(57)【要約】【課題】レジストから反射されて荷電粒子線レンズに戻る荷電粒子線により荷電粒子線レンズが加熱されることによる変形量を抑制し得る静電レンズユニットを提供することにある。【解決手段】荷電ビームが通過する貫通孔５を有する複数の電極１を、間隔規定部材２により離間して配置した静電レンズが、固定部材３に固定されてなる静電レンズユニットであって、  前記静電レンズを前記固定部材に固定する位置が、前記静電レンズの光軸方向の厚さ中心よりも、前記荷電ビームが出射する側に位置されており、  更に、前記静電レンズの前記荷電ビームが入射する側の面の一部が、支持部材４を介して固定部材３に接続されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電ビームが通過する貫通孔を有する複数の電極を、間隔規定部材により離間して配置した静電レンズが、固定部材に固定されてなる静電レンズユニットであって、
前記静電レンズを前記固定部材に固定する位置が、前記静電レンズの光軸方向の厚さ中心よりも、前記荷電ビームが出射する側に位置されており、
更に、前記静電レンズの前記荷電ビームが入射する側の面の一部が、支持部材を介して固定部材に接続されていることを特徴とする静電レンズユニット。
【請求項２】
前記固定部材の前記電極または前記間隔規定部材との接続面が、光軸を法線とする面に対して傾斜または曲率を有することを特徴とする請求項１に記載の静電レンズユニット。
【請求項３】
前記電極と前記支持部材との接続において、前記支持部材は直接接続される材料よりも高い線膨張率を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の静電レンズユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビーム等の荷電粒子線を用いた装置に使用される電子光学系の技術分野に属し、特に露光装置に用いられる電子光学系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの生産において、電子ビーム露光技術は、０．１μｍ以下の微細パターン露光を可能とするリソグラフィの有力候補である。これらの装置では、電子ビームの電子光学特性を制御するための電子光学素子が用いられる。特に、電子レンズには、電磁型と静電型があり、静電型は電磁型に比べコイルコアを設ける必要がなく構成が容易であり小型化に有利となる。また、電子ビーム露光技術のうち、マスクを用いずに複数本の電子ビームで同時にパターンを描画するマルチビームシステムの提案がなされている（特許文献１）。マルチビーム型露光装置の内部に配置できる電子レンズのアレイ数によりビーム数が決まり、スループットを決定する大きな要因となる。そのため、近年より高い配列密度が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２０１１／０４３６６８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
露光装置の更なる高スループット化と、露光パターンの更なる高精細化に伴い、荷電粒子線露光装置には更なる高密度な荷電粒子ビームが要求されるようになってきた。しかしながら、このような高密度な荷電粒子ビームを感光レジストを塗布したウェハに照射した場合、レジストからの反射荷電粒子による荷電粒子線レンズへの入熱が問題となる場合がある。荷電粒子線レンズへの入熱が大きくなると入熱量に応じて荷電粒子線レンズの熱変形量も増大する。特に光軸方向の変形は荷電粒子ビームの焦点のズレを起こし像のボケを生じさせる場合があった。また光軸方向の変形はレンズ開口パターンによる補正が出来ないため、重要な課題となる。特に露光基板側への変形はレンズと被露光体との接触による被害を生ずるリスクがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、荷電ビームが通過する貫通孔を有する複数の電極を、間隔規定部材により離間して配置した静電レンズが、固定部材に固定されてなる静電レンズユニットであって、
前記静電レンズを前記固定部材に固定する位置が、前記静電レンズの光軸方向の厚さ中心よりも、前記荷電ビームが出射する側に位置しており、
更に、前記静電レンズの前記荷電ビームが入射する側の電極面の一部が、支持部材を介して固定部材に接続されていることを特徴とする静電レンズユニットに関する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の静電レンズユニットによれば、荷電粒子線レンズの光軸に沿った変形方向を荷電粒子線源側に規定でき、さらに荷電粒子線源側に配置された支持部材で荷電粒子線レンズの変形を抑えることができるので、荷電粒子線レンズの光軸方向の変形量を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第一の実施形態を説明する図である。
【図２】本発明の第二の実施形態を説明する図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る実施例を説明する図である。
【図４】本発明の第二の実施形態に係る実施例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明の静電レンズユニットの好ましい実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。
【０００９】
図１及び２を用いて、本発明の第１乃至３の実施形態を説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１０】
＜発明を実施するための形態１＞
図１（ａ）は本発明における第１の実施形態の荷電粒子線レンズの構成概略の断面図である。図１で示す１は板状の少なくとも２つ以上の電極であり、それぞれ各種金属、または各種半導体などから構成される。２は板状の少なくとも１つ以上の間隔規定部材であり、各種ガラス、または各種セラミックなどから構成され、間隔規定部材により電極１が離間して配置される。３は固定部材であり、各種金属、各種半導体、各種ガラス、または各種セラミックから構成される。４は支持部材であり、各種金属、各種半導体、各種ガラス、または各種セラミックから構成される。電極１、間隔規定部材２には不図示の荷電粒子線源から放出された荷電粒子で構成される荷電ビームが通過する貫通孔５が形成されており、間隔規定部材２の１つの貫通孔に対して電極１は複数のアレイ配置された貫通孔を有する。また貫通孔５を通過した電子は不図示のレジストに照射される。ここで、例えば電極１の端２枚をアース電位とし、中間の電極に負電圧を印加とすると、アインツェルレンズとして機能する。
【００１１】
このとき図１（ｂ）に示すように、荷電粒子線レンズの光軸方向に対する厚さの中心位置（Ａ）からレジスト側（荷電ビームが出射する側）にずれた位置（Ｂ）にある電極１または間隔規定部材２と固定部材３が固定された構成とする。このときレジストからの荷電粒子線源により荷電粒子線レンズに発熱が生じると、荷電粒子線レンズの光軸方向の変形を荷電粒子線源側（荷電ビームが入射する側）に規定することができる。このとき支持部材４は荷電粒子線レンズの変形を粒子線源側から押さえる機能を有し、電極１との接続は直接でも良いし、他の部材を間に配置して間接的に接続しても良い。さらにこの接続は接合させても良いし、接触させても良い。さらに支持部材４は、固定部材３に固定される間隔規定部材２よりも弾性係数が大きい材料がより好ましい。このとき粒子線源側に変形したレンズを固定部材３に接続された支持部材４により押さえることができるので、荷電粒子線レンズの光軸方向の変形量を抑制することができる。以上では電極１の数が３枚の形態を用いて説明したが、図１（ｃ）のように電極１の数が二枚（イマージョンレンズ）のときにはレジスト側の電極１と固定部材３とを固定すれば同様の効果を得ることができる。
【００１２】
以上のように、電極１の発熱により生じる変形の方向を規定しさらにその変形を押さえることで、本発明の構成によれば著しく荷電粒子線レンズの変形量を抑制することができる。
【００１３】
＜発明を実施するための形態２＞
次に、図２を用いて本発明の第２の実施形態を説明する。図２（ａ）は本発明における第２の実施形態の荷電粒子線レンズの構成概略断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）中の破線で囲まれた領域の拡大図を表わしている。図２（ｂ）で示すように第２の実施形態は、第１の実施形態に記載した固定部材３のレジスト側の面（固定部材３２の間隔部材２２との接続面）に予め光軸に水平方向に対して傾斜が設けられている。電子線レンズと固定部材３２が接合されると、図２（ｂ）中のＡ点を起点に荷電粒子線レンズは歪を持ち、Ａ点がＢ点よりも荷電粒子線源側であれば荷電粒子線レンズは荷電粒子線源側に凸形状となり、レジスト側であればレジスト側に凸形状に変形する。この荷電粒子線レンズの変形による歪を反射荷電粒子による熱変形の方向と逆に与えることでレンズへの入熱に起因する変形量がキャンセルされることになる。よって荷電粒子線レンズの変形量をより抑制することができる。例えば図２（ａ）に示されるアインツェルレンズの場合、先に述べた本発明の作用の一つにより、熱が流入するときの静電レンズには図に対して上向きの力が働く。これに対し、図２（ｂ）に示すように、固定部材３２から遠い側のＡ点をレジストが塗布されたウェハ側に位置させることで、静電レンズに対して下向きの歪を付加することができる。これにより、入熱に起因する光軸方向の変形を軽減させることができる。ここでは固定部材３に光軸を法線とする面に対して傾斜をもたせたが、傾斜をもたせる代わりに一部または全面に曲率を与えてもよい。以上のように、本発明の構成によれば著しく荷電粒子線レンズの変形量を抑制することができる。
【００１４】
＜発明を実施するための形態３＞
次に、第３の実施形態を説明する。基本的な実施形態は実施形態１と同様であるが、支持部材４と電極１１の接続は接合されていて、支持部材４の材料は電極１１に直接接続されている場合は電極１１の材料、間に他の部材を介している場合は間に入れた材料よりも線膨張係数が大きい材料を選択する。荷電粒子線レンズがレジストからの荷電粒子線源で加熱されたとき、熱がレンズを通して支持部材４まで伝わる。支持部材４と支持部材４と荷電粒子線レンズ側で接合される材料は共に水平方向に熱膨張するが、線膨張係数（線膨張率）の違いにより支持部材４はより大きく伸びる。このとき両材料は接合されているので、界面で曲げモーメント発生し応力が規定した熱変形方向と逆にかかる。すなわち荷電粒子線レンズの変形を押さえる方向に力が加わり、荷電粒子線レンズの変形を抑制する効果がある。以上のように、本発明の構成によれば著しく荷電粒子線レンズの変形量を抑制することができる。
【実施例】
【００１５】
以下に、上記で述べた各々の実施形態に基づく、より具体的な実施例を示す。
【００１６】
＜第１の実施例＞
図３（ａ）は本発明の特徴を最もよく表す図面であり、同図において１は電極、２は間隔規定部材、３は固定部材、４は支持部材、５は不図示の荷電粒子線源から放出された荷電粒子が通過する貫通孔、６はサブアレイである。電極１は厚さが１００μｍ、大きさが５５ｍｍ×７２ｍｍの長方形のシリコン板であり、間隔規定部材２の内、間隔規定部材２１は厚さ４００μｍ、５５ｍｍ×７２ｍｍの長方形の硼珪酸ガラスであり、間隔規定部材２２は直径１０１．６ｍｍの円板状硼珪酸ガラスである。固定部材３は直径１０１．６ｍｍ、厚さ６００μｍの円板状の酸化アルミニウムであり、中央に５９ｍｍ×７６ｍｍの開口を有する。支持部材４は直径１０１．６ｍｍ、厚さ３００μｍの円板状のシリコン基板であり、中央に５１ｍｍ×６８ｍｍの開口を有する。図３（ｂ）は電極１と間隔規定部材２を接合したものを荷電粒子線源側から見た図である。本実施例では、電極１に複数の貫通孔と間隔規定部材２に１つの貫通孔を有するサブアレイ６が８．５μｍ間隔で正方格子状に６×８個配置されている。１つのサブアレイにおいて貫通孔５の開口径は電極１においては直径３０μｍ、５０μｍ間隔で正方格子状に配列されている、間隔規定部材２においては４．５ｍｍ×４．５ｍｍである。
【００１７】
次に、第１の実施例の製造方法を説明する。電極１においては、シリコン基板に高精度のフォトリソグラフィとドライエッチングにより貫通孔５を形成した。間隔規定部材２においては、サンドブラスト加工により貫通孔５を形成し、ウェットエッチングと表面研磨により加工面のマイクロクラックやバリを処理した。次に、これらの加工をした電極１三枚との間隔規定部材２を、電極１から交互に貫通孔５の軸をあわせて接合する。接合には耐熱性のあるシリコーン系の接着剤を使って張り合わせた。続いて固定部材３と間隔規定部材２２を接合することで固定した後に支持部材４を電極１１と固定部材３に接着する。接着には耐熱性のあるシリコーン系の接着剤を使った。以上により図３（ａ）に示す構成となる。
【００１８】
上記構成にすることで、荷電粒子線レンズの光軸方向の変形方向を粒子線源方向に規定し、かつ支持部材４で変形を押さえることができるので、荷電粒子線レンズの光軸方向の変形量を抑制することができる。実際に電極１１及び電極１３をアース電位とし、電極１２に−３．７ｋＶを印加し、貫通孔５に電子ビームを通過させてレジストを露光してみたところ、ボケの少ない鮮明なパターンを描画することができ、高性能な電子線レンズが構成できることが確認された。
【００１９】
＜第２の実施例＞
本実施例は以下で説明する箇所以外は第１の実施例と同様の材料・寸法および製造方法である。図３（ｃ）は本発明の特徴を最もよく表す図面であり、支持部材４と電極１１の間に第二の支持部材７を設けた構成とした。第二の支持部材７は厚さ２００μｍ、５５ｍｍ×７２ｍｍ長方形のシリコンの板に５１ｍｍ×６８ｍｍ開口を有する長方形の枠体であり、耐熱性のあるシリコーン系の接着剤を使って電極１１と張り合わせた。続いて第１の実施例と同様に、支持部材４と固定部材３、第二の支持部材をそれぞれ接合すると図３（ｃ）に示す構成となる。このとき固定部材３の厚さは８００μｍとした。
【００２０】
上記構成にすることで、第１の実施例と同様に荷電粒子線レンズの光軸方向の変形方向を粒子線源方向に規定し、かつ支持部材４で変形を押さえることができるので、荷電粒子線レンズの光軸方向の変形量を抑制することができる。実際に電極１１及び電極１３をアース電位とし、電極１２に−３．７ｋＶを印加し、貫通孔５に電子ビームを通過させてレジストを露光してみたところ、ボケの少ない鮮明なパターンを描画することができ、高性能な電子線レンズが構成できることが確認された。
【００２１】
＜第３の実施例＞
本実施例は以下で説明する箇所以外は第１の実施例と同様の材料・寸法および製造方法である。図４（ａ）は本発明の特徴を最もよく表す図面であり、図４（ｂ）は図４（ａ）中の破線で囲まれた領域の拡大図を表わしている。固定部材３２の底面に表面研磨を行い、ＡＢ面を光軸に対して水平な方向より０．５度傾斜をもたせ、固定部材３２と間隔規定部材２２を耐熱性のあるシリコーン系の接着剤を使って張り合わせた。第１の実施例と同様に、支持部材４と固定部材３２、電極１１をそれぞれ接着すると図４（ａ）に示す構成となる。
【００２２】
上記構成にすることで、第１の実施例の効果に加えて荷電粒子線レンズに熱変形方向と逆方向に予め歪を与えることができようになり、描画中の荷電粒子線レンズの変形量をいっそう抑制することができる。実際に電極１１及び電極１３をアース電位とし、電極１２に−３．７ｋＶを印加し、貫通孔５に電子ビームを通過させてレジストを露光してみたところ、ボケの少ない鮮明なパターンを描画することができ、より高性能な電子線レンズが構成できることが確認された。
【００２３】
＜第４の実施例＞
本実施例は以下で説明する箇所以外は第１の実施例と同様の材料・寸法および製造方法である。本実施例では支持部材４の材料を電極１の材料であるシリコンよりも線膨張係数の大きい材料である銅（表１参照）とする以外は第１の実施例と同様の構成とした。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
上記構成にすることで、第１の実施例の効果に加えて荷電粒子線レンズの熱変形方向と逆方向に応力が発生し、荷電粒子線レンズの変形量をいっそう抑制することができる。実際に電極１１及び電極１３をアース電位とし、電極１２に−３．７ｋＶを印加し、貫通孔５に荷電ビームを通過させてレジストを露光してみたところ、ボケの少ない鮮明なパターンを描画することができ、より高性能な電子線レンズが構成できることが確認された。
【００２６】
＜第５の実施例＞
本実施例は以下で説明する箇所以外は第２の実施例と同様の材料・寸法および製造方法である。本実施例では支持部材４の材料を第二の支持部材７の材料であるシリコンよりも線膨張係数の大きい材料である銅とする以外は第２の実施例と同様の構成とした。
【００２７】
上記構成にすることで、第１、第２の実施例と同様の効果に加えて第４の実施例と同様に荷電粒子線レンズの熱変形方向と逆方向に応力が発生し、荷電粒子線レンズの変形量をいっそう抑制することができる。実際に電極１１及び電極１３をアース電位とし、電極１２に−３．７ｋＶを印加し、貫通孔５に荷電ビームを通過させてレジストを露光してみたところ、ボケの少ない鮮明なパターンを描画することができ、より高性能な電子線レンズが構成できることが確認された。
【符号の説明】
【００２８】
１  電極、２  間隔規定部材、３  固定部材、４  支持部材、５  電子線通過部、６  サブアレイ、７  第二の支持部材、１１  第一の電極、１２  第二の電極、１３  第三の電極、２１  間隔規定部材、２２  第二の間隔規定部材、３２  固定部材
【図１】
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【図２】
2014057022.tif 000005
【図３】
2014057022.tif 000006
【図４】
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