JPH11150055A

JPH11150055A - 荷電粒子ビーム描画用ブランキング装置

Info

Publication number: JPH11150055A
Application number: JP9317126A
Authority: JP
Inventors: Munehiro Ogasawara; 宗博小笠原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-11-18
Filing date: 1997-11-18
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2017-11-18
Also published as: JP3057042B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ブランキング動作を高速に行うことを可能とす
る。【解決手段】二つの電極を有し、該二つの電極への電圧
の印加で該二つの電極間を伝播する荷電粒子ビームの軌
道を偏向させるブランキング電極と、このブランキング
電極による電圧のオンオフ状態の一方の状態における荷
電粒子ビームの進路を遮断するブランキングアパーチャ
３２２とを具備してなり、ブランキング電極は内部導体
２１及び内部導体２１を覆うように設けられた外部導体
２２からなる同軸線路であり、ブランキング電極の一方
の電極は内部導体２１であり、他方の電極は外部導体２
２であり、外部導体２２の側壁には電子ビーム３２１の
入射アパーチャ３２２及び開口３２３が形成され、電子
ビーム３２１は入射アパーチャ３２２から入射して外部
導体２２及び内部導体２１の間を通過し、開口３２３か
ら出射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の微細
パターンを描画する際の荷電粒子ビームのオンオフ動作
に用いられる荷電粒子ビーム描画用ブランキング装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】最先端の半導体製造プロセスのうちリソ
グラフィプロセスにおいては今後電子ビームを用いるも
のになるとされている。電子ビーム描画には光を用いた
描画にない高い分解能が得られるという大きな利点があ
る。

【０００３】しかしながら、電子ビーム描画においては
以下の様な問題があることが知られている。即ち、試料
表面に照射された電子ビームが試料の内部に進入しそこ
で散乱されて再び試料表面に戻って来るいわゆる後方散
乱電子によって電子ビームを入射した場所以外の試料表
面のレジストが感光してしまうという近接効果が生じ
て、描画精度が劣化するという問題があった。

【０００４】これに対して、物理現象としての近接効果
がある場合においても高精度のパターン描画精度を得る
ためには所望のパターンに対して、後方散乱による実効
的な照射量と、入射電子による照射量との和が一定にな
るように照射量分布を与える近接効果補正が行われる。
パターン精度に対する要求が厳しくなるにつれて照射量
の補正は細かいものとなり、０．１５μｍ以細のパター
ン形成に用いられるマスクの描画においてはレジストの
高感度化に伴いビームのパルス幅は３０ｎｓ以下、電子
ビームの照射時間精度は１ｎｓ以下であることが必要と
なる。この様なビームのパルス幅の制御を行うために
は、ビームのパルス波形の立ち上がり立ち下がり時間は
１０ｎｓ以下であることが必要となる。今後この要求は
更に厳しくなるものと予想される。

【０００５】ところで、一般に電子ビームをオンオフす
るには図５に示す様なブランキング装置を用いる。図５
は、従来の電子ビーム描画用ブランキング装置の全体構
成を示す図である。パルス発生器４より加えられた電圧
信号は同軸ケーブル５を通って平行平板形状のブランキ
ング電極２，３に加えられる。この時ブランキング電極
間に発生する電場によって電子ビーム１の軌道は破線に
示す方向に曲げられて、ブランキングアパーチャ８の壁
によって遮断される。これがビームがオフの状態であ
る。逆に電圧信号が０の時には電子ビーム１はブランキ
ング電極２，３の影響を受けずにブランキングアパーチ
ャ８を通過する。これはビームがオンの状態である。

【０００６】ところが、この方式には以下の様な問題が
ある。すなわち、電気回路としてこのブランキング装置
を考慮すると、ブランキング電極２，３はコンデンサと
して働く。すなわち速い信号に対してはインピーダンス
はほぼ０であるのに対して遅い信号に対してはインピー
ダンスはほぼ無限大となる。一方、同軸ケーブル５の特
性インピーダンスは一般に５０Ωあるいは７５Ωである
から、ブランキング電極２，３に加わる実際の電圧は、
ブランキング電極２，３の特性インピーダンスが同軸ケ
ーブル５の特性インピーダンスと一致している場合にイ
ンピーダンス整合により最大となる。これ以外の場合、
すなわち両特性インピーダンスが一致しない場合には、
パルス発生器４から印加された信号はブランキング電極
２，３において反射されることとなる。従って、ブラン
キング電極２，３に加わる実際の電圧は、印加される信
号の速さの影響を受ける。

【０００７】このインピーダンス不整合の問題を解決す
るため、ＵＳＰ４４４５０４１においてＫｅｌｌｙら
は、図６に示す様に平行線型の伝送路型の構造を有する
ブランキング装置を提案している。この様な平行線型の
伝送路を伝わる電磁波はＴＥＭモードと考えてよいか
ら、位相速度、群速度は周波数によらず、従って、高速
での動作に有利であるとされている。しかしながら、こ
の方式には以下の様な欠点がある。即ち、平行線路は空
間に開放されているために、周囲に導体がある場合に伝
送線路からもれた電磁場によって導体表面に電流が流れ
る。等価回路的にはこれはインピーダンスに不連続が存
在し、しかもインピーダンスが周波数特性を持つことに
なる。その場合には位相速度、群速度に周波数依存性が
生じ、結局期待した高速度性能は得られない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の荷電粒子ビーム描画用ブランキング装置により荷電粒
子ビームをオンオフするブランキング動作は、ブランキ
ング電極と同軸ケーブルのインピーダンス不整合の問
題、あるいは伝送線路からもれた電磁場によるインピー
ダンス不連続の問題等により、高速に行うことは困難で
あった。

【０００９】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、高信頼性のブラン
キング動作を高速に行うことを可能とする荷電粒子ビー
ム描画用ブランキング装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
荷電粒子ビーム描画用ブランキング装置は、荷電粒子ビ
ームを試料上に照射して所望パターンを描画する荷電粒
子ビーム描画装置に用いられ、二つの電極への電圧の印
加で荷電粒子ビームを偏向させるブランキング電極と、
このブランキング電極による電圧のオンオフ状態の一方
の状態で荷電粒子ビームの進路を遮断するブランキング
アパーチャとで構成された荷電粒子ビーム描画用ブラン
キング装置において、前記ブランキング電極は内部導体
及び該内部導体を覆うように設けられた外部導体からな
る同軸線路であり、該ブランキング電極の一方の電極は
内部導体であり、他方の電極は外部導体であり、該外部
導体の側壁には荷電粒子ビームの入射口及び出射口が形
成されていることを特徴とする。

【００１１】なお、本発明の望ましい形態は、以下に示
す通りである。（１）ブランキング電極を構成する同軸線路の外部導体
に軸方向にほぼ平行なスリット状の穴の一つを荷電粒子
ビームが通過し、ビームが通過するスリットはブランキ
ング電極により荷電粒子が偏向される方向にほぼ平行で
ある。（２）内部導体を冷却するための冷却管が内部導体内に
設けられる。（３）外部導体の側壁に内部導体及び外部導体間を真空
に保持するための排気用スリットが設けられる。

【００１２】また、本発明の請求項２に係る荷電粒子ビ
ーム描画用ブランキング装置は、荷電粒子ビームを試料
上に照射して所望のパターンを描画する荷電粒子ビーム
描画装置に用いられ、荷電粒子の軌道を偏向させるもの
であって該荷電粒子ビームの進路に沿って設けられた複
数のブランキング電極と、前記荷電粒子ビームの仮想光
源の結像位置あるいはそれと共役な位置又はその近傍に
設けられ、前記ブランキング電極による電圧のオンオフ
状態の一方の状態で荷電粒子ビームの進路を遮断するブ
ランキングアパーチャと、この複数のブランキング電極
の下流側に設けられた成形アパーチャとで構成された荷
電粒子ビーム描画用ブランキング装置において、前記複
数のブランキング電極は、それぞれが二つの電極を有
し、一方の電極は内部導体であり、他方の電極は該内部
導体を覆うように設けられた外部導体からなる同軸線路
であり、該外部導体の側壁には荷電粒子ビームの入射口
及び出射口が形成され、かつ該複数のブランキング電極
を構成する同軸線路は、ブランキング電極によって荷電
粒子ビームが偏向を受ける場合に、前記成形アパーチャ
における該荷電粒子ビームの重心位置が移動しないよう
に配置されていることを特徴とする。

【００１３】本発明の望ましい形態としては、ブランキ
ング電極は二つであり、この二つのブランキング電極の
ビーム偏向方向は逆になる様に配置される。また、本発
明の請求項３に係る荷電粒子ビーム描画用ブランキング
装置は、前記複数のブランキング電極への電圧は、各ブ
ランキング電極における荷電粒子ビームの通過時間に対
応して印加するものであることを特徴とする。

【００１４】本発明の望ましい形態は、以下に示す通り
である。（１）同軸線路のうちの内部導体を冷却する手段を有す
る。（２）導体間を伝播する電磁波としてＴＥＭモードを用
いる。厳密には、ＴＥＭモードは波の伝播方向に一様な
伝送線路で定義されるが、ここでは便宜上、構造に変化
がある場合もＴＥＭモードと呼ぶ。

【００１５】また、本発明の請求項４に係る荷電粒子ビ
ーム描画用ブランキング装置は、前記外部導体に形成さ
れた入射口及び出射口には、ブランキング電極の所望の
動作周波数の電磁場に対する減衰長よりも長く、かつ荷
電粒子の進行方向に沿って取り付けられた孔が設けられ
ていることを特徴とする。

【００１６】また、本発明の請求項５に係る荷電粒子ビ
ーム描画用ブランキング装置は、前記外部導体に形成さ
れた入射口及び出射口は、該外部導体の軸方向に平行に
形成されたスリット状の穴からなることを特徴とする。（作用）本発明では、ブランキング電極として内部導体
及びこの内部導体を覆うように設けられた外部導体から
なる同軸線路を用い、これら内部導体及び外部導体は、
それぞれがブランキング電極の二つの電極を構成する。
荷電粒子ビームは、外部導体に設けられた入射口から外
部導体の内部、すなわち外部導体及び内部導体の間に進
入し、出射口から出射されて外部導体の外部に出る。こ
の際に、内部導体及び外部導体間に電圧が印加されるこ
とにより荷電粒子ビームの進路が偏向される。この進路
の偏向において、その電圧印加のオンオフ状態に対応し
てブランキングアパーチャによりビームの進路が遮断さ
れ、荷電粒子ビームのオンオフ動作が可能になる。ま
た、ブランキング電極として同軸線路を用いることによ
り、電磁場は外部導体に囲まれた領域内にのみ存在する
こととなるため、外部導体の外側の導体の存在の影響を
受けずに信頼性の高い動作が可能となる。

【００１７】また、導体間を伝播する電磁波としてＴＥ
Ｍモードを用いることができるため、外部導体中に発生
する電磁場の位相速度や群速度が周波数依存性を持た
ず、高速のブランキング動作が可能となる。

【００１８】さらに、ブランキング電極を複数設け、複
数のブランキング電極を構成する各同軸線路を、オンオ
フ状態ともに成形アパーチャにおける荷電粒子ビームの
重心位置が移動しないように配置することにより、安定
したブランキング動作が可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を説明する。（第１実施形態）図１は本発明の第１実施形態に係るブ
ランキング装置が適用される荷電粒子ビーム描画装置の
全体構成を示す斜視図である。この荷電粒子ビーム描画
装置は、電子ビームを発射する電子銃１１と、第１成形
絞り１２と、第１成形レンズ１３と、第２成形レンズ１
４と、第２成形絞り１５と、縮小レンズ１６と、ブラン
キング電極１７ａと、ブランキングアパーチャ１７ｂ
と、偏向器１８と、集束レンズ１９と、描画試料２０か
ら構成され、電子銃１１から出射される電子ビームを所
望の形状に加工して描画試料２０に描画するものであ
る。

【００２０】本発明の対象とするのはブランキング電極
１７ａ及びブランキングアパーチャ１７ｂである。ブラ
ンキング電極１７ａは、電子銃１１から発射されて第１
成形レンズ１２，第２成形レンズ１４等により成形加工
された電子ビームの軌道を偏向させるものであり、ま
た、ブランキングアパーチャ１７ｂは、この軌道の外れ
た電子ビームを遮断することにより電子ビームのオンオ
フ動作を行うもので、ブランキング電極１７ａへの電圧
の印加の有無に対応して電子ビームがオンオフされ、こ
のオンオフ動作に対応して描画試料２０上にオンオフ照
射されるようになっている。

【００２１】ここで、本発明の第１実施形態に係る荷電
粒子ビーム描画用ブランキング装置の詳細な構成を図２
に示す。図２に示すように、本実施形態に係るブランキ
ング装置は大きく分けて電子ビームの軌道を偏向させる
ブランキング電極と、このブランキング電極による電圧
のオン状態での電子ビームの進路を遮断するブランキン
グアパーチャ３４から構成される。

【００２２】ここで、ブランキング電極は同軸線路で構
成される。すなわち、例えば銅等からなる内部導体２１
と、この内部導体２１を覆うように設けられ、内部導体
２１と同じ材料からなる外部導体２２により同軸線路が
構成されており、この同軸線路の内部導体２１及び外部
導体２２がそれぞれブランキング電極となる。

【００２３】内部導体２１及び外部導体２２は、それぞ
れ発生源接続部３１，電子ビーム通過部３２，終端部３
３の３部分に分けることができ、各部分は同じ導体から
なり電気的に導通している。

【００２４】発生源接続部３１は、パルス発生器３１１
に内部導体２１及び外部導体２２からなるブランキング
電極を接続する部分である。すなわち、内部導体２１及
び外部導体２２は、同軸ケーブル３１２，コネクタ３１
３を介してパルス発生器３１１に接続される。この接続
に際して、ブランキング電極と同軸ケーブル３１２のイ
ンピーダンス整合を行うべく外部導体２２の先端部には
テーパ部３１４が設けられ、このテーパ部３１４にコネ
クタ３１３が接続されている。

【００２５】すなわち、内部導体２１が同軸ケーブル３
１２の内線に接続され、外部導体２２の端部を構成する
テーパ部３１４の先端部と同軸ケーブル３１２の外線が
コネクタ３１３を介して接続され、結果としてパルス発
生器３１１から出力された信号が内部導体２１及び外部
導体２２、すなわちブランキング電極の両電極に送られ
る。

【００２６】なお、テーパ部３１４によりインピーダン
ス整合がなされ、同軸ケーブル３１２の特性インピーダ
ンスを５０Ωとすると、ブランキング電極の特性インピ
ーダンスは５０Ωとなるように決める。

【００２７】電子ビーム通過部３２は、外部導体２２の
外側から内側に入射した電子ビーム３２１を通過させる
部分であり、発生源接続部３１における導体２１，２２
から折れ曲がって形成され、通過する電子ビーム３２１
の影響を発生源接続部３１が受けないようになってい
る。

【００２８】この電子ビーム通過部３２は、内部導体２
１及び外部導体２２ともに直線状の部分である。すなわ
ち、外部導体２２中に入射した電子ビーム３２１が外部
導体２２中を通過し、ブランキング電極のオンオフ状態
での電子ビーム３２１の両進路に対して十分にブランキ
ングの影響を受けて再び外部導体２２の外に出射してい
くように構成されている。

【００２９】この電子ビーム通過部３２における電子ビ
ーム３２１の進行において、外部導体２２の内部と外部
の出入りのために入射アパーチャ３２２，開口３２３が
外部導体２２に設けられている。すなわち、外部から入
射する電子ビーム３２１は入射アパーチャ３２２を通っ
て外部導体２２及び内部導体２１の間を通過し、開口３
２３から外部に出射する。これら入射アパーチャ３２２
及び開口３２３は、外部導体２２の長手方向、すなわち
電子ビームの進行方向に沿ってスリット状に開けられて
いるため、外部導体２２の表面を流れる電流は遮られる
ことがなく、インピーダンスの不整合が起こらない構造
となっている。

【００３０】また、電子ビーム通過部３２の中空部に
は、ブランキング電極の内部を真空に保持するため、外
部導体２２の長手方向の向きに沿って排気用スリット３
２４が設けられている。

【００３１】さらに、入射アパーチャ３２２及び開口３
２３にはスリーブ３２５，３２６がそれぞれ電子ビーム
３２１の進路に沿って設けられ、また排気用スリット３
２４にはスリーブ３２７がその開口部の垂直方向に沿っ
て設けられている。このスリーブ３２５，３２６の開口
の幅、長さは、スリーブ３２５，３２６の中空の導波管
と考える場合に誘起される主たる導波管モードのカット
オフ周波数（例えば長辺ａの矩形断面を持つ導波管のＴ
Ｅ₁₀モードでは、これはｃ／２ａとなる。ここで、ｃは
光速）が対象とする周波数より高くなるように決めてお
く。またその長さはカットオフ周波数での減衰長よりも
長くとる。例えば、矩形導波管の主要モードであるＴＥ
₁₀モードでは、断面の長辺の長さをａとし、角周波数を
ω、光速をｃとすると、減衰長は１／｛（π／ａ）² −
（ω／ｃ）² ｝^1/2 となる。これにより、外部導体２２
内で発生した電磁場が外部導体２２の外側にもれないよ
うになっている。

【００３２】終端部３３は、発生源接続部３１と同様に
電子ビーム通過部３２から折れ曲がって形成され、通過
する電子ビーム３２１の影響を終端部３３が受けないよ
うになっている。この終端部３３の先端部には内部導体
２１及び外部導体２２の間を塞ぐように終端抵抗３３１
が設けられている。

【００３３】また、高周波と導体とが接する部分では電
磁場は導体壁の中に表皮厚〜１／（σωμ）^0.5 程度し
か存在しない。ここで、σは内部導体２１及び外部導体
２２の導電率、ωはこれら導体２１，２２内部を伝播す
る電磁場の角周波数、μは透磁率を表す。従って、終端
抵抗３３１には通常薄膜抵抗を用い、抵抗の膜厚は対象
とする周波数での表皮厚よりも薄くする。すなわち、終
端抵抗３３１部分では導電率σが小さいから、表皮厚は
導体に比較して厚くなるが、その場合にでもωが大きく
なると終端抵抗３３１の膜厚よりも表皮厚が小さくなる
場合が起こり、そのような高い周波数では実際に感じる
抵抗値が低周波と異なるものとなってしまうからであ
る。

【００３４】また、外部導体２２，終端抵抗３３１には
図示しない冷却パイプが外付けされ、また内部導体２１
内部には絶縁板３１５を介して冷却管３１６が設けられ
る。ここで、絶縁板３１５は真空と大気とを区切るため
のうすい絶縁物であり、例えばセラミック、ポリエチレ
ン等を用いる。本ブランキング装置においては、動作状
態、すなわちブランキング電極に電圧が印加されている
間に内部導体２１，外部導体２２及び終端抵抗３３１に
電流が流れる。この電流の流れている部位では熱が発生
するため、冷却パイプを設け、あるいは冷却管３１６に
絶縁板３１５を通して冷媒３１７等を導くことにより、
各部位が冷却される。なお、内部導体２１及び外部導体
２２の間に一部誘電体で満たし、この誘電体中に冷媒を
流して冷却することも可能である。

【００３５】上記実施形態に係るブランキング装置の動
作を説明する。まず、本実施形態に係るブランキング装
置を適用した荷電粒子ビーム描画装置の動作を説明す
る。図１に示すように、電子銃１１から照射された電子
ビームは第１成形絞り１２と第１成形レンズ１３により
矩形にされ第２成形絞り１５に入射する。両絞り１２，
１５の共通開口部のみビームが透過するので任意の矩形
あるいは４５°三角形のビーム形状が可能となる。その
後、集束レンズ１９および偏向器１８により描画試料２
０の定められた位置に照射していく。ブランキング電極
１７ａ及びブランキングアパーチャ１７ｂは、２枚の電
極に電圧を印加して電子ビームを曲げてビームを遮断
し、また電圧を印加しないことにより電子ビームを曲げ
ずに描画試料２０に入射させる。

【００３６】次に、荷電粒子ビーム描画用ブランキング
装置の詳細な動作を図２を用いて説明する。パルス発生
器３１１の信号がオフ状態の場合、ブランキング電極の
両電極、すなわち内部導体２１及び外部導体２２間には
電圧が印加されない状態であり、従って電子ビーム３２
１は両電極から力を受けず、実線で示すように直進す
る。そして、直進した電子ビーム３２１はブランキング
アパーチャ３４の開口部を通過し、結果として本ブラン
キング装置の外部に出射される。

【００３７】一方、パルス発生器３１１の信号がオン状
態の場合、パルス発生器３１１より発生した負の電圧信
号は同軸ケーブル３１２を通り、コネクタ３１３、イン
ピーダンス整合の為のテーパ部３１４を介して内部導体
２１及び外部導体２２に伝わる。印加された電圧信号は
終端部３３に設けられた終端抵抗３３１により吸収され
る。

【００３８】ここで、電子ビーム３２１は破線に示す軌
道をとる。すなわち、内部導体２１と外部導体２２との
間に発生する電場により電子軌道は外部導体２２の方に
曲げられ、開口３２３より外に出て、ブランキングアパ
ーチャ３４により遮断される。ここで、開口３２３は外
部導体２２の長手方向にスリット状に開けられており、
外部導体２２を流れる電流とほぼ平行に設けられてい
る。従って、外部導体２２表面を流れる電流は遮られな
い為、インピーダンスの変化は小さく、インピーダンス
の不整合は殆ど起こらない。従って、ブランキング動作
を高速で行うことが可能となる。

【００３９】このように、本ブランキング装置におい
て、電磁場は外部導体２２に囲まれた領域内にのみ存在
するから本ブランキング装置の外部の導体の存在の影響
を受けず、従って信頼性の高い動作が可能となる。

【００４０】また、この構造においては内部を伝播する
電磁波としてＴＥＭモードを用いることができるため、
電磁波の位相速度や群速度が周波数に依存せず、あるい
は周波数依存性が小さい。従って、任意周波数の電磁波
の伝播が可能となる。

【００４１】なお、本実施形態の変形例を図３（ａ）〜
（ｃ）に示す。図３（ａ），（ｂ）は、図２における一
点鎖線で囲まれた部分を変形して示した図であり、他の
部分の構成は図２と同じである。また、図３（ｃ）は、
図２の変形例の全体構成を概略的に示したものである。
図３（ａ），（ｂ）に示すように、外部導体２２から終
端抵抗３３１にかけて、図２と異なり湾曲した構成をと
る。これは、電子ビーム３２１の進路から終端抵抗３３
１が見えないようにするための構成であり、このような
構成をとることにより、終端抵抗３３１が電子ビーム３
２１からの影響を受けて帯電等するのを防止することが
できる。また、図３（ｃ）も図３（ａ），（ｂ）と同様
の効果を奏するもので、この場合終端部３３のみなら
ず、発生源接続部３１に関しても同じように電子ビーム
３２１の進路から発生源接続部３１が見えないような構
造をとっている。

【００４２】なお、本実施形態では内部導体２１及び内
部導体２２の材料として銅を用いる場合を示したが、銅
に金メッキあるいは銀メッキしたもの等、導電性の材料
であれば何でも適用可能である。また、終端抵抗３３１
として薄膜抵抗を用いる場合を示したが、絶縁物に抵抗
を付加したものであっても適用可能である。

【００４３】また、本実施形態では冷媒３１７を内部導
体２１の中に導き内部導体２１を冷却する場合を示した
が、内部導体２１と外部導体２２の間を一部誘電体とし
て誘電体の中に冷媒を流して冷却することも可能であ
る。（第２実施形態）図４は本発明の第２実施形態に係
る荷電粒子ビーム描画用ブランキング装置を示す横断面
図であり、図４（ａ）は本ブランキング装置の全体構成
を、図４（ｂ）は本部ランキング装置を通過する電子ビ
ームを拡大した図を示す。本実施形態に係るブランキン
グ装置は、第１実施形態に示した同軸線路型のブランキ
ング電極を電子ビームの進路に沿って２つ設けたもの
で、この２つのブランキング電極のうち、上流側のブラ
ンキング電極４２には第１実施形態で示したものと同じ
ブランキングアパーチャ４４が設けられ、また電子ビー
ムの進路の下流側のブランキング電極４３のさらに下流
に、成形アパーチャ４７が配置される。

【００４４】また、電子銃４１とブランキング電極４２
の間には集光レンズ４９が設けられ、この集光レンズ４
９で集光された電子ビームが結像する位置付近にブラン
キングアパーチャ４４が配置される。なお、ブランキン
グアパーチャ４４は両ブランキング電極４２，４３の間
に設けるものでなくても、例えば成形アパーチャ４８の
下流で、さらに進行する電子ビームが図示しないレンズ
等により結像する位置付近に配置することもできる。

【００４５】図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、両ブ
ランキング電極４２，４３のビーム偏向方向は逆になる
様に配置される。ここで両電極４２，４３による偏向の
大きさは、ブランキング電極４３の下流に設けられた成
型アパーチャ４７の位置におけるビームの通過位置４８
が移動しない様に調節される。成形アパーチャ４７の像
が描画試料上のビームパターンとなる場合、このように
２個のブランキング電極４２，４３を配置することによ
り、各ブランキング電極を動作させてもビームの電流密
度分布が一定のままビーム電流を減らすことができる。

【００４６】従って、ブランキング動作の際の電子ビー
ムのオンオフ状態の過渡状態において、例えば電子ビー
ムの一部がブランキングアパーチャ４４に遮断されてい
るタイミング等においても、成形アパーチャ４４での電
子ビームの電流分布の重心位置の変化が小さく、安定し
たブランキング動作が実現される。

【００４７】また、図示しないブランキング電極４２，
４３に電圧を印加する信号源は、各ブランキング電極４
２，４３に伝える信号にずれを設ける。すなわち、電磁
場の伝播モードとしてＴＥＭモードを用いる場合、各ブ
ランキング電極を構成する同軸線路を伝わる電磁波の伝
播速度は光速である。これに対して、電子の速度は例え
ば５０ｋｅＶの場合で光速の４０％程度である。従っ
て、２個のブランキング電極４２，４３に同じタイミン
グで信号を加えると、どちらかの電子がいずれか一方の
ブランキング電極だけで偏向を受けるということが起き
る。そこで、上流のブランキング電極４２に加わる信号
から電子が各ブランキング電極の中心部の距離を伝わる
時間程度遅延させて下流のブランキング電極４３に加え
ることにより、殆どの電子は常に２個のブランキング電
極４２，４３で偏向を受ける様にできる。

【００４８】また、この信号のずれを生じさせるため、
各ブランキング電極４２，４３を直列に接続することも
できる。すなわち、ブランキング電極４２の出力を終端
負荷とせず、同軸ケーブルにつないで、同軸ケーブルの
長さを必要な時間遅れを生じさせる長さとして、ブラン
キング電極４３の入力に接続する様にする。この場合で
もブランキング電極４３の出力端は終端抵抗につなぐ。

【００４９】このように接続することにより、上流側の
ブランキング電極４２を電子ビームが通過するタイミン
グにはこのブランキング電極４２の偏向を受け、下流側
のブランキング電極４３を電子ビームが通過するタイミ
ングにはこのブランキング電極４３の偏向を受けるよう
になる。

【００５０】上記実施形態に係る荷電粒子ビーム描画用
ブランキング装置の動作を説明する。図３に示すよう
に、各ブランキング電極４２，４３がオフ状態の場合、
電子ビームは破線に示す軌道４５を進行する。すなわ
ち、電子銃４１より放出された電子ビームはブランキン
グ電極４２に入射する。ブランキング電極４２内では電
子ビームは偏向を受けないため、直進してそのままブラ
ンキング電極４２を出て下流側のブランキング電極４３
に入射する。ブランキング電極４３内でも同様に電子ビ
ームは偏向を受けずに直進してブランキング電極４３を
出て成形アパーチャ４４を通過する。

【００５１】一方、ブランキング電極４２，４３がオン
状態の場合、電子銃４１より放出された電子ビームはブ
ランキング電極４２に入射すると同時に偏向を受け、そ
の軌道は左側にずれる。そして、ブランキング電極４２
を出て、ブランキングアパーチャ４４により遮断され
る。

【００５２】また、ブランキング電極４２がオフ状態か
らオン状態になるまで、あるいはオン状態からオフ状態
になるまでの過渡状態においては、電子ビームは実線に
示す軌道４６を進行する。すなわち、ブランキング電極
４２により電子ビームは偏向を受けるが、完全にブラン
キングアパーチャ４４により遮断される方向には進まな
い。従って、ブランキング電極４３に入射する。ブラン
キング電極４３に入射すると、その入射したタイミング
にブランキング電極４３に電圧が印加され、電子ビーム
はブランキング電極４２で受けた偏向と逆方向に偏向を
受け、ブランキング電極４３を出る。

【００５３】この両ブランキング電極４２，４３の偏向
を受けた電子ビームは、完全なオフ状態での電子ビーム
と同じ電流密度で、かつビーム電流が減少して成形アパ
ーチャ４７を通過する。また、この電子ビームは成形ア
パーチャ４７においてオフ状態の場合と同じ位置を通過
する。

【００５４】以上説明したように本実施形態に係る荷電
粒子ビーム描画用ブランキング装置においてはブランカ
ー構造が同軸構造であるので高速度の動作が可能とな
る。また、２個のブランキング電極を動作させることに
より、ブランキングのオンオフ動作の過渡状態において
も、ブランキング電極をオフ状態にした場合と同じ電流
密度分布を保持したままビーム成形アパーチャ４７を通
過するビーム電流を減らすことが可能となる。さらに、
電子ビームは成形アパーチャ４７においてはオンオフ両
者で同じ位置を通過するため、安定したブランキング動
作が可能となる。

【００５５】なお、上記第１，２実施形態では電子ビー
ムを用いて説明したが、イオンビーム等荷電粒子ビーム
であれば何でも良く、例えば正電荷の粒子を用いる場合
には、ブランキング電極に加える電圧の符号を反転すれ
ば同様の動作が得られることは勿論である。

【００５６】また、外部導体と内部導体との間を真空に
するのではなく、その一部を誘電体として、電磁場の伝
達速度を電子の速度にほぼ等しいようにすることも可能
である。さらに、ブランキング電極の数は１段に限定さ
れず、多段でも良い。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る荷電粒
子ビーム描画用ブランキング装置によれば、電磁場は外
部導体に囲まれた領域内にのみ存在するため本ブランキ
ング装置の外部の導体の存在の影響を受けず、従って信
頼性の高いブランキング動作が可能となる。また電磁場
の位相速度や群速度が周波数依存性を持たず、あるいは
周波数依存性が小さいため、高速のブランキング動作が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の対象とするブランキング装置を適用し
た荷電粒子ビーム描画装置の全体構成を示す斜視図。

【図２】本発明の第１実施形態に係る荷電粒子ビーム描
画用ブランキング装置の全体構成を示す図。

【図３】同実施形態における荷電粒子ビーム描画用ブラ
ンキング装置の変形例を示す図。

【図４】本発明の第２実施形態に係る荷電粒子ビーム描
画用ブランキング装置の全体構成及び電子ビームの進路
を示す図。

【図５】従来の第１の荷電粒子描画用ブランキング装置
の全体構成を示す図。

【図６】従来の第２の荷電粒子描画用ブランキング装置
の全体構成を示す図。

【符号の説明】

１１，４１電子銃１２第１成形絞り１３第１成形レンズ１４第２成形レンズ１５第２成形絞り１６縮小レンズ１７ブランキング電極１８偏向器１９集束レンズ２０描画試料２１内部導体２２外部導体３１発生源接続部３２電子ビーム通過部３３終端部３４ブランキングアパーチャ４２，４３ブランキング電極４４ブランキングアパーチャ４５，４６軌道４７成形アパーチャ４８ビームの通過位置４９集光レンズ３１１パルス発生器３１２同軸ケーブル３１３コネクタ３１４テーパ部３１５絶縁体３１６冷却管３１７冷媒３２１電子ビーム３２２入射アパーチャ３２３開口３２４排気用スリット３２５，３２６，３２７スリーブ３３１終端抵抗

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】荷電粒子ビームを試料上に照射して所望
パターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置に用いら
れ、二つの電極への電圧の印加で荷電粒子ビームを偏向
させるブランキング電極と、このブランキング電極による電圧のオンオフ状態の一方
の状態で荷電粒子ビームの進路を遮断するブランキング
アパーチャとで構成された荷電粒子ビーム描画用ブラン
キング装置において、前記ブランキング電極は内部導体及び該内部導体を覆う
ように設けられた外部導体からなる同軸線路であり、該
ブランキング電極の一方の電極は内部導体であり、他方
の電極は外部導体であり、該外部導体の側壁には荷電粒
子ビームの入射口及び出射口が形成されていることを特
徴とする荷電粒子ビーム描画用ブランキング装置。
【請求項２】荷電粒子ビームを試料上に照射して所望
のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置に用いら
れ、荷電粒子の軌道を偏向させるものであって該荷電粒
子ビームの進路に沿って設けられた複数のブランキング
電極と、前記荷電粒子ビームの仮想光源の結像位置あるいはそれ
と共役な位置又はその近傍に設けられ、前記ブランキン
グ電極による電圧のオンオフ状態の一方の状態で荷電粒
子ビームの進路を遮断するブランキングアパーチャと、この複数のブランキング電極の下流側に設けられた成形
アパーチャとで構成された荷電粒子ビーム描画用ブラン
キング装置において、前記複数のブランキング電極は、それぞれが二つの電極
を有し、一方の電極は内部導体であり、他方の電極は該
内部導体を覆うように設けられた外部導体からなる同軸
線路であり、該外部導体の側壁には荷電粒子ビームの入
射口及び出射口が形成され、かつ該複数のブランキング
電極を構成する同軸線路は、ブランキング電極によって
荷電粒子ビームが偏向を受ける場合に、前記成形アパー
チャにおける該荷電粒子ビームの重心位置が移動しない
ように配置されていることを特徴とする荷電粒子ビーム
描画用ブランキング装置。
【請求項３】前記複数のブランキング電極への電圧
は、各ブランキング電極における荷電粒子ビームの通過
時間に対応して印加するものであることを特徴とする請
求項２記載の荷電粒子ビーム描画用ブランキング装置。
【請求項４】前記外部導体に形成された入射口及び出
射口には、ブランキング電極の所望の動作周波数の電磁
場に対する減衰長よりも長く、かつ荷電粒子の進行方向
に沿って取り付けられた孔が設けられていることを特徴
とする請求項１又は２記載の荷電粒子ビーム描画用ブラ
ンキング装置。
【請求項５】前記外部導体に形成された入射口及び出
射口は、該外部導体の軸方向に平行に形成されたスリッ
ト状の穴からな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用ブランキング装置。