JP2016201491A - 電子線描画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンタミネーションによるビームドリフトの補正を、装置のコストを増大させることなく行う。【解決手段】本実発明に係る電子線描画装置は、試料へ入射する電子線を偏向する少なくとも１対の第１電極及び第２電極を有する偏向器と、コンタミネーションの発生源となる有機物が塗布され、偏向器によって偏向された電子線が入射可能な位置に配置された部材と、第１電極及び第２電極のうちのいずれか一方の電極へ向かう方向へ、電子線がドリフトするときに、電子線を一方の電極へ向かう方向へ偏向させて部材に塗布された有機物へ入射させる偏向制御手段と、を備える。【選択図】図１２

Description

本発明は、電子線描画装置に関する。

フラッシュメモリなどの記録媒体や、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を構成する半導体素子のリソグラフィ工程では、マスクに形成された原画パターンが、半導体素子の基板となるウエハに転写される。近年、このマスクに形成される原画パターンは、電子線描画装置を用いて描画されるのが一般的になりつつある。

電子線描画装置を用いて、ファインなパターンを描画する際には、電子線を描画対象物の目標位置へ正確に入射させる必要がある。そこで、電子線描画装置では、ビームドリフト量が許容値を超えないように、電子線の偏向制御が行われる。

しかしながら、電子線描画装置が長時間稼働すると、鏡筒内の雰囲気に含まれるハイドロカーボンが、電子線に引き寄せられ、偏向電極にコンタミネーションとして不着する。偏向電極に付着したコンタミネーションは、電子線のドリフトを引き起こす要因となるため、一般には、電子線描画装置の稼働時間に比例して、ビームドリフト量は増加する。そのため、従来は、ビームドリフト量が許容値に近くなってきたら、偏向電極の交換を行っていた。

偏向電極を交換するためには、真空状態となった鏡筒内部の圧力を大気圧に戻す必要がある。このため、再び電子線描画装置を稼働させるためには、数日間のダウンタイムが必要になる。そこで、偏向電極に対するコンタミネーションの付着を抑制するための技術が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−１３８１８３号公報

特許文献１に開示される装置は、偏向電極表面のうち、電子線の偏向に用いられる領域を移動させて、偏向電極にコンタミネーションが局所的に不着しないようにするものである。この装置によれば、ビームドリフト量が許容値を超えるまでの時間を延ばすことが可能となる。

しかしながら、特許文献１に開示された装置では、偏向電極にコンタミネーションが不着してしまった後には、ビームドリフトを低減するための補正を行うことができない。

また、近年では、電子線描画装置の内部にオゾンを注入することによって、活性酸素を生成し、この活性酸素を用いてコンタミネーションを洗浄する技術が提案されている。この技術によれば、電子線描画装置の内部に発生したコンタミネーションが、活性酸素によって酸化され、水や二酸化炭素となって装置の外部に排出される。

しかしながら、電子線描画装置の内部にオゾンを注入するためには、オゾン発生装置が必要になる。このため、装置の製造コストやランニングコストが増大するといった問題がある。また、オゾンは人体に有害であるため、装置の取扱いが困難になることが考えられる。

本発明は、上述の事情の下になされたもので、コンタミネーションによるビームドリフトの補正を、装置のコストを増大させることなく行うことを目的とする。

上記課題を解決するため、本実施形態に係る電子線描画装置は、試料へ入射する電子線を偏向する少なくとも１対の第１電極及び第２電極を有する偏向器と、コンタミネーションの発生源となる有機物が塗布され、偏向器によって偏向された電子線が入射可能な位置に配置された部材と、第１電極及び第２電極のうちのいずれか一方の電極へ近づく方向へ、電子線がドリフトするときに、電子線を前記方向へ偏向させて前記部材に塗布された有機物へ入射させる偏向制御手段と、を備える。

本発明によれば、１対の電極の一方にコンタミネーションが不着することにより、ビームドリフトが生じた場合に、他方の電極にコンタミネーションを不着させることができる。これにより、電子線のドリフトの補正が可能となる。また、電極に付着したコンタミネーションを除去するための設備を必要としないので、装置の製造コストやランニングコストが増大することもない。

第１の実施形態に係る電子線描画装置の概略構成を示す図である。 アパーチャの平面図である。 制御装置のブロック図である。 制御装置のＣＰＵが実行する一連の処理を示すフローチャートである。 ステージ装置に設けられた基準マークを示す図である。 基準マークのスキャン結果を示す図である。 ステージ装置に設けられた基準マークを示す図である。 基準マークのスキャン結果を示す図である。 偏向器の電極と試料を模式的に示す図である。 電子線が偏向する様子を示す図である。 偏向器の電極とアパーチャを模式的に示す図である。 電子線が偏向する様子を示す図である。 偏向器の電極と試料を模式的に示す図である。 電子線が偏向する様子を示す図である。 第２の実施形態に係るアパーチャの平面図である。 アパーチャの作用を説明するための図である。 電子線の電流の変化率を表すグラフを示す図である。 電子線の偏向量の変化を表すグラフを示す図である。 電子線の電流の変化率を表すグラフを示す図である。 電子線の偏向量の変化を表すグラフを示す図である。 電子線の電流の変化率を表すグラフを示す図である。 電子線の偏向量の変化を表すグラフを示す図である。 アパーチャの変形例を示す図である。 試料の変形例を示す図である。

《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図面に基づいて説明する。実施形態の説明にあたっては、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる直交座標系を用いる。

図１は、本実施形態に係る電子線描画装置１０の概略構成を示す図である。電子線描画装置１０は、例えば真空度が１０^−７Ｐａ程度の環境下において、レジスト材がコーティングされたマスクやレチクルなどの試料１２０に、パターンを描画する装置である。

図１に示されるように、電子線描画装置１０は、電子線ＢＭを試料１２０に照射する照射装置２０、試料１２０が載置されるステージ装置６１、ステージ装置６１を収容するライティングチャンバ６０、照射装置２０及びステージ装置６１を制御する制御系１００を備えている。

照射装置２０は、長手方向を鉛直軸方向とする鏡筒２１と、鏡筒２１の内部上方から下方に向かって配置される電子銃２２、偏向器３１，３２、レンズ４１，４２，４３、アパーチャ５１，５２，５３、分析管３５を有している。

鏡筒２１は、下方が開放された円筒状のケーシングである。鏡筒２１は、ステンレスからなり、接地されている。この鏡筒２１は、ライティングチャンバ６０の上方に設置され、ライティングチャンバ６０内部に位置する部分は、その直径が下方（−Ｚ方向）に向かって小さくなるテーパー形状となっている。

電子銃２２は、鏡筒２１の内部上方に配置されている。電子銃２２は、例えば熱陰極型の電子銃である。電子銃２２は、陰極と、陰極を包囲するように設けられるウェネルト電極と、陰極の下方に配置される陽極などから構成されている。電子銃２２は、高電圧が印加されると下方へ電子線ＢＭを射出する。

偏向器３１は、電子銃２２の下方に配置されている。偏向器３１は、相互に対向するように配置された電極を有している。そして、ブランキングアンプ１０３によって印加される電圧に応じて、電子銃２２から射出された電子線ＢＭを偏向する。

例えば、偏向器３１には、描画パターンに基づいて変調された電圧信号が入力される。この電圧信号は、ハイレベルとローレベルの２値の信号である。偏向器３１では、一方の電極に入力された電圧信号がハイレベルの時に、電極間に電界が生じ、電子線ＢＭが偏向される。これにより、電子線ＢＭは、アパーチャ５１によってブランキングされる。そのため、描画パターンに基づいて変調した電圧信号を、偏向器３１に入力することで、試料１２０に所望のパターンを描画することができる。また、ハイレベルに維持された電圧信号を偏向器３１に入力することで、電子線ＢＭがブランキングされた状態を継続することができる。

レンズ４１は、偏向器３１を包囲するように配置された環状のレンズである。レンズ４１は、偏向器３１を通過する電子線ＢＭを、アパーチャ５１の中心近傍に集束させる。

アパーチャ５１は、中央に電子線ＢＭが通過する開口が設けられた板状の部材である。アパーチャ５１は、レンズ４１を通過した電子線ＢＭの集束点近傍に配置されている。電子線ＢＭがアパーチャ５１の開口を通過することで、電子線ＢＭのショットの形状が整形される。また、電子線ＢＭが偏向器３１によって偏向されたときには、電子線ＢＭは、アパーチャ５１によって遮蔽される。これにより、電子線ＢＭがブランキングされる。

レンズ４２は、アパーチャ５１の下方に配置された環状のレンズである。レンズ４２は、電子線ＢＭを、アパーチャ５２の中心近傍に集束させる。

アパーチャ５２は、レンズ４２の下方に配置されている。アパーチャ５２も、アパーチャ５１と同様に構成されている。電子線ＢＭがアパーチャ５３の開口を通過することで、電子線ＢＭのショットの形状が整形される。

偏向器３２は、アパーチャ５２の下方に配置されている。偏向器３２は、対向して配置される複数対の電極を有している。偏向器３２は、電極に印加される電圧に応じて、アパーチャ５２を通過した電子線ＢＭを偏向する。本実施形態では、説明の便宜上、Ｘ軸方向に所定距離隔てて配置された１対の電極３２ａ，３２ｂのみが図面に示されている。偏向器３２は、電極３２ａ，３２ｂと不図示の電極を用いることで、電子線ＢＭをＸ軸方向及びＹ軸方向へ偏向することができる。

レンズ４３は、偏向器３２を包囲するように配置された環状のレンズである。レンズ４３は、偏向器３２と協働することにより、ステージ装置６１に載置された試料１２０の所望の位置に、偏向器３２を通過する電子線ＢＭを集束させる。

分析管３５は、偏向器３２の近傍に配置されている。分析管３５は、偏向器３２の周囲の炭化水素系ガスの濃度を計測するために用いられる。分析管３５からは、偏向器３２の近傍のガス濃度に応じた信号が、制御系１００へ出力される。分析管３５は、例えば制御系とともに４重極型質量分析計を構成する。

アパーチャ５３は、レンズ４３の下方に配置されている。図２に示されるように、アパーチャ５３は、矩形板状の部材であり、例えば中央には正方形の開口５３ａが形成されている。また、アパーチャ５３の上面には、開口５３ａを包囲する環状の塗布領域５３ｂが設けられている。塗布領域５３ｂには、例えばフォンブリンなどの有機物が塗布されている。フォンブリンは、炭素、フッ素、酸素原子からなるフッ素化オイルであり、科学的に安定した不活性なものである。上述のように構成されるアパーチャ５３では、電子線ＢＭが開口５３ａを通過することで、電子線ＢＭのショットの形状が矩形に整形される。

ライティングチャンバ６０は、直方体状の中空部材であり上面には円形の開口が形成されている。上述した照射装置２０の鏡筒２１は、ライティングチャンバ６０の上面に形成された開口に挿入されている。

ステージ装置６１は、ライティングチャンバ６０の内部に配置されている。ステージ装置６１は、パターンが描画される試料１２０をほぼ水平に保持した状態で、少なくとも水平面内を移動する。

制御系１００は、照射装置２０及びステージ装置６１を制御するためのシステムである。この制御系１００は、制御装置１０１、電源装置１０２、ブランキングアンプ１０３、レンズ駆動装置１０４、偏向アンプ１０５、及びステージ駆動装置１０７を有している。

図３は、制御装置１０１のブロック図である。図３に示されるように、制御装置１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１ａ、主記憶部１０１ｂ、補助記憶部１０１ｃ、入力部１０１ｄ、表示部１０１ｅ、インタフェース部１０１ｆ、及び上記各部を接続するシステムバス１０１ｇを有するコンピュータである。

ＣＰＵ１０１ａは、補助記憶部１０１ｃに記憶されたプログラムを読み出して実行する。そして、プログラムに応じて、制御系１００を構成する機器を統括的に制御する。

主記憶部１０１ｂは、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリを有している。主記憶部１０１ｂは、ＣＰＵ１０１ａの作業領域として用いられる。

補助記憶部１０１ｃは、ＲＯＭ（Read Only Memory）、磁気ディスク、半導体メモリなどの不揮発性メモリを有している。補助記憶部１０１ｃは、ＣＰＵ１０１ａが実行するプログラム、及び各種パラメータなどを記憶している。また、ＣＰＵ１０１ａによる処理結果などを含む情報を順次記憶する。

入力部１０１ｄは、キーボードや、マウスなどのポインティングデバイスを有している。ユーザの指示は、入力部１０１ｄを介して入力され、システムバス１０１ｇを経由してＣＰＵ１０１ａに通知される。

表示部１０１ｅは、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの表示ユニットを有している。表示部１０１ｅは、例えば、電子線描画装置１０のステータスや、描画パターンなどに関する情報を表示する。

インタフェース部１０１ｆは、ＬＡＮインタフェース、シリアルインタフェース、パラレルインタフェース、アナログインタフェースなどを備えている。電源装置１０２、ブランキングアンプ１０３、レンズ駆動装置１０４、偏向アンプ１０５、及びステージ駆動装置１０７は、インタフェース部１０１ｆを介して、制御装置１０１に接続される。

上述のように構成される制御装置１０１は、電源装置１０２、ブランキングアンプ１０３、レンズ駆動装置１０４、偏向アンプ１０５、及びステージ駆動装置１０７に、上記各部を駆動するためのデジタル信号Ｓ１〜Ｓ５を出力する。これらのデジタル信号Ｓ１〜Ｓ５は、デジタルデータからなる。

図１に戻り、電源装置１０２は、制御装置１０１からのデジタル信号Ｓ１に基づいて、電子銃２２に電圧を印加する。これにより、電子銃２２から試料１２０へ向かって、電子線ＢＭが射出される。

ブランキングアンプ１０３は、制御装置１０１から出力されるデジタル信号Ｓ２に基づいてブランキング信号を生成する。そして、生成したブランキング信号を偏向器３１へ出力する。例えば、ブランキング信号は、ハイレベルが５００ｍＶで、ローレベルが０Ｖの２値の信号である。偏向器３１へ出力されるブランキング信号がハイレベルのときに、電子線ＢＭがブランキングされる。

レンズ駆動装置１０４は、デジタル信号Ｓ３に基づいて、電子線ＢＭに対するレンズ４１，４２のパワー（屈折力）を制御して、電子線ＢＭをアパーチャ５１〜５３の中心に向けて集束させる。また、レンズ４３のパワーを制御して、電子線ＢＭを試料１２０の上面に集束させる。

偏向アンプ１０５は、デジタル信号Ｓ４に基づいて電圧信号を生成し、偏向器３２を構成する電極へ出力する。偏向器３２を構成する電極３２ａ，３２ｂなどの間には電位差が生じる。これにより、偏向器３２を通過する電子線ＢＭは、電位差に応じた量だけ偏向する。

ステージ駆動装置１０７は、デジタル信号Ｓ５に基づいて、ステージ装置６１を駆動し、試料１２０の移動や位置決めなどを行う。

上述した電子線描画装置１０によるパターンの描画は、制御装置１０１を構成するＣＰＵ１０１ａが、上記各部を制御することにより行われる。

例えば、試料１２０にパターンを描画するためには、ＣＰＵ１０１ａは、図１に示されるステージ駆動装置１０７を介して、ステージ装置６１を駆動し、試料１２０を照射装置２０の下方に位置決めする。

次に、ＣＰＵ１０１ａは、電源装置１０２を駆動して、電子銃２２に電圧を印加する。これにより、電子銃２２から電子線ＢＭが射出される。

電子銃２２から電子線ＢＭが射出されると、ＣＰＵ１０１ａは、レンズ駆動装置１０４を介してレンズ４１を制御し、電子線ＢＭをアパーチャ５１の開口近傍（クロスポーバーポイント）に集束させる。電子線ＢＭは、アパーチャ５１の開口を通過することで、ショットの外径及び形状が整形される。アパーチャ５１を通過した電子線ＢＭは、一旦結像した後、レンズ４２に入射する。

ＣＰＵ１０１ａは、レンズ駆動装置１０４を介してレンズ４２を制御し、レンズ４２に入射した電子線ＢＭをアパーチャ５２の開口近傍に集束させる。電子線ＢＭは、アパーチャ５２の開口を通過することで、ショットの外径及び形状が整形される。アパーチャ５２を通過した電子線ＢＭは、一旦結像した後、レンズ４３に入射する。

ＣＰＵ１０１ａは、レンズ駆動装置１０４を介してレンズ４３を制御し、レンズ４３に入射した電子線ＢＭをステージ装置６１に保持された試料１２０の表面に結像させる。

また、ＣＰＵ１０１ａは、上記動作と並行して、描画データに基づいて変調されたデジタル信号Ｓ２，Ｓ３を生成する。そして、デジタル信号Ｓ２をブランキングアンプ１０３へ出力し、デジタル信号Ｓ４を偏向アンプ１０５へ出力する。

ブランキングアンプ１０３は、デジタル信号Ｓ２を受信すると、デジタル信号Ｓ２をアナログのブランキング信号に変換して、ブランキング電極２３へ出力する。これにより、電子線ＢＭが所定のタイミングで偏向されブランキングが間欠的に実行される。

偏向アンプ１０５は、デジタル信号Ｓ４を受信すると、デジタル信号Ｓ４からアナログの偏向信号を生成する。そして、生成した偏向信号を、偏向器３２を構成する電極３２ａ，３２ｂなどへそれぞれ出力する。これにより、電子線ＢＭがＸ軸方向或いはＹ軸方向に偏向され、試料１２０に対する電子線ＢＭの入射位置が制御される。

電子線描画装置１０では、上述のようにブランキングアンプ１０３と偏向アンプ１０５が協働することにより、電子線ＢＭが変調され試料１２０にパターンが描画される。以上の処理を描画処理という。

図４は、制御装置１０１が実行する一連の処理を示すフローチャートである。上述した電子線描画装置１０の動作について、図４のフローチャートを参照して説明する。

電子線描画装置１０では、試料１２０への描画開始指令が制御装置１０１へ入力されると、制御装置１０１を構成するＣＰＵ１０１ａが、補助記憶部１０１ｃに記憶されたプログラムを読み出す。そして、ＣＰＵ１０１ａは、読みだしたプログラムに基づいて、試料１２０に対するパターンの描画処理や、描画処理に必要な種々の処理を実行する。

まず、ＣＰＵ１０１ａは、電子線ＢＭのドリフト方向及びドリフト量の算出を行う（ステップＳ１０１）。電子線ＢＭのドリフト方向及びドリフト量は、例えば、ステージ装置６１に設けられた基準マークＭを電子線でスキャンすることにより得られるスキャン結果に基づいて算出することができる。

例えば、図５に示されるように、ステージ装置６１上の位置Ｘ１に向けて射出された電子線ＢＭを、位置Ｘ２まで相対移動することにより、基準マークＭをスキャンすると、ステージ装置６１から反射した電子線（以下反射波という）のパワーＰは、図６に示されるように変化する。電子線ＢＭのパワーＰを示す曲線では、基準マークＭを示す位置ＸＭにピークが現れる。

例えば図７に示されるように、コンタミネーションの影響によって電子線ＢＭが−Ｘ方向へドリフトしている場合に、位置Ｘ１に向けて射出された電子線ＢＭを、位置Ｘ２まで相対移動すると、図８に示されるように、電子線ＢＭのパワーＰを示す曲線のピークは、位置ＸＭよりも位置Ｘ２に近い位置ＸＰに現れる。このため、位置ＸＭと位置ＸＰを比較することで、電子線ＢＭのＸ軸についてのドリフト量ΔＸとドリフト方向を算出することができる。

同様に、電子線ＢＭをＹ軸方向にスキャンした結果得られるピークの位置座標を比較することで、電子線ＢＭのＹ軸についてのドリフト量ΔＹとドリフト方向を算出することができる。

なお、電子線ＢＭのドリフト量やドリフト方向については、電子線の電流値の変化に基づいて、リアルタイムに計測する方法もある。当該方法については、第２の実施形態で述べる。

電子線ＢＭがドリフトする要因としては、偏向器３２を構成する電極３２ａ，３２ｂにコンタミネーションが堆積してから、堆積物が電子線ＢＭの偏向に影響を与えるまでに成長したことが考えらえる。図９は、偏向器３２の電極３２ａ，３２ｂと試料１２０を模式的に示す図である。一例として図９に示されるように、偏向器３２の電極３２ｂに堆積物３００が形成されている場合には、堆積物３００の表面は、例えば負に帯電する。堆積物３００は絶縁性が高い物質であり、一度帯電して電位が変化すると、元に戻るまでに比較的時間がかかる。このため、電極３２ｂの堆積物３００が成長し、堆積物３００が負に帯電した場合には、電子線ＢＭは、この堆積物３００から離れる方向へ偏向する。

例えば、堆積物３００が形成されていないときに、試料１２０の表面に結像する電子線ＢＭのスポットＢＳが、図９の実線で示される位置にある場合に、電極３２ｂに堆積物３００が形成されると、スポットＢＳは、図９の破線で示される位置へ移動する。スポットＢＳの移動量と移動方向を示すベクトルＶＣ１は、上述したように基準マークＭをスキャンすることにより算出することができる。

なお、電子線ＢＭのドリフト方向、及びドリフト量については、試料１２０を電子線描画装置１０にセットする前に、別の試料などを用いて予め計測しておいてもよい。

電子線ＢＭのドリフト量とドリフト方向を示すベクトルＶＣ１を算出すると、ＣＰＵ１０１ａは、ドリフト量が閾値Ｔｈ以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。図１０を参照するとわかるように、電極３２ｂに堆積物３００がある場合には、当初Ｚ軸（鉛直軸）にほぼ平行な電子線ＢＭは、堆積物３００の影響によりベクトルＶＣ１に示される方向へ偏向する。堆積物３００が成長するにつれて、偏向の度合いが大きくなり、ベクトルＶＣ１も大きくなる。そのため、電極３２ｂに形成された堆積物３００が成長すると、ドリフト量が大きくなり、やがては閾値Ｔｈを超える。パターンを構成するラインの幅やピッチなどにもよるが、閾値Ｔｈは、例えば１０ｎｍとすることができる。

ＣＰＵ１０１ａは、ドリフト量を示すベクトルＶＣ１の大きさが閾値Ｔｈ以下であると判断した場合には（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、試料１２０に対する描画処理を開始する（ステップＳ１０６）。そして、描画処理が完了すると（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、一連の処理を終了する。

一方、ＣＰＵ１０１ａは、ドリフト量が閾値Ｔｈより大きいと判断した場合には（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、偏向アンプ１０５を介して偏向器３２を制御することにより、アパーチャ５３の塗布領域５３ｂへ、電子線ＢＭを照射する（ステップＳ１０３）。具体的には、ＣＰＵ１０１ａは、偏向器３２を制御することにより、図１１のベクトルＶＣ１に示される方向へ電子線ＢＭを偏向させて、電子線ＢＭをアパーチャ５３に設けられた塗布領域５３ｂへ入射させる。電子線ＢＭを塗布領域５３ｂに入射させると、塗布領域５３ｂに塗布されたフォブリンと電子線ＢＭが反応して、炭化水素などのガスが発生する。炭化水素ガスは、図１２の白抜き矢印に示されるように電極３２ａの方へ浮上していく。そして、電極３２ａへ向かう方向へ偏向された電子線ＢＭと、炭化水素ガスとの相互作用により、電極３２ａでは、コンタミネーションの堆積が促進される。

次に、ＣＰＵ１０１ａは、塗布領域５３ｂへ電子線ＢＭを照射する時間を算出する（ステップＳ１０４）。ＣＰＵ１０１ａは、塗布領域５３ｂに照射することによって発生した炭化水素ガスの濃度を、分析管３５からの出力に基づいて算出する。そして、算出した濃度ＶＧから、照射時間を求める。照射時間の算出は、予め、濃度ＶＧに応じた最適な照射時間ｆ（ＶＧ）を実験などにより求めておく。そして、計測結果が示す濃度ＶＧから、最適な照射時間ｆ（ＶＧ）を算出する。

照射時間ｆ（ＶＧ）が経過したころには、電極３２ａに向かって偏向された電子線ＢＭと、炭化水素ガスとの相互作用により、電極３２ａにコンタミネーションによる堆積物３０１が形成される。堆積物３０１は、図１１に示されるように、電子線ＢＭがベクトルＶＣ１によって示される方向に偏向された状態で生成されたものである。このため、図１３に示されるように、堆積物３０１は、ＸＹ面内におけるベクトルＶＣ１の始点を基準として、堆積物３００が形成された位置とは、点対称な位置に形成される。堆積物３０１が、堆積物３００と同じように負に帯電すると、堆積物３０１の電荷によって、ベクトルＶＣ１と向きが反対で大きさが等しいベクトルＶＣ２に示される方向に、スポットＢＳを移動させるような電磁力が電子線ＢＭに作用する。

このため、図１４に示されるように、電極３２ｂの堆積物３００によって、電極３２ａに向かう方向へ偏向された電子線ＢＭは、電極３２ａの堆積物３０１によって、電極３２ｂに向かう方向へ再び偏向される。これにより、電子線ＢＭのドリフトが解消し、ドリフト量がほぼ零になるように補正される。

ＣＰＵ１０１ａは、塗布領域５３ｂへ電子線ＢＭを照射してから経過した時間が、照射時間ｆ（ＶＧ）になったか否かを判断し（ステップＳ１０５）、照射時間ｆ（ＶＧ）が経過したと判断した場合には（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、描画処理を開始する（ステップＳ１０６）。

以上のように、電子線描画装置１０では、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０５までの処理によって、コンタミネーションの影響を受けた電子線ＢＭの補正が行われる。

ＣＰＵ１０１ａは、描画処理を開始すると所定のインターバル時間のカウントを開始する。インターバル時間とは、コンタミネーションの影響を受けた電子線ＢＭの補正を行うタイミングを規定するための時間である。例えば、インターバル時間をＩＴとすると、ステップＳ１０１〜Ｓ１０５までの処理がインターバル時間ＩＴごとに実行される。これにより、電子線ＢＭはインターバル時間ＩＴごとに補正されることになる。

ＣＰＵ１０１ａは、描画処理を開始した後、描画処理が完了する前に（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、インターバル時間が経過したと判断したら（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０１に戻り、以降ステップＳ１０１〜Ｓ１０８の処理を繰り返し実行する。これにより、インターバル時間ＩＴが経過するごとに、電子線ＢＭが補正される。

一方、ＣＰＵ１０１ａは、描画処理を開始した後に、描画処理が完了したと判断したら（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、一連の処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態では、偏向器３２のいずれかの電極にコンタミネーションによる堆積物３００が形成され、電子線ＢＭのドリフトが発生したときには、他の電極に、電子線ＢＭのドリフトを打消すための堆積物３０１が形成される。これにより、電子線ＢＭのドリフトが解消し、試料１２０へ精度よくパターンを描画することが可能となる。

また、本実施形態では、鏡筒２１の内部にコンタミネーションを除去するためのオゾンなどを注入することなく、電子線ＢＭのドリフトを解消することができる。このため、電子線ＢＭのドリフトの解消に、オゾン発生装置など、製造コストやランニングコストの増加を招く装置を必要としない。したがって、装置の製造コストやランニングコストの増加を抑制することができる。

《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態に係る電子線描画装置１０は、複数の電子線を選択的に用いて試料１２０にパターンを描画する点で、第１の実施形態に係る電子線描画装置と相違する。以下、第２の実施形態に係る電子線描画装置１０について説明する。なお、第１の実施形態に係る電子線描画装置１０と共通の構成については説明を省略する。

図１５は、アパーチャ５２の代わりに用いられるアパーチャ５２１を示す図である。図１５に示されるように、アパーチャ５２１には、正方形の開口５２ａが形成されている。開口５２ａの各辺は、アパーチャ５２１の辺に対して約４５度の角度を成している。

また、電子線ＢＭは、アパーチャ５２１の上流側で、５本の電子線ＢＭ１〜ＢＭ５に分岐される。電子線ＢＭ１〜ＢＭ５は、ＸＹ断面がほぼ正方形になるように整形されている。電子線ＢＭ１は、アパーチャ５２１の開口５２ａの中央を下方に向かって通過する。また、電子線ＢＭ２〜ＢＭ５は、アパーチャ５２１の上面と開口５２ａにわたって入射する。これにより、図１６に示されるように、電子線ＢＭ２〜ＢＭ５のうちのそれぞれ一部が開口５２ａを通過する。開口５２ａを通過した電子線ＢＭ２〜ＢＭ５は、断面が直角三角形になるように整形された状態で、偏向器３２へ入射する。電子線にドリフトが発生していないときには、開口５２ａを通過した電子線ＢＭ２〜ＢＭ５のＸ軸方向の大きさはＬｘであり、Ｙ軸方向の大きさはＬｙである。

本実施形態に係る電子線描画装置１０では、電子線ＢＭ２〜ＢＭ５が、アパーチャ５２１の上面と開口５２ａにわたって入射する。そして、偏向器３２の電極にコンタミネーションの影響で堆積物が形成されると、電子線ＢＭ２〜ＢＭ５がほぼ一律に同じ方向へ偏向される。この場合には、電子線ＢＭ２〜ＢＭ５の偏向の度合いによって、アパーチャ５２１を通過する電子線ＢＭ２〜ＢＭ５の電流値が変化する。

図１７は、アパーチャ５２１を通過する電子線ＢＭ１〜ＢＭ５の電流の変化率を表すグラフを示している。図１７の線Ｌ１〜Ｌ５は、それぞれ電子線ＢＭ１〜ＢＭ５の電流の変化率を示している。具体的には、線Ｌ１〜Ｌ５は、時刻ｔにおける電子線ＢＭ１〜ＢＭ５それぞれの電流値Ｉ１（ｔ）〜Ｉ５（ｔ）と計測開始時刻の電流値Ｉ１（０）〜Ｉ５（０）との差を、電流値Ｉ１（０）〜Ｉ５（０）で除すことにより得られる変動率Ｉ１％（ｔ）〜Ｉ４％（ｔ）を示す。計算式は、ｎを１，２，…５までの整数として、次式（１）で示される。

Ｉｎ％（０）＝（Ｉｎ（ｔ）−Ｉｎ（０））／Ｉｎ（０）…（１）

偏向器３２の電極３２ａ，３２ｂにコンタミネーションによる堆積物が無い場合には、変動率Ｉ１％（ｔ）〜Ｉ４％（ｔ）は、−０，５〜０．５の範囲に収まる。

また、本実施形態では、偏向方向及び偏向量に応じて、アパーチャ５２１を通過する電子線ＢＭ２〜ＢＭ５の電流値が変わることを利用して、電子線の偏向量をリアルタイムに検出することができる。電子線のＸ軸方向への偏向量ΔＸ、及びＹ軸方向の偏向量ΔＹは、例えば次式（２），（３）によって算出することができる。

偏向器３２の電極３２ａ，３２ｂにコンタミネーションによる堆積物が無い場合には、ΔＸ，ΔＹによってプロットされる点（ΔＸ，ΔＹ）の軌跡は、図１８に示されるグラフのようになる。この場合には、電子線の偏向量ΔＸ，ΔＹはほぼ零に維持された状態になる。

しかしながら、偏向器３２の電極３２ａ，３２ｂに堆積物が形成され、この堆積物が徐々に成長していく場合には、変動率Ｉ２％（ｔ）〜Ｉ４％（ｔ）も、堆積物が成長するにつれて増加するか、或いは減少する。

例えば、図１５を参照するとわかるように、電子線ＢＭ１〜ＢＭ５が、−Ｘ方向と同時に＋Ｙ方向に偏向していくような場合には、アパーチャ５２１を通過する電子線ＢＭ５，ＢＭ４の電流値が徐々に増加し、電子線ＢＭ２，ＢＭ３の電流値が徐々に減少する。このように電子線ＢＭ１〜ＢＭ５が、−Ｘ方向に偏向していくような場合には、図１９のグラフに示されるように、電子線ＢＭ４，ＢＭ５それぞれにつていの変動率Ｉ４％（ｔ），Ｉ５％（ｔ）は、１％を上回って徐々に大きくなっていく。そして、電子線ＢＭ２，ＢＭ３それぞれにつていの変動率Ｉ２％（ｔ），Ｉ３％（ｔ）は、−１％を下回って徐々に小さくなっていく。

このような場合には、ΔＸ，ΔＹによってプロットされる点（ΔＸ，ΔＹ）の軌跡は、図２０に示されるグラフのようになる。このグラフは、電子線が−Ｘ方向及び＋Ｙ方向へ偏向していっていることを示す。このとき、電子線の偏向量を示すベクトルＶＣ１の成分は、（ΔＸ，ΔＹ）となる。

したがって、ベクトルＶＣ１に示される電子線の偏向を解消するためには、制御装置１０１のＣＰＵ１０１ａに、図４のステップＳ１０３〜Ｓ１０５の処理を実行させればよい。

制御装置１０１のＣＰＵ１０１ａが、図４のステップＳ１０３〜ステップＳ１０５の処理を実行したときの変動率Ｉ１％（ｔ）〜Ｉ５％（ｔ）の変化は、図２１のグラフによって示される。図２１のグラフからは、ステップＳ１０３〜ステップＳ１０５の処理によって偏向器３２の電極に現れた堆積物３０１が成長すると、各変動率Ｉ１％（ｔ）〜Ｉ５％（ｔ）が一旦零に収束し、その後に、極性が変化することがわかる。これは、堆積物３０１が成長すると、電子線の偏向する方向が変わることを意味している。実際に、点（ΔＸ，ΔＹ）は、図２２のグラフに示されるように、原点（０，０）から遠ざかった後に、堆積物３０１の成長により、原点近傍に近づいてくる。この事実は、いずれかの電極にコンタミネーションによる堆積物が付着して電子線が偏向してしまったとしても、制御装置１０１のＣＰＵ１０１ａが、図４のステップＳ１０３〜ステップＳ１０５の処理を実行することで、電子線の偏向を解消するができることを意味する。

以上のように、本実施形態では、電子線ＢＭ１〜ＢＭ５の電流値に基づいて、リアルタイムに電子線の偏向量及び偏向方向を検出し、検出結果に基づいて、電子線の偏向を解消することが可能となる。したがって、試料１２０へ精度よくパターンを描画することができる。

また、本実施形態では、鏡筒２１の内部にコンタミネーションを除去するためのオゾンなどを注入することなく、電子線のドリフトを解消することができる。このため、電子線のドリフトの解消に、オゾン発生装置など、製造コストやランニングコストの増加を招く装置を必要としない。このため、装置のコストの増加を抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態によって限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、アパーチャ５３の上面に、開口５３ａを包囲する環状の塗布領域５３ｂが形成されている場合について説明した。これに限らず、塗布領域５３ｂは、図２３に示されるように、アパーチャ５３の上面に分散配置されていてもよい。

上記実施形態では、アパーチャ５３に設けられた塗布領域５３ｂにフォブリンが塗布されている場合について説明した。これに限らず、塗布領域５３ｂには、例えばシリコングリースやアピエゾンなどが塗布されていてもよい。

また、アパーチャ５３の代わりに、図２４に示されるように、塗布領域１２１ａが形成された試料１２１を、試料１２０に代えてステージ装置６１に載置し、この試料１２１の塗布領域に電子線ＢＭを照射して、偏向器３２の電極へ堆積物３０１を形成することとしてもよい。

上記実施形態では、電子線を塗布領域に照射する際に、偏向器３２を用いる場合について説明した。これ限らず、磁極などを駆動して、電子線を塗布領域へ照射させることとしてもよい。

上記実施形態では、堆積物３００が負に帯電した場合について説明した。これに限らず、電極３２ａ，３２ｂに対して正に帯電することも考えられる。この場合には、電子線ＢＭは、堆積物３００に近づく方向に偏向されるが、堆積物３００が負に帯電したときと同じように、図１３のベクトルＶＣ１の始点を基準とする点対称な位置に堆積物３０１を形成すればよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施しうるものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ 電子線描画装置
２０ 照射装置
２１ 鏡筒
２２ 電子銃
２３ ブランキング電極
３１，３２ 偏向器
３２ａ，３２ｂ 電極
３５ 分析管
４１〜４３ レンズ
５１，５２，５３，５２１ アパーチャ
５２ａ，５３ａ 開口
５３ｂ，１２１ａ 塗布領域
６０ ライティングチャンバ
６１ ステージ装置
１００ 制御系
１０１ 制御装置
１０１ａ ＣＰＵ
１０１ｂ 主記憶部
１０１ｃ 補助記憶部
１０１ｄ 入力部
１０１ｅ 表示部
１０１ｆ インタフェース部
１０１ｇ システムバス
１０２ 電源装置
１０３ ブランキングアンプ
１０４ レンズ駆動装置
１０５ 偏向アンプ
１０７ ステージ駆動装置
１２０，１２１ 試料
３００，３０１ 堆積物
ＢＭ，ＢＭ１〜ＢＭ５ 電子線
ＢＳ スポット
Ｌ１〜Ｌ５ 線
Ｍ 基準マーク

Claims (5)

1. 試料へ入射する電子線を偏向する少なくとも１対の第１電極及び第２電極を有する偏向器と、
   コンタミネーションの発生源となる有機物が塗布され、前記偏向器によって偏向された前記電子線が入射可能な位置に配置された部材と、
   前記第１電極及び前記第２電極のうちのいずれか一方の前記電極へ近づく方向へ、前記電子線がドリフトするときに、前記電子線を前記方向へ偏向させて前記部材に塗布された前記有機物へ入射させる偏向制御手段と、
   を備える電子線描画装置。
2. 前記部材は、前記偏向器の下方に配置され、前記電子線のショット形状を整形するための開口の周りに前記有機物が塗布されたアパーチャである請求項１に記載の電子線描画装置。
3. 前記部材は、前記試料に代わるダミー部材である請求項１に記載の電子線描画装置。
4. 前記偏向制御手段は、前記電子線のドリフト量が閾値を超えた場合に、前記電子線を前記方向へ偏向させて前記部材に塗布された前記有機物へ入射させる請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電子線描画装置。
5. 前記偏向器の周りの炭化水素系ガスの濃度を計測するガス濃度計測手段を有し、
   前記偏向制御手段は、前記ガス濃度計測手段によって計測された濃度に基づいて前記有機物へ入射させる前記電子線の照射量を算出し、算出した照射量の前記電子線を前記有機物へ入射させる請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電子線描画装置。

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