JP2016025128A - 荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オゾンを導入するとともにオゾン導入による影響の変動を抑え、高い安定性で高精度の描画を行う荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法を提供する。
【解決手段】電子ビーム描画装置１００は、試料２１６が載置されるステージ１０５と、電子ビーム２００を出射する電子銃２０１、電子子ビームの軌道を制御する偏向電極を備えた主偏向器２０８および副偏向器２０９が配置された電子鏡筒１０２と、電子鏡筒１０２内にオゾンを導入するオゾン発生器１６１を有する。主偏向器２０８には、偏向電圧を印加させるＤＡＣアンプユニット１３３と、負の直流電圧を印加させるＤＦ電源ユニット１３４とが接続し、偏向電圧と負の直流電圧とが併せて印加される。主偏向器２０８は、静電レンズを兼ねるとともに、負の直流電圧の印加による、オゾンからの正イオンの引き付け効果を示す。
【選択図】図１

Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法に関する。

近年、大規模集積回路（ＬＳＩ：Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）の高集積化および大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅は益々狭くなっている。

半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスクまたはレチクルを指す。以下では、マスクと総称する。）を用い、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。ここで、微細な回路パターンをウェハに転写するためのマスクの製造には、電子ビーム等の荷電粒子ビームを用いた荷電粒子ビーム描画装置が用いられる。この装置は、使用する電子が極めて短い波長を持つ「波」であることから、ビームの波長に比例する解像度を高めることができ、高精度の原画パターンの製造に用いることができる。

特許文献１には、電子ビームリソグラフィ技術に使用される可変成形型電子ビーム描画装置が開示されている。こうした装置における描画データは、ＣＡＤシステムを用いて設計された半導体集積回路などの設計データ（ＣＡＤデータ）に、補正や図形パターンの分割等の処理を施すことによって作成される。

例えば、電子ビームのサイズにより規定される最大ショットサイズ単位で図形パターンの分割処理が行われ、併せて、分割された各ショットの座標位置、サイズおよび照射時間が設定される。そして、描画する図形パターンの形状や大きさに応じてショットが成形されるように、描画データが作成される。描画データは、短冊状のフレーム（主偏向領域）単位で区切られ、さらにその中は副偏向領域に分割されている。つまり、チップ全体の描画データは、主偏向領域のサイズにしたがった複数の帯状のフレームデータと、フレーム内で主偏向領域よりも小さい複数の副偏向領域単位とからなるデータ階層構造になっている。

上述の副偏向領域は、電子ビーム描画装置の有する偏向器の１つである副偏向器によって、主偏向領域よりも高速に電子ビームが走査されて描画される領域であり、一般に最小描画単位となる。副偏向領域内を描画する際には、パターン図形に応じて準備された寸法と形状のショットが成形偏向器により形成される。具体的には、電子ビーム描画装置において、電子銃から出射された電子ビームが、第１のアパーチャで矩形状に成形された後、成形偏向器で第２のアパーチャ上に投影されて、そのビーム形状と寸法を変化させる。その後、副偏向器と主偏向器により偏向されて、電子銃の下流側に配置されたステージ上のマスクに照射される。

このような電子ビーム描画装置において描画を行うと、時間の経過に従って、電子ビームの照射位置が変化する等の電子ビームの変動が発生し、描画パターンを劣化させることが知られている。電子ビームの照射位置のずれはビームドリフトと呼ばれているが、発生原因の一つとして、例えば、次のような現象が挙げられている。

例えば、電子ビームを形成するために略真空にされた電子ビーム描画装置においても、ハイドロカーボン（Ｃ_ｎＨ_ｍ）系のガスが微量ながら含まれている。このようなガスの発生源は装置内の部品やレジスト等が挙げられ、完全に無くすことは難しい。そして、照射された電子ビーム（またはその散乱電子）と上述のガスとが反応し、装置内の偏向器等の部品表面に汚染物を形成する。このような汚染物に電荷が蓄積すると、蓄積される電荷量の差によって電界が発生し、照射される電子ビームはこの電界によって偏向される。その結果、電子ビームの照射位置が変動することになる。

このような照射位置ずれの問題に対し、電子ビーム描画装置内の汚染物を低減させる方法としては、例えば、特許文献２に記載されているように、オゾン（Ｏ_３）によって装置内をクリーニングする方法が知られている。この方法では、電子ビーム描画装置内にオゾンガスを導入し、オゾンと汚染物とを反応させ、汚染物を揮発性のガスに変化させてその除去を行っている。

特開平０９−２９３６７０号公報 特開平０９−２５９８１１号公報

上述したオゾン導入により電子ビーム描画装置内の汚染物を除去する方法では、装置を稼動させながら装置内にオゾンガスを注入して汚染物の除去を行うことがきる。すなわち、装置内のオゾンと電子ビームとを衝突させてオゾンを酸素（Ｏ_２）と活性酸素（Ｏ^＊）とに分離させる。そして、分離した活性酸素によってマスク上や装置内の各部品の表面に付着する汚染物と反応させて、例えば、一酸化炭素ガス（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）および水（Ｈ_２Ｏ）等として蒸発させることができる。この従来の汚染物の除去方法では、電子ビーム描画装置を解体して汚染物の付着した部品を交換することなく、装置内を清浄に保つことができる。すなわち、この方法により、電子ビーム描画装置のin-situ洗浄が可能となる。

しかしながら、従来の電子ビーム描画装置の場合、導入されたオゾンガスが、装置内に存在するだけで、ビームが変動してしまう。そのため、従来の方法では、描画パターンの劣化を抑えて安定した高精度の描画を行うことは困難であることがわかった。

例えば、電子ビーム描画装置内にオゾンガスを導入する従来の方法の場合、装置内へのガスの導入圧力に依存して、電子ビームの照射位置が変化してしまうことがわかった。それに対し、ガスの導入圧力の高精密な制御が求められるが、例えば、バルブ等を用いた従来の制御技術では、その実現は困難である。またさらに、照射位置のガスの導入圧力による変化は、測定の方法、具体的には、照射対象がキャリブレーション用の基板であるか、または、マスクであるかによって異なることがわかった。この場合、照射位置調整時と実際の描画時において、照射位置調整の結果が異なることになり、所望とする照射位置での描画が実現できないことになる。

以上のようなオゾンガスの導入による電子ビームの変動は、電子ビーム描画装置内に導入されたオゾンガスまたはその分解生成物が電子ビームの照射を受けて電離し、その結果、形成された正イオンによるものと解される。すなわち、オゾンガスから形成された正イオンが電子ビームの光路上に残留し、周囲に電界を形成してレンズ効果を発揮するためと解される。

したがって、オゾンの導入によってin-situ洗浄を可能として汚染物による影響を排除する一方、オゾン導入による影響の変動を低く抑え、高い安定性で高精度の描画を行う電子ビーム描画装置および電子ビーム描画方法が求められている。そして、そのような要求は、電子ビーム描画装置および電子ビーム描画方法に対してのみに限られるわけではなく、イオンビーム等の他の荷電粒子ビームを用いた荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法に対しても同様である。すなわち、オゾンの導入によってin-situ洗浄を可能として汚染物による影響を排除する一方、オゾン導入による影響の変動を低く抑え、高い安定性で高精度の描画を行う荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法が求められている

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、オゾンを導入するとともにオゾン導入による影響の変動を抑え、高い安定性で高精度の描画を行う荷電粒子ビーム描画装置を提供することにある。

また、本発明の目的は、オゾンを導入するとともにオゾン導入による影響の変動を抑え、高い安定性で高精度の描画を行う荷電粒子ビーム描画方法を提供することにある。

本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。

本発明の第１の態様は、試料が載置されるステージと、
荷電粒子ビームを出射する荷電粒子銃と、荷電粒子ビームの軌道を制御する複数の偏向電極からなる偏向器とが配置された電子鏡筒と、
電子鏡筒内にオゾンを導入するオゾン導入機構と、
複数の偏向電極に、荷電粒子ビームを偏向する偏向電圧を印加する第１の電圧供給手段と、
複数の偏向電極に、同一の負の直流電圧を印加する第２の電圧供給手段とを有し、
試料の描画中、偏向器の複数の偏向電極には、偏向電圧と負の直流電圧とを併せて負となる電圧が印加されることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置に関する。

本発明の第２の態様は、荷電粒子ビームを出射する荷電粒子銃と、複数の偏向電極からなる偏向器とが配置された荷電粒子ビーム描画装置内にオゾンを導入する工程と、
荷電粒子ビームの照射位置を合わせるために試料に向けてその荷電粒子ビームを照射する工程と、
偏向器の複数の偏向電極に同一の負の直流電圧を印加して、荷電粒子ビームの照射位置測定をする工程と、
偏向器の複数の偏向電極に偏向電圧を印加し、荷電粒子ビームの照射位置にずれが生じないことを確認する工程と、
荷電粒子ビーム描画装置内にオゾンを導入しながら、偏向器の複数の偏向電極に、偏向電圧と負の直流電圧とを併せて負となる電圧を印加し、試料への荷電粒子ビーム描画を行う描画工程と
を有することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法に関する。

本発明の第１の態様によれば、オゾンを導入するとともにオゾン導入による影響の変動を抑え、高い安定性で高精度の描画を行う荷電粒子ビーム描画装置が提供される。

本発明の第２の態様によれば、オゾンを導入するとともにオゾン導入による影響の変動を抑え、高い安定性で高精度の描画を行う荷電粒子ビーム描画方法が提供される。

本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置の構成を示す図である。 本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置における主偏向器の偏向電極と電子ビームの関係の例を示す模式的な平面図である。 主偏向器を構成する偏向電極にＤＡＣアンプユニットから印加される電圧を示す模式的は平面図である。 主偏向器を構成する偏向電極にＤＦ電源ユニットから印加される電圧を示す模式的は平面図である。 主偏向器の各偏向電極の電位を示す模式的な平面図である。 電子ビームによる描画の方法の説明図である。 本発明の第２実施形態の電子ビーム描画方法を示すフローチャートである。

実施の形態１．
以下に示す本発明の実施の形態では、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。すなわち、荷電粒子ビーム描画装置の一例として、荷電粒子銃の例である電子銃を備えた電子ビーム描画装置の構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは、電子ビームに限定するものではなく、イオンビーム等の他の荷電粒子を用いたビームでも構わない。

図１は、本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置の構成を示す図である。

図１において、電子ビーム描画装置１００は、可変成形型の電子ビーム描画装置の一例であり、描画部１５０と制御部１６０を備えている。

描画部１５０は、電子鏡筒１０２と描画室１０３とを備えている。

電子鏡筒１０２は内部を略真空雰囲気に保持することができ、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２１２、ブランキングアパーチャ２１４、第１の成形アパーチャ２０３、投影レンズ２０４、成形偏向器２０５、第２の成形アパーチャ２０６、対物レンズ２０７、主偏向器２０８および副偏向器２０９等が配置されている。

照明レンズ２０２、投影レンズ２０４および対物レンズ２０７は、いずれも励磁を変えて電子ビームを収束させ、結像位置（照射位置）を調節する電磁レンズである。これらは、図１に示すように、電子銃２０１の配置された上流側の一端から、後述するステージ１０５のある下流側に向けて、電子ビーム２００の軸方向に配列されている。これらの電磁レンズは、いずれも励磁コイル（図示されない）を用いて構成される。

照明レンズ２０２は、電子銃２０１から出射された電子ビーム２００を第１の成形アパーチャ２０３に照明する。すると、電子ビーム２００は、例えば、矩形に成形される。そして、投影レンズ２０４で第２の成形アパーチャ２０６に投影される。ここで、第２の成形アパーチャ２０６上での第１の成形アパーチャ像の位置は、成形偏向器２０５で制御される。これにより、電子ビームの形状と寸法が変化する。第２の成形アパーチャ２０６を透過した電子ビーム２００は、対物レンズ２０７で照射位置合わせが行われた後、主偏向器２０８と副偏向器２０９で偏向される。尚、本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置１００では、後に詳述するように、主偏向器２０８が静電レンズを兼ねた偏向器であり、電子ビーム２００は主偏向器２０８で、照射位置の修正、すなわち、第２段目の照射位置合わせが行われ、その後、描画室１０３に載置された試料２１６に照射される。

また、本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置１００においては、電子鏡筒１０２の下部、具体的には、電子鏡筒１０２と描画室１０３との境界近傍に、遮蔽板（図示されない）を配置することが可能である。遮蔽板を設けることで、試料２１６への電子ビーム２００の照射により発生した反射電子や２次電子が電子鏡筒１０２へ入り込み、それらが電子ビーム２００の変動を引き起こすことを低減できる。

図１において、描画室１０３の内部には、ステージ１０５が配置されている。ステージ１０５は、後述する制御計算機１１０によって、Ｘ方向（図１の左右方向）、Ｙ方向（図１の紙面表裏方向）およびＺ方向（図１の上下方向）に駆動される。

ステージ１０５上には、描画対象となるマスク等の試料２１６が載置される。試料２１６としてマスクを用いる場合、その構成は、例えば、石英等のマスク基板上に、クロム（Ｃｒ）膜やモリブデンシリコン（ＭｏＳｉ）膜等の遮光膜が形成され、さらにその上にレジスト膜が形成されたものとすることができる。そして、このレジスト膜上に、電子ビーム２００によって所定のパターンを描画する。尚、このマスクには、例えば、まだ何もパターンが形成されていないマスクブランクスが含まれる。

また、ステージ１０５上で、試料２１６と異なる位置には、レーザ測長用の反射ミラー１０６が配置されている。レーザ測長機１４５から出射されたレーザ光が反射ミラー１０６で反射され、これをレーザ測長機１４５が受光する。この照射光と反射光によって、ステージ１０５の位置が求められる。得られたデータは、制御計算機１１０に出力される。

描画室１０３の上部には、試料２１６の高さ方向（Ｚ方向）の位置を検出するＺセンサ（図示されない）を設けることができる。このＺセンサは、投光器と受光器の組合せから構成され、投光器から照射された光を試料２１６の表面で反射させ、この反射光を受光器が受光することで、試料２１６の高さを測定することができる。

ブランキング偏向器２１２、成形偏向器２０５、主偏向器２０８および副偏向器２０９は、いずれもビームの軌道や照射位置を制御する偏向電極を備えている。

電子鏡筒１０２の上部に配置されたブランキング偏向器２１２は、例えば、２極または４極等の複数の偏向電極によって構成される。その下方側に配置された成形偏向器２０５は、例えば、４極または８極等の複数の偏向電極によって構成される。各偏向器には、偏向電極毎に少なくとも１つのＤＡＣ（デジタル・アナログ・コンバータ）アンプユニット（図示されない）が接続される。

また、主偏向器２０８および副偏向器２０９は、例えば、４極または８極等の複数の偏向電極によって構成される。主偏向器２０８および副偏向器２０９にはそれぞれ、偏向電極毎に、第１の電圧供給手段として、少なくとも１つのＤＡＣアンプユニット１３２，１３３が接続される。

制御部１６０は、制御計算機１１０、偏向制御回路１２０、ＤＡＣアンプユニット１３２，１３３、ＤＦ電源ユニット１３４、オゾン発生器１６１、真空ポンプ１６２、ピエゾバルブ１６３、圧力計１６４および磁気ディスク装置等である記憶装置１４４を有している。

制御計算機１１０、偏向制御回路１２０および記憶装置１４４は、図示しないバスを介して互いに接続されている。また、偏向制御回路１２０とＤＡＣアンプユニット１３２，１３３も、図示しないバスを介して互いに接続されている。

ＤＡＣアンプユニット１３２は副偏向器２０９に、ＤＡＣアンプユニット１３３は主偏向器２０８に、それぞれ接続されている。

偏向制御回路１２０からは、主偏向器２０８および副偏向器２０９に接続するＤＡＣアンプユニット１３２，１３３の他、上述した各ＤＡＣアンプユニットに対して、それぞれ独立した制御用のデジタル信号が出力される。各ＤＡＣアンプユニットでは、それぞれのデジタル信号がアナログ信号に変換され、さらに増幅される。その後、この信号は、偏向電圧として接続された各偏向器に出力される。これにより、電子ビーム２００を所望の位置に偏向させることができる。

制御部１６０のオゾン発生器１６１は、電子鏡筒１０２内にオゾンを導入するように、電子鏡筒１０２に配管接続されている。オゾン発生器１６１は、高純度のオゾンを高いガス圧で発生させることが可能であり、例えば、１０００Ｐａ程度のガス圧の高純度オゾンガスを発生させることができる。

制御部１６０において、ピエゾバルブ１６３は、オゾン発生器１６１と電子鏡筒１０２との間の配管上に設けられる。ピエゾバルブ１６３は、ピエゾアクチュエータで駆動するバルブであり、オゾン発生器１６１から電子鏡筒１０２内に導入されるオゾンガスの流量（導入ガス圧）を制御することができる。

制御部１６０の真空ポンプ１６２は、例えば、拡散ポンプ等である。制御部１６０では、オゾン発生器１６１からピエゾバルブ１６３に向かう配管が途中で分岐され、その分岐された配管が真空ポンプ１６２に接続している。真空ポンプ１６２は、オゾン発生器１６１により発生されたオゾンガスのうち、ピエゾバルブ１６３によって制限されて電子鏡筒１０２内に導入されないオゾンガスを排気することができる。

圧力計１６４は、描画部１５０の内部、特に、電子鏡筒１０２内部の圧力を計測できるように、電子鏡筒１０２に接続されて設けられている。圧力計１６４は、一方で、制御部１６０の制御計算機１１０に接続され、圧力測定のデータを制御計算機１１０に出力することができる。

制御部１６０のオゾン発生器１６１、真空ポンプ１６２、ピエゾバルブ１６３および圧力計１６４は、それぞれ制御計算機１１０に接続されて、制御計算機１１０による制御が可能とされ、電子鏡筒１０２内にオゾンを導入するオゾン導入機構を構成している。

すなわち、制御計算機１１０によって制御されて、オゾン発生器１６１は、高純度のオゾンを、例えば、１０００Ｐａ程度のガス圧で発生させる。そして、ピエゾバルブ１６３により、オゾンガスの流量が調整され、描画部１５０の電子鏡筒１０２内に導入される。
電子鏡筒１０２内へのオゾンガスの導入は、例えば、電子鏡筒１０２の成形偏向器２０５と第２の成形アパーチャ２０６との間の領域に向けて行われることが好ましい。成形偏向器２０５の下部は十分に小さい開口のため、オゾンガスは、導入の後、副偏向器２０９および主偏向器２０８のある下流側に拡散することができる。

このとき、制御部１６０では、圧力計１６４によって、電子鏡筒１０２内の圧力測定がなされており、圧力測定のデータが制御計算機１１０の制御によってピエゾバルブ１６３にフィードバックされる。そして、ピエゾバルブ１６３では、電子鏡筒１０２内の圧力が、電子ビーム２００の形成のために好ましい範囲、例えば、１０^−４Ｐａ〜１０^−５Ｐａの範囲内となるように、オゾンガスの導入量の調整を行う。すなわち、制御部１６０では、ごく少量となるように調整されて、描画部１５０の電子鏡筒１０２内へのオゾン導入が行われる。このように、オゾンの導入量を調整することで、電子ビーム２００の形成を可能とするとともに、導入されたオゾンが試料２１６に影響すること、例えば、試料２１６のレジスト膜を劣化させることを防止するができる。併せて、導入されたオゾンが、汚染物による影響を有効に排除するのを可能とする。

ここで、オゾン発生器１６１は、常時オゾンを発生させてオゾンガスを流通させることにより、劣化のない高純度のオゾンガスを電子鏡筒１０２に導入するように制御されることが好ましい。そのため、制御部１６０では、併せて真空ポンプ１６２の制御を行い、ピエゾバルブ１６３により制限されて過剰となったオゾンガスを排気させる。その結果、制御部１６０は、オゾン発生器１６１、ピエゾバルブ１６３および真空ポンプ１６２を制御し、オゾンの常時発生状態を維持するとともに、必要な量だけオゾンガスが電子鏡筒１０２に供給されるようにすることができる。

以上の制御部１６０の構成から、電子ビーム描画装置１００は、オゾン発生器１６１を用いたオゾン導入により、電子鏡筒１０２内の他、装置内の汚染物を除去することができる。すなわち、電子鏡筒１０２内のオゾンと電子ビーム２００とを衝突させてオゾンを酸素と活性酸素とに分離させる。そして、分離した活性酸素によってマスク上や装置内の各部品の表面に付着する汚染物と反応させて、例えば、一酸化炭素ガス、二酸化炭素および水等として蒸発させることができる。

また、電子ビーム描画装置１００は、オゾン発生器１６１とともに、真空ポンプ１６２、ピエゾバルブ１６３および圧力計１６４を用いた制御によって、稼動したまま装置内にオゾンガスを導入し、汚染物の除去を行うことがきる。したがって、電子ビーム描画装置１００は、停止後の装置を解体して汚染物の付着した部品を交換することなく、装置内を清浄に保つことができる。すなわち、電子ビーム描画装置１００は、in-situ洗浄を行うことができる。

このとき、オゾン導入により、稼働状態の装置内で汚染物の除去を行う場合、上述したように、オゾンガスによる電子ビームの変動が懸念される。本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置１００は、制御部１６０に、第２の電圧供給手段としてＤＦ電源ユニット１３４を有し、それを用いた主偏向器２０８への直流電圧の印加によって、オゾンガスの導入による電子ビームの変動を低減することができる。

より詳しく説明すると、制御部１６０において、ＤＦ電源ユニット１３４は主偏向器２０８に接続される一方、制御計算機１１０に接続されている。ＤＦ電源ユニット１３４は、制御計算機１１０により動作の制御がなされ、主偏向器２０８を構成する電極に、常時、負の直流電圧を印加することができる。印加電圧は、例えば、０Ｖから−３５０Ｖの範囲内（但し０Ｖは含まず）の負の電圧とすることができる。以下で、図面を用い、より具体的に説明する。

図２は、本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置における主偏向器の偏向電極と電子ビームの関係の例を示す模式的な平面図である。

図２に示す例において、主偏向器２０８は、８極の偏向電極２１０−１〜２１０−８によって構成される。偏向電極２１０−１〜２１０−８のそれぞれには、上述したように、少なくとも１つのＤＡＣアンプユニット（図示されない）が接続される。そして、図２に示すように、８極の偏向電極２１０−１〜２１０−８は、それぞれが正８角形の各辺の一部をなすように互いに離間して配置され、その正８角形の中心を電子ビーム２００が通過するように構成される。８個の偏向電極２１０−１〜２１０−８は、対向する４対の偏向電極からなっており、それぞれ対応するＤＡＣアンプユニットからアナログ電圧が印加される。

尚、図２においては、４対（８個）の偏向電極で構成された主偏向器２０８を示しているが、この主偏向器２０８を２対（４個）の偏向電極で構成してもよい。

図３は、主偏向器を構成する偏向電極にＤＡＣアンプユニットから印加される電圧を示す模式的は平面図である。

図３に示すように、偏向電極２１０−１には、ＤＡＣアンプユニット（図示されない）から電圧「Ｖｙ」が印加され、偏向電極２１０−１の対極となる偏向電極２１０−５には、ＤＡＣアンプユニットから電圧「−Ｖｙ」が印加される。また、偏向電極２１０−２には、ＤＡＣアンプユニットから電圧「（Ｖｘ＋Ｖｙ）／２^１／２」が印加され、偏向電極２１０−２の対極となる偏向電極２１０−６には、ＤＡＣアンプユニットから電圧「（−Ｖｘ−Ｖｙ）／２^１／２」が印加される。また、偏向電極２１０−３には、ＤＡＣアンプユニットから電圧「Ｖｘ」が印加され、偏向電極２１０−３の対極となる偏向電極２１０−７には、ＤＡＣアンプユニットから電圧「−Ｖｘ」が印加される。さらに、偏向電極２１０−４には、ＤＡＣアンプユニットから電圧「（Ｖｘ−Ｖｙ）／２^１／２」が印加され、偏向電極２１０−４の対極となる偏向電極２１０−８には、ＤＡＣアンプユニットから電圧「（−Ｖｘ＋Ｖｙ）／２^１／２」が印加される。このような電圧を偏向電極２１０−１〜２１０−８に印加することにより、主偏向器２０８では、電子ビーム２００を上述の正８角形の中心の位置から、上記電圧Ｖｘと電圧Ｖｙで決まる所望の位置に偏向することができる。

図４は、主偏向器を構成する偏向電極にＤＦ電源ユニットから印加される電圧を示す模式的は平面図である。

図４に示すように、偏向電極２１０−１〜偏向電極２１０−８のそれぞれには、ＤＦ電源ユニット（図示されない）から、電圧「Ｖ_ＤＦ」が印加される。電圧Ｖ_ＤＦは、上述したように、例えば、０Ｖから−３５０Ｖの範囲内（但し０Ｖは含まず）の負の電圧である。このような電圧Ｖ_ＤＦを偏向電極２１０−１〜２１０−８に印加することにより、主偏向器２０８は、オゾンガスから形成された正イオンを偏向電極２１０−１〜２１０−８側に引き付けることができる。

図５は、主偏向器の各偏向電極の電位を示す模式的な平面図である。

図５に示すように、上述のＤＡＣアンプユニットおよびＤＦ電源ユニットによる主偏向器２０８の各偏向電極への電圧の印加により、各偏向電極２１０−１〜２１０−８の電位は、偏向電極２１０−１がＶｙ＋Ｖ_ＤＦとなり、偏向電極２１０−２が（Ｖｘ＋Ｖｙ）／２^１／２＋Ｖ_ＤＦとなり、偏向電極２１０−３がＶｘ＋Ｖ_ＤＦとなり、偏向電極２１０−４が（Ｖｘ−Ｖｙ）／２^１／２＋Ｖ_ＤＦとなり、偏向電極２１０−５が−Ｖｙ＋Ｖ_ＤＦとなり、偏向電極２１０−６が（−Ｖｘ−Ｖｙ）／２^１／２＋Ｖ_ＤＦとなり、偏向電極２１０−７が−Ｖｘ＋Ｖ_ＤＦとなり、偏向電極２１０−８が（−Ｖｘ＋Ｖｙ）／２^１／２＋Ｖ_ＤＦとなる。

例えば、Ｖｘ＝５０Ｖ、Ｖｙ＝５０ＶおよびＶ_ＤＦ＝−２５０Ｖとすることができ、その場合、各偏向電極２１０−１〜２１０−８の電位は、偏向電極２１０−１が−２００Ｖとなり、偏向電極２１０−２が−１７９Ｖとなり、偏向電極２１０−３が−２００Ｖとなり、偏向電極２１０−４が−２５０Ｖとなり、偏向電極２１０−５が−３００Ｖとなり、偏向電極２１０−６が−３２０Ｖとなり、偏向電極２１０−７が−３００Ｖとなり、偏向電極２１０−８が−２５０Ｖとなる。例えば、５０ＶであるＶｘおよびＶｙに対して、Ｖ_ＤＦを十分大きい値、例えば、−２５０Ｖとすることにより、主偏向器２０８が電子ビーム２００を偏向する際にも、常に、各偏向電極２１０−１〜２１０−８に負の電圧をかけることができる。その結果、主偏向器２０８は、効率良く、オゾンガスから形成された正イオンを偏向電極２１０−１〜２１０−８側に引き付けることができる。すなわち、ＤＦ電源ユニットによって主偏向器２０８に印加される負の直流電圧は、ＤＡＣアンプユニットによって印加される偏向電圧より大きな絶対値を有することが好ましい。

以上より、ＤＡＣアンプユニットおよびＤＦ電源ユニットを用いた電圧の印加により、主偏向器２０８の各偏向電極２１０−１〜２１０−８には図５に示したような電位が形成され、主偏向器２０８は、電子ビームを偏向するための偏向器として機能することができる。

また併せて、主偏向器２０８は、導入されたオゾンガスまたはその分解生成物が電子ビーム２００の照射を受けて電離し、正イオンが形成されたときに、その正イオンを偏向電極２１０−１〜２１０−８側に引き付けることができる。その結果、オゾンガスから形成された正イオンが電子ビーム２００の光路上に残留するのを抑えることができる。そして、正イオンが周囲に電界を形成してレンズ効果を発揮し、電子ビームを変動させることを低減することができる。

ここで、主偏向器２０８は、図４に示したＤＦ電源ユニットによる電圧Ｖ_ＤＦの印加により、電子ビーム２００の照射位置を調整する静電レンズとしての機能を有することができる。すなわち、主偏向器２０８は、電子ビーム２００の照射位置合わせに用いられる静電レンズを兼ねた偏向電極を備えて構成される。

したがって、本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置１００は、電子ビーム２００を偏向するための偏向器として主偏向器２０８を用いるとともに、電子ビーム２００の照射位置を調整する静電レンズとしても利用することができる。そのため、電子ビーム描画装置１００では、正イオンの引き付け効果と、電子ビーム２００の照射位置の最適化の両立を考慮して、偏向電極２１０−１〜２１０−８に印加される電圧Ｖ_ＤＦを決めることが好ましい。それにより、電子ビーム描画装置１００では、電子ビーム２００の照射位置を微調整するための静電レンズを、例えば、主偏向器２０８と試料２１６との間等に、別に設けることが不要となり、優れた照射位置合わせ機構を少ない部品数で実現することができる。

また、電子ビーム描画装置１００は、主偏向器２０８の偏向電極２１０−１〜２１０−８が静電レンズを兼ねたものであることから、別に静電レンズを設けた場合に比べて、静電レンズを構成する電極の面積を、例えば、１０倍程度まで大きくすることができる。したがって、電子ビーム描画装置１００の主偏向器２０８は、高効率なレンズ効果、および高効率な正イオンの引き付け効果を示すことができる。

ここで、電子ビーム描画装置１００は、本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置の一例を示すものであり、本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置は種々変形して実施することができる。

例えば、図１に示すように、電子ビーム描画装置１００は、描画室１０３の試料２１６に照射するように電子ビーム２００を偏向する偏向器として、主偏向器２０８および副偏向器２０９を有する。そして、それらのうちの主偏向器２０８を構成する各偏向電極にＤＦ電源ユニット１３４が接続する構造を有する。このとき、本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置１００では、主偏向器２０８および副偏向器２０９のうち、副偏向器２０９にＤＦ電源ユニット１３４が接続する構造とすることも可能である。その場合、副偏向器２０９は、電子ビームを偏向するための偏向器として機能する一方、導入されたオゾンからの正イオンを引き付けることができる。その結果、オゾンガスから形成された正イオンが電子ビーム２００の光路上に残留するのを抑えることができ、正イオンが電子ビームを変動させることを低減することができる。

また、本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置１００では、ＤＦ電源ユニット１３４を複数備えることも可能である。その場合、主偏向器２０８および副偏向器２０９の両方に、少なくとも１つのＤＦ電源ユニット１３４が接続する構造とすることができる。その場合、主偏向器２０８および副偏向器２０９はそれぞれ、電子ビームを偏向するための偏向器として機能する一方、導入されたオゾンからの正イオンを引き付けることができる。その結果、主偏向器２０８および副偏向器２０９は、オゾンガスから形成された正イオンが電子ビーム２００の光路上に残留するのを抑えることができ、正イオンが電子ビームを変動させることを低減することができる。

さらに、本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置１００では、描画室１０３の試料２１６に照射するように電子ビーム２００を偏向する偏向器が１種のみ設けられた構成とすることも可能である。すなわち、本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置１００は、主偏向器２０８および副偏向器２０９のように、複数種の偏向器を備えず、１種のみの偏向器を有することができる。その場合も、その１種の偏向器にＤＦ電源ユニット１３４が接続する構造とすることができる。その結果、その１種の偏向器は、電子ビームを偏向するための偏向器として機能する一方、導入されたオゾンからの正イオンを引き付けることができる。そして、オゾンガスから形成された正イオンが電子ビーム２００の光路上に残留するのを抑えることができ、正イオンが電子ビームを変動させることを低減することができる。

そして、例えば、図１に示すように、電子ビーム描画装置１００は、ＤＡＣアンプユニット１３３およびＤＦ電源ユニット１３４のように、２種類の独立した電源ユニットがそれぞれ主偏向器２０８に接続する構造を有している。このとき、本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置では、ＤＡＣアンプユニット１３３とＤＦ電源ユニット１３４の機能を兼ね備えた制御電源ユニットを用い、主偏向器２０８に接続する構造とすることも可能である。

その場合、制御電源ユニットは、偏向制御回路１２０に接続するように構成される。そして、偏向制御回路１２０からは、制御電源ユニットに対して、電子ビームの偏向と、正イオンを引き付けるための電位の形成とが考慮された制御用のデジタル信号が出力される。制御電源ユニットでは、そのデジタル信号がアナログ信号に変換され、さらに増幅される。その後、この増幅された信号は、接続された主偏向器に出力される。これにより、本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置の主偏向器は、電子ビームを偏向するための偏向器として機能する一方、導入されたオゾンからの正イオンを引き付けることができる。そして、オゾンガスから形成された正イオンが電子ビーム２００の光路上に残留するのを抑えることができ、正イオンが電子ビームを変動させることを低減することができる。

図６は、電子ビームによる描画の方法の説明図である。

図６に示すように、試料２１６の上に描画されるパターン５１は、短冊状のフレーム領域５２に分割されている。電子ビーム２００による描画は、図１でステージ１０５が一方向（例えば、Ｘ方向）に連続移動しながら、フレーム領域５２毎に行われる。フレーム領域５２は、さらに副偏向領域５３に分割されており、電子ビーム２００は、副偏向領域５３内の必要な部分のみを描画する。尚、フレーム領域５２は、主偏向器２０８の偏向幅で決まる短冊状の描画領域であり、副偏向領域５３は、副偏向器２０９の偏向幅で決まる単位描画領域である。

副偏向領域の基準位置の位置決めは、主偏向器２０８で行われ、副偏向領域５３内での描画は、副偏向器２０９によって制御される。すなわち、主偏向器２０８によって、電子ビーム２００が所定の副偏向領域５３に位置決めされ、副偏向器２０９によって、副偏向領域５３内での描画位置が決められる。さらに、成形偏向器２０５とビーム成形用の第１の成形アパーチャ２０３および第２の成形アパーチャ２０６とによって、電子ビーム２００の形状と寸法が決められる。そして、ステージ１０５を一方向に連続移動させながら、副偏向領域５３内を描画し、１つの副偏向領域５３の描画が終了したら、次の副偏向領域５３を描画する。フレーム領域５２内の全ての副偏向領域５３の描画が終了したら、ステージ１０５を連続移動させる方向と直交する方向（例えば、Ｙ方向）にステップ移動させる。その後、同様の処理を繰り返して、フレーム領域５２を順次描画して行く。

副偏向領域は、副偏向器２０９によって、主偏向領域よりも高速に電子ビーム２００が走査されて描画される領域であり、一般に最小描画単位となる。副偏向領域内を描画する際には、パターン図形に応じて準備された寸法と形状のショットが成形偏向器２０５により形成される。具体的には、電子銃２０１から出射された電子ビーム２００が、第１の成形アパーチャ２０３で矩形状に成形された後、成形偏向器２０５で第２の成形アパーチャ２０６に投影されて、そのビーム形状と寸法を変化させる。その後、電子ビーム２００は、上述の通り、副偏向器２０９と主偏向器２０８により偏向されて、ステージ１０５上に載置された試料２１６に照射される。

このとき、電子ビーム２００の光路上には、上述したオゾンガスの導入によるオゾンが存在する。オゾンは電子ビーム２００の照射を受けて正イオンを発生させる。これら正イオンは、周囲に電界を形成してレンズ効果を発揮し、電子ビーム２００を変動させる懸念がある。しかしながら、本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置１００では、主偏向器２０８を構成する偏向電極に常に負の電位が与えられているので、その偏向電極が正イオンを引き付けることができる。その結果、オゾンガスから形成された正イオンが電子ビーム２００の光路上に残留するのを抑えることができ、電子ビーム２００の軌道がこれらの正イオンによる電界の影響を受けて変化するのを防ぐことができる。したがって、試料２１６上の所望の位置に電子ビーム２００を照射することが可能となる。

実施の形態２．
次に、本発明の第２実施形態の荷電粒子ビーム描画方法について説明するが、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、電子ビームに限定するものではなく、イオンビーム等の他の荷電粒子を用いたビームでも構わない。

本発明の第２実施形態である電子ビーム描画方法は、図１の電子ビーム描画装置１００を用いて、試料２１６上に所望のパターンを描画することができる。電子ビーム描画装置１００は、上述したように、電子鏡筒１０２内に、電磁レンズである対物レンズ２０７の他、主偏向器２０８および副偏向器２０９等が配置されている。また、オゾン発生器１６１、真空ポンプ１６２、ピエゾバルブ１６３および圧力計１６４が、電子鏡筒１０２内にオゾンを導入するためのオゾン導入機構を構成している。

そして、電子ビーム描画装置１００の主偏向器２０８は、図４に示したＤＦ電源ユニットによる電圧Ｖ_ＤＦの印加により、電子ビーム２００の照射位置を調整して照射位置合わせを行う静電レンズとしての機能を有することができる。すなわち、主偏向器２０８は、電子ビーム２００の照射位置合わせに用いられる静電レンズを兼ねた偏向電極を備えて構成される。

したがって、電子ビーム描画装置１００は、対物レンズ２０７と主偏向器２０８とを電子ビーム２００の軸方向に配置して、電子ビーム２００の照射位置合わせを少なくとも２段階で行うことができる。

図７は、本発明の第２実施形態の電子ビーム描画方法を示すフローチャートである。

本発明の第２実施形態の電子ビーム描画方法は、オゾンを装置内に導入しながら電子ビーム２００の照射位置合わせを行うとともに、ＤＦ電源ユニット１３４から主偏向器２０８に印加されるＶ_ＤＦを調整して決める照射位置合わせ工程（Ｓ１０１〜Ｓ１０５）と、オゾンを導入しながら、固定値として決められたＶ_ＤＦを主偏向器２０８に印加して、電子ビーム描画を行う描画工程（Ｓ１０６）とを主な工程として含む。

具体的には、図７において、本発明の第２実施形態の電子ビーム描画方法は、図１の電子ビーム描画装置１００内にオゾンを導入するオゾン導入工程（Ｓ１０１）、照射位置合わせを行うために電子ビーム２００を試料２１６の描画面に向けて出射するビーム照射工程（Ｓ１０２）、照射位置合わせのために照射位置測定をする照射位置測定工程（Ｓ１０３）、最適な照射位置を実現しながらＤＦ電源ユニット１３４から主偏向器２０８の各偏向電極に印加される電圧Ｖ_ＤＦが十分に大きくなるような調整を行うＶ_ＤＦ調整工程（Ｓ１０４）、ＤＡＣアンプユニット１３３から主偏向器２０８に偏向電圧を印加し、電子ビーム２００の照射位置にずれが生じないことを確認する照射位置確認工程（Ｓ１０５）、および、オゾンを導入しながら、決められたＶ_ＤＦを主偏向器２０８に印加し、試料２１６への電子ビーム描画を行う描画工程（Ｓ１０６）を主要な工程として実施する。以下、各工程についてより詳しく説明する。

本発明の第２実施形態の電子ビーム描画方法では、先ず、オゾン導入工程（Ｓ１０１）において、電子ビーム描画装置１００内に、オゾンを導入する。装置内へのオゾンの導入では、電子ビーム描画装置１００の制御計算機１１０の制御によって、オゾン発生器１６１、真空ポンプ１６２、ピエゾバルブ１６３および圧力計１６４が駆動され、電子鏡筒１０２内にオゾンガスが導入される。そして、電子鏡筒１０２内の圧力が、電子ビーム２００の形成のために好ましい範囲、例えば、１０^−４Ｐａ〜１０^−５Ｐａの範囲内となるように、オゾンガスの導入量が調整される。

本発明の第２実施形態の電子ビーム描画方法において、オゾンの導入は、後述する描画工程（Ｓ１０６）まで継続して行われる。したがって、本発明の第２実施形態の電子ビーム描画方法は、オゾンの導入によってin-situ洗浄を可能として、電子ビーム描画における汚染物の影響を排除することができる。

ビーム照射工程（Ｓ１０２）においては、装置内にオゾンを導入しながら、電子銃１０２からステージ１０５上の試料２１６に向けて電子ビーム２００が出射される。そして、照射位置測定のために、試料２１６の描画面に電子ビーム２００が照射される。

照射位置測定工程（Ｓ１０３）においては、例えば、試料２１６の描画する面に別に準備された校正マークが用いられる。そして、電子ビーム２００を偏向するか、または、ステージ１０５を移動させて、電子ビーム２００が校正マーク上を走査するようにし、校正マークのビームプロファイルの取得が行われる。

このとき、校正マークへの電子ビーム２００の照射は、対物レンズ２０７を用いて大まかな照射位置の調節を行った後、ＤＦ電源ユニット１３４から主偏向器２０８の各偏向電極に印加される電圧Ｖ_ＤＦの調整により照射位置の微調整がなされて実施される。すなわち、電子ビーム２００の照射位置合わせは、対物レンズ２０７を用いた第１段目の大まかな照射位置合わせと、静電レンズを兼ねた主偏向器２０８に負の直流電圧を印加して行う第２段目の微細な照射位置合わせとからなる２段階の照射位置合わせによって実施される。そして、得られたビームプロファイルの中で分解能が最も小さくなるビームプロファイルのときの、対物レンズ２０７の設定値と、主偏向器２０８でのＶ_ＤＦが求められる。

Ｖ_ＤＦ調整工程（Ｓ１０４）においては、電子ビーム２００の照射位置を維持して照射位置を合わせながら、主偏向器２０８における偏向電圧に対してＶ_ＤＦが十分に大きくなるように、対物レンズ２０７の照射位置調整機能と、Ｖ_ＤＦの印加された主偏向器の照射位置の微調整機能との間の関係が調整される。すなわち、電子ビーム２００の照射位置を合わせながら、主偏向器２０８の偏向電極に印加される負の直流電圧がより大きな値となるように、対物レンズ２０７による第１段目の電子ビーム２００の照射位置合わせと、静電レンズを兼ねた主偏向器２０８による第２段目の電子ビーム２００の照射位置合わせとの間の調整を行い、負の直流電圧であるＶ_ＤＦの値を調整する。その結果、照射位置測定工程（Ｓ１０３）で得られたＶ_ＤＦが調整され、調整後の最適なＶ_ＤＦが決められる。

本発明の第２実施形態の電子ビーム描画方法では、最適な負の直流電圧であるＶ_ＤＦが決められ、電子ビーム描画装置１００において、主偏向器２０８を構成する偏向電極に常に負の電位を与えることができ、その偏向電極が正イオンを引き付けるようにすることができる。その結果、導入されたオゾンによって形成された正イオンが電子ビーム２００の光路上に残留するのを抑えることができ、電子ビーム２００の軌道がこれらの正イオンによる電界の影響を受けて変化するのを防ぐことができる。

照射位置確認工程（Ｓ１０５）においては、調整された最適なＶ_ＤＦを固定値として用い、ＤＡＣアンプユニット１３３から主偏向器２０８に偏向電圧を印加する。好ましくは、複数種の偏向電圧を主偏向器２０８に印加し、各偏向電圧の印加によって電子ビーム２００の照射位置にずれが生じるか否かを確認する。偏向電圧の印加によって電子ビーム２００の照射位置にずれが生じる場合、先の工程、例えば、Ｖ_ＤＦ調整工程（Ｓ１０４）に戻ってＶ_ＤＦの再調整を行い、再調整後のＶ_ＤＦを用いて、上記と同様の偏向電圧の印加によって電子ビーム２００の照射位置にずれが生じるか否かを再確認する。こうした工程は、偏向電圧の印加によって電子ビーム２００の照射位置にずれが生じないことが確認されるまで繰り返される。その結果、本工程により、電子ビーム２００の照射位置にずれが生じないことが確認され、本発明の第２実施形態の電子ビーム描画方法において、主偏向器２０８での最適なＶ_ＤＦが確定する。

描画工程（Ｓ１０６）においては、以上の各工程によって、装置内へのオゾンガスの導入条件と主偏向器２０８に印加される調整後の最適なＶ_ＤＦが決められた後、オゾンを導入しながら、主偏向器２０８に調整後の最適なＶ_ＤＦが印加される。そして、電子ビーム２００を用い、試料２１６で所望のパターンが描画される。

描画のためには、設計者（ユーザ）の作成したＣＡＤデータが、ＯＡＳＩＳなどの階層化されたフォーマットの設計中間データに変換される。設計中間データには、レイヤ（層）毎に作成されて、試料２１６の上に形成される設計パターンデータが格納される。ここで、一般に、電子ビーム描画装置は、ＯＡＳＩＳデータを直接読み込めるようには構成されていない。すなわち、電子ビーム描画装置の製造メーカ毎に、独自のフォーマットデータが用いられている。このため、ＯＡＳＩＳデータは、レイヤ毎に各電子ビーム描画装置に固有のフォーマットデータに変換されてから装置に入力される。

図１では、記憶装置１４４を通じて、電子ビーム描画装置１００にフォーマットデータが入力される。

設計パターンに含まれる図形は、長方形や三角形を基本図形としたものであるので、記憶装置１４４には、例えば、図形の基準位置における座標（ｘ，ｙ）、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報であって、各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納される。

さらに、数十μｍ程度の範囲に存在する図形の集合を一般にクラスタまたはセルと称するが、これを用いてデータを階層化することが行われている。クラスタまたはセルには、各種図形を単独で配置したり、ある間隔で繰り返し配置したりする場合の配置座標や繰り返し記述も定義される。クラスタまたはセルデータは、さらにフレームまたはストライプと称される、幅が数百μｍであって、長さが試料２１６のＸ方向またはＹ方向の全長に対応する１００ｍｍ程度の短冊状領域に配置される。

図形パターンの分割処理は、電子ビーム２００のサイズにより規定される最大ショットサイズ単位で行われ、併せて、分割された各ショットの座標位置、サイズおよび照射時間が設定される。そして、描画する図形パターンの形状や大きさに応じてショットが成形されるように、描画データが作成される。描画データは、短冊状のフレーム（主偏向領域）単位で区切られ、さらにその中は副偏向領域に分割されている。つまり、チップ全体の描画データは、主偏向領域のサイズにしたがった複数の帯状のフレームデータと、フレーム内で主偏向領域よりも小さい複数の副偏向領域単位とからなるデータ階層構造になっている。

図１において、制御計算機１１０によって記憶装置１４４から読み出された描画データは、そこで複数段のデータ処理を受ける。これによりショットデータが生成される。ショットデータは、偏向制御回路１２０内の偏向量演算部１２１へ送られる。

偏向量演算部１２１は、制御計算機１１０から、ショットデータ、ステージ１０５の位置情報および試料２１６の高さ情報を送られる。そして、ブランキング偏向器２１２、成形偏向器２０５、副偏向器２０９および主偏向器２０８における各偏向量を演算する。得られた各偏向量は、偏向信号生成部１２４へ送られる。

偏向信号生成部１２４は、ブランキング偏向器２１２、成形偏向器２０５、副偏向器２０９および主偏向器２０８の各偏向電極に印加すべき偏向信号を生成する。各偏向信号は、ＤＡＣアンプユニット１３２，１３３の他、対応する各ＤＡＣアンプユニットへ出力される。

副偏向器２０９に接続するＤＡＣアンプユニット１３２および主偏向器２０８に接続するＤＡＣアンプユニット１３３を含む各ＤＡＣアンプユニットは、偏向信号生成部１２４から出力されたデジタル信号の偏向信号をそれぞれアナログ信号に変換した後、これを増幅して偏向電圧を生成する。生成された偏向電圧は、それぞれ、対応する偏向器２１２、２０５、２０９、２０８へ印加される。例えば、主偏向器２０８においては、図３に示したように、偏向電圧が印加される。

オゾンの導入された電子鏡筒１０２内で、電子銃２０１から出射された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２によって第１の成形アパーチャ２０３に照明される。これにより、電子ビーム２００は、例えば矩形に成形される。続いて、電子ビーム２００は、投影レンズ２０４によって第２の成形アパーチャ２０６に投影される。第２の成形アパーチャ２０６での投影位置は、成形偏向器２０５に印加される偏向電圧によって決められる。

尚、ブランキングアパーチャ２１４とブランキング偏向器２１２は、試料２１６上での電子ビーム２００の照射を制御する役割を果たす。

第２の成形アパーチャ２０６を透過した電子ビーム２００は、所望の形状と寸法に成形される。次いで、対物レンズ２０７で照射位置合わせがなされた後、主偏向器２０８と副偏向器２０９によって偏向される。すなわち、これらに印加される各偏向電圧に応じた位置に電子ビーム２００が偏向される。主偏向器２０８は、電子ビーム２００を所定の副偏向領域に位置決めする。一方、副偏向器２０９は、副偏向領域内での図形描画単位の位置決めを行う。

このとき、主偏向器２０８と副偏向器２０９によって偏向された電子ビーム２００は、ＤＦ電源ユニット１３４と接続する主偏向器２０８によって、試料２１６上での照射位置の微調整が実施される。すなわち、主偏向器２０８には、図４で説明したように、ＤＦ電源ユニット１３４（図４中図示されない）から、負の直流電圧である上述のＶ_ＤＦが印加されており、その結果、図５に示した電位が形成されている。したがって、主偏向器２０８は、偏向器としての機能とともに、静電レンズとしての機能も発揮されて静電レンズを兼ねており、電子ビーム２００の照射位置を微調整して、対物レンズ２０７とともに照射位置合わせを行う。

そしてまた、電子ビーム２００の光路上には、上述したオゾンガスの導入によるオゾンが存在する。オゾンは電子ビーム２００の照射を受けて正イオンを発生させる。これら正イオンは、周囲に電界を形成してレンズ効果を発揮し、電子ビーム２００を変動させる懸念がある。

しかしながら、電子ビーム描画装置１００では、主偏向器２０８を構成する偏向電極に常に、ＤＦ電源ユニット１３４から負の電位が与えられている。そのため、主偏向器２０８は、上述した電子ビーム２００の照射位置合わせを実施するとともに、偏向電極によって電子ビーム２００の光路上に発生した正イオンを引き付けることができる。その結果、オゾンガスから形成された正イオンが電子ビーム２００の光路上に残留するのを抑えることができ、電子ビーム２００の軌道がこれらの正イオンによる電界の影響を受けて変化するのを防ぐことができる。

したがって、本発明の第２実施形態の電子ビーム描画方法では、オゾンからの正イオンの影響が排除され、試料２１６上の所望とする位置に、最適な照射位置で、電子ビーム２００を照射することができる。その結果、本発明の第２実施形態の電子ビーム描画方法は、使用する装置内へのオゾンの導入によってin-situ洗浄を可能として汚染物による影響を排除する一方、オゾン導入による影響の変動を低く抑え、高い安定性で高精度の電子ビーム描画を行うことができる。

尚、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。

１００ 電子ビーム描画装置
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ステージ
１０６ 反射ミラー
１１０ 制御計算機
１２０ 偏向制御回路
１２１ 偏向量演算部
１２４ 偏向信号生成部
１３２，１３３ ＤＡＣアンプユニット
１３４ ＤＦ電源ユニット
１４４ 記憶装置
１４５ レーザ測長機
１５０ 描画部
１６０ 制御部
１６１ オゾン発生器
１６２ 真空ポンプ
１６３ ピエゾバルブ
１６４ 圧力計
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
２０４ 投影レンズ
２０５ 成形偏向器
２０６ 第２の成形アパーチャ
２０７ 対物レンズ
２０８ 主偏向器
２０９ 副偏向器
２１２ ブランキング偏向器
２１４ ブランキングアパーチャ
２１６ 試料
５１ 描画されるパターン
５２ フレーム領域
５３ 副偏向領域

Claims (6)

1. 試料が載置されるステージと、
   荷電粒子ビームを出射する荷電粒子銃と、前記荷電粒子ビームの軌道を制御する複数の偏向電極からなる偏向器とが配置された電子鏡筒と、
   前記電子鏡筒内にオゾンを導入するオゾン導入機構と、
   前記複数の偏向電極に、前記荷電粒子ビームを偏向する偏向電圧を印加する第１の電圧供給手段と、
   前記複数の偏向電極に、同一の負の直流電圧を印加する第２の電圧供給手段とを有し、
   前記試料の描画中、前記複数の偏向電極には、前記偏向電圧と前記負の直流電圧とを併せて負となる電圧が印加されることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
2. 前記偏向電極は、前記第２の電圧供給によって前記負の直流電圧が印加されて、静電レンズを兼ねた偏向電極を構成することを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
3. 前記第２の電圧供給手段によって前記偏向電極に印加される負の直流電圧は、前記第１の電圧供給手段によって印加される前記偏向電圧より大きな絶対値を有することを特徴とする請求項１または２に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
4. 荷電粒子ビームを出射する荷電粒子銃と、複数の偏向電極からなる偏向器とが配置された荷電粒子ビーム描画装置内にオゾンを導入する工程と、
   前記荷電粒子ビームの照射位置を合わせるために試料に向けて該荷電粒子ビームを照射する工程と、
   前記偏向器の複数の偏向電極に同一の負の直流電圧を印加して、前記荷電粒子ビームの照射位置測定をする工程と、
   前記偏向器の複数の偏向電極に偏向電圧を印加し、前記荷電粒子ビームの照射位置にずれが生じないことを確認する工程と、
   前記荷電粒子ビーム描画装置内にオゾンを導入しながら、前記偏向器の複数の偏向電極に、偏向電圧と前記負の直流電圧とを併せて負となる電圧を印加し、前記試料への荷電粒子ビーム描画を行う描画工程と
   を有することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
5. 前記荷電粒子ビーム描画装置内には、さらに、前記荷電粒子ビームの照射位置を合わせるための電磁レンズが配置され、
   前記荷電粒子ビームの照射位置にずれが生じないことを確認する工程の前に、
   前記電磁レンズと前記偏向器とを用い、前記荷電粒子ビームの所望の照射位置を実現しながら、該偏向器の複数の偏向電極に印加される前記負の直流電圧がより大きな値となるように調整する工程を設けることを特徴とする請求項４に記載の荷電粒子ビーム描画方法。
6. 前記描画工程で前記偏向電極に印加される前記負の直流電圧は、該描画工程で該偏向電極に印加される偏向電圧より大きな絶対値を有することを特徴とする請求項４または５に記載の荷電粒子ビーム描画方法。