JP2019062069A - 荷電粒子ビーム照射装置及び基板の帯電低減方法 - Google Patents

Abstract

【課題】荷電粒子ビームを照射する装置本来の荷電粒子ビーム光学系を構成する電磁レンズが発生させる磁場に影響を与えることなく、帯電の低減若しくは／及び汚染物質の除去が可能な装置を提供する。【解決手段】照射装置１００は、電子ビームを放出する電子銃２０１と、電子ビームを屈折させる対物レンズ２０７と、対物レンズ２０７の磁場空間に配置されると共に、電子ビームの通過領域の外側の空間を取り囲むように配置された複数の電極２２０，２２２，２２４，２２６と、複数の電極によって取り囲まれた空間にプラズマを発生させると共に、プラズマにより生じた正イオン、若しくは電子及び負イオンの移動を制御するように、複数の電極の電位を制御する電位制御回路１２４と、を備え、プラズマの空間から正イオン、電子及び負イオン、若しくは活性種を放出させることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、荷電粒子ビーム照射装置及び基板の帯電低減方法に係り、例えば、電子ビームの照射により基板に生じた帯電を低減する手法に関する。

近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスの回路線幅はさらに微細化されてきている。これらの半導体デバイスへ回路パターンを形成するための露光用マスク（レチクルともいう。）を形成する方法として、優れた解像性を有する電子ビーム（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）描画技術が用いられる。

図２８は、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。可変成形型電子線描画装置は、以下のように動作する。第１のアパーチャ４１０には、電子線３３０を成形するための矩形の開口４１１が形成されている。また、第２のアパーチャ４２０には、第１のアパーチャ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４１０の開口４１１と第２のアパーチャ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４１０の開口４１１と第２のアパーチャ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（ＶＳＢ方式）という。

電子ビームを基板に照射することによって、基板上面が帯電する問題が発生する。基板面の帯電は描画精度の劣化を招く。そのため、かかる帯電を解消すべく、中和させるためのイオンガスを基板上に流すことが検討されている。その他、パーティクル等の汚染物質が基板等に付着することで描画精度の劣化を招く。かかる汚染物質を除去するため、プラズマ等を基板上に放出することが検討されている。かかる問題は、電子ビーム描画装置に限らず、電子顕微鏡や電子ビーム検査装置といった電子ビームを試料に照射する装置において同様に発生する。例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）のチャンバ内にイオンガスを供給するイオン及びプラズマ発生装置を配置することが開示されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、イオン発生装置を例えば電子ビームを照射する装置近傍或いは装置内等に配置するとなると、装置が大掛かりになってしまう。また、かかるイオン発生装置が磁場を発生させる場合等は、電子ビーム描画装置の本来の電子ビーム光学系を構成する電磁レンズが発生させる磁場に影響を与えかねないといった問題も起こり得る。

特開２００７−１４９４４９号公報

そこで、本発明の一態様では、荷電粒子ビームを照射する装置本来の荷電粒子ビーム光学系を構成する電磁レンズが発生させる磁場に影響を与えることなく、帯電の低減若しくは／及び汚染物質の除去が可能な装置および方法を提供する。

本発明の一態様の荷電粒子ビーム照射装置は、
荷電粒子ビームを放出する放出源と、
荷電粒子ビームを屈折させる電磁レンズと、
電磁レンズの磁場空間に配置されると共に、荷電粒子ビームの通過領域の外側の空間を取り囲むように配置された複数の電極と、
複数の電極によって取り囲まれた空間にプラズマを発生させると共に、プラズマにより生じた正イオン、若しくは電子及び負イオンの移動を制御するように、複数の電極の電位を制御する電位制御部と、
を備え、
プラズマの空間から正イオン、電子及び負イオン、若しくは活性種を放出させることを特徴とする。

また、プラズマは、マグネトロン放電により発生させると好適である。

或いは、プラズマは、ペニング放電により発生させるようにしても好適である。

また、プラズマの空間に、ガスを供給する供給部をさらに備えると好適である。

本発明の一態様の基板の帯電低減方法は、
荷電粒子ビームを基板面にフォーカスする対物レンズの磁場空間に配置されると共に、荷電粒子ビームの通過領域の外側の空間を取り囲むように配置された複数の電極に、複数の電極によって取り囲まれた空間にプラズマを発生させると共に、プラズマにより生じた正イオン、若しくは電子及び負イオンの移動を制御するように、複数の電極の電位を制御する工程と、
プラズマの空間から基板に向けて正イオン、若しくは電子及び負イオンを放出させて、基板の帯電を低減する工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明の一態様によれば、荷電粒子ビームを照射する装置本来の荷電粒子ビーム光学系を構成する電磁レンズが発生させる磁場に影響を与えることなく、帯電の低減若しくは／及び汚染物質の除去ができる。その結果、高精度な描画を行うことができる。

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における各領域を説明するための概念図である。 実施の形態１における電磁レンズにより発生する磁場の状態の一例を示す図である。 実施の形態１における対物レンズ付近の構成の一例を示す断面図である。 実施の形態１における対物レンズ付近の構成の他の一例を示す断面図である。 実施の形態１における複数の電極が配置された状態を上部電極の上方から見た上面図である。 実施の形態１における複数の電極が配置された状態を外側電極の中間高さ位置から見た上面図である。 実施の形態１における複数の電極のうち下部電極の上面図である。 実施の形態１における帯電低減方法の要部工程を示すフローチャート図である。 実施の形態１における対物レンズ付近の構成の他の一例を示す断面図である。 実施の形態１における対物レンズ付近の構成の他の一例を示す断面図である。 実施の形態１における対物レンズ付近の構成の他の一例を示す断面図である。 実施の形態１における対物レンズ付近の構成の他の一例を示す断面図である。 実施の形態１における対物レンズ付近の構成の他の一例を示す断面図である。 実施の形態１における対物レンズ付近の構成の他の一例を示す断面図である。 実施の形態１における対物レンズ付近の構成の他の一例を示す断面図である。 実施の形態１の変形例における対物レンズ付近の構成の一例を上部電極と下部電極との間の高さ位置から見た上面図である。 実施の形態１の変形例における対物レンズ付近の構成のプラズマ生成を説明するための図である。 実施の形態２における対物レンズ付近の構成の一例を示す断面図である。 実施の形態２における電場と電子軌道とを説明するための図である。 実施の形態２における対物レンズ付近の構成の他の一例を示す断面図である。 実施の形態２の変形例における対物レンズ付近の構成の一例を上部電極と下部電極との間の高さ位置から見た上面図である。 実施の形態３における対物レンズ付近の構成の他の一例を示す断面図である。 実施の形態３における対物レンズ付近の構成の他の一例を示す断面図である。 実施の形態３における対物レンズ付近の構成の他の一例を示す断面図である。 実施の形態４における描画装置の構成を示す概念図である。 図５の構成の変形例を示す断面図である。 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。また、荷電粒子ビーム照射装置の一例として、電子ビーム描画装置について説明する。但し、荷電粒子ビーム照射装置は、描画装置に限るものではなく、例えば、電子顕微鏡若しくは電子ビーム検査装置等の電磁レンズを光学系に用いた荷電粒子ビームを照射する装置であれば構わない。また、電子ビーム描画装置の一例として、可変成形型の描画装置およびマルチビーム描画装置について説明する。

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、描画機構１５０と制御系回路１６０を備えている。描画装置１００は、電子ビーム描画装置の一例である。特に、可変成形型（ＶＳＢ型）の描画装置の一例である。描画機構１５０は、電子鏡筒（電子ビームカラム）１０２と描画室１０３とガス供給装置１３０とを備えている。電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、ブランキング偏向器（ブランカー）２１２、ビーム制限アパーチャ基板２１４、第１の成形アパーチャ基板２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２の成形アパーチャ基板２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８、電極２２０，２２２，２２４，２２６、リターディング電極２２８、及びガス供給ライン１３２が配置されている。描画室１０３内には、少なくともＸＹ方向に移動可能なＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、レジストが塗布された描画対象となる基板１０１（試料）が配置される。基板１０１には、半導体装置を製造するための露光用のマスクやシリコンウェハ等が含まれる。マスクにはマスクブランクスが含まれる。なお、電子鏡筒１０２と描画室１０３内は、図示しない真空ポンプによって真空引きされ、大気よりも十分に低圧の状態（いわゆる真空状態）に維持される。

制御系回路１６０は、制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１２０、レンズ制御回路１２２、電位制御回路１２４、ガス制御回路１２６、及び磁気ディスク装置等の記憶装置１４０，１４２を有している。制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１２０、レンズ制御回路１２２、電位制御回路１２４、ガス制御回路１２６、及び記憶装置１４０，１４２は、図示しないバスを介して互いに接続されている。偏向制御回路１２０には、偏向器２０８が接続され、制御される。また、偏向制御回路１２０には、図示していないが、ブランキング偏向器２１２、及び偏向器２０５が接続され、制御される。レンズ制御回路１２２には、対物レンズ２０７が接続され、制御される。また、レンズ制御回路１２２には、図示していないが、照明レンズ２０２、及び投影レンズ２０４が接続され、制御される。電位制御回路１２４には、電極２２０，２２２，２２４，２２６が接続され、制御される。また、基板１０１及びリターディング電極２２８の電位は、図示しない電源装置等によって制御される。

制御計算機１１０内に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度メモリ１１２に記憶される。

チップパターンのデータが定義された描画データ（チップデータ）が描画装置１００の外部から入力され、記憶装置１４０に格納されている。

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における各領域を説明するための概念図である。図２において、基板１０１の描画領域１０は、偏向器２０８の偏向可能幅で、例えばｙ方向に向かって短冊状に複数のストライプ領域２０に仮想分割される。各ストライプ領域２０は、メッシュ状に複数のサブフィールド（ＳＦ）３０（副偏向領域）に仮想分割される。そして、各ＳＦ３０の各ショット位置にショット図形３２，３４がそれぞれ描画される。

描画処理を行う場合、制御計算機１１０は、偏向制御回路１２０、レンズ制御回路１２２、電位制御回路１２４、ガス制御回路１２６、及び描画機構１５０等を制御して、描画処理を開始する。制御計算機１１０では、記憶装置１４０に格納されたチップデータ（描画データ）を読み出し、チップデータ内の複数の図形パターンを図形パターン毎に描画装置１００で成形可能なサイズの複数のショット図形に分割し、ショット図形毎にショットデータを生成する。ショットデータには、図形種、図形のショット位置座標、及びショットサイズ等が定義される。生成されたショットデータは、記憶装置１４２に格納される。そして、描画機構１５０は、偏向制御回路１２０、及びレンズ制御回路１２２による制御のもと、各ショット位置に、電子ビーム２００を用いてパターンを描画する。具体的には、以下のように動作する。

電子銃２０１（放出源）から放出された電子ビーム２００は、ビーム制限アパーチャ基板２１４で電流分布を分布中心付近に制限され、ブランキング偏向器２１２内を通過する際にブランキング偏向器２１２によって、例えば、ビームＯＮの状態では、第１の成形アパーチャ基板２０３に設けられた開口を一部が通過するように制御され、ビームＯＦＦの状態では、第１の成形アパーチャ基板２０３に設けられた開口を全部が通過せず、第１の成形アパーチャ基板２０３で全部が遮へいされるように偏向される。ビームＯＦＦの状態からビームＯＮとなり、その後ビームＯＦＦになるまでに第一の成形アパーチャ基板２０３を通過した電子ビーム２００が１回の電子ビームのショットとなる。ブランキング偏向器２１２は、通過する電子ビーム２００の向きを制御して、ビームＯＮの状態とビームＯＦＦの状態とを交互に生成する。例えば、ビームＯＮの状態では電圧を印加せず、ビームＯＦＦの際にブランキング偏向器２１２に電圧を印加すればよい。かかる各ショットの照射時間で基板１０１に照射される電子ビーム２００のショットあたりの照射量が調整されることになる。

以上のようにビームＯＮの状態では、ビーム制限アパーチャ基板２１４とブランキング偏向器２１２とを通過した電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により矩形の穴を持つ第１の成形アパーチャ基板２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形に成形する。そして、第１の成形アパーチャ基板２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２の成形アパーチャ基板２０６上に投影される。偏向器２０５によって、かかる第２の成形アパーチャ基板２０６上での第１のアパーチャ像は偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させる（可変成形を行なう）ことができる。かかる可変成形はショット毎に行なわれ、通常ショット毎に異なるビーム形状と寸法に成形される。そして、第２の成形アパーチャ基板２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせられる。言い換えれば、第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、対物レンズ２０７により基板１０１面上に結像（フォーカス）される。そして、第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、偏向器２０８によって基板１０１面上の所望の位置に偏向される。言い換えれば、第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、偏向器２０８によって連続的に移動するＸＹステージ１０５に配置された基板１０１の所望する位置に照射される。以上のように、偏向器によって、電子ビーム２００の複数のショットが順に基板となる基板１０１上へと偏向される。以上のように、照明レンズ２０２、投影レンズ２０４、及び対物レンズ２０７といった各電磁レンズによって、電子ビーム２００は屈折させられながら、基板１０１上へと進むことになる。

図３は、実施の形態１における電磁レンズにより発生する磁場の状態の一例を示す図である。照明レンズ２０２、投影レンズ２０４、及び対物レンズ２０７といった各電磁レンズは、電子ビーム２００の光軸を取り囲むように配置されるコイルとコイルを取り囲むポールピース（ヨーク）で構成される。そして、ポールピース（ヨーク）には、コイルで作られた高密度な磁力線を電子ビーム２００の光軸側に漏洩させる開放部（隙間、或いはギャップともいう。）が形成されている。ここでは、一例として、対物レンズ２０７について説明する。図３において、対物レンズ２０７は、ポールピース（ヨーク）２１６とコイル２１７を有している。ポールピース２１６は、縦長（光軸側に長い）に形成され、縦長のコイル２１７を内側に配置する。ポールピース２１６は、上下面の中央部が電子ビームの通過領域を確保するため開口されており、また、電子ビーム２００の光軸側に向けて開放された形状になっている（開放部が形成される）。コイル２１７は、ポールピース２１６によって上下面及び外周面の３方向が囲まれた空間内の外周側に寄った位置に配置される。かかる状態でコイル２１７に電流を流すことによって、コイル２１７は、コイル２１７よりも内側（光軸側）の空間において電子ビーム２００の進む方向（図３では下向き）に磁力線を発生させる。図３の例では、電子ビーム２００の光軸１１の右手側の断面において、コイル２１７によって発生させられた磁力線がポールピース２１６自体の内部を左回りに回っている。そして、ポールピース２１６の上面光軸側端から光軸側の開放空間を介して下面光軸側端に磁力線が進むことでループを形成する。逆に、電子ビーム２００の光軸１１の左手側の断面では、コイル２１７によって発生させられた磁力線がポールピース２１６自体の内部を右回りに回っている。そして、ポールピース２１６の上面光軸側端から光軸側の開放空間を介して下面光軸側端に磁力線が進むことでループを形成する。以上のように、コイル２１７よりも内側（光軸側）の空間において電子ビーム２００の進む方向（図３では下向き）に磁場が発生させられている。そこで、実施の形態１では、かかるコイル２１７よりも内側（光軸側）の空間に発生する磁場を利用して、プラズマを発生させることにより、イオン或いは／及び活性種のガスを生成する。

図４は、実施の形態１における対物レンズ付近の構成の一例を示す断面図である。図４において、対物レンズ２０７のポールピース２１６内における、コイル２１７よりも内側（光軸側）の磁場空間に外側電極２２０、内側電極２２２、上部電極２２４、及び下部電極２２６といった複数の電極が配置される。図４に示すように、外側電極２２０、内側電極２２２、上部電極２２４、及び下部電極２２６といった複数の電極は、電子ビーム２００の通過領域１２の外側の空間１４を取り囲むように配置される。
図５は、実施の形態１における対物レンズ付近の構成の他の一例を示す断面図である。図５では、図４の構成の変形例を示している。

図６は、実施の形態１における複数の電極が配置された状態を上部電極の上方から見た上面図である。
図７は、実施の形態１における複数の電極が配置された状態を外側電極の中間高さ位置から見た上面図である。
図８は、実施の形態１における複数の電極のうち下部電極の上面図である。図４〜７に示すように、外側電極２２０は円筒状に形成され、同じく円筒状に形成された内側電極２２２の外周面を取り囲むように配置される。外側電極２２０及び内側電極２２２の高さ寸法は、ポールピース２１６の上面部と下面部との間の空間に配置可能なサイズで形成される。上部電極２２４は、中央部が電子ビーム２００の通過用に開口した円盤状に形成され、外側電極２２０と内側電極２２２とによって挟まれた空間１４の上部に蓋をするように、外側電極２２０と内側電極２２２の上方に配置される。下部電極２２６は、中央部が電子ビーム２００の通過用に開口した円盤状に形成され、外側電極２２０と内側電極２２２とによって挟まれた空間１４の下部に蓋をするように、外側電極２２０と内側電極２２２の下部に配置される。外側電極２２０及び内側電極２２２は、ポールピース２１６の上面部と下面部との間の空間に配置される。或いは、少なくとも外側電極２２０は、ポールピース２１６の上面部と下面部との間の空間に配置され、内側電極２２２は、ポールピース２１６よりも内側（光軸側）であって、電子ビーム２００の通過領域１２の外側に配置される。図４の例では、内側電極２２２は偏向器２０８の外側に配置される。上部電極２２４、及び下部電極２２６についても、ポールピース２１６の上面部と下面部との間の空間に配置される。また、上部電極２２４には、ガス供給ライン１３２が接続される、或いは、貫通する。また、下部電極２２６には、イオン或いは／及び活性種を通過させる貫通した複数の開口部２２７が形成される。なお、図４では、プラズマ発生に関与しない偏向器２０８については点線で示している。電極２２０、２２２，２２４，２２６，２２８の材料としては、イオン衝撃によるスパッタの少ない材料、例えばガラス状炭素を用いることが出来る。
各電極は高温のプラズマに面する為、プラズマの条件によってはプラズマからの熱流入が大きくなる。そこで、必要に応じて冷却手段を設けておく。例えば電極外部に水冷配管を取り付けておき、絶縁物で出来た配管を介して恒温水循環装置を用いて冷却水を循環させる様にしておくと良い。これは他の実施の形態でも同様である。

実施の形態１における電位制御回路１２４（電位制御部）は、外側電極２２０、内側電極２２２、上部電極２２４、及び下部電極２２６といった複数の電極によって取り囲まれた空間１４にプラズマを発生させると共に、プラズマにより生じた正イオン、若しくは電子及び負イオンの移動を制御するように、複数の電極の電位を制御する。具体的には、以下のように動作する。かかる外側電極２２０、内側電極２２２、上部電極２２４、及び下部電極２２６といった複数の電極と、対物レンズ２０７の磁場空間とを用いて、外側電極２２０、内側電極２２２、上部電極２２４、及び下部電極２２６といった複数の電極によって取り囲まれた、真空状態にある空間１４にプラズマを発生させる。かかるプラズマは、例えば、ペニング放電により発生させる。外側電極２２０、内側電極２２２、上部電極２２４、及び下部電極２２６によって取り囲まれた空間１４に、対物レンズ２０７により強い縦磁場を発生させた状態で、ガス供給ライン１３２から所定のガスを流しながら、電位制御回路１２４から外側電極２２０に電位Ｖｏｕｔを印加し、内側電極２２２に電位Ｖｉｎを印加する。かかる場合に、外側電極２２０の電位Ｖｏｕｔと内側電極２２２の電位Ｖｉｎとして、同電位を印加する。外側電極２２０の電位Ｖｏｕｔと内側電極２２２の電位Ｖｉｎとが上部電極２２４、及び下部電極２２６の電位に対して所定の電位よりも高くなると空間１４にペニング放電によるプラズマを発生させることができる。４つの電極２２０，２２２，２２４，２２６の隙間部分はセラミック等の絶縁物でふさぐことで気密性を持たせ供給したガスの空間１４からの流出を抑制することはガス供給量を抑える上で有効である。また、電子ビームが通過する領域の真空維持に必要な排気システムの負荷を抑制できる。更に、例えば上部電極２２４のガス供給ライン１３２とは位相が異なる位置に外部から真空排気用配管をつないで空間１４の真空排気を行える様にすることが出来る。この真空排気用配管の排気速度を変えられる様にすることは、空間１４の圧力の制御性向上に有効である。放電開始を効率良く行う為に、上部電極２２４近くにタングステンフィラメント等の加熱により熱電子を放出する材料を設置しておき、外部電源により電流を流して加熱することで電子を放出させて放電を開始させることも出来る。通常放電開始後はフィラメント電流を停止しても放電は継続する。放電開始を補助する方法としては、鏡筒の外に置かれた高周波源で発生させた高周波を、同軸導波管を用いて空間１４の境界まで導き、導波管出口に設けたアンテナ、例えばループアンテナ或いはホーンアンテナ、を用いて空間１４に放出してプラズマを発生させることも出来る。マイクロ波の周波数は例えば空間１４の中央付近の磁束密度に対応する電子サイクロトロン周波数とし、電子サイクロトロン共鳴現象により電子を加速することで電離現象を促進しプラズマを生成する。磁束密度１Ｔに相当する電子サイクロトロン周波数は約２８ＧＨｚである。また、高周波を連続的に導入することは放電の維持に有効である。空間１４内の電子（ｅ⁻）は強い縦磁場によって半径方向の動きが制限される。また、上部電極２２４に電位Ｖｏｕｔ及び電位Ｖｉｎよりも低い電位Ｖｕｐを印加し、下部電極２２６にも電位Ｖｏｕｔ及び電位Ｖｉｎよりも低い電位Ｖｄｏｗｎを印加することで空間１４の電子は上下方向の動きも制限される。対物レンズ２０７により、例えば、４〜６ｋＧの磁場が発生する。かかる磁場空間において、Ｖｉｎ，ＶｏｕｔとＶｕｐ，Ｖｄｏｗｎとの間の電位差は例えば１ｋＶ程度、Ｖｉｎ，Ｖｏｕｔが高くなる様にする。電位Ｖｏｕｔとして、例えば、５０Ｖ印加する。電位Ｖｉｎとして、例えば、電位Ｖｏｕｔと同電位の５０Ｖを印加する。電位Ｖｕｐとして、例えば、−８５０Ｖを印加する。電位Ｖｄｏｗｎとして、例えば、−９５０Ｖを印加する。リターディング電極２２８は接地しておく。かかる効果により閉じ込められた電子がガス供給ライン１３２から供給されたガス分子を電離し、イオン（例えば正イオンＸ^＋）を発生させる。また、同時に、ラジカル等の中性活性種（Ｏ^＊）を発生させる。Ｘ^＋は下部電極２２６とリターディング電極２２８との間の電場によって減速され主に５０ｅＶ程度かそれ以下の低エネルギーイオンとなり、試料面に到達する。Ｖｉｎ，Ｖｏｕｔ，Ｖｕｐ，Ｖｄｏｗｎを全体に高くすることで平均してより高いエネルギーのイオンを照射することも出来る。
なお、上部電極２２４を板状の材料ではなく、グリッド構造としておき、図５の変形例に示すように、更に上流にＶｉｎと同程度か高い電位、例えば１００Ｖを印加した外上部電極７２４を設けた構造にすることも出来る。この場合、空間１４内で上部電極２２４に向かって加速された正イオンＸ^＋の一部は上部電極２２４の開口部を通過した後、上部電極２２４と外上部電極７２４との間の電場によって軌道を反転され、空間１４内に戻る。これは、正イオンＸ^＋の空間１４内への閉じ込め効率を高め、空間１４内のイオン密度を高める上で有効である。
また、リターディング電極２２８の開口２２７付近に例えばタングステン等の高融点金属で作られたフィラメントを設置しておき、図示しない外部電源から電流を供給して加熱して電子を放出させ、イオンと共に試料面に到達する様にすることが出来る。この様にすることで、低エネルギーの正イオンと電子とが基板１０１表面に到達させることができる。基板表面が負に帯電しているときは正イオンが基板１０１に吸収され、正に帯電しているときには電子が吸収される。これにより、基板１０１表面の帯電を緩和することが出来る。

以上のように、実施の形態１では、対物レンズ２０７の磁場空間に外側電極２２０、内側電極２２２、上部電極２２４、及び下部電極２２６といった複数の電極を配置して、それぞれ設定された電位を印加することで複数の電極に囲まれた空間１４内に、イオン（例えば正イオンＸ^＋）、電子（ｅ⁻）、及び活性種（Ｏ^＊）を発生させることができる。かかるイオン（例えば正イオンＸ^＋）、電子（ｅ⁻）、及び活性種（Ｏ^＊）を使って、基板１０１の帯電低減（或いは除去）若しくは／及び汚染物質の洗浄（コンタミネーション除去）を行う。ガス供給ライン１３２から供給されるガスは、特にイオン化されていないもので十分である。例えば、酸素ガス、水素ガス、若しくは、ヘリウム、或いはアルゴンといた希ガス等が好適である。或いは水蒸気であっても構わない。

図９は、実施の形態１における帯電低減方法の要部工程を示すフローチャート図である。図９において、実施の形態１における帯電低減方法は、ガス供給工程（Ｓ１０２）と、プラズマ発生工程（Ｓ１０４）と、放出工程（Ｓ１０６）と、いう一連の工程を実施する。なお、実施の形態１における洗浄方法についても同様の一連の工程を実施する。なお、図９では、かかる一連の工程を描画開始後に行う場合を示しているが、これに限るものではない。描画開始前、若しくは描画終了後に行っても構わない。若しくは、描画処理の途中で、一旦、描画処理を停止した状態、或いは描画領域間を移動中の描画処理が停止している合間に行っても良い。また、ガス供給、プラズマ発生は連続的に行っておいてイオン/電子の放出量を制御する様にすることも出来る。

ガス供給工程（Ｓ１０２）として、ガス供給装置１３０は、ガス制御回路１２６による制御の下、ガス供給ライン１３２を通じて、電磁レンズ（例えば対物レンズ２０７）内にガスを供給する。なお、以下に説明するように、ガス供給装置１３０（供給部）は、プラズマの空間に、ガスを供給する。

プラズマ発生工程（Ｓ１０４）として、電位制御回路１２４は、電子ビーム２００を基板１０１面にフォーカスする対物レンズ２０７の磁場空間に配置されると共に、電子ビーム２００の通過領域１２の外側の空間１４を取り囲むように配置された、外側電極２２０、内側電極２２２、上部電極２２４、及び下部電極２２６といった複数の電極に、かかる複数の電極によって取り囲まれた空間１４にプラズマを発生させると共に、プラズマにより生じた正イオン、若しくは電子及び負イオンの移動を制御するように、かかる複数の電極の電位を制御する。具体的には、電位制御回路１２４は、外側電極２２０に電位Ｖｏｕｔを印加し、内側電極２２２に電位Ｖｏｕｔと同電位の電位Ｖｉｎを印加する。そして、上部電極２２４に電位Ｖｏｕｔ及び電位Ｖｉｎよりも低い電位Ｖｕｐを印加し、下部電極２２６に電位Ｖｕｐよりも低い電位Ｖｄｏｗｎを印加する。かかる電位の印加によって、空間１４にペニング放電によるプラズマを発生させることができる。そして、同時に、空間１４の電子の上下方向の動きも制限される。
但し、電極２２４，２２６と電極２２０，２２２との間の電場と磁場との影響により、電子が磁場により旋回しながらその旋回中心が周方向に移動する。これをＥ×Ｂ（イークロスビー）ドリフトと呼ぶ。Ｅ×Ｂドリフトにはプラズマ１４中の電荷分布の偏りに伴う電場の寄与もある。また、磁力線に曲りがある時も旋回中心が周方向に移動する。磁力線に曲りがあると、磁束密度にも分布があるので、それぞれの寄与を曲率ドリフト、グラディエントＢ（ビー）ドリフトと呼ばれるドリフトと呼ばれる。

放出工程（Ｓ１０６）として、プラズマの空間１４から正イオン、電子及び負イオン、若しくは活性種を放出させる。図４の例では、複数の電極に囲まれた空間１４から基板１０１の電子ビーム２００の照射位置に向かって通路を形成するように、下部電極２２６に開口部２２７が形成されると共に、リターディング電極２２８にも開口部２２９が形成される。ガス供給装置１３０（供給部）は、プラズマの空間１４に、ガスを供給する。空間１４内では、ガス供給ライン１３２を通じて供給されたガスが電離していくので、イオン（例えば正イオンＸ^＋）、電子（ｅ⁻）、及び活性種（Ｏ^＊）が増えていく。そのため、Ｖｉｎ，Ｖｏｕｔ、Ｖｄｏｗｎが基板１０１よりも電位が高い場合、かかる開口部２２７，２２９を流路として、空間１４内から主に正イオン及び活性種（Ｏ^＊）が放出される。特に、基板１０１が負に帯電する場合（基板１０１の電位Ｖｓｂが負電位である場合）、基板１０１表面の電位Ｖｓｂが電位Ｖｄｏｗｎよりも低くなるので、プラズマの空間１４から基板１０１に向かって、電位差に従って正イオン（Ｘ^＋）がより多く放出される。そして、基板１０１面に正イオンが到達することで、基板１０１の帯電を低減する。

或いは、基板１０１に図４の点線で示す電源から負の電位Ｖｓｂをあえて印加することで、正イオン（Ｘ^＋）を基板１０１に向けて空間１４から放出させるようにしても良い。基板１０１にあえて負電位を印加することで、イオンエネルギーを可変に制御できる。また、外側電極２２０、内側電極２２２、上部電極２２４、及び下部電極２２６といった複数の電極の電位を一定値変更することでもイオンエネルギーを制御できる。
基板１０１付近（イオン或いは電子を放出する為の開口部（本例では２２９）から基板１０１の所望の領域までの空間）に強いレンズ磁場が加わっている場合正イオンの軌道が曲げられる。そこで、イオンの取り出し口（開口部）２２９から基板１０１上の所望の領域までの距離をイオンの到達可能距離、よりも近くすることで、イオンを所望の領域に到達させることが出来る。一様磁場の場合はイオンのラーマー半径の2倍より近い距離にする。例えば、エネルギーｅＶ＝５０ｅＶの１荷の正のアルゴンイオン（質量Ｍ＝４０×１．６７ｅ^−２７ｋｇ）の一様磁場Ｂ＝１ｋＧ中のラーマー半径（（√（２・ＭＶ／ｅ））／Ｂ）は約６．５ｃｍであるから、イオンの取り出し口２２９をラーマー半径の２倍に比べて短い距離になる様に所望の領域に近づけることでアルゴンの正イオンを所望の領域に到達させることが出来る。各電極に加える電位及び供給ガス量は、放出されたイオンが所望のエネルギーで基板の所望位置に所望の電流が到達する様に調節する。

図１０は、実施の形態１における対物レンズ付近の構成の他の一例を示す断面図である。図１０において、基板１０１表面が正に帯電していること以外の内容は、図４と同様である。しかし、Ｖｉｎ，Ｖｏｕｔ，Ｖｕｐ，Ｖｄｏｗｎの電位を全体に負側にシフトさせている。電位Ｖｏｕｔとして、例えば、−１０Ｖを印加する。電位Ｖｉｎとして、例えば、電位Ｖｏｕｔと同電位の−５０Ｖを印加する。電位Ｖｕｐとして、例えば、−９５０Ｖを印加する。電位Ｖｄｏｗｎとして、電位Ｖｕｐよりも低い電位，例えば、−１０５０Ｖを印加する。図１０の例において、空間１４内では、上述したように、イオン（例えば正イオンＸ^＋、負イオンY-)、電子（ｅ⁻）、及び活性種（Ｏ^＊）が増えていくため、かかる開口部２２７，２２９を流路として、空間１４内から主に負イオンＹ⁻、電子（ｅ⁻）、及び活性種（Ｏ^＊）が放出される。試料面に到達する負イオンＹ⁻、電子（ｅ⁻）はＶｉｎ，ＶｏｕｔとＶｄｏｗｎとの間の減速電場で戻されることなく流出するものであり、流出する負イオンＹ⁻、電子（ｅ⁻）はエネルギーが高い負イオン或いは電子、または、電極２２６付近で発生されたものが主である。低エネルギーの正イオンは電極２２６，２２８間の電場により電極２２６側に引き戻される。特に、基板１０１が正に帯電する場合（基板１０１の電位Ｖｓｂが正電位である場合）、プラズマの空間１４から基板１０１に向かって、電位差に従って電子（ｅ⁻）及び負イオンがより多く放出される。そして、基板１０１面に電子（ｅ⁻）及び負イオンが到達することで、基板１０１の帯電を低減する。さらに、基板１０１表面の電位Ｖｓｂが電位Ｖｏｕｔ（電位Ｖｉｎ）よりも高い場合、電子（ｅ⁻）及び負イオンをより顕著に放出させることができる。かかる状態を作成するため、基板１０１に図１０の点線で示す電源から正の電位Ｖｓｂをあえて印加してもよい。ここで負イオンの質量は電子よりも遥かに大きい為、一般に電子による電流が負イオンによる電流よりも大きい。
基板１０１付近に強いレンズ磁場が加わっている場合、電子は質量が軽いため、磁場によって軌道が曲げられ基板１０１表面の所望の領域に到達することが難しい。一方で、負イオンは質量が大きいので、所望位置に到達することが可能である。例えば、Ｂ＝１ｋＧの一様磁場中で、エネルギーｅＶ＝５０ｅＶの一荷の酸素分子の負イオンＯ_２ ⁻（質量Ｍ＝２×１６×１．６７ｅ^−２７ｋｇ）を例にとると、ラーマー半径（（√（２・ＭＶ／ｅ））／Ｂ）は約６ｃｍであるから、イオンの取り出し口２２９をラーマー半径の２倍に比べて所望の領域に近づけることで酸素の負イオンを所望の領域に到達させることが出来る。各電極に加える電位や供給ガス量は、放出されたイオンが所望のエネルギーで基板の所望位置に所望の電流が到達する様に調節する。

以上のように、実施の形態１では、基板１０１表面が正負のいずれに帯電する場合でも、かかる帯電の符号の状況に合わせて、正イオン或いは電子（及び負イオン）を放出させることができ、帯電を低減或いは解消できる。このように、実施の形態１では、帯電状態にかかわらず、適用することができる。また、電極２２６を開口率の高いグリッド構造としておき電極２２６、２２７間の電場が電極２２６よりも内側にしみこむ様にすることが出来る。この構成は、電極２２６付近で発生した電子（ｅ⁻）及び負イオンを効率よく引き出すことが出来る為、特に電子（ｅ⁻）及び負イオンを引き出す上で有用である。
また、プラズマ生成を継続したままで電極に印加する電圧を切り替えることにより、正イオン、電子及び負イオンの引き出しの切り替えが可能となる。

図１１は、実施の形態１における対物レンズ付近の構成の他の一例を示す断面図である。図１１において、基板１０１表面が特別に帯電していない状態であること以外の内容は、図４と同様である。基板１０１表面が特別に帯電していない状態では、空間１４内では、イオン（例えば正イオンＸ^＋）、電子（ｅ⁻）、及び活性種（Ｏ^＊）が増えていくため、かかる開口部２２７を流路として、空間１４内からイオン（例えば正イオンＸ^＋）、電子（ｅ⁻）、及び活性種（Ｏ^＊）が放出される。ここで、電極２２６の電位を電極２２８の電位よりも低くしておくことで正イオンＸ^＋の開口部２２９の通過を抑制する。これにより、活性種（Ｏ^＊）がより多く基板１０１に影響を与える。よって、基板１０１表面に付着した不純物（コンタミネーション）を活性種（Ｏ^＊）によって除去或いは低減することができる。

或いは、基板１０１に図１１の点線で示す電源から負電位をあえて印加することで、電子の基板１０１への到達を抑制し、活性種（Ｏ^＊）がより顕著に基板１０１に影響を与えるように制御してもよい。

なお、上述した図４、及び図１０で説明した基板１０１の帯電低減を行う場合にも、活性種（Ｏ^＊）がある程度は放出されるので、かかる場合でも基板１０１上の不純物除去の効果がいくらかは同時に発揮できる。

上述した例では、いずれも基板１０１の帯電低減或いは／及び不純物除去について説明したが、これに限るものではない。

図１２は、実施の形態１における対物レンズ付近の構成の他の一例を示す断面図である。各電極の電位分布は図４の例と同じにしてある。図１２において、下部電極２２６の開口部２２７とリターディング電極２２８の開口部２２９の代わりに、内側電極２２２に半径方向に複数の開口部２２３が形成される。その他の構成は、図４と同様である。図１２の例では、図４の例と異なり、下部電極２２６とリターディング電極２２８とに開口部が形成されていないので、基板１０１側へのイオン（例えば正イオンＸ^＋）、及び活性種（Ｏ^＊）の放出はされにくくなる。その代わりに、内側電極２２２の開口部２２３を流路として、空間１４内からイオン（例えば正イオンＸ^＋）、及び活性種（Ｏ^＊）が偏向器２０８側へと放出される。電子は磁場によって水平方向の移動が制限されるので、電子の放出は小さい。よって、偏向器２０８表面に付着した不純物（コンタミネーション）を活性種（Ｏ^＊）によって除去或いは低減することができる。その結果、電子ビーム２００の偏向位置の位置ずれを低減或いは抑制できる。よって、基板１０１上における電子ビーム２００の照射位置の位置ずれを低減或いは抑制できる。
図１３は、実施の形態１における対物レンズ付近の構成の他の一例を示す断面図である。図１３は、図１２の変形例を示している。
図１４は、実施の形態１における対物レンズ付近の構成の他の一例を示す断面図である。図１４は、図１２のさらなる変形例を示している。
図１３に示す様に内側電極を２重構造（２２２，７２２）とし、電極７２２に、Ｖｉｎよりも高い電位を加え、開口部２２３より流出してくる正イオンＸ^＋の流出を抑制する様にすることも出来る。また、各電極の電位分布を図１１の例と同じにしておいて、電極７２２にＶｄｏｗｎよりも低い電位を加え、開口部２２３より流出してくる負イオンＹ⁻の流出を抑制する様にすることも出来る。電極７２２としてはグリッド構造を用いても良いし、開口部を有する板材としても良い。更に、図１４に示す様に内側電極を３重構造（２２２，７２２ａ、７２２ｂ）とし、正イオンを追い返すグリッド、電子或いは負イオンを追い返すグリッドの両方を設けた構造とすることも出来る。

図１２の例では、対物レンズ２０７について示しているが、投影レンズ２０４について同様の構成を適用することで、成形用の偏向器２０５に対して、活性種（Ｏ^＊）を放出できる。よって、かかる場合には、偏向器２０５表面に付着した不純物（コンタミネーション）を活性種（Ｏ^＊）によって除去或いは低減することができる。その結果、電子ビーム２００の成形偏向位置の位置ずれを低減或いは抑制できる。よって、ビームサイズのずれを低減或いは抑制できる。

図１５は、実施の形態１における対物レンズ付近の構成の他の一例を示す断面図である。図１５において、内側電極２２２に半径方向に複数の開口部２２３が形成される。その他の構成は、図４と同様である。図１５の例では、図４の例と同様、下部電極２２６の開口部２２７とリターディング電極２２８の開口部２２９とが形成された上で、さらに、内側電極２２２に半径方向に複数の開口部２２３が形成される。よって、基板１０１側へのイオン（例えば正イオンＸ^＋）、及び活性種（Ｏ^＊）の放出と、偏向器２０８側へのイオン（例えば正イオンＸ^＋）、及び活性種（Ｏ^＊）の放出とを、同時に実施できる。よって、基板１０１の帯電低減或いは／及び不純物除去と、偏向器２０８の不純物除去とを同時に行うことができる。なお、基板１０１の電位Ｖｓｂの制御は、上述したように、基板１０１の帯電状況等に合わせて適宜調整すればよい。

図１６は、実施の形態１における対物レンズ付近の構成の他の一例を示す断面図である。図１６において、ガス供給ライン１３２を通じて、電磁レンズ（例えば対物レンズ２０７）内に供給されるガスが、複数種のガスによる混合ガス或いは化合物ガスである点以外は、図４或いは図１０と同様である。例えば、プラズマによって電離した場合に、正イオン（Ｘ^＋）になるガスと負イオン（Ｙ⁻）になるガスとを混合して供給する場合等が該当する。例えば、希ガスと酸素ガス、若しくは、水蒸気が供給される。図１６の例では、生成されるプラズマによって、正イオン（Ｘ^＋）、負イオン（Ｙ⁻）、電子（ｅ⁻）、及び活性種（Ｏ^＊）が放出できる。

上述した例では、ペニング放電により、電子ビーム２００の通過領域１２の外側の磁場空間にプラズマを発生させる構成として、外側電極２２０と内側電極２２２とを用いる場合を説明したがこれに限るものではない。

図１７は、実施の形態１の変形例における対物レンズ付近の構成の一例を上部電極と下部電極との間の高さ位置から見た上面図である。図１７において、対物レンズ２０７のポールピース２１６内における、コイル２１７よりも内側（光軸側）の磁場空間に、図４（図７）の外側電極２２０及び内側電極２２２の代わりに、複数の環状電極２２１を周方向に並べて配置する。具体的には、偏向器２０８の外周側の空間に周方向に並べて複数の筒状電極２２１を配置する。周方向に並べた複数の筒状電極２２１の上方には上部電極２２４が配置され、下側には下部電極２２６が配置される点は図４と同様である。よって、各筒状電極２２１の内側の空間が上部電極２２４及び下部電極２２６によって覆われる。図１７の例では、複数の筒状電極２２１、上部電極２２４、及び下部電極２２６といった複数の電極は、電子ビーム２００の通過領域１２の外側の空間を複数の空間１４にわけてそれぞれ個別に取り囲むように配置される。

図１８は、実施の形態１の変形例における対物レンズ付近の構成のプラズマ生成を説明するための図である。図１８では、複数の環状電極２２１の１つについて説明する。他の環状電極２２１についても同様である。電位制御回路１２４（電位制御部）は、複数の環状電極２２１、上部電極２２４、及び下部電極２２６といった複数の電極によって取り囲まれた空間１４にプラズマを発生させると共に、プラズマにより生じた正イオン、若しくは電子及び負イオンの移動を制御するように、複数の電極の電位を制御する。具体的には、以下のように動作する。かかる複数の環状電極２２１、上部電極２２４、及び下部電極２２６といった複数の電極と、対物レンズ２０７の磁場空間とを用いて、複数の環状電極２２１、上部電極２２４、及び下部電極２２６といった複数の電極によって取り囲まれた、真空状態にある空間１４にプラズマを発生させる。図１８の例では、上述した場合を同様、プラズマは、例えば、ペニング放電により発生させる。複数の環状電極２２１、上部電極２２４、及び下部電極２２６といった複数の電極によって取り囲まれた空間１４に、対物レンズ２０７により強い縦磁場を発生させた状態で、ガス供給ライン１３２から所定のガスを流しながら、電位制御回路１２４から複数の環状電極２２１に正の電位Ｖｏｕｔ”を印加する。電位Ｖｏｕｔ”が所定の電位よりも高くなると各環状電極２２１内の空間１４にペニング放電によるプラズマを発生させることができる。また、上部電極２２４に電位Ｖｏｕｔ”よりも低い電位Ｖｕｐを印加し、下部電極２２６に電位Ｖｕｐよりも低い電位Ｖｄｏｗｎを印加する点は、図４の例等の場合と同様である。空間１４内の電子（ｅ⁻）は強い縦磁場によって半径方向の動きが制限される。また、上部電極２２４に電位Ｖｏｕｔ”よりも低い電位Ｖｕｐを印加し、下部電極２２６に電位Ｖｕｐよりも低い電位Ｖｄｏｗｎを印加することで空間１４の電子は上下方向の動きも制限される。かかる効果により閉じ込められた電子がガス供給ライン１３２から供給されたガス分子を電離し、イオン（例えば正イオンＸ^＋）を発生させる。また、同時に、ラジカル等の中性活性種（Ｏ^＊）を発生させる。

以上のように、実施の形態１の変形例では、対物レンズ２０７の磁場空間に周方向に並べた複数の環状電極２２１、上部電極２２４、及び下部電極２２６といった複数の電極を配置して、それぞれ設定された電位を印加することで複数の電極に囲まれた空間１４内に、イオン（例えば正イオンＸ^＋）、電子（ｅ⁻）、及び活性種（Ｏ^＊）を発生させることができる。かかるイオン（例えば正イオンＸ^＋）、電子（ｅ⁻）、及び活性種（Ｏ^＊）を使って、基板１０１の帯電低減（或いは除去）若しくは／及び汚染物質の洗浄（コンタミネーション除去）を行う。基板１０１の帯電低減（或いは除去）若しくは／及び汚染物質の洗浄（コンタミネーション除去）の仕方は、図４の例等の場合と同様である。なお、複数の環状電極２２１の光軸側に開口部を形成すれば、偏向器２０８の汚染物質の洗浄を行うことができる点は図１２の例の場合と同様である。

以上のように、実施の形態１によれば、電子ビーム２００を照射する装置本来の電子ビーム光学系を構成する電磁レンズ（例えば、投影レンズ２０４、及び対物レンズ２０７）が発生させる磁場に影響を与えることなく、基板１０１の帯電の低減若しくは／及び基板１０１（偏向器２０５，２０８）等の汚染物質の除去ができる。その結果、高精度な描画を行うことができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、電磁レンズの磁場を利用して、ペニング放電によりプラズマを発生させる場合について説明したが、プラズマを発生させる手法はこれに限るものではない。実施の形態２では、別の手法にてプラズマを発生させる構成について説明する。実施の形態２における描画装置１００の構成は、図１と同様である。また、実施の形態２における帯電低減方法の要部工程を示すフローチャート図は、図９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と同様で構わない。

図１９は、実施の形態２における対物レンズ付近の構成の一例を示す断面図である。図１９において、電場の方向を示す矢印が追加された点、及び、基板１０１上に放出されるガスとして、電子および活性種がかっこ書きで追加された点以外は図４と同様である。図１９における断面構成は図４と同様である。実施の形態２における複数の電極が配置された状態を上部電極の上方から見た上面図は図６と同様である。実施の形態２における複数の電極が配置された状態を外側電極の中間高さ位置から見た上面図は図７と同様である。実施の形態２における複数の電極のうち下部電極の上面図は図８と同様である。このように、対物レンズ付近の構成自体の内容は、実施の形態１と同様である。但し、図１９の例では、各電極への電位の印加の仕方が異なる。実施の形態２では、マグネトロン放電によりプラズマを発生させる。放電開始を効率良く行う為に、上部電極２２４近くにタングステンフィラメント等の加熱により熱電子を放出する材料を設置しておき、外部電源により電流を流して加熱することで電子を放出させて放電を開始させることも出来る。通常放電開始後はフィラメント電流を停止しても放電は継続する。

実施の形態２における電位制御回路１２４（電位制御部）は、外側電極２２０、内側電極２２２、上部電極２２４、及び下部電極２２６といった複数の電極によって取り囲まれた空間１４にプラズマを発生させると共に、プラズマにより生じた正イオン、若しくは電子及び負イオンの移動を制御するように、複数の電極の電位を制御する。具体的には、以下のように動作する。対物レンズ２０７の磁場空間であって、外側電極２２０、内側電極２２２、上部電極２２４、及び下部電極２２６といった複数の電極によって取り囲まれた、真空状態にある空間１４にプラズマを発生させる。かかるプラズマは、ここでは、マグネトロン放電により発生させる。外側電極２２０、内側電極２２２、上部電極２２４、及び下部電極２２６によって取り囲まれた空間１４に、対物レンズ２０７により強い縦磁場を発生させた状態で、ガス供給ライン１３２から所定のガスを流しながら、電位制御回路１２４から外側電極２２０に電位Ｖｏｕｔを印加し、内側電極２２２に電位Ｖｉｎを印加する。かかる場合に、外側電極２２０の電位Ｖｏｕｔとして、電位Ｖｉｎよりも十分低い電位を印加する。外側電極２２０の電位Ｖｏｕｔと内側電極２２２の電位Ｖｉｎとの電位差が所定の電位差よりも高くなると空間１４にマグネトロン放電によるプラズマを発生させることができる。また、上部電極２２４に電位Ｖｏｕｔ及び電位Ｖｉｎよりも低い電位Ｖｕｐを印加し、下部電極２２６にも電位Ｖｏｕｔ及び電位Ｖｉｎよりも低い電位Ｖｄｏｗｎを印加する。対物レンズ２０７により、例えば、４〜６ｋＧの磁場が発生する。かかる磁場空間において、電位Ｖｉｎとして、例えば５０Ｖを印加する。電位Ｖｏｕｔとして、例えば、−８５０Ｖを印加する。電位Ｖｕｐとして、電位Ｖｏｕｔよりも低い電位例えば、−１０００Ｖを印加する。電位Ｖｄｏｗｎとして、電位Ｖｕｐよりも低い電位例えば、−１０５０Ｖを印加する。かかる効果により閉じ込められた電子がガス供給ライン１３２から供給されたガス分子を電離し、イオン（例えば正イオンＸ^＋）を発生させる。また、同時に、ラジカル等の中性活性種（Ｏ^＊）を発生させる。
実施の形態１と同様に上部電極２２４を板状の材料ではなく、グリッド構造としておき、更に上流にＶｉｎと同程度か高い電位、例えば１００Ｖを印加した外上部電極７２４を設けた構造にすることも出来る。
また、電極２２６を開口率の高いグリッド構造としておき電極２２６、２２８間の電場が電極２２６よりも内側にしみこむ様にすることが出来る。この構成は、電極２２６付近で発生した電子（ｅ⁻）及び負イオンを効率よく引き出すことが出来る為、特に電子（ｅ⁻）及び負イオンを引き出す上で有用である。

図２０は、実施の形態２における電場と電子軌道とを説明するための図である。図２０において、実施の形態２では、外側電極２２０の電位Ｖｏｕｔと内側電極２２２の電位Ｖｉｎとの間に電位差が生じるため、外側電極２２０から内側電極２２２に向かう電場が生じている。かかる電場は、対物レンズ２０７による磁場の方向と直交する方向に形成する。対物レンズ２０７による強い縦磁場によって空間１４内の電子（ｅ⁻）は、半径方向の動きが制限される。また、上部電極２２４に電位Ｖｏｕｔ及び電位Ｖｉｎよりも低い電位Ｖｕｐを印加し、下部電極２２６に電位Ｖｕｐよりも低い電位Ｖｄｏｗｎを印加することで空間１４の電子は上下方向の動きも制限される。かかる点はペニング放電と同様である。しかし、空間１４内の電子（ｅ⁻）は、衝突が無視出来る場合は磁場中のラーマー回転に加えて、その旋回中心は電場と磁場との組み合わせ効果によって、外側電極２２０と内側電極２２２との間の環状の空間１４を周方向に回転する。この現象はＥｘＢドリフトと呼ばれる。そのため、発生するマグネトロン放電によるプラズマは、外側電極２２０と内側電極２２２との間の環状の空間１４内において、ペニング放電によるプラズマに比べて均一性を高めることができる。なお、電極２２０，２２２と電極２２４，２２６との間の電場によってもＥｘＢドリフトが起こる。また、磁力線に曲りがある場合は曲率ドリフト、グラディエントＢも起こる。また、Ｅ×Ｂドリフトではプラズマ中の電荷分布の偏りに伴う電場の寄与もある。

以上のように、実施の形態２では、対物レンズ２０７の磁場空間に外側電極２２０、内側電極２２２、上部電極２２４、及び下部電極２２６といった複数の電極を配置して、それぞれ設定された電位を印加することで複数の電極に囲まれた空間１４内に、マグネトロン放電によるプラズマによって、イオン（例えば正イオンＸ^＋）、電子（ｅ⁻）、及び活性種（Ｏ^＊）を発生させることができる。かかるイオン（例えば正イオンＸ^＋）及び活性種（Ｏ^＊）を使って、基板１０１の帯電低減（或いは除去）若しくは／及び汚染物質の洗浄（コンタミネーション除去）を行う。ガス供給ライン１３２から供給されるガスは、特にイオン化されていないもので十分である。例えば、酸素ガス、水素ガス、若しくは、ヘリウム、或いはアルゴンといた希ガス等が好適である。或いは水蒸気であっても構わない。実施の形態２では、マグネトロン放電を用いることで、イオン（例えば正イオンＸ^＋）、電子（ｅ⁻）、及び活性種（Ｏ^＊）の環状の空間１４内の発生個所の偏在を低減若しくは解消できる。よって、イオン（例えば正イオンＸ^＋）、及び活性種（Ｏ^＊）を基板１０１に向けて放出する場合における放出量の均一性を高めることができる。
また、リターディング電極２２８の開口２２７付近に例えばタングステン等の高融点金属で作られたフィラメントを設置しておき、図示しない外部電源から電流を供給して加熱して電子を放出させ、イオンと共に試料面に到達する様にすることが出来る。

そして、放出工程（Ｓ１０６）として、プラズマの空間１４から正イオン若しくは活性種を放出させる。図１９の例では、図４と同様、複数の電極に囲まれた空間１４から基板１０１の電子ビーム２００の照射位置に向かって通路を形成するように、下部電極２２６に開口部２２７が形成されると共に、リターディング電極２２８にも開口部２２９が形成される。ガス供給装置１３０（供給部）は、プラズマの空間１４に、ガスを供給する。空間１４内では、ガス供給ライン１３２を通じて供給されたガスが電離していくので、イオン（例えば正イオンＸ^＋）、電子（ｅ⁻）、及び活性種（Ｏ^＊）が増えていく。そのため、かかる開口部２２７，２２９を流路として、空間１４内からイオン（例えば正イオンＸ^＋）、及び活性種（Ｏ^＊）が放出される。特に、基板１０１が負に帯電する場合（基板１０１の電位Ｖｓｂが負電位である場合）、基板１０１表面の電位Ｖｓｂが電位Ｖｄｏｗｎよりも低くなるので、プラズマの空間１４から基板１０１に向かって、電位差に従って正イオン（Ｘ^＋）がより多く放出される。そして、基板１０１面に正イオンが到達することで、基板１０１の帯電を低減する。基板１０１付近に強いレンズ磁場が加わっている場合正イオンの軌道が曲げられる。そこで、イオンの取り出し口２２９から基板１０１上の所望の領域までの距離をイオンの到達可能距離、よりも近くすることで、イオンを所望の領域に到達させることが出来る。一様磁場の場合はイオンのラーマー半径の２倍より近い距離にする。例えば、エネルギーｅＶ＝５０ｅＶの１荷の正のアルゴンイオン（質量Ｍ＝４０×１．６７ｅ^−２７ｋｇ）の一様磁場Ｂ＝１ｋＧ中のラーマー半径（（√（２・ＭＶ／ｅ））／Ｂ）は約６．５ｃｍであるから、イオンの取り出し口２２９をラーマー半径の２倍に比べて所望の領域に近づけることでアルゴンの正イオンを所望の領域に到達させることが出来る。

或いは、基板１０１に図１９の点線で示す電源から負の電位Ｖｓｂをあえて印加することで、正イオン（Ｘ^＋）を基板１０１に向けて空間１４から放出させるようにしても良い。外側電極２２０、内側電極２２２、上部電極２２４、及び下部電極２２６といった複数の電極の電位を下げる（可変にする）ことができる。これにより、イオンエネルギーが高すぎないように可変に制御できる。

或いは、図１０の例と同様、特に、基板１０１が正に帯電する場合（基板１０１の電位Ｖｓｂが正電位である場合）、プラズマの空間１４から基板１０１に向かって、電位差に従って電子（ｅ⁻）及び負イオンがより多く放出されることが望ましい。そして、基板１０１面に電子（ｅ⁻）及び負イオンが到達することで、基板１０１の帯電を低減する。さらに、基板１０１表面の電位Ｖｓｂが電位Ｖｏｕｔ（電位Ｖｉｎ）よりも高い場合、電子（ｅ⁻）及び負イオンをより顕著に放出させることができる。かかる状態を作成するため、Ｖｏｕｔ，Ｖｉｎ，Ｖｕｐ，Ｖｄｏｗｎの電位差を先の例と同じに保ったまま、Ｖｉｎの電位が例えば接地電位になる様に調節し、電子及び負イオンを放出しやすくする。原料ガスとして、酸素等の放電により負イオンとなり易いガスを導入することも好適である。基板１０１に図１０の点線で示す電源から正の電位Ｖｓｂをあえて印加してもよい。基板１０１付近に強いレンズ磁場が加わっている場合、電子は質量が軽いため、磁場によって軌道が曲げられ基板１０１表面の所望の領域に到達することが難しい。一方で、負イオンは質量が大きいので、所望位置に到達することが可能である。例えば、Ｂ＝１ｋＧの一様磁場中で、エネルギーｅＶ＝５０ｅＶの一荷の酸素分子の負イオンＯ_２ ⁻（質量Ｍ＝２×１６×１．６７ｅ^−２７ｋｇ）を例にとると、ラーマー半径（（√（２・ＭＶ／ｅ））／Ｂ）は約６ｃｍであるから、イオンの取り出し口２２９をラーマー半径の２倍に比べて所望の領域に近づけることで酸素の負イオンを所望の領域に到達させることが出来る。
この場合も、内側電極２２２、上部電極２２４、下部電極２２６を２重構造として、不要な荷電粒子の流出を抑制することが出来る。

以上のように、実施の形態２では、実施の形態１と同様、基板１０１表面が正負のいずれに帯電する場合でも、かかる帯電の符号の状況に合わせて、正イオン或いは電子（及び負イオン）を放出させることができ、帯電を低減或いは解消できる。このように、実施の形態２では、帯電状態にかかわらず、適用することができる。

図２１は、実施の形態２における対物レンズ付近の構成の他の一例を示す断面図である。図２１において、内側電極２２２に半径方向に複数の開口部２２３が形成される。その他の構成は、図１９と同様である。図２１の例では、図１９の例と同様、下部電極２２６の開口部２２７とリターディング電極２２８の開口部２２９とが形成された上で、さらに、内側電極２２２に半径方向に複数の開口部２２３が形成される。よって、基板１０１側へのイオン（例えば正イオンＸ^＋）、電子（ｅ⁻）、及び活性種（Ｏ^＊）の放出と、偏向器２０８側へのイオン（例えば正イオンＸ^＋）、電子（ｅ⁻）、及び活性種（Ｏ^＊）の放出とを、同時に実施できる。よって、基板１０１の帯電低減或いは／及び不純物除去と、偏向器２０８の不純物除去とを同時に行うことができる。なお、電極２２０，２２２，２２４，２２６の電位、基板１０１の電位Ｖｓｂの制御は、上述したように、基板１０１の帯電状況等に合わせて適宜調整すればよい。
ここでも実施の形態１の例と同様に内側電極を２重構造（２２２，７２２）とし、電極２２２ａに、Ｖｉｎよりも例えば５０Ｖ高い電位を加え、開口部２２３より流出してくる正イオンＸ^＋の流出を抑制する様にすることも出来る。また電極２２２ａにＶｄｏｗｎよりも低い電位を加え、開口部２２３より流出してくる負イオンＹ⁻の流出を抑制する様にすることも出来る。電極２２２ａとしてはグリッド構造を用いても良いし、開口部を有する板材としても良い。或いは３重構造（２２２，７２２ａ，７２２ｂ）として、正イオン、電子或いは負イオンともに流出を抑制する構造とすることも出来る。

なお、実施の形態１と同様、下部電極２２６の開口部２２７とリターディング電極２２８の開口部２２９の代わりに、内側電極２２２に半径方向に複数の開口部２２３を形成するだけであっても構わないことは言うまでもない。かかる場合には、偏向器２０８側への活性種（Ｏ^＊）の放出による偏向器２０８に付着する不純物除去ができる。

図２２は、実施の形態２の変形例における対物レンズ付近の構成の一例を上部電極と下部電極との間の高さ位置から見た上面図である。図２２において、対物レンズ２０７のポールピース２１６内における、コイル２１７よりも内側（光軸側）の磁場空間に、図１９の外側電極２２０の代わりに、複数の円筒電極２２５を周方向に並べて配置する。具体的には、内側電極２２２の外周側の空間に周方向に並べて複数の円筒電極２２５を配置する。周方向に並べた複数の円筒電極２２５の上方には上部電極２２４が配置され、下側には下部電極２２６が配置される点は図１９と同様である。図２２の例では、複数の円筒電極２２５、内側電極２２２、上部電極２２４、及び下部電極２２６といった複数の電極は、電子ビーム２００の通過領域１２の外側の空間１４を取り囲むように配置される。

電位制御回路１２４（電位制御部）は、複数の円筒電極２２５、内側電極２２２、上部電極２２４、及び下部電極２２６といった複数の電極によって取り囲まれた空間１４にプラズマを発生させると共に、プラズマにより生じた正イオン、若しくは電子及び負イオンの移動を制御するように、複数の電極の電位を制御する。具体的には、以下のように動作する。かかる複数の円筒電極２２５、内側電極２２２、上部電極２２４、及び下部電極２２６といった複数の電極と、対物レンズ２０７の磁場空間とを用いて、複数の円筒電極２２５、内側電極２２２、上部電極２２４、及び下部電極２２６といった複数の電極によって取り囲まれた、真空状態にある空間１４にマグネトロン放電によるプラズマを発生させる。対物レンズ２０７により強い縦磁場を発生させた状態で、ガス供給ライン１３２から所定のガスを流しながら、電位制御回路１２４から複数の円筒電極２２５に共に正の電位Ｖｏｕｔを印加する。その他の電極の電位は、図１９の場合と同様である。これにより、各円筒電極２２５から内側電極２２２に向かって電場が発生する。よって、図１９の場合と同様に、マグネトロン放電によるプラズマを発生させることができる。

以上のように、実施の形態２によれば、電子ビーム２００を照射する装置本来の電子ビーム光学系を構成する電磁レンズ（例えば、投影レンズ２０４、及び対物レンズ２０７）が発生させる磁場に影響を与えることなく、マグネトロン放電によるプラズマを発生させることができる。そのため、イオン（例えば正イオンＸ^＋）、電子（ｅ⁻）、及び活性種（Ｏ^＊）を生成することができ、基板１０１の帯電の低減若しくは／及び基板１０１（偏向器２０５，２０８）等の汚染物質の除去ができる。その結果、高精度な描画を行うことができる。

実施の形態３．
上述した各実施の形態では、対物レンズ２０７により縦磁場を発生させ、かかる縦磁場を利用してプラズマを生成する場合について説明した。しかし、磁場の発生方向はこれに限るものではない。実施の形態３における描画装置１００の構成は、以下に説明する対物レンズの構成と、プラズマ空間を取り囲む複数の電極の構成以外、図１と同様である。また、実施の形態３における帯電低減方法の要部工程を示すフローチャート図は、図９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若しくは２と同様で構わない。

図２３は、実施の形態３における対物レンズ付近の構成の他の一例を示す断面図である。照明レンズ２０２、投影レンズ２０４、及び対物レンズ２０７といった各電磁レンズは、電子ビーム２００の光軸を取り囲むように配置されるコイルとコイルを取り囲むポールピース（ヨーク）で構成される点、及び、ポールピース（ヨーク）には、コイルで作られた高密度な磁力線を電子ビーム２００の光軸側に漏洩させる開放部（隙間、或いはギャップともいう。）が形成されている点は、上述した通りである。ここでは、一例として、対物レンズ２０７について説明する。図２３において、対物レンズ２０７は、ポールピース（ヨーク）３１６とコイル３１７を有している。ポールピース３１６は、横長（光軸と直交する径方向側に長い）に形成され、横長のコイル３１７を内側に配置する。ポールピース３１６は、上面の中央部が電子ビームの通過領域を確保するため開口されており、また、下面が開放された形状になっている（開放部が形成される）。コイル３１７は、ポールピース３１６によって上面、及び外内周側面の３方向が囲まれた空間内の上側に寄った位置に配置される。かかる状態でコイル３１７に電流を流すことによって、コイル３１７は、コイル３１７よりも下側の空間において電子ビーム２００の進む方向と直交する方向（図２３では径方向外側に向かって）に磁力線を発生させる。図２３の例では、電子ビーム２００の光軸１１の左手側の断面を一例として示している。かかる断面において、コイル３１７によって発生させられた磁力線がポールピース３１６自体の内部を右回りに回っている。そして、ポールピース３１６の内周側下端から下側の開放空間を介して外周側下端に磁力線が進むことでループを形成する。図示を省略しているが、電子ビーム２００の光軸１１の右手側の断面では、コイル３１７によって発生させられた磁力線がポールピース３１６自体の内部を左回りに回っている。そして、ポールピース３１６の内周側下端から下側の開放空間を介して外周側下端に磁力線が進むことでループを形成する。以上のように、コイル３１７よりも下側（基板側）の空間において電子ビーム２００の進む方向と直交する方向（図２３では径方向外側の向き）に磁場が発生させられている。そこで、実施の形態３では、かかるコイル３１７よりも下側（基板側）の空間に発生する横磁場を利用して、プラズマを発生させることにより、イオン或いは／及び活性種のガスを生成する。

図２３において、対物レンズ２０７のポールピース３１６内における、コイル３１７よりも下側（基板側）の磁場空間に上部電極３２０、下部電極３２２、外側電極３２４、及び内側電極３２６といった複数の電極が配置される。図２３に示すように、上部電極３２０、下部電極３２２、外側電極３２４、及び内側電極３２６といった複数の電極は、電子ビーム２００の通過領域１２の外側の空間１４を取り囲むように配置される。
図２４は、実施の形態３における対物レンズ付近の構成の他の一例を示す断面図である。図２４は、図２３の変形例を示している。
図２５は、実施の形態３における対物レンズ付近の構成の他の一例を示す断面図である。図２５は、図２３のさらなる変形例を示している。
図２４に示す様に、更にリターディング電極３２８を設けることも出来る。これにより、電極３２０、３２２，３２４，３２６に電位を与えた際に電子ビーム１２の軌道上に生ずる電場を遮蔽することが出来る。
更に、図２５に示す様に内側電極３２６を２重構造（３２６，７２６）、或いは３重構造（３２６，７２６ａ、７２６ｂ）として、２重構造の場合は、正イオンを追い返す為の電位或いは、負イオン及び電子を追い返す為の電位を７２６に加える、３重構造の場合は、７２６ａで正イオンを追い返し、７２６ｂで負イオン及び電子を追い返す様にして、中性の活性種をポールピース３１６の内壁に設けた開口７１６を通して、ポールピース内側に導入して、偏向器２０８の洗浄に利用することも出来る。

実施の形態３における電位制御回路１２４（電位制御部）は、上部電極３２０、下部電極３２２、外側電極３２４、及び内側電極３２６といった複数の電極によって取り囲まれた空間１４にプラズマを発生させると共に、プラズマにより生じた正イオン、若しくは電子及び負イオンの移動を制御するように、複数の電極の電位を制御する。具体的には、以下のように動作する。かかる上部電極３２０、下部電極３２２、外側電極３２４、及び内側電極３２６といった複数の電極と、対物レンズ２０７の磁場空間とを用いて、上部電極３２０、下部電極３２２、外側電極３２４、及び内側電極３２６といった複数の電極によって取り囲まれた、真空状態にある空間１４にプラズマを発生させる。

かかるプラズマを、例えば、ペニング放電により発生させる場合、以下のように電位を印加する。空間１４に、対物レンズ２０７により強い横磁場を発生させた状態で、外側電極３２４を通過するように配置されたガス供給ライン１３２から所定のガスを流しながら、電位制御回路１２４から上部電極３２０に電位Ｖｕｐ’を印加し、下部電極３２２に電位Ｖｄｏｗｎ’を印加する。かかる場合に、上部電極３２０の電位Ｖｕｐ’と下部電極３２２の電位Ｖｄｏｗｎ’として、正の同電位を印加する。外側電極３２４の電位Ｖｏｕｔ’、内側電極３２６の電位Ｖｉｎ’の電位に対して、上部電極３２０の電位Ｖｕｐ’と下部電極３２２の電位Ｖｄｏｗｎ’とが所定の電位よりも高くなると空間１４にペニング放電によるプラズマを発生させることができる。空間１４内の電子（ｅ⁻）は強い横磁場によって上下方向の動きが制限される。外側電極３２４に電位Ｖｕｐ’及び電位Ｖｄｏｗｎ’よりも低い電位Ｖｏｕｔ’を印加し、内側電極３２６に電位Ｖｏｕｔ’よりも低い電位Ｖｉｎ’を印加することで空間１４の電子は径方向の動きも制限される。対物レンズ２０７により、例えば、４〜６ｋＧの磁場が発生する。かかる磁場空間において、電位Ｖｕｐ’として、例えば、５０Ｖを印加する。Ｖｄｏｗｎ’として、例えば、電位Ｖｕｐ’と同電位５０Ｖを印加する。電位Ｖｏｕｔ’として、Ｖｄｏｗｎ’よりも低い電位例えば、−８５０Ｖを印加する。電位Ｖｉｎ’として、電位Ｖｉｎ’よりも低い電位、例えば、−９５０Ｖを印加する。かかる効果により閉じ込められた電子がガス供給ライン１３３から供給されたガス分子を電離し、イオン（例えば正イオンＸ^＋）を発生させる。また、同時に、ラジカル等の中性活性種（Ｏ^＊）を発生させる。放電開始を効率良く行う為に、外側電極３２４近くにタングステンフィラメント等の加熱により熱電子を放出する材料を設置しておき、外部電源により電流を流して加熱することで電子を放出させて放電を開始させることも出来る。通常放電開始後はフィラメント電流を停止しても放電は継続する。また、内側電極３２６の開口３２７付近や、リターディング電極３２８の開口付近に例えばタングステン等の高融点金属で作られたフィラメントを設置しておき、図示しない外部電源から電流を供給して加熱して電子を放出させ、正イオンＸ^＋と共に試料面に到達する様にすることが出来る。

かかるプラズマを、例えば、マグネトロン放電により発生させる場合、下部電極３２２の電位Ｖｄｏｗｎ’を上部電極３２０の電位Ｖｕｐ’よりも十分高い電位を印加する。Ｖｄｏｗｎ’として、例えば、５０Ｖ、Ｖｕｐ’、Ｖｉｎ’，Ｖｏｕｔ’として、それぞれ例えば−８５０Ｖ、−１０５０Ｖ，−１０００Ｖを印加する。上部電極３２０の電位Ｖｕｐ’と下部電極３２２の電位Ｖｄｏｗｎ’との差が所定の電位差よりも高くなると空間１４にマグネトロン放電によるプラズマを発生させることができる。かかる効果により閉じ込められた電子がガス供給ライン１３３から供給されたガス分子を電離し、イオン（例えば正イオンＸ^＋）を発生させる。また、同時に、ラジカル等の中性活性種（Ｏ^＊）を発生させる。放電開始を効率良く行う為に、外側電極３２４近くにタングステンフィラメント等の加熱により熱電子を放出する材料を設置しておき、外部電源により電流を流して加熱することで電子を放出させて放電を開始させることも出来る。通常放電開始後はフィラメント電流を停止しても放電は継続する。また、内側電極３２６の開口３２７付近或いはリターディング電極３２８の開口付近に例えばタングステン等の高融点金属で作られたフィラメントを設置しておき、図示しない外部電源から電流を供給して加熱して電子を放出させ、正イオンＸ^＋と共に試料面に到達する様にすることが出来る。

そして、放出工程（Ｓ１０６）として、プラズマの空間１４から正イオン、電子及び負イオン、若しくは活性種を放出させる。図２３の例では、複数の電極に囲まれた空間１４から基板１０１の電子ビーム２００の照射位置に向かって通路を形成するように、内側電極３２６に開口部３２７が形成される。ガス供給装置１３０（供給部）は、プラズマの空間１４に、ガスを供給する。空間１４内では、ガス供給ライン１３３を通じて供給されたガスが電離していくので、イオン（例えば正イオンＸ^＋）、電子（ｅ⁻）、及び活性種（Ｏ^＊）が増えていく。そのため、かかる開口部３２７を流路として、空間１４内からイオン（例えば正イオンＸ^＋）、電子（ｅ⁻）、及び活性種（Ｏ^＊）が放出される。特に、基板１０１が負に帯電する場合（基板１０１の電位Ｖｓｂが負電位である場合）、正イオン（Ｘ^＋）がより多く放出されるように各電極に電位を与える。そして、基板１０１面に正イオンが到達することで、基板１０１の帯電を低減する。逆に、基板１０１が正に帯電する場合（基板１０１の電位Ｖｓｂが正電位である場合）、プラズマの空間１４から基板１０１に向かって、電子（ｅ⁻）及び負イオンがより多く放出されるように各電極に電位を与える。そして、基板１０１面に電子（ｅ⁻）及び負イオンが到達することで、基板１０１の帯電を低減する。或いは／及び、プラズマの空間１４から基板１０１に向かって活性種（Ｏ^＊）が放出されるので、基板１０１上の不純物を除去することができる。
実施の形態３においては、一般に基板１０１付近に強い磁場が印加されているので、電子を基板１０１の所望の領域に到達させることは難しい。正イオン（Ｘ＋），負イオン（Ｙ−）を照射する場合、ラーマー半径を考慮して、基板１０１の所望の領域に所望の電流が到達できる様に各電極の電位を調節する。

以上のように、実施の形態３によれば、電子ビーム２００を照射する装置本来の電子ビーム光学系を構成する電磁レンズ（例えば、投影レンズ２０４、及び対物レンズ２０７）が発生させる磁場が、径方向の横磁場であった場合でも、かかる磁場に影響を与えることなく、ペニング放電或いはマグネトロン放電によるプラズマを発生させることができる。そのため、イオン（例えば正イオンＸ^＋）、電子（ｅ⁻）、及び活性種（Ｏ^＊）を生成することができ、基板１０１の帯電の低減若しくは／及び基板１０１（偏向器２０５，２０８）等の汚染物質の除去ができる。その結果、高精度な描画を行うことができる。

実施の形態４．
上述した各実施の形態では、シングルビームを用いた描画装置１００にプラズマ発生機構を適用する場合について説明した。但し、これに限るものではない。実施の形態４では、マルチビームを用いた描画装置にプラズマ発生機構を適用する場合について説明する。

図２６は、実施の形態４における描画装置の構成を示す概念図である。図２６において、描画装置５００は、描画機構５５０と制御系回路５６０を備えている。描画装置５００は、マルチ荷電粒子ビーム描画装置の一例である。描画機構５５０は、電子鏡筒５０２（マルチ電子ビームカラム）と描画室５０３を備えている。電子鏡筒５０２内には、電子銃６０１、照明レンズ６０２、成形アパーチャアレイ基板６０３、ブランキングアパーチャアレイ機構６０４、縮小レンズ６０５、制限アパーチャ基板６０６、対物レンズ６０７、偏向器６０８、電極６２０，６２２，６２４，６２６、リターディング電極６２８、及びガス供給ライン５３２が配置されている。描画室５０３内には、ＸＹステージ５０５が配置される。ＸＹステージ５０５上には、描画時には描画対象基板となるレジストが塗布されたマスクブランクス等の試料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。ＸＹステージ５０５上には、さらに、ＸＹステージ５０５の位置測定用のミラー６１０が配置される。描画機構５５０は、制御系回路１６０によって制御される。

ここで、図２６では、実施の形態４を説明する上で必要な構成を記載している。描画装置５００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。また、実施の形態４における帯電低減方法の要部工程を示すフローチャート図は、図９と同様である。また、以下、特に説明する点以外の内容は上述した各実施の形態のいずれかと同様で構わない。

成形アパーチャアレイ基板６０３には、縦（ｙ方向）ｐ列×横（ｘ方向）ｑ列（ｐ，ｑ≧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。例えば、縦横（ｘ，ｙ方向）に５１２×５１２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、同じ直径の円形であっても構わない。これらの複数の穴２２を電子ビーム６００の一部がそれぞれ通過することで、マルチビーム２０が形成されると共に所望の形状に各ビームが成形されることになる。また、穴２２の配列の仕方は、縦横が格子状に配置される場合に限るものではない。例えば、縦方向（ｙ方向）ｋ段目の列と、ｋ＋１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）ｋ＋１段目の列と、ｋ＋２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。

成形アパーチャアレイ機構６０３では、成形アパーチャアレイ基板６０３に形成された各穴２２に対応する位置にマルチビームのそれぞれのビームの通過用の通過孔２５（開口部）が開口される。言い換えれば、基板３１のメンブレン領域３３０には、電子線を用いたマルチビームのそれぞれ対応するビームが通過する複数の通過孔２５がアレイ状に形成される。そして、複数の通過孔２５のうち対応する通過孔２５を挟んで対向する位置に２つの電極を有する複数の電極対がそれぞれ配置される。具体的には、通過孔２５を挟んでブランキング偏向用の制御電極と対向電極の組（ブランカー：ブランキング偏向器）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、それぞれ独立に対となる２つの制御電極と対向電極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。具体的には、制御電極と対向電極の組は、それぞれ対応するスイッチング回路によって切り替えられる電位によってマルチビームの対応ビームをそれぞれ個別にブランキング偏向する。このように、複数のブランカーが、成形アパーチャアレイ基板６０３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。

次に描画装置５００における描画機構５５０の動作について説明する。電子銃６０１（放出源）から放出された電子ビーム６００は、照明レンズ６０２によりほぼ垂直に成形アパーチャアレイ基板６０３全体を照明する。成形アパーチャアレイ基板６０３には、矩形の複数の穴（開口部）が形成され、電子ビーム６００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６００の各一部が、かかる成形アパーチャアレイ基板６０３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、ブランキングアパーチャアレイ機構６０４のそれぞれ対応するブランカー（第１の偏向器：個別ブランキング機構）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）。

ブランキングアパーチャアレイ機構６０４を通過したマルチビーム２０ａ〜ｅは、縮小レンズ６０５によって、縮小され、制限アパーチャ基板６０６に形成された中心の穴に向かって進む。ここで、ブランキングアパーチャアレイ機構６０４のブランカーによって偏向された電子ビーム２０ａは、制限アパーチャ基板６０６の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ基板６０６によって遮蔽される。一方、ブランキングアパーチャアレイ機構６０４のブランカーによって偏向されなかった電子ビーム２０ｂ〜２０ｅは、図２６に示すように制限アパーチャ基板６０６の中心の穴を通過する。かかる個別ブランキング機構の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、制限アパーチャ基板６０６は、個別ブランキング機構によってビーム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、ビーム毎に、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、制限アパーチャ基板６０６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。制限アパーチャ基板６０６を通過したマルチビーム２０は、対物レンズ６０７により焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像となり、偏向器６０８によって、制限アパーチャ基板６０６を通過した各ビーム（マルチビーム２０全体）が同方向に一括して偏向され、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。一度に照射されるマルチビーム２０は、理想的には成形アパーチャアレイ基板６０３の複数の穴２２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。

かかる対物レンズ６０７についても、上述した各実施の形態と同様、内部に複数の電極を配置して、プラズマ発生機構を構成することができる。対物レンズ６０７は、上述した各実施の形態の対物レンズ２０７と同様、ポールピース（ヨーク）とコイルを有している。そして、コイルよりも内側（光軸側）の空間において電子ビーム２００の進む方向（図２６では下向き）に磁場が発生させられている。そこで、実施の形態４では、かかるコイルよりも内側（光軸側）の空間に発生する磁場を利用して、プラズマを発生させることにより、イオン或いは／及び活性種のガスを生成する。

図２６において、対物レンズ６０７のポールピース内における、コイルよりも内側（光軸側）の磁場空間に外側電極６２０、内側電極６２２、上部電極６２４、及び下部電極６２６といった複数の電極が配置される。図２６に示すように、外側電極６２０、内側電極６２２、上部電極６２４、及び下部電極６２６といった複数の電極は、マルチビーム２０の通過領域１３の外側の空間１５を取り囲むように配置される。

そして、図示しない電位制御回路（電位制御部）は、外側電極６２０、内側電極６２２、上部電極６２４、及び下部電極６２６といった複数の電極によって取り囲まれた空間１５にプラズマを発生させると共に、プラズマにより生じた正イオン、若しくは電子及び負イオンの移動を制御するように、複数の電極の電位を制御する。上述したように、プラズマは、ペニング放電若しくはマグネトロン放電により発生できる。

かかるプラズマを、例えば、ペニング放電により発生させる場合、以下のように電位を印加する。空間１５に、対物レンズ６０７により強い横磁場を発生させた状態で、ガス供給ライン５３２から所定のガスを流しながら、図示しない電位制御回路から外側電極６２０に電位Ｖｏｕｔを印加し、内側電極６２２に電位Ｖｉｎを印加する。かかる場合に、外側電極６２０の電位Ｖｏｕｔと内側電極６２２の電位Ｖｉｎとして、正の同電位を印加する。上部電極６２４に電位Ｖｏｕｔ及び電位Ｖｉｎよりも低い電位Ｖｕｐを印加し、下部電極６２６に電位Ｖｕｐよりも低い電位Ｖｄｏｗｎを印加する。外側電極６２０の電位Ｖｏｕｔと内側電極６２２の電位Ｖｉｎとが、上部電極６２４、及び下部電極６２６の電位よりも所定の電位差よりも高くなると空間１５にペニング放電によるプラズマを発生させることができる。各電位の値は、実施の形態１と同様で構わない。外側電極６２０の電位Ｖｏｕｔと内側電極６２２の電位Ｖｉｎとが所定の電位よりも高くなると空間１５にペニング放電によるプラズマを発生させることができる。空間１５内の電子（ｅ⁻）は強い縦磁場によって水平方向の動きが制限される。また、空間１５の電子は空間１５中の電位分布に伴う電場により上下方向の動きも制限される。かかる効果により閉じ込められた電子がガス供給ライン５３２から供給されたガス分子を電離し、イオン（例えば正イオンＸ^＋）を発生させる。また、同時に、ラジカル等の中性活性種（Ｏ^＊）を発生させる。放電開始を効率良く行う為に、上側電極６２４近くにタングステンフィラメント等の加熱により熱電子を放出する材料を設置しておき、外部電源により電流を流して加熱することで電子を放出させて放電を開始させることも出来る。通常放電開始後はフィラメント電流を停止しても放電は継続する。また、リターディング電極６２８の開口付近に例えばタングステン等の高融点金属で作られたフィラメントを設置しておき、図示しない外部電源から電流を供給して加熱して電子を放出させ、イオンと共に試料面に到達する様にすることが出来る。

かかるプラズマを、例えば、マグネトロン放電により発生させる場合、内側電極６２２に電位Ｖｉｎを外側電極６２０に電位Ｖｏｕｔよりも十分高い正の電位を印加する。電位Ｖｉｎの値は、実施の形態２と同様で構わない。内側電極６２２の電位Ｖｉｎと外側電極６２０の電位Ｖｏｕｔの差が所定の電位差よりも高くなると空間１５にマグネトロン放電によるプラズマを発生させることができる。かかる効果により閉じ込められた電子がガス供給ライン５３２から供給されたガス分子を電離し、イオン（例えば正イオンＸ^＋）を発生させる。また、同時に、ラジカル等の中性活性種（Ｏ^＊）を発生させる。放電開始を効率良く行う為に、上側電極６２４近くにタングステンフィラメント等の加熱により熱電子を放出する材料を設置しておき、外部電源により電流を流して加熱することで電子を放出させて放電を開始させることも出来る。通常放電開始後はフィラメント電流を停止しても放電は継続する。また、リターディング電極６２８の開口付近に例えばタングステン等の高融点金属で作られたフィラメントを設置しておき、図示しない外部電源から電流を供給して加熱して電子を放出させ、イオンと共に試料面に到達する様にすることが出来る。
基板１０１付近に磁場が加わっている場合には、先に示した実施例と同様に各電極の電位を調節して、イオン（正イオンＸ^＋、負イオンＹ⁻）が基板１０１の所望の領域に到達する様にする。

そして、放出工程（Ｓ１０６）として、プラズマの空間１５から正イオン、電子及び負イオン、若しくは活性種を放出させる。図２６の例では、複数の電極に囲まれた空間１５から基板１０１のマルチビーム２０の照射位置に向かって通路を形成するように、下部電極６２６とリターディング電極６２８とにそれぞれ開口部が形成される。そして、ガス供給ライン６３２からプラズマの空間１５に、ガスを供給する。空間１５内では、ガス供給ライン５３２を通じて供給されたガスが電離していくので、イオン（例えば正イオンＸ^＋）、電子（ｅ⁻）、及び活性種（Ｏ^＊）が増えていく。そのため、かかる開口部を流路として、空間１５内からイオン（例えば正イオンＸ^＋）、電子（ｅ⁻）、及び活性種（Ｏ^＊）が放出される。特に、基板１０１が負に帯電する場合（基板１０１の電位Ｖｓｂが負電位である場合）、プラズマの空間１５から基板１０１に向かって、電位差に従って正イオン（Ｘ^＋）がより多く放出されるように各電極に電位を与える。そして、基板１０１面に正イオンが到達することで、基板１０１の帯電を低減する。逆に、基板１０１が正に帯電する場合（基板１０１の電位Ｖｓｂが正電位である場合）、プラズマの空間１５から基板１０１に向かって、電子（ｅ⁻）及び負イオンがより多く放出されるように各電極に電位を与える。そして、基板１０１面に電子（ｅ⁻）及び負イオンが到達することで、基板１０１の帯電を低減する。或いは／及び、プラズマの空間１５から基板１０１に向かって活性種（Ｏ^＊）が放出されるので、基板１０１上の不純物を除去することができる。

以上のように、実施の形態４によれば、マルチビーム２０を照射する装置本来の電子ビーム光学系を構成する電磁レンズ（例えば、対物レンズ６０７）が発生させる磁場に影響を与えることなく、ペニング放電或いはマグネトロン放電によるプラズマを発生させることができる。そのため、イオン（例えば正イオンＸ^＋）、電子（ｅ⁻）、及び活性種（Ｏ^＊）を生成することができ、基板１０１の帯電の低減若しくは／及び基板１０１（偏向器６０８）等の汚染物質の除去ができる。その結果、高精度な描画を行うことができる。

上述した各実施の形態において、リターディング電極を以下のように構成してもよい。以下、一例として、図５の構成の変形例を用いて説明する。

図２７は、図５の構成の変形例を示す断面図である。図２７に示すように、リターディング電極２２８を多層構造にして荷電粒子の流出を制御することも出来る。例えば２層構造（上から２２８ａ、２２８ｂ）として、基板１０１に面する電極２２８ｂを基板１０１と同電位にし、電極２２８ａの電位を制御することで正イオン（Ｘ^＋）或いは電子（ｅ⁻）または負イオンの放出を制御することも出来る。その他の構成は、図５と同様である。

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。上述した例では、対物偏向器として、１段の偏向器２０８（６０８）を配置する場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、偏向領域の異なる多段の偏向器を配置する場合であっても構わない。かかる場合には、多段の偏向器の洗浄にも本発明は適用できる。

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（５００）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照射装置及び基板の帯電低減方法は、本発明の範囲に包含される。

１０ 描画領域
１１ 光軸
１２，１３ 通過領域
１４，１５ 空間
２０ ストライプ領域
２２ 穴
２５ 通過孔
３０ ＳＦ
３２，３４ ショット図形
１００ 描画装置
１０１ 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
１２０ 偏向制御回路
１２２ レンズ制御回路
１２４ 電位制御回路
１２６ ガス制御回路
１３０ ガス供給装置
１３２ ガス供給ライン
１４０，１４２ 記憶装置
１５０ 描画機構
１６０ 制御系回路
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３ 第１の成形アパーチャ基板
２０４ 投影レンズ
２０５ 偏向器
２０６ 第２の成形アパーチャ基板
２０７ 対物レンズ
２０８ 偏向器
２１２ ブランキング偏向器
２１４ ビーム制限アパーチャ基板
２１６，３１６ ポールピース
２１７，３１７ コイル
２２０，２２２，２２４，２２６，６２０，６２２，６２４，６２６ 電極
２２１ 電極
２２３，２２７，２２９ 開口部
２２５ 電極
２２８，６２８ リターディング電極
３２０，３２２，３２４，３２６ 電極
３２７ 開口部
３２８ リターディング電極
３３０ 電子線
３４０ 試料
４１０ 第１のアパーチャ
４１１ 開口
４２０ 第２のアパーチャ
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース
５００ 描画装置
５０２ 電子鏡筒
５０３ 描画室
５０５ ＸＹステージ
５３２ ガス供給ライン
５５０ 描画機構
５６０ 制御系回路
６０１ 電子銃
６０２ 照明レンズ
６０３ 成形アパーチャアレイ基板
６０４ ブランキングアパーチャアレイ機構
６０５ 縮小レンズ
６０６ 制限アパーチャ基板
６０７ 対物レンズ
６０８ 偏向器
６１０ ミラー
７２２ 電極
７２４ 外上部電極
７２６ 内側電極

本発明の一態様の荷電粒子ビーム照射装置は、
荷電粒子ビームを放出する放出源と、
荷電粒子ビームを屈折させる電磁レンズと、
電磁レンズの磁場空間に配置されると共に、荷電粒子ビームの通過領域の外側の空間を取り囲むように配置された複数の電極と、
複数の電極によって取り囲まれた空間にプラズマを発生させると共に、プラズマにより生じた正イオン、若しくは電子及び負イオンの移動を制御するように、複数の電極の電位を制御する電位制御部と、
を備え、
プラズマの空間から前記荷電粒子ビームが照射される基板に向けて正イオン、電子及び負イオン、若しくは活性種を放出させる、若しくは前記荷電粒子ビームを偏向する偏向器に向けて活性種を放出させることを特徴とする。

Claims (5)

1. 荷電粒子ビームを放出する放出源と、
   前記荷電粒子ビームを屈折させる電磁レンズと、
   前記電磁レンズの磁場空間に配置されると共に、前記荷電粒子ビームの通過領域の外側の空間を取り囲むように配置された複数の電極と、
   前記複数の電極によって取り囲まれた前記空間にプラズマを発生させると共に、前記プラズマにより生じた正イオン、若しくは電子及び負イオンの移動を制御するように、前記複数の電極の電位を制御する電位制御部と、
   を備え、
   前記プラズマの空間から正イオン、電子及び負イオン、若しくは活性種を放出させることを特徴とする荷電粒子ビーム照射装置。
2. 前記プラズマは、マグネトロン放電により発生させることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム照射装置。
3. 前記プラズマは、ペニング放電により発生させることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム照射装置。
4. 前記プラズマの空間に、ガスを供給する供給部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の荷電粒子ビーム照射装置。
5. 荷電粒子ビームを基板面にフォーカスする対物レンズの磁場空間に配置されると共に、前記荷電粒子ビームの通過領域の外側の空間を取り囲むように配置された複数の電極に、前記複数の電極によって取り囲まれた前記空間にプラズマを発生させると共に、前記プラズマにより生じた正イオン、若しくは電子及び負イオンの移動を制御するように、前記複数の電極の電位を制御する工程と、
   前記プラズマの空間から前記基板に向けて正イオン、若しくは電子及び負イオンを放出させて、前記基板の帯電を低減する工程と、
   を備えたことを特徴とする基板の帯電低減方法。