特許 6262024 マルチ荷電粒子ビーム描画装置

(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】6262024

(24)【登録日】2017年12月22日

(45)【発行日】2018年1月17日

(54)【発明の名称】マルチ荷電粒子ビーム描画装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20180104BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20180104BHJP

   H01J 37/305 20060101ALI20180104BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/30 541D

   H01L21/30 541W

   H01L21/30 541B

   G03F7/20 504

   H01J37/305 B

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-41814(P2014-41814)

(22)【出願日】2014年3月4日

(65)【公開番号】特開2015-167212(P2015-167212A)

(43)【公開日】2015年9月24日

【審査請求日】2017年2月6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】100119035

【弁理士】

【氏名又は名称】池上 徹真

(74)【代理人】

【識別番号】100141036

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 章

(74)【代理人】

【識別番号】100088487

【弁理士】

【氏名又は名称】松山 允之

(72)【発明者】

【氏名】小笠原 宗博

【審査官】 今井 彰

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２４３８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１９７２８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２８７４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２１６３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２９５２０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２４０７５０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ３７／３０−３７／３６

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料を載置する、連続移動可能なステージと、
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
複数の開口部が形成され、前記複数の開口部全体が含まれる領域に前記荷電粒子ビームの照射を受け、前記複数の開口部を前記荷電粒子ビームの一部がそれぞれ通過することにより、マルチビームを形成するアパーチャ部材と、
前記アパーチャ部材の複数の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複数のブランカーが配置されたブランキングプレートと、
前記複数のブランカーによってビームＯＦＦの状態になるように偏向された各ビームを遮蔽するブランキングアパーチャ部材と、
前記アパーチャ部材を格子として用いた、荷電粒子ビームの球面収差を補正する格子レンズと、
前記格子レンズによって生じた高次の球面収差を補正する補正レンズと、
を備えたことを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム描画装置。

【請求項2】

前記補正レンズとして、静電レンズを用いることを特徴とする請求項１記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。

【請求項3】

前記補正レンズは、前記ブランキングプレートを格子として用いて、前記格子レンズとは異なる別の格子レンズを構成し、
前記補正レンズは、前記アパーチャ部材或いは前記ブランキングプレートに対して、前記格子レンズとは反対側に配置されることを特徴とする請求項１記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。

【請求項4】

前記アパーチャ部材の前記領域に前記荷電粒子ビームを照明する照明レンズをさらに備え、
前記補正レンズとして、コイルレンズを前記照明レンズの磁場内に配置することを特徴とする請求項１記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。

【請求項5】

試料を載置する、連続移動可能なステージと、
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
複数の開口部が形成され、前記複数の開口部全体が含まれる領域に前記荷電粒子ビームの照射を受け、前記複数の開口部を前記荷電粒子ビームの一部がそれぞれ通過することにより、マルチビームを形成するアパーチャ部材と、
前記アパーチャ部材の複数の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複数のブランカーが配置されたブランキングプレートと、
前記アパーチャ部材の前記領域に前記荷電粒子ビームを照明する照明レンズと、
前記複数のブランカーによってビームＯＦＦの状態になるように偏向された各ビームを遮蔽するブランキングアパーチャ部材と、
前記照明レンズと前記アパーチャ部材の間に配置された、荷電粒子ビームの球面収差を補正するフォイルレンズと、
を備えたことを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム描画装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マルチ荷電粒子ビーム描画装置に係り、例えば、ステージ上の試料にマルチビームを照射する際の収差を補正する手法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも唯一パターンを生成する極めて重要なプロセスである。近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。ここで、電子線（電子ビーム）描画技術は本質的に優れた解像性を有しており、ウェハ等へ電子線を使って描画することが行われている。

【0003】

例えば、マルチビームを使った描画装置がある。１本の電子ビームで描画する場合に比べて、マルチビームを用いることで一度に多くのビームを照射できるのでスループットを大幅に向上させることができる。かかるマルチビーム方式の描画装置では、例えば、電子銃から放出された電子ビームを複数の穴を持ったマスクに通してマルチビームを形成し、各々、ブランキング制御され、遮蔽されなかった各ビームが試料上の所望の位置へと照射される（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

マルチビーム描画では、マルチビーム全体でのビームサイズが大きくなるので、クロスオーバ結像系の光軸上の収差が大きくなってしまう。そのため、クロスオーバ付近に配置するブランキング用のアパーチャ（コントラストアパーチャ）の開口部径を大きくする必要が生じる。しかし、アパーチャの開口部径を大きくすると、ブランキング制御するためのブランキング電圧を高める必要があるという新たな問題が生じてしまう。そのため、マルチビームの幾何学収差自体を小さくすることが望ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６−２６１３４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、マルチビームの幾何学収差を補正することが可能な描画装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、
試料を載置する、連続移動可能なステージと、
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
複数の開口部が形成され、複数の開口部全体が含まれる領域に荷電粒子ビームの照射を受け、複数の開口部を荷電粒子ビームの一部がそれぞれ通過することにより、マルチビームを形成するアパーチャ部材と、
アパーチャ部材の複数の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複数のブランカーが配置されたブランキングプレートと、
複数のブランカーによってビームＯＦＦの状態になるように偏向された各ビームを遮蔽するブランキングアパーチャ部材と、
アパーチャ部材を格子として用いた、荷電粒子ビームの球面収差を補正する格子レンズと、
格子レンズによって生じた高次の球面収差を補正する補正レンズと、
を備えたことを特徴とする。

【0008】

また、補正レンズとして、静電レンズを用いると好適である。

【0009】

また、補正レンズは、ブランキングプレートを格子として用いて、格子レンズとは異なる別の格子レンズを構成し、
補正レンズは、アパーチャ部材或いはブランキングプレートに対して、格子レンズとは反対側に配置されると好適である。

【0010】

また、アパーチャ部材の上述した領域に荷電粒子ビームを照明する照明レンズをさらに備え、
補正レンズとして、コイルレンズを照明レンズの磁場内に配置すると好適である。

【0011】

本発明の他の一態様のマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、
試料を載置する、連続移動可能なステージと、
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
複数の開口部が形成され、複数の開口部全体が含まれる領域に荷電粒子ビームの照射を受け、複数の開口部を荷電粒子ビームの一部がそれぞれ通過することにより、マルチビームを形成するアパーチャ部材と、
アパーチャ部材の複数の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複数のブランカーが配置されたブランキングプレートと、
アパーチャ部材の領域に荷電粒子ビームを照明する照明レンズと、
複数のブランカーによってビームＯＦＦの状態になるように偏向された各ビームを遮蔽するブランキングアパーチャ部材と、
照明レンズとアパーチャ部材の間に配置された、荷電粒子ビームの球面収差を補正するフォイルレンズと、
を備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明の一態様によれば、マルチビームの幾何学収差を補正できる。これにより、ブランキング用のアパーチャの開口径を小さくできると共に、ブランキング電圧を小さくできる。また、本発明の一態様によれば、特に、マルチビームの高次の幾何学収差を補正できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】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2】実施の形態１におけるアパーチャ部材の構成を示す概念図である。

【図3】実施の形態１におけるブランキングプレートの構成を示す概念図である。

【図4】実施の形態１における描画動作を説明するための概念図である。

【図5】実施の形態１における比較例１の描画装置の構成と収差との関係を説明するための概念図である。

【図6】実施の形態１における比較例２の描画装置の構成と収差との関係を説明するための概念図である。

【図7】実施の形態１における描画装置の構成と収差との関係を説明するための概念図である。

【図8】実施の形態１におけるマルチビームの軌道ずれ量とレンズ印加電圧との関係の一例を示す図である。

【図9】実施の形態２における描画装置の構成を示す概念図である。

【図10】実施の形態２における描画装置の構成と収差との関係を説明するための概念図である。

【図11】実施の形態３における描画装置の構成を示す概念図である。

【図12】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13】実施の形態４における描画装置の構成と収差との関係を説明するための概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。

【0015】

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、描画部１５０と制御部１６０を備えている。描画装置１００は、マルチ荷電粒子ビーム描画装置の一例である。描画部１５０は、電子鏡筒１０２と描画室１０３を備えている。電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、ブランキングアパーチャアレイ２１２、縮小レンズ２０５、制限アパーチャ部材２０６（ブランキングアパーチャ）、対物レンズ２０７、及び、電極組２１４，静電レンズ２１８が配置されている。ブランキングアパーチャアレイ２１２内には、電子銃２０１側（上流側）からアパーチャ部材２０３と、ブランキングプレート２０４とが配置される。

【0016】

また、電極組２１４は、照明レンズ２０２とブランキングアパーチャアレイ２１２との間に配置され、少なくとも２段の中央が開口した電極から構成され、照明レンズ２０２側に接地電極と、ブランキングアパーチャアレイ２１２にもっとも近い位置に配置される、電圧が印加される電極とを有する。電極組２１４によって静電レンズを構成する。電極組２１４とアパーチャ部材２０３とによって格子レンズ２１６を構成する。また、静電レンズ２１８（補正レンズ）は、少なくとも３段の中央が開口した電極から構成され、接地された少なくとも２段の電極の間に配置された、少なくとも１段の、電圧が印加される、電極を有するアインツェルレンズであって、照明レンズ２０２と電極組２１４との間に配置される。

【0017】

描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、描画時には描画対象基板となるマスク等の試料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。また、試料１０１には、レジストが塗布された、まだ何も描画されていないマスクブランクスが含まれる。

【0018】

また、縮小レンズ２０５と対物レンズ２０７は、共に、電磁レンズで構成され、磁場が逆方向で励磁の大きさが等しくなるように配置される。

【0019】

制御部１６０は、制御計算機１１０、制御回路１１２、レンズ制御回路１２０，１２２、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、制御回路１１２、レンズ制御回路１２０，１２２、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。

【0020】

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。

【0021】

図２は、実施の形態１におけるアパーチャ部材の構成を示す概念図である。図２（ａ）において、アパーチャ部材２０３には、縦（ｙ方向）ｍ列×横（ｘ方向）ｎ列（ｍ，ｎ≧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。図２（ａ）では、例えば、５１２×８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、同じ外径の円形であっても構わない。ここでは、ｙ方向の各列について、ｘ方向にＡからＨまでの８つの穴２２がそれぞれ形成される例が示されている。これらの複数の穴２２を電子ビーム２００の一部がそれぞれ通過することで、マルチビーム２０が形成されることになる。ここでは、縦横（ｘ，ｙ方向）が共に２列以上の穴２２が配置された例を示したが、これに限るものではない。例えば、縦横（ｘ，ｙ方向）どちらか一方が複数列で他方は１列だけであっても構わない。また、穴２２の配列の仕方は、図２（ａ）にように、縦横が格子状に配置される場合に限るものではない。図２（ｂ）に示すように、例えば、縦方向（ｙ方向）１段目の列と、２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）２段目の列と、３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。

【0022】

図３は、実施の形態１におけるブランキングプレートの構成を示す概念図である。ブランキングプレート２０４には、アパーチャ部材２０３の各穴２２の配置位置に合わせて通過孔が形成され、各通過孔には、対となる２つの電極２４，２６の組（ブランカー：第１の偏向器）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、それぞれ独立にかかる対となる２つの電極２４，２６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。このように、複数のブランカーが、アパーチャ部材２０３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。

【0023】

制御計算機１１０は、記憶装置１４０から描画データを読み出し、複数段のデータ変換をおこなって、ショットデータを生成する。ショットデータには、例えば、試料１０１の描画面を例えばビームサイズで格子状の複数の照射領域に分割した各照射領域への照射有無、及び照射時間等が定義される。制御計算機１１０は、ショットデータに基づいて、制御回路１１２に制御信号を出力し、制御回路１１２は、かかる制御信号に沿って描画部１５０を制御する。描画部１５０は、制御回路１１２による制御のもと、マルチビーム２０を用いて試料１０１にパターンを描画する。その際、レンズ制御回路１２０は、電極組２１４を制御して、電極組２１４に電圧を印加する。レンズ制御回路１２２は、静電レンズ２１８を制御して、静電レンズ２１８に電圧を印加する。描画部１５０の動作は以下のようになる。

【0024】

電子銃２０１（放出部）から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２によりほぼ垂直にアパーチャ部材２０３全体を照明する。アパーチャ部材２０３には、矩形の複数の穴（開口部）が形成され、電子ビーム２００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２００の各一部が、かかるアパーチャ部材２０３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、ブランキングプレート２０４のそれぞれ対応するブランカー（第１の偏向器）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）。そして、ブランキングプレート２０４を通過したマルチビーム２０ａ〜ｅは、縮小レンズ２０５によって、縮小され、制限アパーチャ部材２０６に形成された中心の穴に向かって進む。ここで、ブランキングプレート２０４のブランカーによって偏向された電子ビーム２０は、制限アパーチャ部材２０６（ブランキングアパーチャ部材）の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ部材２０６によって遮蔽される。一方、ブランキングプレート２０４のブランカーによって偏向されなかった電子ビーム２０は、制限アパーチャ部材２０６の中心の穴を通過する。かかるブランカーの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、制限アパーチャ部材２０６は、複数のブランカーによってビーム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、制限アパーチャ部材２０６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。制限アパーチャ部材２０６を通過したマルチビーム２０のパターン像は、対物レンズ２０７により焦点が合わされ、試料１０１上のそれぞれの照射位置に照射される。

【0025】

描画装置１００は、ＸＹステージ１０５が移動しながらショットビームを連続して順に照射していくラスタースキャン方式で描画動作を行い、所望のパターンを描画する際、パターンに応じて必要なビームがブランキング制御によりビームＯＮに制御される。

【0026】

図４は、実施の形態１における描画動作を説明するための概念図である。図４（ａ）に示すように、試料１０１の描画領域３０は、例えば、ｙ方向に向かって所定の幅で短冊状の複数のストライプ領域３２に仮想分割される。かかる各ストライプ領域３２は、描画単位領域となる。まず、ＸＹステージ１０５を移動させて、第１番目のストライプ領域３２の左端、或いはさらに左側の位置に一回のマルチビーム２０の照射で照射可能な照射領域３４が位置するように調整し、描画が開始される。第１番目のストライプ領域３２を描画する際には、ＸＹステージ１０５を例えば−ｘ方向に移動させることにより、相対的にｘ方向へと描画を進めていく。ＸＹステージ１０５は所定の速度で例えば連続移動させる。第１番目のストライプ領域３２の描画終了後、ステージ位置を−ｙ方向に移動させて、第２番目のストライプ領域３２の右端、或いはさらに右側の位置に照射領域３４が相対的にｙ方向に位置するように調整し、今度は、図４（ｂ）に示すように、ＸＹステージ１０５を例えばｘ方向に移動させることにより、−ｘ方向にむかって同様に描画を行う。第３番目のストライプ領域３２では、ｘ方向に向かって描画し、第４番目のストライプ領域３２では、−ｘ方向に向かって描画するといったように、交互に向きを変えながら描画することで描画時間を短縮できる。但し、かかる交互に向きを変えながら描画する場合に限らず、各ストライプ領域３２を描画する際、同じ方向に向かって描画を進めるようにしても構わない。１回のショットでは、図４（ｃ）に示すように、アパーチャ部材２０３の各穴２２を通過することによって形成されたマルチビームによって、各穴２２と同数の複数のショットパターン３６が一度に形成される。例えば、アパーチャ部材２０３の１つの穴Ａを通過したビームは、図４（ｃ）で示す「Ａ」の位置に照射され、その位置にショットパターン３６を形成する。同様に、例えば、アパーチャ部材２０３の１つの穴Ｂを通過したビームは、図４（ｃ）で示す「Ｂ」の位置に照射され、その位置にショットパターン３６を形成する。以下、Ｃ〜Ｈについても同様である。そして、各ストライプ３２を描画する際、ｘ方向に向かってＸＹステージ１０５が移動する中、ショットビームを連続して順に照射していくラスタースキャン方式で描画する。

【0027】

図５は、実施の形態１における比較例１の描画装置の構成と収差との関係を説明するための概念図である。図５に示す比較例１では、電極組２１４，静電レンズ２１８が無い点以外は、図１の描画部１５０と同様である。上述したように、マルチビーム描画では、マルチビーム全体でのビームサイズが大きくなるので、クロスオーバ結像系の光軸上の収差（特に球面収差）が大きくなってしまう。そのため、クロスオーバ付近に配置するブランキング用の制限アパーチャ２０６（コントラストアパーチャ）の開口部径を大きくする必要が生じる（Ａ部参照）。しかし、アパーチャの開口部径を大きくすると、ブランキング制御するためのブランキング電圧を高める必要があるという新たな問題が生じてしまう。

【0028】

図６は、実施の形態１における比較例２の描画装置の構成と収差との関係を説明するための概念図である。図６に示す比較例２では、静電レンズ２１８が無い点以外は、図１の描画部１５０と同様である。言い換えれば、図６の比較例２では、電極組２１４が照明レンズ２０２とブランキングアパーチャアレイ２１２との間に配置され、電極組２１４とアパーチャ部材２０３とによって格子レンズ２１６を構成する。格子レンズは、球面収差の補正に有効である。かかる格子レンズによって、３次項までの球面収差は補正が可能となる。しかしながら、図６の比較例２の格子レンズ２１６だけでは、５次項の球面収差が残ってしまう。言い換えれば、格子レンズ２１６によって３次項までの球面収差を小さくする代わりに、５次項（高次）の球面収差が大きくなってしまう。

【0029】

元々、図５の比較例１の状態では、３次の球面収差は大きく、５次の球面収差は小さい。そこへ、図６の比較例２では、負の球面収差を持つ格子レンズを働かせるので、両方合わせると、３次の球面収差は小さくなるが、５次の球面収差が大きくなってしまう。例えば、試料面における電子軌道の座標ｘ、ｙ、およびその軌道中心軸座標ｚに関する微分ｘ’、ｙ’に対して、ｗをｗ＝ｘ＋ｉｙ（ｉは虚数単位）、ｗ’をｗ’＝ｘ’＋ｉｙ’（’は軌道中心軸座標ｚに関する微分）とあらわした際に、ｚ軸に関して回転対称な系では、２個のw'と１個のwb'との積ｗｂ’ｗ’ｗ’に比例する収差（ｗｂ’はｗ’の複素共役）が３次の球面収差となる。また、3個のw'と2個のwb'との積ｗｂ’ｗｂ’ｗ’ｗ’ｗ’に比例する収差が５次の球面収差となる（ｂは複素共役）。従来のシステムでは、５次の収差は問題にならなかったが、３次の収差を補正した場合、５次の収差を考える必要がある。実施の形態１では、かかる５次項の球面収差についても補正する。

【0030】

図７は、実施の形態１における描画装置の構成と収差との関係を説明するための概念図である。図７に示すように、実施の形態１における描画装置１００では、照明レンズ２０２と電極組２１４との間に静電レンズ２１８（補正レンズ）を配置する。静電レンズ２１８は、格子レンズ２１６によって生じた高次（例えば５次項）の球面収差を補正する。

【0031】

図８は、実施の形態１におけるマルチビームの軌道ずれ量とレンズ印加電圧との関係の一例を示す図である。図８において、縦軸にマルチビームの軌道ずれ量を示し、横軸にレンズ印加電圧を示している。図８（ａ）では、格子レンズ２１６によって３次項までの球面収差を小さくしている状態を示す。しかし、図８（ａ）に示すように、３次項までの球面収差を小さくする代わりに、５次項の球面収差が大きくなってしまう。そこで、実施の形態１では、図８（ｂ）に示すように、静電レンズ２１８によって、３次項球面収差と５次項球面収差をあえて発生させるように電圧を設定する。その際、図８（ｃ）に示すように、格子レンズ２１６による３次項の球面収差と５次項球面収差をできるだけ相殺するように、静電レンズ２１８によって、３次項球面収差と５次項球面収差をあえて発生させるように電圧を設定する。言い換えれば、格子レンズ２１６と静電レンズ２１８による３次項の球面収差と５次項球面収差とを互いに打ち消すように電極組２１４，２１８のレンズ値（電圧）をそれぞれ印加する。かかる制御によって、結果的に、図８（ｃ）に示すようにマルチビームの軌道ずれ量を小さくできる。

【0032】

格子レンズ２１６と静電レンズ２１８（補正レンズ）とに印加する電圧は、格子レンズ２１６と静電レンズ２１８（補正レンズ）とによって、３次項の球面収差と５次項球面収差ができるだけ小さくなるような電圧の組（或いは電圧比）の関係を予め実験等により求めておけばよい。得られた電圧の組（或いは電圧比）の相関データは相関テーブルとして記憶装置１４２に格納しておく。そして、描画装置１００の立ち上げ調整の際、制御計算機１１０は、記憶装置１４２から相関テーブルを読み出し、軌道ずれ量がより小さくなる電圧の組（或いは電圧比）を読み出し、レンズ制御回路１２０，１２２にそれぞれ対応する電圧を示す制御信号を出力する。そして、レンズ制御回路１２０は、電極組２１４に電圧の組（或いは電圧比）の関係になる一方の電圧を印加する。同様に、レンズ制御回路１２２は、静電レンズ２１８に電圧の組（或いは電圧比）の関係になる他方の電圧を印加する。

【0033】

以上のように、実施の形態１によれば、マルチビームの幾何学収差を補正できる。よって、ブランキング用のアパーチャの開口径を小さくできると共に、ブランキング電圧を小さくできる。また、実施の形態１によれば、特に、マルチビームの高次の幾何学収差を補正できる。

【0034】

実施の形態２．
実施の形態１では、高次の収差を補正する補正レンズを、照明レンズ２０２と電極組２１４との間に配置する例を示したが、これに限るものではない。実施の形態２では、異なる位置に補正レンズを配置する場合について説明する。

【0035】

図９は、実施の形態２における描画装置の構成を示す概念図である。図９において、静電レンズ２１８の代わりに、静電レンズ２２０（補正レンズ）をブランキングアパーチャアレイ２１２と縮小レンズ２０５の間に配置した点、レンズ制御回路１２２の代わりに、静電レンズ２２０を制御するレンズ制御回路１２４を配置した点以外は、図１と同様である。静電レンズ２２０は、ブランキングアパーチャアレイ２１２の直下に配置されると好適である。静電レンズ２２０（補正レンズ）は、ブランキングプレート２０４を格子として用いて、格子レンズ２１６とは異なる別の格子レンズ２２２を構成する。なお、そのために、静電レンズ２２０（補正レンズ）は、アパーチャ部材２０３或いはブランキングプレート２０４に対して、格子レンズ２１６とは反対側に配置される。また、以下、特に説明しない内容は、実施の形態１と同様である。

【0036】

図１０は、実施の形態２における描画装置の構成と収差との関係を説明するための概念図である。図１０に示すように、実施の形態２における描画装置１００では、アパーチャ部材２０３或いはブランキングプレート２０４に対して、格子レンズ２１６とは反対側に静電レンズ２２０（補正レンズ）を配置する。静電レンズ２２０は、格子レンズ２２２を構成し、格子レンズ２１６によって生じた高次（例えば５次項）の球面収差を補正する。格子レンズ２１６によって３次項までの収差が補正されたマルチビームは、アパーチャ部材２０３を通過するまでは５次項の球面収差が大きく生じた状態で進むことになる。ブランキングプレート２０４と静電レンズ２２０とよって構成される格子レンズ２２２によって、３次項の球面収差と５次項の球面収差を抑制し、結果として、マルチビームの軌道ずれがより小さくなるようにマルチビームに生じた球面収差が補正される。

【0037】

格子レンズ２１６（電極組２１４）と格子レンズ２２２（静電レンズ２２０：補正レンズ）とに印加する電圧は、格子レンズ２１６と格子レンズ２２２（静電レンズ２２０：補正レンズ）とによって、３次項の球面収差と５次項球面収差ができるだけ小さくなるような電圧の組（或いは電圧比）の関係を予め実験等により求めておけばよい。得られた電圧の組（或いは電圧比）の相関データは相関テーブルとして記憶装置１４２に格納しておく。そして、描画装置１００の立ち上げ調整の際、制御計算機１１０は、記憶装置１４２から相関テーブルを読み出し、軌道ずれ量がより小さくなる電圧の組（或いは電圧比）を読み出し、レンズ制御回路１２０，１２４にそれぞれ対応する電圧を示す制御信号を出力する。そして、レンズ制御回路１２０は、電極組２１４に電圧の組（或いは電圧比）の関係になる一方の電圧を印加する。同様に、レンズ制御回路１２４は、静電レンズ２２０に電圧の組（或いは電圧比）の関係になる他方の電圧を印加する。

【0038】

以上のように、実施の形態２によれば、ブランキングプレート２０４を利用した補正レンズとの組み合わせによる格子レンズにより、実施の形態１と同様、マルチビームの高次の幾何学収差を補正できる。

【0039】

実施の形態３．
実施の形態１，２では、高次の収差を補正する補正レンズを、照明レンズ２０２や縮小レンズ２０５といった電磁レンズの磁場とは関係ない位置に配置したが、これに限るものではない。

【0040】

図１１は、実施の形態３における描画装置の構成を示す概念図である。図１１において、静電レンズ２１８の代わりに、コイルレンズ（電磁レンズ）２２４（補正レンズ）を照明レンズ２０２の磁場内に配置する点、レンズ制御回路１２２の代わりに、コイルレンズ２２４を制御するレンズ制御回路１２６を配置した点以外は、図１と同様である。コイルレンズ２２４は、自身に印加された電圧により生じる磁場の影響が照明レンズ２０２の磁場に効率よく作用させるため、コイルレンズ２２４は、照明レンズ２０２の磁場中に完全に含まれる位置に配置されると好適である。また、以下、特に説明しない内容は、実施の形態１と同様である。

【0041】

格子レンズ２１６（電極組２１４）とコイルレンズ２２４（補正レンズ）とに印加する電圧は、格子レンズ２１６とコイルレンズ２２４とによって、３次項の球面収差と５次項球面収差ができるだけ小さくなるような電圧の組（或いは電圧比）の関係を予め実験等により求めておけばよい。得られた電圧の組（或いは電圧比）の相関データは相関テーブルとして記憶装置１４２に格納しておく。そして、描画装置１００の立ち上げ調整の際、制御計算機１１０は、記憶装置１４２から相関テーブルを読み出し、軌道ずれ量がより小さくなる電圧の組（或いは電圧比）を読み出し、レンズ制御回路１２０，１２６にそれぞれ対応する電圧を示す制御信号を出力する。そして、レンズ制御回路１２０は、電極組２１４に電圧の組（或いは電圧比）の関係になる一方の電圧を印加する。同様に、レンズ制御回路１２６は、コイルレンズ２２４に電圧の組（或いは電圧比）の関係になる他方の電圧を印加する。

【0042】

以上のように、実施の形態３によれば、照明系の電磁レンズの磁場内に補正レンズを配置することにより、実施の形態１と同様、マルチビームの高次の幾何学収差を補正できる。

【0043】

実施の形態４．
上述した各実施の形態では、アパーチャ部材２０３を利用した格子レンズ２１６を前提とした構成を説明したが、実施の形態４では、アパーチャ部材２０３を利用した格子レンズ２１６を用いない場合について説明する。

【0044】

図１２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１２において、電極組２１４，静電レンズ２１８の代わりに、フォイルレンズ２３０を照明レンズ２０２とブランキングアパーチャアレイ２１２との間に配置する点、レンズ制御回路１２０，１２２の代わりに、フォイルレンズ２３０（静電レンズ２２６）を制御するレンズ制御回路１２８を配置した点以外は、図１と同様である。フォイルレンズ２３０は、静電レンズ２２６とフォイル２２８とを有している。また、以下、特に説明しない内容は、実施の形態１と同様である。

【0045】

上述した各実施の形態では、アパーチャ部材２０３を利用して格子レンズ２１６を構成するため、アパーチャ部材２０３の近くに電極組２１４を配置する必要があった。これに対して、実施の形態４では、フォイル２２８を有するフォイルレンズ２３０を用いているので、配置位置がアパーチャ部材２０３の近くに限定されることを防ぐことができる。

【0046】

ここで、フォイル２２８は、電子（荷電粒子）を透過することが可能な材料によって構成される。例えば、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）薄膜或いはグラフェン等を用いると好適である。原子番号の小さい炭素からなるＤＬＣ或いはグラフェン等を用いることで電子の散乱を抑制できる。また、フォイル２２８は、マルチビーム全体のサイズよりも大きいサイズで作成され、マルチビーム全体或いはアパーチャ部材２０３の複数の開口部全体と重なるように配置される。

【0047】

また、図１２の例では、フォイルレンズ２３０として、上流側に静電レンズ２２６が、下流側にフォイル２２８が配置されているが、配置位置は逆であってもよい。

【0048】

かかるフォイルレンズ２３０により電子ビーム（マルチビーム）の球面収差を補正する。

【0049】

図１３は、実施の形態４における描画装置の構成と収差との関係を説明するための概念図である。図１３に示すように、実施の形態４における描画装置１００では、照明レンズ２０２とアパーチャ部材２０３の間にフォイルレンズ２３０を配置する。フォイルレンズ２３０によって、電子ビーム（マルチビーム）の３次項までの球面収差を補正できる。図１３の例では、５次項の球面収差が残ることになるが、アパーチャ部材２０３による配置位置の制限を受けない分、設計の自由度を向上できる。

【0050】

レンズ制御回路１２８は、静電レンズ２２６にかかる電圧を印加する。

【0051】

実施の形態４の構成に、実施の形態１〜３の補正レンズを組み合わせることで、高次の球面収差を補正する。

【0052】

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。上述したラスタースキャン動作は一例であって、マルチビームを用いたラスタースキャン動作その他の動作方法であってもよい。

【0053】

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。

【0054】

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マルチ荷電粒子ビーム描画方法及びマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、本発明の範囲に包含される。

【符号の説明】

【0055】

２０ マルチビーム
２２ 穴
２４，２６ 電極
３０ 描画領域
３２ ストライプ領域
３４ 照射領域
３６ ショットパターン
１００ 描画装置
１０１，３４０ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１１０ 制御計算機
１１２ 制御回路
１２０，１２２，１２４，１２６，１２８ レンズ制御回路
１５０ 描画部
１６０ 制御部
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３ アパーチャ部材
２０４ ブランキングプレート
２０５ 縮小レンズ
２０６ 制限アパーチャ部材
２０７ 対物レンズ
２１２ ブランキングアパーチャアレイ
２１４ 静電レンズを構成する電極組
２１８，２２０，２２６ 静電レンズ
２１６，２２２ 格子レンズ
２２４ コイルレンズ
２２８ フォイル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】