(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電ビームが通過する複数の開口が配置された基板を有した電極を、少なくとも３枚用いることにより構成される、マルチ荷電ビームを形成する電子レンズであって、
前記少なくとも３枚の電極の各々の基板は、前記開口の内壁及びその周囲に導電膜が形成された同一の方法により作製された構造を有し、かつ絶縁膜が表面に形成されている他の電極と嵌め合うための複数の凹部及び複数の凸部を有した構造であり、
前記複数の凹部は前記基板の一つの面に形成され、前記複数の凸部は前記複数の凹部が形成された一つの面と対向する他の面に形成されており、前記複数の凹部及び前記複数の凸部は、前記複数の開口が配置された領域の外側と前記複数の開口の各々の間であって、かつ前記荷電ビームが前記開口を通過する方向で重なる位置に形成され、一つの電極の基板に形成された前記複数の前記凹部が他の電極の基板に形成された前記複数の凸部と、または、一つの電極の基板に形成された前記複数の凸部が他の電極の基板に形成された複数の凹部と嵌合しており、該嵌合した少なくとも３枚の電極の各々の基板は他の電極の基板との間で前記凹部と前記凸部の前記絶縁膜で接し前記導電膜が離れた状態で一体に構成される
ことを特徴とする電子レンズ。
【請求項２】
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、荷電ビームが通過する複数の開口が配置された基板を有した電極を、少なくとも３枚用いることにより構成され、マルチ荷電ビームを形成し、
前記少なくとも3枚の電極の各々の基板は、前記開口の内壁及びその周囲に導電膜が形成された同一の方法により作製された構造を有し、かつ絶縁膜が表面に形成されている他の電極と嵌め合うための複数の凹部及び複数の凸部を有した構造であり、
前記複数の凹部は前記基板の一つの面に形成され、前記複数の凸部は前記複数の凹部が形成された一つの面と対向する他の面に形成されており、前記複数の凹部及び前記複数の凸部は、前記複数の開口が配置された領域の外側と前記複数の開口の各々の間であって、かつ前記荷電ビームが前記開口を通過する方向で重なる位置に形成され、一つの電極の基板に形成された前記複数の前記凹部が他の電極の基板に形成された前記複数の凸部と、または、一つの電極の基板に形成された前記複数の凸部が他の電極の基板に形成された複数の凹部と嵌合しており、該嵌合した少なくとも３枚の電極の各々の基板は他の電極の基板との間で前記凹部と前記凸部の前記絶縁膜で接し前記導電膜が離れた状態で一体に構成される
ことを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項３】
デバイス製造方法であって、
請求項２に記載の荷電粒子線露光装置を用いて半導体デバイスを製造する工程を有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】
【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、荷電ビームが通過する複数の開口が配置された基板を有した電極を、少なくとも３枚用いることにより構成される、マルチ荷電ビームを形成する電子レンズであって、
前記少なくとも３枚の電極の各々の基板は、前記開口の内壁及びその周囲に導電膜が形成された同一の方法により作製された構造を有し、かつ絶縁膜が表面に形成されている他の電極と嵌め合うための複数の凹部及び複数の凸部を有した構造であり、
前記複数の凹部は前記基板の一つの面に形成され、前記複数の凸部は前記複数の凹部が形成された一つの面と対向する他の面に形成されており、前記複数の凹部及び前記複数の凸部は、前記複数の開口が配置された領域の外側と前記複数の開口の各々の間であって、かつ前記荷電ビームが前記開口を通過する方向で重なる位置に形成され、一つの電極の基板に形成された前記複数の前記凹部が他の電極の基板に形成された前記複数の凸部と、または、一つの電極の基板に形成された前記複数の凸部が他の電極の基板に形成された複数の凹部と嵌合しており、該嵌合した少なくとも３枚の電極の各々の基板は他の電極の基板との間で前記凹部と前記凸部の前記絶縁膜で接し前記導電膜が離れた状態で一体に構成される
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、荷電ビームが通過する複数の開口が配置された基板を有した電極を、少なくとも３枚用いることにより構成され、マルチ荷電ビームを形成し、
前記少なくとも3枚の電極の各々の基板は、前記開口の内壁及びその周囲に導電膜が形成された同一の方法により作製された構造を有し、かつ絶縁膜が表面に形成されている他の電極と嵌め合うための複数の凹部及び複数の凸部を有した構造であり、
前記複数の凹部は前記基板の一つの面に形成され、前記複数の凸部は前記複数の凹部が形成された一つの面と対向する他の面に形成されており、前記複数の凹部及び前記複数の凸部は、前記複数の開口が配置された領域の外側と前記複数の開口の各々の間であって、かつ前記荷電ビームが前記開口を通過する方向で重なる位置に形成され、一つの電極の基板に形成された前記複数の前記凹部が他の電極の基板に形成された前記複数の凸部と、または、一つの電極の基板に形成された前記複数の凸部が他の電極の基板に形成された複数の凹部と嵌合しており、該嵌合した少なくとも３枚の電極の各々の基板は他の電極の基板との間で前記凹部と前記凸部の前記絶縁膜で接し前記導電膜が離れた状態で一体に構成される
ことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明にかかるデバイス製造方法は、上記の荷電粒子線露光装置を用いて半導体デバイスを製造する工程を有す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】
0004615816.tif 000002
【図２】
0004615816.tif 000003
【図３】
0004615816.tif 000004
【図４】
0004615816.tif 000005
【図５】
0004615816.tif 000006
【図６】
0004615816.tif 000007
【図７】
0004615816.tif 000008
【図８】
0004615816.tif 000009
【図９】
0004615816.tif 000010
【図１０】
0004615816.tif 000011
【図１１】
0004615816.tif 000012
【図１２】
0004615816.tif 000013
【図１３】
0004615816.tif 000014
【図１４】
0004615816.tif 000015
【図１５】
0004615816.tif 000016
【図１６】
0004615816.tif 000017
【図１７】
0004615816.tif 000018