特許 6180945 電子線描画装置及び電子線描画方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6180945

(24)【登録日】2017年7月28日

(45)【発行日】2017年8月16日

(54)【発明の名称】電子線描画装置及び電子線描画方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20170807BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20170807BHJP

   H01J 37/305 20060101ALI20170807BHJP

   H01J 37/06 20060101ALI20170807BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/30 541B

   G03F7/20 504

   H01J37/305 B

   H01J37/06 Z

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-5700(P2014-5700)

(22)【出願日】2014年1月16日

(65)【公開番号】特開2015-135847(P2015-135847A)

(43)【公開日】2015年7月27日

【審査請求日】2016年6月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】504162958

【氏名又は名称】株式会社ニューフレアテクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】110000235

【氏名又は名称】特許業務法人 天城国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮本 房雄

【審査官】 赤尾 隼人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０２６４２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０７８１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１２４０２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３２１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３３５７８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２１９０３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１１４１２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｇ０３Ｆ ７／２０

Ｈ０１Ｊ ３／０２；９／００−９／１８；２７／００−２７／２６；

２９／４８−２９／８２；３７／００−３７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子線を用いて対象物にパターンを描画する電子線描画装置であって、
下面側に電子銃の陰極が配置される碍子と、
前記陰極と前記碍子の外縁との間の前記碍子下面の近傍に埋め込まれるセンサ電極と、
前記センサ電極の電位を計測する電位計測手段と、
前記電位計測手段の計測結果に基づいて、前記センサ電極の電位が、閾値以下になったと判断したときに、前記対象物への前記パターンの描画を停止する制御手段と、
を備える電子線描画装置。

【請求項2】

前記電子線をブランキングさせるブランキング手段を備え、
前記制御手段は、前記センサ電極の電位が、閾値以下になったと判断したときに、前記ブランキング手段を制御して、前記電子線をブランキングさせる請求項１に記載の電子線描画装置。

【請求項3】

前記陰極と、該陰極と前記対象物の間に配置された陽極との間に電圧を印加する電源を備え、
前記制御手段は、前記センサ電極の電位が、閾値以下になったと判断したときに、電源を制御して、前記陰極に印加する電圧を降圧する請求項２に記載の電子線描画装置。

【請求項4】

電子線を用いて対象物にパターンを描画する電子線描画方法であって、
下面側に電子銃の陰極が設けられる碍子の外縁と前記陰極との間の前記碍子下面の近傍に埋め込まれるセンサ電極の電位を計測する工程と、
前記センサ電極の電位が閾値以下のときに、前記電子線をブランキングさせる工程と、
を含む電子線描画方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子線描画装置及び電子線描画方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

通常、電子線描画装置に用いられる電子銃の陰極と陽極の間には、数十ｋＶ程度の高い電圧が印加される。このため、陰極から射出される電子は比較的大きなエネルギーをもつ。この電子が、陰極やウェネルト電極を保持している碍子に衝突すると、碍子が帯電する。碍子の帯電量が増加すると、電子が雪崩的に流れる、いわゆる沿面放電が発生することがある。

【0004】

パターンの描画中に沿面放電などの異常放電が発生すると、対象物に描画されるパターンに描画エラーが発生してしまう。そこで、上述のような異常放電の発生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）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８−７８１０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に開示された装置は、事前に放電要因を除去することにより、異常放電の発生頻度を抑制しようとするものである。この装置を用いることで、電子銃の耐電圧特性を向上させることが可能となる。

【0007】

しかしながら、特許文献１に開示された装置を用いたとしても、異常放電が発生してしまうことがあり、その結果、描画中のパターンに描画エラーが生じてしまうことがある。

【0008】

本発明は、上述の事情の下になされたもので、異常放電の発生を予測して、描画エラーの発生を回避することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を解決するため、本発明の第１の観点に係る電子線描画装置は、
電子線を用いて対象物にパターンを描画する電子線描画装置であって、
下面側に電子銃の陰極が配置される碍子と、
前記陰極と前記碍子の外縁との間の前記碍子下面の近傍に埋め込まれるセンサ電極と、
前記センサ電極の電位を計測する電位計測手段と、
前記電位計測手段の計測結果に基づいて、前記センサ電極の電位が、閾値以下になったと判断したときに、前記対象物への前記パターンの描画を停止する制御手段と、
を備える。

【0010】

本発明の第２の観点に係る電子線描画方法は、
電子線を用いて対象物にパターンを描画する電子線描画方法であって、
下面側に電子銃の陰極が設けられる碍子の外縁と前記陰極との間の前記碍子下面の近傍に埋め込まれるセンサ電極の電位を計測する工程と、
前記センサ電極の電位が閾値以下のときに、前記電子線をブランキングさせる工程と、
を含む。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、陰極と碍子の外縁の間に配置されるセンサ電極の電位に基づいて、異常放電の発生が予測される。そして、異常放電の発生が予測されたときには、パターンの描画が停止する。このため、パターンの描画エラーを回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本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。

【図2】電子銃の構成を示す概略図である。

【図3】センサ電極の平面図である。

【図4】制御装置のブロック図である。

【図5】碍子下面に形成される領域の電位分布を示す図である。

【図6】碍子下面に形成される領域の電位分布の遷移を説明するための図である。

【図7】描画エラー回避処理のフローチャートである。

【図8】センサ電極の変形例を示す図である。

【図9】センサ電極の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。説明には、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなるＸＹＺ座標系を用いる。

【0014】

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（以下、基板という）１２０に、パターンを描画する装置である。

【0015】

図１に示されるように、電子線描画装置１０は、電子線を基板１２０に照射する照射装置２０、基板１２０が載置されるステージ装置５１、ステージ装置５１を収容する真空チャンバ５０、照射装置２０及びステージ装置５１を制御する制御系１００を備えている。

【0016】

照射装置２０は、長手方向をＺ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順次配置される電子銃３０、ブランキング電極４１、電界レンズ４２、アパーチャ４３、走査電極４４、及び対物レンズ４５を備えている。

【0017】

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、真空チャンバ５０の上方に設置され、真空チャンバ５０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。

【0018】

電子銃３０は、前記鏡筒２１の内部上方に配置されている。この電子銃３０は、例えば熱陰極型の電子銃である。

【0019】

図２は、電子銃３０の構成を示す概略図である。図２に示されるように、電子銃３０は、碍子３１、碍子３１の中央から下方へ突出する加熱電極３３及び陰極３４、陰極３４を包囲するように設けられるウェネルト電極３５、陰極３４の下方に配置される陽極３６、碍子３１の内部に埋め込まれたセンサ電極３２を有している。

【0020】

碍子３１は、直径が約６０ｃｍの円形板状の部材である。この碍子３１の直径は鏡筒２１の内径とほぼ等しく、鏡筒２１の内部上方に固定されている。また、碍子３１は、アルミナを素材とし、内部にセンサ電極３２が埋め込まれている。

【0021】

加熱電極３３は、一対の電極からなり、碍子３１の下面中央に設けられている。加熱電極３３は、電流が流れると発熱する。このため、加熱電極３３に支持される陰極３４は、一定温度以上に維持される。

【0022】

陰極３４は、碍子３１の下面中央で、加熱電極３３に支持されている。陰極３４は、例えば、六ホウ化ランタン（ＬａＢ_６）からなり、下端が約１００ｎｍ程度になるように整形されている。

【0023】

ウェネルト電極３５は、直径が約２０ｃｍで、例えば、鉄やステンレスからなる。ウェネルト電極３５は、陰極３４を包囲するように配置され、下方に開口３５ａが形成されている。このウェネルト電極３５は、陰極３４から下方に射出された電子線を集束させる。

【0024】

陽極３６は、銅などからなる円形の部材であり、中央に開口３６ａが形成されている。この陽極３６は、中央に形成された開口３６ａが陰極３４の鉛直下方に位置した状態で、水平に支持されている。

【0025】

図３は、センサ電極３２の平面図である。図３に示されるように、センサ電極３２は、銅やアルミニウムなど、電気抵抗の小さい金属からなる環状の部材である。センサ電極３２の厚さは約１ｍｍ、幅は約１ｃｍであり、内径Ａは約５０ｃｍである。このセンサ電極３２は、碍子３１の内部に配置されている。このため、電子線描画装置１０を構成する導体部からは絶縁された状態になっている。

【0026】

図２に示されるように、センサ電極３２は、陰極３４が設けられる碍子３１の下面の近傍、つまり碍子３１の下面から距離ｂのところに埋め込まれている。本実施形態に係る電子銃３０では、距離ｂは約１ｍｍである。また、図３に示されるように、ＸＹ面内において、センサ電極３２の中心は、ウェネルト電極３５の中心と一致している。このため、ウェネルト電極３５の外側の縁からセンサ電極３２の内側の縁までの距離ａは約１５ｃｍで、ウェネルト電極３５の外側の縁から鏡筒２１の内壁面までの距離Ｌは約２０ｃｍとなっている。

【0027】

ここで説明の便宜上、図３に着色して示される環状領域Ｒを定義する。環状領域Ｒは、ウェネルト電極３５の外縁と碍子３１の外縁とで規定される環状の領域である。この環状領域Ｒ内に環状のセンサ電極領域が含まれることになる。

【0028】

図１に戻り、前記ブランキング電極４１は、電子銃３０の下方に配置されている。ブランキング電極４１は、Ｘ軸方向に相互に対向するように配置された１対の電極を有している。そして、走査装置１０４によって印加される電圧に応じて、電子銃３０から射出された電子線を＋Ｘ方向又は−Ｘ方向へ偏向する。

【0029】

例えば、ブランキング電極４１には、ハイレベルとローレベルの２値の電圧信号が入力される。ブランキング電極４１では、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、電子線が偏向され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、ブランキング電極４１に入力することで、基板１２０に所望のパターンを描画することができる。また、ハイレベルの電圧信号をブランキング電極４１に入力することで、電子線をブランキングさせることができる。

【0030】

前記電界レンズ４２は、ブランキング電極４１の下方に配置された環状のレンズである。ブランキング電極４１は、当該ブランキング電極４１を通過する電子線を集束させる。

【0031】

前記アパーチャ４３は、中央に電子線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４３は、電界レンズ４２を通過した電子線が収束する点近傍に配置されている。電子線は、アパーチャ４３の開口を通過することで、スポットの外径及び形状が整形される。また、電子線がブランキング電極によって偏向されたときには、電子線は、アパーチャ４３によって遮蔽される。これにより、基板１２０に対して、電子線がブランキングされる。

【0032】

前記走査電極４４は、アパーチャ４３の下方に配置されている。この走査電極４４は、Ｘ軸方向に相互に対向するように配置される１対の電極と、Ｙ軸方向に相互に対向するように配置される１対の電極とを有している。そして、走査装置１０４によって印加される電圧に応じて、アパーチャ４３を通過した電子線をＸ軸方向又Ｙ軸方向へ偏向する。

【0033】

前記対物レンズ４５は、走査電極４４の下方に配置され、走査電極４４を通過した電子線を、ステージ装置５１に載置された基板１２０の表面に集束させる。

【0034】

真空チャンバ５０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、真空チャンバ５０の上面に形成された開口に挿入されている。

【0035】

ステージ装置５１は、真空チャンバ５０の内部に配置されている。ステージ装置５１は、パターンが描画される基板１２０をほぼ水平に保持した状態で、ＸＹ平面内で移動することが可能なステージである。

【0036】

制御系１００は、照射装置２０及びステージ装置５１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、表面電位計１０２、高圧電源装置１０３、走査装置１０４、ステージ駆動装置１０５を有している。

【0037】

図４は、制御装置１０１のブロック図である。図４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。

【0038】

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。ＣＰＵ１０１ａの具体的な動作については後述する。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。表面電位計１０２、高圧電源装置１０３、走査装置１０４、及びステージ駆動装置１０５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。

【0044】

上述のように構成される制御装置１０１は、表面電位計１０２、高圧電源装置１０３、走査装置１０４、及びステージ駆動装置１０５を統括的に制御する。

【0045】

表面電位計１０２は、接地された鏡筒２１の電位を基準に、センサ電極３２の電位を、配線３９を介して計測する。そして、計測結果を、制御装置１０１へ出力する。

【0046】

高圧電源装置１０３は、電子銃３０の陰極３４及びウェネルト電極３５と、陽極３６の間に高電圧を印加する。本実施形態では、陽極３６の電位が０Ｖであり、陰極３４の電位が−５１ｋＶであり、ウェネルト電極３５の電位が−５０ｋＶとなっている。

【0047】

走査装置１０４は、制御装置１０１の指示に基づいて、ブランキング電極４１、電界レンズ４２、走査電極４４、対物レンズ４５を制御する。

【0048】

ステージ駆動装置１０５は、制御装置１０１の指示に基づいて、ステージ装置５１を駆動し、基板１２０の移動や位置決めなどを行う。

【0049】

上述のように構成された電子線描画装置１０では、基板１２０への描画開始指令が入力されると、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だす。そして、ＣＰＵ１０１ａが、読みだしたプログラムに基づいて、基板１２０に対するパターンの描画を開始する。

【0050】

具体的には、ＣＰＵ１０１ａは、ステージ駆動装置１０５を介して、ステージ装置５１を駆動し、基板１２０を照射装置２０の下方に位置決めする。

【0051】

次に、ＣＰＵ１０１ａは、高圧電源装置１０３を駆動して、電子銃３０に電圧を印加する。これにより、電子銃３０から下方に電子線が射出される。

【0052】

照射装置２０の電子銃３０から電子線が射出されると、ＣＰＵ１０１ａは、走査装置１０４を介して、電界レンズ４２を制御し、電子線をアパーチャ４３の開口近傍（クロスポーバーポイント）に集束させる。このとき、電子線は、アパーチャ４３の開口を通過することで、スポットの外径及び形状が整形される。アパーチャ４３を通過した電子線は、一旦交差した後、対物レンズ４５に入射する。ＣＰＵ１０１ａは、走査装置１０４を介して、対物レンズ４５を制御して、対物レンズ４５に入射した電子線をステージ装置５１に保持された基板１２０の表面に結像する。

【0053】

ＣＰＵ１０１ａは、上記動作と並行して、走査装置１０４を介して、描画パターンに基づいて変調された２値の電圧信号を、ブランキング電極４１に入力する。これにより、電子線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。また、ＣＰＵ１０１ａは、走査装置１０４を介して、走査電極４４に印加する電圧を制御して、電子線をＸ軸方向又はＹ軸方向に偏向し、基板１２０に対する電子線の入射位置の調整を行う。これにより、ステージ装置５１に保持された基板１２０の上面が電子線で走査され、基板１２０にパターンが描画される。

【0054】

高圧電源装置１０３によって、電子銃３０を構成する陰極３４とウェネルト電極３５に電圧が印加されたときには、図３に示される環状領域Ｒにおける電位分布は、内側から外縁に向かって大きくなる特性を示す。

【0055】

図５は、環状領域Ｒにおける電位分布を示す図である。図５に示されるグラフでは、横軸がウェネルト電極３５の外縁から碍子３１の外縁までの位置ｘを示す。また、縦軸は、位置ｘにおける電位Ｖｓを示す。

【0056】

ウェネルト電極３５の外縁での電位は、ウェネルト電極３５の電位と等しい。このため位置０（ｘ＝０）での電位−Ｖ１は、−５０ｋＶとなる。また、碍子３１の外縁での電位は、接地された鏡筒２１の電位と等しい。このため位置Ｌ（ｘ＝Ｌ）での電位は、０ｋＶとなる。また、図５に示されるように、環状領域Ｒの電位は、内側から外側に向かって高くなっている。ウェネルト電極３５（ｘ＝０）の近傍では、電位が急峻に変化し、碍子３１の外縁（ｘ＝Ｌ）に近づくにつれて、電位は緩やかに変化する。

【0057】

上述したように、環状領域Ｒの電位は、ウェネルト電極３５から碍子３１まで連続して分布し、通常は大きく変動することはない。しかしながら、例えば、碍子３１の表面が帯電すると、碍子３１下面の環状領域Ｒの電位分布は、図６を参照するとわかるように、曲線Ｌ１に示される状態から順次、曲線Ｌ２に示される状態、曲線Ｌ３に示される状態、曲線Ｌ４に示される状態、曲線Ｌ５に示される状態へ移行することがある。

【0058】

この場合、当初、距離Ｌ（＝２０ｃｍ）についての電位差がＶ１（＝５０ｋＶ）であったところ、距離Ｌ−ａ（＝５ｃｍ）についての電位差がＶ１（＝５０ｋＶ）となる。

【0059】

碍子３１の素材となるアルミナの場合は、バルクの耐電圧が１０００ｋＶ／ｍ程度である。一般に、絶縁物の沿面耐電圧は、バルクの耐電圧の１０分の１程度となるので、アルミなからなる碍子３１の沿面耐電圧は１００ｋＶ／ｍと考えることができる。このため、碍子３１の素材がアルミナである場合であり、ウェネルト電極３５の電位が−５０ｋＶである場合には、位置ａでの電位Ｖｓが、−５０ｋＶ程度になると碍子３１表面での絶縁が破壊され、異常放電が生じるおそれがある。なお、異常放電が生じる直前の電位分布は、おおよそ図６の曲線Ｌ５に示される状態になると考えられる。

【0060】

図３に示されるように、センサ電極３２は、ウェネルト電極３５から距離ａ離れたところに位置している。このため、センサ電極３２の電位は、図６に示される位置ａでの碍子３１の下面の電位にほぼ等しくなる。そこで、ＣＰＵ１０１ａは、表面電位計１０２からの出力信号に基づいて、位置ａにおける碍子３１の電位を検出し監視する。そして、監視結果に基づいて、異常放電による描画エラーを回避するための、描画エラー回避処理を行う。

【0061】

描画エラー回避処理は、センサ電極３２の電位を監視することにより、異常放電の発生を予測し、異常放電の発生が予測される場合に、パターンの描画を一旦停止するものである。以下、図７を用いて、描画エラー回避処理について説明する。

【0062】

図７に示されるフローチャートは、ＣＰＵ１０１ａが行う一連の処理を示すフローチャートである。この一連の処理は、基板１２０に対するパターンの描画が行われているときに実行される。

【0063】

描画エラー回避処理では、ＣＰＵ１０１ａは、最初のステップＳ１０１で、表面電位計１０２からの出力信号に基づいて、センサ電極３２の電位Ｖｓを検出する。

【0064】

次のステップＳ１０２では、ＣＰＵ１０１ａは、センサ電極３２の電位Ｖｓが閾値Ｔｈ１以下であるか否かを判断する。図６に示されるように、閾値Ｔｈ１は、位置０での電位ｆ（０）が−Ｖ１（＝−５０ｋＶ）である場合に、ｆ（ａ）よりも小さくなり、位置Ｌ／２での電位ｇ（Ｌ／２）が−Ｖ１である場合に、ｇ（ａ）よりも大きくなるように設定される。本実施形態では、閾値Ｔｈ１の値は−７．５ｋＶ程度である。

【0065】

ＣＰＵ１０１ａは、ステップＳ１０２で、センサ電極３２の電位Ｖｓが閾値Ｔｈ１より大きいと判断した場合には（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、ステップＳ１０１へ戻る。そして、ステップＳ１０１，Ｓ１０２の処理を繰り返し実行する。

【0066】

一方、ＣＰＵ１０１ａは、ステップＳ１０２で、センサ電極３２の電位Ｖｓが閾値Ｔｈ１以下であると判断した場合には（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３へ移行する。センサ電極３２の電位Ｖｓが閾値Ｔｈ１以下になるときは、図６を参照するとわかるように、碍子３１と鏡筒２１との間の電位分布が、例えば曲線Ｌ４に示されるようになっている。この場合、ＣＰＵ１０１ａは、碍子３１の表面で、沿面放電が発生すると予測して、ステップＳ１０３以降の処理を実行する。

【0067】

ステップＳ１０３では、ＣＰＵ１０１ａは、基板１２０へのパターンの描画を停止する。具体的には、ＣＰＵ１０１ａは、走査装置１０４に、電子線のブランキングを指示する。走査装置１０４は、ブランキングの指示を受けると、ブランキング電極４１を駆動して、電子線のブランキングを行う。これにより、電子線が、図１の破線に示されるように偏向し、アパーチャ４３によって遮蔽される。

【0068】

ステップＳ１０４では、ＣＰＵ１０１ａは、ウェネルト電極３５に印加される電圧を、−５０ｋＶよりも低い電圧に変更する。具体的には、ＣＰＵ１０１ａは、高圧電源装置１０３に、印加電圧の降圧を指示する。これにより、陰極３４，ウェネルト電極３５の印加電圧が−１０％程度降圧され、陰極３４への印加電圧が−５６ｋＶ程度となり、ウェネルト電極３５への印過電圧が−５５ｋＶ程度となる。これにより、ウェネルト電極３５と鏡筒２１との間で、放電が誘発される。

【0069】

次のステップＳ１０５では、ＣＰＵ１０１ａは、表面電位計１０２からの出力信号に基づいて、センサ電極３２の電位Ｖｓを検出する。

【0070】

次のステップＳ１０５では、ＣＰＵ１０１ａは、センサ電極３２の電位Ｖｓが閾値Ｔｈ２以上であるか否かを判断する。ステップＳ１０４の処理により、陰極３４及びウェネルト電極３５への印加電圧が降圧されている。このため、閾値Ｔｈ２は、閾値Ｔｈ１と同程度の値でもよいが、やや小さい値としてもよい。

【0071】

ＣＰＵ１０１ａは、ステップＳ１０５で、センサ電極３２の電位Ｖｓが閾値Ｔｈ２より小さいと判断した場合には（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、ステップＳ１０５へ戻る。そして、ステップＳ１０５，Ｓ１０６の処理を繰り返し実行する。

【0072】

一方、ＣＰＵ１０１ａは、ステップＳ１０６で、センサ電極３２の電位Ｖｓが閾値Ｔｈ２以上であると判断した場合には（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０７へ移行する。ウェネルト電極３５と鏡筒２１との間で放電が生じると、ウェネルト電極３５と鏡筒２１との間に位置する環状領域Ｒの電位分布は、図６の曲線Ｌ１に示される状態に戻る。このため、ステップＳ１０４の処理により、ウェネルト電極３５と鏡筒２１との間で放電が発生したときは、ＣＰＵ１０１ａによって、センサ電極３２の電位Ｖｓが閾値Ｔｈ２以上であると判断されることになる。

【0073】

ステップＳ１０７では、ＣＰＵ１０１ａは、ウェネルト電極３５に印加される電圧を、復帰させる。具体的には、ＣＰＵ１０１ａは、高圧電源装置１０３に、印加電圧の復帰を指示する。これにより、陰極３４への印加電圧が−５１ｋＶとなり、ウェネルト電極３５への印過電圧が−５０ｋＶとなる。

【0074】

次のステップＳ１０８では、ＣＰＵ１０１ａは、基板１２０に対する描画を再開する。具体的には、ＣＰＵ１０１ａは、走査装置１０４に、電子線のブランキングの停止を指示する。走査装置１０４は、ブランキングの停止指示を受けると、ブランキング電極４１の駆動を停止して、電子線のブランキングを解除する。これにより、電子線によるパターンの描画が再開する。

【0075】

ＣＰＵ１０１ａは、ステップＳ１０８での処理が完了すると、ステップＳ１０１へ戻る。そして、ステップＳ１０１乃至Ｓ１０８までの処理を繰り返し実行する。

【0076】

以上説明したように、本実施形態では、碍子３１に埋め込まれたセンサ電極３２の電位が検出される（ステップＳ１０１）。そして、センサ電極３２の電位と閾値Ｔｈ１とが比較され（ステップＳ１０２）、センサ電極３２の電位が閾値Ｔｈ１以下になったときには（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、碍子３１の下面で沿面放電が発生すると判断され、電子線のブランキングが実行される。これにより、基板１２０に対するパターンの描画が停止する（ステップＳ１０３）。

【0077】

また、パターンの描画が停止しているときにも、センサ電極３２の電位が検出され（ステップＳ１０５）、センサ電極３２の電位と閾値Ｔｈ２とが比較される（ステップＳ１０６）。そして、センサ電極３２の電位が閾値Ｔｈ２以上になったときには（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、碍子３１の下面で沿面放電が発生し、碍子３１の絶縁が回復したと判断され、パターンの描画が再開される（ステップＳ１０８）。

【0078】

上述のように、本実施形態では、碍子３１の下面で沿面放電が発生すると予測されたときには、一旦パターンの描画が中止される。このため、碍子３１の表面の異常放電による悪影響を排除して、基板１２０にエラーのないパターンを描画することが可能となる。

【0079】

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、センサ電極３２の電位を、表面電位計１０２を用いて検出した。これに限らず、センサ電極３２の電位を、電界計を用いて検出してもよい。

【0080】

本実施形態では、図３に示されるように、センサ電極３２が環状である場合について説明した。これに限らず、例えば、図８に示されるように、複数のセンサ電極３２を、直径Ａの円に沿って配置してもよい。複数のセンサ電極３２の電位を個別に計測することで、沿面放電が生じる頻度が高い位置を特定することが可能となる。

【0081】

本実施形態では、図３に示されるように、ウェネルト電極３５からの距離がａの位置に、センサ電極３２が配置されている場合について説明した。これに限らず、図９に示されるように、ウェネルト電極３５からの距離が異なる複数のセンサ電極３２それぞれの電位を計測することとしてもよい。また、図９に示されるセンサ電極３２それぞれは、図８に示されるように、複数の電極から構成されていてもよい。

【0082】

本実施形態では、沿面放電の発生が予測された場合に、ウェネルト電極３５の印加電圧を降圧して、沿面放電を誘発することとした。これに限らず、ウェネルト電極３５の印加電圧を変更することなく、沿面放電の発生を待つこととしてもよい。

【0083】

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。

【符号の説明】

【0084】

１０ 電子線描画装置
２０ 照射装置
２１ 鏡筒
３０ 電子銃
３１ 碍子
３２ センサ電極
３３ 加熱電極
３４ 陰極
３５ ウェネルト電極
３５ａ 開口
３６ 陽極
３６ａ 開口
３９ 配線
４１ ブランキング電極
４２ 電界レンズ
４３ アパーチャ
４４ 走査電極
４５ 対物レンズ
５０ 真空チャンバ
５１ 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 表面電位計
１０３ 高圧電源装置
１０４ 走査装置
１０５ ステージ駆動装置
１２０ 基板
Ｒ 環状領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】