(57)【要約】【課題】複数の荷電粒子線を偏向する上で有利な技術を提供する。【解決手段】複数の荷電粒子線を偏向する静電偏向器は、斜交座標系における第１軸方向に沿って配列された複数の第１電極対を含む第１電極部材と、前記斜交座標系における第２軸方向に沿って配列された複数の第２電極対を含む第２電極部材と、を含み、各荷電粒子線は、前記複数の第１電極対のうち対応する第１電極対、および前記複数の第２電極対のうち対応する第２電極対によって偏向される。【選択図】図２
2014007261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の荷電粒子線を偏向する静電偏向器であって、
斜交座標系における第１軸方向に沿って配列された複数の第１電極対を含む第１電極部材と、
前記斜交座標系における第２軸方向に沿って配列された複数の第２電極対を含む第２電極部材と、
を含み、
各荷電粒子線は、前記複数の第１電極対のうち対応する第１電極対、および前記複数の第２電極対のうち対応する第２電極対によって偏向される、ことを特徴とする静電偏向器。
【請求項２】
前記第１電極部材および前記第２電極部材は、前記静電偏向器に入射する前記複数の荷電粒子線の進行方向において互いに離れて配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の静電偏向器。
【請求項３】
前記第１電極部材および前記第２電極部材は、前記静電偏向器に入射する前記複数の荷電粒子線の進行方向において少なくとも部分的に互いに重なるように配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の静電偏向器。
【請求項４】
前記第１電極部材は、前記複数の第１電極対の間に配置されて前記複数の第１電極対を支持する支持部材を含み、
前記第２電極部材は、前記複数の第２電極対の間に配置されて前記複数の第２電極対を支持する支持部材を含む、
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の静電偏向器。
【請求項５】
複数の荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置であって、
前記複数の荷電粒子線を偏向する請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の静電偏向器を含む、ことを特徴とする描画装置。
【請求項６】
直交座標系によって表現された前記基板上における前記複数の荷電粒子線の目標位置に基づいて、前記複数の第１電極対および前記複数の第２電極対にそれぞれ電位差を与えるための指令値を生成する生成部を含む、ことを特徴とする請求項５に記載の描画装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の描画装置を用いて基板に描画を行う工程と、
前記工程で描画を行われた前記基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電偏向器、描画装置、およびデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路における回路パターンの微細化及び高集積化に伴い、複数の荷電粒子線（電子線）を用いて基板にパターンを描画する描画装置が注目されている。描画装置は、複数の荷電粒子線を偏向する静電偏向器を含み、静電偏向器によって複数の荷電粒子線を基板上の目標位置に照射する。静電偏向器は、荷電粒子線を一対の電極（電極対）で挟み込む構造を有し、電極対に電位差を与えることによって電極対の間に電場を生じさせて荷電粒子線を偏向する。
【０００３】
描画装置では、数ｎｍ以下のオーバーレイ精度が要求されており、これを満たすためには、荷電粒子線を基板上の目標位置に高精度に入射させるための静電偏向器が求められている。特許文献１および２には、複数の荷電粒子線のうち一列に並んだ荷電粒子線を挟み込むようように電極対が配置された静電偏向器が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１２５５２６号パンフレット
【特許文献２】米国特許出願公開２００４／０２３１１５０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年では、オーバーレイ精度の向上に加えて、生産性を示すスループットを向上させることも要求されている。そのため、描画装置は、複数の荷電粒子線を高密度に配置することによって、スループットの向上を実現している。しかしながら、複数の荷電粒子線を高密度に配置すると、複数の荷電粒子線の間隔が狭くなるため、各荷電粒子線を挟み込むように電極対を配置することが困難となってしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、複数の荷電粒子線を偏向する上で有利な技術を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての静電偏向器は、複数の荷電粒子線を偏向する静電偏向器であって、斜交座標系における第１軸方向に沿って配列された複数の第１電極対を含む第１電極部材と、前記斜交座標系における第２軸方向に沿って配列された複数の第２電極対を含む第２電極部材と、を含み、各荷電粒子線は、前記複数の第１電極対のうち対応する第１電極対、および前記複数の第２電極対のうち対応する第２電極対によって偏向される、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、複数の荷電粒子線を偏向する上で有利な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態の描画装置の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態の静電偏向器をｚ方向から見たときの図である。
【図３】第１実施形態の静電偏向器を示す斜視図である。
【図４】１本の荷電粒子線に対応する偏向電場におけるパラメータの設定条件を示す図である。
【図５】正規化偏差の絶対値の周波数特性を示す図である。
【図６】第２実施形態の静電偏向器を示す斜視図である。
【図７】１本の荷電粒子線に対応する空間における静電場ＦＥＭ解析の結果を示す図である。
【図８】第１電極部材の製造工程を示す図である。
【図９】制御部が静電偏向器を制御する際のブロック図である。
【図１０】従来の静電偏向器を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１１】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態の描画装置１００について、図１を参照して説明する。第１実施形態の描画装置１００は、荷電粒子銃１と、描画部２と、基板ステージ１０とを含み、荷電粒子線３を基板１１に照射してパターンを描画する。描画部２は、例えば、アパーチャアレイ４、第１静電レンズ５、ブランキング偏向器６、ブランキングアパーチャ７、静電偏向器２０および第２静電レンズ８で構成されている。また、描画装置１００は、静電偏向器２０を制御するための指令値を生成する生成部１２と、生成部１２により生成された指令値に基づいて静電偏向器２０を制御する制御部１３とを含む。
荷電粒子銃１から放射された荷電粒子線は、マトリクス状に配列された複数の開口を有するアパーチャアレイ４に入射し、複数に分割される。アパーチャアレイ４によって分割された荷電粒子線３は、第１静電レンズ５に入射する。第１静電レンズ５を通過した荷電粒子線３は、複数の荷電粒子線のブランキングを個別に制御するためのブランキング偏向器６を通過する。ブランキング偏向器６は、荷電粒子線を偏向させる機能を有し、ブランキング偏向器６により偏向された荷電粒子線３はブランキングアパーチャ７により遮断されて基板上には到達しない。即ち、ブランキング偏向器６は、基板１１への荷電粒子線３の照射と非照射とを切り替えている。ブランキングアパーチャ７を通過した荷電粒子線３は、荷電粒子線３を基板１１の上で走査するための静電偏向器２０、および第２静電レンズ８を介して、基板ステージ１０の上に保持された基板１１上に照射される。
【００１２】
ここで、従来の静電偏向器５０について説明する。図１０は、従来の静電偏向器５０を示す図であり、図１０（ａ）は従来の静電偏向器５０の斜視図、および図１０（ｂ）は従来の静電偏向器５０をｚ軸方向（荷電粒子線３の進行方向）から見たときの図である。従来の静電偏向器５０は、各荷電粒子線３を基板１１上の目標位置に高精度に照射するため、図１０（ａ）に示すように、基板面上で直交する方向（ｘ軸方向およびｙ軸方向）のそれぞれに各荷電粒子線３を偏向する電極部材５１および電極部材５２を含む。荷電粒子線をｘ軸方向に偏向する電極部材５１は、複数の電極対５１ａを含む。電極対５１ａは、図１０（ｂ）に示すように、複数の荷電粒子線３のうちｙ軸方向に一列に並んだ荷電粒子線３を挟み込む一対の電極５１ａ１および電極５１ａ２で構成されている。このように構成された電極対５１ａは、複数の荷電粒子線３のうちｙ軸方向に並んだ列の数だけ備えられており、一対の電極５１ａ１および電極５１ａ２の間に電位差を与えることによって電極対５１ａの間の荷電粒子線３がｘ軸方向に偏向される。一方で、荷電粒子線３をｙ軸方向に偏向する電極部材５２は、１つの電極対５２ａによって構成される。電極対５２ａは、複数の荷電粒子線３を挟み込む一対の電極５２ａ１および電極５２ａ２で構成されており、一対の電極５２ａ１および電極５２ａ２の間に電位差を与えることによって複数の荷電粒子線をｙ軸方向に一括に偏向する。このように電極対５２ａを配置しているのは、複数の荷電粒子線３が高密度に配置されているため、ｘ軸方向の隙間３ａよりｙ軸方向の隙間３ｂの方が狭く、電極対５１ａのように電極を配置することが困難であるからである。しかしながら、ｙ軸方向に偏向する電極対５２ａを図１０に示すように設置すると、各荷電粒子線３に加わる電場が不均一になり、各荷電粒子線３の偏向角度にばらつきが生じてしまう。また、各荷電粒子線３に加わる電場が均一になるようにｙ軸方向に偏向する電極対５２ａの高さ５３を高くすると、荷電粒子が電極対５２ａを通過する距離が長くなる。そのため、各荷電粒子線が偏向する際の整定時間が長くなり、高速性が低下してしまう。そこで、第１実施形態の静電偏向器２０は、複数の荷電粒子線３の配置に基づいて、斜めに交わるように配置された第１電極部材２１および第２電極部材２２によって構成されている。
【００１３】
第１実施形態の静電偏向器２０について、図２および図３を参照して説明する。図２は第１実施形態の静電偏向器２０をｚ方向（荷電粒子線の進行方向）から見たときの図であり、図３は第１実施形態の静電偏向器２０の斜視図である。第１実施形態の静電偏向器２０は、図２に示すように、斜交座標系において斜めに交わるように配置された第１電極部材２１と第２電極部材２２を含む。このように第１電極部材２１と第２電極部材２２とを斜めに交わるように配置することによって、高密度に配置された複数の荷電粒子線３の隙間に、第１電極対および第２電極対を共に配置することができる。第１電極部材２１は、斜交座標系においてξ軸方向（第１軸方向）に沿って配列された複数の第１電極対（２１ａ、２１ｂ・・・）を含む。例えば、第１電極対２１ａは、斜交座標系におけるξ軸方向に直交する方向に延びた一対の電極２１ａ１および２１ａ２を含む。また、第２電極部材２２は、斜交座標系においてη方向（第２軸方向）に沿って配列された複数の第２電極対（２２ａ、２２ｂ・・・）を含む。例えば、第２電極対２２ａは、斜交座標系におけるη軸方向に直交する方向に延びた一対の電極部材２２ａ１および２２ａ２を含む。斜交座標系におけるξ軸方向およびη軸方向とは、第１実施形態においては、直交座標系におけるｙ軸方向との角度θ１が３０度をなす方向、および直交座標系におけるｘ軸方向との角度θ２が６０度をなす方向のことである。このように構成された第１電極部材２１および複数の第２電極部材２２は、図２に示すように、それらが電気的に絶縁できる程度の間隔２３を空けて、ｚ方向に互いに離れて配置されている。複数の第１電極対のうち隣接する２つの第１電極対の間（例えば、第１電極対２１ａと２１ｂとの間）には、複数の第１電極対を支持する支持部材２４ａが配置されている。同様に、複数の第２電極対２２のうち隣接する２つの第２電極対の間（例えば、第２電極対２２ａと２２ｂとの間）には、複数の第２電極対を支持する支持部材２４ｂが配置されている。支持部材２４ａおよび２４ｂは、絶縁性の高い部材で構成されており、支持部材２４ａの側面には電極２１ａ２および２１ｂ１が、並びに支持部材２４ｂの側面には電極２２ａ２および２２ｂ１が備えられている。このように、第１実施形態の静電偏向器２０では、第１電極部材２１と第２電極部材２２とを斜めに交わるように配置することによって、第１電極部材２１と第２電極部材２２とを共に複数の荷電粒子線３の隙間に配置することができる。そのため、第１電極対２１ａにおける電極２１ａ１と２１ａ２との間隔、および第２電極対２２ａにおける電極部材２２ａ１と２２ａ２との間隔を、従来の静電偏向器５０と比べて狭めることができ、各荷電粒子線３に加わる電場を均一にすることができる。即ち、従来の静電偏向器５０のように電極対５２の高さ５３を高くしないで、複数の荷電粒子線３の偏向角度を高精度に制御することができる。なお、静電偏向器２０では、複数の荷電粒子線の間隔は１５０μｍ、第１電極対および第２電極対の高さは共に２００μｍ、第１電極対と第２電極対との間隔２３は５０μｍ、一対の電極の距離は９０μｍ、および隣接する電極対の距離は４０μｍとした。また、複数���第１電極対の上部、複数の第１電極対と複数の第２電極対との間、または複数の第２電極対の下部に、フリンジ電場を抑制する静電シールドを設置してもよい。
【００１４】
ここで、電極対の高さ（ｚ方向の長さ）における偏向角度の応答に対する効果を物理モデルに即して定量的に説明する。１本の荷電粒子線とそれに対応する偏向電場におけるパラメータの設定条件を図４に示す。図４は、荷電粒子線の進行方向（−ｚ方向）に連なった複数の電極対のうち、荷電粒子の進行方向（−ｚ軸方向）の上流側からｎ番目の電極対を示している。ｚ０はｎ＋１番目の電極対の上部におけるｚ位置、ｚｎｌはｎ番目の電極対の下部におけるｚ位置、ｚｎｕはｎ番目の電極対の上部におけるｚ位置、およびｚｉはｎ−１番目の電極対の下部におけるｚ位置をそれぞれ示す。また、ｈｎｌはｎ＋１番目の電極対とｎ番目の電極対との距離（ｚ０とｚｎｌとの差）、ｈｎは電極対の高さ（ｚｎｌとｚｎｕとの差）、およびｈｎｕはｎ番目の電極対とｎ−１番目の電極対との距離（ｚｎｕとｚｉとの差）をそれぞれ示す。なお、図４では、計算の簡単化のため、ξ軸方向に直交する方向に延びる電極対についてのみ示す。また、荷電粒子線は複数の荷電粒子で構成されるが、複数の荷電粒子の相互作用によるクーロン効果は無視でき、電極対におけるｚ軸方向の端部に生じるフリンジ電場も無視できると仮定する。
【００１５】
荷電粒子の質量をｍ、電荷をｅおよび加速電位をφ０とすると、荷電粒子の進行方向（−ｚ方向）の速度Ｖｚは式（１）によって表される。また、荷電粒子が主軸からξ軸方向に偏向する偏向量をＳξ、およびその速度をＶξとすると、荷電粒子の偏向角度Ｓξ’は式（２）によって表される。なお、速度Ｖｚは光速より十分小さく、相対論効果は無視できると仮定する。
【００１６】
【数１】
2014007261.tif 000003
【００１７】
【数２】
2014007261.tif 000004
【００１８】
荷電粒子の速度Ｖξおよび偏向量Ｓξを、位置ｚおよび時刻ｔによって連続的に変化するとみなすと、荷電粒子の速度Ｖξおよび偏向量Ｓξのそれぞれの基礎方程式は、荷電粒子の運動方程式から式（３）によって表される。また、Ｅｎξは、荷電粒子の進行方向（−ｚ軸方向）の上流側からｎ番目の電極対において、ξ軸方向に生じる一様な電場のことであり、式（４）によって表される。
【００１９】
【数３】
2014007261.tif 000005
【００２０】
【数４】
2014007261.tif 000006
【００２１】
以上より、偏向量Ｓξについて整理すると式（５）によって表される。
【００２２】
【数５】
2014007261.tif 000007
【００２３】
位置ｚおよび時間ｔの関数である偏向量Ｓξ（ｚ，ｔ）をラプラス変換（（ｚ，ｔ）→（ｐ，ｓ））し、偏向量Ｓξについて整理すると式（６）によって表される。また、式（６）を位置ｚについてのみ逆ラプラス変換（ｐ→ｚ）すると式（７）によって表される。
【００２４】
【数６】
2014007261.tif 000008
【００２５】
【数７】
2014007261.tif 000009
【００２６】
式（７）をさらに位置ｚで偏微分すると、電場Ｅｎξから偏向角度Ｓξ’への伝達関数Ｇｎが式（８）によって表される。
【００２７】
【数８】
2014007261.tif 000010
【００２８】
ここで、目標偏向角度Ｓξｄ’を実現するための最も簡単な制御は、比例制御である。このような比例制御においては、具体的には、式（９）によって表される電場Ｅｎξｄが生成される。
【００２９】
【数９】
2014007261.tif 000011
【００３０】
このとき、偏向角度Ｓξ’を目標偏向角度Ｓξｄ’で正規化した正規化偏差Δは式（１０）によって表すことができる。
【００３１】
【数１０】
2014007261.tif 000012
【００３２】
また、さらに簡単化するため、ｚ＝０、ｚｎｌ＝ｈｎｌ、ｚｎｕ＝ｈｎ＋ｈｎｌとすると式（１０）は式（１１）によって表される。
【００３３】
【数１１】
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【００３４】
式（１１）で表される正規化偏差Δによって、電場Ｅｎξの制御周波数ｆに対する偏差の周波数応答の絶対値│Δ（ｊ・２πｆ）│を計算することができる。また、偏向角度Ｓξ’は、基板面上での偏向量Ｓｗξに比例的に変換されるため、正規化偏差Δは、基板面上の偏向量Ｓｗξと等価になる。
【００３５】
ここで、第１実施形態の静電偏向器２０および従来の静電偏向器５０における正規化偏差絶対値│Δ（ｊ・２πｆ）│の周波数特性について比較する。特に、基板面より遠い、即ち、荷電粒子線の進行方向（−ｚ方向）の上流側の静電偏向器（第１実施形態の静電偏向器２０では第１電極対２１ａ、および従来の静電偏向器５０では電極対５２ａに相当する）に着目して比較する。図５は、第１実施形態の静電偏向器２０および従来の静電偏向器５０における正規化偏差の絶対値の周波数特性を示す図である。図５において、横軸は制御周波数ｆであり、縦軸は正規化偏差の絶対値│Δ（ｊ・２πｆ）│である。正規化偏差の計算において、荷電粒子は電子の物性値を用い、加速電位φ０は５ｋＶとした。また、電極対の高さｈｎは、第１実施形態の静電偏向器２０では０．２ｍｍ、および従来の静電偏向器５０では２０ｍｍとした。上流側の静電偏向器と下流側の静電偏向器（第１実施形態の静電偏向器２０では第２電極対２２ａ、および従来の静電偏向器５０では電極対５１ａに相当する）との距離ｈｎｌは、従来の静電偏向器５０および第１実施形態の静電偏向器２０ともに０．３ｍｍとした。
【００３６】
図５に示すように、正規化偏差の絶対値│Δ（ｊ・２πｆ）│は、制御周波数ｆを高くするにつれて増大する傾向である。ここで、例えば、基板面上における荷電粒子線の偏向量が±１μｍであるときの許容誤差を±０．１ｎｍ以内にする場合、正規化偏差の絶対値│Δ（ｊ・２πｆ）│は１０−４以下にする必要がある。このとき、図５より制御周波数ｆの上限は、従来の静電偏向器５０では３２．４ｋＨｚであるのに対し、第１実施形態の静電偏向器２０では８３４ｋＨｚである。即ち、第１実施形態の静電偏向器２０では、従来の静電偏向器５０と比較して、制御周波数ｆの上限を１０倍以上高めることができる。このような差異は、主に電極対の高さｈｎ、即ち、荷電粒子が電極対を通過する時間によって生じており、荷電粒子線を偏向する際の整定時間に等しい。そのため、第１実施形態の静電偏向器２０は、電極対２１ａおよび２２ａの高さを高くしなくてよいだけでなく、従来の静電偏向器５０より高速に位置決めすることができる。  
【００３７】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態の静電偏向器３０について、図６を参照して説明する。第２実施形態の静電偏向器３０は、第１実施形態の静電偏向器２０と比較して、第１電極部材３１と第２電極部材３２とがｚ軸方向において少なくとも部分的に互いに重なっている点が異なっている。そして、第１電極部材３１における第１電極対（３１ａ、３１ｂ・・・）と第２電極部材３２における第２電極（３２ａ、３２ｂ・・・）とが重なる部分には、それぞれトレンチ３５ａおよび３５ｂが形成されている。第１電極対に形成されたトレンチ３５ａと第２電極対に形成されたトレンチ３５ｂとは、切り込まれる方向が逆になっているため、それらが噛み合わさることによって第１電極部材３１と第２電極部材３２とがｚ軸方向において略同じ位置になる。即ち、第１電極部材３１および第２電極部材３２は、ｚ軸方向において互いに同じ位置になる部分をそれぞれ含むように配置される。また、第２実施形態の静電偏向器３０は、第１実施形態の静電偏向器２０と同様に、複数の第１電極対３１のうち隣接する２つの第１電極対の間（例えば、第１電極対３１ａと３１ｂとの間）には支持部材３４ａが配置されている。複数の第２電極対３２のうち隣接する２つの第２電極対の間（例えば、第１電極対３２ａと３２ｂとの間）には支持部材３４ｂが挿入されている。支持部材３４ａおよび３４ｂは、絶縁性の高い部材で構成されており、支持部材３４ａの側面には電極３１ａ２と３１ｂ１とが、並びに支持部材３４ｂの側面には電極３２ａ２と３２ｂ１とが備えられている。
【００３８】
このように、第２実施形態の静電偏向器３０は、上述したように構成することによって、第１実施形態の静電偏向器２０より高さを低くすることができる。その一方で、第２実施形態の静電偏向器３０は、第１実施形態の静電偏向器２０と比較して、第１電極対３１による電場と第２電極対３２による電場とが干渉しやすい。そのため、第２実施形態の静電偏向器において、直交座標系（ｘｙ平面上）の任意の方向に荷電粒子線を偏向できるか否かを、静電場ＦＥＭ（有限要素法：Ｆｉｎｉｔｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｍｅｔｈｏｄ）解析によって検証した。
【００３９】
図７は、第１電極対３１ａおよび第２電極対３２ａによって規定され、１本の荷電粒子線に対応する空間３６における静電場ＦＥＭ解析の結果を示す図である。図７において、曲線３７は直交座標系（ｘｙ平面上）における等電位面を表しており、矢印３８は荷電粒子線が通過する位置において生成される電場ベクトルを表している。図７（ａ）は、オフセット電位Ｖ０に対してｙ軸に対象の電位差を与えた場合、具体的には、電極３１ａ１および３２ａ１にＶ０−Ｖ１の電位を加え、電極３１ａ２および３２ａ２にＶ０＋Ｖ１の電位を加えた場合の電場ベクトルを示す。このように各電極に電位を加えた場合、電場ベクトルは−ｘ軸方向を向き、正電荷の荷電粒子線は−ｘ軸方向に、負電荷の荷電粒子線は＋ｘ軸方向に偏向される。図７（ｂ）は、オフセット電位Ｖ０に対してｘ軸に対象の電位差を与えた場合、具体的には、電極３１ａ２および３２ａ１にＶ０−Ｖ１の電位を加え、電極３１ａ１および３２ａ２にＶ０＋Ｖ１の電位を加えた場合の電場ベクトルを示す。このように各電極に電位を加えた場合、電場ベクトルは−ｙ軸方向を向き、正電荷の荷電粒子線は−ｙ軸方向に、負電荷の荷電粒子線は＋ｙ軸方向に偏向される。また、図７（ｃ）は、電極３１ａ１および３１ａ２はオフセット電位Ｖ０とし、電極３２ａ２にＶ０−Ｖ１の電位を加え、電極３２ａ１にＶ０＋Ｖ１の電位を加えた場合の電場ベクトルを示す。このように各電極に電位を加えた場合、荷電粒子線をｘ軸方向およびｙ軸方向に同時に偏向することができる。これらより、第１電極対３１ａによる電場と第２電極対３２ａによる電場とが干渉しても、各電極に印加される電位と電場ベクトルとの相関を予め求め、調整することによって直交座標系（ｘｙ平面上）における任意の方向に荷電粒子線を偏向することができる。
【００４０】
ここで、第１電極部材３１の製造方法における一例を、図８を参照して説明する。図８は、第１電極部材３１の製造工程を示す基板４０の断面図である。第１電極部材３１において複数の第１電極対は、数１００μｍ以下の高さ（ｚ方向の長さ）で周期的に作製する必要がある。そのため、シリコン基板もしくはＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板などを使用し、これらの基板４０を部分的にエッチングして第１電極部材３１を作製する方法がよい。エッチングは、高アスペクト比および高真直度を得るため、ＤＲＩＥ（Ｄｅｅｐ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）を用いるとよい。また、第１電極部材３１の高さは、基板面（表裏）を研磨することによって管理できる。  
【００４１】
基板４０は、図８（ａ）に示すように、Ｓｉ酸化膜（ＳｉＯ２）をＢＯＸ（Ｂｅｒｉｅｄ  Ｏｘｉｄｅ）層４１として単結晶Ｓｉ層４２で挟み込んだＳＯＩ基板を使用する。この基板４０の一部にレジストや金属膜などによってマスキングし、図８（ｂ）に示すように、ＤＲＩＥを用いて基板４０をエッチングする。これにより、基板上のマスキングされていない部分がエッチングされ、複数の貫通孔４３が一括に形成される。なお、ＢＯＸ層４１の貫通には、ウェットエッチングを組み合わせてもよいし、基板４０の裏面からもＤＲＩＥによってエッチングする工程を組み合わせてもよい。図８（ｃ）では、このように貫通孔４３が形成された基板４０において、基板４０の裏面からトレンチ４４（３３ａ）を形成する。図８（ｃ）の左図におけるＡ−Ａ’で示す部分を図８（ｃ）の右図に示す。図８（ｃ）の右図において、隣接する貫通孔４３の間の単結晶Ｓｉ層４２の一部をマスキングし、マスキングされていない部分をＢＯＸ層４１までエッチングする。その際、単結晶Ｓｉ層４２とＢＯＸ層４１とはエッチングレートが大きく異なるため、ＢＯＸ層４１をエッチストッパとして用いることができる。トレンチ４４（３３ａ）を形成した後、図８（ｄ）に示すように、基板４０の表面（貫通孔４３の内部も含む）に絶縁層４５を形成する。絶縁層４５は、例えば、基板４０を酸素雰囲気中で加熱することによって単結晶Ｓｉ層４２をＳｉ酸化膜（ＳｉＯ２）に変化させることによって形成できる。または、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）を基板４０の表面に成膜してから加熱してＳｉ酸化膜（ＳｉＯ２）に変化させることによっても形成できる。絶縁層４５を形成した後、図８（ｅ）に示すように、貫通孔４３の側壁に電極として導電性膜４６を形成する。導電性膜４６は、金属や低抵抗ポリシリコン、または膜間の密着性を高めるために複数の材料を積層して構成してもよい。このような製造方法によって第１電極部材３１を作製することができる。第２電極部材３２も、同様に製造方法によって作製することができる。
【００４２】
このように作製された第１電極部材３１および第２電極部材３２は、電気的に接触させないようにトレンチ３５ａとトレンチ３５ｂとを噛み合わせることによって重ね合わされる。重ね合った第１電極部材３１および第２電極部材３２は、外周部分において接続して固定することによって、第２実施形態の静電偏向器３０が作製される。なお、第１実施形態の静電偏向器２０も、同様の製造工程によって作製することができる。第１実施形態の静電偏向器２０では、トレンチを形成する必要はない。
【００４３】
＜制御部の実施形態＞
第１実施形態の静電偏向器２０の制御について図９を参照して説明する。静電偏向器は、第１実施形態の静電偏向器２０に限らず、第２実施形態の静電偏向器３０、または斜交座標系における第１軸方向および第２軸方向にそれぞれ延びた複数の第１電極対および複数の第２電極対を含む静電偏向器でもよい。静電偏向器２０は、生成部１２と制御部１３とを含む。生成部１２は、基板上における目標位置に基づいて、複数の第１電極対および複数の第２電極対に対してそれぞれ電位差を与えるための指令値を生成する。また、制御部１３は、生成部１２により生成された指令値に基づいて静電偏向器２０を制御する。ここで、基板面上の目標位置は、複数の荷電粒子線３が入射すべき基板上の位置のことであり、直交座標系（ｘｙ平面上）によって表現されている。
【００４４】
図９は、静電偏向器２０を制御する際のブロック図である。図９の生成部１２は、直交座標系で表現される目標偏向角度Ｓｘｄ'とＳｙｄ’とに基づいて、複数の第１電極対および複数の第２電極対に供給される指令値（電位Ｖ１およびＶ２）を決定する。そして、制御部１３は、決定した指令値（電位Ｖ１およびＶ２）に基づいて、第１電極対および第２電極対を制御する。例えば、第１電極対２１ａでは、一対の電極のうち片方の電極２１ａ１には電位＋Ｖ１が供給され、他方の電極２１ａ２には、制御部１３内の反転回路１３ａによって極性が反転した電位−Ｖ１が供給される。同様に、第２電極対２２ａでは、一対の電極のうち片方の電極２２ａ１には電位＋Ｖ２が供給され、他方の電極２２ａ２には、制御部１３内の反転回路１３ｂによって極性が反転した電位−Ｖ２が供給される。このように第１電極対２１ａおよび第２電極対２２ａに電位を供給することによって、各荷電粒子線３が通過する空間２６に、ξ軸方向の電場Ｅ１およびη軸方向の電場Ｅ２をそれぞれ生成することができる。ここで、図９では省略したが、第１電極対２１ａにおける電極２１ａ１および２１ａ２に供給する電位、並びに第２電極対２２ａにおける電極部材２２ａ１および２２ａ２に供給する電位に対してオフセット電位Ｖ０を加えてもよい。
【００４５】
生成部１２における処理は、行列Ｋを使用する。行列Ｋの各要素の具体的な値は、直交座標系における目標偏向角度Ｓｘｄ'とＳｙｄ’、および実際に荷電粒子線３を偏向したときの偏向角度Ｓｘ’とＳｙ’（図１参照）の測定値に基づいて特定するとよい。ここで、行列Ｋの各要素の値を特定する際に、物理モデルに基づいて候補値を求めておくと、この候補値を行列Ｋの各要素の値を特定する際の初期値として用いることができる。また、物理モデルに基づいた候補値は、実際に荷電粒子線を偏向したときの偏向角度における測定誤差が大きい際に、行列Ｋの各要素の値の代替値として用いることができる。そこで、以下では、行列Ｋの候補値を算出する方法について説明する。
【００４６】
上述した式（８）で表される物理モデルをｘ軸方向およびｙ軸方向に拡張すると、偏向角度Ｓｘ’およびＳｙ’は式（１２）によって表される。
【００４７】
【数１２】
2014007261.tif 000014
【００４８】
Ｇは、図４に示す電極対の高さｈｎとｚ位置とに依存する伝達関数Ｇｎを各要素とする行列である。ｎは、１または２であり、第１電極部材２１または第２電極部材２２に対応する番号である。Ｔは、第１電極対で荷電粒子が偏向されるξ軸方向および第２電極対で荷電粒子が偏向されるη軸方向によって構成される斜交座標系（ξ，η）から、基板面上の直交座標系（ｘ，ｙ）へ変換する座標変換行列である。例えば、ｙ軸とξ軸との間の角度をθ１、およびｘ軸とη軸との間の角度をθ２とすると、座標変換行列Ｔは式（１３）によって表される。
【００４９】
【数１３】
2014007261.tif 000015
【００５０】
座標変換行列Ｔは、例えば、第１実施形態の静電偏向器２０においては、θ１＝π／６およびθ２＝π／３となるため式（１４）によって表される。また、第２実施形態の静電偏向器３０においては、電場の干渉によってθ１≒θ２≒π／４となるため式（１５）によって表される。
【００５１】
【数１４】
2014007261.tif 000016
【００５２】
【数１５】
2014007261.tif 000017
【００５３】
ここで、目標偏向角度Ｓｘｄ’およびＳｙｄ’を実現するための最も簡単な制御は、比例制御である。このような比例制御において、図４に示すように電極対の間の距離をｇとすると、第１電極対および第２電極対に加える電場Ｅ１ｄおよびＥ２ｄ、並びに電位Ｖ１ｄおよびＶ２ｄが式（１６）によって表される。
【００５４】
【数１６】
2014007261.tif 000018
【００５５】
以上より、行列Ｋの候補値は式（１７）によって表される。
【００５６】
【数１７】
2014007261.tif 000019
【００５７】
上述したように、生成部１２は、直交座標系で表現される目標偏向角度Ｓｘｄ'とＳｙｄ’とに基づいて、各第１電極対および各第２電極対対して電位差を与える指令値を生成する。また、制御部１３は、生成部１２により生成された指令値に基づいて静電偏向器２０を制御する。このとき、基板面上に照射する荷電粒子線３は、図１に示すように、偏向角度Ｓｘ’に比例した偏向量Ｓｗｘだけ主軸からｘ軸方向にシフト、および偏向角度Ｓｙ’に比例した偏向量Ｓｗｙだけ主軸からｙ軸方向にシフトする。これにより、静電偏向器２０は、ｘ軸方向およびｙ軸方向に荷電粒子線３を偏向することができる。
【００５８】
＜デバイスの製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態におけるデバイスの製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等のデバイスを製造するのに好適である。本実施形態のデバイスの製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の描画装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板に描画を行う工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態のデバイスの製造方法は、従来の方法に比べて、デバイスの性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
【００５９】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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