(57)【要約】【課題】帯電が起こりにくく、かつ帯電による漏れ電界を遮蔽し、その影響を最小限にとどめる偏向器、その偏向器を用いて露光処理の信頼性を高める露光装置、及びその露光装置を用いてデバイス製造の信頼性を高めるデバイス製造方法を提供する。【解決手段】基板５１６と、基板５１６に形成された開孔５１２と、開孔５１２の側面に対向して配置される第１及び第２偏向電極５１１ａ，５１１ｂと、第１偏向電極５１１ａに第１電位を印加する第１電位印加手段５１３ａと、第２偏向電極に第２電位を印加する第２電位印加手段５１３ｂとを有する偏向器であって、第１及び第２偏向電極５１１ａ，５１１ｂは凹形状の両端部を有し、第１偏向電極５１１ａの凹形状の両端部の間に第２偏向電極５１１ｂの凹形状の両端部が接触しないで挿入される構成を有する。【選択図】図１ａ−ｃ
2008034498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に形成された開孔と、
前記開孔の側面に対向して配置される第１偏向電極及び第２偏向電極と、
前記第１偏向電極に第１電位を印加するための第１電位印加手段と、
前記第２偏向電極に第２電位を印加するための第２電位印加手段と、を有し、          前記第１及び第２偏向電極により形成した電界の作用によって、前記開孔を通過する荷電粒子線を偏向する偏向器であって、
前記第１偏向電極及び前記第２偏向電極は凹形状の両端部を有し、該凹形状の第１偏向電極の両端部の間に該凹形状の第２偏向電極の両端部が該第１偏向電極の両端部に接触することなく設けられることを特徴とする偏向器。
【請求項２】
基板と、
前記基板に形成された開孔と、
前記開孔の側面に対向して配置された第１偏向電極及び第２偏向電極と、
前記第１偏向電極に第１電位を印加するための第１電位印加手段と、
前記第２偏向電極に第２電位を印加するための第２電位印加手段と、を有し、前記第１及び第２偏向電極により形成した電界の作用によって、前記開孔を通過する荷電粒子線を偏向する偏向器であって、
前記第１電位より低く前記第２電位より高い第３電位を印加するための一対の第３偏向電極を、前記開孔の側面の前記第１偏向電極及び第２偏向電極の間に位置する場所に、前記第１及び第２偏向電極と接触しないように、対向して設けることを特徴とする偏向器。
【請求項３】
請求項１または２記載の偏向器がアレイ状に配列されることを特徴とする偏向器。
【請求項４】
荷電粒子線を用いてウエハを露光する露光装置であって、
前記荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、
前記荷電粒子源の複数の中間像を形成する第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前記ウエハ上に投影する第２の電子光学系と、
前記ウエハを位置決めする位置決め装置とを有し、
前記第１の電子光学系が請求項１から３のいずれかに記載の偏向器を有することを特徴とする露光装置。
【請求項５】
請求項４記載の露光装置を用いてウエハを露光する工程と、
前記ウエハを現像する工程とを備え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、基板に形成される開孔の側面に対向して第１偏向電極及び第２偏向電極を配置し、双方の第１及び第２偏向電極に異なる電位を印加して荷電粒子線を偏向する偏向器に関し、かつ、その偏向器を用いる露光装置、及びその露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体デバイスの生産に使用する電子ビームリソグラフィ技術は、０．１μｍ以下の微細パターンの露光を可能にするリソグラフィー技術として注目されている。
この電子ビームリソグラフィー技術は、従来の光リソグラフィ技術と比較して次の利点を有する。
即ち、
１）０．０５μｍ以下の微細パターンが容易に描画できる。
２）物理的なマスクを必要としないためマスクコストがかからず大幅な製造コスト削減が見込める。
３）レイアウトデータを直接描画データに変換できるためＴＡＴ（Turn Around Time）が短縮する。といった優れた特長をもっている。
【０００３】
これまでに、１本の電子ビームでウェハを描画するという、いわゆる「一筆書き」と呼ばれる「可変成形ビーム方式」が知られている。
また、ステンシルマスクに形成したホールパターンや矩形パターンといった繰り返しの多い単純パターンを縮小転写するという、いわゆる「図形一括露光方式」等の露光方式が提案されており、実用化されている。
しかし、従来の電子ビームリソグラフィ技術は、根本的には、１本の電子ビームによりパターンを描画しているため、一括転写を前提とした光リソグラフィ技術と比較してパターン露光に要する時間が長いという課題がある。
また、従来の電子ビームリソグラフィ技術は、大量のウェハを効率的に処理する半導体デバイスの大量生産においては、十分なスループットが得られないという課題を抱えている。
【０００４】
これに対して、例えば、特開２００１−３３２４７３号公報（特許文献１）により複数本の電子ビームで同時にパターンを描画するという、いわゆる「マルチビームシステム」が提案されている。
このシステムは、要素電子光学系により１０００本以上の電子ビーム（マルチビーム）の中間像を各々形成し、さらに各中間像を縮小電子光学系を介してウェハに投影してパターンの描画を行うものであり、大幅なスループットの向上が期待される。
要素電子光学系には、絞り・偏向器・レンズがアレイ状に形成された、アパーチャアレイ・ブランカーアレイ・レンズアレイと呼ばれる電子光学素子が光軸上に縦列に配置されている。
要素電子光学系は、１０００本ビームのそれぞれを独立に収束及びＯＮ／ＯＦＦを制御し、マルチビームのドットパターンを形成する。
【０００５】
一方、ブランカーアレイは、偏向器をアレイ状に配列したものであり、開孔を通過した荷電粒子ビームを試料上に照射する時は、第１及び第２の偏向電極に接地電位の信号を印加し、遮断する時は、第１及び第２の偏向電極に正負の電位の信号を同時に印加する。
即ち、ブランカーアレイは、第１及び第２の偏向電極への特定の電位の印加で、複数の電子ビームの照射を個別にＯＮ／ＯＦＦ制御する機能を持っている。
また、並行平板電極を用いた従来例を図１１に示す。図１１に示すように、従来の平行平板型電極を持つ偏向器は、平行平板型電極の開孔内の偏向電極６００ａ及び６００ｂ以外の部位、つまり側壁６０１ａ及び６０１ｂは０Ｖと考えられる。
このため、偏向電極６００ａ及び６００ｂ間に発生する偏向電界の等電位線が平行になる領域は小さくなる。
【０００６】
しかしながら、従来の偏向器アレイは、以下の課題を有している。
即ち、露光装置の筐体内には、電子銃から発生される電子線以外にも、ブランキングアパーチャからの散乱電子や、筐体内で二次的に発生する反射電子や２次電子といった浮遊電子が存在する。
このような筐体内の浮遊電子が、偏向電極６００ａ及び６００ｂの周辺に露出した非導電材料と反応すると、非導電材料表面に帯電電位が発生する。
この帯電による漏れ電界は、偏向電極６００ａ及び６００ｂ内の電界の形状を歪ませるため、偏向電極６００ａ及び６００ｂ内を通過する荷電粒子線の偏向制御及び位置制御を精度よく行うことが難しくなる。
結果として、ウェハ上でのビームの位置ズレやピンボケを引き起こすため、精度の良いパターン描画が困難になる。
【０００７】
一方、ブランカーアレイの偏向電極周囲を完全に導電性の材料で被覆することは、作製方法が非常に複雑になり、実際上は素子の加工精度や歩留まりの観点から難しい。
また、材料の酸化や、荷電粒子線照射によるコンタミ付着といった観点からも導電性材料による完全被覆は難しいことが分かっている。
そのため、電極の周辺には、基板材料、シリコン酸化膜などの絶縁材、カーボンなどの有機系コンタミネーションなどといった、様々な非導電材料が微小ではあるが露出する。
その結果、露出面に発生した局所的な帯電電位により、偏向電界の歪みが生じることになる。
【特許文献１】特開２００１−３３２４７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、帯電が起こりにくく、かつ、帯電による漏れ電界を遮蔽し、その影響を最小限にとどめる偏向器、その偏向器を用いて露光処理の信頼性を高めた露光装置、及びその露光装置を用いてデバイス製造の信頼性を高めたデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明の偏向器は、基板と、
前記基板に形成された開孔と、
前記開孔の側面に対向して配置される第１偏向電極及び第２偏向電極と、
前記第１偏向電極に第１電位を印加するための第１電位印加手段と、
前記第２偏向電極に第２電位を印加するための第２電位印加手段と、を有し、前記第１及び第２偏向電極により形成した電界の作用によって、前記開孔を通過する荷電粒子線を偏向する偏向器であって、
前記第１偏向電極及び前記第２偏向電極は凹形状の両端部を有し、該凹形状の第１偏向電極の両端部の間に該凹形状の第２偏向電極の両端部が該第１偏向電極の両端部に接触することなく設けられることを特徴とする。
また、本発明の偏向器は、
基板と、
前記基板に形成された開孔と、
前記開孔の側面に対向して配置された第１偏向電極及び第２偏向電極と、
前記第１偏向電極に第１電位を印加するための第１電位印加手段と、
前記第２偏向電極に第２電位を印加するための第２電位印加手段と、を有し、前記第１及び第２偏向電極により形成した電界の作用によって、前記開孔を通過する荷電粒子線を偏向する偏向器であって、
前記第１電位より低く前記第２電位より高い第３電位を印加するための一対の第３偏向電極を、前記開孔の側面の前記第１偏向電極及び第２偏向電極の間に位置する場所に、前記第１及び第２偏向電極と接触しないように、対向して設けることを特徴とする。
また、本発明の偏向器は、上記偏向器がアレイ状に配列されることを特徴とする。
本発明の露光装置は、荷電粒子線を用いてウエハを露光する露光装置であって、
前記荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、
前記荷電粒子源の複数の中間像を形成する第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前記ウエハ上に投影する第２の電子光学系と、
前記ウエハを位置決めする位置決め装置とを有し、
前記第１の電子光学系が請求項１から３のいずれかに記載の偏向器を有することを特徴とする。
本発明のデバイス製造方法は、上記露光装置を用いてウエハを露光する工程と、前記ウエハを現像する工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の偏向器によれば、構造的に電子線から第１及び第２偏向電極以外の材料が幾何学的には見えない構造であり、帯電が起こりにくく、かつ帯電による漏れ電界を遮蔽し、その影響を最小限にとどめるため、安定した描画処理を行うことができる。
また、本発明の偏向器によれば、偏向器をアレイ状に形成することで、複数の荷電粒子線を独立にかつ精度良く偏向制御することが可能になり、スループットの高いマルチ荷電粒子線の描画を実現することができる。
本発明の露光装置によれば、上記偏向器を用いるため、露光処理の安定性が向上し、露光処理の歩留まりが良く、その信頼性を向上させることができる。
本発明のデバイス製造方法によれば、上記露光装置を用いるため、デバイスの製造に際して歩留まりが良く、その安定性及び信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を、その実施例に基づいて、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１２】
本発明に係る偏向器の実施例１を説明する。実施例１の偏向器の主な構成要素の寸法の一例は図１中に示したとおりであり、偏向器５００をマトリックス状に配置すれば、マルチビームシステムに対応した偏向器アレイが構成される。
尚、実施例１は、偏向器５００が電子ビームを扱う場合を前提とするが、イオンビームに対しても同様に適用することが可能である。
また、実施例１に示す寸法等の数値や構成材料は、本発明に係る実施例１の一例に過ぎず、用途によって任意に変更することも十分可能である。
【００１３】
図１は実施例１に係る荷電粒子線偏向器（以下偏向器と呼ぶ）の構成を概略的に説明する説明図であり、図１（ａ）は偏向器５００の上面図、図１（ｂ）は偏向器５００のＡ−Ａ’線に沿う’断面図、図１（ｃ）は偏向器５００のＢ−Ｂ’線に沿う’断面図を示す。
偏向器５００は、図１に示すように、基板５１６と、基板５１６に形成された開孔５１２の側面に互いに対向して配置された第１偏向電極５１１ａ及び第２偏向電極５１１ｂとを備える。
また、偏向器５００は、基板５１６上面に配置されて第１偏向電極５１１ａに第１電位を印加する第１電位印加手段５１３ａ、及び第２偏向電極５１１ｂに第２電位を印加する第２電位印加手段５１３ｂを備える。
第１電位印加手段５１３ａ及び第２電位印加手段５１３ｂは、電源５２０に電気的に接続されている。
【００１４】
一方、第１及び第２偏向電極５１１ａ，５１１ｂは、双方ともに両端にコ字状の構成を形成するコ字状両端部を有する。第１偏向電極５１１ａの双方のコ字状両端部は、第２偏向電極の双方のコ字状両端部の間に非接触で挿入（即ち進入）することで対向する。
開孔５１２は、電子線５０１が通過するための開孔であり、第１及び第２偏向電極５１１ａ，５１１ｂに印加した第１及び第２電位により開孔５１２内部に発生した電界で電子線５０１を偏向する。
第１及び第２偏向電極５１１ａ，５１１ｂは、基板５１６の板厚方向に沿う断面（実施例１の場合は図１（ｂ）に示した基板５１６のＡ−Ａ’線に沿う’断面）において第１偏向電極５１１ａと基板５１６の平面とは少なくとも２つの交わる領域を有する。
同じく第１及び第２偏向電極５１１ａ，５１１ｂは、基板５１６の板厚方向に沿う断面（実施例１の場合は図１（ｂ）に示した基板５１６のＡ−Ａ’線に沿う’断面）において第２偏向電極５１１ｂと基板５１６の平面とは少なくとも２つの交わる領域を有する。
【００１５】
図１（ｂ）に示すように、第１偏向電極５１１ａと該平面とが交わる少なくとも２つの領域とは、第１偏向電極の一部５１１ａ−Ｒと第１偏向電極の一部５１１ａ−Ｌを指す。
図１（ｂ）に示すように、第２偏向電極５１１ｂと該平面とが交わる少なくとも２つの領域とは、第２偏向電極の一部５１１ｂ−Ｒと第２偏向電極の一部５１１ｂ−Ｌを指す。
また、偏向器５００は、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、基板５１６の上面に上導電層５１５を有し、基板５１６の下面に下導電層５１８を有する。
尚、上導電層５１５は、上絶縁層５１７を介して、第１及び第２偏向電極５１１ａ，５１１ｂ、並びに、第１及び第２電位印加手段５１３ａ，５１３ｂと電気的に絶縁されている。
【００１６】
第１偏向電極５１１ａは、一例として、電極の幅は５μｍ、短辺は３０μｍ、長辺は７０μｍの凹形状（コ字状の凹形状）をしており、電極の高さ（電極の基板板厚方向の長さ）は２００μｍである。
第２偏向電極５１１ｂは、一例として、電極の幅は５μｍ、短辺は２０μｍ、長辺は３０μｍの凹形状（コ字状の凹形状）をしており、電極の高さ（電極の基板板厚方向の長さ）は２００μｍである。
本実施例では、第１偏向電極５１１ａ、第２偏向電極５１１ｂは、コ字状の凹形状でありが、形状はコ字状に限定されない。
図１（ｄ）−（ｇ）に示されるように第１偏向電極５１１ｄ、第２偏向電極５１１ｅ、第１偏向電極５１１ｆ、第２偏向電極５１１ｇ、第１偏向電極５１１ｈ、第２偏向電極５１１ｉ、第１偏向電極５１１ｊ、第２偏向電極５１１ｋのようにへ字状の凹形状の両端部であっても良い。
これら第１及び第２偏向電極５１１ａ，５１１ｂの寸法及び形状は、偏向器５００の偏向感度の仕様から決定される重要なパラメータの１つである。但し、その寸法及び形状は偏向感度の仕様等に応じて任意に設定しても良いことは勿論である。
【００１７】
一方、実施例１においては、一例として、基板５１６の母材には微細加工性に優れたシリコンを用い、絶縁層５１４には絶縁性の高い二酸化シリコンを用い、上絶縁層５１７には窒化シリコンを用いている。
また、一例として、第１偏向電極５１１ａ及び第２偏向電極５１１ｂには銅を用い、第１電位印加手段５１３ａ及び第２電位印加手段５１３ｂ、上導電層５１５及び下導電層５１８には金を用いた。
但し、銅は大気中の酸素や水分と容易に反応して酸化するため、第１偏向電極５１１ａ及び第２偏向電極５１１ｂの表面には金を被覆した。
尚、第１及び第２偏向電極５１１ａ，５１１ｂ、第１及び第２電位印加手段５１３ａ，５１３ｂ、上導電層５１５及び下導電層５１８には、例えば、金・銅・アルミニウム・白金・パラジウムといった低抵抗の金属材料を用いることができる。
【００１８】
実施例１にかかる偏向器５００は、以下のように動作する。
即ち、まず開孔５１２に電子線５０１が入射する。第１及び第２偏向電極５１１ａ，５１１ｂに第１及び第２電位として接地電位の信号を印加した場合には、第１及び第２偏向電極５１１ａ，５１１ｂ間を通過する電子線５０１は軌道を変えることなく通過する。
一方、第１及び第２偏向電極５１１ａ，５１１ｂに第１及び第２電位として正負の電位（一方に正電位、他方に負電位）の信号を同時に印加した場合には、第１及び第２偏向電極５１１ａ，５１１ｂ間に偏向電界が発生するため、電子線５０１は偏向される。
この際、偏向電界の大きさと向きを制御することで、電子線５０１を特定の方向に偏向制御することができる。
また、上導電層５１５及び下導電層５１８は、常時接地電位が与えられているため、第１及び第２偏向電極５１１ａ，５１１ｂが帯電等により浮遊電位を持つことで偏向電界が歪むことは防止されている。
【００１９】
次に、上記説明した偏向器５００の作製方法について図２（ａ）〜（ｈ）を用いて説明する。図２（ａ）〜（ｈ）は、偏向器５００の各作製工程の各々を説明する上面図及び断面図の各一組毎の説明図を示す。
尚、偏向器５００は主に半導体プロセスを用いて作製されるため、偏向器５００をマトリックス状に配置したマスクパターンを使用すれば、同様のプロセスにて偏向器アレイが作製できる。
【００２０】
（１）まず母材基板５１６を用意する。母材基板５１６は例えばシリコンより成り、厚さは例えば２００μｍのものを用いる。この厚さは、偏向感度の仕様により任意に決定される（図２（ａ））。
次に、熱酸化法を用いて、母材基板５１６の表裏面に膜厚１．５μｍの二酸化シリコン層を形成する（不図示）。母材基板５１６の表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ーを行い、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を行い、二酸化シリコンをエッチングする。その後、レジストを除去する（不図示）。
【００２１】
（２）二酸化シリコン層をマスクとして、誘導結合型プラズマ及びＢＯＳＣＨプロセスを用いた反応性イオンエッチングを行い、かつ基板材料であるシリコンの異方性エッチングを行い、第１開孔５３０ａ及び第１開孔５３０ｂを形成する（不図示）。
この第１開孔５３０ａ及び５３０ｂは、第１及び第２偏向電極５１１ａ，５１１ｂのモールドとなる。
その後、マスクである二酸化シリコン層をバッファードフッ酸を用いて、除去する（不図示）。続いて熱酸化法を用いて、母材基板５１６の表裏面及び開孔５３０ａ，５３０ｂの側壁に膜厚１．５μｍの二酸化シリコン層を成膜する。
さらにＬＰＣＶＤ法を用いて、０．５μｍの窒化シリコン層を同様に成膜し、２μｍの厚さの絶縁層５１４を形成する（図２（ｂ））。ここで、窒化シリコンは後工程においてエッチングストップ層の役割を果たす。
【００２２】
（３）ＭＯＣＤＶ法を用いて、第１及び第２開孔５３０ａ，５３０ｂの内部に窒化チタン及び銅の成膜を行い、開孔内部を銅で埋め込み、母材基板５１６の表裏面に銅を突出させる。（不図示）。
ここで、窒化チタンは、基板５１６と電極材料である銅を密着させるために必要な密着層の役割を果たす。
次に、母材基板５１６の表裏面に突出した銅を化学機械研磨（ＣＭＰ）を用いて平坦化し、第１及び第２偏向電極５１１ａ，５１１ｂを形成する（図２（ｃ））。
【００２３】
（４）母材基板５１６の上面に対し、第１及び第２電圧印加手段５１３ａ，５１３ｂとなる金属層として、チタン／金をそれぞれ５０μｍ／２００μｍの厚さで連続蒸着する。
その後、金属層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ーを行い、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／金をエッチングし、第１及び第２電圧印加手段５１３ａ，５１３ｂを形成する。その後、レジストを除去する（図２（ｄ））。
【００２４】
（５）母材基板５１６の上面に対し、プラズマＣＶＤ法により、上絶縁層５０６となる窒化シリコン層を０．５μｍを成膜する。続けて電子線蒸着法を用いて、上導電層５１５となる金属層としてチタン／金をそれぞれ５０μｍ／２００μｍの厚さで連続成膜する。
その後、フォトリソグラフィーと反応性イオンエッチングを行い、チタン、金及び窒化シリコンをエッチングし上導電層５１５を形成する（不図示）。
続いて、フォトリソグラフィーと反応性イオンエッチングを用いて、基板５１６上面の第１及び第２偏向電極５１１ａ，５１１ｂに囲まれた領域の二酸化シリコン及び窒化シリコンをエッチングして、基板材料であるシリコンを露出させる（不図示）。
【００２５】
次に、基板５１６の下面に、電子線蒸着法を用いて、下導電層５１８となる金属層としてチタン／金をそれぞれ５０μｍ／２００μｍの厚さで連続成膜する。
その後、フォトリソグラフィーと反応性イオンエッチングを行い、チタン/金、窒化シリコン及び二酸化シリコンをエッチングし、下導電層５１８を形成する。
また、その際、基板５１６下面の、第１及び第２偏向電極５１１ａ，５１１ｂに囲まれた領域において、基板材料であるシリコンが露出される（図２（ｅ））。
【００２６】
（６）フォトリソグラフィを行い、基板５１６上面にノボラック系のフォトレジストでエッチングマスクを形成する（不図示）。
続いて誘導結合型プラズマ及びＢＯＳＣＨプロセスを用いた反応性イオンエッチングを用いて、第１及び第２偏向電極５１１ａ，５１１ｂに囲まれた領域の一部にあるシリコンを異方性エッチングし、第２開孔５３２を形成する（図２（ｆ））。
【００２７】
（７）ＸｅＦ２ガスによるシリコンの等方性エッチングを行ない、第２開孔５３２内に露出したシリコンを貫通孔５３１の側面から等方的にエッチングする。
この際、第１及び第２偏向電極５１１ａ，５１１ｂに囲まれた領域にあるシリコンは全て除去し、側壁５２１が露出される（図２（ｇ））。
尚、シリコンの等方性エッチングにおいて、偏向電極である銅がエッチングストッパーの役割を果たすため、製法上、電極形状の制御を容易に行うことができる。
また、等方性エッチングを用いることで、基板材料が偏向電極表面に残渣として残ることがなくなり、精度の高い偏向制御が可能な偏向器５００を提供することができる。
【００２８】
（８）ＣＦ４を用いたケミカルドライエッチング法及びフッ化水素酸緩衝溶液によるウェットエッチング法を用いて、第２開孔５３２内の二酸化シリコンと窒化シリコンからなる絶縁層５１４を除去する。
その結果、第２開孔５３２内部に第１及び第２偏向電極５１１ａ，５１１ｂの電極面を露出させる（不図示）。
次に、亜硫酸金水溶液を用いた銅と金の置換めっき法を用いて、第１及び第２偏向電極５１１ａ，５１１ｂの表面に金を例えば０．５μｍ被覆（不図示）させ、かつレジストを除去することで偏向器５００が完成する（図２（ｈ））。
【００２９】
実施例１に示す偏向器５００においては、下記のような効果がある。
即ち、偏向器５００は、構造的には、第１及び第２偏向電極５１１ａ，５１１ｂが、電子線５０１の通過する開孔５１２を囲い込んで、電子線５０１からは第１及び第２偏向電極５１１ａ，５１１ｂ以外の材料が幾何学的には見えない構造にある。
そのため、開孔５１２内に電子のチャージアップによる異常帯電電位が生じる可能性が低くなり、仮に開孔５１２外部の非導電材料が帯電したとしても、漏れ電界による影響は低減される。
その結果、精度の良い偏向制御が可能となるため、精度の高いパターン描画を実現するという効果がある。
また、仮に開孔５１２外部の非導電材料、例えば側壁５２１上に露出した酸化膜等が帯電したとしても、偏向器５００の構造上、帯電電位によって生じる電界が開孔５１２内部へ伝播するための経路が長くかつ複雑であるため、偏向電界の歪みが低減される。
【００３０】
また、実施例１に示す偏向器５００においては、上導電層５１５及び下導電層５１８により、基板上面及び下面の第１及び第２偏向電極５１１ａ，５１１ｂの周辺の領域において非導電材料の露出を防いでいるため、基板上面及び下面の部位の帯電も低減される。
従って、第１及び第２偏向電極５１１ａ，５１１ｂの周辺の材料の帯電を低減するため、たとえ帯電したとしてもその影響を最小限に抑えることができる。
また、第１及び第２偏向電極５１１ａ，５１１ｂの周辺の材料の帯電の影響を最小限に抑えるため、帯電に起因した電子ビームのドリフトや、ビームボケによる解像度の低下といった現象を防止し、この観点からも精度の高いパターン描画を実現することができる。
また、上記構成の偏向器５００をアレイ状に形成することで、複数の荷電粒子線を独立にかつ精度良く偏向制御することが可能になり、スループットの高いマルチ荷電粒子線描画を実現することができる。
【実施例２】
【００３１】
次に、実施例２に係る偏向器５５０について説明する。図３は、本発明の実施例２に係る偏向器５５０の構成を説明する説明図であり、図３（Ａ）は偏向器５５０の構成を示す上面図であり、図３（Ｂ）は偏向器５５０のＣ−Ｃ’線に沿う断面図である。
尚、偏向器５５０の主な構成要素の寸法の一例は図３中に示したとおりであり、偏向器５５０をマトリックス状に配置すれば、マルチビームシステムに対応した偏向器アレイが構成される。
一方、実施例２は、偏向器５５０を電子ビームを扱う場合を前提とするが、イオンビームに対しても同様に適用することが可能である。
また、実施例２に示す寸法等の数値や構成材料は、本発明に係る実施例２の一例に過ぎず、用途によって任意に変更することも十分可能である。
【００３２】
実施例２の偏向器５５０は、図３に示すように、基板５１６の開孔５５４の側面に互いに対向して配置された第１及び第２偏向電極５５１ａ，５５１ｂを備える。
第１偏向電極５５１ａには第１電位を印加するための第１電位印加手段５５３ａを備え、第２電位印加手段５５３ｂには第２電位を印加するための第２電位印加手段５５３ｂを備える。
また、開孔５５４には、第１及び第２偏向電極５５１ａ，５５１ｂから９０°回転した互いに対抗する位置において、当該偏向電極５５１ａ，５５１ｂとは非接触に配置された第３対向電極としての１組の対向電極対５５２ａ，５５２ｂを備える。
【００３３】
１組の対向電極対５５２ａ，５５２ｂには、当該電極対５５２ａ，５５２ｂに第３の電位を与えるための第３電位印加手段５５５ａ，５５５ｂを備える。
特に、当該対向電極対５５２ａ，５５２ｂに与える第３の電位は、第１電位より低く、かつ第２電位より高い電位である。
ここで、開孔５５４は、電子線５６１が通過する開孔であり、開孔５５４内部に発生した電界により電子線５６１が偏向されることになる。
また、偏向器５５０は、基板５１６上面及び下面に、上導電層５５６及び下導電層５５８を有する。
尚、上導電層５５６は、上絶縁層５５７を介して、第１及び第２偏向電極５５１ａ，５５１ｂ、対向電極対５５２ａ，５５２ｂ、電位印加手段５５３ａ，５５３ｂ，５５５ａ，５５５ｂの各々と電気的に絶縁されている。
【００３４】
第１及び第２偏向電極５５１ａ，５５１ｂの寸法は、一例として、幅５μｍ、長さ５０μｍ、電極厚さが２００μｍである。また、対向電極対５５２ａ，５５２ｂは、幅５μｍ、長さ３０μｍ、電極厚さが２００μｍである。
これら第１及び第２偏向電極５５１ａ，５５１ｂの寸法及び形状は、偏向器５５０の偏向感度の仕様から決定される重要なパラメータの１つである。
実施例２においては、一例として、基板５１６には微細加工性に優れたシリコンを用い、絶縁層５５９には絶縁性の高い二酸化シリコンを用い、上絶縁層５５７には窒化シリコンを用いた。
【００３５】
実施例２では、一例として、第１及び第２偏向電極５５１ａ，５５１ｂ、対向電極対５５２ａ，５５２ｂには銅を用い、第１及び第２電位印加手段５５３ａ，５５３ｂ、第３電位印加手段５５５ａ，５５５ｂ、上導電層５５６、下導電層５５８には金を用いた。
但し、銅は大気中の酸素や水分と容易に反応して酸化するため、第１及び第２偏向電極５５１ａ，５５１ｂ、対向電極対５５２ａ，５５２ｂの表面には金を被覆した。
尚、その他にも、電極材料には、例えば金・銅・アルミニウム・白金・パラジウムといった低抵抗の金属材料を用いることが可能である。
【００３６】
実施例２に係る偏向器５５０は、以下のように動作する。
まず開孔５５４に電子線５６１が入射する。このとき第１及び第２偏向電極５５１ａ，５５１ｂに接地電位の信号を印加した場合には、当該電極５５１ａ，５５１ｂ間を通過する電子線５６１は軌道を変えることなく通過する。
この際、対向電極対５５２ａ，５５２ｂには第３電位印加手段５５５ａ、５５５ｂから接地電位の信号が印加される。
【００３７】
一方、第１及び第２の偏向電極５５１ａ，５５１ｂに異なる電位の信号を同時に印加した場合には、当該電極５５１ａ，５５１ｂ間に偏向電界が発生するため、電子線５６１はある方向に偏向される。
この際、偏向電界の大きさと向きを制御することで、電子線５６１を特定の方向に偏向制御することができる。
例えば、第１偏向電極５５１ａには第１電位Ｖ１が印加され、第２偏向電極５５１ｂには第２電位Ｖ２がそれぞれ印加される（Ｖ１＞Ｖ２）。
このとき、対向電極対５５２ａ，５５２ｂには、第３電位印加手段からＶ１＞Ｖ３＞Ｖ２を満たす第３電位Ｖ３が印加される。また、上導電層５５６及び下導電層５５８は、常時接地電位が与えられている。
【００３８】
一方、図４は、実施例２における偏向器５５０に印加する各電位の一例を説明する説明図である。
図４に示すように、例えば、第１偏向電極５５１ａにはＶ１＝１０Ｖを印加し、第２偏向電極５５１ｂにはＶ２＝０Ｖを印加し、対向電極対５５２ａ，５５２ｂにはＶ３＝５Ｖを印加する。
このように、Ｖ２＜Ｖ３＜Ｖ１を満たすような電位Ｖ３を持つ対向電極５５２ａ，５５２ｂを配置することで、第１及び第２偏向電極５５１ａ，５５１ｂ間の偏向電界の等電位線の曲がりは低減されるため、等電位線が平行になる領域が広くなる。
【００３９】
電位の一様性が広がれば、電子線を少ない偏向収差で偏向制御することができるため、精度の高いパターン描画を実現することができる。
また、対向電極５５２ａ，５５２ｂを開孔５５４の側面に配置することで、第１及び第２偏向電極５５１ａ，５５１ｂ内の電界を一定に保つことができるため、帯電に対しても強い構造になっている。
さらに、上導電層５５６及び下導電層５５８は、常時接地電位が与えられており、帯電により偏向電界が歪むことを防止している。
【００４０】
即ち、一般には、対向した平行平板型の例えば第１及び第２偏向電極５５１ａ，５５１ｂ間に発生する電界は、電極端に行くほど電位の一様性が悪くなることが知られている。
しかし、中間の電位（第３の電位）を持つ対向電極対５５２ａ，５５２ｂを第１及び第２偏向電極５５１ａ，５５１ｂから９０°回転した位置に配置することで、特に電極端に近い部分の等電位線が当該偏向電極５５１ａ，５５１ｂ側に引っ張られることを防ぐ。
このため、第１及び第２偏向電極５５１ａ，５５１ｂ間の電位の一様性が良い領域が広くなり、結果として、偏向収差が少なく、電子ビームを精度良く偏向制御できる領域が広がって、精度の高いパターン描画を実現することができる。
【００４１】
また、偏向器５５０は、対向電極５５２ａ，５５２ｂを開孔５５４の側面に配置することで、開孔内部を通過する電子線からは第１及び第２偏向電極５５１ａ，５５１ｂ以外の非導電性材料（例えば基板材料や絶縁層等）が、幾何学的には見えづらくなっている。
このため、実施例２の偏向器５５０は、帯電電位からの影響を低減して、帯電に対しても強い構造になっている。
【００４２】
その他、実施例２に示す偏向器５５０においては、下記のような効果がある。
例えば、図１１に示すように、対向電極対５５２ａ，５５２ｂが無い従来の平行平板型電極を持つ偏向器を考えると、開孔５５４内の偏向電極６００ａ，６００ｂ以外の部位、つまり側壁６０１ａ、６０１ｂは０Ｖであると考えられる。
しかし、実施例２の場合、第１及び第２偏向電極５５１ａ，５５１ｂ間に発生する偏向電界の等電位線が平行になる領域は小さくなる。
また、上記構成の偏向器５５０をアレイ状に形成することで、複数の荷電粒子線を独立にかつ精度良く偏向制御することが可能になり、スループットの高いマルチ荷電粒子線描画を実現することができる。
【００４３】
（電子ビーム露光装置の実施例）
次に、例えば実施例１において説明した荷電粒子線の偏向器をマトリックス状に配置した偏向器アレイをブランカーアレイとして用いた場合の電子ビーム露光装置の実施例を説明する。
尚、本例の露光装置は、実施例２において説明したマトリックス状の偏向器を用いても良く、しかも、電子ビームに限らずイオンビーム等を用いた露光装置にも同様に適用することが可能である。
一方、図５は、本発明に係る電子ビーム露光装置の実施例の要部構成を示す概略図である。
【００４４】
本例の電子ビーム露光装置は、図５に示すように、複数の電子源像を形成して、その電子源像から電子ビームを放射する複数のマルチソースモジュール（荷電粒子源）１を備える。
各マルチソースモジュール１は、例えば３×３の格子状に配列されているが、その詳細については後述する。
磁界レンズアレイ２１、２２、２３，２４は、３×３に配列された同一形状の開孔を有する複数の磁性体円板ＭＤを適宜の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、各磁性体円板ＭＤの各開孔部分が各磁界レンズＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４の磁極となり、設計上レンズ磁界を発生させる。
【００４５】
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１からの電子ビームがウエハ４に照射するまでに、その電子ビームに作用する光学系をカラムと定義する。即ち、実施例では、図５に示すように、格子状の９カラム（ｃｏｌ．１〜ｃｏｌ．９）の構成を例示する。
電子ビームの照射は、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つの磁界レンズで一度、像を形成し、次にその像は磁界レンズアレイ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上に投影される。
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、倍率）のそれぞれを一様に言い換えれば同じ量だけ調整することができる。
【００４６】
主偏向器３は、各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上のＸ，Ｙ方向に変位させる。
ステージ（位置決め装置）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であって、ステージ基準板６が固設されている。
反射電子検出器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。
【００４７】
一方、図６は、ひとつのカラムの詳細を説明する説明図である。次に同図を用いてマルチソースモジュール１及びマルチモジュール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。
電子銃が形成する電子源（クロスオーバ像）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。尚、実施例で例示するコンデンサーレンズ１０２は、例えば３枚の開孔電極からなる静電レンズである。
【００４８】
コンデンサーレンズ１０２の下方には、２次元配列で開孔が形成されたアパーチャアレイ１０３、同一の光学パワーを有する静電レンズが２次元配列で形成されたレンズアレイ１０４を備える。
レンズアレイ１０４の下方には、個別に駆動可能な静電の８極偏向器が２次元配列で形成された偏向器アレイ１０５，１０６、個別に駆動可能な静電のブランカーが２次元配列で形成されたブランカーアレイ（実施例１の偏向器５００を含む）１０７を備える。
【００４９】
次に、図６を用いて各機能を説明する。コンデンサーレンズ１０２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１０１ａを形成する。
【００５０】
一方、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１０１ａの位置（光軸と直交する面内の位置）を個別に調整する。
ブランカーアレイ１０７で偏向された電子ビームは、図６に示す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。
但し、ブランカーアレイ１０７で偏向されない電子ビームは、図６に示す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に照射される。
尚、図７は中間像１０１ａを形成する構成を示す。図７に示すように、レンズアレイ１０４、偏向器アレイ１０５，１０６、及びブランカーアレイ１０７は、第１の電子光学系を構成する。
【００５１】
一方、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１０１ａ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。
このとき、複数の中間像１０１ａがウエハ４に投影される際の光学特性のうち、像の回転、倍率は、ブランカーアレイ１０７上の各中間像１０１ａの位置を調整できる偏向器アレイ１０５，１０６で調整する。
また、複数の中間像１０１ａがウエハ４に投影される際の光学特性のうち、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で調整する。
尚、図６に示すように、主偏向器３、磁界レンズアレイ２１、２２、２３、２４、及びダイナミックフォーカスレンズ１０８，１０９は、第２の電子光学系を構成する。
【００５２】
次に、実施例の電子ビーム露光装置のシステム構成を説明する。図８は、電子ビーム露光装置のシステム構成を示すブロック図である。
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。偏向器アレイ制御回路４２は、偏向器アレイ１０４，１０５を構成する偏向器（実施例１の偏向器５００を含む）を個別に制御する。
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。主偏向器制御回路４４は、主偏向器３を制御する。反射電子検出回路４５は、反射電子検出器（図５参照）７からの信号を処理する。
【００５３】
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、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。
一方、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。ステージ駆動制御回路４７は、ステージ５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。
主制御系４８は、上記複数の制御回路４１〜４７を制御し、電子ビーム露光装置全体を管理する。
【００５４】
実施例の電子ビーム露光装置は、次の効果がある。
即ち、例えば実施例１に示す偏向器５００の構成を含むブランカーアレイ１０７を用いるため、実施例１に示す効果を有する他、非導電部材による帯電による影響を低減して安定した動作が可能になり、露光処理の信頼性が向上する。
また、偏向器（ブランカーアレイ１０７）が簡単な構成であり性能的にも信頼性が高まるため、露光処理の歩留まり良く、しかも露光装置としても安価に製作することが可能である。
【００５５】
（デバイス製造方法の実施例）
次に、図９及び図１０を参照して、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。
図９は、デバイス（例えばＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造方法を例に説明する。
ステップＳ１（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Ｓ２（マスク製作）では設計した回路パターンに基づいてマスクを製作する。ステップＳ３（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。
【００５６】
ステップＳ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記の露光装置による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。
ステップＳ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップＳ４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Ｓ６（検査）では、ステップＳ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、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、それが出荷（ステップＳ７）される。
【００５７】
図１０は、上記ステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップＳ１１（酸化）では、ウエハの表面を酸化させる。ステップＳ１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。
ステップＳ１４（イオン打ち込み）では、ウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ１５（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布する。ステップＳ１６（露光）では、露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに露光する。
ステップＳ１７（現像）では、露光したウエハを現像する。ステップＳ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップＳ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
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が形成される。
【００５８】
実施例のデバイス製造方法においては、実施例１または２に示す偏向器を用いる上述の露光装置を適用するため、安定して信頼性の高い露光処理が可能であり、結果として、歩留まりが良く、安定して信頼性の高いデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１ａ−ｃ】図１（ａ）は、本発明の実施例１に係る偏向器の構成を示す上面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。
【図１ｄ−ｇ】図１（ｄ）−（ｇ）は、本発明の実施例１に係る偏向器のへの字状の凹型状の偏向電極の変形例の概略構成図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｈ）は、本発明の実施例１に係る偏向器の作製方法を説明する説明図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の実施例２に係る偏向器の構成を示す上面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＣ−Ｃ’線に沿う断面図である。
【図４】本発明の実施例２に係る偏向器に印加する各電位の一例、及び原理を示す上面図である。
【図５】本発明に係る電子ビーム露光装置の実施例の要部構成を示す概略図である。
【図６】本発明に係る電子ビーム露光装置の実施例のカラム毎の電子光学系を説明する説明図である。
【図７】本発明に係る電子ビーム露光装置の実施例のマルチソースモジュールの機能を説明する説明図である。
【図８】本発明に係る電子ビーム露光装置の実施例のシステム構成を示すブロック図である。
【図９】上記露光装置を使用したデバイスの製造を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図９に示すフローチャートのステップ４のウェハプロセスの詳細を説明するためのフローチャートである。
【図１１】従来例の偏向器を示す上面図である。
【符号の説明】
【００６０】
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
４１    ブランカーアレイ制御回路
４２    偏向器アレイ制御回路
４３    Ｄ_ＦＯＣＵＳ制御回路
４４    主偏向器制御回路
４５    反射電子検出回路
４６    磁界レンズアレイ制御回路
４７    ステージ駆動制御回路
４８    主制御系
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  電子線
５０６  上絶縁層
５１１ａ  第１偏向電極
５１１ｂ  第２偏向電極
５１１ａ−Ｒ  第１偏向電極の一部
５１１ａ−Ｌ  第１偏向電極の一部
５１１ｂ  第２偏向電極
５１１ｂ−Ｒ  第２偏向電極の一部
５１１ｂ−Ｌ  第２偏向電極の一部
５１２  開孔
５１３ａ  第１電位印加手段
５１３ｂ  第２電位印加手段
５１４  絶縁層
５１５  上導電層
５１６  基板
５１７  上絶縁層
５１８  下導電層
５２０  電源
５２１  側壁
５３０ａ  第１開孔
５３０ｂ  第２開孔
５３１  貫通孔
５３２  第２開口
５５０  偏向器
５５１ａ  第１偏向電極
５５１ｂ  第２偏向電極
５５２ａ  対向電極対
５５２ｂ  対向電極対
５５３ａ  第１電位印加手段
５５３ｂ  第２電位印加手段
５５４  開孔
５５５ａ，５５５ｂ  第３電位印加手段
５５６  上導電層
５５７  上絶縁層
５５８  下絶縁層
５５９  絶縁層
５６１  電子線
ＡＰ    ブランキングアパーチャ
ＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４  磁界レンズ
ＭＤ    磁性体円板
ＣＣ    共通コイル
【図１ａ−ｃ】
2008034498.tif 000003
【図１ｄ−ｇ】
2008034498.tif 000004
【図２】
2008034498.tif 000005
【図３】
2008034498.tif 000006
【図４】
2008034498.tif 000007
【図５】
2008034498.tif 000008
【図６】
2008034498.tif 000009
【図７】
2008034498.tif 000010
【図８】
2008034498.tif 000011
【図９】
2008034498.tif 000012
【図１０】
2008034498.tif 000013
【図１１】
2008034498.tif 000014