(57)【要約】【課題】複数の電子ビームで描画する画像のボケおよびゆがみ等を低減させる駆動回路。【解決手段】電子回路が設けられた回路領域と、回路領域を除いた非回路領域とをセル領域内に有し、予め定められた形状の複数のセルと、複数のセルが配列されることによって、回路領域を含まずに複数の非回路領域が隣り合って形成される加工領域と、加工領域に設けられ、複数の回路領域の間を同一基板上で電気的に絶縁する絶縁部とを備える回路基板、電子ビーム発生装置、電子ビーム照射装置、電子ビーム露光装置を提供する。【選択図】図５
2014197520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子回路が設けられた回路領域と、前記回路領域を除いた非回路領域とをセル領域内に有し、予め定められた形状の複数のセルと、
前記複数のセルが配列されることによって、前記回路領域を含まずに複数の前記非回路領域が隣り合って形成される加工領域と、
前記加工領域に設けられ、複数の前記回路領域の間を同一基板上で電気的に絶縁する絶縁部と
を備える回路基板。
【請求項２】
前記回路領域は、予め定められた形状を有し、
前記加工領域は、前記複数のセルの少なくとも一部を、前記回路領域を回転及び反転の少なくとも一方により変更して配列することにより、前記非回路領域を２以上の前記セル領域にわたって連結させて形成される
請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
前記回路領域は、前記セル領域の一辺と、当該一辺を挟む二辺の一部ずつとに接する形状を有する請求項１または２に記載の回路基板。
【請求項４】
前記複数のセルは、当該回路基板上の一の方向に対して、前記予め定められた形状を９０度ずつ回転させて得られる３種類の形状の前記回路領域を有する少なくとも３種類のセルを含む請求項２または３に記載の回路基板。
【請求項５】
前記回路領域は、前記予め定められた形状の鏡像となる形状を含む請求項２から４のいずれか一項に記載の回路基板。
【請求項６】
複数の前記セル領域は、長方形の形状を有し、
前記回路領域は、前記長方形の隣接する２辺に接し、
前記非回路領域は、前記長方形の他の２辺に接する
請求項１から５のいずれか一項に記載の回路基板。
【請求項７】
前記絶縁部は、当該回路基板がエッチングされた後に絶縁物が埋め込まれて形成される請求項１から６のいずれか一項に記載の回路基板。
【請求項８】
前記複数のセルは、２以上のセル群に分割され、
前記絶縁部は、少なくとも１つの前記セル群を、他のセル群から電気的に絶縁する請求項１から７のいずれか一項に記載の回路基板。
【請求項９】
前記絶縁部は、前記２以上のセル群のそれぞれを、他のセル群から電気的にそれぞれ絶縁する請求項８に記載の回路基板。
【請求項１０】
前記加工領域に設けられ、当該回路基板の表面と裏面とを貫通する貫通孔と、導体とを有する貫通ビア部を更に備える請求項１から９のいずれか一項に記載の回路基板。
【請求項１１】
前記貫通ビア部は、当該回路基板の前記回路領域が設けられる面において、前記貫通孔にボンディングパッドが設けられる請求項１０に記載の回路基板。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の回路基板と、
複数の電子ビーム発生源が配列された面電子ビーム源と、
を備え、
前記回路領域に設けられ、前記複数の電子ビーム発生源のうちの対応する電子ビーム発生源に電気的に接続されて、対応する前記電子ビーム発生源を駆動する駆動回路を含む
電子ビーム発生装置。
【請求項１３】
前記回路基板の複数の前記回路領域は、外部と電気的に接続される電極部をそれぞれ有し、
前記回路領域に設けられる前記電子回路は、前記電極部を介して対応する前記電子ビーム発生源に電気的にそれぞれ接続される
請求項１２に記載の電子ビーム発生装置。
【請求項１４】
前記複数の電子ビーム発生源のそれぞれは、互いに電気的に絶縁される請求項１２または１３に記載の電子ビーム発生装置。
【請求項１５】
前記複数のセルのそれぞれは、前記複数の電子ビーム発生源のそれぞれと対応し、
前記複数のセル内の複数の前記駆動回路は、前記複数のセルを前記絶縁部が電気的に絶縁して分割した複数のセル群毎に、異なる駆動電圧を対応する前記電子ビーム発生源に供給する請求項１２から１４のいずれか一項に記載の電子ビーム発生装置。
【請求項１６】
前記複数の電子ビーム発生源は、マトリクス状に配列され、前記駆動回路から供給される駆動電圧に応じて電子をそれぞれ放出する電子放出部をそれぞれ有する請求項１２から１５のいずれか一項に記載の電子ビーム発生装置。
【請求項１７】
前記電子放出部は、ナノ結晶を有する請求項１６に記載の電子ビーム発生装置。
【請求項１８】
請求項１２から１７のいずれか一項に記載の電子ビーム発生装置と、
前記電子ビーム発生装置から出力される複数の電子ビームによる描画パターンを予め定められた倍率に縮小して対象物に照射する電子レンズと、
を備える電子ビーム照射装置。
【請求項１９】
１または複数の請求項１８に記載の電子ビーム照射装置と、
前記対象物を載置するステージ部と、
前記１または複数の電子ビームが描画する描画パターン情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された描画パターン情報に応じて、前記電子ビーム照射装置に複数の電子ビームを出力させる制御信号を送信する制御部と、
を備える電子ビーム露光装置。
【請求項２０】
回路基板の製造方法であって、
電子回路を含む回路領域と、前記回路領域を除いた非回路領域とをセル領域内に有し、予め定められた形状の複数のセルを基板上に配列して形成する段階と、
前記基板上の加工領域に、複数の前記回路領域の間を同一基板上で電気的に絶縁する絶縁部を形成する段階と、
を備え、
前記複数のセルを基板上に配列して形成する段階は、前記複数のセルが配列することによって、前記回路領域を含まずに複数の前記非回路領域が隣り合って形成される前記加工領域を形成する段階を有する製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板、電子ビーム発生装置、電子ビーム照射装置、電子ビーム露光装置、および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、微細パターンが設けられる半導体集積回路は、電子ビーム露光装置を用い、パターンデータに応じて電子ビームを半導体基板に直接描画して当該微細パターンを形成していた（例えば、特許文献１および２参照）。
特許文献１  特開２００７−３２９２２０号公報
特許文献２  特開平９−２４５７０８号公報
非特許文献１  P.N.Minh, L.T.T.Tuyen, T.Ono, H.Mimura, K.Yokoo and M.Esashi : Carbon nanotube on a Si tip for electron field emitter, Jpn. J. Appl. Phys., 41 Part2, 12A (2002), L1409-L1411
非特許文献２  P.N.Minh, L.T.T.Tuyen, T.Ono, H.Miyashita, Y.Suzuki, H.Mimura and M.Esashi : Selective growth of carbon nanotubes on Si microfabricated tips and application for electron field emitters, J. Vac. Sci. Technol. B 21, 4, (2003), 1705-1709
非特許文献３  P.N.Minh, T.Ono, N.Sato, H.Mimura and M.Esashi : Microelectron field emitter array with focus lenses for multielectron beam lithography based on silicon on insulator wafer, J.Vac.Sci.Technol., B22, 3 (2004) 1273-1276
非特許文献４  J.H.Bae, P.N.Minh, T.Ono and M.Esashi : Schottky emitter using boron-doped diamond, J.Vac.Sci.Technol., B22, 3 (2004) 1349-1352
非特許文献５  C.-H.Tsai, T.Ono and M.Esashi : Fabrication of diamond Schottky emitter array by using electrophoresis pre-treatment and hot-filament chemical vapor deposition, diamond and related materials, 16 (2007) 1398-1402
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、描画するパターンの微細化と、半導体ウェハの大口径化が進むことにより、電子ビーム露光装置のスループットが低下していた。例えば、描画すべき画素数が３０年程度で２万倍程度に増加しているので、１枚の半導体ウェハを１０時間以上かけて描画する場合も生じていた。このようなスループットを改善する目的で、複数の電子ビームを用いる動向にあるが、実際に作製して動作させると、複数の電子ビームを同一面上に結像させることは困難であり、ボケおよびゆがみ等を生じさせていた。また、ボケおよびゆがみ等を電子回路で調整する場合、複数の電子ビームに対応して高集積化し、かつ、高耐圧の回路基板を設計することは手間がかかり、製造は困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、電子回路が設けられた回路領域と、回路領域を除いた非回路領域とをセル領域内に有し、予め定められた形状の複数のセルと、複数のセルが配列されることによって、回路領域を含まずに複数の非回路領域が隣り合って形成される加工領域と、加工領域に設けられ、複数の回路領域の間を同一基板上で電気的に絶縁する絶縁部とを備える回路基板、電子ビーム発生装置、電子ビーム照射装置、電子ビーム露光装置を提供する。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、回路基板の製造方法であって、電子回路を含む回路領域と、回路領域を除いた非回路領域とをセル領域内に有し、予め定められた形状の複数のセルを基板上に配列して形成する段階と、基板上の加工領域に、複数の前記回路領域の間を同一基板上で電気的に絶縁する絶縁部を形成する段階と、を備え、複数のセルを基板上に配列して形成する段階は、複数のセルが配列することによって、回路領域を含まずに複数の非回路領域が隣り合って形成される加工領域を形成する段階を有する製造方法。
【０００６】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態に係る電子ビーム露光装置１０００の構成例を半導体ウェハ１０と共に示す。
【図２】本実施形態に係る電子ビーム照射装置１００の構成例を半導体ウェハ１０と共に示す。
【図３】本実施形態に係る電子ビーム発生装置２００の構成例を示す。
【図４】本実施形態に係る回路基板２２０の構成例を示す。
【図５】本実施形態に係る回路基板２２０の複数のセル５１０の構成例を示す。
【図６】本実施形態に係る回路基板２２０の断面図の構成例を示す。
【図７】本実施形態に係る回路基板２２０を形成する製造フローの一例を示す。
【図８】本実施形態に係る回路基板２２０の変形例を示す。
【図９】本実施形態に係る電子ビーム露光装置１０００の変形例を半導体ウェハ１０と共に示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
図１は、本実施形態に係る電子ビーム露光装置１０００の構成例を半導体ウェハ１０と共に示す。電子ビーム露光装置１０００は、複数の電子ビームを照射する電子ビーム照射装置１００を備える。本実施形態に係る電子ビーム照射装置１００は、複数の電子ビームによって描画する像のボケおよびゆがみ等を、半導体電子回路による駆動回路で補正して低減させる。電子ビーム露光装置１０００は、当該電子ビーム照射装置１００を用いて半導体ウェハ１０等に微細パターンを描画する。
【００１０】
ここで半導体ウェハ１０は、シリコン、シリコンカーバイド、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、窒化ガリウム、ガリウム燐、またはインジウム燐等の半導体材料の結晶を加工して形成された板状の基板でよい。電子ビーム露光装置１０００は、電子ビーム照射装置１００と、ステージ部１１０と、記憶部１２０と、制御部１３０と、通信部１４０と、計算機部１５０とを備える。
【００１１】
電子ビーム照射装置１００は、複数の電子ビームを照射する電子カラムである。電子ビーム照射装置１００は、半導体ウェハ１０の表面に複数の電子ビームを照射して予め定められた描画パターンを描画する。電子ビーム照射装置１００の詳細は後に説明する。
【００１２】
ステージ部１１０は、電子ビームを照射する対象物を載置する。図中において、当該対象物を半導体ウェハ１０とした例を示す。ステージ部１１０は、載置した半導体ウェハ１０を水平方向に移動させ、電子ビーム照射装置１００によって半導体ウェハ１０の一方の面に予め定められた微細パターンを予め定められた位置に描画させる。
【００１３】
ステージ部１１０は、例えば、ステージの水平平面を移動するＸＹステージを有する。また、ステージ部１１０は、予め定められた回転軸を中心として回転移動するθステージを有してよい。また、ステージ部１１０は、ステージの水平位置を調整するチルトステージを更に有してよい。また、ステージ部１１０は、半導体ウェハ１０を垂直方向に移動させ、半導体ウェハ１０および電子ビーム照射装置１００の間の距離を調節するＺステージを更に有してよい。
【００１４】
記憶部１２０は、電子ビーム照射装置１００が描画する描画パターン情報を記憶する。ここで、描画パターン情報は、半導体ウェハ１０の一方の面上の位置情報、および電子ビームを照射するか否かの情報等でよい。記憶部１２０は、予め定められた描画パターン情報を予め記憶してよい。
【００１５】
制御部１３０は、電子ビーム照射装置１００および記憶部１２０にそれぞれ接続され、記憶部１２０に記憶された描画パターン情報に応じて、電子ビーム照射装置１００に複数の電子ビームを出力させる制御信号を送信する。また、制御部１３０は、ステージ部１１０にそれぞれ接続され、記憶部１２０に記憶された描画パターン情報に応じて、ステージ部１１０を移動させる制御信号を送信してよい。また、制御部１３０は、通信部１４０を介して受け取った指示信号に応じて、電子ビーム照射装置１００および／またはステージ部１１０に制御信号を送信してよい。
【００１６】
通信部１４０は、制御部１３０と計算機部１５０とを接続する。通信部１４０は、汎用または専用のインターフェイスを有して、制御部１３０と計算機部１５０とを接続して通信させてよい。通信部１４０は、Ethernet（登録商標）、ＵＳＢ、Serial RapidIO等の汎用の高速シリアルインターフェースまたはパラレルインターフェースを用いてよい。また、通信部１４０は、無線で制御部１３０と計算機部１５０とを接続してよい。
【００１７】
計算機部１５０は、制御部１３０に電子ビーム照射装置１００および／またはステージ部１１０を動作させる指示信号を送信する。計算機部１５０は、電子ビーム露光装置１０００を動作させる動作プログラムを実行して、当該動作プログラムに応じて指示信号を送信してよい。また、計算機部１５０は、ユーザの指示を入力させる入力デバイスを有し、ユーザの指示に応じて指示信号を送信してよい。計算機部１５０は、パーソナルコンピュータまたはサーバマシンでよい。
【００１８】
図２は、本実施形態に係る電子ビーム照射装置１００の構成例を半導体ウェハ１０と共に示す。図２は、電子ビーム照射装置１００の縦断面の構成例を示す。電子ビーム照射装置１００は、電子ビーム発生装置２００と、加速電極２３０と、電子レンズ２４０とを備える。
【００１９】
電子ビーム発生装置２００は、制御信号に応じて、複数の電子ビームを発生させる。電子ビーム発生装置２００は、複数の電子ビーム発生源２１２が配列された面電子ビーム源である。電子ビーム発生装置２００は、基板２１０と、回路基板２２０とを有する。
【００２０】
基板２１０は、複数の電子ビーム発生源２１２が設けられる。当該複数の電子ビーム発生源２１２は、基板２１０の一方の面にマトリクス状に配列されてよく、これに代えて、複数の電子ビーム発生源２１２は、面電子ビーム源の中心に対して同心円状に配置されてもよい。電子ビーム発生源２１２の詳細は後に説明する。基板２１０は、一例として、シリコン等の半導体結晶である。
【００２１】
回路基板２２０は、基板２１０の他方の面に形成され、複数の電子ビーム発生源２１２から電子ビームを出力させる。回路基板２２０は、複数の電子ビーム発生源２１２のそれぞれを駆動する駆動電圧を供給する回路が形成される。回路基板２２０は、制御部１３０から制御信号を受け取り、描画パターン情報に応じて、複数の電子ビーム発生源２１２から電子ビームを出力させる。
【００２２】
回路基板２２０の一方の面は、基板２１０と張り合わされる。回路基板２２０は、一例として、シリコン等の半導体基板で形成される。回路基板２２０は、電子ビーム発生装置２００が駆動して温度が上昇しても基板２１０または回路基板２２０に撓みまたは剥がれ等が生じない程度に、基板２１０の熱膨張係数とほぼ同じか、同程度の熱膨張係数を有する材料で形成されてよい。回路基板２２０の詳細は後に説明する。
【００２３】
加速電極２３０は、電子ビーム発生装置２００の電子ビームを出力する側に備わり、電子ビーム発生装置２００の電子ビームを出力させる電極よりも高い電圧が印加され、当該電子ビームを加速する。加速電極２３０は、複数の電子ビーム発生源２１２にそれぞれ対応する複数の貫通孔が形成され、複数の電子ビームをそれぞれ通過させる。加速電極２３０は、複数の電子ビーム発生源２１２に対応して、複数の貫通孔がマトリクス状に配列されてよく、これに代えて、同心円状に配置されてもよい。加速電極２３０は、一定の電圧が印加され、一例として、略０Ｖが印加される。
【００２４】
電子レンズ２４０は、電子ビーム発生装置２００から出力される複数の電子ビームによる描画パターンを予め定められた倍率に縮小して、対象物である半導体ウェハ１０に照射する。例えば、電子レンズ２４０は、複数の電子ビームが描画する描画パターンを１／１００以下に縮小する。電子レンズ２４０は、コイル部２４２と、レンズ部２４４と、収束部２４６とを有する。
【００２５】
コイル部２４２は、複数の電子ビームのＸＹ方向の偏向を制御する。即ち、コイル部２４２は、半導体ウェハ１０の電子ビームが照射される表面における当該電子ビームのビーム形状を制御する。コイル部２４２は、電子ビーム照射装置１００のＸ軸またはＹ軸と、半導体ウェハ１０の表面上のＸ軸またはＹ軸との対応を補正するローテーションコイルでよい。また、コイル部２４２は、半導体ウェハ１０の表面上のビーム径のＸおよびＹ方向の振幅を補正してもよい。
【００２６】
レンズ部２４４は、半導体ウェハ１０の表面上に複数の電子ビームを結像させる。レンズ部２４４は、テレセントリックレンズ系を構成してよく、電子ビーム発生装置２００の対物レンズとして機能する。
【００２７】
収束部２４６は、加速電界および／または減速電界を複数の電子ビームに印加する。収束部２４６は、複数の電子ビームの太さおよび束を絞って収束させて、予め定められたエネルギーの電子ビームを対象物である半導体ウェハ１０に照射する。
【００２８】
以上の本実施形態に係る電子ビーム照射装置１００は、面電子ビーム源等の複数の電子ビームを発生させる電子ビーム発生装置２００を有し、１つの電子カラムから複数の電子ビームを試料に照射してスループットを向上させる。従来、このような複数の電子ビームを発生させる電子ビーム発生装置２００を製造することは困難であったが、本実施形態に係る電子ビーム発生装置２００は、半導体製造プロセス等の製造工程により、簡便に製造することができる。
【００２９】
図３は、本実施形態に係る電子ビーム発生装置２００の構成例を示す。電子ビーム発生装置２００は、複数の電子放出部を有し、複数の電子放出部のそれぞれから放出される電子を加速して集束させ、複数の電子ビームとして出力する。電子ビーム発生装置２００は、図２で説明したように、基板２１０と、回路基板２２０とを有する。また、電子ビーム発生装置２００は、各部に駆動電圧を供給する電圧供給部２０２を有してよい。また、電子ビーム発生装置２００は、第１電極部３１０が障壁部３３０を介して接続される。
【００３０】
電圧供給部２０２は、定電圧発生回路および／または定電流発生回路と、複数の電極部２０４とを含み、それぞれの電極部２０４に接続される接続先にそれぞれ駆動電圧を供給する。複数の電極部２０４は、ワイヤボンディング等で複数の接続先にそれぞれ接続されてよい。電圧供給部２０２は、一例として、回路基板２２０の基板２１０側とは反対側の面に設けられる。
【００３１】
ここで、本実施例で説明する電極部は、ニッケル、金、クロム、チタン、アルミニウム、タングステン、パラジウム、ロジウム、白金、銅、ルテニウム、インジウム、イリジウム、オスミウム、および／またはモリブデンを含んでよい。また、当該電極部は、これらの材料を含む２以上の材料の合金であってよい。
【００３２】
基板２１０は、複数の凹部２１４と、アイソレーション部３４０と、第３電極部３５０とが設けられる。複数の凹部２１４は、それぞれが凹面を有する。また、複数の凹部２１４のそれぞれは、球面状または放物面状に形成されてよい。
【００３３】
複数の凹部２１４のそれぞれは、一例として、等方性エッチングにより形成され、電子ビームを発生させる電子ビーム発生源２１２が形成される。例えば、複数の凹部２１４は、ウェットエッチングにより形成される。電子ビーム発生源２１２は、ポリシリコン層２１６と、第１絶縁膜２１５と、第２絶縁膜２１８と、電子放出部３００と、第１電極部３１０と、第２電極部３２０と、障壁部３３０とを含む。
【００３４】
ポリシリコン層２１６は、基板２１０の複数の凹部２１４が形成された面に形成される。ポリシリコン層２１６のうち、凹部２１４に形成された少なくとも一部は、陽極活性され、ナノ結晶化された電子放出部３００となる。
【００３５】
第１絶縁膜２１５および第２絶縁膜２１８は、基板２１０のポリシリコン層２１６が形成された面に形成される。第１絶縁膜２１５および第２絶縁膜２１８は、隣り合う電子ビーム発生源２１２のポリシリコン層２１６を電気的に絶縁して、当該ポリシリコン層２１６を介してリーク電流が発生することを防止する。第１絶縁膜２１５は、一例として、熱酸化によって形成されるＳｉＯ２膜等であり、また、第２絶縁膜２１８は、ＣＶＤ法等によって成膜されるＳｉＮ膜である。
【００３６】
電子放出部３００は、複数の凹部２１４のそれぞれに設けられ、電子を放出する。複数の凹部、即ち複数の電子放出部３００は、基板２１０の一方の面にマトリクス状に配列され、駆動電圧に応じて電子をそれぞれ放出する。また、複数の電子放出部３００のそれぞれは、ナノ結晶を有する。例えば、電子放出部３００は、ナノ結晶シリコンで形成される。ナノ結晶シリコンは、電子トンネル障壁として機能する表面酸化膜を形成し、当該ナノ結晶シリコンが複数並ぶことにより、電子トンネル障壁を接続した列が形成される。
【００３７】
このような電子トンネル障壁の列は、当該障壁に電圧を印加することで、当該障壁を通過させる電子を、例えば数個の単位といった極微量な単位で制御することができる。したがって、電子放出部３００は、ナノ結晶を有することで、電子の放出量を精密に、かつ、再現性よく制御することができる。
【００３８】
また、電子放出部３００は、このようなナノ結晶シリコンが複数並ぶナノワイヤで形成される場合、電子を出力する面に対して当該ナノワイヤが垂直に形成されずに、結晶方位に依存して出力面の法線に対して傾くことがある。この場合、電子放出部３００は、出力面の法線方向とは異なる方向に電子を出力させることがある。この場合、電子放出部３００は、出力面の法線に対して異なる方向のトンネル確率の分布と、当該方向にナノワイヤが電子を放出する分布との掛け算で、電子放出量が定まる。
【００３９】
電子放出部３００は、凹面形状の凹部２１４を有することで、当該凹面形状を平坦な形状にした場合の電子放出量に比べてより多くの電子を有効な電子ビームとして外部に出力させることができる。例えば、電子放出部３００は、電子を放出する分布がより高い方向および／またはトンネル確率の分布がより高い方向を、電子ビームを出力する方向に向けて形成することで、平坦な形状にした場合の電子放出量に比べてより多くの電子を電子ビームとして出力させることができる。一例として、凹部２１４の形状は、複数の電子放出部３００の電子を放出する方向と、当該方向の電子のトンネル確率との乗算がより大きくなる方向を、対応する第１電極部３１０の開口部に向ける。
【００４０】
また、複数の電子放出部３００のそれぞれは、ナノ結晶に代えて、放出する電子をトンネリングさせる絶縁膜を有してよい。このような絶縁膜は、放出する電子の量をトンネルする確率によって調整することができるので、当該絶縁膜の材質、膜厚および絶縁膜に印加する電圧によって、電子の放出量を制御することができる。
【００４１】
第１電極部３１０は、複数の電子放出部３００のそれぞれに対応して設けられ、対応する電子放出部３００が放出した電子を加速して電子放出部３００に設けられた凹部２１４から電子ビームとして出力する。複数の第１電極部３１０のそれぞれは、開口部３１２を有し、基板２１０の複数の凹部２１４が設けられる一方の面に板状に形成され、対応する凹部２１４との電位差によって開口部３１２から電子ビームを集束させて出力させる。開口部３１２は、第１電極部３１０および／または電子放出部３００の中心近辺に形成される。開口部３１２は、円形の貫通孔でよい。
【００４２】
図中において、第１電極部３１０ａは、電子放出部３００ａに対応して設けられ、電子放出部３００ａが放出する電子を加速して開口部３１２ａから電子ビームとして出力させる例を示す。同様に、第１電極部３１０ｂは、電子放出部３００ｂに対応して設けられ、電子放出部３００ｂが放出する電子を加速する。ここで、複数の第１電極部３１０（図中の例では第１電極部３１０ａおよび第１電極部３１０ｂ）は、電気的に接続され、予め定められた定電圧が印加される。
【００４３】
第１電極部３１０は、基板２１０の外部に備わる電極等と電気的に接続され、駆動電圧が印加される接続部を有してよい。当該接続部は、第１電極部の一部にメッキ等で導電性物質が更に形成された電極部でよい。接続部は、ワイヤボンディング等によって外部の電極と接続されてよい。
【００４４】
第２電極部３２０は、複数の凹部２１４のそれぞれに設けられ、当該凹部２１４を覆う導電性物質で形成される。第２電極部３２０は、電子放出部３００から放出された電子を、第１電極部３１０との電位差によって開口部３１２から電子ビームとして出力させる。ここで、第２電極部３２０は、電子放出部３００から放出される電子を通過させる程度に薄く形成される。複数の凹部２１４に設けられる複数の第２電極部３２０は、電気的に接続され、予め定められた定電圧が印加される。
【００４５】
ここで、第１電極部３１０および第２電極部３２０は、これら電極間の電位差が数十から数百Ｖとなる駆動電圧がそれぞれ印加されてよい。好ましくは、第１電極部３１０および第２電極部３２０は、電位差が百数十Ｖとなる駆動電圧がそれぞれ印加される。一例として、第１電極部３１０および第２電極部３２０は、電位差が１５０Ｖとなる駆動電圧がそれぞれ印加される。第２電極部３２０は、接続部３２２を含む。
【００４６】
接続部３２２は、第２電極部３２０のうち厚さがより厚く形成される電極部であって、基板２１０の外部に備わる電極等と電気的に接続され、駆動電圧が印加される。接続部３２２は、第２電極部の一部にメッキ等で導電性物質が更に形成された電極部でよい。接続部３２２は、ワイヤボンディング等によって外部の電極と接続されてよい。
【００４７】
障壁部３３０は、複数の第１電極部３１０および基板２１０の間において複数の凹部２１４に対応する位置に設けられ、絶縁材料で形成される。障壁部３３０は、基板２１０と第１電極部３１０との間を予め定められた距離を離間させ、第１電極部３１０を支持しつつ、第１電極部３１０と第２電極部３２０とを電気的に絶縁する。障壁部３３０は、樹脂等で形成されてよく、これに代えて、ＣＶＤ法等によって成膜される酸化シリコン膜でよい。
【００４８】
以上の電子ビーム発生源２１２は、電子放出部３００が放出する電子に、第１電極部３１０と第２電極部３２０にそれぞれ印加される駆動電圧によって生じる電界を印加することによって開口部３１２から電子ビームを発生させる。ここで、電子ビーム発生源２１２は、凹部２１４が凹面状、球面状、または放物面状に形成されることで、電子放出部３００の電子を放出する面もまた凹面状、球面状、または放物面状に形成される。
【００４９】
これによって、電子ビーム発生源２１２は、電子放出部３００が電子を放出する方向を開口部３１２の方向に合わせて、当該開口部３１２に集束させやすくすることができる。即ち、電子ビーム発生源２１２は、開口部３１２に集束させる電子の数を増加させることができ、発生する電子ビームの密度を高めることができる。
【００５０】
電子ビーム発生源２１２は、発生させた電子ビームを後段の電子レンズ２４０によって半導体ウェハ１０に照射させる。ここで、電子レンズ２４０は、光学レンズ等と同様に電子ビームの結像にボケおよび／またはゆがみ等を生じさせる収差を有する場合がある。例えば、電子レンズ２４０は、結像させる電子ビームに対して、ビームの中央近傍を走行する電子に比べてビームの外側近傍を走行する電子の焦点位置を短くさせる場合がある。
【００５１】
そこで、電子ビーム発生源２１２は、電子放出部３００の電子を放出する面を凹面状、球面状、または放物面状に形成させて電子ビームの密度を高めつつ、当該収差を補正してよい。ここで、電子ビーム発生源２１２が凹部２１４を平坦にした場合、電子放出部３００の電子の放出面の法線方向が開口部３１２近傍にある領域から出力される電子は、電子ビームの中央に集束されやすい。
【００５２】
そこで電子放出部３００は、電子の放出面を開口部３１２に向けつつ、当該領域である放出面の中央近傍の領域と開口部３１２との間の距離よりも、放出面の縁側近傍の領域と開口部３１２との間の距離を、より短くする面を形成する。即ち、電子ビームの外側に集束されやすい電子がより速く開口部３１２に到達するように放出面を形成することで、当該電子の焦点距離を長くさせる。これは、凹部２１４が、電子放出部３００の放出面の中心点により近い部分から放出される電子の層流を、当該中心点により近い位置に集中させて負の収差を発生させることに相当する。
【００５３】
これによって、電子ビーム発生源２１２は、発生させる電子ビームの中央近傍（例えば、図３におけるＡ−Ａ'、Ｂ−Ｂ'で示した凹部２１４の略中央を通る垂線近傍）を走行する電子に比べて、電子ビームの外側近傍を走行する電子の焦点距離を長くすることができる。例えば、電子ビーム発生源２１２は、電子ビームの光軸の中心から離れるに応じて電子ビームの焦点距離を長くして、電子ビームの照射方向に対する垂直方向の断面において、同心円状に焦点距離の分布を持たせる。このように、電子ビーム発生源２１２は、電子レンズ２４０の収差に対応させた放出面を形成することで、電子レンズ２４０の収差を補正することができる。
【００５４】
また、電子放出部３００の放出面の縁側近傍の領域は、中央近傍の領域に比べて電子ビーム発生源２１２の外部に近いので、外部電界の影響を受けやすい。即ち、放出面の縁側近傍の領域から出力される電子は、放出面の法線から傾いた方向に出力されやすく焦点距離が長くなりやすい。このように、電子ビーム発生源２１２は、外部電界に依存して出力させる電子ビームに焦点距離の分布を形成させるので、このような分布に応じて、電子放出部３００の放出面の形状を調整して半導体ウェハ１０に結像する電子ビームの収差を補正することが望ましい。
【００５５】
ここで、第２電極部３２０は、凹部２１４を覆う電極を形成し、当該凹部２１４を同電位に保つ。これによって、第２電極部３２０は、電子放出部３００から安定な速度分布の電子を放出させて開口部３１２近傍に集束させつつ、上記の外部電界の影響を低減させることができる。
【００５６】
アイソレーション部３４０は、絶縁物質が充填されて形成される。アイソレーション部３４０は、複数の電子ビーム発生源２１２のそれぞれの周囲を囲むように形成され、電子ビーム発生源２１２間を電気的に分離する。これによって、複数の電子ビーム発生源２１２のそれぞれは、互いに電気的に絶縁される。アイソレーション部３４０は、一例として、基板２１０の複数の凹部２１４が形成される面とは反対側の面において、複数の電子放出部３００に対応する複数のリング状または格子状に形成された溝に樹脂等の絶縁材料を充填させて形成される。
【００５７】
第３電極部３５０は、基板２１０の複数の凹部２１４が形成される上面とは反対側の下面に、複数の電子放出部３００のそれぞれに対応して形成される。第３電極部３５０は、複数の電子放出部３００から電子をそれぞれ放出させる駆動電圧がそれぞれ印加される。第３電極部３５０は、基板２１０の下面に形成される導電膜３５２を有してよい。第３電極部３５０は、回路基板２２０と電気的に接続される。
【００５８】
回路基板２２０は、基板２１０の他方の面に形成され、複数の電子放出部３００から電子を放出させる駆動電圧を、複数の電子放出部３００のそれぞれに対して個別に供給する。駆動電圧が印加される複数の第３電極部３５０のそれぞれは、アイソレーション部３４０が電気的に絶縁しているので、回路基板２２０は、複数の第３電極部３５０のそれぞれに対して、対応する駆動電圧をそれぞれ供給することができる。回路基板２２０は、一例として、半導体基板に形成され、当該半導体基板の一方の面は、基板２１０と張り合わされる。
【００５９】
ここで回路基板２２０は、基板２１０に形成される第３電極部３５０に対応する複数の電極部２２２を有し、当該電極部２２２が対応する第３電極部３５０と電気的に接続されつつ基板２１０と張り合わされ、当該電極部２２２を介して駆動電圧を供給する。電極部２２２は、例えば、１００μｍピッチ程度で基板２１０に形成される第３電極部３５０に対応させるべく、当該第３電極部３５０と同程度のピッチで形成される。電極部２２２は、導電性の材料で形成され、例えば、金属で形成される。また、電極部２２２は、第３電極部３５０と略同一の材料を含んでよい。
【００６０】
回路基板２２０は、外部に備わる電極等と電気的に接続され、駆動電圧および電源電圧等が印加される複数の接続部２２４を有してよい。当該接続部２２４は、ワイヤボンディング等によって外部の電極と接続されてよい。
【００６１】
回路基板２２０は、複数の電子放出部３００のそれぞれの配置に応じて、異なるオフセットバイアスを駆動電圧に重畳してよい。複数の電子放出部３００は、それぞれ個別に駆動電圧を印加されて電子をそれぞれ放出し、対応する複数の電子ビーム発生源２１２は、複数の電子ビームを発生させる。複数の電子ビーム発生源２１２は、発生させた複数の電子ビームを後段の電子レンズ２４０によって結像させて、半導体ウェハ１０に描画パターンを照射させる。
【００６２】
ここで、電子レンズ２４０等の光学系は、レンズの中央近傍を通る電子ビームと、レンズの外縁近傍を通る電子ビームとで僅かに焦点位置に差を与え、複数の電子ビームによる描画像にボケおよびゆがみ等を生じさせる場合がある。例えば、電子レンズ２４０は、レンズの外縁近傍を通る電子ビームに対して、レンズの中央近傍を通る電子ビームに比べて焦点位置を短くさせる場合がある。
【００６３】
そこで、電圧供給部２０２および回路基板２２０は、一例として、電子レンズ２４０の中央近傍を通る電子ビームを発生させる電子ビーム発生源２１２に供給するオフセット電圧比べて、より絶対値の大きい負のオフセット電圧を、電子レンズ２４０の外縁近傍を通る電子ビームを発生させる電子ビーム発生源２１２に供給する。これによって、電圧供給部２０２および回路基板２２０は、電子レンズ２４０の外縁近傍を通る電子ビームの出力速度を増加させて焦点距離を長くして発生させ、電子レンズ２４０によって短くなる焦点位置と相殺させて補正することができる。
【００６４】
ここで、複数の電子放出部３００は、それぞれの配置に応じて複数のブロックに分配され、電圧供給部２０２および回路基板２２０は、当該ブロック毎にオフセットバイアスを供給してよい。例えば、複数の電子放出部３００のうち、基板２１０の中央近辺に配置され、電子レンズ２４０の中央近傍を通る電子ビームとなる電子を放出する複数の電子放出部３００は、同一のブロックに分配される。また、その他の電子放出部３００は、中央のブロックを中心に、略同心円状に２以上のブロックに分配される。
【００６５】
このように、複数の電子放出部３００は、電子レンズ２４０の中央近傍を通る電子ビームを出力させる電子放出部３００を中心ブロックとして、電子レンズ２４０の外縁方向に同心円状に２以上に分割された環状領域に対応する電子放出部３００を、他のブロックとして分配される。電圧供給部２０２および回路基板２２０は、当該ブロック毎に異なるオフセットバイアスを印加することで、電子レンズ２４０の中央近傍を通る電子ビームを中心に、同心円状に分割された領域毎に電子ビームの焦点位置を調節することができ、効率的に描画パターンの結像を補正することができる。
【００６６】
電圧供給部２０２は、例えば、第１電極部３１０および第２電極部３２０に、数ｋＶ〜数十ｋＶの負電圧を印加する。一例として、電圧供給部２０２は、同心円の中央に分配された電子放出部３００に対応する第２電極部３２０に−５ｋＶを、対応する第１電極部３１０に−５ｋＶ＋１５０Ｖを印加する。
【００６７】
この場合、電子ビーム発生源２１２は、１５０Ｖの電位差によって生じる電界を電子放出部３００から放出する電子に印加して電子ビームを発生させ、発生した電子ビームを加速電極２３０との略５ｋＶの電位差で加速させる。また、電圧供給部２０２は、中央のブロックから外縁に向けてｎブロック異なる毎に、対応する第２電極部３２０に−５ｋＶ＋ＸｎＶを、対応する第１電極部に−５ｋＶ＋１５０Ｖ＋ＸｎＶを印加する。ここで、ＸｎＶは、例えば、−数Ｖ〜−百数十Ｖ程度である。
【００６８】
また、回路基板２２０は、第３電極部３５０に駆動電圧を印加して、電子放出部３００から電子を放出させる。回路基板２２０は、一例として、第２電極部３２０とは１５Ｖ程度低い電圧を印加して電子放出部３００から電子を放出させる（電子放出オン）。また、回路基板２２０は、中央のブロックから外縁に向けてｎブロック異なる毎に、対応する第３電極部３５０に−５ｋＶ−１５Ｖ＋ＸｎＶを印加する。また、回路基板２２０は、電子放出部３００の電子の放出を停止する場合（電子放出オフ）、第２電極部３２０と略同一の電圧を印加する。即ち、回路基板２２０は、一例として、第３電極部３５０に−５ｋＶ＋ＸｎＶを印加して電子放出をオフにする。
【００６９】
以上のように、電圧供給部２０２および回路基板２２０は、電子ビーム発生源２１２のブロックがｎ異なる毎に異なるオフセット電圧をＸｎＶ印加させつつ、第１電極部３１０と第２電極部３２０の間、および第２電極部３２０と第３電極部３５０の間に、それぞれ予め定められた電位差を与える。一例として、Ｘｎは、Ｘ０＝０、Ｘ１＝−２０、Ｘ２＝−４５、Ｘ３＝−８０、Ｘ４＝−１２５、・・・と、ｎの値に比例して絶対値が増加する値である。これにより、電圧供給部２０２および回路基板２２０は、複数の電子ビーム発生源２１２から略同一の電子密度で電子ビームを出力させつつ、電子ビーム発生源２１２が位置するブロックに応じたオフセット電圧により電子ビームの速度を変えて当該電子ビームの焦点位置を微調整することができる。
【００７０】
以上の本実施例に係る電子ビーム発生装置２００は、複数の電子ビーム発生源２１２を有し、電子ビームを出力すべき電子ビーム発生源２１２の対応する第３電極部３５０に駆動電圧を印加することにより、当該複数の電子ビーム発生源２１２をそれぞれ個別に駆動して電子ビームを出力させることができる。これによって、電子ビーム発生装置２００を備える電子ビーム照射装置１００は、複数の電子ビームによって予め定められた描画パターンを対象物に照射することができる。
【００７１】
以上の本実施例に係る電子ビーム発生装置２００は、複数の電子ビーム発生源２１２を複数のブロックに分割し、当該ブロック毎に異なる電圧を第１電極部３１０、第２電極部３２０、および第３電極部３５０にそれぞれ印加する例を説明した。この場合、第１電極部３１０および第２電極部３２０は、少なくとも当該ブロック毎に電気的に絶縁される。また、電圧供給部２０２は、一例として、ブロック毎に絶縁された第１電極部３１０および第２電極部３２０に、当該ブロック毎に対応する電圧を供給する。即ち、複数のブロックは、互いに異なる予め定められた電源およびグランド電圧が各ブロック毎に印加される。
【００７２】
ここで、電子ビーム発生装置２００に備わる電子ビーム発生源２１２は、複数の凹部２１４と、複数の凹部２１４に対応する位置に別プロセスで形成させた障壁部３３０とを有する。これによって、電子ビーム発生装置２００は、凹面状、球面状、または放物面状といった予め定められた形状の底部を有する円柱状の穴等を精密に形成すること無しに、複数の電子ビーム発生源２１２を簡便に形成することができる。このように、電子ビーム発生装置２００は、小面積、かつ、高密度に形成させた複数の電子ビーム発生源２１２を備えることができる。したがって、電子ビーム照射装置１００は、装置の大きさを小型にしつつ、一例として、１００×１００のマトリクス状に並ぶ電子ビーム発生源２１２から１００００本の電子ビームを照射することができる。
【００７３】
また、電子ビーム発生源２１２は、半導体基板に等方性エッチング等の簡便な方法で形成された複数の凹部２１４にそれぞれ形成される。したがって、複数の電子ビーム発生源２１２は、半導体製造プロセス等によって基板２１０に形成することができる。即ち例えば、電子ビーム発生源２１２は、基板２１０の１ｃｍ×１ｃｍの面積に、１００×１００個のマトリクス状に配列されて形成される。このように、電子ビーム発生源２１２は、１００μｍ程度のピッチのマトリクス状に形成することで、電子レンズ２４０によって１μｍ以下程度のピッチの描画パターンを対象物に照射することができる。
【００７４】
回路基板２２０は、このような高密度に実装された複数の電子ビーム発生源２１２に対応して、電極部２２２および駆動回路がそれぞれ設けられなければならない。また、回路基板２２０は、電子ビーム発生源２１２からの電子放出のオンまたはオフの制御を数Ｖ〜十数Ｖの範囲で制御しつつ、電子ビーム発生源２１２の位置に応じて数Ｖ〜数百Ｖの範囲で数ｋＶ〜数十ｋＶの加速電圧を調節しなければならない。
【００７５】
しかしながら、半導体基板等による回路を用いて、高密度実装および数Ｖ〜十数Ｖの範囲の調整を実現させても、半導体基板は数十Ｖを超える耐圧がないので、実際に動作させることが困難であった。また、半導体基板の耐圧を向上させるべく、絶縁領域を形成する場合、高密度な回路と共存させて設計することは手間がかかり、製造は困難であった。
【００７６】
そこで、本実施例に係る回路基板２２０は、電子ビーム発生源２１２に対応する予め定められた形状の回路のセルを、回転または反転して配列することで、回路領域を含まない領域を設け、当該領域に絶縁部が形成することで回路設計を容易化する。図４は、本実施形態に係る回路基板２２０の構成例を示す。
【００７７】
図４は、回路基板２２０の電子回路が設けられた表面の一例を示す。図４において、点線で示す四角には、複数の電子ビーム発生源２１２を有する基板２１０が接続される。回路基板２２０の電子回路は、一例として、基板２１０の中央に対応する位置から同心円状に複数のブロックに分割される。
【００７８】
図４は、点線で示す四角形内の領域が、同心円状に５つのブロックに分割された例を示す。回路基板２２０は、第１ブロック４０２、第２ブロック４０４、第３ブロック４０６、第４ブロック４０８、第５ブロック４１０、第１ブロック４２２、および第２ブロック４２４を有する。
【００７９】
回路基板２２０は、点線で示す四角形の領域内において、第１ブロック４０２、第２ブロック４０４、第３ブロック４０６、第４ブロック４０８、および第５ブロック４１０に分割された電子回路を有する。また、各ブロックは、点線で示す四角形の領域内において、複数の電子ビーム発生源２１２のうちの対応する電子ビーム発生源２１２に電気的に接続されて、対応する電子ビーム発生源２１２を駆動する駆動回路を含む複数のセルをそれぞれ有する。当該セルについては、後述する。各ブロックは、他のブロックとの境界に回路基板２２０を貫通する絶縁部がそれぞれ設けられ、隣り合うブロックと電気的に絶縁される。
【００８０】
各ブロックに設けられる回路は、例えば、点線で示す四角の外側において、外部と電気信号および電源等を授受する接続部２２４と電気的にそれぞれ接続される。この場合、第１ブロック４０２および第２ブロック４０４に設けられる回路は、それぞれ隣のブロックに囲まれ、回路基板２２０の表面側の同一面上で接続部２２４と接続できない。そこで、第１ブロック４０２および第２ブロック４０４に設けられる回路は、ビア等によって回路基板２２０の裏面側の配線を介して、接続部２２４に接続される。
【００８１】
例えば、第１ブロック４０２の回路は、第１ブロック４２２内の対応する接続部２２４と接続される。また、第２ブロック４０４の回路は、第２ブロック４２４内の対応する接続部２２４と接続される。このように、複数のブロックのうちの少なくとも１つのブロックは、回路基板２２０の表面側および裏面側を電気的に接続する貫通ビア部を有し、回路基板２２０の縁部近辺に形成される接続部２２４と接続される。
【００８２】
また、第３ブロック４０６、第４ブロック４０８、および第５ブロック４１０に設けられる回路は、例えば、回路基板２２０の表面側で接続部２２４と電気的にそれぞれ接続される。このように、回路基板２２０の表面で分割された電子回路のそれぞれは、分割された境界で絶縁されつつ、回路基板２２０の表面の縁部近辺に設けられた接続部２２４にそれぞれ電気的に接続される。これによって、回路基板２２０は、基板表面において、基板２１０と接続され、かつ、外部から供給される電源および駆動信号等をワイヤボンディング等を介して接続部２２４から受け取ることができる。
【００８３】
これに代えて、接続部２２４の一部または全部は、回路基板２２０の裏面側に設けられてよい。この場合、回路基板２２０の表面側の回路の一部または全部は、回路基板２２０の表面側および裏面側を電気的に接続する貫通ビア等を介して、裏面側の接続部２２４に接続される。そして、回路基板２２０の表面側および／または裏面側に設けられた接続部２２４に、外部からの電源および駆動信号等がワイヤボンディング等を介して供給される。
【００８４】
図５は、本実施形態に係る回路基板２２０の複数のセル５１０の構成例を示す。図５は、図４で示された回路基板２２０の表面の一部を拡大した例を示す。図５において、複数の四角形形状のセル５１０が、５×９のマトリクス状に配置された例を示す。回路基板２２０は、セル５１０と、加工領域５２０と、貫通ビア部５３０と、絶縁部５４０とを有する。
【００８５】
セル５１０は、予め定められた形状を有し、図５においては、正方形の形状を有する例を示す。これに代えて、セル５１０は、多角形の形状を有してよい。セル５１０は、一例として、六角形の形状を有し、ハニカム状に複数配列されてよい。複数のセル５１０のそれぞれは、複数の電子ビーム発生源２１２のそれぞれと対応する。即ち、セル５１０は、セルの領域内において電子回路が形成され、１つのセル５１０が、対応する１つの電子ビーム発生源２１２を駆動する。セル５１０の形状と電子ビーム発生源２１２の水平（ｘｙ）断面形状は略同一であってよく、略同一に複数配列されてよい。
【００８６】
例えば、電子ビーム発生源２１２が、基板２１０の１ｃｍ×１ｃｍの面積に１００×１００個のマトリクス状に配列されて形成される場合、セル５１０は、電子ビーム発生源２１２に対応して、回路基板２２０上の１ｃｍ×１ｃｍの面積に１００×１００個のマトリクス状に配列されて形成される。セル５１０は、一例として、１００μｍ程度のピッチのマトリクス状に形成される。
【００８７】
セル５１０は、電子回路が設けられた回路領域５１２と、回路領域を除いた非回路領域５１４とをセル領域内に有する。回路領域５１２は、予め定められた形状を有する。例えば、回路領域５１２は、セル領域の隣接する二辺と接する形状を有する。また、例えば、回路領域５１２は、セル領域の一辺と、当該一辺を挟む二辺の一部ずつとに接する形状を有する。図５は、回路領域５１２が五角形の形状を有する例を示す。また、回路領域５１２は、一例として、予め定められた形状の鏡像となる形状を含んでもよい。
【００８８】
回路領域５１２は、複数の電子ビーム発生源２１２のうちの対応する電子ビーム発生源２１２に電気的に接続されて、対応する電子ビーム発生源２１２を駆動する駆動回路を含む。また、複数の回路領域５１２は、外部の回路等と電気的に接続される電極部２２２をそれぞれ有する。回路領域５１２に設けられる電子回路は、当該電極部２２２を介して、対応する電子ビーム発生源２１２に電気的にそれぞれ接続される。
【００８９】
ここで、電極部２２２は、多角形状に形成されてよく、これに代えて、円形に形成されてもよい。また、電極部２２２の中心は、セル５１０の中心とずれて形成されてもよい。電極部２２２および第３電極部３５０は、基板２１０と回路基板２２０とが張り合わされた場合に、対応する電極部２２２および第３電極部３５０が電気的に接続されるように、互いの形状および配置が定められてよい。
【００９０】
非回路領域５１４は、セル領域内において、回路領域５１２を除いた領域である。図５の例において、セル領域内における、五角形の形状の回路領域５１２を除いてできる五角形の形状である。即ち、例えば、複数のセル領域は長方形の形状を有し、回路領域５１２は当該長方形の隣接する２辺に接し、非回路領域５１４は当該長方形の他の２辺に接する。非回路領域５１４は、複数連結されることによって加工可能な面積を有する加工領域５２０が形成される。
【００９１】
即ち、加工領域５２０は、複数のセル５１０が配列されることによって、回路領域５１２を含まずに複数の非回路領域５１４が隣り合って形成される。そして、加工領域５２０は、貫通ビア部５３０および絶縁部５４０が形成される。図５において、セル５１０ａ、セル５１０ｂ、セル５１０ｃ、およびセル５１０ｄが配列され、複数の回路領域５１２に囲まれた加工領域５２０が形成され、当該加工領域５２０に貫通ビア部５３０が形成される例を示す。
【００９２】
加工領域５２０は、複数のセル５１０の少なくとも一部を、回路領域５１２を回転及び反転の少なくとも一方により変更して配列することにより、非回路領域５１４を２以上のセル領域にわたって連結させて形成される。図５の例において、セル５１０ｂはセル５１０ａの横方向（ｘ方向）の反転（鏡像）であり、セル５１０ｃはセル５１０ａの１８０度回転であり、セル５１０ｄはセル５１０ａの縦方向（ｙ方向）の反転（鏡像）である。
【００９３】
このように、複数のセル５１０は、当該回路基板２２０上の一の方向に対して、予め定められた形状を９０度ずつ回転させて得られる３種類の形状の回路領域５１２を有する少なくとも３種類のセル５１０を含む。複数のセル５１０は、一例として、セル５１０ａが有する回路領域５１２を、回路基板２２０上のｙ軸方向に対して９０度ずつ反時計回りに回転させて得られる３種類の回路領域５１２を有するセル５１０ｅ、セル５１０ｃ、およびセル５１０ｆを含む。
【００９４】
また、複数のセル５１０は、当該回路基板２２０上の一の方向に対して、予め定められた形状の鏡像を９０度ずつ回転させて得られる３種類の形状の回路領域５１２を有する少なくとも３種類のセル５１０を含んでもよい。複数のセル５１０は、一例として、セル５１０ａの横方向の鏡像であるセル５１０ｂが有する回路領域５１２を、回路基板２２０上のｙ軸方向に対して９０度ずつ反時計回りに回転させて得られる３種類の回路領域５１２を有するセル５１０ｇ、セル５１０ｄ、およびセル５１０ｈを含む。
【００９５】
貫通ビア部５３０は、加工領域５２０に設けられ、当該回路基板２２０の表面と裏面とを貫通する貫通孔と、導体とを有する。貫通ビア部５３０は、回路基板２２０の表面側および裏面側を電気的に接続する。貫通ビア部５３０は、例えば、貫通孔の壁面に絶縁体が形成され、導体が貫通孔内に当該絶縁体によって基板とは絶縁されて形成される。これに代えて、貫通ビア部５３０は、貫通孔内に導体が直接形成されてもよい。
【００９６】
貫通ビア部５３０は、一例として、第１ブロック４０２および第１ブロック４２２にそれぞれ設けられる。この場合、第１ブロック４０２における回路基板２２０の表面側の回路領域５１２は、第１ブロック４０２の貫通ビア部５３０、回路基板２２０の裏面側の配線、および第１ブロック４２２の貫通ビア部５３０を介して、第１ブロック４２２の接続部２２４に電気的に接続される。
【００９７】
貫通ビア部５３０は、当該回路基板２２０の回路領域５１２が設けられる面において、ボンディングパッド５３２が設けられる。ボンディングパッド５３２は、一例として、貫通ビア部５３０の導体に、金属材料等が積層されて形成される。ボンディングパッド５３２は、例えば、回路基板２２０の外周近辺に設けられ、接続部２２４として機能する。
【００９８】
また、ボンディングパッド５３２は、第１ブロック４０２、第２ブロック４０４、第３ブロック４０６、第４ブロック４０８、および／または第５ブロック４１０に設けられ、回路領域５１２のテストパッドとして機能する。即ち、当該ボンディングパッド５３２は、外部からプローブ等が物理的に接触されて、回路領域５１２の動作チェック等に用いることができる。
【００９９】
絶縁部５４０は、加工領域５２０に設けられ、複数の回路領域５１２の間を同一基板上で電気的に絶縁する。絶縁部５４０は、当該回路基板２２０がエッチングされた後に絶縁物が埋め込まれて形成される。ここで、絶縁材料は、例えば、ポリマー、ポリイミド、ＳｉＯ２膜、またはＳｉＮ膜等である。
【０１００】
このように、複数のセル５１０は、２以上のブロックであるセル群に分割され、絶縁部５４０は、少なくとも１つのセル群を、他のセル群から電気的に絶縁する。また、絶縁部５４０は、２以上のセル群のそれぞれを、他のセル群から電気的にそれぞれ絶縁してもよい。本実施形態の絶縁部５４０は、第１ブロック４０２、第２ブロック４０４、第３ブロック４０６、第４ブロック４０８、第５ブロック４１０、第１ブロック４２２、および第２ブロック４２４のそれぞれを、他のブロックから電気的に絶縁する。
【０１０１】
図６は、本実施形態に係る回路基板２２０の断面図の構成例を示す。図６は、図５のＡ−Ａ'における断面図の一例である。図６において、図５に示された本実施形態に係る回路基板２２０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。回路基板２２０は、絶縁層５５０と裏面側配線部５６０を更に有する。
【０１０２】
絶縁層５５０は、回路基板２２０の裏面側の少なくとも一部を覆う。絶縁層５５０は、回路基板２２０の裏面側を全て覆ってもよい。絶縁層５５０は、例えば、ＳｉＯ２膜またはＳｉＮ膜等である。絶縁層５５０は、回路基板２２０の裏面側の保護膜として機能してもよい。
【０１０３】
裏面側配線部５６０は、回路基板２２０の裏面側に設けられ、２以上の貫通ビア部５３０の間を電気的に接続する。裏面側配線部５６０は、一例として、絶縁層５５０内部に形成される多層配線である。裏面側配線部５６０は、絶縁層５５０によって基板から電気的に絶縁される。
【０１０４】
以上のように、本実施形態の回路基板２２０は、予め定められた形状の回路領域５１２を回転及び反転の少なくとも一方により変更したセル５１０を配列することにより、非回路領域５１４を連結して加工領域５２０を形成する。そして、当該加工領域５２０に貫通ビア部５３０および絶縁部５４０が設けられる。これによって、複数のセル５１０内の複数の駆動回路は、複数のセル５１０を絶縁部５４０が電気的に絶縁して分割した複数のセル群毎に、異なる駆動電圧を対応する電子ビーム発生源２１２に供給することができる。したがって、例えば、電子回路に含まれるトランジスタ等の耐圧に関係なく、基板の電位をブロック毎に自由に設定することができる。また、このような回路基板２２０を、通常の半導体製造プロセス技術を利用して簡便に形成することができる。
【０１０５】
例えば、セル５１０の非回路領域５１４を連結してできる加工領域５２０の面積が、貫通ビア部５３０および絶縁部５４０を形成するのに十分な面積を有するように、１つの回路領域５１２の形状を定める。これにより、絶縁部５４０が設けられる加工領域５２０の道が形成されるように、当該回路領域５１２を有する複数のセル５１０の配列を決めることで、複数のブロック間を互いに絶縁することができる。即ち、１つのセル５１０の回路領域５１２の形状および当該形状内の回路設計と、複数のセル５１０の配列とを実行するだけで、回路基板２２０全体の回路を設計することができる。
【０１０６】
図７は、本実施形態に係る回路基板２２０を形成する製造フローの一例を示す。まず、回路基板２２０に複数のセル５１０を形成する（Ｓ７００）。即ち、電子回路を含む回路領域５１２と、回路領域５１２を除いた非回路領域５１４とをセル領域内に有し、予め定められた形状の複数のセル５１０を基板上に配列する。
【０１０７】
回路基板２２０は、電子ビーム発生源２１２に印加するオフセット電圧に応じて分割されたブロックに対応して、複数のブロックに分割され、当該ブロック間を絶縁するように絶縁部５４０が設けられる。即ち、複数のセル５１０が配列することによって、回路領域５１２を含まずに複数の非回路領域５１４が隣り合って形成される加工領域５２０を形成させる。そして、回路基板２２０は、当該加工領域５２０に絶縁部５４０が設けられるように、予め定められた形状の回路領域５１２を有するセル５１０が、複数配列されて形成される。
【０１０８】
複数のセル５１０は、一例として、シリコン基板等に形成される半導体回路である。この場合、回路基板２２０は、回路領域５１２にＣＭＯＳ回路が形成される。即ち、電子ビーム発生装置２００は、半導体製造プロセス等の製造工程により、製造することができる。
【０１０９】
次に、回路基板２２０をエッチングする（Ｓ７１０）。回路基板２２０のエッチングは、加工領域５２０の絶縁部５４０が設けられる領域を、回路基板２２０の表面側から裏面側まで貫通するように実行される。また、回路基板２２０のエッチングにおいて、貫通ビア部５３０の貫通孔のエッチングも同時に実行されてよい。これによって、エッチングプロセスを簡略化することができる。
【０１１０】
ここで、回路基板２２０のエッチングは、当該回路基板２２０の裏面側から実行されることが望ましい。この場合、回路基板２２０の破壊防止およびハンドリングの向上の目的で、当該回路基板２２０の表面に支持基板を張り付ける。支持基板は、例えば、ガラス基板、セラミック基板、または半導体基板等である。また、回路基板２２０のエッチングは、一例として、反応性イオンエッチング等で実行される。
【０１１１】
次に、絶縁部５４０を形成する（Ｓ７２０）。絶縁部５４０は、基板上の加工領域５２０に、複数の回路領域５１２の間を同一基板上で電気的に絶縁する。絶縁部５４０は、回路基板２２０を貫通するようにエッチングした領域に、絶縁材料を埋め込んで絶縁部５４０を形成する。
【０１１２】
これによって、回路基板２２０の異なるブロック間は、基板材料で接続されること無しに、絶縁材料で電気的に絶縁される。したがって、回路基板２２０は、数十ｋＶに至る電圧と、異なるブロック間において異なるオフセット電圧とが重畳された電圧がそれぞれ供給されても、絶縁破壊を生じさせること無く、複数の電子ビーム発生源２１２を駆動することができる。
【０１１３】
ここで、貫通ビア部５３０を形成してもよい。貫通ビア部５３０は、回路基板２２０の貫通孔の壁面に、絶縁材料を形成させてから導体５３４を埋め込んで形成される。貫通ビア部５３０の絶縁材料は、絶縁部５４０の絶縁材料と略同一であってよい。貫通ビア部５３０は、回路基板２２０の裏面側において裏面側配線部５６０と電気的に接続される。この場合、回路基板２２０の裏面側に絶縁層５５０が設けられ、当該絶縁層５５０に裏面側配線部５６０が形成される。また、裏面側配線部５６０が形成された後に、保護膜として絶縁層５５０が更に形成されてよい。
【０１１４】
次に、回路基板２２０の表面側にボンディングパッド５３２を形成する（Ｓ７３０）。ボンディングパッド５３２は、一例として、回路基板２２０の貫通ビア部５３０に重ねて形成される。このように、回路基板２２０の表面側における貫通ビア部５３０の真上にボンディングパッド５３２を設け、当該ボンディングパッド５３２と回路領域５１２の回路とを接続すると、ボンディングパッド５３２をプロービングするだけで、当該回路領域５１２の検査を実行することができる。以上のフローによって、複数の電子ビームを出力する電子ビーム照射装置１００の、当該複数の電子ビームによって描画される像の球面収差および色収差等を補正可能な本実施形態の回路基板２２０を形成することができる。
【０１１５】
図８は、本実施形態に係る回路基板２２０の変形例を示す。図８の変形例において、図５に示された本実施形態に係る回路基板２２０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。図８の変形例において、セル５１０の回路領域５１２は、セル領域の隣り合う二辺の一部ずつに接する形状を有する。即ち、図８の変形例の回路領域５１２は、図５の回路領域５１２に比べて、狭い面積の形状を有する。これにより、回路領域５１２は、回路領域５１２の形状の鏡像となる形状を含まなくてもよい。
【０１１６】
即ち、複数のセル５１０は、当該回路基板２２０上の一の方向に対して、予め定められた形状を９０度ずつ回転させて得られる３種類の形状の回路領域５１２を含む４種類のセル５１０でよい。複数のセル５１０は、一例として、セル５１０ａが有する回路領域５１２を、回路基板２２０上のｙ軸方向に対して９０度ずつ反時計回りに回転させて得られる３種類の回路領域５１２を有するセル５１０ｂ、セル５１０ｃ、およびセル５１０ｄを含む。
【０１１７】
回路基板２２０は、当該セル５１０ａ、セル５１０ｂ、セル５１０ｃ、およびセル５１０ｄの４種類を配列することで、形成すべき貫通ビア部５３０および絶縁部５４０に応じた加工領域５２０を形成することができる。このように、図８の変形例は、より少ない種類のセル５１０を用いて、回路基板２２０を形成することができる。
【０１１８】
以上の実施例において、回路基板２２０は、複数の電子ビーム発生源２１２を駆動する回路が形成される例を説明した。これに代えて、回路基板２２０は、数十Ｖを超える高電圧に数Ｖ〜十数Ｖのオフセット電圧が重畳される電圧を、駆動電圧または制御電圧とするデバイスに用いられてもよい。回路基板２２０は、例えば、複数のモータ、電源、電池等を駆動または制御する回路として用いることができる。
【０１１９】
図９は、本実施形態に係る電子ビーム露光装置１０００の変形例を半導体ウェハ１０と共に示す。本変形例の電子ビーム露光装置１０００において、図１に示された本実施形態に係る電子ビーム露光装置１０００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。電子ビーム露光装置１０００は、複数の電子ビームを照射する電子ビーム照射装置１００を複数有し、複数の電子ビームを照射して、描画パターン情報に応じた描画パターンを対象物である半導体ウェハ１０に描画する。
【０１２０】
電子ビーム照射装置１００は、電子ビーム露光装置１０００に２以上備わる。図中において、電子ビーム照射装置１００は、水平方向の断面積が半導体ウェハ１０の表面積よりも小さく形成され、電子ビーム露光装置１０００に複数備わる例を示す。複数の電子ビーム照射装置１００は、半導体ウェハ１０の表面にそれぞれ複数の電子ビームを照射して予め定められた描画パターンを描画する。複数の電子ビーム照射装置１００は、それぞれの描画を並行して実行してよい。電子ビーム照射装置１００の詳細は既に図２から図８で説明した。
【０１２１】
ステージ部１１０は、載置した半導体ウェハ１０を水平方向に移動させ、複数の電子ビーム照射装置１００によって半導体ウェハ１０の一方の面に予め定められた微細パターンを予め定められた位置に描画させる。記憶部１２０は、複数の電子ビーム照射装置１００が描画する描画パターン情報を記憶する。制御部１３０は、複数の電子ビーム照射装置１００にそれぞれ接続され、記憶部１２０に記憶された描画パターン情報に応じて、複数の電子ビーム照射装置のそれぞれに複数の電子ビームを出力させる制御信号を送信する。
【０１２２】
このように、複数の電子ビーム発生源２１２が基板２１０に一体となって形成される電子ビーム発生装置２００を用いることで、電子ビーム照射装置１００を小型化することができ、電子ビーム露光装置１０００は、複数の電子ビーム照射装置１００を搭載することができる。２以上の電子ビーム照射装置１００を備える電子ビーム露光装置１０００は、半導体ウェハ１０に、２以上の描画パターンを並行して照射することができ、搭載する電子ビーム照射装置１００の数に応じてスループットを向上させることができる。
【０１２３】
以上の本実施例において、電子ビーム発生装置２００および電子ビーム照射装置１００は、電子ビーム露光装置１０００に用いられる例を説明した。これに代えて、電子ビーム発生装置２００および電子ビーム照射装置１００は、電子ビームを用いる装置に備わってよく、電子顕微鏡、電子線マイクロアナライザ、ブラウン管、送信管、撮像管、真空管、加工装置、加熱装置、または滅菌装置等に用いられてもよい。
【０１２４】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１２５】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１２６】
１０  半導体ウェハ、１００  電子ビーム照射装置、１１０  ステージ部、１２０  記憶部、１３０  制御部、１４０  通信部、１５０  計算機部、２００  電子ビーム発生装置、２０２  電圧供給部、２０４  電極部、２１０  基板、２１２  電子ビーム発生源、２１４  凹部、２１６  ポリシリコン層、２１５  第１絶縁膜、２１８  第２絶縁膜、２２０  回路基板、２２２  電極部、２２４  接続部、２３０  加速電極、２４０  電子レンズ、２４２  コイル部、２４４  レンズ部、２４６  収束部、３００  電子放出部、３１０  第１電極部、３１２  開口部、３２０  第２電極部、３２２  接続部、３３０  障壁部、３４０  アイソレーション部、３５０  第３電極部、３５２  導電膜、４０２  第１ブロック、４０４  第２ブロック、４０６  第３ブロック、４０８  第４ブロック、４１０  第５ブロック、４２２  第１ブロック、４２４  第２ブロック、５１０  セル、５１２  回路領域、５１４  非回路領域、５２０  加工領域、５３０  貫通ビア部、５３２  ボンディングパッド、５３４  導体、５４０  絶縁部、５５０  絶縁層、５６０  裏面側配線部、１０００  電子ビーム露光装置
【図１】
2014197520.tif 000003
【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】
2014197520.tif 000009
【図８】
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【図９】
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