(57)【要約】【課題】部品点数が少なく煩雑な工程を排除した、組み立ての容易な電子レンズを提供する。【解決手段】開口を配置した電極、少なくとも３枚より構成される、マルチ荷電ビームを形成する電子レンズは、その各々の電極が、他の電極と嵌め合うための凹及び凸部を有し、凹部が他の電極の凸部と、または、凸部が他の電極の凹部と勘合し、その勘合した少なくとも３枚の電極を一体に構成する。【選択図】  図１
2004165499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を配置した電極、少なくとも３枚より構成される、マルチ荷電ビームを形成する電子レンズであって、該各々の電極が
他の電極と嵌め合うための凹部及び凸部を有し、
前記凹部が他の電極の凸部と、または、前記凸部が他の電極の凹部と勘合し、該勘合した少なくとも３枚の電極が一体に構成される
ことを特徴とする電子レンズ。
【請求項２】
前記電極の凹部及び凸部は、異方性エッチングにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の電子レンズ。
【請求項３】
前記凹部と凸部の表面は、Ｓｉ熱酸化膜による二酸化珪素膜の絶縁層で覆われていることを特徴とする請求項１または２に記載の電子レンズ。
【請求項４】
前記電極は、シリコンウエハ、若しくは、該シリコンウエハに二酸化珪素の層を含むＳＯＩウエハに形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の電子レンズ。
【請求項５】
前記開口の内壁と、該開口の周辺部にはＡｕのスパッタリングにより導電体膜が成膜されることを特徴とする請求項１に記載の電子レンズ。
【請求項６】
前記ＳＯＩウエハに形成される開口には、熱酸化膜が形成されないことを特徴とする請求項４に記載の電子レンズ。
【請求項７】
前記３枚の電極は、各々略同一の断面形状を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の電子レンズ。
【請求項８】
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、
電子レンズを有し、該電子レンズにより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基板上に投影する第２の電子光学系と、
前記基板を保持し、所定の位置に駆動して、位置決めする位置決め装置と、を備え、
前記電子レンズは、開口を配置した電極、少なくとも３枚より構成される、マルチ荷電ビームを形成し、該各々の電極が
他の電極と嵌め合うための凹部及び凸部を有し、
前記凹部が他の電極の凸部と、または、前記凸部が他の電極の凹部と勘合し、該勘合した少なくとも３枚の電極が一体に構成される
ことを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項９】
デバイスの製造方法であって、
荷電粒子線露光装置を含む複数の半導体製造装置を工場に設置する工程と、
前記複数の半導体製造装置を用いて半導体デバイスを製造する工程と、
を備え、該荷電粒子線露光装置は、
荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、
電子レンズを有し、該電子レンズにより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基板上に投影する第２の電子光学系と、
前記基板を保持し、所定の位置に駆動して、位置決めする位置決め装置と、を備え、
前記電子レンズは、開口を配置した電極、少なくとも３枚より構成される、マルチ荷電ビームを形成し、該各々の電極が
他の電極と嵌め合うための凹部及び凸部を有し、
前記凹部が他の電極の凸部と、または、前記凸部が他の電極の凹部と勘合し、該勘合した少なくとも３枚の電極が一体に構成される
ことを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス製造のリソグラフィにおける荷電ビーム露光技術に関するものであり、特に、電子レンズ、その電子レンズを使用した荷電粒子線露光装置、その露光装置による半導体デバイスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの生産において、電子ビーム露光技術は０．１μｍ以下の微細パターンの露光を可能とするリソグラフィの有力候補として脚光を浴びており、いくつかの方式がある。例えば、いわゆる一筆書きでパターンを描画する可変矩形ビーム方式がある。しかし、この方式はスループットが低く量産用露光装置に適用するためには課題が多い。スループットの向上を図ることができる方式として、ステンシルマスクに形成したパターンを縮小転写する図形一括露光方式が提案されている。この方式は、繰り返しの多い単純パターンには有利であるが、ロジック配線層等のランダムパターンではスループットの点で課題が多く、実用化に際して生産性向上の妨げが大きい。
【０００３】
これに対して、マスクを用いずに複数本の電子ビームで同時にパターンを描画するマルチビームシステムの提案がなされており、物理的なマスク作製や交換をなくし、実用化に向けて多くの利点を備えている。電子ビームをマルチ化する上で重要となるのが、これに使用する電子レンズのアレイ数である。電子ビーム露光装置の内部に配置できる電子レンズのアレイ数によりビーム数が決まり、スループットを決定する大きな要因となる。このため電子レンズの性能を高めながら、かつ、如何に小型化できるかが、マルチビーム型露光装置の性能向上におけるカギのひとつとなる。
【０００４】
電子レンズには電磁型と静電型があり、静電型は磁界型に比べて、コイルコア等を設ける必要がなく構成が容易であり小型化に有利となる。ここで静電型の電子レンズ（静電レンズ）の小型化に関する主な先行技術としては次のものがある。
【０００５】
例えば、ファイバとＳｉの結晶異方性エッチングにより作製したＶ溝を用いたマイクロメカニクス技術により、静電単一レンズである３枚の電極からなる３次元構造体を形成することを開示する。Ｓｉにはメンブレン枠とメンブレンと該メンブレンに電子ビームが通過する開口が設けられる内容を開示する（非特許文献１参照）。
【０００６】
また、陽極接合法を利用してＳｉとパイレックス（登録商標）ガラスが複数積層に接合された構造体を開示するもので、高精度にアライメントされたマイクロカラム用電子レンズを作製する内容を開示するものもある（非特許文献２参照）。
【０００７】
また、レンズ開口配列を有する３枚電極でアインツェルレンズ配列にした構成を開示するものもある（非特許文献３参照）。
【０００８】
【非特許文献１】
Ａ．Ｄ．  Ｆｅｉｎｅｒｍａｎ等（Ｊ．  Ｖａｃ．  Ｓｃｉ．  Ｔｅｃｈｎｏｌ．  Ａ  １０（４）、  ｐ６１１、  １９９２）
【非特許文献２】
Ｋ．Ｙ．  Ｌｅｅ等（Ｊ．  Ｖａｃ．  Ｓｃｉ．  Ｔｅｃｈｎｏｌ．  Ｂ１２  （６）、  ｐ３４２５、  １９９４）
【非特許文献３】
Ｓａｓａｋｉ（Ｊ．  Ｖａｃ．  Ｓｃｉ．  Ｔｅｃｈｎｏｌ．  １９、  ９６３  （１９８１））
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来例において、電極を組み合わせて電子レンズを構成する際、Ｆｅｉｎｅｒｍａｎ等の方法では図１７に示すように、電極１７１０とファイバ１７２０の少なくとも２種類の部品を必要とし、Ｌｅｅ等の方法では電極作成用のプロセス装置の他に、新たに陽極接合装置が必要となる。この為、レンズを構成する際に煩雑な工程が必要とされた。
【００１０】
又、Ｓａｓａｋｉの方法では、電極を組み合わせて電子レンズを構成する方法の詳細が明らかではない等の課題がある。
【００１１】
本発明は、マルチビーム用の電子レンズにおいて、従来のものと比して、部品点数が少なく、煩雑な工程を排除した、組み立ての容易なマルチ荷電ビームレンズを提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる電子レンズ、そのレンズを適用した荷電粒子線露光装置、デバイスの製造方法は以下の構成を有することを特徴とする。
【００１３】
すなわち、開口を配置した電極、少なくとも３枚より構成される、マルチ荷電ビームを形成する電子レンズは、該各々の電極が
他の電極と嵌め合うための凹及び凸部を有し、
前記凹部が他の電極の凸部と、または、前記凸部が他の電極の凹部と勘合し、該勘合した少なくとも３枚の電極が一体に構成されることを特徴とする。
【００１４】
好ましくは、上記の電子レンズにおいて、前記電極の凹部及び凸部は、異方性エッチングにより形成される。
【００１５】
好ましくは、上記の電子レンズにおいて、前記凹部と凸部の表面は、Ｓｉ熱酸化膜による二酸化珪素膜の絶縁層で覆われている。
【００１６】
好ましくは、上記の電子レンズにおいて、前記電極は、シリコンウエハ、若しくは、該シリコンウエハに二酸化珪素の層を含むＳＯＩウエハに形成される。
【００１７】
好ましくは、上記の電子レンズにおいて、前記開口の内壁と、該開口の周辺部にはＡｕのスパッタリングにより導電体膜が成膜される。
【００１８】
好ましくは、上記の電子レンズにおいて、前記ＳＯＩウエハに形成される開口には、熱酸化膜が形成されない。
【００１９】
また、本発明にかかる荷電粒子線露光装置は、
荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、
電子レンズを有し、該電子レンズにより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基板上に投影する第２の電子光学系と、
前記基板を保持し、所定の位置に駆動して、位置決めする位置決め装置と、を備え、
前記電子レンズは、開口を配置した電極、少なくとも３枚より構成される、マルチ荷電ビームを形成し、該各々の電極が
他の電極と嵌め合うための凹及び凸部を有し、
前記凹部が他の電極の凸部と、または、前記凸部が他の電極の凹部と勘合し、該勘合した少なくとも３枚の電極が一体に構成されることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明にかかるデバイスの製造方法は、
荷電粒子線露光装置を含む複数の半導体製造装置を工場に設置する工程と、
前記複数の半導体製造装置を用いて半導体デバイスを製造する工程と、
を備え、該荷電粒子線露光装置は、
荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、
電子レンズを有し、該電子レンズにより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基板上に投影する第２の電子光学系と、
前記基板を保持し、所定の位置に駆動して、位置決めする位置決め装置と、を備え、
前記電子レンズは、開口を配置した電極、少なくとも３枚より構成される、マルチ荷電ビームを形成し、該各々の電極が
他の電極と嵌め合うための凹及び凸部を有し、
前記凹部が他の電極の凸部と、または、前記凸部が他の電極の凹部と勘合し、該勘合した少なくとも３枚の電極が一体に構成されることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
＜第１実施形態＞
＜マルチ荷電ビームレンズの説明＞
本発明の第１実施形態を図１を参照しながら説明する。図１（ａ）は配列された開口１と、ならびに凹部２、凸部３をＳｉ基板４上に有し、さらに絶縁膜５、導電膜６が形成された電極を、電極間の凹部と凸部とを嵌めあわせることで３枚の電極を組み合わせて構成した、マルチ荷電ビームを形成する電子レンズ（以下、「マルチ荷電ビームレンズ」という。）の断面を概略的に示す図である。図１（ｂ）はそのマルチ荷電ビームレンズの平面図である。図１（ｂ）中の矩形領域１０００は凹部（図１（ａ）の２）ならびに凸部（図１（ａ）の３）が形成されている領域を示すものである。
【００２３】
次に、このマルチ荷電ビームレンズの作製方法を説明する。
【００２４】
まず、各電極の作製方法の一例を図２を用いて説明する。
【００２５】
図２（ａ）で、基板として結晶方位が（１，０，０）のシリコンウエハ７を用意する。シリコンウェハ７の表面にＣＶＤによって窒化珪素膜８を膜厚３０００Åになるまで成膜する（図２（ｂ））。
【００２６】
レジストスピンコート、露光、現像によるパターニングを行った後、レジストをマスクとするＣＦ４ガスを用いたドライエッチングにより窒化珪素膜を除去し、ウエハ表裏ともに窒化珪素膜をパターニングする（図２（ｃ））。
【００２７】
そして、窒化珪素膜をマスクとする３０％水酸化カリウム水溶液を用いたウェットエッチングを行なうことで、シリコンウェハ上に面方位（１，１，１）で囲まれた凹部９（図２（ｄ））、ならびに凸部１０（図２（ｅ））を形成する。このエッチングプロセスはシリコンウエハのエッチングされ易い結晶方位（１，０，０）と、エッチングされにくい方位（１，１，１）との差を利用して、異方的なエッチングをシリコンウエハに与えるものである。
【００２８】
ＣＦ４ガスを用いたドライエッチングにより残留している窒化珪素膜を除去し（図２（ｆ））、シリコンウエハをＳｉ熱酸化することで表面に二酸化珪素膜１１を成長させる（図２（ｇ））。
【００２９】
ＳＦ６ガスを使用したドライエッチングによりシリコンウェハに開口１２を形成し（図２（ｈ））、Ａｕのスパッタリングにより導電体膜１３を開口の内壁とその周辺部分に成膜する（図２（ｉ））。
【００３０】
このようにして作製した電極を、電極間の凹部と凸部とを嵌めあわせて組み立てた後、外側から機械的に押えて固定することで、図１に示した構造のマルチ荷電ビームレンズを得ることができる。このマルチ荷電ビームレンズの上と下の電極を接地し、中央の電極に負の電圧を印加することにより荷電ビームに対するレンズ作用を得ることができる。
【００３１】
このようにして、部品点数が少なく容易に位置合わせを行いながら組み立てることのできるマルチ荷電ビームレンズを得ることができる。本実施形態のマルチ荷電ビームレンズの構造は、電極間に凹部と凸部とによる構造体が形成されており、電極間に電圧を印加した際に生じる静電力による電極の変形を抑える効果がある。そのため開口部の数を増加させた大面積の電極を容易に作製することができる。
【００３２】
また、本実施形態では電極を３枚重ねているマルチ荷電ビームレンズを示したが、３枚よりも多い枚数でも同様の工程を経ることでマルチ荷電ビームレンズを作製することは可能である。
【００３３】
次に、このマルチ荷電ビームレンズを電子ビーム露光装置に適用した例について、説明する。
【００３４】
＜電子ビーム露光装置の構成要素の説明＞
図３は上述のマルチ荷電ビームレンズを適用した、本発明に係る電子ビーム露光装置（荷電粒子線露光装置）の概略的な構成を示す図である。図３において、５０１は、カソード５０１ａ、グリッド５０１ｂ、アノード５０１ｃよりなる電子銃であって、カソード５０１ａから放射された電子はグリッド５０１ｂ、アノード５０１ｃの間でクロスオーバ像を形成する（以下、このクロスオーバ像を「電子源」と記す）。
【００３５】
この電子源から放射される電子は、その前側焦点位置が電子源位置にあるコンデンサーレンズ５０２によって略平行の電子ビームとなる。本実施形態のコンデンサーレンズ５０２は、３枚の開口電極で構成されるユニポテンシャルレンズである。略平行な電子ビームは、補正電子光学系５０３に入射する。要素電子光学系アレイ５０３は、アパーチャアレイ、ブランカーアレイ、マルチ荷電ビームレンズ、要素電子光学系アレイユニット、ストッパーアレイで構成される。補正電子光学系５０３の詳細については後述する。
【００３６】
補正電子光学系５０３は、光源の中間像を複数形成し、各中間像は後述する縮小電子光学系５０４によって縮小投影され、ウエハ５０５上に光源像を形成する。
【００３７】
その際、ウエハ５０５上の光源像の間隔が光源像の大きさの整数倍になるように補正電子光学系５０３は複数の中間像を形成する。更に、補正電子光学系５０３は、各中間像の光軸方向の位置を縮小電子光学系５０４の像面湾曲に応じて異ならせるとともに、各中間像が縮小電子光学系５０４よってウエハ５０５に縮小投影される際に発生する収差を予め補正している。
【００３８】
縮小電子光学系５０４は、第１投影レンズ５４１（５４３）と第２投影レンズ５４２（５４４）とからなる対称磁気タブレットで構成される。第１投影レンズ５４１（５４３）の焦点距離をｆ１、第２投影レンズ５４２（５４４）の焦点距離をｆ２とすると、この２つのレンズ間距離はｆ１＋ｆ２になっている。光軸上ＡＸの物点は第１投影レンズ５４１（５４３）の焦点位置にあり、その像点は第２投影レンズ５４２（５４４）の焦点に結ぶ。この像は−ｆ２／ｆ１に縮小される。また、２つのレンズ磁界が互いに逆方向に作用する様に決定されているので、理論上は、球面収差、等方性非点収差、等方性コマ収差、像面湾曲収差、軸上色収差の５つの収差を除いて他のザイデル収差および回転と倍率に関する色収差が打ち消される。
【００３９】
５０６は、要素電子光学系アレイ３からの複数の電子ビームを偏向させて、複数の光源像をウエハ５０５上でＸ、Ｙ方向に略同一の変位量だけ変位させる偏向器である。偏向器５０６は、図示はされていないが、偏向幅が広い場合に用いられる主偏向器と偏向幅が狭い場合に用いられる副偏向器で構成されていて、主偏向器は電磁型偏向器で、副偏向器は静電型偏向器である。
【００４０】
５０７は偏向器５０６を作動させた際に発生する偏向収差による光源像のフォーカス位置のずれを補正するダイナミックフォーカスコイルであり、５０８は、ダイナミックフォーカスコイル５０７と同様に、偏向により発生する偏向収差の非点収差を補正するダイナミックスティグコイルである。
【００４１】
５０９は、ウエハを載置して、光軸ＡＸ（Ｚ軸）方向とＺ軸回りの回転方向に移動可能なθ−Ｚステージであって、ステージ基準板とファラデーカップが固設されている。５１１は、θ−Ｚステージを載置して、光軸ＡＸ（Ｚ軸）と直交するＸＹ方向に移動可能なＸＹステージである。
【００４２】
次に、図４を用いて補正電子光学系５０３について説明する。
【００４３】
図４（ａ）は、電子銃５０１側から補正電子光学系５０３を見た図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡＡ’断面図である。前述したように、補正電子光学系５０３は、光軸ＡＸに沿って、電子銃５０１側から順に配置された、アパーチャアレイＡＡ、ブランカーアレイＢＡ、マルチ荷電ビームレンズＭＬ、要素電子光学系アレイユニットＬＡＵ、ストッパーアレイＳＡで構成される。
【００４４】
アパーチャアレイＡＡは、基板に複数の開口が形成されており、コンデンサーレンズ５０２から略平行な電子ビームを複数の電子ビームに分割する。ブランカーアレイＢＡは、アパーチャアレイＡＡで分割された複数の電子ビームを個別に偏向する偏向手段を一枚の基板上に複数形成したものである。そのひとつの偏向手段の詳細を図５に示す。基板３０１は、開口ＡＰを有し、３０２は、開口ＡＰを挟んだ一対の電極で構成され、偏向機能を有するブランキング電極である。また、基板上３０１には、ブランキング電極３０２を個別にｏｎ／ｏｆｆするための配線（Ｗ）が形成されている。  図４に戻り、本実施形態で作製したマルチ荷電ビームレンズＭＬは補正電子光学系５０３の中で荷電ビーム収束作用を大きくするために用いられる。
【００４５】
要素電子光学系アレイユニットＬＡＵは、同一平面内に複数の電子レンズを２次元配列して形成した電子レンズアレイである、第１電子レンズアレイＬＡ１、第２電子レンズアレイＬＡ２、第３電子レンズアレイＬＡ３、第４電子レンズアレイＬＡ４により構成される。
【００４６】
図６は、第１電子レンズアレイＬＡ１を説明する図である。第１電子レンズアレイＬＡ１は、開口が複数配列された上部電極ＵＥ、中間電極ＣＥ、下部電極ＬＥの３枚から成るマルチ静電レンズで、光軸ＡＸ方向に並ぶ上・中・下電極で一つの電子レンズＥＬいわゆるユニポテンシャルレンズを構成している。各電子光学系の上部・下部の電極の全てを同一電位で接続して同一の電位に設定している（本実施形態では、電子ビームの加速電位にしている）。そして、ｙ方向に並ぶ各電子レンズの中間電極は共通の配線（ｗ）で接続されている。その結果は、後述するＬＡＵ制御回路５１２により、ｙ方向に並ぶ各電子レンズの中間電極毎の電位を個別に設定することにより、ｙ方向に並ぶ電子レンズの光学特性は略同一に設定され、ｙ方向に並ぶ電子レンズ毎の光学特性（焦点距離）をそれぞれ個別に設定している。言い換えれば、  ｙ方向に並び同一の光学（焦点距離）に設定される電子レンズを一つのグループとし、ｙ方向と直交するｘ方向に並ぶグループの光学特性（焦点距離）をそれぞれ個別に設定している。
【００４７】
図７は、第２電子レンズアレイＬＡ２を説明する図である。第２電子レンズアレイＬＡ２が第１電子レンズ系アレイＬＡ１と異なる点は、ｘ方向に並ぶ各電子レンズの中間電極は共通の配線（ｗ）で接続されている点である。その結果は、後述するＬＡＵ制御回路５１２により、ｘ方向に並ぶ各電子レンズの中間電極毎の電位を個別に設定することにより、ｘ方向に並ぶ電子レンズの光学特性は略同一に設定され、ｘ方向に並ぶ電子レンズ毎の光学特性を個別に設定している。言い換えれば、ｘ方向に並び同一の光学（焦点距離）に設定される電子レンズを一つのグループとし、ｙ方向に並ぶグループの光学特性（焦点距離）をそれぞれ個別に設定している。
【００４８】
第３電子レンズアレイＬＡ３は、第１電子レンズアレイＬＡ１と同じであり、第４電子レンズアレイＬＡ４は、第２電子レンズアレイＬＡ２と同じである。
【００４９】
次に、電子ビームが上記説明した補正電子光学系３によって受ける作用に関して、図８を用いて説明する。アパーチャアレイＡＡによって分割された電子ビームＥＢ１、ＥＢ２は、互いに異なるブランキング電極を介して、要素電子光学系アレイユニットＬＡＵに入射する。電子ビームＥＢ１は、第１電子レンズアレイＬＡ１の電子レンズＥＬ１１、第２電子レンズアレイＬＡ２の電子レンズＥＬ２１、第３電子レンズアレイＬＡ３の電子レンズＥＬ３１、第４電子レンズアレイＬＡ４の電子レンズＥＬ４１を介して、電子源の中間像ｉｍｇ１を形成する。
【００５０】
一方、電子ビームＥＢ２は、第１電子レンズアレイＬＡ１の電子レンズＥＬ１２、第２電子レンズアレイＬＡ２の電子レンズＥＬ２２、第３電子レンズアレイＬＡ３の電子レンズＥＬ３２、第４電子レンズアレイＬＡ４の電子レンズＥＬ４２を介して、電子源の中間像ｉｍｇ２を形成する。
【００５１】
その際、前述したように、第１、３電子レンズアレイＬＡ１のｘ方向に並ぶ電子レンズは、互いに異なる焦点距離になるように設定されていて、第２、４電子レンズアレイＬＡ１のｘ方向に並ぶ電子レンズは、同一の焦点距離になるように設定されている。更に、電子ビームＥＢ１が通過する電子レンズＥＬ１１、電子レンズＥＬ２１、電子レンズＥＬ３１、電子レンズＥＬ４１の合成焦点距離と、電子ビームＥＢ２が通過する電子レンズＥＬ１２、電子レンズＥＬ２２、電子レンズＥＬ３２、電子レンズＥＬ４２の合成焦点距離が略等しくなるように、各電子レンズの焦点距離を設定している。それにより、電子源の中間像ｉｍｇ１とｉｍｇ２とは略同一の倍率で形成されると共に、各中間像が縮小電子光学系４を介してウエハ５に縮小投影される際に発生する像面湾曲を補正するために、その像面湾曲に応じて、電子源の中間像ｉｍｇ１とｉｍｇ２が形成される光軸ＡＸ方向の位置を異ならせしめている。
【００５２】
また、電子ビームＥＢ１、ＥＢ２は、通過するブランキング電極に電界が印可されると、図中破線のようにその軌道を変え、ストッパーアレイＳＡの各電子ビームに対応した開口を通過できず、電子ビームＥＢ１、ＥＢ２が遮断される。
【００５３】
＜露光装置のシステム構成＞
次に本実施形態のシステム構成図を図９に示す。ＢＡ制御回路１１は、ブランカーアレイＢＡのブランキング電極のｏｎ／ｏｆｆを個別に制御する制御回路であり、ＬＡＵ制御回路１２は、レンズアレイユニットＬＡＵの電子光学特性（焦点距離）を制御する制御回路である。Ｄ＿ＳＴＩＧ制御回路１３は、ダイナミックスティグコイル５０８を制御して縮小電子光学系５０４の非点収差を制御する制御回路であり、  Ｄ＿ＦＯＣＵＳ制御回路１４は、ダイナミックフォーカスコイル５０７を制御して縮小電子光学系５０４のフォーカスを制御する制御回路である。そして、偏向制御回路１５は偏向器５０６を制御する制御回路、光学特性制御回路１６は、縮小電子光学系５０４の光学特性（倍率、歪曲、回転収差、光軸等）を調整する制御回路である。
【００５４】
ステージ駆動制御回路１７は、θ−Ｚステージ５０９を駆動制御し、かつＸＹステージ５１１の位置を検出するレーザ干渉計ＬＩＭと共同してＸＹステージ５１１を駆動制御する制御回路である。
【００５５】
制御系２０は、描画パターンが記憶されたメモリ２１からのデータに基づいて、上記複数の制御回路を制御する。制御系２０は、インターフェース２２を介して電子ビーム露光装置全体をコントロールするＣＰＵ２３によって制御されている。
【００５６】
＜露光動作の説明＞
図９を用いて本実施形態の電子ビーム露光装置の露光動作について説明する。
【００５７】
制御系２０は、メモリ２１からの露光制御データに基づいて、偏向制御回路１５に命じ、偏向器５０６によって、複数の電子ビーム偏向させるとともに、ＢＡ制御回路１１に命じ、ウエハ５０５に露光すべきパターンに応じてブランカーアレイＢＡのブランキング電極を個別にｏｎ／ｏｆｆさせる。この時ＸＹステージ５１１はｙ方向に連続移動しており、ＸＹステージの移動に複数の電子ビームが追従するように、偏向器６によって複数の電子ビームを偏向する。そして、各電子ビームは、図１０に示すようにウエハ５０５上の対応する要素露光領域（ＥＦ）を走査露光する。各電子ビームの要素露光領域（ＥＦ）は、２次元に隣接するように設定されているので、その結果、同時に露光される複数の要素露光領域（ＥＦ）で構成されるサブフィールド（ＳＦ）が露光される。
【００５８】
制御系２０は、サブフィールド（ＳＦ１）を露光後、次のサブフィールド（ＳＦ２）を露光するために、偏向制御回路１５に命じ、偏向器５０６によって、ステージ走査方向（ｙ方向）と直交する方向（ｘ方向）に複数の電子ビームを偏向させる。この時、偏向によってサブフィールドが変わることにより、各電子ビームが縮小電子光学系５０４を介して縮小投影される際の収差も変わる。そこで、制御系２０は、  ＬＡＵ制御回路１２、  Ｄ＿ＳＴＩＧ制御回路１３、  及びＤ＿ＦＯＣＵＳ制御回路１４に命じ、変化した収差を補正するように、レンズアレイユニットＬＡＵ、ダイナミックスティグコイル５０８、およびダイナミックフォーカスコイル５０７を調整する。そして、再度、前述したように、各電子ビームが対応する要素露光領域（ＥＦ）を露光することにより、サブフィールド２（ＳＦ２）を露光する。そして、図１０に示すように、サブフィールド（  ＳＦ１〜ＳＦ６）を順次露光してウエハ５０５にパターンを露光する。その結果、ウエハ５０５上において、ステージ走査方向（ｙ方向）と直交する方向（ｘ方向）に並ぶサブフィールド（  ＳＦ１〜ＳＦ６）で構成されるメインフィールド（ＭＦ）が露光される。
【００５９】
制御系２２は、図１０に示すメインフィールド１（ＭＦ１）を露光後、偏向制御回路１５に命じ、順次、ステージ走査方向（ｙ方向）に並ぶメインフィールド（  ＭＦ２、  ＭＦ３、ＭＦ４…）に複数の電子ビームを偏向させると共に露光し、その結果、図１０に示すように、メインフィールド（  ＭＦ２、  ＭＦ３、ＭＦ４…）で構成されるストライプ（ＳＴＲＩＰＥ１）を露光する。そして、  ＸＹステージ５１１をｘ方向にステップさせ、次のストライプ（ＳＴＲＩＰＥ２）を露光する。
【００６０】
＜デバイスの生産方法＞
次に上記説明した電子ビーム露光装置を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。図１１は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。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なう。ステップ２（露光制御データ作成）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。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、上記用意した露光制御データが入力された露光装置とウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。
【００６１】
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なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００６２】
図１２は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（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１９（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なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００６３】
本実施形態の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに製造することができる。
【００６４】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態を図１３を参照しながら説明する。図１３（ａ）は配列された開口１００と、ならびに凹部１０１、凸部１０４、二酸化珪素による絶縁層１０３を有する電極を、電極間の凹部と凸部とを嵌めあわせることで３枚の電極を組み合わせ構成したマルチ荷電ビームレンズの断面を示す図である。図１３（ｂ）はそのマルチ荷電ビームレンズの平面図である。図１３（ｂ）中の領域１００１は凹部ならびに凸部が形成されている部分を示している。
【００６５】
次に、この第２実施形態にかかるマルチ荷電ビームレンズの作製方法を説明する。図１４は各電極の作製方法を説明する図である。
【００６６】
図１４（ａ）で、基板として結晶方位が（１，０，０）のＳＯＩウエハを用意する。ＳＯＩウエハとはＳｉ基板２００（図１４を参照）の中に二酸化珪素の層２０１が存在するウエハのことである。ＳＯＩウエハの表面にＣＶＤによって窒化珪素膜２０２を膜厚３０００Åになるまで成膜する（図１４（ｂ））。
【００６７】
次に、レジストスピンコート、露光、現像によるパターニングを行った後、レジストをマスクとするＣＦ４ガスを用いたドライエッチングにより窒化珪素膜を除去し、ウエハ表裏ともに窒化珪素膜をパターニングする（図１４（ｃ））。
【００６８】
そして、窒化珪素膜をマスクとする３０％水酸化カリウム水溶液を用いたウェットエッチングを行なうことで、シリコンウエハ上に面方位（１，１，１）で囲まれた凹部２０３（図１４（ｄ））、ならびに凸部２０４（図１４（ｅ））を形成する。凸部を形成する際に、二酸化珪素層２０１をエッチングストップ層として使用する。このエッチングプロセスはシリコンウエハのエッチングされ易い結晶方位（１，０，０）と、エッチングされにくい方位（１，１，１）との差を利用して、異方的なエッチングをシリコンウエハに与えるものである。
【００６９】
ＣＦ４ガスを用いたドライエッチングにより残留している窒化珪素膜を除去し（図１４（ｆ））し、ＳＦ６ガスを使用したドライエッチングによりシリコンウェハに開口２０５を形成する（図１４（ｇ））。
【００７０】
次に、このようにして作製した電極を、電極間の凹部と凸部とを嵌めあわせて組み立てた後、外側から機械的に押えて固定することで、図１３に示した構造のマルチ荷電ビームレンズを得ることができる。このマルチ荷電ビームレンズの上と下の電極を接地し、中央の電極に負の電圧を印加することにより荷電ビームに対するレンズ作用を得ることができる。以上のプロセスにより、部品点数が少なく容易に位置合わせを行いながら組み立てることのできるマルチ荷電ビームレンズを得ることができる。
【００７１】
本実施形態におけるマルチ荷電ビームレンズの構造は、第１実施形態と同様に電極間に凹部と凸部とによる構造体が形成されており、電極間に電圧を印加した際に生じる静電力による電極の変形を抑える効果がある。そのため開口部の数を増加させた大面積の電極を容易に作製することができる。またＳＯＩウエハを使用することで各開口部間が絶縁されるため、第１実施形態で行っていた熱酸化膜形成の工程を省略して製作工程をより簡便化することができる。
【００７２】
また、本実施形態では電極を３枚重ねているマルチ荷電ビームレンズを示したが、３枚よりも多い枚数でも同様の工程を経ることで作製することは可能である。
【００７３】
また、第１実施形態において説明したように、第２実施形態におけるマルチ荷電ビームレンズも、同様に、電子ビーム露光装置に適用することは可能であり、この電子ビーム露光装置を利用したデバイスの生産方法についても、第１実施形態と同様に実施することができる。
【００７４】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態を図１５を参照しながら説明する。図１５は配列された開口３００と、ならびに凹部３０１、凸部３０４をＳｉ基板３０３上に有し、さらに絶縁膜３０２、導電膜３０５が付与された電極を、電極間の凹部と凸部とを嵌めあわせることで３枚の電極を組み合わせ構成したマルチ荷電ビームレンズの断面を示す図である。図１５（ｂ）はそのマルチ荷電ビームレンズの平面図である。図１５（ｂ）中の領域１００２は凹部ならびに凸部が形成されている部分を示している。
【００７５】
次に、この第３実施形態にかかるマルチ荷電ビームレンズの作製方法を説明する。図１６は各電極の作製方法を説明する図である。
【００７６】
図１６（ａ）で、基板として結晶方位が（１，０，０）のシリコンウェハ３０６を用意し、シリコンウエハ３０６の表面にＣＶＤによって窒化珪素膜３０７を膜厚３０００Åになるまで成膜する（図１６（ｂ））。
【００７７】
レジストスピンコート、露光、現像によるパターニングを行った後、レジストをマスクとするＣＦ４ガスを用いたドライエッチングにより窒化珪素膜を除去し、ウエハ表裏ともに窒化珪素膜をパターニングする（図１６（ｃ））。
【００７８】
そして、窒化珪素膜をマスクとする３０％水酸化カリウム水溶液を用いたウェットエッチングを行なうことで、シリコンウエハ上に面方位（１，１，１）で囲まれた凹部３０８（図１６（ｄ））、ならびに凸部３０９（図１６（ｅ））を形成する。このエッチングプロセスはシリコンウエハのエッチングされ易い結晶方位（１，０，０）と、エッチングされにくい方位（１，１，１）との差を利用して、異方的なエッチングをシリコンウエハに与えるものである。
【００７９】
そして、ＣＦ４ガスを用いたドライエッチングにより残留している窒化珪素膜を除去する（図１６（ｆ））。
【００８０】
シリコンウエハをＳｉ熱酸化することで表面に二酸化珪素膜３１０を成長させ（図１６（ｇ））、ＳＦ６ガスを使用したドライエッチングによりシリコンウエハに開口３１１を形成し（図１６（ｈ））、Ａｕのスパッタリングにより導電体膜３１２を開口の内壁とその周辺部分に成膜する（図１６（ｉ））。
【００８１】
次に、このようにして作製した電極を、電極間の凹部と凸部とを嵌めあわせて組み立てた後、外側から機械的に押えて固定することで、図１５に示した構造のマルチ荷電ビームレンズを得ることができる。このマルチ荷電ビームレンズの上と下の電極を接地し、中央の電極に負の電圧を印加することにより荷電ビームに対するレンズ作用を得ることができる。
【００８２】
以上のプロセスにより、部品点数が少なく容易に位置合わせを行いながら組み立てることのできるマルチ荷電ビームレンズを得ることができる。
【００８３】
本実施形態にかかるマルチ荷電ビームレンズの構造（図１５）は、第１及び第２実施形態と比べて開口部の集積度をより高めて形成することができる。
【００８４】
また、本実施形態では電極を３枚重ねているマルチ荷電ビームレンズを示したが、３枚よりも多い枚数でも同様の工程を経ることで作製することも可能である。
【００８５】
また、第３実施形態にかかるマルチ電子レンズも、第１実施形態と同様に、電子ビーム露光装置に適用することは可能であり、この電子ビーム露光装置を利用したデバイスの生産方法についても、第１実施形態と同様に実施することができる。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明にかかるマルチ荷電ビーム用の電子レンズによれば、従来のものと比して、部品点数が少なく煩雑な工程を排除した、組み立ての容易な電子レンズを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態にかかるマルチ荷電ビームレンズの構造を説明する図である。
【図２】図１の電極の作製方法を説明する図である。
【図３】荷電粒子線露光装置の概略的な構成を示す図である。
【図４】補正電子光学系の詳細を説明する図である。
【図５】図４に示したブランカアレイ（ＢＡ）の詳細を説明する図である。
【図６】図４に示した第１電子レンズアレイ（ＬＡ１）の詳細を説明する図である。
【図７】図４に示した第２電子レンズアレイ（ＬＡ２）の詳細を説明する図である。
【図８】電子ビームが補正電子光学系によって受ける作用を説明する図である。
【図９】荷電粒子線露光装置のシステム構成を説明する図である。
【図１０】ウエハ上における露光方式を説明する図である。
【図１１】微小デバイスの製造フローを説明する図である。
【図１２】図１１のウエハスプロセスの詳細を説明する図である。
【図１３】第２実施形態にかかるマルチ荷電ビームレンズの構造を説明する図である。
【図１４】図１３の電極の作製方法を説明する図である。
【図１５】第３実施形態にかかるマルチ荷電ビームレンズの構造を説明する図である。
【図１６】図１５の電極の作製方法を説明する図である。
【図１７】荷電ビームレンズの従来例を説明する図である。
【符号の説明】
１    開口
２    凹部
３    凸部
４    Ｓｉ基板
５    絶縁膜
６    導電膜
７    シリコンウエハ
８    窒化珪素膜
９    凹部
１０  凸部
１１  二酸化珪素膜
１２  開口
１３  導電体膜
【図１】
2004165499.tif 000003
【図２】
2004165499.tif 000004
【図３】
2004165499.tif 000005
【図４】
2004165499.tif 000006
【図５】
2004165499.tif 000007
【図６】
2004165499.tif 000008
【図７】
2004165499.tif 000009
【図８】
2004165499.tif 000010
【図９】
2004165499.tif 000011
【図１０】
2004165499.tif 000012
【図１１】
2004165499.tif 000013
【図１２】
2004165499.tif 000014
【図１３】
2004165499.tif 000015
【図１４】
2004165499.tif 000016
【図１５】
2004165499.tif 000017
【図１６】
2004165499.tif 000018
【図１７】
2004165499.tif 000019