム２００の照射位置がずれないので開口部２２２全体が照射される。その結果、第２のアパーチャ部材２０６で所望の形状に成形することができる。

以上のように、実施の形態１によれば、試料１０１面にビームが到達しない期間も、ある照射サイクルを保った状態になるように動作させることで、ブランカー２１２やブランカー付近の部材のチャージアップの状況変化を抑制できる。その結果、チャージアップに起因する次のショット、すなわち描画移行時での位置ずれや寸法誤差といった急激なビームドリフトを避けることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、ビーム成形用の偏向器２０５でダミーショット時のブランキングをおこなったが、これに限るものではない。

図８は、実施の形態２における電子ビーム描画装置の構成を示す概念図である。図８において、アライメントコイル２１６とコイル制御回路１２４が追加された点以外は図１と同様である。

実施の形態２では、アライメントコイル２１６が、ダミーショットを行なう時間の間中、第２のアパーチャ部材２０６上における電子ビーム２００全体が遮へいされる位置に第１のアパーチャ部材２０３を通過した電子ビーム２００の光軸を移動させる。コイル制御回路１２４は、偏向制御回路１２２から制御信号を入力し、制御信号に沿って、アライメントコイル２１６にダミーショットを行なう時間の間中、ブランキング用の電流を流す。アライメントコイル２１６にブランキング用の電流が流されると、電子ビーム２００の光軸が移動し、図８の点線に示したように電子ビーム２００全体が第２のアパーチャ部材２０６の可変成形開口２２４以外の遮へい部に照射される。これにより、第２のアパーチャ部材２０６で電子ビーム２００全体がカットされ、それ以降には照射されなくなる。その他の内容は実施の形態１と同様である。

以上のように、アライメントコイル２１６等のコイルを用いてダミーショット時のブランキングをおこなっても実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
実施の形態１，２では、本来ビーム成形用に用いるための第１のアパーチャ部材２０３を流用して、ビームＯＦＦ時に電子ビーム２００を遮へいしていたがこれに限るものではない。

図９は、実施の形態３における電子ビーム描画装置の構成を示す概念図である。図９において、ブランキングアパーチャ部材２１４が追加された点以外は図１と同様である。図９では、ブランカー２１２と第１のアパーチャ部材２０３の間に、さらに、ブランキングアパーチャ部材２１４が配置される。

図１０は、実施の形態３におけるビームＯＮ／ＯＦＦ時のビーム偏向の様子を説明するための概念図である。ビームＯＮの場合（ビームＯＮ時間中は）、ブランカー２１２には電圧が０Ｖに設定され、電子銃２０１から出た電子ビーム２００が、照明レンズ２０２により図９の実線及び図１０に示したようにブランキングアパーチャ部材２１４の開口部を通過する。そして、上述したような軌道を通って、成形された電子ビーム２００が試料１０１の所望の位置に照射される。

これに対して、ビームＯＦＦ（ブランキング電圧がＶｂ）の場合（ビームＯＦＦ時間中は）、偏向制御回路１２０から出力されたブランキング信号がＤＡＣアンプ１３０でアナログ信号（電圧）に変換され、増幅された上でブランカー２１２に印加される。ブランカー２１２の対向電極には他方と正負の符号が逆になる電圧がそれぞれ印加されている。ブランカー２１２に電圧が印加されると、電子ビーム２００が偏向され、図９の点線及び図１０に示したように電子ビーム２００全体が下流側のブランキングアパーチャ部材２１４の開口部以外の遮へい部に照射される。これにより、ブランキングアパーチャ部材２１４で電子ビーム２００全体がカットされ、それ以降には照射されなくなる。

図９で示した構成においても、ビームＯＦＦ時は、ブランキングアパーチャ部材２１４からの反射電子や２次電子がブランカー２１２に到達することになる。よって、実施の形態１，２と同様、副偏向器２０９の偏向領域となるＳＦを超えた試料１０１上のショット位置に次の電子ビーム２００のショットを照射する際にかかるショット位置への電子ビーム２００の照射が可能となるまでの所定の時間中、ダミーショットを行なう。その他の内容は実施の形態１と同様である。

図１１は、実施の形態３におけるダミーショットの有無による照射位置の違いの一例を説明するための概念図である。ダミーショットを行なわない場合、図１１（ａ）に示すように、長いビームＯＦＦ状態からの描画移行時にブランキングアパーチャ部材２１４上の電子ビーム２００の照射位置がずれてしまう。その結果、本来通過すべきビームの一部がカットされてしまう。かかるビームが、第１と第２のアパーチャ部材で成形されてもビーム形状が所望する形状にはならないことがあり得る。これに対し、実施の形態１におけるダミーショットを行なうことで、図１１（ｂ）に示すように、長いビームＯＦＦ状態からの描画移行時に電子ビーム２００の照射位置がずれないので本来通過すべきビームすべてが開口部を通過する。その結果、高精度に描画を行なうことができる。

以上のように、ブランキング専用の制限アパーチャを用いてダミーショット時のブランキングをおこなっても実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

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。

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。

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装置、描画方法及び荷電粒子ビームの光軸ずれ補正方法は、本発明の範囲に包含される。

１０，１２ ＳＦ
２０，２２ ショット
１００ 描画装置
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１１０ 制御計算機
１１１ メモリ
１１２ 描画データ処理部
１１４ ダミーショットＤｕｔｙ演算部
１２０，１２２ 偏向制御回路
１２４ コイル制御回路
１３０，１３２ ＤＡＣ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
２０３，４１０ 第１のアパーチャ部材
２０４ 投影レンズ
２０５ 偏向器
２０６，４２０ 第２のアパーチャ部材
２０７ 対物レンズ
２０８ 主偏向器
２０９ 副偏向器
２１２ ブランカー
２１４ ブランキングアパーチャ部材
２１６ アライメントコイル
２２２ 開口部
２２４，４２１ 可変成形開口
３３０ 電子線
３４０ 試料
４１１ 開口
４３０ 荷電粒子ソース

Claims (5)

1. 被描画対象基板を配置するステージと、
   荷電粒子ビームを放出する放出部と、
   ビームＯＮ時間とビームＯＦＦ時間から構成される照射サイクルに応じて、前記ビームＯＮ時間に前記荷電粒子ビームを通過させ、ビームＯＦＦ時間に前記荷電粒子ビーム全体を遮へいする第１のアパーチャ部材と、
   前記第１のアパーチャ部材上に配置され、前記照射サイクルに応じて前記ビームＯＦＦ時間に前記荷電粒子ビーム全体を前記第１のアパーチャ部材上で前記荷電粒子ビーム全体が遮蔽される位置へと偏向するブランカーと、
   前記第１のアパーチャ部材下に配置され、前記第１のアパーチャ部材を通過した前記荷電粒子ビームを成形する第２のアパーチャ部材と、
   前記第１と第２のアパーチャ部材の間に配置され、前記第１のアパーチャ部材を通過した前記荷電粒子ビームを前記第２のアパーチャ部材上に偏向する成形偏向器と、
   前記第２のアパーチャ部材を通過することによって成形された前記荷電粒子ビームを前記被描画対象基板上の所望の位置に偏向する主副２段の多段偏向器と、
   前記多段偏向器のうち狭い領域を偏向領域とする副偏向器の偏向領域を超えた前記被描画対象基板上のショット位置に次の荷電粒子ビームのショットを照射する際に前記ショット位置への荷電粒子ビームの照射が可能となるまでの所定の時間内に、ダミーショットを行なうための前記照射サイクルを演算する演算部と、
   前記所定の時間の間中、前記演算部によりダミーショット用に演算された前記照射サイクルに応じて前記ブランカーを制御するダミーショット用の偏向制御部と、
   を備え、
   前記成形偏向器は、前記所定の時間の間中、前記第２のアパーチャ部材上で前記荷電粒子ビーム全体が遮へいされる位置に前記第１のアパーチャ部材を通過した前記荷電粒子ビーム全体を偏向することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
2. 被描画対象基板を配置するステージと、
   荷電粒子ビームを放出する放出部と、
   ビームＯＮ時間とビームＯＦＦ時間から構成される照射サイクルに応じて、前記ビームＯＮ時間に前記荷電粒子ビームを通過させ、前記ビームＯＦＦ時間に前記荷電粒子ビーム全体を遮へいする第１のアパーチャ部材と、
   前記第１のアパーチャ部材上に配置され、前記照射サイクルに応じて前記ビームＯＦＦ時間に前記荷電粒子ビーム全体を前記第１のアパーチャ部材上で前記荷電粒子ビーム全体が遮蔽される位置へと偏向するブランカーと、
   前記第１のアパーチャ部材下に配置され、前記第１のアパーチャ部材を通過した前記荷電粒子ビームを成形する第２のアパーチャ部材と、
   前記第１と第２のアパーチャ部材の間に配置され、前記第１のアパーチャ部材を通過した前記荷電粒子ビームを前記第２のアパーチャ部材上に偏向する成形偏向器と、
   前記第２のアパーチャ部材を通過することによって成形された前記荷電粒子ビームを前記被描画対象基板上の所望の位置に偏向する主副２段の多段偏向器と、
   前記多段偏向器のうち狭い領域を偏向領域とする副偏向器の偏向領域を超えた前記被描画対象基板上のショット位置に次の荷電粒子ビームのショットを照射する際に前記ショット位置への荷電粒子ビームの照射が可能となるまでの所定の時間内に、ダミーショットを行なうための前記照射サイクルを演算する演算部と、
   前記所定の時間の間中、前記演算部によりダミーショット用に演算された前記照射サイクルに応じて前記ブランカーを制御するダミーショット用の偏向制御部と、
   前記所定の時間の間中、前記第２のアパーチャ部材上における前記荷電粒子ビーム全体が遮へいされる位置に前記第１のアパーチャ部材を通過した前記荷電粒子ビームの光軸を移動させるコイルと、
   を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
3. 描画レイアウト情報が定義された描画データが入力され、記憶する記憶部をさらに備え、
   前記ダミーショットを行なうための前記照射サイクルは、前記描画レイアウト情報を用いて演算されることを特徴とする請求項１又は２記載の荷電粒子ビーム描画装置。
4. 前記ダミーショットを行なうための前記照射サイクルは、前記次の荷電粒子ビームのショットに用いる照射サイクルと同じ照射サイクルになるように演算されることを特徴とする請求項１又は２記載の荷電粒子ビーム描画装置。
5. 荷電粒子ビームを放出する工程と、
   ビームＯＮ時間とビームＯＦＦ時間から構成される照射サイクルに応じて、ブランカーと第１のアパーチャ部材とを用いて、前記ビームＯＮ時間に前記荷電粒子ビームを通過させ、ビームＯＦＦ時間に前記荷電粒子ビーム全体を遮へいする工程と、
   成形偏向器と前記第１のアパーチャ部材下に配置された第２のアパーチャ部材とを用いて、前記第１のアパーチャ部材を通過した前記荷電粒子ビームを成形する工程と、
   主副２段の多段偏向器を用いて、前記第２のアパーチャ部材を通過することによって成形された前記荷電粒子ビームを前記被描画対象基板上の所望の位置に偏向する工程と、
   前記多段偏向器のうち狭い領域を偏向領域とする副偏向器の偏向領域を超えた前記被描画対象基板上のショット位置に次の荷電粒子ビームのショットを照射する際に前記ショット位置への荷電粒子ビームの照射が可能となるまでの所定の時間内に、ダミーショットを行なうための前記照射サイクルを演算する工程と、
   前記所定の時間の間中、前記ダミーショット用に演算された前記照射サイクルに応じて、前記ブランカーと前記第１のアパーチャ部材とを用いて、ビームＯＮ時間に前記荷電粒子ビームを通過させ、ビームＯＦＦ時間に前記荷電粒子ビーム全体を遮へいする工程と、
   前記所定の時間の間中、前記第２のアパーチャ部材で前記第１のアパーチャ部材を通過した前記荷電粒子ビーム全体を遮へいする工程と、
   を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。

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