(57)【要約】【課題】荷電粒子線を精度よく偏向し、寿命の長いする偏向器を提供する。【解決手段】荷電粒子線を偏向する偏向器であって、荷電粒子線が通過すべき貫通孔、及び貫通孔の内側の対向する２つの側面にそれぞれ設けられた２つの溝部が形成された基板と、少なくとも一部が２つの溝部にそれぞれ埋め込まれた２つの偏向電極とを備え、溝部は、偏向電極が基板から離脱することを防ぐべく、偏向電極の溝部に埋め込まれた部分を係止する形状である。【選択図】  図４
2004152503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線を偏向する偏向器であって、
前記荷電粒子線が通過すべき貫通孔、及び前記貫通孔の内側の対向する２つの側面にそれぞれ設けられた２つの溝部が形成された基板と、
少なくとも一部が前記２つの溝部にそれぞれ埋め込まれた２つの偏向電極と
を備え、
前記溝部は、前記偏向電極が前記基板から離脱することを防ぐべく、前記偏向電極の前記溝部に埋め込まれた部分を係止する形状であることを特徴とする偏向器。
【請求項２】
前記基板の厚さ方向と略垂直な断面において、前記偏向電極の前記溝部に埋め込まれた部分の最大幅が、前記溝部の上面の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の偏向器。
【請求項３】
前記偏向電極の前記溝部に埋め込まれた部分及び前記溝部は、台形柱の形状であり、前記偏向電極は前記溝部に嵌合することを特徴する請求項２に記載の偏向器。
【請求項４】
前記偏向電極の前記溝部に埋め込まれた部分と前記溝部との間に絶縁層をさらに備え、
前記基板は、シリコン基板であり、
前記絶縁層は、前記シリコン基板を熱酸化させることにより形成されたシリコン酸化膜であることを特徴とする請求項１に記載の偏向器。
【請求項５】
前記荷電粒子線が通過すべき貫通孔、及び前記貫通孔の内側の対向する２つの側面にそれぞれ設けられた２つの溝部が形成された基板と、少なくとも一部が前記２つの溝部にそれぞれ埋め込まれた２つの偏向電極とを備える偏向器の製造方法であって、
前記溝部が前記偏向電極が前記基板から離脱することを防ぐべく、前記偏向電極の前記溝部に埋め込まれた部分を係止する形状になるように、前記偏向電極を形成するための開口を前記基板に形成する開口形成段階と、
前記開口形成段階において形成された前記開口の内壁に絶縁層を形成する絶縁層形成段階と、
前記絶縁層の内側に前記偏向電極を形成する電極形成段階と、
前記荷電粒子線が通過すべき前記貫通孔を前記基板に形成する段階と、
前記絶縁層形成段階において形成された前記絶縁層の一部を除去する絶縁層除去段階と
を備えることを特徴とする偏向器の製造方法。
【請求項６】
前記開口形成段階は、前記基板の厚さ方向と略垂直な断面において、前記偏向電極が前記溝部に埋め込まれるべき部分の最大幅が、前記溝部の上面の幅よりも大きくなるように、前記前記偏向電極を形成するための開口を前記基板に形成する段階を含むことを特徴とする請求項５に記載の偏向器の製造方法。
【請求項７】
前記絶縁層形成段階は、前記開口の内壁を熱酸化させることにより、前記絶縁層を形成する段階を含むことを特徴とする請求項５に記載の偏向器の製造方法。
【請求項８】
前記絶縁層除去段階は、ウェットエッチングにより前記絶縁層の一部を除去することを特徴とする請求項５に記載の偏向器の製造方法。
【請求項９】
前記絶縁層除去段階は、前記溝部内の前記絶縁層を残して、前記絶縁層の一部を除去することを特徴とする請求項５に記載の偏向器の製造方法。
【請求項１０】
荷電粒子線によりウェハを露光する荷電粒子線露光装置であって、
前記荷電粒子線を発生する荷電粒子線発生部と、
前記荷電粒子線を偏向して、前記ウェハにおける所望の位置に照射させる偏向器と
を備え、
前記偏向器は、
前記荷電粒子線が通過すべき貫通孔、及び前記貫通孔の内側の対向する２つの側面にそれぞれ設けられた２つの溝部が形成された基板と、
少なくとも一部が前記２つの溝部にそれぞれ埋め込まれた２つの偏向電極と
を有し、
前記溝部は、前記偏向電極が前記基板から離脱することを防ぐべく、前記偏向電極の前記溝部に埋め込まれた部分を係止する形状であることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路等のパターンをウェハに露光する荷電粒子線露光装置に関する。特に本発明は、複数の荷電粒子線を用いてパターンを露光する荷電粒子線露光装置の偏向器、及び当該偏向器の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの微細化の進展に伴い、１００ｎｍ以下のリソグラフィ手段が各種提案されており、さらに高解像性、高精度の描画パターン重ね合せ、高スループットが要求されている。このため、潜在的に解像度が高く、また寸法制御性が他の露光手段と比較して良好な電子ビーム露光装置は、露光パターンを電気的に生成してウェハを直接露光できるため、マスクレス露光手段としても期待されている。
【０００３】
しかしながら、電子ビーム露光装置は、ショット当りの露光面積が小さく、スループットが低いという問題を抱えており、半導体デバイスの量産には普及していないのが実情である。そこで、この問題を解決するために、複数の電子ビームで同時にウェハを露光するマルチ電子ビーム露光装置が提案されている。
【０００４】
このようなマルチ電子ビーム露光装置は、複数の電子ビームをそれぞれ独立に偏向するか否かを切り換えるブランキングアパーチャアレイデバイスと、ブランキングアパーチャアレイデバイスによって偏向された電子ビームをウェハに対して遮断する電子ビーム遮蔽部とを備え、複数の電子ビームのそれぞれをウェハに照射するか否かを高精度に制御する。このようなブランキングアパーチャアレイデバイスは、複数の貫通孔が設けられた半導体等の基板と、貫通孔内にそれぞれ設けられた偏向電極と、基板と偏向電極とを絶縁する絶縁層とを備え、偏向電極に電圧を印加するか否かにより、貫通孔を通過する電子ビームを偏向するか否かを制御する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のブランキングアパーチャアレイデバイスの製造工程において、基板に開口が形成され、当該開口の内壁に絶縁層が形成される。そして、絶縁層に隣接する位置に、基板の表面に設けられた導電層を電極として偏向電極が鍍金により形成される。したがって、偏向電極が残留応力を有し、絶縁層との接着性が不安定になるので、偏向電極の自立強度が低い、即ち偏向電極が絶縁層から剥がれ易いという問題がある。
【０００６】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる偏向器、偏向器の製造方法、及び荷電粒子線露光装置を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第１の形態によると、荷電粒子線を偏向する偏向器であって、前記荷電粒子線が通過すべき貫通孔、及び前記貫通孔の内側の対向する２つの側面にそれぞれ設けられた２つの溝部が形成された基板と、少なくとも一部が前記２つの溝部にそれぞれ埋め込まれた２つの偏向電極とを備え、溝部は、偏向電極が基板から離脱することを防ぐべく、偏向電極の溝部に埋め込まれた部分を係止する形状である。
【０００８】
基板の厚さ方向と略垂直な断面において、偏向電極の溝部に埋め込まれた部分の最大幅が、溝部の上面の幅よりも大きくてもよい。偏向電極の溝部に埋め込まれた部分及び溝部は、台形柱の形状であり、偏向電極は溝部に嵌合してもよい。
【０００９】
偏向電極の溝部に埋め込まれた部分と溝部との間に絶縁層をさらに備え、基板は、シリコン基板であり、絶縁層は、シリコン基板を熱酸化させることにより形成されたシリコン酸化膜であってもよい。
【００１０】
本発明の第２の形態によると、荷電粒子線が通過すべき貫通孔、及び貫通孔の内側の対向する２つの側面にそれぞれ設けられた２つの溝部が形成された基板と、少なくとも一部が２つの溝部にそれぞれ埋め込まれた２つの偏向電極とを備える偏向器の製造方法であって、溝部が偏向電極が基板から離脱することを防ぐべく、偏向電極の溝部に埋め込まれた部分を係止する形状になるように、偏向電極を形成するための開口を基板に形成する開口形成段階と、開口形成段階において形成された開口の内壁に絶縁層を形成する絶縁層形成段階と、絶縁層の内側に偏向電極を形成する電極形成段階と、荷電粒子線が通過すべき貫通孔を基板に形成する段階と、絶縁層形成段階において形成された絶縁層の一部を除去する絶縁層除去段階とを備える。
【００１１】
開口形成段階は、基板の厚さ方向と略垂直な断面において、偏向電極が溝部に埋め込まれるべき部分の最大幅が、溝部の上面の幅よりも大きくなるように、偏向電極を形成するための開口を基板に形成する段階を含んでもよい。
【００１２】
絶縁層形成段階は、開口の内壁を熱酸化させることにより、絶縁層を形成する段階を含んでもよい。絶縁層除去段階は、ウェットエッチングにより絶縁層の一部を除去してもよい。絶縁層除去段階は、溝部内の絶縁層を残して、絶縁層の一部を除去してもよい。
【００１３】
本発明の第３の形態によると、荷電粒子線によりウェハを露光する荷電粒子線露光装置であって、荷電粒子線を発生する荷電粒子線発生部と、荷電粒子線を偏向して、ウェハにおける所望の位置に照射させる偏向器とを備え、偏向器は、荷電粒子線が通過すべき貫通孔、及び貫通孔の内側の対向する２つの側面にそれぞれ設けられた２つの溝部が形成された基板と、少なくとも一部が２つの溝部にそれぞれ埋め込まれた２つの偏向電極とを有し、溝部は、偏向電極が基板から離脱することを防ぐべく、偏向電極の溝部に埋め込まれた部分を係止する形状である。
【００１４】
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く、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
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く、又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。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る電子ビーム露光装置１００の構成の一例を示す。電子ビーム露光装置１００は、本発明の荷電粒子線露光装置の一例である。また、本発明の荷電粒子線露光装置は、イオンビームによりウェハを露光するイオンビーム露光装置であってもよい。また、電子ビーム露光装置１００は、狭い間隔、例えば全ての電子ビームがウェハに設けられるべき１つのチップの領域に照射されるような間隔で複数の電子ビームを発生してよい。
【００１７】
電子ビーム露光装置１００は、電子ビームによりウェハ４４に所定の露光処理を施すための露光部１５０と、露光部１５０に含まれる各構成の動作を制御する制御部１４０とを備える。
【００１８】
露光部１５０は、筐体８内部で、複数の電子ビームを発生し、電子ビームの断面形状を所望に成形する電子ビーム成形手段１１０と、複数の電子ビームをウェハ４４に照射するか否かを、電子ビーム毎に独立に切り換える照射切換手段１１２と、ウェハ４４に転写されるパターンの像の向き及びサイズを調整するウェハ用投影系１１４を含む電子光学系と、パターンを露光すべきウェハ４４を載置するウェハステージ４６及びウェハステージ４６を駆動するウェハステージ駆動部４８を有するステージ系とを備える。
【００１９】
電子ビーム成形手段１１０は、複数の電子ビームを発生する電子ビーム発生部１０と、電子ビームを通過させることにより、電子ビームの断面形状を成形する複数の開口部を有する第１成形部材１４及び第２成形部材２２と、複数の電子ビームを独立に集束し、電子ビームの焦点を調整する第１多軸電子レンズ１６と、第１成形部材１４を通過した複数の電子ビームを独立に偏向する第１成形偏向部１８及び第２成形偏向部２０とを有する。電子ビーム発生部１０は、本発明の荷電粒子線発生部の一例である。第１成形偏向部１８及び第２成形偏向部２０は、本発明の偏向器の一例である。
【００２０】
電子ビーム発生部１０は、複数の電子銃１０４と、電子銃１０４が形成される基材１０６とを有する。電子銃１０４は、熱電子を発生させるカソード１２と、カソード１２を囲むように形成され、カソード１２で発生した熱電子を安定させるグリッド１０２とを有する。電子ビーム発生部１０は、所定の間隔を隔てて設けられる複数の電子銃１０４を基材１０６に有することにより、電子銃アレイを形成する。
【００２１】
第１成形部材１４及び第２成形部材２２は、電子ビームが照射される面に、接地された白金などの金属膜を有することが望ましい。第１成形部材１４及び第２成形部材２２に含まれる複数の開口部の断面形状は、電子ビームを効率よく通過させるために、電子ビームの照射方向に沿って広がりを有してもよい。また、第１成形部材１４及び第２成形部材２２に含まれる複数の開口部は、矩形に形成されることが好ましい。
【００２２】
照射切換手段１１２は、複数の電子ビームを独立に集束し、電子ビームの焦点を調整する第２多軸電子レンズ２４と、複数の電子ビームを電子ビーム毎に独立に偏向させることにより、電子ビームをウェハ４４に照射するか否かを、電子ビーム毎に独立に切り換えるブランキングアパーチャアレイデバイス２６と、電子ビームを通過させる複数の貫通孔を含み、ブランキングアパーチャアレイデバイス２６で偏向された電子ビームを遮蔽する電子ビーム遮蔽部材２８とを有する。ブランキングアパーチャアレイデバイス２６は、本発明の偏向器の一例である。
【００２３】
ブランキングアパーチャアレイデバイス２６は、電子ビームが通過すべき貫通孔が設けられた基板と、貫通孔内に設けられた複数の偏向電極とを有する。また、電子ビーム遮蔽部材２８に含まれる複数の開口部の断面形状は、電子ビームを効率良く通過させるために、電子ビームの照射方向に沿って広がりを有してもよい。
【００２４】
ウェハ用投影系１１４は、複数の電子ビームを独立に集束し、電子ビームの照射径を縮小する第３多軸電子レンズ３４と、複数の電子ビームを独立に集束し、電子ビームの焦点を調整する第４多軸電子レンズ３６と、複数の電子ビームを、ウェハ４４の所望の位置に、電子ビーム毎に独立に偏向する独立偏向部である副偏向部３８と、電子ビームを集束する第１コイル４０及び第２コイル５０を有し対物レンズとして機能する同軸レンズ５２と、複数の電子ビームを略同一の方向に所望量だけ偏向させる共通偏向部である主偏向部４２とを有する。主偏向部４２は、本発明の偏向器の一例である。
【００２５】
主偏向部４２は、電界を利用して高速に複数の電子ビームを偏向することが可能な静電型偏向器であることが好ましく、対向する偏向電極を有する。また、主偏向部４２は、対向する４組の偏向電極を含む円筒型均等８極型の構成、又は８極以上の偏向電極を含む構成を有してもよい。また、ブランキングアパーチャアレイデバイス２６は、対向する１組の偏向電極を有する。また、同軸レンズ５２は、ウェハ４４に対して、第４多軸電子レンズ３６より近傍に設けられることが好ましい。
【００２６】
制御部１４０は、統括制御部１３０及び個別制御部１２０を備える。個別制御部１２０は、電子ビーム制御部８０、多軸電子レンズ制御部８２、成形偏向制御部８４、ブランキングアパーチャアレイ制御部８６、同軸レンズ制御部９０、副偏向制御部９２、主偏向制御部９４、及びウェハステージ制御部９６を有する。統括制御部１３０は、例えばワークステーションであって、個別制御部１２０に含まれる各制御部を統括制御する。
【００２７】
電子ビーム制御部８０は、電子ビーム発生部１０を制御する。多軸電子レンズ制御部８２は、第１多軸電子レンズ１６、第２多軸電子レンズ２４、第３多軸電子レンズ３４及び第４多軸電子レンズ３６に供給する電流を制御する。成形偏向制御部８４は、第１成形偏向部１８及び第２成形偏向部２０を制御する。ブランキングアパーチャアレイ制御部８６は、ブランキングアパーチャアレイデバイス２６に含まれる偏向電極に印加する電圧を制御する。同軸レンズ制御部９０は、同軸レンズ５２に含まれる第１コイル４０及び第２コイル５０に供給する電流を制御する。主偏向制御部９４は、主偏向部４２に含まれる偏向電極に印加する電圧を制御する。ウェハステージ制御部９６は、ウェハステージ駆動部４８を制御し、ウェハステージ４６を所定の位置に移動させる。
【００２８】
電子ビーム露光装置１００の動作について説明する。まず、電子ビーム発生部１０は、複数の電子ビームを発生する。電子ビーム発生部１０が発生した電子ビームは、第１成形部材１４に照射されて成形される。第１成形部材１４を通過した複数の電子ビームは、第１成形部材１４に含まれる開口部の形状に対応する矩形の断面形状をそれぞれ有する。
【００２９】
第１多軸電子レンズ１６は、矩形に成形された複数の電子ビームを独立に集束し、第２成形部材２２に対する電子ビームの焦点調整を、電子ビーム毎に独立に行う。第１成形偏向部１８は、矩形に成形された複数の電子ビームを、電子ビーム毎に独立して、第２成形部材に対して所望の位置に偏向する。第２成形偏向部２０は、第１成形偏向部１８で偏向された複数の電子ビームを、電子ビーム毎に独立に第２成形部材２２に対して略垂直方向に偏向する。その結果、電子ビームが、第２成形部材２２の所望の位置に、第２成形部材２２に対して略垂直に照射されるように調整する。矩形形状を有する複数の開口部を含む第２成形部材２２は、各開口部に照射された矩形の断面形状を有する複数の電子ビームを、ウェハ４４に照射されるべき所望の矩形の断面形状を有する電子ビームにさらに成形する。
【００３０】
第２多軸電子レンズ２４は、複数の電子ビームを独立に集束して、ブランキングアパーチャアレイデバイス２６に対する電子ビームの焦点調整を、電子ビーム毎に独立に行う。第２多軸電子レンズ２４より焦点調整された電子ビームは、ブランキングアパーチャアレイデバイス２６に含まれる複数の貫通孔を通過する。
【００３１】
ブランキングアパーチャアレイ制御部８６は、ブランキングアパーチャアレイデバイス２６に形成された、各貫通孔内に設けられた偏向電極に電圧を印加するか否かを制御する。ブランキングアパーチャアレイデバイス２６は、偏向電極に印加される電圧に基づいて、電子ビームをウェハ４４に照射させるか否かを切り換える。偏向電極に電圧が印加されるときは、ブランキングアパーチャアレイデバイス２６の貫通孔を通過した電子ビームは偏向され、電子ビーム遮蔽部材２８に含まれる開口部を通過できず、ウェハ４４に照射されない。偏向電極に電圧が印加されないときには、ブランキングアパーチャアレイデバイス２６の貫通孔を通過した電子ビームは偏向されず、電子ビーム遮蔽部材２８に含まれる開口部を通過でき、電子ビームはウェハ４４に照射される。
【００３２】
第３多軸電子レンズ３４は、ブランキングアパーチャアレイデバイス２６により偏向されない電子ビームの径を縮小して、電子ビーム遮蔽部材２８に含まれる開口部を通過させる。第４多軸電子レンズ３６は、複数の電子ビームを独立に集束して、副偏向部３８に対する電子ビームの焦点調整を、電子ビーム毎に独立に行い、焦点調整をされた電子ビームは、副偏向部３８に含まれる偏向器に入射される。
【００３３】
副偏向制御部９２は、副偏向部３８に含まれる複数の偏向器を独立に制御する。副偏向部３８は、複数の偏向器に入射される複数の電子ビームを、電子ビーム毎に独立にウェハ４４の所望の露光位置に偏向する。副偏向部３８を通過した複数の電子ビームは、第１コイル４０及び第２コイル５０を有する同軸レンズ５２により、ウェハ４４に対する焦点が調整され、ウェハ４４に照射される。
【００３４】
露光処理中、ウェハステージ制御部９６は、ウェハステージ駆動部４８を制御して、一定方向にウェハステージ４６を動かす。ブランキングアパーチャアレイ制御部８６は露光パターンデータに基づいて、電子ビームを通過させる開口を定め、各開口内に設けられる偏向電極に対する電力制御を行う。ウェハ４４の移動に合わせて、電子ビームを通過させる開口を適宜変更し、さらに主偏向部４２及び副偏向部３８により電子ビームを偏向することにより、ウェハ４４に所望の回路パターンを露光することが可能となる。
【００３５】
図２は、ブランキングアパーチャアレイデバイス２６の構成の一例を示す。ブランキングアパーチャアレイデバイス２６は、電子ビームが通過する複数の貫通孔が設けられたアパーチャ部１６０と、図１におけるブランキングアパーチャアレイ制御部８６との接続部となる偏向電極パッド１６２及び接地電極パッド１６４とを有する。アパーチャ部１６０は、ブランキングアパーチャアレイデバイス２６の中央部に配置されることが望ましい。偏向電極パッド１６２及び接地電極パッド１６４は、プローブカード、ポゴピンアレイ等を介してブランキングアパーチャアレイ制御部８６から供給された電気信号を、アパーチャ部１６０の貫通孔内に設けられた偏向電極に供給する。
【００３６】
図３は、アパーチャ部１６０の構成の一例を示す。アパーチャ部１６０の横方向をｘ軸方向とし、縦方向をｙ軸方向とする。ｘ軸は、露光処理中、ウェハステージ４６がウェハ４４を段階的に移動させる方向を示し、ｙ軸は、露光処理中、ウェハステージ４６がウェハ４４を連続的に移動させる方向を示す。具体的には、ウェハステージ４６に関して、ｙ軸は、ウェハ４４を走査露光させる方向であり、ｘ軸は、走査露光終了後、ウェハ４４の未露光領域を露光するためにウェハ４４を段階的に移動させる方向である。
【００３７】
アパーチャ部１６０には、複数の電子ビームがそれぞれ通過すべき貫通孔２００が設けられる。複数の貫通孔２００は、走査領域の全てを露光するように配置される。例えば、複数の貫通孔２００は、ｘ軸方向の両端に位置する複数の貫通孔２００ａと２００ｂとの間の領域全面を覆うように配置される。ｘ軸方向に近接する貫通孔２００は、互いに一定の間隔で配置されていることが好ましい。このとき、複数の貫通孔２００の間隔は、主偏向部４２が電子ビームを偏向する最大偏向量以下に定められるのが好ましい。
【００３８】
図４は、ブランキングアパーチャアレイデバイス２６の具体的な構成の一例を示す。ブランキングアパーチャアレイデバイス２６は、電子ビームが通過すべき貫通孔２００、及び貫通孔２００の内側の対向する２つの側面の内壁に対してそれぞれ設けられた２つの溝部２０１ａ及び２０１ｂが形成された基板２０２と、電子ビームを偏向すべく貫通孔２００内に対向して設けられ、少なくとも一部が２つの溝部２０１ａ及び２０１ｂにそれぞれ埋め込まれた２つの偏向電極２０４ａ及び２０４ｂと、偏向電極２０４ａ及び２０４ｂの溝部２０１ａ及び２０１ｂ埋め込まれた部分と基板２０２との間にそれぞれ設けられた絶縁層２０８ａ及び２０８ｂとを備える。
【００３９】
溝部２０１ａ及び２０１ｂは、偏向電極２０４ａ及び２０４ｂが基板２０２から離脱することを防ぐべく、偏向電極２０４ａ及び２０４ｂの溝部２０１ａ及び２０１ｂにそれぞれ埋め込まれた部分を係止する形状である。具体的には、電子ビームの照射方向、即ち基板２０２の厚さ方向と略垂直な断面において、偏向電極２０４ａの溝部２０１ａに埋め込まれた部分の最大幅が、溝部２０１ａの上面の幅よりも大きく、偏向電極２０４ｂの溝部２０１ｂに埋め込まれた部分の最大幅が、溝部２０１ｂの上面の幅よりも大きいことが好ましい。また、貫通孔２００の内部における偏向電極２０４ａ及び２０４ｂの最大幅は、溝部２０１ａ及び２０１ｂの上面の幅よりも大きいことが好ましい。なお、溝部２０１ａ及び２０１ｂの上面とは、貫通孔２００と溝部２０１ａ及び２０１ｂのそれぞれとの界面（接面）である。
【００４０】
例えば、図２に示すように、偏向電極２０４ａ及び２０４ｂの溝部２０１ａ及び２０１ｂのそれぞれに埋め込まれた部分と、溝部２０１ａ及び２０１ｂとは、台形柱の形状である。そして、偏向電極２０４ａ及び２０４ｂは、溝部２０１ａ及び２０１ｂのそれぞれに嵌合して保持される。
【００４１】
また、溝部２０１ａ及び２０１ｂは、基板２０２の厚み方向における一部に設けられてもよいし、上面から下面まで設けられてもよい。また、偏向電極２０４ａ及び２０４ｂは、基板２０２の厚み方向における一部に設けられてもよいし、上面から下面まで設けられてもよい。また、偏向電極２０４ａ及び２０４ｂの溝部２０１ａ及び２０１ｂに埋め込まれた部分は、基板２０２の厚み方向における一部に設けられてもよいし、上面から下面まで設けられてもよい。
【００４２】
基板２０２は、例えばシリコン基板である。絶縁層２０８ａ及び２０８ｂは、基板２０２を熱酸化させることにより形成された酸化膜、例えばシリコン基板を熱酸化させることにより形成されたシリコン酸化膜である。絶縁層２０８ａ及び２０８ｂは、溝部２０１ａ及び２０１ｂのそれぞれの内側だけに設けられてもよいし、溝部２０１ａ及び２０１ｂのそれぞれから界面を渡って貫通孔２００まで設けられてもよい。即ち、絶縁層２０８ａ及び２０８ｂは、溝部２０１ａ及び２０１ｂのそれぞれから貫通孔２００に一部露出して設けられてもよい。
【００４３】
また、溝部２０１ａと偏向電極２０４ａとは、相似形状であることが好ましく、溝部２０１ｂと偏向電極２０４ｂとは、相似形状であることが好ましい。他の例において、溝部２０１ａ及び２０１ｂは、基板２０２の厚さ方向と略垂直な断面における上面と底面との間に最も幅が広い部分を有してもよい。また、溝部２０１ａ及び２０１ｂの底面は、曲面であってもよい。また、溝部２０１ａ及び２０１ｂは、貫通孔２００の中心から偏向電極２０４ａ及び２０４ｂに向かう方向に沿って広がっていてもよいし、一旦狭まってから広がっていてもよい。また、溝部２０１ａ及び２０１ｂは、複数の部分に分岐していてもよく、複数の部分は、貫通孔２００の中心から偏向電極２０４ａ及び２０４ｂに向かう方向に沿って広がっていてもよい。即ち、溝部２０１ａ及び２０１ｂは、基板２０２の厚さ方向と略垂直な断面において、溝部２０１ａ及び２０１ｂのそれぞれから偏向電極２０４ａ及び２０４ｂのそれぞれへの方向の法線が貫通孔２００から離れる方向に向かう側面をそれぞれ有していればよい。
【００４４】
本実施形態のブランキングアパーチャアレイデバイス２６によれば、偏向電極２０４ａ及び２０４ｂが溝部２０１ａ及び２０１ｂのそれぞれに埋め込まれているので、偏向電極２０４ａ及び２０４ｂの自立強度を向上する、即ち偏向電極２０４ａ及び２０４ｂが基板２０２から剥がれ落ちることを防止することができる。
【００４５】
図５、図６、及び図７は、ブランキングアパーチャアレイデバイス２６の製造方法の一例を示す。図５、図６、及び図７は、図４に示したブランキングアパーチャアレイデバイス２６のＡＡ’断面を示す。
【００４６】
まず、図５（ａ）に示すように、基板２０２を用意し、基板２０２の表面及び裏面にシリコン窒化膜２１０ａ及び２１０ｂをそれぞれ形成する。このとき、シリコン窒化膜２１０ａ及び２１０ｂの両方を同時に成膜してもよいし、片方ずつ成膜してもよい。基板２０２は、例えば直径６インチ、厚さ２００μｍのシリコンウェハである。シリコン窒化膜２１０ａ及び２１０ｂは、例えば厚さ１μｍに成膜される。
【００４７】
次に、図５（ｂ）に示すように、シリコン窒化膜２１０ａ上にレジスト２１２を塗布し、露光、現像して、偏向電極２０４ａ及び２０４ｂを形成する領域のレジスト２１２を除去する。そして、レジスト２１２をエッチングマスクとして、偏向電極２０４ａ及び２０４ｂを形成する領域のシリコン窒化膜２１０ａをエッチング、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法により除去する。
【００４８】
次に、図５（ｃ）に示すように、レジスト２１２及びシリコン窒化膜２１０ａの両方又は片方をエッチングマスクとして、偏向電極２０４ａ及び２０４ｂを形成する部分の基板２０２をエッチング、例えば誘導結合型プラズマエッチング（ＩＣＰ−ＲＩＥ）法により除去して複数の開口２１４ａ及び２１４ｂを形成する。開口２１４ａ及び２１４ｂは、図４に示した溝部２０１ａ及び２０１ｂになるべき空間を含み、溝部２０１ａ及び２０１ｂが偏向電極２０４ａ及び２０４ｂが基板２０２から離脱することを防ぐべく、偏向電極２０４ａ及び２０４ｂの溝部２０１ａ及び２０１ｂに埋め込まれた部分を係止する形状になるように、偏向電極２０４ａ及び２０４ｂを形成するための開口を基板２０２に形成する。例えば、基板２０２の厚さ方向と略垂直な断面において、偏向電極２０４ａ及び２０４ｂが溝部２０１ａ及び２０１ｂのそれぞれに埋め込まれるべき部分の最大幅が、溝部２０１ａ及び２０１ｂのそれぞれの上面の幅よりも大きくなるように、偏向電極２０４ａ及び２０４ｂを形成するための開口２１４ａ及び２１４ｂを形成する。なお、シリコン窒化膜２１０ｂは、基板２０２をエッチングするときのエッチングストッパ層となる。
【００４９】
次に、図５（ｄ）に示すように、レジスト２１２を除去した後、基板２０２に形成された開口２１４ａ及び２１４ｂの内壁に絶縁層２０８ａ及び２０８ｂを形成する。例えば、開口２１４ａ及び２１４ｂの内壁を熱酸化させることにより絶縁層２０８ａ及び２０８ｂを形成する。具体的には、シリコン基板である基板２０２に形成された開口２１４ａ及び２１４ｂの内壁のうちで、シリコン窒化膜２１０ａ及び２１０ｂで覆われた部分以外のシリコン露出面を選択的に熱酸化させることにより、シリコン酸化膜である絶縁層２０８ａ及び２０８ｂを形成する。
【００５０】
次に、図５（ｅ）に示すように、シリコン窒化膜２１０ｂ上に導電膜２１６を形成し、導電膜２１６上に絶縁層２１８を形成する。具体的には、ＥＢ蒸着法等により、Ｃｒ膜５０ｎｍ、Ａｕ膜２０ｎｍ、Ｃｒ膜５０ｎｍをこの順に成膜して、Ｃｒ／Ａｕ／Ｃｒ積層膜である導電膜２１６を形成する。導電膜２１６としてＣｒ／Ａｕ／Ｃｒ積層膜を形成することによって、シリコン窒化膜２１０ｂと導電膜２１６との密着性を向上させることができる。また、シリコン窒化膜２１０ｂと導電膜２１６との密着性等に問題がない場合、導電膜２１６は、例えばＡｕ膜の単層膜であってもよい。そして、プラズマ化学気相堆積（ＣＶＤ）法等により、導電膜２１６上にシリコン酸化膜の絶縁層２１８を形成する。なお、図５（ａ）において形成したシリコン窒化膜２１０ｂは、基板２０２と導電膜２１６とを電気的に絶縁するために設けられる。
【００５１】
次に、図６（ａ）に示すように、シリコン窒化膜２１０ａ、及びシリコン窒化膜２１０ｂの開口２１４ａ及び２１４ｂに露出する部分を、例えばＲＩＥ法により選択的に除去する。このとき、開口２１４ａ及び２１４ｂの側壁に形成された絶縁層２０８ａ及び２０８ｂを除去せずに、開口２１４ａ及び２１４ｂに導電膜２１６が露出するまでシリコン窒化膜２１０ｂをエッチングする。そして、さらに導電膜２１６のＡｕ膜が露出するまでＣｒ膜をエッチングする。他の例において、熱リン酸を用いたウェットエッチングにより、開口２１４ａ及び２１４ｂの側壁に形成された絶縁層２０８ａ及び２０８ｂを除去せずに、シリコン窒化膜２１０ａ、シリコン窒化膜２１０ｂの開口２１４ａ及び２１４ｂに露出する部分、及び導電膜２１６のＣｒ膜を除去してもよい。
【００５２】
次に、図６（ｂ）に示すように、導電膜２１６のＡｕ膜を鍍金用電極（シード層）として、開口２１４ａ及び２１４ｂ内を選択的に電解鍍金することにより、絶縁層２０８ａ及び２０８ｂの内側に偏向電極２０４ａ及び２０４ｂをそれぞれ形成する。例えば、Ｃｕにより偏向電極２０４ａ及び２０４ｂを形成する。そして、偏向電極２０４ａ及び２０４ｂを形成した後、例えば化学的機械的研磨（ＣＭＰ）法により、不必要な導電材料を研磨して除去する。他の例において、開口２１４ａ及び２１４ｂに露出する絶縁層２０８ａ及び２０８ｂの表面にスパッタ法によりＣｒ膜を成膜した後、開口２１４ａ及び２１４ｂのＣｒ膜の内側に偏向電極２０４ａ及び２０４ｂを形成してもよい。これにより、偏向電極２０４ａ及び２０４ｂと、絶縁層２０８ａ及び２０８ｂとの密着性を向上させることができる。
【００５３】
次に、図６（ｃ）に示すように、基板２０２上に絶縁層２２４及び配線層２２６を形成する。具体的には、プラズマＣＶＤ法等によりシリコン酸化膜である絶縁層２２４を約１μｍの厚さに成膜する。そして、絶縁層２２４上にレジストを塗布し、露光、現像して、偏向電極２０４ａ及び２０４ｂ等の上方の領域のレジストを除去する。そして、レジストをエッチングマスクとして、絶縁層２２４をエッチング、例えばＲＩＥ法により除去する。そして、レジストを除去した後、絶縁層２２４の表面にＣｒ膜及びＡｕ膜をこの順にスパッタ法により堆積させて偏向電極２０４ａ及び２０４ｂに電気的に接続された配線層２２６を形成する。
【００５４】
次に、図６（ｄ）に示すように、配線層２２６に配線パターンを形成する。具体的には、配線層２２６上にレジストを塗布し、露光、現像して、配線が形成されない領域のレジストを除去する。そして、レジストをエッチングマスクとして、配線層２２６をエッチング、例えばＲＩＥ法により除去して配線パターンを形成する。そして、レジストを除去する。
【００５５】
次に、図６（ｅ）に示すように、絶縁層２２４及び配線層２２６上に、絶縁層２２８及び導電膜２３０を形成する。具体的には、プラズマＣＶＤ法等によりシリコン酸化膜である絶縁層２２８を約１μｍの厚さに成膜する。そして、絶縁層２２８の表面にＣｒ膜及びＡｕ膜をこの順にスパッタ法により堆積させて導電膜２３０を形成する。導電膜２３０は、接地されることにより、絶縁層２２８等のチャージアップ防止用金属層として機能する。
【００５６】
次に、図７（ａ）に示すように、導電膜２３０上にレジスト２３２を塗布し、露光、現像して、電子ビームが通過すべき貫通孔２００を形成する領域のレジスト２３２を除去する。そして、レジスト２３２をエッチングマスクとして、導電膜２３０をエッチング、例えばイオンミリング法により除去し、絶縁層２２４及び２２８をエッチング、例えばＲＩＥ法により除去する。
【００５７】
次に、図７（ｂ）に示すように、レジスト２３２をエッチングマスクとして、基板２０２をエッチング、例えばＩＣＰ−ＲＩＥ法により除去し、電子ビームが通過すべき貫通孔２００を基板２０２に形成する。
【００５８】
次に、図７（ｃ）に示すように、絶縁層２０８ａ及び２０８ｂの一部、絶縁層２１８、並びに導電膜２１６をエッチングにより除去する。具体的には、レジスト２３２を残したまま、溝部２０１ａ及び２０１ｂ内の絶縁層２０８ａ及び２０８ｂを残して、貫通孔２００の側壁の絶縁層２０８ａ及び２０８ｂを、例えばＨＦ及びＮＨ４Ｆの混合液を用いたウェットエッチングにより除去する。このとき同時に、絶縁層２１８もウェットエッチングにより除去される。そして、導電膜２１６のＣｒ膜を、例えば硝酸アンモニウムセリウム（ＩＶ）、過塩素酸、及び水の混合液を用いたウェットエッチングにより除去する。そして、導電膜２１６のＡｕ膜を、例えばヨウ化カリウム、ヨウ素、及び水の混合液を用いたウェットエッチングにより除去する。
【００５９】
次に、図７（ｄ）に示すように、レジスト２３２を除去した後、シリコン窒化膜２１０ｂをエッチングにより除去する。具体的には、シリコン窒化膜２１０ｂを、例えば熱リン酸を用いたウェットエッチングにより除去し、貫通孔２００を貫通させる。本例では、基板２０２の裏面が露出しているが、基板２０２がチャージアップすることを防ぐために、基板２０２の裏面に導電膜が形成されてもよい。以上、図５、図６、及び図７に示した製造方法によりブランキングアパーチャアレイデバイス２６が完成する。
【００６０】
本実施形態のブランキングアパーチャアレイデバイス２６によれば、偏向電極２０４ａ及び２０４ｂが溝部２０１ａ及び２０１ｂのそれぞれに埋め込まれている。そのため、絶縁層２０８ａ及び２０８ｂの内側に、鍍金成長後の残留応力が比較的大きい材料で偏向電極２０４ａ及び２０４ｂが鍍金により形成された場合であっても、偏向電極２０４ａ及び２０４ｂの自立強度、即ち偏向電極２０４ａ及び２０４ｂと絶縁層２０８ａ及び２０８ｂとの剥がれ難さを向上させることができる。したがって、ブランキングアパーチャアレイデバイス２６による電子ビームの偏向の信頼性を高めることができ、またブランキングアパーチャアレイデバイス２６の寿命を長くすることができる。
【００６１】
以上、本発明を実施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形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることができる。そのよう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。
【００６２】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば、荷電粒子線を精度よく偏向し、寿命の長い偏向器、当該偏向器の製造方法、及び当該偏向器を備える荷電粒子線露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子ビーム露光装置１００の構成の一例を示す図である。
【図２】ブランキングアパーチャアレイデバイス２６の構成の一例を示す図である。
【図３】アパーチャ部１６０の構成の一例を示す図である。
【図４】ブランキングアパーチャアレイデバイス２６の具体的な構成の一例を示す図である。
【図５】ブランキングアパーチャアレイデバイス２６の製造方法の一例を示す図である。
【図６】ブランキングアパーチャアレイデバイス２６の製造方法の一例を示す図である。
【図７】ブランキングアパーチャアレイデバイス２６の製造方法の一例を示す図である。
【符号の説明】
８・・筐体、１０・・電子ビーム発生部、１２・・カソード、１４・・第１成形部材、１６・・第１多軸電子レンズ、１８・・第１成形偏向部、２０・・第２成形偏向部、２２・・第２成形部材、２４・・第２多軸電子レンズ、２６・・ブランキングアパーチャアレイデバイス、２８・・電子ビーム遮蔽部材、３４・・第３多軸電子レンズ、３６・・第４多軸電子レンズ、３８・・副偏向部、４０・・第１コイル、４２・・主偏向部、４４・・ウェハ、４６・・ウェハステージ、４８・・ウェハステージ駆動部、５０・・第２コイル、５２・・同軸レンズ、８０・・電子ビーム制御部、８２・・多軸電子レンズ制御部、８４・・成形偏向制御部、８６・・ブランキングアパーチャアレイ制御部、９０・・同軸レンズ制御部、９２・・副偏向制御部、９４・・主偏向制御部、９６・・ウェハステージ制御部、１００・・電子ビーム露光装置、１０２・・グリッド、１０４・・電子銃、１０６・・基材、１１０・・電子ビーム成形手段、１１２・・照射切換手段、１１４・・ウェハ用投影系、１２０・・個別制御部、１３０・・統括制御部、１４０・・制御部、１５０・・露光部、１６０・・アパーチャ部、１６２・・偏向電極パッド、１６４・・接地電極パッド、２００・・貫通孔、２０２・・基板、２０４・・偏向電極、２０８・・絶縁層、２１０・・シリコン窒化膜、２１２・・レジスト、２１４・・開口、２１６・・導電膜、２１８・・絶縁層、２２４・・絶縁層、２２６・・配線層、２２８・・絶縁層、２３０・・導電膜、２３２・・レジスト
【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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