特許 6927728 電子ビーム照射装置及び電子ビームのダイナミックフォーカス調整方法

(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】6927728

(24)【登録日】2021年8月10日

(45)【発行日】2021年9月1日

(54)【発明の名称】電子ビーム照射装置及び電子ビームのダイナミックフォーカス調整方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20210823BHJP

   H01J 37/305 20060101ALI20210823BHJP

   H01J 37/28 20060101ALI20210823BHJP

   H01J 37/16 20060101ALI20210823BHJP

   H01J 37/21 20060101ALI20210823BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20210823BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/30 541F

   H01L21/30 541Q

   H01J37/305 B

   H01J37/28 B

   H01J37/16

   H01J37/21 B

   H01J37/21 Z

   G03F7/20 504

【請求項の数】3

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-67617(P2017-67617)

(22)【出願日】2017年3月30日

(65)【公開番号】特開2018-170435(P2018-170435A)

(43)【公開日】2018年11月1日

【審査請求日】2020年2月10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】 植木 隆和

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−２２４６３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０９５５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１６８５８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０２５１２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｇ０３Ｆ ７／２０

Ｈ０１Ｊ ３７／３０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子ビームを放出する放出源と、
前記電子ビームを試料面上の所望の位置に偏向する偏向器と、
前記電子ビームを試料面上に結像する対物レンズと、
前記電子ビームの光軸に沿って前記偏向器よりも下流側であって前記対物レンズの磁場中に配置され、中心部に前記電子ビームが通過する第１の開口部が形成された、正の第１の電位が可変に印加される環状の第１の電極と、
前記対物レンズの磁場中であって、前記偏向器と前記第１の電極との間に配置され、中心部に前記電子ビームが通過する第２の開口部が形成された、前記第１の電位よりも高い正の第２の電位が印加される環状の第２の電極と、
前記対物レンズの磁場中であって、前記第１の電極に対して前記第２の電極とは反対側に配置され、中心部に前記電子ビームが通過する第３の開口部が形成された、前記第１の電位よりも低い第３の電位が印加される環状の第３の電極と、
を備え、
前記第２の電極は、前記第１の電極よりも中心軸上の磁束密度が低い位置の前記対物レンズの磁場中に配置されることを特徴とする電子ビーム照射装置。

【請求項2】

前記第２の電極の裏面側にオゾン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記載の電子ビーム照射装置。

【請求項3】

対物レンズにより試料面上に電子ビームの焦点が合わされている状態で、第１段目と第２段目と第３段目の環状の多段電極を用いて、前記第２段目の電極に印加する正の第１の電位を可変にし、前記第１段目の電極に印加する第２の電位と前記第３段目の電極に印加する第３の電位とを固定にして、前記試料面の凹凸に応じてダイナミックに前記電子ビームの焦点を調整する工程と、
前記第１段目の電極に印加する前記第２の電位を前記第１の電位よりも高い正の電位にして、前記第２段目の電極の光軸側に浮遊する低エネルギー成分の電子を前記第１段目の電極側に排除する工程と、
を備えたことを特徴とする電子ビームのダイナミックフォーカス調整方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子ビーム照射装置及び電子ビームのダイナミックフォーカス調整方法に係り、例えば、電子ビーム描画装置におけるダイナミックフォーカス調整方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

図１１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。

【0004】

電子ビーム描画装置では、対物レンズにより合わせた焦点位置を試料面の凹凸に応じてダイナミックに調整するダイナミックフォーカス調整が行われる。かかるダイナミックフォーカス調整は応答性の高い例えば静電レンズを用いて行われる。静電レンズとして、環状の３段電極が用いられ、上下の電極にグランド電位が印加され、２段目の電極に印加する例えば正の電位を可変に調整することによって、ダイナミックフォーカス調整が行われる（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２０１３−１９１８４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

試料面から反射した反射電子等を試料面に戻さないようにできることから、２段目の電極に正の電位を印加する方法が検討されている。しかし、対物レンズによる磁場の強度が大きくなるのに伴い、静電レンズの中央部の空間に電子が閉じ込められ、負の空間電位が形成され、電子ビームの軌道に影響を与えるといった問題が生じてきた。かかる問題は、描画装置に限るものではなく、電子ビームを照射する装置について同様の問題が生じ得る。

【0007】

そこで、本発明の一態様では、電子ビームの軌道に影響を与える負の空間電位が形成されないようにしながらダイナミックフォーカス調整が可能な装置および方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様の電子ビーム照射装置は、
電子ビームを放出する放出源と、
電子ビームを試料面上の所望の位置に偏向する偏向器と、
電子ビームを試料面上に結像する対物レンズと、
電子ビームの光軸に沿って偏向器よりも下流側であって対物レンズの磁場中に配置され、中心部に電子ビームが通過する第１の開口部が形成された、正の第１の電位が可変に印加される環状の第１の電極と、
対物レンズの磁場中であって、偏向器と第１の電極との間に配置され、中心部に電子ビームが通過する第２の開口部が形成された、第１の電位よりも高い正の第２の電位が印加される環状の第２の電極と、
対物レンズの磁場中であって、第１の電極に対して第２の電極とは反対側に配置され、中心部に電子ビームが通過する第３の開口部が形成された、第１の電位よりも低い第３の電位が印加される環状の第３の電極と、
を備えたことを特徴とする。

【0009】

また、偏向器と第２の電極との間に配置され、負の電位が印加される環状の第４の電極をさらに備えると好適である。

【0010】

また、第２の電極は、第１の電極よりも中心軸上の磁束密度が低い位置の対物レンズの磁場中に配置されると好適である。

【0011】

また、第２の電極の裏面側にオゾンを供給する供給部をさらに備えると好適である。

【0012】

本発明の一態様の電子ビームのダイナミックフォーカス調整方法は、
対物レンズにより試料面上に電子ビームの焦点が合わされている状態で、第１段目と第２段目と第３段目の環状の多段電極を用いて、第２段目の電極に印加する正の第１の電位を可変にし、第１段目の電極に印加する第２の電位と第３段目の電極に印加する第３の電位とを固定にして、試料面の凹凸に応じてダイナミックに電子ビームの焦点を調整する工程と、
第１段目の電極に印加する第２の電位を第１の電位よりも高い正の電位にして、第２段目の電極の光軸側に浮遊する低エネルギー成分の電子を第１段目の電極側に排除する工程と、
を備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明の一態様によれば、電子ビームの軌道に影響を与える負の空間電位が形成されないようにしながらダイナミックフォーカス調整ができる。その結果、高精度な描画を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【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における各領域を説明するための概念図である。

【図3】実施の形態１における対物レンズ付近の配置構成および磁場の一例を示す図である。

【図4】実施の形態１の比較例における対物レンズの磁場内の状態の一例を示す図である。

【図5】実施の形態１の比較例における対物レンズの磁場内の状態の一例を示す上面図である。

【図6】実施の形態１における対物レンズの磁場内の状態の一例を示す図である。

【図7】実施の形態２における対物レンズの磁場内の状態の一例を示す図である。

【図8】実施の形態３における対物レンズの磁場内の状態の一例を示す図である。

【図9】実施の形態４における対物レンズの磁場内の状態の一例を示す図である。

【図10】実施の形態５における対物レンズの磁場内の状態の一例を示す図である。

【図11】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。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、実施の形態では、電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、電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、検査装置等の電子ビームを照射する装置であれば構わない。また、実施の形態では、１本の電子ビームにより構成されるシングルビームが照射される構成について説明する。但し、電子ビームは、シングルビームに限るものではなく、複数本の電子ビームにより構成されるマルチビームであっても構わない。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について説明する。

【0016】

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、ブランキング偏向器（ブランカー）２１２、ブランキングアパーチャ基板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、及び静電レンズ２２０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試料１０１（基板）が配置される。試料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。

【0017】

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、ダイナミックフォーカス制御回路１２４、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、ダイナミックフォーカス制御回路１２４、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。ダイナミックフォーカス制御回路１２４には、静電レンズ２２０が接続され、制御される。

【0018】

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。

【0019】

チップパターンのデータが定義された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。

【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における各領域を説明するための概念図である。図２において、試料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。

【0022】

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、ダイナミックフォーカス制御回路１２４、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、レンズ制御回路１２２、及びダイナミックフォーカス制御回路１２４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。

【0023】

電子銃２０１（放出源）から放出された電子ビーム２００は、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、ブランキングアパーチャ基板２１４を通過するように制御され、ビームＯＦＦの状態では、ビーム全体がブランキングアパーチャ基板２１４で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になるまでにブランキングアパーチャ基板２１４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試料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。

【0024】

以上のようにブランキング偏向器２１２とブランキングアパーチャ基板２１４を通過することによって生成された各ショットの電子ビーム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により試料１０１面上に結像される。なお、静電レンズ２２０によって照射位置の凹凸面に沿ってダイナミックに焦点調整される。そして、第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、偏向器２０８によって試料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に配置された試料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試料１０１上へと偏向される。

【0025】

なお、試料１０１面の凹凸は、図示しないＺセンサ等により予め試料面上の凹凸分布を測定しておけばよい。或いは、図示しないＺセンサ等により試料面上の凹凸高さをリアルタイムに測定しながら、凹凸に応じて焦点位置をダイナミックに調整してもよい。測定データはダイナミックフォーカス制御回路１２４に出力され、かかるデータに沿って、焦点位置が補正される。

【0026】

図３は、実施の形態１における対物レンズ付近の配置構成および磁場の一例を示す図である。図３（ｂ）では、紙面のサイズの都合上対物レンズ断面が光軸に対して左側（片側）だけを示している。図３（ｂ）において、対物レンズ２０７は、ポールピース２１８が電子ビームの光軸の下流側に開口するように配置され、ポールピース２１８内部にコイル２１７が配置される。ポールピース２１８が光軸の下流側に開口する場合、対物レンズ２０７が励磁された場合で生じる軸上磁場は、図３（ａ）に示すように、ポールピース２１８開口部の若干光軸上流側から下流側に向かって徐々に大きくなり、試料面１０１面付近で最大値を経て、徐々に小さくなる。静電レンズ２２０は、かかる対物レンズ２０７の磁場中に配置される。

【0027】

図３（ｂ）において、静電レンズ２２０は、例えば第１段目の電極２２２、第２段目の電極２２４、及び第３段目の電極２２６といった３段の環状の多段電極により構成される。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、第２段目の電極２２４（第１の電極）は、電子ビームの光軸に沿って偏向器２０８よりも下流側であって対物レンズ２０７の磁場中に配置され、中心部に電子ビーム２００が通過する開口部（第１の開口部）が形成される。第２段目の電極２２４は、ダイナミックフォーカス用の制御電極となる。また、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、第１段目の電極２２２（第２の電極）は、対物レンズ２０７の磁場中であって、偏向器２０８と電極２２４との間に配置され、中心部に電子ビーム２００が通過する開口部（第２の開口部）が形成される。なお、第１段目の電極２２２（第２の電極）は、第２段目の電極２２４（第１の電極）よりも中心軸上の磁束密度が低い位置の対物レンズ２０７の磁場中に配置される。そして、第１段目の電極２２２は、偏向器２０８と第２段目の電極２２４との間の制限アパーチャ基板を兼ねる。第３段目の電極２２６（第３の電極）は、対物レンズ２０７の磁場中であって、電極２２４に対して電極２２２とは反対側に配置され、中心部に電子ビーム２００が通過する開口部（第３の開口部）が形成される。また、第３段目の電極２２２は、第２段目の電極２２４と試料１０１との間の対物アパーチャ基板を兼ねる。また、図３（ｂ）に示すように、第２段目の電極２２４に対して、第１段目の電極２２２と第３段目の電極２２６のｚ方向の厚さを薄くしても良い。同程度の厚さでも構わない。静電レンズとしての機能上は、第２段目の電極２２４に対して、第１段目の電極２２２と第３段目の電極２２６のｚ方向の厚さを厚くしても構わない。

【0028】

図４は、実施の形態１の比較例における対物レンズの磁場内の状態の一例を示す図である。実施の形態１の比較例では、図示しない対物レンズの磁場内に第１段目の電極３０２、第２段目の電極３０４、及び第３段目の電極３０６で構成される静電レンズ３００を配置する。実施の形態１の比較例では、試料１０１面、第１段目の電極３０２、及び第３段目の電極３０６にグランド電位を印加した状態で、第２段目の電極３０４に正の電位を可変に印加することによって、フォーカス調整を行う。図４において、第１段目の電極３０２の開口部を通過した入射電子は、試料面や、第３段目の電極３０６に衝突して低エネルギーの２次電子を生じる。また、静電レンズ中央部に存在する中性ガスが電離して、やはり低エネルギーの電子やイオン（正、負）を生じる。第２段目の電極３０４に正の電位を印加することにより、試料面に衝突して生じた２次電子等が試料面に戻ることを回避できる。しかし、以下のような問題が生じる。

【0029】

図５は、実施の形態１の比較例における対物レンズの磁場内の状態の一例を示す上面図である。図５では、第２段目の電極３０４の中間高さ位置を上方から見た場合を示している。図５において、対物レンズによる磁場の向きは光軸の下流側（−ｚ方向）に向いている。また、電場の向きはｘ，ｙ軸面内において光軸に向いている。かかる状態において、上述した低エネルギーの２次電子を含む電子や同じく低エネルギーのイオン（正、負）は、対物レンズによる磁場によってｘ，ｙ方向（横方向）の移動が制限される。また、これらの低エネルギーの電子やイオンは、ｚ方向（高さ方向）には、電位差によって移動が制限される。そのため、図５に示すように、第２段目の電極３０４の中央空間内で旋回しながらドリフトする。

【0030】

例えば、運動エネルギーが１ｅＶの電子の速度は、５．９×１０^５ｍ／ｓ程度、同じく１ｅＶの水素原子の速度は、約１．４×１０^４ｍ／ｓ程度となる。そして、磁束密度１ｋＧの磁場中で１ｅＶの電子のラーマー半径ρは、約０．０３ｍｍ程度、同じく１ｅＶの水素原子のラーマー半径ρは、約１．５ｍｍ程度となる。ここで、第２段目の電極３０４の中央の開口半径が例えば５ｍｍ程度とすると、低エネルギーの電子やイオンは、ラーマー半径ρが開口半径よりも小さいため電極３０４の内壁には当たらず、磁場によってトラップされ、中央空間内で旋回することになる。その結果、これらの低エネルギーの電子や負イオンは、第２段目の電極３０４の中央空間に閉じ込められる。よって、電極３０４の中央空間に負の空間電位が形成される。かかる負の空間電位によって、描画のための入射電子の軌道が影響を受け、試料面１０１上の照射位置の位置ずれを生じさせることになる。そこで、実施の形態１では、かかる負の空間電位を排除する。

【0031】

図６は、実施の形態１における対物レンズの磁場内の状態の一例を示す図である。実施の形態１では、図示しない対物レンズ２０７の磁場内に上述したように第１段目の電極２２２、第２段目の電極２２４、及び第３段目の電極２２６で構成される静電レンズ２２０を配置する。実施の形態１では、第２段目の電極２２４に、正の電位（第１の電位）を可変に印加する。一方、第１段目の電極２２２には、第２段目の電極２２４に印加される正の電位（第１の電位）よりも高い正の電位（第２の電位）が印加される。そして、試料１０１面、及び第３段目の電極２２６には、グランド電位が印加される。第２段目の電極２２４に印加される正の電位が、例えば０〜＋１００Ｖの範囲で可変に制御される場合に、第１段目の電極２２２には、かかる範囲よりも高い例えば＋１５０Ｖの電位が印加される。第１段目の電極２２２の電位と第３段目の電極２２６の電位とが固定された状態で、第２段目の電極２２４の電位に正の電位を可変に印加することによって、高速にダイナミックにフォーカス調整を行うことができる。

【0032】

図６においても、図４と同様、第１段目の電極２２２の開口部を通過した入射電子は、試料１０１面や、第３段目の電極２２６に衝突して低エネルギーの２次電子を生じる。また、静電レンズ２２０中央部の中性ガスが電離して、やはり低エネルギーの電子やイオン（正、負）を生じる。しかし、実施の形態１では、第２段目の電極２２４に印加される正の電位よりも高い正の電位が第１段目の電極２２２に印加されているので、負の電荷を持つ低エネルギー成分の電子や負イオンは、上方の第１段目の電極２２２に引き付けられ、吸収される。その結果、電極３０４の中央空間に負の空間電位が形成されない、或いは小さくなるようにできる。なお、低エネルギーの正イオンはその量が少なく、電場により補足されにくいいため影響は無視できる。

【0033】

よって、実施の形態１の電子ビームのダイナミックフォーカス調整方法では、ダイナミックフォーカス工程として、対物レンズ２０７により試料１０１面上に電子ビーム２００の焦点が合わされている状態で、第１段目と第２段目と第３段目の環状の多段電極を用いて、第２段目の電極２２４に印加する正の電位を可変にし、第１段目の電極２２２に印加する電位と第３段目の電極２２６に印加する電位とを固定にして、試料１０１面の凹凸に応じてダイナミックに電子ビーム２００の焦点を調整する。

【0034】

そして、低エネルギー成分除去工程として、第１段目の電極２２２に印加する電位を第２段目の電極２２４に印加する電位よりも高い正の電位にして、第２段目の電極２２４の光軸側に浮遊する負の低エネルギー成分１１の電子や負イオンを第１段目の電極２２２側に排除する。

【0035】

以上のように、実施の形態１によれば、電子ビーム２００の軌道に影響を与える負の空間電位が形成されないようにしながらダイナミックフォーカス調整ができる。その結果、高精度な描画を行うことができる。

【0036】

実施の形態２．
図７は、実施の形態２における対物レンズの磁場内の状態の一例を示す図である。実施の形態２では、図７に示すように、実施の形態１の構成に、さらに、オゾン（Ｏ_３）供給装置１２６とオゾン（Ｏ_３）供給口２３０を配置する。その他の描画装置１００の構成は図１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と同様である。

【0037】

オゾン（Ｏ_３）供給装置１２６は、制御計算機１１０によって制御される。また、オゾンを供給するＯ_３供給口２３０（供給部）は、図７に示すように、静電レンズ２２０内の第１段目の電極２２２（第２の電極）の裏面側に配置する。上述したように、第２段目の電極２２４の光軸側に浮遊する低エネルギー成分の電子や負イオンを第１段目の電極２２２側に引き付ける。そして、第１段目の電極２２２裏面に負の低エネルギー成分１１の電子や負イオンを衝突させる。かかる衝突によって、電極２２２には、不純物（コンタミ）１３が付着してしまう。そこで、実施の形態２では、電極２２２裏面にオゾンガスを供給する。かかるオゾンガスによって、付着したコンタミ１３を洗浄すると共に、コンタミ１３の付着自体を抑制できる。

【0038】

実施の形態３．
図８は、実施の形態３における対物レンズの磁場内の状態の一例を示す図である。実施の形態３では、図８に示すように、静電レンズ２２０内の第１段目の電極２２２の代わりに外周形状を光軸下流側に向かって先細りする円錐形状にした第１段目の電極２２３を配置する。その他の描画装置１００の構成は図１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と同様である。

【0039】

実施の形態３では、電極２２３の位置の中心軸上の磁束密度は第１段目の電極２２２の位置の中心軸上の磁束密度よりも小さくし、第１段目の電極２２３の外周形状を試料面に向かって密になる磁力線形状に沿った形状にする。かかる形状により、第１段目の電極２２３への負の低エネルギー成分１１の電子や負イオンの衝突位置を第２段目の電極２２４から遠くできる。そのため、仮に付着したコンタミによる電場が形成された場合でも、かかる電場の影響を小さくできる。

【0040】

実施の形態４．
図９は、実施の形態４における対物レンズの磁場内の状態の一例を示す図である。実施の形態４では、図９に示すように、実施の形態４における静電レンズ２２０は、第１段目の電極２２２の上方に、さらに、環状のリターディング電極２２８（第４の電極）を配置する。具体的には、偏向器２０８と第１段目の電極２２２（第２の電極）との間にリターディング電極２２８（第４の電極）を配置する。リターディング電極２２８には、負の電位が印加される。その他の描画装置１００の構成は図１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と同様である。

【0041】

かかる構成により、第１段目の電極２２２に引き付けられ、電極２２２中央の開口部を通過してしまった負の低エネルギー成分１１の電子や負イオンを、リターディング電極２２８の負電位で向きを反転させ、電極２２２上面に衝突させることができる。これにより、静電レンズ２２０の上方に配置された偏向器２０８に低エネルギー成分の電子や負イオンが衝突することを回避或いは低減できる。その結果、偏向器２０８へのコンタミの付着を回避或いは低減できる。よって、付着したコンタミによる電場に起因した偏向ずれを回避或いは低減できる。

【0042】

実施の形態５．
図１０は、実施の形態５における対物レンズの磁場内の状態の一例を示す図である。実施の形態５では、図１０に示すように、第１段目の電極２２２裏面を、例えば内外周が六角形に形成された筒状の正六角柱を隙間なく並べたハニカム構造５０に形成する。或いは、第１段目の電極２２２裏面を、凹凸を持ったコルゲート構造に形成する。同様に、第２段目の電極２２４の内壁を例えば内外周が六角形に形成された筒状の正六角柱を隙間なく並べたハニカム構造５２に形成する。或いは、第２段目の電極２２４内壁を、凹凸を持ったコルゲート構造に形成する。その他の描画装置１００の構成は図１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と同様である。

【0043】

かかる構成により、電極２２２裏面に負の低エネルギー成分１１の電子や負イオンが衝突した場合に反転させずにトラップ（捕集）できる。同様に、電極２２４内壁に負の低エネルギー成分１１の電子や負イオンが衝突した場合に反転させずにトラップ（捕集）できる。

【0044】

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。

【0045】

また、静電レンズ２２０を構成する各電極は、例えば金属材等の導電性材料を用いる。或いは、第１段目の電極２２２、及び／或いは第２段目の電極２２４をカーボン（Ｃ）材で構成しても好適である。カーボン（Ｃ）材を用いることで、２次電子の発生を抑制できる。

【0046】

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。

【0047】

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電子ビーム照射装置及び電子ビームのダイナミックフォーカス調整方法は、本発明の範囲に包含される。

【符号の説明】

【0048】

１０ 描画領域
１１ 負の電荷を持つ低エネルギー成分
１３ コンタミ
２０ ストライプ領域
３０ ＳＦ
３２，３４ ショット図形
５０，５２ ハニカム構造
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 ダイナミックフォーカス制御回路
１２６ オゾン供給装置
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 ブランキングアパーチャ基板
２１７ ポールピース
２１８ コイル
２２０，３００ 静電レンズ
２２２，２２３，２２４，２２６，３０２，３０４，３０６ 電極
２２８ リターディング電極
２３０ オゾン供給口
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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】