JP7764804B2 - 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 - Google Patents

Description

本発明は、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に関する。

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。半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、縮小投影型露光装置を用いて、石英上に形成された高精度の原画パターン（マスク、或いは特にステッパやスキャナで用いられるものはレチクルともいう。）をウェーハ上に縮小転写する手法が採用されている。高精度の原画パターンは、電子ビーム描画装置によって描画され、所謂、電子ビームリソグラフィ技術が用いられている。

電子ビーム描画装置の一形態として、マルチビームを使ったマルチ電子ビーム描画装置が知られている。マルチビーム電子ビーム描画装置は、１本の電子ビームで描画する描画装置と比較して、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。

マルチ電子ビーム描画装置では、各ショットのビームを対物レンズで描画対象である基板の表面に焦点を合わせると共に、静電レンズを使って、基板表面の凹凸に対応するように描画中にダイナミックに焦点補正（ダイナミックフォーカス）を行っている。この静電レンズをマイナスの電圧範囲で運用した場合、電子ビーム描画により発生した二次電子が基板表面に戻ることでレジストの帯電が生じ、描画パターンの位置精度向上の妨げとなる。

二次電子等の戻りによる影響を抑えるためには、基板表面に対して静電レンズをプラスの電圧範囲で運用し、二次電子を基板表面から上方に誘導することが好ましい。

特開２０１９－０７１３５４号公報 特開２０００－２６８７５５号公報 国際公開２０１１／１０８３６８号 特開昭６１－１０１９４４号公報 特開２０１３－１９７２８９号公報 特開２０１８－１７０４３５号公報 特開２０１９－２１２７６６号公報

Hirofumi Morita, Junichi Kato andNobuo Shimazu, Basic characteristics of beam position drift and field stitchingerror caused by electron beam column charging, Japanese Journal of AppliedPhysics Vol.35(1996), Part 1, No.7, July 1996, pp.4121-4127.

しかし、静電レンズをプラスの電圧範囲で運用した場合、基板表面からの二次電子が静電レンズを通過した後に急激に減速してビーム軌道上に高密度に滞留したり、偏向器の電極内面の非導電性の汚れ（コンタミネーション）に帯電したりすることで、電子ビーム近傍の電界が変化し、電子ビームの軌道を変化させ、ビーム位置精度を劣化させるという問題が発生する。

偏向器の電極の帯電の影響によるドリフトについて研究報告した非特許文献１には、偏向を行った先を中心とする狭い領域で偏向（偏向オフセット）を行うことでドリフトが低減されるという現象が記載されている。しかし、非特許文献１で実験対象としている、これまで広く産業で利用されてきた可変成形ビーム描画装置では、描画で利用する偏向領域寸法が描画スループットに大きく影響し、偏向した先の狭い領域のみで描画すると、スループットは大幅に減少するという問題が生じる。このような理由で、非特許文献１に記載された、偏向を行った先を中心とする狭い領域で偏向を行えばドリフトは減少するという現象は、実用上の利用は極めて困難で、実際に産業で利用されることはなかった。

マルチビーム描画装置では、可変成形ビーム装置とは異なり、偏向領域寸法は小さくてもスループット低下の懸念は殆どないので、上記の現象を利用できる可能性が生まれる。

しかし、ドリフト低減の為の偏向（偏向オフセット）を行うことで、アレイ歪（個別ビーム相互間の理想位置からの変位）が増加するという問題が新たに生じる。アレイ歪低減はマルチビーム光学系で新規に生じた要求課題である。マルチビーム光学系は、例えば縦横１００μｍ程度の、寸法の非常に大きいアレイビームを形成するので、１μｍ程度以下の小さいビームを形成する可変成形ビーム光学系とは異なり、アレイ歪は増加しやすく、設計においてアレイ歪の低減は非常に難しく重要である。ここで、ドリフト低減の為の偏向オフセットを行うと、偏向で生じるアレイ歪が増加し、描画精度を劣化させる。

偏向で生じるアレイ歪を低減させるには、偏向器をレンズ磁界の中に配置する構成（いわゆるインレンズ配置）が有効である事が知られている。偏向で生じるアレイ歪を低減させるには、また、偏向器を多段に配置し、各偏向器の偏向量と偏向方向を最適化する事が多く行われるが、マルチビーム描画装置に要求される高度な歪低減においては、最適化の前提として、１つの偏向器はレンズ磁界の中に配置する事（インレンズ配置）が実際上必要となる。一方、静電補正レンズは、レンズ磁界の中に配置する事（同様にインレンズ配置）が、実用上十分な補正感度（焦点補正感度や回転補正感度）を得るために必須である（特開昭６１－１０１９４４号公報、特開２０１３－１９７２８９号公報参照）。その結果、補正レンズを磁極の中心付近に配置し、偏向器は補正レンズ直上に近接させレンズ磁界の存在する所に配置する事が必要となる。

しかし、偏向器を静電補正レンズに近接させると、試料面からの二次電子が補正レンズを通過して偏向器に入った所で、減速し滞留する事が原因となりビーム（一次ビーム）の不安定性（ドリフト）が生じるという問題が新たに生じる。二次電子の減速で生じる滞留によるドリフトを対策する技術として、特開２０１８－１７０４３５号公報には、静電補正レンズの直上にプラス電圧を印加した電極を配置する技術が開示されている。また、特開２０１９－２１２７６６号公報には、プラス印加した静電補正レンズの電極を上流方向にレンズ磁界が減衰する所まで延長する技術が開示されている。しかし、これらの技術を使用すると、追加した電極や延長した補正レンズ電極が存在することで、偏向器を、レンズ磁極から上流方向に離れて磁界が減衰した所に配置せざるをえず（すなわち、インレンズ配置には出来ず）、偏向で生じるアレイ歪の低減が困難になるという問題が生じる。

上記のように、マルチビーム光学系において、従来は、二次電子の偏向器帯電によるビーム位置変動低減、二次電子滞留によるビーム位置変動低減、マルチビームアレイ歪低減を、同時に実現する事はできなかった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、二次電子の空間滞留と偏向器電極帯電によるビーム位置の変動を、アレイ歪の増加を抑えながら、同時に解決することが可能な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を提供することを課題とする。

本発明の一態様によるマルチ荷電粒子ビーム描画方法は、描画対象の基板に照射されるマルチ荷電粒子ビームを形成する工程と、静電型の位置決め偏向器の複数の電極の各々に印加される各偏向電圧の範囲に、全偏向電圧がゼロとなる状態が含まれないように、所定の偏向オフセットを加算した位置に前記マルチ荷電粒子ビームを偏向する工程と、前記マルチ荷電粒子ビームを前記基板に照射する工程と、を備え、前記各偏向電圧に、正の共通電圧を加算して、前記位置決め偏向器の各電極に印加するものである。

本発明の一態様によるマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、複数の電極を有し、描画対象の基板に照射されるマルチ荷電粒子ビームを偏向する静電型の位置決め偏向器と、前記複数の電極の各々に印加される各偏向電圧の範囲に、全偏向電圧がゼロとなる状態が含まれないように所定の偏向オフセットを加算した位置に前記マルチ荷電粒子ビームを偏向制御する偏向制御回路と、を備え、前記各偏向電圧に、正の共通電圧を加算して、前記位置決め偏向器の各電極に印加するものである。

本発明によれば、二次電子の空間滞留と偏向器電極帯電によるビーム位置の変動を、アレイ歪の増加を抑えながら、同時に解決することができる。

本発明の実施形態によるマルチ荷電粒子ビーム描画装置の概略図である。 成形アパーチャアレイ基板の模式図である。 第２対物レンズの断面図である。 （ａ）（ｂ）は比較例による二次電子の軌道を説明する図である。 偏向可能範囲及び描画偏向領域を説明する図である。 （ａ）～（ｄ）は偏向電圧の極性が一定の描画偏向領域の位置を説明する図である。 位置決め偏向器の構成例を示す図である。 （ａ）（ｂ）は位置決め偏向器の構成例を示す図である。 （ａ）～（ｃ）は偏向電圧の極性が一定の描画偏向領域の位置を説明する図である。 （ａ）（ｂ）は偏向電圧の極性が一定の描画偏向領域の位置を説明する図である。 静電型の位置決め偏向器の近傍に磁界偏向器を設けた場合の第２対物レンズの断面図である。 （ａ）（ｂ）は二次電子の軌道を説明する図である。 位置決め偏向器の構成と各電極への印加電圧を説明する図である。 位置決め偏向器の構成と各電極への印加電圧を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。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なく、イオンビーム等でもよい。

図１に示す描画装置は、マスクやウェーハ等の対象物に電子ビームを照射して所望のパターンを描画する描画部１０と、描画部１０の動作を制御する制御部６０とを備える。描画部１０は、電子光学鏡筒１２及び描画室４０を有した、マルチビーム描画装置の一例である。

電子光学鏡筒１２内には、電子銃１４、照明レンズ１６、成形アパーチャアレイ基板１８、ブランキングアパーチャアレイ基板２０、投影レンズ２２、ストッピングアパーチャ（制限アパーチャ部材）２４、第１対物レンズ２６、位置決め偏向器２８、第２対物レンズ３０、及び焦点補正レンズ３２が配置されている。描画室４０内には、ＸＹステージ４２が配置される。ＸＹステージ４２上には、描画対象となる基板４４であるマスクブランクが載置されている。

基板４４には、例えば、ウェーハや、ウェーハにエキシマレーザを光源としたステッパやスキャナ等の縮小投影型露光装置や極端紫外線露光装置を用いてパターンを転写する露光用のマスクが含まれる。また、基板４４には、既にパターンが形成されているマスクも含まれる。例えば、レベンソン型マスクは２回の描画を必要とするため、１度描画されマスクに加工された物に２度目のパターンを描画することもある。

図２に示すように、成形アパーチャアレイ基板１８には、縦ｍ列×横ｎ列（ｍ，ｎ≧２）の開口（第１開口）１８Ａが所定の配列ピッチで形成されている。各開口１８Ａは、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。開口１８Ａの形状は、円形であっても構わない。これらの複数の開口１８Ａを電子ビームＢの一部がそれぞれ通過することで、マルチビームＭＢが形成される。

ブランキングアパーチャアレイ基板２０は、成形アパーチャアレイ基板１８の下方に設けられ、成形アパーチャアレイ基板１８の各開口１８Ａに対応する通過孔２０Ａ（第２開口）が形成されている。各通過孔２０Ａには、対となる２つの電極の組からなるブランカ（図示略）が配置される。ブランカの一方はグラウンド電位で固定されており、他方をグラウンド電位と別の電位に切り替える。各通過孔２０Ａを通過する電子ビームは、ブランカに印加される電圧によってそれぞれ独立に偏向される。このように、複数のブランカが、成形アパーチャアレイ基板１８の複数の開口１８Ａを通過したマルチビームＭＢ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。

ストッピングアパーチャ２４は、ブランカにより偏向されたビームを遮蔽する。ブランカにより偏向されなかったビームは、ストッピングアパーチャ２４の中心部に形成された開口２４Ａ（第３開口）を通過する。ストッピングアパーチャ２４は、ブランキングアパーチャアレイ基板２０による個別ブランキング時のビームの漏れを少なくするために、ビームの拡がりの小さくなるクロスオーバ（光源像）の結像面に配置される。

制御部６０は、制御計算機６２、偏向制御回路６４、及びレンズ制御回路６６を有する。偏向制御回路６４は、ブランキングアパーチャアレイ基板２０に設けられたブランカや、位置決め偏向器２８の電極への印加電圧を制御する。レンズ制御回路６６は、照明レンズ１６、投影レンズ２２、第１対物レンズ２６、第２対物レンズ３０及び焦点補正レンズ３２への印加電圧を制御する。例えば、レンズ制御回路６６は、Ｚセンサ（図示略）で検出された基板４４の表面高さに基づいて、焦点補正レンズ３２に印加する電圧を制御し、焦点補正（ダイナミックフォーカス）を行う。

電子銃１４（放出部）から放出された電子ビームＢは、照明レンズ１６によりほぼ垂直に成形アパーチャアレイ基板１８全体を照明する。電子ビームＢが成形アパーチャアレイ基板１８の複数の開口１８Ａを通過することによって、複数の電子ビームからなるマルチビームＭＢが形成される。マルチビームＭＢは、ブランキングアパーチャアレイ２０のそれぞれ対応するブランカ内を通過する。

ブランキングアパーチャアレイ基板２０を通過したマルチビームＭＢは、投影レンズ２２によって縮小され、ストッピングアパーチャ２４の中心の開口２４Ａに向かって進む。ここで、ブランキングアパーチャアレイ基板２０のブランカによって偏向された電子ビームは、ストッピングアパーチャ２４の開口２４Ａから位置がはずれ、ストッピングアパーチャ２４によって遮蔽される。一方、ブランカによって偏向されなかった電子ビームは、ストッピングアパーチャ２４の開口２４Ａを通過する。ブランカのオン／オフによって、ブランキング制御が行われ、ビームのオン／オフが制御される。

このように、ストッピングアパーチャ２４は、ブランキングアパーチャアレイ基板２０のブランカによってビームＯＦＦの状態になるように偏向された各ビームを遮蔽する。

ストッピングアパーチャ２４を通過したマルチビームＭＢは、第１対物レンズ２６、第２対物レンズ３０及び焦点補正レンズ３２により焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像となり、基板４４上に照射される。

第１対物レンズ２６と第２対物レンズ３０との間に配置された位置決め偏向器２８は、連続的に移動するＸＹステージ４２上に載置された基板４４の所望の位置にマルチビームＭＢを偏向照射する。位置決め偏向器２８は、複数の電極を有するものであり、例えば４個の電極を有する四極偏向器や８個の電極を有する八極偏向器を用いることができる。位置決め偏向器２８の各電極への印加電圧を変えることで、ビーム偏向位置（基板４４におけるビーム照射位置）を変化させることができる。

マルチビームＭＢが基板４４に照射される寸法は１００マイクロメートル角程度と広いので、位置決め偏向器２８が偏向すべき領域（描画偏向領域）の寸法が前記マルチビームＭＢの寸法と比較して狭くても、描画スループット上の問題は生じない。例えば、数マイクロメートル角から１０マイクロメートル角程度で十分である。これは、可変成形型電子ビーム描画装置が、描画スループットを達成するために１００マイクロメートル角程度と広い描画偏向領域を必要とすることと、大きく異なる点である。

焦点補正レンズ３２は、位置決め偏向器２８よりも、マルチビームＭＢの進行方向の下流側に配置される。

照明レンズ１６、投影レンズ２２、第１対物レンズ２６及び第２対物レンズ３０には、電磁レンズ（磁界型レンズ）が用いられるが、一部または全部を静電レンズとしてもかまわない。焦点補正レンズ３２は基板４４の表面の高さ変動に対するダイナミックフォーカス調整を行うものであり、静電レンズが用いられるが、電磁レンズ（軸対称磁界を発生させるコイルを含む）を用いてもよい。また、各印加電圧や励磁電流が一定の関係で連動して変化する多段のレンズ系で構成してもよい。あるいは、第２対物レンズ３０が焦点補正レンズ３２の機能を合わせて備えてもよいし、第２対物レンズ３０と焦点補正レンズ３２とが一定の関係で連動することでフォーカス調整を行う構成としてもよい。

第２対物レンズ３０は電磁レンズであり、図３に示すように、コイル３０ａと、コイル３０ａを収容するヨーク３０ｂとを有する。ヨーク３０ｂは鉄などの透磁率の高い材料で構成され、一部に切り欠き（ポールピース３０ｃ）が設けられている。

コイル３０ａに電流を流して作られた磁力線が、ポールピース３０ｃを介して空間に漏洩し、磁界が作られる。

焦点補正レンズ３２は、例えば第２対物レンズ３０の内部、例えばポールピース３０ｃの高さに合わせて配置される。焦点補正レンズ３２は静電レンズであり、リング状の電極を有する。この電極には基板表面に対して正の電圧が印加され、焦点補正レンズ３２は基板表面に対してプラスの電圧範囲で運用される。

マルチビームＭＢ（一次ビーム）が基板４４に照射されると、基板面から二次電子が放出される。焦点補正レンズ３２をプラスの電圧範囲で運用することにより、二次電子は、基板面から上方へ誘導され、電子光学鏡筒１２内を上方へ進む。二次電子が基板面へ戻ることを抑制し、レジストの帯電による位置変動を抑えることができる。

描画処理では、基板４４表面のレジストがビーム照射により蒸発し、位置決め偏向器２８の複数の電極の表面にコンタミネーション（汚れ）が付着することがある。電子光学鏡筒１２内を上方へ進む二次電子は、位置決め偏向器２８の電極表面のコンタミネーションに到達して帯電し、マルチビームＭＢの軌道を変化させ得る。

従来の描画装置では、ビーム偏向位置（基板４４におけるビーム照射位置）を変化させる動作において、図４（ａ）（ｂ）に示すように、位置決め偏向器２８の各電極に印加する偏向電圧の極性が変わっていた。偏向電圧の極性が変わると、位置決め偏向器２８内の電界の強度と方向が大きく変わり、二次電子の到達位置、すなわち帯電位置が、電極を跨いで大きく変わる。帯電位置が大きく変わることで、ビーム近傍の電界の大きな変化が生じ、その結果、大きなビーム照射位置変動（ドリフト）が生じる。

そこで、本実施形態では、位置決め偏向器２８の偏向位置にオフセット（偏向オフセット）を加えて、すなわち偏向位置をシフトさせて動作させることで、二次電子をビーム中心付近から除去され横向きのほぼ一定方向に移動し、偏向器表面等の限定された領域に導かれ到達する。例えば、図５に示すように、描画偏向領域Ｒ１内に偏向電圧の原点、すなわち、位置決め偏向器２８の全電極の偏向電圧が０（全偏向電圧が０）となる状態を含まないように、偏向可能範囲Ｒ０内で描画偏向領域Ｒ１をシフトさせる。ここで、偏向可能範囲Ｒ０は、偏向制御回路６４に含まれる偏向アンプの最大出力で偏向が可能な範囲である。描画偏向領域Ｒ１は、描画処理で必要な偏向領域である。描画偏向領域Ｒ１内に偏向電圧の原点を含まないようにすることで、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、偏向位置の変化に対する二次電子の到達位置、すなわち帯電位置の変化が抑えられるので、ビーム照射位置変動（ドリフト）が抑えられる。

さらに、位置決め偏向器２８の各電極（個々の電極）の偏向電圧の極性が一定で変わらないように偏向オフセットを設定すると、より効果的である。各電極の偏向電圧の極性が一定となるようにするには、四極偏向器においては、図６（ａ）～図６（ｄ）に示す領域Ｒ１１～Ｒ１４のいずれかに描画偏向領域Ｒ１を収めるようにすればよい。これにより、二次電子が偏向電極に当たる領域がより限定されるので、帯電の発生する位置の範囲もより限定される。その結果、位置決め偏向器２８内の電界の強度及び方向の変化が抑えられ、ビーム照射位置変動（ドリフト）が抑制され、ビーム位置精度は向上する。

なお、「各電極の偏向電圧の極性が一定となるように偏向オフセットを設定する」と、自動的に（必ず）、「全偏向電圧が０となる状態を含まない」は満足される。従って、「極性が一定となる」は「全偏向電圧が０を含まない」をより限定した条件となっている。

なお、偏向器に印加する電圧に関する条件が、ドリフト低減においては、より直接的に寄与するものである。あくまでも、その結果として基板面上のビーム偏向位置や偏向領域がシフトするものであり、必ずしも基板面上のビーム偏向位置や偏向領域自体がドリフト低減に直接寄与しているとはいえない。

ここで、描画時は常に一定の偏向オフセットをかけ、描画時の偏向の原点を偏向オフセットによりシフトした位置とするように動作パラメータ上で設定することで、基板４４上の所望の位置にビームを照射することができる。偏向オフセットにより使用できる描画偏向領域は狭くなるが、マルチビーム描画装置では広い描画偏向領域を必要としないので、実用上問題にはならない。また、偏向オフセットは、描画動作中に一定とすることがドリフト低減の面から最も効果的である。なお、上述したように「偏向電圧が０を含まない」または「極性が一定となる」という条件を満たす範囲であれば、描画動作中に偏向オフセットを若干変化させてもよい。この場合には、ＸＹステージ４２の位置を偏向オフセットの変化量に応じて修正する必要がある。

図７は、位置決め偏向器２８の構成の一例を示す。図７に示す例では、位置決め偏向器２８は、４個の電極２８ａ～２８ｄを有する静電型の四極偏向器である。偏向オフセットを（Ｘ_０、Ｙ_０）、描画データのパターン位置に基づくパターン描画用の偏向量を（Ｘ、Ｙ）、偏向感度係数をｋとした場合、電極２８ａ～２８ｄに印加する偏向電圧Ｖ_１～Ｖ_４は以下のようになる。
Ｖ_１＝ｋ（Ｘ_０＋Ｘ）
Ｖ_２＝ｋ（Ｙ_０＋Ｙ）
Ｖ_３＝ｋ（－Ｘ_０－Ｘ）
Ｖ_４＝ｋ（－Ｙ_０－Ｙ）

ｘ方向の偏向可能範囲を－Ｘ_ＭからＸ_Ｍまで、ｙ方向の偏向可能範囲を－Ｙ_ＭからＹ_Ｍまで、ｘ方向の描画偏向領域を－Ｘ_ＷからＸ_Ｗまで、ｙ方向の偏向偏向領域を－Ｙ_ＷからＹ_Ｗまでとした場合について考える。図５に示すように、描画偏向領域Ｒ１内に偏向電圧の原点を含まないように、かつ位置決め偏向器２８の各電極の偏向電圧の極性が一定となるための偏向オフセット（Ｘ_０、Ｙ_０）は、以下の条件式を満足すればよい。
Ｘ_Ｗ＜｜Ｘ_０｜≦Ｘ_Ｍ－Ｘ_Ｗ
Ｙ_Ｗ＜｜Ｙ_０｜≦Ｙ_Ｍ－Ｙ_Ｗ

上記の条件式を満たす偏向オフセット（Ｘ_０、Ｙ_０）を事前に求め、制御部６０のメモリ（図示略）に記憶させる。

描画処理時、制御計算機６２は、記憶装置から描画データを読み出し、複数段のデータ変換処理を行って装置固有のショットデータを生成する。ショットデータには、各ショットの照射量及び照射位置座標等が定義される。照射位置座標は、上述の偏向オフセット（Ｘ_０、Ｙ_０）を偏向の原点として算出する。

制御計算機６２は、ショットデータに基づき各ショットの照射量を偏向制御回路６４に出力する。偏向制御回路６４は、入力された照射量を電流密度で割って照射時間ｔを求める。そして、偏向制御回路６４は、対応するショットを行う際、照射時間ｔだけブランカがビームＯＮするように、ブランキングアパーチャアレイ基板２０の対応するブランカに偏向電圧を印加する。

また、偏向制御回路６４は、ショットデータで示される照射位置にビームが照射されるように描画用偏向量（Ｘ、Ｙ）を求め、これに偏向オフセット（Ｘ_０、Ｙ_０）を加算又は減算し、偏向感度係数ｋを乗じた上記の偏向電圧Ｖ_１～Ｖ_４を、位置決め偏向器２８の各電極２８ａ～２８ｄに印加する。なお、前記描画用偏向量を求める際には、ＸＹステージ４２の位置情報をレーザー測長装置等の位置測定器（図示せず）から取得し利用する。

このように、位置決め偏向器２８の各偏向電極の偏向電圧の極性が一定となるようにして、二次電子を位置決め偏向器２８の限られた領域に導き、偏向器帯電の変化を抑制することで、ビームを安定化させることができる。

位置決め偏向器２８は、図８（ａ）（ｂ）に示すような、８個の電極２８ａ～２８ｈを有する八極偏向器を用いてもよい。図８（ａ）（ｂ）に示す偏向器は設置角が２２．５度異なり、本明細書では、（ａ）のように偏向座標軸が偏向電極の間隙の中心を通るように配置したものを２２．５度回転配置と呼び、（ｂ）のように偏向座標軸が偏向電極の中心を通るように配置したものを０度回転配置と呼ぶ。

図８（ａ）に示す２２．５度回転配置では、電極２８ａ～２８ｈに印加される偏向電圧Ｖ_１～Ｖ_８は、偏向オフセット（Ｘ_０、Ｙ_０）、描画用偏向量（Ｘ、Ｙ）、偏向感度係数ｋを用いて、以下のように表される。
Ｖ_１＝ｋ｛（Ｘ_０＋Ｘ）＋ａ（Ｙ_０＋Ｙ）｝
Ｖ_２＝ｋ｛（Ｙ_０＋Ｙ）＋ａ（Ｘ_０＋Ｘ）｝
Ｖ_３＝ｋ｛（Ｙ_０＋Ｙ）－ａ（Ｘ_０＋Ｘ）｝
Ｖ_４＝ｋ｛－（Ｘ_０＋Ｘ）＋ａ（Ｙ_０＋Ｙ）｝
Ｖ_５＝ｋ｛－（Ｘ_０＋Ｘ）－ａ（Ｙ_０＋Ｙ）｝
Ｖ_６＝ｋ｛－（Ｙ_０＋Ｙ）－ａ（Ｘ_０＋Ｘ）｝
Ｖ_７＝ｋ｛－（Ｙ_０＋Ｙ）＋ａ（Ｘ_０＋Ｘ）｝
Ｖ_８＝ｋ｛（Ｘ_０＋Ｘ）－ａ（Ｙ_０＋Ｙ）｝
ａ＝√２－１≒０．４１４

２２．５度回転配置において、位置決め偏向器２８の各電極の偏向電圧の極性が一定となるようにするためには、描画偏向領域が、図９（ａ）に示す２２．５度～６７．５度、及びそこから９０度毎の領域Ｒａ（Ｒａ１～Ｒａ４）、図９（ｂ）に示す－２２．５度～２２．５度、及びそこから１８０度回転した領域Ｒｂ（Ｒｂ１，Ｒｂ２）、又は図９（ｃ）に示す６７．５度～１１２．５度、及びそこから１８０度回転した領域Ｒｃ（Ｒｃ１，Ｒｃ２）のいずれかに収まっていればよい。

描画偏向領域を領域Ｒａに収めるためには、偏向オフセット（Ｘ_０、Ｙ_０）が、以下の条件式を満足すればよい。
｜Ｙ_０｜＋Ｙ_Ｗ＜（√２＋１）（｜Ｘ_０｜－Ｘ_Ｗ）
｜Ｙ_０｜－Ｙ_Ｗ＞（√２－１）（｜Ｘ_０｜＋Ｘ_Ｗ）
｜Ｘ_０｜≦Ｘ_Ｍ－Ｘ_Ｗ
｜Ｙ_０｜≦Ｙ_Ｍ－Ｙ_Ｗ

描画偏向領域を領域Ｒｂに収めるためには、偏向オフセット（Ｘ_０、Ｙ_０）が、以下の条件式を満足すればよい。
｜Ｙ_０｜＋Ｙ_Ｗ＜（√２－１）（｜Ｘ_０｜－Ｘ_Ｗ）
｜Ｙ_０｜－Ｙ_Ｗ＞－（√２－１）（｜Ｘ_０｜－Ｘ_Ｗ）
｜Ｘ_０｜≦Ｘ_Ｍ－Ｘ_Ｗ
｜Ｙ_０｜≦Ｙ_Ｍ－Ｙ_Ｗ

描画偏向領域を領域Ｒｃに収めるためには、偏向オフセット（Ｘ_０、Ｙ_０）が、以下の条件式を満足すればよい。
｜Ｘ_０｜＋Ｘ_Ｗ＜（√２－１）（｜Ｙ_０｜－Ｙ_Ｗ）
｜Ｘ_０｜－Ｘ_Ｗ＞－（√２－１）（｜Ｙ_０｜－Ｙ_Ｗ）
｜Ｘ_０｜≦Ｘ_Ｍ－Ｘ_Ｗ
｜Ｙ_０｜≦Ｙ_Ｍ－Ｙ_Ｗ

図８（ｂ）に示す０度回転配置では、電極２８ａ～２８ｈに印加される偏向電圧Ｖ_１～Ｖ_８は、偏向オフセット（Ｘ_０、Ｙ_０）、描画用偏向量（Ｘ、Ｙ）、偏向感度係数ｋ´を用いて、以下のように表される。
Ｖ_１＝ｋ´（Ｘ_０＋Ｘ）
Ｖ_２＝ｋ´ｂ｛（Ｘ_０＋Ｘ）＋（Ｙ_０＋Ｙ）｝
Ｖ_３＝ｋ´（Ｙ_０＋Ｙ）
Ｖ_４＝ｋ´ｂ｛－（Ｘ_０＋Ｘ）＋（Ｙ_０＋Ｙ）｝
Ｖ_５＝－ｋ´（Ｘ_０＋Ｘ）
Ｖ_６＝－ｋ´ｂ｛（Ｘ_０＋Ｘ）＋（Ｙ_０＋Ｙ）｝
Ｖ_７＝－ｋ´（Ｙ_０＋Ｙ）
Ｖ_８＝－ｋ´ｂ｛－（Ｘ_０＋Ｘ）＋（Ｙ_０＋Ｙ）｝
ｂ＝１／√２≒０．７０７

０度回転配置において、位置決め偏向器２８の各電極の偏向電圧の極性が一定となるようにするためには、描画偏向領域が、図１０（ａ）に示す０度～４５度、及びｘ軸、ｙ軸、原点に関して対称な領域Ｒｄ（Ｒｄ１～Ｒｄ４）、又は図１０（ｂ）に示す４５度～９０度、及びｘ軸、ｙ軸、原点に関して対称な領域Ｒｅ（Ｒｅ１～Ｒｅ４）のいずれかに収まっていればよい。

描画偏向領域を領域Ｒｄに収めるためには、偏向オフセット（Ｘ_０、Ｙ_０）が、以下の条件式を満足すればよい。
｜Ｙ_０｜＋Ｙ_Ｗ＜｜Ｘ_０｜－Ｘ_Ｗ
｜Ｘ_０｜≦Ｘ_Ｍ－Ｘ_Ｗ
｜Ｙ_０｜≦Ｙ_Ｍ－Ｙ_Ｗ
｜Ｙ_０｜＞Ｙ_Ｗ

描画偏向領域を領域Ｒｅに収めるためには、偏向オフセット（Ｘ_０、Ｙ_０）が、以下の条件式を満足すればよい。
｜Ｘ_０｜＋Ｘ_Ｗ＜｜Ｙ_０｜－Ｙ_Ｗ
｜Ｘ_０｜≦Ｘ_Ｍ－Ｘ_Ｗ
｜Ｙ_０｜≦Ｙ_Ｍ－Ｙ_Ｗ
｜Ｘ_０｜＞Ｘ_Ｗ

図１３に示すように、位置決め偏向器２８の各電極への印加電圧に、基板表面に対してプラスの共通電圧Ｖｃを加算すれば、より確実にドリフトを低減する事が出来る。この共通電圧Ｖｃは、焦点補正レンズ３２へ印加される正の電圧Ｖ_Fの上限値以上の値とすることが好ましい。これにより、焦点補正レンズ３２を通過した二次電子が減速せずに位置決め偏向器２８へ移動するため、焦点補正レンズ３２と位置決め偏向器２８との間での二次電子の滞留を防止し、ビーム照射位置精度を向上できる。静電偏向器を焦点補正レンズに近接して配置しているが、二次電子滞留によるドリフトが生じないので、レンズ磁界が存在する所への偏向器配置が可能となり、偏向で生じるアレイ歪を低減する事ができ、偏向オフセットを掛けてもアレイ歪の増加を抑えることができる。さらに、図１４に示す例のように、位置決め偏向器を２段とし、一方の位置決め偏向器２８は焦点補正レンズに近接して配置し、２つの位置決め偏向器２８、２８′の偏向量と偏向方向を最適化する事で、偏向オフセットによるアレイ歪の増加をより低減する事が出来る。

なお、一般的には静電偏向器と焦点補正レンズの電圧を印加する電極の間にリング状のアース電極を配置する場合があるが、このようなアース電極を配置せず、両者の（電圧を印加する）電極を近接して配置すれば、アース電極付近の短い区間での一時的減速（二次電子の減速）も生じないので、滞留によるドリフトをさらに確実に低減できる。

例えば、図７に示した四極偏向器で構成する位置決め偏向器の場合、各電極への印加電圧を以下のようにする。
Ｖ_１＝Ｖｃ＋ｋ（Ｘ_０＋Ｘ）
Ｖ_２＝Ｖｃ＋ｋ（Ｙ_０＋Ｙ）
Ｖ_３＝Ｖｃ＋ｋ（－Ｘ_０－Ｘ）
Ｖ_４＝Ｖｃ＋ｋ（－Ｙ_０－Ｙ）

上記式において、左辺が各電極への印加電圧、右辺第１項（Ｖｃ）が共通電圧、右辺第二項（ｋの掛かる項）が既に説明した偏向電圧である。なお、本明細書においては、偏向器への「印加電圧」と「偏向電圧」とを区別している。「印加電圧」は各電極に印加される電圧であり、共通電圧と偏向電圧とを加算した物である。「偏向電圧」は偏向電界の生成に寄与する電圧であり、これにより入射ビームと二次電子は偏向される。なお、共通電圧を印加しない場合は、偏向器への「印加電圧」と「偏向電圧」は一致する。

図１１のように静電型の位置決め偏向器２８の近傍に磁界偏向器２９を設けてもよい。磁界偏向器２９を、位置決め偏向器２８の偏向オフセットと逆向きの偏向オフセットが生じるように励磁することで、入射ビーム（マルチビームＭＢ）の基板面での偏向オフセットの一部または全部を打ち消し、入射ビームの歪みや収差をさらに低減できる。磁界偏向器２９の励磁量は位置決め偏向器２８の偏向オフセットに応じて設定すればよく、偏向位置決め動作と連動して変化させる必要はない。あるいは、位置決め偏向器２８の偏向オフセットを打ち消した上で、偏向位置決め動作と連動して励磁量の一部を変化させてもよい。磁界偏向器２９が位置決め偏向器２８の偏向オフセットの全部を打ち消す場合は、基板面上の描画偏向領域（図５のＲ１）の中心は０となり偏向位置のオフセットは実際上生じないが、上述した通り、基板面上の偏向位置や偏向領域自体がドリフト低減に直接寄与するわけではない。すなわち、上述した偏向電圧に関する条件を満たすことでドリフト低減の効果は得られる。なお、磁界偏向は、ビームの進行方向に応じて偏向方向が逆転するため、入射ビームとは逆方向に進む二次電子の偏向は阻害されない。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１０ 描画部
１２ 電子光学鏡筒
１４ 電子銃
１６ 照明レンズ
１８ 成形アパーチャアレイ基板
２０ ブランキングアパーチャアレイ基板
２２ 投影レンズ
２４ ストッピングアパーチャ
２６ 第１対物レンズ
２８ 位置決め偏向器
２９ 磁界偏向器
３０ 第２対物レンズ
３２ 焦点補正レンズ
４０ 描画室
４２ ＸＹステージ
４４ 基板
６０ 制御部

Claims (11)

1. 描画対象の基板に照射されるマルチ荷電粒子ビームを形成する工程と、
   静電型の位置決め偏向器の複数の電極の各々に印加される各偏向電圧が全てゼロとなる状態が含まれないように、所定の偏向オフセットを加算した位置に前記マルチ荷電粒子ビームを偏向する工程と、
   前記マルチ荷電粒子ビームを前記基板に照射する工程と、
   を備え、
   前記各偏向電圧に、正の共通電圧を加算して、前記位置決め偏向器の各電極に印加する、マルチ荷電粒子ビーム描画方法。
2. 前記各偏向電圧の範囲において、各電極の電圧の極性が一定となるように、前記所定の偏向オフセットを加算した位置に前記マルチ荷電粒子ビームを偏向する工程を備える、請求項１に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画方法。
3. 前記位置決め偏向器より前記マルチ荷電粒子ビームの進行方向の下流側に配置された焦点補正レンズを正の電圧範囲で動作させる、請求項１又は２に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画方法。
4. 前記共通電圧は、前記焦点補正レンズへ印加される正の電圧の上限値以上の値である、請求項３に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画方法。
5. 磁界偏向器を用いて、前記偏向オフセットとは逆方向の偏向を生じさせる、請求項１又は２に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画方法。
6. 複数の電極を有し、描画対象の基板に照射されるマルチ荷電粒子ビームを偏向する静電型の位置決め偏向器と、
   前記複数の電極の各々に印加される各偏向電圧が全てゼロとなる状態が含まれないように所定の偏向オフセットを加算した位置に前記マルチ荷電粒子ビームを偏向制御する偏向制御回路と、
   を備え、
   前記各偏向電圧に、正の共通電圧を加算して、前記位置決め偏向器の各電極に印加する、マルチ荷電粒子ビーム描画装置。
7. 前記偏向制御回路は、前記各偏向電圧の範囲において、各電極の電圧の極性が一定となるように、前記所定の偏向オフセットを加算した位置に前記マルチ荷電粒子ビームを偏向制御する、請求項６に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
8. 前記位置決め偏向器より前記マルチ荷電粒子ビームの進行方向の下流側に配置された焦点補正レンズと、
   前記焦点補正レンズを正の電圧範囲で動作させるレンズ制御回路と、
   をさらに備える請求項６に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
9. 前記共通電圧は、前記焦点補正レンズへ印加される正の電圧の上限値以上の値である、請求項８に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
10. 前記偏向オフセットとは逆方向の偏向を生じさせる磁界偏向器をさらに備える、請求項６に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
11. 前記位置決め偏向器は、２段の偏向器で構成される、請求項６に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。