(57)【要約】【課題】  所望の偏向感度が得られ、高周波駆動に対応した偏向器及びその作製方法を提供する。【解決手段】  基板５０１上に、貫通口と、この貫通口の側壁に配置された互いに対向する少なくとも一対の電極５０３ａ，５０３ｂと、を有する偏向器であって、前記基板の上面、前記基板の下面および前記電極と前記基板の間のうち少なくとも１か所に、複数の絶縁層５０４ａ, ５０４ｂが積層されており、前記複数の絶縁層の少なくとも１つが、二酸化シリコンからなる。【選択図】      図１
2006013390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、貫通口と、前記貫通口の側壁に配置された互いに対向する少なくとも一対の電極と、を有する偏向器であって、
前記基板の上面、前記基板の下面および前記電極と前記基板の間のうち少なくとも１か所に複数の絶縁層が積層されている
ことを特徴とする偏向器。
【請求項２】
）
前記複数の絶縁層のうち少なくとも１つは、二酸化シリコンからなる
ことを特徴とする請求項１に記載の偏向器。
【請求項３】
前記複数の絶縁層のうち少なくとも１つは、窒化シリコン、多結晶シリコン、窒化チタンまたは窒化アルミニウムからなる
ことを特徴とする請求項１に記載の偏向器。
【請求項４】
前記電極は、前記基板の上面および下面のうち少なくとも一方に設けられ、電気的に接地され、前記貫通口に対応する開口を有し、平面形状をしていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の偏向器。
【請求項５】
前記二酸化シリコンからなる絶縁層は、熱酸化膜である
ことを特徴とする請求項２に記載の偏向器。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の偏向器が一次元または二次元に複数配列されていることを特徴とする偏向器アレイ。
【請求項７】
基板上に第１の開口と第２の開口とを形成する工程と、
前記第１の開口の側壁と前記第２の開口の側壁とに絶縁層を形成する工程と、
前記第１の開口の内部に第１の電極を形成する工程と、
前記第２の開口の内部に第２の電極を形成する工程と、
前記第１の開口と前記第２の開口との間に第３の開口を形成し、前記第１の電極と前記第２の電極とから第１の電極面と第２の電極面とをそれぞれ露出させる工程とを有する
ことを特徴とする偏向器の作製方法。
【請求項８】
荷電粒子線を用いて被露光基板を露光する荷電粒子線露光装置であって、
荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、
請求項６に記載の偏向器アレイを有し、前記荷電粒子源の中間像を複数形成する第１の電子光学系と、
前記第１の電子光学系によって形成される複数の中間像を被露光基板上に投影する第２の電子光学系と、
前記被露光基板を保持し所定の位置に駆動して位置決めする位置決め手段とを備えることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項９】
請求項８に記載の荷電粒子線露光装置を用いて、被露光基板に露光を行う工程と、露光された前記被露光基板を現像する工程と、を具備することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に半導体集積回路等の微小デバイスの露光に用いられる電子ビーム露光装置やイオンビーム露光装置等の荷電粒子線露光装置に適しており、特に、複数の荷電粒子線を用いてパターン描画を行う荷電粒子線露光装置においてブランカーまたは電子レンズを構成する偏向器およびその電極の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の荷電粒子線を用いてパターン描画を行う荷電粒子線露光装置として、例えば特許文献１（特開２０００−１６４４９５号公報）および特許文献２（特開平１１−３５４４１８号公報）ならびに非特許文献１（安田  洋：応用物理  ６９，１１３５（１９９４））に開示されているように、貫通口を有する偏向器を複数配列したブランキングアパーチャアレイによって複数の電子ビームの照射を個別に制御する方法がある。また、特許文献３（特許第２９０７２２１号公報）には、ブランキングアパーチャアレイの製造方法が開示されている。これらのブランキングアパーチャアレイでは、複数の偏向器を構成するそれぞれの偏向電極に電圧を印加するか否かをパターンデータに従って制御して所望のパターンをウエハ等に描画する。
【０００３】
図５は、特許文献２および非特許文献１に開示された荷電粒子線露光装置に用いられるブランキングアパーチャアレイの断面図である。ブランキングアパーチャアレイは貫通口および偏向電極からなる偏向器をアレイ状に配列したものであり、複数の電子ビームの照射を個別に制御することができる。ここで、図中、５１が貫通口を示し、５２，５３が第１および第２のブランキング電極を、それぞれ示している。そして、このブランキングアパーチャアレイは、貫通口５１を通過した荷電粒子ビームをウエハのような試料上に照射する時には、第１および第２のブランキング電極５２，５３に接地電位の信号を印加し、遮断する時には、第１および第２のブランキング電極５２，５３に正負の電位の信号を同時に印加する。
【０００４】
また、特許文献２および非特許文献１には、ブランキングアパーチャアレイの製造方法として、シリコンなどの半導体結晶の基板に複数の貫通口を所定間隔で２次元的に形成し、各貫通口周囲に偏向電極対を形成することにより製造する方法が紹介されている。具体的には、Ｓｉ基板の表面に、ブランキングアパーチャアレイに対応した凹部を形成し、各々の凹部に隣接して偏向電極をめっきにより形成した後、前記基板表面から、めっき下地として使われた導体層を除去し、その後で前記Ｓｉ基板の裏面をウェットエッチングしてメンブレンを形成する。特に、特許文献２において、前記ウェットエッチングは、前記Ｓｉ基板を、その裏面の一部を除き保護した状態で実行する。また、前記凹部が形成された部分では、前記ウェットエッチングを前記凹部の底面に達するまで行い、前記凹部を前記貫通口とする。
【０００５】
図６は、特許文献３に開示されたブランキングアパーチャアレイの製造方法を示す。
すなわち、この製造方法は、次の通りである。
（ａ）基板１０１１に第１開口１０１２を形成する工程、
（ｂ）第１開口１０１２内に絶縁膜１０１３を形成する工程、
（ｃ）第１開口１０１２内に導電性材料１０１４を充填し電極１０１４Ａを形成する工程、
（ｄ）電極１０１４Ａの間の基板材料を除去し第２開口１０１１Ａを形成する工程、および
（ｅ）第２開口１０１１Ａ内側面に電極１０１４Ａを露出する工程
を有する。
【０００６】
特許文献３（図２７）によれば、次の通りである。
（ａ）基板に第１開口を形成する工程、および
（ｄ）電極の間の基板材料を除去し第２開口を形成する工程
において、基板材料であるシリコンの加工には、加工の異方性や他材料との選択性に優れた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法が用いられている。これにより、より微細かつ集積化された偏向電極１０１４Ａおよび電子線通過用貫通口１０１１Ａを備えたブランキングアパーチャアレイを作製することができ、より高精度により微細なパターンの露光を行うことが可能になる。
【特許文献１】特開２０００−１６４４９５号公報
【特許文献２】特開平１１−３５４４１８号公報
【特許文献３】特許第２９０７２２１号公報
【非特許文献１】安田  洋：応用物理  ６９，１１３５（１９９４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のブランキングアパーチャアレイ（ＢＡＡ）は以下の問題点を有している。すなわち、
（１）印加電圧信号に対応した所望の偏向感度を得ることが難しい。
【０００８】
本発明者らの知見によると、これは、ＢＡＡを構成する偏向器の構造およびその製造方法に起因している。例えば、前記した特許文献３の製造方法では、対向する電極間の基板材料をＲＩＥ法により除去し、電子線通過用貫通口内に対向する電極面を露出させる工程において、何らかの遮蔽物により、被エッチング面の一部に反応種が供給されず、基板材料が完全に除去されない場合がある。このため電子線通過用貫通口内部に設けられた、対向する偏向電極の対向する電極面の一部もしくは全部が露出しておらず、電極面に必要な電位が発生しないため、貫通口内部に必要な電界が発生せず、印加電圧信号に対応した所望の偏向感度が得られない原因となる。
（２）高周波駆動に向けての対策について言及していない。
【０００９】
本発明者らの知見によると、高スループットにむけてＢＡＡの高周波駆動（例えば100MHｚ）を行う場合、駆動信号の遅延が発生するため、基板に形成される絶縁膜の材料や膜厚が重要になってくる。現実的には、基板に形成される絶縁膜は例えば、SiO2：０．５μｍ以上が必要になる。そのため、偏向器の作製プロセスは全体として上記絶縁膜に対応したものにする必要がある。
【００１０】
本発明は、従来の技術における課題を解決し、所望の偏向感度が得られ、高周波駆動に対応した偏向器及びその作製方法を提供することを主目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するために、偏向器、偏向器の作製方法、および荷電粒子線露光装置等を、次の（１）〜（９）のように構成したものである。
【００１２】
（１）基板上に、貫通口と、前記貫通口の側壁に配置された互いに対向する少なくとも一対の電極と、を有する偏向器であって、前記基板の上面、前記基板の下面および前記電極と前記基板の間のうち少なくと１か所に複数の絶縁層が積層されていることを特徴とする偏向器。
【００１３】
（２）前記複数の絶縁層のうち少なくとも１つは、二酸化シリコンからなることを特徴とする（１）に記載の偏向器。
（３）前記複数の絶縁層のうち少なくとも１つは、窒化シリコン、多結晶シリコン、窒化チタンまたは窒化アルミニウムからなることを特徴とする（１）に記載の偏向器。
【００１４】
（４）前記電極は、前記基板の上面および下面のうち少なくとも一方に設けられ、電気的に接地され、前記貫通口に対応する開口を有し、平面形状をしているいることを特徴とする（１）〜（３）の何れかに記載の偏向器。
【００１５】
（５）前記二酸化シリコンからなる絶縁層は、熱酸化膜であることを特徴とする（２）に記載の偏向器。
【００１６】
（６）前記（１）〜（５）の何れかに記載の偏向器が一次元または二次元に複数配列されていることを特徴とする偏向器アレイ。
【００１７】
（７）基板上に第１の開口と第２の開口とを形成する工程と、前記第１の開口の側壁と前記第２の開口の側壁とに絶縁層を形成する工程と、前記第１の開口の内部に第１の電極を形成する工程と、前記第２の開口の内部に第２の電極を形成する工程と、前記第１の開口と前記第２の開口とに間に第３の開口を形成し、前記第１の電極と前記第２の電極とから第１の電極面と第２の電極面とをそれぞれ露出させる工程とを有することを特徴とする偏向器の作製方法。
【００１８】
（８）荷電粒子線を用いて被露光基板を露光する荷電粒子線露光装置であって、荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、（６）に記載の偏向器アレイを有し、前記荷電粒子源の中間像を複数形成する第１の電子光学系と、前記第１の電子光学系によって形成される複数の中間像を被露光基板上に投影する第２の電子光学系と、前記被露光基板を保持し所定の位置に駆動して位置決めする位置決め手段とを備えることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【００１９】
（９）前記（８）に記載の荷電粒子線露光装置を用いて、被露光基板に露光を行う工程と、露光された前記被露光基板を現像する工程と、を具備することを特徴とするデバイス製造方法。
【００２０】
上記（１）の構成のように、基板に絶縁層を複数設けることで、絶縁層の膜厚と作製プロセスとの両方を満足させることができる。
【００２１】
例えば、窒化シリコン（LPCVD法）はバッファードふっ酸に対しての耐性が高く、プロセスマージンがとりやすいが、実質上、膜厚は0.2μm程度に留まり、偏向器を高周波駆動する場合の絶縁膜としては薄すぎる。また、厚膜（０．５μｍ以上）の二酸化シリコン（熱酸化法）は形成することは容易だが、バッファードふっ酸に対しての耐性が低いため、作製プロセス上のマージンがとりにくく好ましくない。
【００２２】
そこで、基板に二酸化シリコンと窒化シリコンとを順に積層することで、安定した作製プロセスで、基板が十分に厚い絶縁膜を有することができる。よって、偏向器の高周波駆動を実現することができる。
【００２３】
上記（２）の構成のように、二酸化シリコンを用いることで膜厚０．５μｍ以上の絶縁膜を容易に形成することができる。
【００２４】
上記（３）の構成のように、絶縁膜に窒化シリコン、多結晶シリコン、窒化チタン、ま
たは窒化アルミニウムの何れかを使用することで、バッファードふっ酸耐性が高いため、安定した作製プロセスを実現することができる。
【００２５】
上記（４）の構成のように、前記基板の上側および下側の少なくとも一方に、前記貫通口に対応する開口を有しかつ電気的に接地された平面状の電極を設けることで、基板表面または裏面のチャージアップを防ぐことができる。また、偏向器をアレイ状に配置した場合、隣接する偏向器間のクロストークを低減することができる。
【００２６】
上記（５）の構成のように、二酸化シリコンを熱酸化法によって形成することで、絶縁性が高く、カバレッジの良い絶縁膜を形成することができる。
上記（６）の構成のように、偏向器をライン状またはアレイ状に配列することで、複数の荷電粒子線による露光装置に用いることができる。
上記（７）の構成のように、基板に例えばフォトリソグラフィを用いて開口を形成し、開口内部に電極を形成することで、（１）〜（６）に説明した偏向器または偏向器アレイを簡単な作製プロセスにより、提供することができる。
【００２７】
上記（８）の構成のように、（６）に記載の偏向器アレイを荷電粒子線露光装置に応用することで、高スループットな荷電粒子線露光装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、所望の偏向感度が得られる偏向器を提供することができる。また、高スループットな荷電粒子線露光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態として、以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００３０】
（絶縁層が２層になっている荷電粒子線偏向器の説明）
図１は、本発明の実施例１に係る荷電粒子線偏向器の概観図であり、（ａ）が上面図、（ｂ）が（ａ）におけるＡ−Ａ’断面を示し、（ｃ）が（ａ）におけるＢ-Ｂ’断面をそれぞれ示している。
【００３１】
先ず、偏向器５００の構造について説明する。偏向器５００は一つの荷電粒子線を偏向する偏向器であり、基板５０１に荷電粒子を偏向する一対の対向する偏向電極５０３ａ，５０３ｂと、荷電粒子線が通過する貫通口５１３を備えている。貫通口５１３は、偏向電極５０３ａ，５０３ｂの対向する電極面５２０ａ，５２０ｂを貫通口５１３内の側壁に持つ貫通口であり、したがって貫通口５１３内部側面には、対向する電極面５２０ａ，５２０ｂが露出している。
【００３２】
さらに、偏向電極５０３ａ，５０３ｂに電位を与えるための配線５０２ａ，５０２ｂが設けられ、配線５０２ａ，５０２ｂの一端が偏向電極５０３ａ，５０３ｂにそれぞれ電気的に接触している。また、配線５０２ａ，５０２ｂの他端は、パッド５１０ａ，５１０ｂとして機能し、プローブピンやワイヤボンディング等で電気的接触がとられる。さらに、電源５１１により、偏向電極５０３ａ，５０３ｂに任意の電位を印加することができる。
【００３３】
また、基板５０１は積層した絶縁層５０４aと５０４bとを備えており、図１（ｂ）に示すように、これらの絶縁層５０４aと５０４bが、基板５０１の上面と下面、および偏向電極５０３ａ，５０３ｂと基板５０１との間にあってこれらにより挟まれる位置にもあり、偏向電極５０３ａ，５０３ｂに安定して電位を与えることができる。ここでは、絶縁層５
０４ａは熱酸化法により形成された二酸化シリコンからなり、厚さは１．５μｍである。また、絶縁層５０４ｂは低圧ＣＶＤにより形成された窒化シリコンからなり、厚さは０．２μｍである。但し、厚さは偏向器５００の１００ＭＨｚ程度の高周波駆動に対して十分に対応できる値とした。また、熱酸化膜は工程上、２．０μｍ以下の厚さで安定して形成可能な膜であるために選択した。また、窒化シリコンは工程上、ふっ酸耐性のある無機膜として選択した。そのため、窒化シリコンの代わりに、多結晶シリコン、窒化チタン、または窒化アルミニウムを用いてもよい。絶縁層を窒化シリコンのみで１．７μｍの厚さにしてもよいが、工程上難しい。そのため、絶縁層を２層に形成することで、工程上の問題を解決し、所望の厚さを確保している。
【００３４】
また、基板５０１は例えば、厚さ２００μｍのシリコン基板であり、厚さは主に必要な偏向感度により決定される。また、偏向電極５０３ａ，５０３ｂおよび配線５０２ａ，５０２ｂは金、銅、またはアルミニウム等の低抵抗な金属を用いる。主要部の寸法は各図に示した通りであり、貫通口５１３の大きさが５０μｍ、配線５０２ａ，５０２ｂの横断寸法が２０μｍ、偏向電極５０３ａ，５０３ｂの厚さが１５μｍ、電極面５２０ａ，５２０ｂ間の寸法が３０μｍである。
【００３５】
また、本実施例の偏向器５００は一つの開口５１３および一対の偏向電極５０３ａ，５０３ｂを有するものであるが、同一の基板に偏向器５００をライン状またはアレイ状に配置する構成をとり、偏向器アレイとしても良い。
【００３６】
次に、偏向器５００の動作について説明する。動作は電源５１１により、偏向電極５０３ａ，５０３ｂに任意の電位を印加することにより行う。荷電粒子線を貫通口５１３を通過するように照射した場合を考える。偏向電極５０３ａ，５０３ｂのそれぞれを電気的に接地した場合には、荷電粒子線は貫通口５１３を軌道を変えることなく通過する。しかし、偏向電極５０３ａ，５０３ｂのそれぞれに異なる電位を与えた場合には、貫通口５１３に電界が発生し、荷電粒子線は所望の方向に偏向させることができる。
【実施例２】
【００３７】
（シールド電極付荷電粒子線偏向器の説明）
図２は本発明の実施例２に係る荷電粒子線偏向器５００の概観図であり、（ａ）が上面図、（ｂ）が（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図である。図中、実施例１の図１と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００３８】
先ず、偏向器５００の構造について説明する。偏向器５００は実施例１において説明した偏向器５００と基本構造は同一である。異なる点は、偏向電極５０３ａ，５０３ｂおよび絶縁層５０４ｂの上面に絶縁膜５０５とシールド電極５０６とが設けられていることである。絶縁膜５０５およびシールド電極５０６には、貫通口５１３に対応する荷電粒子通過用の開口５１４が設けられている。図２（ａ）の上面図に示すように上側からは偏向電極５０３ａ，５０３ｂや絶縁層５０４ｂ等が覆われていて、その大部分が見えない構造となっていることを特徴としており、特に開口５１４近傍の絶縁層５０４ｂが見えない構造となっている。なお、絶縁層５０４の開口５１４から十分に遠い部分（例えば、数十ｍｍ以上の部分）については、チャージアップによる影響が少ないので、配線を取り出すため露出させている。また、シールド電極５０６は電気的に接地されている。絶縁膜５０５には二酸化シリコンや窒化シリコン等の無機膜を用いる。また、シールド電極５０６には金、白金、ロジウム、またはイリジウム等の貴金属を用いると、シールド電極５０６を構成する導電膜が酸化しにくいので表面を導体として保持することができ、シールド電極５０６としての機能を保つことができる。
【００３９】
次に、シールド電極５０６の機能について説明する。荷電粒子線が貫通口５１４を通過
するように照射される時に、シールド電極５０６は絶縁層５０４ｂのチャージアップを防ぐものである。シールド電極５０６は電気的に接地されているため、常に接地電位に保たれる。また、偏向器５００を例えばアレイ状に配置した偏向器アレイとして構成した場合、隣接する偏向器５００間のクロストークを低減する効果が得られる。
【００４０】
図３は偏向器５００の他の構造を示す断面図である。図中、図２と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。シールド電極５０６と絶縁膜５０５とを基板５０１の両面に設けたことを特徴としている。シールド電極５０６を基板５０１の下面にも設けることで、偏向器５００の下側からの荷電粒子線の反射等による絶縁層５０４ｂのチャージアップを防ぐことができる。また、上記説明したようにクロストークを低減する効果が得られる。
【００４１】
次に、上記説明した上面のみにシールド電極５０６を備えた偏向器５００の作製方法について、図４−１および図４−２の（ａ）〜（ｏ）を用いて説明する。偏向器５００は、例えば、以下の（１）〜（１５）に示す工程を行うことにより作製する。
【００４２】
（１）基板５０１を用意する。基板５０１はシリコンより成り、厚さは例えば２００μｍのものを用いる。この厚さは、偏向感度を決定する重要な要素であるので、偏向感度に応じて適宜選択する。次に、熱酸化法を用いて、基板５０１の表裏面に膜厚１．５μｍの二酸化シリコン（絶縁層）５０７を形成する（図４−１（ａ））。
【００４３】
（２）基板５０１の表面（上面）にノボラック系のレジストを用いて、フォトリソグラフィを行い、エッチングのマスクを形成する（不図示）。次に、ＣＦ４やＣＨＦ３等のガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行い、二酸化シリコン５０７をエッチングする。その後、レジストを除去する（図４−１（ｂ））。
【００４４】
（３）シリコンである基板５０１に誘導結合型プラズマおよびＢＯＳＣＨプロセスを用いたＲＩＥを行い、エッチングストッパーである裏面（下面）の二酸化シリコン５０７を露出させる（図４−１（ｃ））。本工程により、偏向電極用開口（第１開口）５２１ａ，５２１ｂが形成される。ここで、ＢＯＳＣＨプロセスとは、エッチングガスと側壁保護用ガスを交互に供給し、エッチングと側壁保護を切換えることにより、シリコンを選択的にかつ異方性良くエッチングする方式である。本方式のＲＩＥを用いることで、アスペクト比の高い偏向電極用開口５２１ａ，５２１ｂを形成することができる。具体的には、エッチングガスにＳＦ６（六弗化硫黄）を、側壁保護用ガスにはＣ４Ｆ８（八弗化四炭素）を使用し、ＲＦパワー：１８００Ｗ、バイアスパワー：３０Ｗ、ガス流量：ＳＦ６＝３００ｓｃｃｍ（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｃｕｂｉｃ  Ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ）、Ｃ４Ｆ８＝１５０ｓｃｃｍ、ＳＦ６／Ｃ４Ｆ８ガス切替時間：7秒／２秒、基板温度：１０℃、エッチング時間：５０分という条件でエッチングを行うと良い。
【００４５】
（４）二酸化シリコン５０７をバッファードふっ酸を用いて、除去する（不図示）。なお、基板５０１上のシリコン熱酸化膜を全て除去することで、工程（１）から（３）による基板５０１の表面に付着した有機物残渣、微粒子および重金属等の汚染は、二酸化シリコン５０７と共にリフトオフ除去されるため、基板５０１は清浄な状態になる。その後、熱酸化法を用いて、基板５０１の表裏面および開口５２１ａ，５２１ｂの側壁に膜厚１．５μｍの二酸化シリコンから成る絶縁層５０４aを形成する（図４−１（ｄ））。
【００４６】
（５）低圧ＣＶＤ法を用いて、絶縁層５０４aの上に窒化シリコンからなる絶縁層５０４bを形成する。次に、ガラス等の絶縁体に金を成膜した導電性基板５０９を用意する。また、導電性基板５０９は金属から成る基板でも良い。次に、ノボラック系のレジスト５０８を導電性基板５０９に塗布し、基板５０１と導電性基板５０９とを接着する（図４−１（
e）。
【００４７】
（６）酸素を用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行い、開口の底部のレジスト５０８を除去し、導電性基板５０９を露出させる。その後、硫酸銅メッキ液を用いて、銅の電気メッキを、基板５０１から銅が突出するまで行い、偏向電極５０３ａ，５０３ｂを形成する。（図４−１（f））。
【００４８】
（７）基板５０１をアセトン等の有機溶媒に浸し、超音波洗浄を行い、レジスト５０８の除去および導電性基板５０９の離脱を行う。次に、基板５０１の表裏面を化学機械研磨（ＣＭＰ）を用いて平坦化する（図４−１（g））。
【００４９】
（８）基板上面に、チタン／金／チタンをそれぞれ５ｎｍ／１００ｎｍ／５ｎｍの厚さで連続蒸着して配線５０２ａ，５０２ｂとなる配線層５０２を形成する。また、チタンの膜厚は密着促進の働きをすればよく、数ｎｍ〜数百ｎｍの範囲で使用される。また、導電層となる金は数十ｎｍ〜数百ｎｍの範囲で使用される（図４−１（h））。
【００５０】
（９）配線層５０２上に、ノボラック系のレジストを用いて、フォトリソグラフィを行い、エッチングのマスクを形成する（不図示）。次に、塩素やアルゴン等のガスを用いた反応性イオンエッチングを行い、チタン／金／チタンをエッチングして配線５０２ａ，５０２ｂを形成する。その後、レジストを除去する（図４−１（i））。
【００５１】
（１０）絶縁膜５０５となる窒化シリコン５３５をプラズマＣＶＤを用いて１μｍの厚さで成膜する。次に、チタン／金をそれぞれ５ｎｍ／５０ｎｍの厚さで連続蒸着してシールド電極５０６となるシールド電極用導電層５３６を形成する。その後、下面にレジスト等を塗布して保護膜５３９とする（図４−２（j））。
【００５２】
（１１）導電層５３６上にノボラック系のレジストであるＡＺＰ４６２０（クラリアントジャパン製）を８μｍの厚さで塗布して、フォトリソグラフィを行い、エッチングのマスクを形成する（不図示）。次に、塩素やアルゴン等のガスを用いた反応性イオンエッチングを行い、導電層５３６のチタン／金をエッチングしてシールド電極５０６を形成する。さらに、ＣＦ４等のガスを用いた反応性イオンエッチングを行い、窒化シリコン５３５をエッチングして、絶縁膜５０５、開口５１４およびパッド５１０ａ，５１０ｂを形成する。その後、レジストを除去する（図４−２（ｋ））。
【００５３】
（１２）シールド電極５０６上にノボラック系のレジストであるＡＺＰ４６２０（クラリアントジャパン製）を８μｍの厚さで塗布して、フォトリソグラフィを行い、エッチングのマスクを形成する（不図示）。次に、ＣＦ４等のガスを用いた反応性イオンエッチングを行い、絶縁層５０４ａ, ５０４ｂに開口を形成し、シリコンから成る基板５０１を露出させる（図４−２（l））。
【００５４】
（１３）シリコンである基板５０１に誘導結合型プラズマおよびＢＯＳＣＨプロセスを用いた反応性イオンエッチングを行い、底面の絶縁層５０４aを露出させる（図４−２（m））。
【００５５】
（１４）バッファードふっ酸を用いて二酸化シリコンからなる絶縁層５０４aを除去し、貫通口５１３を形成する。この時、絶縁層504aの下面にはふっ酸耐性の高い窒化シリコンからなる絶縁層５０５ｂが配置されているため、所望でない部位がエッチングされることがなく、安定したプロセスが可能である。なお、この工程では基板下面はレジスト等からなる保護膜５３９によって保護されているため、エッチングされない。（図４−２（n））。
【００５６】
（１５）ケミカルドライエッチング装置を用いて窒化シリコンからなる絶縁層５０４ｂを除去するとともに、偏向電極５０３ａ，５０３ｂの電極面５２０ａ，５２０ｂを露出させる。その後、レジストおよび保護膜５３９を除去する（図４−２（ｏ））。
【実施例３】
【００５７】
（電子ビーム露光装置の構成要素説明）
本発明の実施例３では、実施例１および実施例２において説明した荷電粒子線偏向器をブランカーとして用いた電子ビーム露光装置の例を示す。なお、本発明は、電子ビームに限らずイオンームを用いた露光装置にも同様に適用できる。
【００５８】
図７は本発明の実施例３に係る電子ビーム露光装置の要部概略図であって、（ａ）が立面図、（ｂ）が平面図である。図７において、１は、複数の電子源像を形成し、その電子源像から電子ビームを放射するマルチソースモジュールである。マルチソースモジュール１は、３×３に配列されていて、その詳細については後述する。
【００５９】
２１，２２，２３，２４は磁界レンズアレイであって、３×３に配列された同一形状の開口を有する磁性体円板ＭＤを間隔を置いて上下に配置し、共通のコイルＣＣによって励磁したものである。その結果、各開口部分が各磁界レンズＭＬ１〜４の磁極となり、設計上レンズ磁界を発生させる。
【００６０】
各マルチソースモジュール１の複数の電子源像は、磁界レンズアレイ２１，２２，２３，２４の対応する４つの磁界レンズ（ＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４）によって、ウエハ４上に投影される。そして、ひとつのマルチソースモジュールからの電子ビームがウエハを照射するまでに、その電子ビームに使用する光学系をカラムと定義する。すなわち、本実施例は、９カラム（ｃｏｌ．１〜ｃｏｌ．９）の構成である。この時、磁界レンズアレイ２１と磁界レンズアレイ２２の対応する２つの磁界レンズで、一度、像を形成し、次にその像を磁界レンズアレイ２３と磁界レンズアレイ２４の対応する２つの磁界レンズでウエハ４上に投影している。そして、磁界レンズアレイ２１，２２，２３，２４のそれぞれの励磁条件を共通コイルで個別に制御することにより、各カラムの光学特性（焦点位置、像の回転、および倍率）のそれぞれを略一様に言い換えれば同じ量だけ調整することができる。
【００６１】
３は、マルチソースモジュール１からの複数の電子ビームを偏向させて、複数の電子源像をウエハ４上でＸ、Ｙ方向に変位させる主偏向器である。
【００６２】
５は、ウエハ４を載置し、光軸ＡＸ（Ｚ軸）と直交するＸＹ方向とＺ軸回りの回転方向に移動可能なステージであって、ステージ基準板６が固設されている。
【００６３】
７は、電子ビームによってステージ基準板６上のマークが照射された際に生じる反射電子を検出する反射電子検出器である。
【００６４】
図８は、図７の装置におけるマルチソースモジュール１の機能を説明するための図である。図８を用いてマルチソースモジュール１およびマルチソースモジュール１からウエハ４に照射される電子ビームの光学特性の調整機能について説明する。
【００６５】
図８において、１０１は電子銃が形成する電子源（クロスオーバ像）である。この電子源１０１から放射される電子ビームは、コンデンサーレンズ１０２によって略平行な電子ビームとなる。本実施例のコンデンサーレンズ１０２は、３枚の開口電極からなる静電レンズである。
【００６６】
１０３は開口が２次元配列して形成されたアパーチャアレイであり、１０４は同一の光学パワーを有する静電レンズが２次元配列して形成されたレンズアレイである。１０５，１０６は個別に駆動可能な静電型の８極偏向器が２次元配列して形成された偏向器アレイであり、１０７は個別に駆動可能な静電型のブランカーが２次元配列して形成されたブランカーアレイである。実施例１および２において説明した偏向器はこのブランカーとして用いられ、本実施例においてはブランカーアレイ１０７を形成する。
【００６７】
図９は、図８におけるアパーチャアレイ１０３からブランカーアレイ１０７までの１カラム分の光学系の構成を示す。図９を用いて各機能を説明する。コンデンサーレンズ１０２（図８）からの略平行な電子ビームは、アパーチャアレイ１０３によって複数の電子ビームに分割される。分割された電子ビームは、対応するレンズアレイ１０４の静電レンズを介して、ブランカーアレイ１０７の対応するブランカー上に、電子源の中間像を形成する。
【００６８】
この時、偏向器アレイ１０５，１０６は、ブランカーアレイ１０７上に形成される電子源の中間像の位置（光軸と直交する面内の位置）を個別に調整する。また、ブランカーアレイ１０７で偏向された電子ビームは、図８のブランキングアパーチャＡＰによって遮断されるため、ウエハ４には照射されない。一方、ブランカーアレイ１０７で偏向されない電子ビームは、図８のブランキングアパーチャＡＰによって遮断されないため、ウエハ４には照射される。
【００６９】
図８に戻り、マルチソースモジュール１で形成された電子源の複数の中間像は、磁界レンズアレイ２１と磁界レンズアレイ２２の対応する２つの磁界レンズを介して、ウエハ４に投影される。
【００７０】
この時、複数の中間像がウエハ４に投影される際の光学特性のうち、像の回転および倍率は、ブランカーアレイ１０７上の各中間像の位置を調整できる偏向器アレイ１０５，１０６で調整でき、焦点位置は、カラム毎に設けられたダイナミックフォーカスレンズ（静電もしくは磁界レンズ）１０８，１０９で調整できる。
【００７１】
次に本実施例のシステム構成を図１０に示す。ブランカーアレイ制御回路４１は、ブランカーアレイ１０７を構成する複数のブランカーを個別に制御する回路であり、偏向器アレイ制御回路４２は、偏向器アレイ１０５，１０６を構成する偏向器を個別に制御する回路である。Ｄ＿ＦＯＣＵＳ制御回路４３は、ダイナミックフォーカスレンズ１０８，１０９を個別に制御する回路であり、主偏向器制御回路４４は、主偏向器３を制御する回路であり、反射電子検出回路４５は、反射電子検出器７からの信号を処理する回路である。これらのブランカーアレイ制御回路４１、偏向器アレイ制御回路４２、Ｄ＿ＦＯＣＵＳ制御回路４３、主偏向器制御回路４４、および反射電子検出回路４５は、カラムの数（ｃｏｌ．１〜ｃｏｌ．９）と同じだけ装備されている。
【００７２】
磁界レンズアレイ制御回路４６は、磁界レンズアレイ２１，２２，２３，２４のそれぞれの共通コイルを制御する回路であり、ステージ駆動制御回路４７は、ステージの位置を検出する不図示のレーザ干渉計と共同してステージ５を駆動制御する制御回路である。主制御系４８は、上記複数の制御回路を制御し、電子ビーム露光装置全体を管理する。
【００７３】
上述した実施例１および２によれば、印加電圧に対応した所望の偏向感度が得られ、高周波駆動に対応した偏向器を提供することができる。
【００７４】
そして、実施例３のように、これらの偏向器を荷電粒子線の露光装置に用いることで、
高スループットな荷電粒子線露光装置を提供することができる。
【実施例４】
【００７５】
次に、本発明の実施例４として、上記実施例に係る露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図１１は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（ＥＢデータ変換）では設計した回路パターンに基づいて露光装置の露光制御データを作成する。
【００７６】
一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記露光制御データが入力された露光装置とウエハを用い、リソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ７でこれを出荷する。
【００７７】
上記ステップ４のウエハプロセスは以下のステップを有する。ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに焼付け露光する露光ステップ、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップ。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
上述の実施例においては、本発明をブランカーを構成する偏向器に適用した例を示したが、本発明は、荷電粒子を収束または発散させる電子レンズを構成する電極基板または偏向器に適用することも可能である。また、上述の実施例においては、３×３の９本の荷電粒子線を用いたマルチ荷電粒子線露光装置の例を示したが、荷電粒子線の本数に限定はない。現在、本数は千〜数千が一般的である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施例１に係る偏向器の構造を説明するための図である。
【図２】本発明の実施例２に係る偏向器の構造を説明するための図である。
【図３】図２の偏向器の一変形例を示す図である。
【図４−１】図２の偏向器の作製方法を説明するための図である。
【図４−２】図２の偏向器の作製方法を説明するための図である。
【図５】本発明の背景技術を説明するための図である。
【図６】本発明の背景技術を説明するための図である。
【図７】本発明の実施例３に係る電子ビーム露光装置の要部概略を示す図である。
【図８】図７の装置のマルチソースモジュールの機能を説明するための図である。
【図９】図７の装置のカラム毎の電子光学系を説明するための図である。
【図１０】図７の装置のシステム構成を説明するための図である。
【図１１】半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１：マルチソースモジュール、３：主偏向器、４：ウエハ、５：ステージ、６：ステージ基準板、７：反射電子検出器、２１，２２，２３，２４：磁界レンズアレイ、１０１：電子源、１０２：コンデンサーレンズ、１０３：アパーチャアレイ、１０４：レンズアレイ、１０５，１０６：偏向器アレイ、１０７：ブランカーアレイ、１０８，１０９：ダイナミックフォーカスレンズ、５００：偏向器、５０１：基板、５０２ａ，５０２ｂ：配線、５０３ａ，５０３ｂ：偏向電極、５０４ａ, ５０４ｂ：絶縁層、５０５：絶縁膜、５０６：シールド電極、５０７：二酸化シリコン（絶縁層）、５０８：レジスト、５０９：導電性基板、５１０ａ，５１０ｂ：パッド、５１１：電源、５１３：貫通口、５１４：荷電粒子線通過用開口、５２０ａ，５２０ｂ：電極面、５２１ａ，５２１ｂ：偏向電極用開口（第１開口）、５３２：配線層、５３５：窒化シリコン、５３６：シールド導電層、５３９：保護膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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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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【図１１】
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