JP2013197289A - 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 - Google Patents

Abstract

【目的】ダイナミックフォーカスに依存する像の回転と倍率変動の少なくとも１つを抑制することが可能な描画装置を提供する。
【構成】マルチ荷電粒子ビーム描画装置は、マルチビームを形成するアパーチャ部材と、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ブランキングアパーチャ部材と、ブランキングアパーチャ部材を通過したマルチビームの焦点を試料上へと合わせる複数段の対物レンズと、複数段の対物レンズの各段に少なくとも１つ配置された、描画中にダイナミックにマルチビームの焦点のずれを補正する複数の静電レンズと、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

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係り、例えば、マルチビームによる描画を高精度化する手法に関する。

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。

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。かかるマルチビーム方式の描画装置では、例えば、電子銃から放出された電子ビームを複数の穴を持ったマスクに通してマルチビームを形成し、各々、ブランキング制御され、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）。

電子ビーム描画装置では、各ショットのビームを対物レンズで試料面上に焦点を合わせると共に、例えば静電レンズを使って、試料面の凹凸に対応するように描画中にダイナミックに焦点補正（ダイナミックフォーカス）を行っている。しかしながら、ダイナミックフォーカスを行うと、試料面上においてビーム像に回転変動を生じてしまう。また、倍率変動を生じてしまう。かかる問題によって、描画位置精度が劣化してしまう。シングルビーム方式では、ビーム本数が１本なので、１つのショットに対して回転と倍率変動が生じるため、位置誤差としては、それほど大きな誤差にはならない場合が多い。しかしながら、シングルビーム方式とは異なり、マルチビーム方式では、１回のショットで同時に照射されるビーム本数が多いため、マルチビーム全体に回転と倍率変動が生じると、描画位置誤差としては許容できないものとなり得る。そのため、かかるダイナミックフォーカスに依存する像の回転と倍率変動を極力低減することが求められる。もちろん、シングルビーム方式においても、今後、さらなる描画精度が追求される中でかかる問題は大きなものとなっていくことが予想される。

特開２００６−２６１３４２号公報

そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、ダイナミックフォーカスに依存する像の回転と倍率変動の少なくとも１つを抑制することが可能な描画装置および方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、
試料を載置する、連続移動可能なステージと、
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アパーチャ部材と、
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ブランキングアパーチャ部材と、
ブランキングアパーチャ部材を通過したマルチビームの焦点を試料上へと合わせる複数段の対物レンズと、
複数段の対物レンズの各段に少なくとも１つ配置された、描画中にダイナミックにマルチビームの焦点のずれを補正する複数の静電レンズと、
を備えたことを特徴とする。

複数段の対物レンズによって、ビームの焦点合わせを行い、複数段の対物レンズの各段に少なくとも１つ静電レンズを備えることで、ダイナミックフォーカス時に、いずれかの静電レンズによって生じる像の回転或いは倍率変動を他の静電レンズで打ち消すことができる。

また、複数段の対物レンズは２段で構成され、
複数の静電レンズは、２つの静電レンズであり、２段の対物レンズの各段に１つずつ配置され、
２つの静電レンズに印加されるそれぞれの電圧の電圧比が、試料面上でマルチビーム像が無回転になる電圧比となるように、２つの静電レンズにそれぞれ電圧が印加されると好適である。

また、複数段の対物レンズは２段で構成され、
複数の静電レンズは、２つの静電レンズであり、２段の対物レンズの各段に１つずつ配置され、
２つの静電レンズに印加されるそれぞれの電圧の電圧比が、試料面上でマルチビーム像の倍率が不変動になる電圧比となるように、２つの静電レンズにそれぞれ電圧が印加されると好適である。

また、複数段の対物レンズは２段で構成され、
複数の静電レンズは、３つの静電レンズであり、２段の対物レンズの一方に２段の静電レンズが配置され、２段の対物レンズの他方に１段の静電レンズが配置され、
３つの静電レンズに印加されるそれぞれの電圧の電圧比が、試料面上でマルチビーム像が無回転になると共に、試料面上でマルチビーム像の倍率が不変動になる電圧比となるように、３つの静電レンズにそれぞれ電圧が印加されると好適である。

本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム描画方法は、
アパーチャ部材が有する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形成されたマルチビームの焦点を、複数段の対物レンズを用いて試料上へと合わせる工程と、
複数段の対物レンズの各段に少なくとも１つ配置された複数の静電レンズによって、描画中にダイナミックにマルチビームの焦点のずれを補正する工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明の一態様によれば、ダイナミックフォーカスに依存する像の回転と倍率変動の少なくとも１つを抑制できる。

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。 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。 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。 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。 実施の形態１の比較例となるダイナミックフォーカスに依存する像の回転量の一例を示す図である。 実施の形態１におけるダイナミックフォーカスに用いる静電レンズの一例を示す構成図である。 実施の形態１における２段の静電レンズで生じる回転量の一例を示す図である。 実施の形態１における２段の対物レンズと２段の静電レンズの構成と、回転量の一例を示す図である。 実施の形態１における２段の静電レンズで電圧を可変にした際の像の回転量の一例を示す図である。 実施の形態１における２段の静電レンズの効果の一例を説明するための概念図である。 実施の形態１の比較例となるダイナミックフォーカスに依存する像の倍率変動の一例を示す図である。 実施の形態１における２段の静電レンズで電圧を可変にした際の像の倍率変動の一例を示す図である。 実施の形態１における２段の静電レンズの効果の他の一例を説明するための概念図である。 実施の形態２における描画装置の構成を示す概念図である。 実施の形態２における３段の静電レンズで電圧を可変にした際の像の回転と倍率変動の一例を示す図である。

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、アパーチャ部材２０３、ブランキングプレート２０４、縮小レンズ２０５、偏向器２１２、制限アパーチャ部材２０６、２段の対物レンズ２０７，２０８、及び、２段の静電レンズ２１２，２１４が配置されている。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。

制御部１６０は、制御回路１１０、アンプ１２０，１２２を有している。制御回路１１０、アンプ１２０，１２２は、図示しないバスを介して互いに接続されている。

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。

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、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）の穴（開口部）２２が所定の配列ピッチでマトリクス状に形成されている。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。

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２０４には、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：第１の偏向器）が、それぞれ配置される。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。

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によりほぼ垂直にアパーチャ部材２０３全体を照明する。アパーチャ部材２０３には、矩形の複数の穴（開口部）が形成され、電子ビーム２００は、すべての複数の穴が含まれる領域を照明する。複数の穴の位置に照射された電子ビーム２００の各一部が、かかるアパーチャ部材２０３の複数の穴をそれぞれ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〜ｅが形成される。かかるマルチビーム２０ａ〜ｅ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（第１の偏向器）内を通過する。かかるブランカーは、それぞれ、個別に通過する電子ビーム２０を偏向する（ブランキング偏向を行う）。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〜ｅは、縮小レンズ２０５によって、縮小され、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２０は、制限アパーチャ部材２０６（ブランキングアパーチャ部材）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。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、２段の対物レンズ２０７，２０８により焦点が合わされ、所望の縮小率（倍率）のパターン像となり、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が移動しながら描画位置が都度変化していくため、マルチビーム２０が照射される試料面上の高さが変化する。そのため、静電レンズ２１２，２１４によって、描画中に、ダイナミックにマルチビーム２０の焦点ずれが補正（ダイナミックフォーカス）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、パターンに応じて必要なビームがブランキング制御によりビームＯＮに制御される。

図４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４（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４（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。１回のショットでは、図４（ｃ）に示すように、アパーチャ部材２０３の各穴２２を通過することによって形成されたマルチビームによって、各穴２２と同数の複数のショットパターン３６が一度に形成される。例えば、アパーチャ部材２０３の１つの穴Ａを通過したビームは、図４（ｃ）で示す「Ａ」の位置に照射され、その位置にショットパターン３６を形成する。同様に、例えば、アパーチャ部材２０３の１つの穴Ｂを通過したビームは、図４（ｃ）で示す「Ｂ」の位置に照射され、その位置にショットパターン３６を形成する。以下、Ｃ〜Ｈについても同様である。そして、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方向或いはｘ，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。

図５は、実施の形態１の比較例となるダイナミックフォーカスに依存する像の回転量の一例を示す図である。例えば、１段の静電レンズのみでダイナミックフォーカスを行った場合、図５に示すように、静電レンズへ印加する電圧を変化させていくと、それに伴って、回転量も大きくなる。図５の例では、８０μｍ角の照射エリアのコーナーでの回転量の一例を示している。例えば、静電レンズへ印加する電圧が４０Ｖの場合に、像の回転量は３×１０^−９ｍとなり、１００Ｖの場合に、像の回転量は８×１０^−９ｍとなってしまう。特に、マルチビーム方式では、１回のショットで同時に照射されるビーム本数が多いため、マルチビームの照射エリアは、シングルビーム方式のショットエリアに比べて大きい。そのため、マルチビームの照射エリアに回転ずれが生じると、各ビームの照射位置のずれが大きくなってしまう。もちろん、シングルビーム方式においても、今後、さらなる描画精度が追求される中でかかる問題は大きなものとなっていくことが予想される。

図６は、実施の形態１におけるダイナミックフォーカスに用いる静電レンズの一例を示す構成図である。静電レンズ２１２，２１４は、例えば、リング状の３段の電極５０，５２，５４から構成され、上下の電極５０，５４は０Ｖの電圧が、中段の電極５２に正の電圧が印加されることでダイナミックフォーカスを行う。そのため、かかる静電レンズ２１２，２１４を通過する電子は、電圧変動に伴い速度ｖが変化することになる。ここで、るダイナミックフォーカスに依存する像の回転量θは、以下の式（１）のように定義できる。

このように、ダイナミックフォーカスに依存する像の回転量θは、磁場Ｂを電子の移動速度ｖで割った値を光軸に沿った距離ｚで積分した値に比例する。そこで、実施の形態１では、ダイナミックフォーカス用の静電レンズを２段で構成し、一方の静電レンズ（例えば、静電レンズ２１２）で発生する回転量θを他方の静電レンズ（例えば、静電レンズ２１４）で発生する回転量θで打ち消すように構成する。

図７は、実施の形態１における２段の静電レンズで生じる回転量の一例を示す図である。図７において、正（＋）側の斜線で示された領域Ａの面積が、例えば、静電レンズ２１２により生じる磁場Ｂを電子の移動速度ｖで割った値を光軸に沿った距離ｚで積分した値（回転量）を示す。一方、負（−）側の斜線で示された領域Ｂの面積が、例えば、静電レンズ２１４により生じる磁場Ｂを電子の移動速度ｖで割った値を光軸にそった距離ｚで積分した値（回転量）を示す。

図８は、実施の形態１における２段の対物レンズと２段の静電レンズの構成と、回転量の一例を示す図である。図８（ａ）に示すように、電磁レンズで構成される対物レンズ２０７の磁場中心に静電レンズ２１２を配置する。また、電磁レンズで構成される対物レンズ２０８の磁場中心に静電レンズ２１４を配置する。ここでは、磁場中心にそれぞれ静電レンズ２１２，２１４が配置されているが、これに限るものではなく、上下方向のいずれかに適宜ずれて配置されても構わない。そして、図８（ｂ）において、正（＋）側の斜線で示された領域Ａの面積が、静電レンズ２１２により生じる磁場Ｂを電子の移動速度ｖで割った値を光軸に沿った距離ｚで積分した値（回転量）を示す。一方、負（−）側の斜線で示された領域Ｂの面積が、例えば、静電レンズ２１４により生じる磁場Ｂを電子の移動速度ｖで割った値を光軸に沿った距離ｚで積分した値（回転量）を示す。かかる領域Ａと領域Ｂの面積が符号を反転させた同じ値にできれば、像の回転を相殺（打ち消すことが）できる。実施の形態１では、かかる領域Ａと領域Ｂの面積が符号を反転させた同じ値になるように印加する電圧同士を調整する。これにより、ダイナミックフォーカスに依存する像の回転を無回転にできる。

図９は、実施の形態１における２段の静電レンズで電圧を可変にした際の像の回転量の一例を示す図である。ここでは、例えば、１段目の静電レンズ２１２に１００Ｖの電圧を印加した際に、２段目の静電レンズ２１４に印加する電圧を可変に振った場合の一例を示している。図９では、例えば、２段目の静電レンズ２１４に８３Ｖの電圧を印加した場合に、回転量が０（回転変動角が０°）となった。よって、かかる１段目の静電レンズ２１２に印加する電圧Ｖ１と２段目の静電レンズ２１４に印加する電圧Ｖ２との電圧比Ｖ１／Ｖ２を常に維持するように連動させて電圧調整を行うことで、ダイナミックフォーカスに依存する像の回転を無回転にできる。

そこで、かかるダイナミックフォーカスに依存する像の回転を無回転にできる電圧比を予め、シミュレーション或いは実験等により求め、制御回路１１０に設定する。描画時には、かかる電圧比を維持するように１段目の静電レンズ２１２に印加する電圧Ｖ１と２段目の静電レンズ２１４に印加する電圧Ｖ２を制御すればよい。かかる構成により、試料面上でマルチビーム像を無回転にできる。１段目の静電レンズ２１２には、制御回路１１０から出力されたデジタル信号をアンプ１２０でアナログ信号（電圧）に変換し、制御電圧Ｖ１を印加する。２段目の静電レンズ２１４には、制御回路１１０から出力されたデジタル信号をアンプ１２２でアナログ信号（電圧）に変換し、制御電圧Ｖ２を印加する。

図１０は、実施の形態１における２段の静電レンズの効果の一例を説明するための概念図である。シングルビーム方式では、図１０（ａ）に示すように、照射エリアが１本のビームのショット図形１１となるので、回転半径ｒ０が小さい。よって、ダイナミックフォーカスに依存する回転が生じてもその位置誤差は小さくて済む。これに対して、マルチビーム方式では、図１０（ｂ）に示すように、多数のビーム本数による多数のショット図形３６が１回のショットで照射されるため、照射エリア１０が大きい。よって、それに伴って回転半径ｒ１も大きくなる。よって、ダイナミックフォーカスに依存する回転が生じると照射エリア１０全体が回転してしまうので各ショット図形３６の位置ずれ量も大きくなってしまう。よって、実施の形態１のように、２段の静電レンズを配置して、像の回転を打ち消すことで、かかる位置ずれを抑制できる。特に、マルチビーム方式においてその効果が大きいものとなる。

上述した例では、ダイナミックフォーカスに依存する像の回転を補正する例を示したが、これに代わり、ダイナミックフォーカスに依存する像の倍率変動を補正してもよい。

図１１は、実施の形態１の比較例となるダイナミックフォーカスに依存する像の倍率変動の一例を示す図である。例えば、１段の静電レンズのみでダイナミックフォーカスを行った場合、図１１に示すように、静電レンズへ印加する電圧を変化させていくと、それに伴って、倍率変動に伴う位置ずれ量も大きくなる。図１１の例では、８０μｍ角の照射エリアのコーナーでの倍率変動に伴う位置ずれ量の一例を示している。例えば、静電レンズへ印加する電圧が６０Ｖの場合に、像の位置ずれ量は１×１０^−９ｍとなり、１００Ｖの場合に、像の位置ずれ量は１．６５×１０^−９ｍとなってしまう。特に、マルチビーム方式では、１回のショットで同時に照射されるビーム本数が多いため、マルチビームの照射エリアは、シングルビーム方式のショットエリアに比べて大きい。そのため、マルチビームの照射エリアに倍率変動が生じると、各ビームの照射位置のずれが大きくなってしまう。もちろん、シングルビーム方式においても、今後、さらなる描画精度が追求される中でかかる問題は大きなものとなっていくことが予想される。

図１２は、実施の形態１における２段の静電レンズで電圧を可変にした際の像の倍率変動の一例を示す図である。ここでは、例えば、１段目の静電レンズ２１２に１００Ｖの電圧を印加した際に、２段目の静電レンズ２１４に印加する電圧を可変に振った場合の一例を示している。図１２では、例えば、２段目の静電レンズ２１４に２７Ｖの電圧を印加した場合に、倍率変動が０（倍率変動率が１）となった。よって、かかる１段目の静電レンズ２１２に印加する電圧Ｖ１と２段目の静電レンズ２１４に印加する電圧Ｖ２との電圧比Ｖ１／Ｖ２を常に維持するように連動させて電圧調整を行うことで、ダイナミックフォーカスに依存する像の倍率変動が生じないようにできる。

そこで、かかるダイナミックフォーカスに依存する像の倍率変動が生じないようにできる電圧比を予め、シミュレーション或いは実験等により求め、制御回路１１０に設定する。描画時には、かかる電圧比を維持するように１段目の静電レンズ２１２に印加する電圧Ｖ１と２段目の静電レンズ２１４に印加する電圧Ｖ２を制御すればよい。かかる構成により、試料面上でマルチビーム像の倍率変動を不変動にできる。

図１３は、実施の形態１における２段の静電レンズの効果の他の一例を説明するための概念図である。シングルビーム方式では、図１３（ａ）に示すように、照射エリアが１本のビームのショット図形１１となるので、ダイナミックフォーカスに依存する倍率変動が生じてもその位置誤差は小さくて済む。これに対して、マルチビーム方式では、図１３（ｂ）に示すように、多数のビーム本数による多数のショット図形３６が１回のショットで照射されるため、照射エリア１０が大きい。よって、ダイナミックフォーカスに依存する倍率変動が生じると照射エリア１０全体の倍率が変動してしまうので、シングルビーム方式と同じ倍率変動が生じた場合に各ショット図形３６の位置ずれ量も大きくなってしまう。よって、実施の形態１のように、２段の静電レンズを配置して、像の倍率変動を打ち消すことで、かかる位置ずれを抑制できる。特に、マルチビーム方式においてその効果が大きいものとなる。

実施の形態２．
実施の形態１では、ダイナミックフォーカスに依存する像の回転あるいは倍率変動の一方のみを補正する構成について説明したが、実施の形態２では両方を補正する構成について説明する。

図１４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１４において、２段の静電レンズ２１２，２１４の代わりに、３段の静電レンズ２１２，２１４，２１６が配置された点、及び３段目の静電レンズ２１６用のアンプ１２４を追加した点以外は、図１と同様である。また、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。図１４では、対物レンズ２０７の磁場中心付近に静電レンズ２１２が配置され、対物レンズ２０８の磁場中心付近に２段の静電レンズ２１４，２１６が配置される。

図１５は、実施の形態２における３段の静電レンズで電圧を可変にした際の像の回転と倍率変動の一例を示す図である。ここでは、例えば、１段目の静電レンズ２１２に１００Ｖの電圧を印加した際に、２段目の静電レンズ２１４に印加する電圧Ｖ２と３段目の静電レンズ２１６に印加する電圧Ｖ３とを可変に振った場合の一例を示している。

そこで、図１５では、図示していないが、かかるダイナミックフォーカスに依存する像の回転を無回転にでき、かつ倍率変動を生じさせない３つの電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の組み合わせをシミュレーション或いは実験等により求め、かかる３つの電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の電圧比を求め、制御回路１１０に設定する。そして、かかる１段目の静電レンズ２１２に印加する電圧Ｖ１と２段目の静電レンズ２１４に印加する電圧Ｖ２と３段目の静電レンズ２１６に印加する電圧Ｖ３との電圧比Ｖ１：Ｖ２：Ｖ３を常に維持するように連動させて電圧調整を行う。１段目の静電レンズ２１２には、制御回路１１０から出力されたデジタル信号をアンプ１２０でアナログ信号（電圧）に変換し、制御電圧Ｖ１を印加する。２段目の静電レンズ２１４には、制御回路１１０から出力されたデジタル信号をアンプ１２２でアナログ信号（電圧）に変換し、制御電圧Ｖ２を印加する。３段目の静電レンズ２１６には、制御回路１１０から出力されたデジタル信号をアンプ１２４でアナログ信号（電圧）に変換し、制御電圧Ｖ３を印加すればよい。

以上のように、実施の形態２によれば、ダイナミックフォーカスに依存する像の回転と倍率変動の両方が生じないようにできる。

なお、実施の形態２では、３段の静電レンズを用いたが、これに限るものではなく、３段以上であればよい。また、図１４の例では、対物レンズ２０７の磁場中心付近に静電レンズ２１２が配置され、対物レンズ２０８の磁場中心付近に２段の静電レンズ２１４，２１６が配置される構成を示した。しかしながら、どちらの対物レンズ側を複数段にしてもよい。或いは、両方の対物レンズに複数段の静電レンズを配置してもよい。

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。上述したラスタースキャン動作は一例であって、マルチビームを用いたラスタースキャン動作その他の動作方法であってもよい。

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。

２０ マルチビーム
２２ 穴
２４，２６ 電極
３０ 描画領域
３２ ストライプ領域
３４ 照射領域
３６ 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 制御回路
１２０，１２２，１２４ アンプ
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 アパーチャ部材
２０４ ブランキングプレート
２０５ 縮小レンズ
２０６ 制限アパーチャ部材
２０７，２０８ 対物レンズ
２１２，２１４，２１６ 静電レンズ
２１４ 電流検出器

Claims (5)

1. 試料を載置する、連続移動可能なステージと、
   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アパーチャ部材と、
   前記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ブランキングアパーチャ部材と、
   前記ブランキングアパーチャ部材を通過したマルチビームの焦点を前記試料上へと合わせる複数段の対物レンズと、
   前記複数段の対物レンズの各段に少なくとも１つ配置された、描画中にダイナミックに前記マルチビームの焦点のずれを補正する複数の静電レンズと、
   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。
2. 前記複数段の対物レンズは２段で構成され、
   前記複数の静電レンズは、２つの静電レンズであり、前記２段の対物レンズの各段に１つずつ配置され、
   前記２つの静電レンズに印加されるそれぞれの電圧の電圧比が、試料面上でマルチビーム像が無回転になる電圧比となるように、前記２つの静電レンズにそれぞれ電圧が印加される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。
3. 前記複数段の対物レンズは２段で構成され、
   前記複数の静電レンズは、２つの静電レンズであり、前記２段の対物レンズの各段に１つずつ配置され、
   前記２つの静電レンズに印加されるそれぞれの電圧の電圧比が、試料面上でマルチビーム像の倍率が不変動になる電圧比となるように、前記２つの静電レンズにそれぞれ電圧が印加される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。
4. 前記複数段の対物レンズは２段で構成され、
   前記複数の静電レンズは、３つの静電レンズであり、前記２段の対物レンズの一方に２段の静電レンズが配置され、前記２段の対物レンズの他方に１段の静電レンズが配置され、
   前記３つの静電レンズに印加されるそれぞれの電圧の電圧比が、試料面上でマルチビーム像が無回転になると共に、試料面上でマルチビーム像の倍率が不変動になる電圧比となるように、前記３つの静電レンズにそれぞれ電圧が印加される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。
5. アパーチャ部材が有する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、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形成されたマルチビームの焦点を、複数段の対物レンズを用いて試料上へと合わせる工程と、
   前記複数段の対物レンズの各段に少なくとも１つ配置された複数の静電レンズによって、描画中にダイナミックに前記マルチビームの焦点のずれを補正する工程と、
   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。

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