(57)【要約】 【課題】  熱負荷の点で有利な描画装置を提供する。【解決手段】  基板に描画を行う描画装置は、荷電粒子源から放出された荷電粒子線を減速する減速静電レンズと、複数の開口を有し、前記減速静電レンズにより減速された前記荷電粒子線を複数の荷電粒子線に分割する分割部と、前記分割部により分割された前記複数の荷電粒子線を加速する加速静電レンズと、を備える。【選択図】  図２
2015029023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に描画を行う描画装置であって、
荷電粒子源から放出された荷電粒子線を減速する減速静電レンズと、
複数の開口を有し、前記減速静電レンズにより減速された前記荷電粒子線を複数の荷電粒子線に分割する分割部と、
前記分割部により分割された前記複数の荷電粒子線を加速する加速静電レンズと、
を備えることを特徴とする描画装置。
【請求項２】
前記荷電粒子線の電荷が負の場合、前記分割部の電位は前記基板の電位よりも低く、前記荷電粒子線の電荷が正の場合、前記分割部の電位は前記基板の電位よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
【請求項３】
前記分割部により分割された前記複数の荷電粒子線の少なくとも１部を前記基板に投影する投影レンズアレイをさらに備え、
前記加速静電レンズは、前記分割部と前記投影レンズとの間に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の描画装置。
【請求項４】
前記減速静電レンズは、前記荷電粒子源から放出された前記荷電粒子線をコリメートするバイポテンシャルレンズであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の描画装置。 
【請求項５】
前記減速静電レンズは、少なくとも２枚の電極で構成され、前記荷電粒子線の電荷が負の場合、前記分割部に近い電極の電位は前記荷電粒子源に近い電極の電位よりも低く、前記荷電粒子線の電荷が正の場合、前記分割部に近い電極の電位は前記荷電粒子源に近い電極の電位よりも高いことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の描画装置。 
【請求項６】
前記加速静電レンズは、前記分割部により分割された前記複数の荷電粒子線を集束させるバイポテンシャルレンズであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項７】
前記加速静電レンズは、前記分割部により分割された前記複数の荷電粒子線をコリメートするバイポテンシャルレンズであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の描画装置。 
【請求項８】
前記加速静電レンズは、少なくとも２枚の電極で構成され、前記荷電粒子線の電荷が負の場合、前記基板に近い電極の電位は前記分割部に近い電極の電位よりも高く、前記荷電粒子線の電荷が正の場合、前記基板に近い電極の電位は前記分割部に近い電極の電位よりも低いことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の描画装置。 
【請求項９】
前記加速静電レンズにおいて、前記分割部に近い電極の電位は前記分割部の電位に等しく、前記基板に近い電極の電位は前記基板の電位に等しいことを特徴とする請求項８に記載の描画装置。 
【請求項１０】
前記減速静電レンズは、１つの開口を有し、前記荷電粒子源から放出された前記荷電粒子線に対してレンズ作用を及ぼすことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項１１】
前記加速静電レンズは、複数の開口を有し、前記分割部により分割された前記複数の荷電粒子線のそれぞれに対してレンズ作用を及ぼすことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の描画装置。 
【請求項１２】
前記加速静電レンズは、１つの開口を有し、前記分割部により分割された前記複数の荷電粒子線に対してレンズ作用を及ぼすことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の描画装置。 
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の描画装置を用いて基板に描画を行う工程と、
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物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、描画装置、および、物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
描画装置として、１つの荷電粒子線ごとに荷電粒子光学系（カラム）を備える、いわゆるマルチカラム式の描画装置が知られている（特許文献１）。このような描画装置は、荷電粒子光学系が荷電粒子線ごとに個別に存在することから、複数の荷電粒子線が集束するクロスオーバーを持たない。よって、マルチカラム式の描画装置では、空間電荷効果（クーロン効果）の影響が小さいため、荷電粒子線の本数を増やして描画時の露光電流（すなわちスループット）を増やすのに有利である。
【０００３】
マルチカラム式の描画装置においては、荷電粒子線の本数を増やす際にクーロン効果は障害とならないが、実際にはカラム数を増大させることに制約があり、カラムを際限なく並列させてスループットを際限なく増大させることは難しい。マルチカラム並列化の制約条件としては、例えば照明系の画角増大に伴う収差が挙げられる。一般にマルチカラム式においてコリメータレンズ等によって荷電粒子線が一括して平行化される。そのため、照明系の画角が増大するほど収差が増大し、特に画角の外側のカラムの荷電粒子線の特性に影響を及ぼす。
【０００４】
よって、例えば照明系の制約からマルチカラムの配列領域（照明系の照明領域）が制約されることになる。さらにカラム及び配列ピッチに関しても、製造性やレンズアレイの収差特性等を考えると、カラム及び配列ピッチを際限なく小さくすることは困難である。以上の理由により、マルチカラムの配列領域およびマルチカラムの配列ピッチの制約がある程度決まると、配列可能なカラム数がおおよそ決まることになる。基板を露光する露光電流は当然であるが、１カラムあたりの露光電流とカラム数の積で与えられる。上述のようにマルチカラム式の描画装置の露光電流（＝スループット）が決まっているので、露光電流を増やすためには、例えば１カラムあたりの露光電流量を増やすか、あるいは照明系の収差等を改善してマルチカラムの配列可能領域を増やせば良いとわかる。
【０００５】
１カラムあたりの露光電流を増やす技術として、カラムごとにさらに荷電粒子線を分割するアパーチャを設け、マルチカラムの各投影レンズに複数本の荷電粒子線を入射させる構成が知られている(特許文献２)。図８は特許文献２に示される描画装置の構成を示したものである。図８に示されるように、電子源１０７から発散された電子線はコリメータレンズ１０９によって略平行化され、第１の開口アレイ１１２によってカラムごとに分割された後、第２の開口アレイ１１６によってカラムごとにさらに複数の電子線へと分割される。第２の開口アレイによってカラムごとにさらに分割された電子線群は、各々のカラムの投影レンズによって縮小投影される。この構成のようにマルチカラムのカラムごとに複数の電子線を結像させることによって、マルチカラムのカラムごとに１つの電子線しか結像させない系と比較してカラムあたりの露光電流量を向上させることができ、結果として更に露光電流を増やしうる。
【０００６】
照明系の画角増大に伴う収差を低減する技術が、例えば特許文献３に開示されている。特許文献３に示される構成では、コリメータレンズの前段に荷電粒子線を複数の荷電粒子線に分割する開口アレイ等の分割部及び集束レンズアレイを備えることで、コリメータレンズ内の前側主平面位置に荷電粒子線を各々結像させている。特許文献３に開示の技術では、結像位置においてコリメータレンズの屈折作用が働くことにより、照明系の画角増大に伴う色収差を低減することができる。したがって、特許文献３に開示の技術は、許容される照明領域が拡大し、マルチカラムの配列可能領域を拡大させて露光電流を増やすことが期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０９−００７５３８号公報
【特許文献２】欧州公開特許第２３０１０５９号公報
【特許文献３】特許登録第０４４８４８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、高スループットを得るために露光電流を増やすことは、複数の荷電粒子線を生成するための荷電粒子線の分割部に入射する電流量の増大も引き起こす。分割部に入射する荷電粒子線のエネルギーの大半は一般に熱となるため、高スループットを得るために露光電流を増やす際には、露光電流の増大に応じて増大しうる分割部への入熱が課題となりうる。
【０００９】
ここで例えば特許文献２の方法によって露光電流を増やす場合には、カラムごとにさらに複数の電子線へと分割する第２の開口アレイが追加されることから、電子光学系全体の開口率は一般に低くなる。これは電子線を分割する分割部（開口アレイ）に入射する電流量(すなわち入熱量)が大きくなってしまうことを意味する。また特許文献３の方法によって照明系の色収差を低減する場合、コリメータレンズの前段(荷電粒子源に近い位置)に荷電粒子線の分割部を設ける必要がある。そのため、分割部における入射電流密度(入熱密度)が高くなってしまう。
【００１０】
マルチビーム数（露光電流または照明領域）の増大に伴う、上記のような入熱量(もしくは入熱密度)の増大は、結果として分割部の熱膨張による変形を引き起こし、電子光学系に影響を与えてしまう。さらには分割部からの輻射熱及び分割部の支持部を通じた伝熱により、描画装置全体に熱負荷を生じさせてしまう懸念がある。
【００１１】
そこで、本発明は、熱負荷の点で有利な描画装置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】
【００１２】
本発明は、基板に描画を行う描画装置であって、荷電粒子源から放出された荷電粒子線を減速する減速静電レンズと、複数の開口を有し、前記減速静電レンズにより減速された前記荷電粒子線を複数の荷電粒子線に分割する分割部と、前記分割部により分割された前記複数の荷電粒子線を加速する加速静電レンズと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、例えば、熱負荷の点で有利な描画装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態の描画装置を示す図である。
【図２】第１実施形態における第１の分割部周辺における軸上電位を示す図である。
【図３】第２実施形態の描画装置を示す図である。
【図４】第２実施形態における第１の分割部周辺における軸上電位を示す図である。
【図５】第２実施形態における第１の分割部、照明領域規定部及び第２の分割部の開口位置の関係を示す図である。
【図６】第３実施形態の描画装置を示す図である。
【図７】第３実施形態における第１の分割部周辺における軸上電位を示す図である。
【図８】従来の描画装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお実施形態を説明するための全図において、同一部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお本実施形態中では荷電粒子線として電子線を用いた場合を例として説明するが、本発明は電子線を用いたものに限定されず、例えばイオン線等を用いた他の荷電粒子線描画装置にも適用できる。
【００１６】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る複数の電子線で基板に描画を行う描画装置の構成を示す図である。本実施形態の描画装置は、電子線毎に投影ユニットを備えた、いわゆるマルチカラム式の描画装置である。図１において、カソード電極１０７からアノード電極１０８によって電子線が引き出され、放出される。これらの電極は、ＬａＢ６またはＢａＯ／Ｗ（ディスペンサーカソード）等を電子放出部に含むいわゆる熱電子型の電子源（荷電粒子源）としうる。電子源から放出された電子線は、コリメータレンズ１０９によって略平行な電子線となり、第１の分割部１１２に入射する。
【００１７】
コリメータレンズ１０９は、コリメータ上側電極１１０の電位よりもコリメータ下側電極１１１の電位が負電位となっているいわゆるバイポテンシャルレンズ（減速静電レンズ）となっている。このようなコリメータ下側電極１１１が負電位となっているバイポテンシャルレンズをコリメータレンズ１０９として採用することにより、コリメータレンズ１０９を通過した電子線はコリメータレンズ下側電極１１１の電位に従って減速される。本実施形態ではコリメータレンズ１０９を２枚の電極構成としたが、これを３枚以上の多段レンズとしても実質的に電子線を減速させる効果を有していればよい。
【００１８】
コリメータレンズ１０９によって減速された電子線は、第１の分割部１１２に入射し、複数の電子線へと分割される。ここで第１の分割部１１２の電位は、ウエハ(基板)１２６の電位よりも負電位で、かつ第１の分割部１１２よりも光軸上側(電子源側)方向の電子光学系を構成する電極電位の中で最も正電位の電極、例えばアノード電極１０８の電位よりも負電位に設定される。例えば第１の分割部１１２の電位は、コリメータレンズ１０９の下側電極（分割部に近い電極）１１１の電位に一致する（等しくなる）よう設定される。ここで電位が一致するとは、完全に一致している場合のみならず、製造誤差や配置誤差などにより、描画装置に要求される精度から設定される許容範囲内で不一致である場合も含む。以下の説明における一致という表現に関してもこれは同様である。
【００１９】
第１の分割部１１２の電位を下げることにより、第１の分割部１１２に入射する電子線のエネルギーを低減し、第１の分割部１１２への入熱を低減することができる。第１の分割部の前段の(コリメータレンズ１０９による)減速電界及び第１の分割部１１２に印加する電圧を制御することにより、上記のように構成することができる。
【００２０】
第１の分割部１１２によって生成された複数の電子線は、コンデンサレンズアレイ１１３によって集束される。コンデンサレンズアレイ１１３は、上側電極１１４が下側電極１１５よりも負電位となっている、いわゆるバイポテンシャル型のレンズアレイ（加速静電レンズ）としうる。コンデンサレンズアレイ１１３をバイポテンシャル型とすることにより、複数の電子線はコンデンサレンズ１１３を通過する際に加速される。例えば、コンデンサレンズアレイ１１３の上側電極（分割部に近い電極）１１４は、第１の分割部１１２の電位に一致する（等しくなる）ように設定される。下側電極（基板に近い電極）１１５は、ウエハ１２６の電位（基板の電位）に一致する（等しくなる）ように設定される。これにより例えば、コンデンサレンズアレイ１１３によって複数の電子線は個別の集束作用に加えて、第１の分割部１１２の電位からウエハ１２６の電位程度にまで加速される。
【００２１】
コンデンサレンズアレイ１１３の各レンズのパワーは、後側のストップアパーチャアレイ１２２上に複数の電子線が集束するように設定されている。複数の電子線は、コンデンサレンズアレイ１１３を通過して直ちに、第２の分割部１１６によって、複数の電子線（マルチ電子線）のそれぞれがさらに複数の電子線すなわちサブマルチ電子線（マルチ電子線の少なくとも１部）へと分割される。同図では、マルチ電子線のそれぞれを３×３＝９本のサブマルチ電子線へと分割する様子を示している。
【００２２】
コンデンサレンズアレイ１１３の各レンズのパワーが上述のように設定されているため、サブマルチ電子線は、ストップアパーチャアレイ１２２上に集束する。ここで、ストップアパーチャアレイ１２２には、サブマルチ電子線に対して１つの開口が設けられている。ストップアパーチャアレイ１２２の開口１２３の配列は、第２の分割部１１６の３×３のサブアパーチャアレイの中心の開口の配列と一致するように構成されている。
【００２３】
第２の分割部１１６の直下にはブランカーアレイ１１７が備えられていて、個別の偏向によって、各電子線のブランキング動作を行うことができる。電子線をブランキング（遮断）したい場合、ブランカーアレイ１１７の対応する電極対に電圧を印加すれば、ストップアパーチャアレイ１２２によって当該電子線がブランキングされる。図１中の「電子線１２０」は、ブランカーアレイ１１７によって偏向（ブランキング）された電子線を示している。
【００２４】
ストップアパーチャアレイ１２２を通過したサブマルチ電子線（サブマルチ電子線の少なくとも１部）は、投影レンズアレイ１２４によって集束され、ウエハ１２６面上に結像する。投影レンズアレイ１２４の物体面には第２の分割部１１６が配置されており、第２の分割部１１６の３×３の開口パターンが投影レンズアレイ１２４の各レンズによりウエハ１２６面上に縮小投影される。例えば、第２の分割部１１６の開口径は２．５μｍであり、投影レンズアレイ１２４の投影倍率は１／１００倍に設定され、その結果、ウエハ１２６面上には２５ｎｍ径の像が形成される。なお、ストップアパーチャアレイ１２２は、投影レンズアレイ１２４の前側焦点面に配置されており、投影レンズアレイ１２４に対するＮＡ絞りとなっている。すなわちストップアパーチャアレイ１２２はブランカーアレイ１１７によるブランキングされた電子線を遮断するだけでなく、投影レンズアレイ１２４を通る電子線の収束半角を規定する機能も兼ねている。
【００２５】
ストップアパーチャアレイ１２２の近傍には偏向器アレイ１２１が配置され、サブマルチ電子線の偏向（スキャン）を行うことができる。偏向器アレイ１２１は、例えば、共通の印加電圧で駆動され、電極構造は、くし歯状の対向電極で構成されうる。描画中には、ウエハ１２６はＸ方向にステージ１２７によって連続的に移動し、レーザー測長器による実時間での測長結果を基準としてウエハ面上の電子線１２５が偏向器アレイ１２１によってＹ方向に偏向される。かつ、ブランカーアレイ１１７によって描画パターンに応じてビームのオンオフが個別になされる。これにより、描画装置は、ウエハ１２６面上に所望のパターンを高速に描画することができる。
【００２６】
図２は実施形態１に係る描画装置における、第１の分割部１１２の周辺における電子線の運動エネルギーを示す図である。図２の（ａ）は、第１実施形態の描画装置のうちの、電子源から第２の分割部１１６までの部分を抜き出した図である。また図２の（ｂ）は、電子源から第２の分割部１１６までの電子線の運動エネルギーを模式的に示したものである。
【００２７】
図２の（ｂ）に示す通り、カソード電極１０７とアノード電極１０８の間で電子線が一旦アノード電極１０８によってＫＥ＿ａｎｏｄｅまで加速される。加速された電子線は、その後、電子線を分割する第１の分割部１１２への入熱を抑えるため、コリメータレンズ１０９で減速されている。第１の分割部１１２の電位は、減速された電子線が加速することなく第１の分割部１１２に入射するよう、ＧＮＤ電位（基板の電位）よりも負電位に設定される。なお、荷電粒子線として電子線でなく、正電荷のイオン線を用いる場合には、第１の分割部１１２はＧＮＤ電位（基板の電位）よりも正電位に設定される。第１の分割部１１２により分割された後、ただちにコンデンサレンズ１１３においてウエハ１２６における電子線の運動エネルギーであるＫＥ＿ｗａｆｅｒまで電子線を加速させ、所望の電子線の運動エネルギーで電子線をウエハ１２６に到達させる。
【００２８】
このように、電子線の分割部の前後で電子線を減速および加速することにより、分割部の周辺部のみで電子線の運動エネルギーを低くしている。もし分割部への入熱のみを解決しようとするならば、電子光学系全体における電子線の運動エネルギーを下げれば良い筈である。しかし電子光学系全体における電子線の運動エネルギーを下げることは、以下の理由から好ましくない。
【００２９】
まずカソード電極１０７からアノード電極１０８までの電子線の引き出し部において、アノード電極１０８による引き出し電界の作用を弱めることは、輝度や引き出し電流値の低下要因となりうる。したがって、電子線の引き出し部で電子線のエネルギーを大きく引き下げることは困難である。またウエハ１２６近傍の投影系においては、電子線の運動エネルギーが低下するほど色収差の影響が甚大になる。そのため、投影レンズアレイ１２４における電子線の運動エネルギーを引き下げると、解像力の低下を引き起こしてしまう。またウエハ１２６の電位においても、ウエハ１２６に到達する電子線の運動エネルギーが低くなるほど、ウエハ表面に塗布されたレジスト内における前方散乱による電子の拡がりが増大し、これも同様に解像力に影響することから、自由に引き下げることは難しい。さらに電子光学系全体における電子線の運動エネルギーを引き下げると、電子光学系全体のクーロン斥力によるボケ(クーロン効果)や磁場外乱の影響が増大することになる。
【００３０】
以上の理由から、本実施形態では、電子線の分割部への入熱という課題に着目し、分割部の周辺部のみの電子線の運動エネルギーを引き下げることによって、描画装置の電子光学性能を維持したまま分割部への入熱量を低減する。そのために、本実施形態では、電子線の分割部に対して上下に減速型のバイポテンシャルレンズと加速型のバイポテンシャルレンズを近接して配置している。また、本実施形態をみると分かるとおり、上下に備えるバイポテンシャルレンズはそれぞれ、レンズとしての機能（コリメータレンズおよびコンデンサレンズ）を持っている。このように、本来必要なレンズ作用の機能と、電子線の分割部への入熱を抑えるための加減速の機能とを兼ねる構成とすることで、上記に述べた電子光学性能の維持と電子光学系のコンパクト化とを両立させている。
【００３１】
減速された領域（電子線の運動エネルギーが低い領域）をなるべく短くするため、分割部は、上下に挟まれたバイポテンシャルレンズの電界に界浸する程度に配置されていても良い。その際には、分割部がレンズ電界に界浸することにより、バイポテンシャルレンズのレンズパワーが若干弱くなることを考慮してレンズ電極に印加する電圧を設定すれば良い。
【００３２】
図２における電子線の運動エネルギーの例として例えば、ＫＥ_ｃａｔｈｏｄｅ＝０ｋｅＶ、ＫＥ＿ａｎｏｄｅ＝６ｋｅＶ、ＫＥ＿ｓｐｌｉｔ＝２ｋｅＶ、ＫＥ＿ｗａｆｅｒ＝５ｋｅＶを考える。そうすると、ＫＥ＿ｓｐｌｉｔ＝５ｋｅＶ（ウエハ電位と同一の電位）の場合と比較すると、第１の分割部１１２に入射する電子線の運動エネルギーが５ｋｅＶから２ｋｅＶに減少するから、入熱量は２／５に低減されることになる。
【００３３】
［第２実施形態］
図３は、第２実施形態に係る複数の荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置の構成を示す図である。第２実施形態の特徴は、電子線の分割部をコリメータレンズ１０９の内部の電位が低い領域に配置することにより分割部への入熱を低減したことである。第２実施形態において、第２の分割部１１６より光軸下側(ウエハ側)の構成は、第１実施形態と全く同様であるので、説明は省略する。
【００３４】
電子源１０７から発散した電子線は、コリメータレンズ１０９によってコリメート(平行化)される。コリメータレンズ１０９は上側電極１１０、第１中間電極３００、第２中間電極３０２、下側電極１１１で構成され、第１中間電極３００および第２中間電極３０２に負電圧が印加される。またコリメータレンズ１０９の第１中間電極３００と第２中間電極３０２の間には、電子線を分割する第１の分割部１１２が配置されている。第１中間電極３００、第１の分割部１１２、第２中間電極３０２の電位は、例えば互いに一致した負電位に設定されうる。ただし、２つの中間電極３００，３０２及び第１の分割部１１２の電位を互いに異ならせる構成も可能である。コリメータレンズ１０９は、第１中間電極３００付近において集束作用を及ぼしたのち、第１の分割部１１２によって複数の電子線（マルチ電子線）に分割し、その後に再び第２中間電極３０２近傍において集束作用を及ぼすことで電子線をコリメートする。コリメータレンズ１０９のうち、第１の分割部１１２より上流側の第１中間電極３００と第２中間電極３０２とは、電子線を減速する減速静電レンズを構成している。一方、第１の分割部１１２より下流側の第２中間電極３０２と下電極１１１とは、電子線を加速する加速静電レンズを構成している。
【００３５】
コリメータレンズ１０９の後段には照明領域規定部３０３が備えられている。照明領域規定部３０３のアパーチャ径は、第１の分割部１１２で分割した複数の電子線各々の光束よりも小さくなっており、照明領域規定部３０３によって再び複数の電子線の光束の位置、径を規定し直すことができる。このようにアパーチャアレイを２段構成とし光束を再規定する意図として、第２の分割部１１６に入射する光束の位置精度を高めることが挙げられる。第２実施形態においては第１の分割部１１２によって電子線が分割された後にもコリメータレンズ１０９のレンズ作用が働くことや、第１の分割部１１２と第２の分割部１１６との間の距離が長くなってしまうといった特徴がある。これにより、第１の分割部１１２のみによって光束を規定した場合、第２の分割部１１６上の照射されるべき領域に精度良く入射されることが難しくなってしまう懸念がある。
【００３６】
この問題を回避するため、第２実施形態ではアパーチャアレイを２段構成とし、第１の分割部１１２の開口を照明領域規定部３０３の開口よりも大きくすることによりマージンを確保している。このように照明領域規定部３０３によって光束を再規定することにより、第２の分割部１１６への精度の高い入射を可能としうる。ここで照明領域規定部３０３の電位は、例えばウエハ(基板)１２６の電位（接地電位）に一致させるように設定される。照明領域規定部３０３に入射する電子量(電流量)は、第１の分割部１１２と比較して一般に小さいため、上記のように照明領域規定部３０３の電位を負電位とせず、接地電位とする構成を採用しうる。
【００３７】
照明領域規定部３０３の光軸下側(基板側)にはコンデンサレンズ１１３が備えられている。コンデンサレンズ１１３の機能は第１実施形態と同様であって、３×３の電子線（サブマルチ電子線）をストップアパーチャアレイ１２２上の開口に集束させるようにコンデンサレンズ１１３のレンズパワーが調整される。
【００３８】
図４は第２実施形態に係る描画装置における、第１の分割部１１２の周辺における電子線の運動エネルギーを示す図である。図４の（ａ）は、第２実施形態の構成中の、電子源１０７から第２の分割部１１６までの部分を抜き出した図である。また図４の（ｂ）は、電子源１０７から第２の分割部１１６までの電子線の運動エネルギーを模式的に示したものである。
【００３９】
図４の（ｂ）に示す通り、第１の分割部１１２がコリメータレンズ１０９の中間電極部分に配置されることにより、第１の分割部１１２における電子線の運動エネルギーを低くすることができ、第１の分割部１１２への入熱を低減することができる。それだけではなく、「単純に電子光学系全体における電子線の運動エネルギーを下げるのではなく、電子線の分割部周辺のみにおける運動エネルギーを下げることにより、光学的な影響を抑えつつ入熱を低減する」ことも達成されていることがわかる。
【００４０】
図４における電子線の運動エネルギーの例として例えば、ＫＥ_ｃａｔｈｏｄｅ＝0ｋｅＶ、ＫＥ＿ａｎｏｄｅ＝６ｋｅＶ、ＫＥ＿ＡＡ＝２ｋｅＶ、ＫＥ＿ｗａｆｅｒ＝５ｋｅＶを考える。そうすると、ＫＥ＿ＡＡ＝５ｋｅＶ（ウエハ電位と同一の電位）の場合と比較すると、第１の分割部１１２に入射する電子線の運動エネルギーが５ｋｅＶから２ｋｅＶに減少するから、入熱量は２／５に低減されることになる。
【００４１】
図５は、第２実施形態における、第１の分割部１１２、照明領域規定部３０３及び第２の分割部１１６の開口位置の関係を示す図である。図５の（ａ）は、第２実施形態の構成中の、電子源１０７から第２の分割部１１６までの部分を抜き出した図で、各アパーチャアレイの配置位置に矢印を付記している。図５の（ｂ）は、左側から第１の分割部１１２、照明領域規定部３０３、第２の分割部１１６の開口例を示した図である。以下、主に図５の（ｂ）を用いて３種のアパーチャアレイについて説明する。
【００４２】
上述したように、電子線を分割するアパーチャアレイである第１の分割部１１２で複数の電子線（マルチ電子線）に分割したあとの後段の第２中間電極３０２の近傍においても、コリメータレンズ１０９による集束作用が働く。これを考えると、第１の分割部１１２を通過した直後の電子線は略平行な複数の電子線ではなく、後段の第２中間電極３０２を通過した後に略平行な電子線になるといえる。
【００４３】
図５の（ｂ）に示す第１の分割部１１２の開口５００の配列ピッチが、照明領域規定部３０３の開口５０１の配列ピッチよりも狭くなっていることはこれを反映している。すなわち、第１の分割部１１２を通過してから、コリメータレンズ後段の第２中間電極３０２による集束作用が働くまでの間に複数の電子線に若干の発散がある。そのため、第１の分割部１１２の開口５００のピッチは後段の照明領域規定部３０３の開口５０１のピッチよりも狭くすることが好ましい。開口径に関して言えば、上述したように第１の分割部１１２の開口５００の径は、照明領域規定部３０３の開口５０１の径よりも大きくなっている。このようにマージンを取ることによって、第１の分割部１１２と照明領域規定部３０３との間の平行偏心等の要求精度を緩めることや、コリメータレンズのパワー調整の難易度を下げる効果が期待できる。照明領域規定部３０３の開口５０１の配列は、後段の第２の分割部１１６の照射領域に対応する。よって図５の（ｂ）の右のように、第２の分割部１１６のパターン(例では３×３で表示)の中心に電子線が照射されるように照明領域規定部３０３の開口５０１の配列が決められる。
【００４４】
第１実施形態と比較した場合の、第２実施形態の特徴と利点を述べる。第２実施形態の特徴としては、第１の分割部１１２をコリメータレンズ１０９内に配置し、電子線の光束を規定する照明領域規定部３０３を後段に別途配置したことである。この構成を取った場合、例えば電流の大半は第１の分割部１１２に入射し、後段の光束を規定する照明領域規定部３０３には電流があまり入射しない場合、光束を規定する照明領域規定部３０３の電位を下げる必要がなくなる。さらに上述したように、第２の分割部１１６への照射領域は光束を規定する照明領域規定部３０３。よって開口位置精度が要求されるのは光束を規定する照明領域規定部３０３、第１の分割部１１２の開口は、照明領域規定部３０３の開口に対してマージン内であればずれていても良い。
【００４５】
よってアパーチャアレイに水冷等の冷却機構を設けることを考えた場合、接地電位である、開口位置の要求精度の高い照明領域規定部３０３のみを水冷する構成等が考えられる。照明領域規定部３０３のみを水冷する構成の場合、高電圧部を冷却する必要がなくなる利点がある。これは第１実施形態になかった特徴である。すなわち、高電圧部の水冷等の冷却機構の実装が困難である場合にも、第２実施形態によれば後段の接地電位とした照明領域規定部３０３に冷却機構を設ける構成ならば問題がない。ここで第１実施形態の構成のアパーチャアレイを単純に２段構成にしたものでは、アパーチャアレイが２段とも負電圧となってしまうから、上記の利点は得られない。
【００４６】
［第３実施形態］
図６は、第３実施形態に係る複数の荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置の構成を示す図である。第３実施形態の特徴は、電子線の分割部をコリメータレンズ１０９の前段に配置する特許文献３に記載される技術を用いた構成において、分割部の前段に減速静電レンズを別途設けることにより、分割部の電位を下げて分割部への入熱を低減したことである。第３実施形態の構成は、第２の分割部１１６より光軸下側(ウエハ側)の構成は第１実施形態及び第２実施形態と全く同様であるので、説明は省略する。
【００４７】
電子源１０７から発散した電子線は、減速静電レンズ６００によって所望の電位まで減速された後、コリメータレンズ１０９の前段に配置された第１の分割部１１２に入射する。ここで減速静電レンズ６００は、例えば上側電極６０１の電位よりも下側電極６０２の電位のほうが低い減速型のバイポテンシャルレンズとしうる。減速静電レンズ６００により一旦電子線が減速された後に第１の分割部１１２に電子線を入射させることにより、第１の分割部１１２への入熱量を低減できる。
【００４８】
第１の分割部１１２の下段にはプリ集束レンズアレイ６０３が備えられている。プリ集束レンズアレイ６０３は、分割された複数の電子線の各々に対して個別に集束作用を及ぼすレンズアレイであって、例えば上側電極６０４の電位のほうが下側電極６０５の電位よりも低い加速型のバイポテンシャルレンズアレイとする。プリ集束レンズアレイ６０３は、電子線を加速する加速静電レンズを構成している。プリ集束レンズアレイ６０３を加速型のバイポテンシャルレンズとすることで、プリ集束レンズアレイ６０３を通過した電子線は個別の集束作用に加えて加速される。例えばプリ集束レンズアレイ６０３の上側電極６０４の電位は第１の分割部１１２の電位に、下側電極６０５の電位はウエハ(基板)１２６の電位に一致するように設定されうる。
【００４９】
プリ集束レンズアレイ６０３の光軸下側(基板側)にはコリメータレンズ１０９が備えられており、発散する複数の電子線の主光線群を略平行にするように、そのレンズパワーが調整される。ここでプリ集束レンズアレイ６０３のレンズパワーは、複数の電子線がコリメータレンズ１０９の前側主平面近傍に各々スポットするように調整されている。このような構成を取ることにより、特許文献３に記載されているように照明系の色収差を低減することが可能である。
【００５０】
コリメータレンズ１０９の光軸下側(基板側)には照明領域規定部３０３が備えられており、複数の電子線の各光束を再規定している。このように光速を再規定することにより、第２実施形態の照明領域規定部３０３と同様の効果、すなわち第２の分割部１１６に対する照明領域を精度よく規定することができる。なお上述の理由によって照明領域規定部３０３を配置しているため、例えば第１の分割部１１２による光束の規定で十分に第２の分割部１１６への照明が保障できる場合には、照明領域規定部３０３を構成から取り除いても良い。ここで照明領域規定部３０３の電位は、第１の分割部１１２と比較して入射する電子量(電流量)が少なくなること等を鑑みて、例えば接地電位に設定される。
【００５１】
照明領域規定部３０３を通過した複数の電子線は、コンデンサレンズアレイ１１３による個別の集束作用を受けた後、第２の分割部１１６へ入射する。コンデンサレンズアレイ１１３の機能は他の実施形態と同様で、そのレンズパワーは第２の分割部１１６によってさらに分割された電子線（サブマルチ電子線）を光軸下側(基板側)に配置されたストップアパーチャアレイ１２２の開口に集束させるように設定される。
【００５２】
図７は第３実施形態に係る描画装置における、電子線を分割するアパーチャアレイ周辺における電子線の運動エネルギーを示す図である。図７の（ａ）は、第３実施形態の構成中の、電子源１０７から第２の分割部１１６までの部分を抜き出した図である。また図７の（ｂ）は、電子源１０７から第２の分割部１１６までの電子線の運動エネルギーを模式的に示したものである。他の実施形態と同様、第１の分割部１１２の前後において減速、加速される構成とすることにより、電子光学系の性能を大幅に低下させることなく第１の分割部１１２への入熱を低減している。第３実施形態における減速部は減速静電レンズ６００であり、加速部とはプリ集束レンズ６０３である。上述の構成により、特許文献３の構成を採用した場合の課題の一つとなりうる電子線の分割部における入熱(密度)の課題が緩和されることとなる。
【００５３】
図７における電子線の運動エネルギーの例として例えば、ＫＥ_ｃａｔｈｏｄｅ＝0ｋｅＶ、ＫＥ＿ａｎｏｄｅ＝６ｋｅＶ、ＫＥ＿ＡＡ＝２ｋｅＶ、ＫＥ＿ｗａｆｅｒ＝５ｋｅＶを考える。そうすると、ＫＥ＿ＡＡ＝５ｋｅＶ（ウエハ電位と同一の電位）の場合と比較すると、第１の分割部１１２に入射する電子線の運動エネルギーが５ｋｅＶから２ｋｅＶに減少するから、入熱量は２／５に低減されることになる。
【００５４】
第３実施形態では、第１の分割部１１２の後段において電子線を加速する加速部を、複数の開口を有し、第１の分割部１１２による分割された複数の電子線に対して個別にレンズ作用を及ぼすプリ集束レンズ６０３とした。しかし、加速部を、１つの開口を有し、第１の分割部１１２による分割された複数の電子線に対して一括にレンズ作用を及ぼすようにすることができる。
【００５５】
［第４実施形態］
本実施形態に係る物品の製造方法は、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物品を製造するのに好適である。該製造方法は、感光剤が塗布された基板の該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、当該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みうる。さらに、該製造方法は、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）を含みうる。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・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。
【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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