(57)【要約】【課題】  クロストークが少なく、収束性能が高い、マルチビーム型露光装置用として好適な荷電粒子線レンズアレイを提供する。【解決手段】  マトリクス状に配列した複数の開口５２８をそれぞれに有する加速用電極と減速用電極と基準電極とを荷電粒子線の光軸方向に積層して備える荷電粒子線レンズアレイ５００において、前記加速用電極と前記減速用電極と前記基準電極との少なくとも何れかの間に絶縁体からなるスペーサ５２１を配設する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配列した複数の開口をそれぞれに有する加速用電極と減速用電極と基準電極とを荷電粒子線の光軸方向に積層して備える荷電粒子線レンズアレイにおいて、
前記加速用電極と前記減速用電極と前記基準電極との少なくとも何れかの間に絶縁体からなるスペーサを配設したことを特徴とする荷電粒子線レンズアレイ。
【請求項２】
前記加速用電極と減速用電極の少なくとも一方が、前記開口の列または行ごとに電気的に独立であることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線レンズアレイ。
【請求項３】
前記加速用電極と前記減速用電極との電位の総和が前記基準電極の電位と等しくなるように、前記加速用電極と前記減速用電極とに電位を印加する電位印加手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載の荷電粒子線レンズアレイ。
【請求項４】
前記加速用電極と前記減速用電極との積層される順序が、反転対称であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の荷電粒子線レンズアレイ。
【請求項５】
前記加速用電極と前記減速用電極と前記基準電極との何れかが電位を印加するパッドを有することを特徴とする請求項１〜４に記載の荷電粒子線レンズアレイ。
【請求項６】
前記パッドが前記荷電粒子線の光軸を挟んで互いに対向した位置に設置されていることを特徴とする請求項５に記載の荷電粒子線レンズアレイ。
【請求項７】
前記パッドが対向している方向の、それぞれ前記加速用電極と前記減速用電極と前記基準電極との幅が、前記荷電粒子線の向きに、等しいかまたは徐々に大きくなっていることを特徴とする請求項６に記載の荷電粒子線レンズアレイ。
【請求項８】
前記加速用電極と前記減速用電極とのそれぞれの前記パッドが、荷電粒子線を挟んで、互いに反対側に設置されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１つに記載の荷電粒子線レンズアレイ。
【請求項９】
前記パッドが電気的に接地されたシールドで覆われていることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１つに記載の荷電粒子線レンズアレイ。
【請求項１０】
前記スペーサがガラスからなることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の荷電粒子線レンズアレイ。
【請求項１１】
前記加速用電極と前記減速用電極と前記基準電極との何れかがシリコンからなることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の荷電粒子線レンズアレイ。
【請求項１２】
前記パッドがアルミニウムからなることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の荷電粒子線レンズアレイ。
【請求項１３】
それぞれ複数の開口を有する加速用電極と減速用電極と基準電極と前記加速用電極と前記減速用電極と前記基準電極との少なくとも何れかの間に絶縁体からなるスペーサを有する荷電粒子線レンズアレイの製造方法であって、
前記加速用電極と前記減速用電極と前記基準電極とに開口及びパッドを形成する工程と、
前記加速用電極と前記減速用電極と前記基準電極との何れかとスペーサとを接合する工程と
を含むことを特徴とする荷電粒子線レンズアレイの製造方法。
【請求項１４】
前記接合する工程が陽極接合によることを特徴とする請求項１３に記載の荷電粒子線レンズアレイの製造方法。
【請求項１５】
前記パッドを形成する工程がダイシングを含むことを特徴とする請求項１３または１４に記載の荷電粒子線レンズアレイの製造方法。
【請求項１６】
前記スペーサに凹みを形成する工程を含むことを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１つに記載の荷電粒子線レンズアレイの製造方法。
【請求項１７】
荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、
前記荷電粒子源の中間像を複数形成する請求項１〜１２のいずれか１つに記載の荷電粒子線レンズアレイを含む補正電子光学系と、
前記複数の中間像を露光対象に縮小投影する投影電子光学系と、
前記露光対象に投影される前記複数の中間像が露光対象上で移動するように偏向する偏向器と
を有することを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の荷電粒子線露光装置を用いて、露光対象に露光を行う工程と、露光された前記露光対象を現像する工程とを具備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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビーム等の荷電粒子線を用いた露光装置に用いられる荷電粒子線レンズの技術分野に属し、特に電子レンズをアレイ化した電子レンズアレイに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。その方式の一つに、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型露光装置がある。このマルチビーム型露光装置は、物理的なマスクの作製や交換が不要で、実用化に向けて多くの利点を備えるものである。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。マルチビーム型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。
【０００３】
マルチビーム型露光装置に用いられる電子レンズアレイの例として、特許文献１及び特許文献２に開示されたものが知られている。図１６は特許文献１に記載された電子レンズアレイ３００の断面図である。図１６の電子レンズアレイ３００は、３枚の電極３０１をファイバ３０２とＳｉ基板に形成された溝３０４とを用いてアライメントすることにより、アインツェルレンズのアレイを構成している。ファイバ３０２と電子ビーム通過領域の間には導電性のシールド電極３０３が設けられ、ファイバ３０２のチャージアップを防ぐ構造となっている。作製はマイクロメカニクス技術を用いて行われる。また、該電子レンズアレイ３００を用いたマルチビーム型露光装置を開示している。
【０００４】
また、図１７は特許文献２に開示された電子レンズアレイ４００の断面図であり、４０１は電極、４０３はシールド電極を示している。ここでは電子レンズアレイ４００は、各電子レンズ間に光軸に平行な方向にシールド電極４０３を設け、各ビーム間のクロストークを防ぐ構造を開示している。ここでも作製はマイクロメカニクス技術を用いて行われる。
【特許文献１】特開２００４−５５１６６号公報
【特許文献２】特開２００１−３４５２５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、従来のものを改善した、クロストークが少なく、収束性能が高い、マルチビーム型露光装置用として好適な荷電粒子線レンズアレイ及びその製造方法を提供することにある。
また、上記電子レンズアレイをマルチビーム型露光装置に用いることで、該マルチビーム露光装置の高スループット化を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するための荷電粒子線レンズアレイは、マトリクス状に配列した複数の開口をそれぞれに有する加速用電極と減速用電極と基準電極とを荷電粒子線の光軸方向に積層して備える。そして、本発明では、前記加速用電極と前記減速用電極と前記基準電極との少なくとも何れかの間に絶縁体からなるスペーサを配設したことを特徴とする。
また、本発明に係る製造方法は、それぞれ複数の開口を有する加速用電極と減速用電極と基準電極と前記加速用電極と前記減速用電極と前記基準電極との少なくとも何れかの間に絶縁体からなるスペーサを有する荷電粒子線レンズアレイの製造方法である。そして、本発明では、前記加速用電極と前記減速用電極と前記基準電極とに開口及びパッドを形成する工程と、前記加速用電極と前記減速用電極と前記基準電極との何れかとスペーサとを接合する工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、加速用電極と減速用電極と基準電極との少なくとも何れかの間に絶縁体からなるスペーサを有する。これにより、安定して電極に高電位差を印加することができ、収束性能を高くすることができる。また、上記の製造方法によれば、本発明に係る荷電粒子線レンズアレイを容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態に係る荷電粒子線レンズアレイにおいて、加速用電極と減速用電極との少なくとも一方を開口の行または列ごとに電気的に独立にする。これにより、行または列ごとに荷電粒子線の焦点距離を調整し、縮小電子光学系を介してウエハに縮小投影される際に発生する像面湾曲を補正することができる。この結果、描画エリアを拡大することができ、荷電粒子線露光装置の高スループット化を図ることができる。
【０００９】
本実施形態に係る荷電粒子線レンズアレイは、加速用電極と減速用電極との電位の総和が基準電位と等しくなるように、加速用電極と減速用電極とに電位を印加する電位印加手段を有する。これにより、クロストークにより発生する荷電粒子線の位置ずれを防ぐことができる。
本実施形態に係る荷電粒子線レンズアレイにおいては、加速用電極と減速用電極とが積層される順序が、反転対称である。これにより、クロストークにより発生する荷電粒子線の位置ずれを効率的に防ぐことができる。
【００１０】
本実施形態に係る荷電粒子線レンズアレイは、加速用電極と減速用電極と基準電極との何れかが電位を印加するパッドを有する。これにより、ワイヤボンディングや半田付け等を用いて外部から電位を印加しやすくなる。
本実施形態に係る荷電粒子線レンズアレイにおいては、パッドが対向している方向の、それぞれ加速用電極と減速用電極と基準電極との幅が、荷電粒子線の向きに、等しいかまたは徐々に大きくなっている。これにより、すべての電極に対してパッドを露出させ、電位を印加することができる。特に、徐々に大きく階段状とすることが好ましい。
本実施形態に係る荷電粒子線レンズアレイは、加速用電極と減速用電極とのそれぞれのパッドが、荷電粒子線を挟んで、互いに反対側に設置されている。これにより、加速用電極と減速用電極とに電位差を印加する際の放電現象を防ぐことができる。
本実施形態に係る荷電粒子線レンズアレイは、パッドが電気的に接地されたシールドで覆われている。これにより、パッドやパッドに接続されたワイヤ等からの電場の漏れを遮蔽することができる。
【００１１】
本実施形態に係る荷電粒子線レンズアレイにおいて、スペーサは例えばガラスからなる。これにより、アレイ作製時に陽極接合を行うことができ、作製が容易になる。また、ガラスは絶縁性能が高く、安定して電極間に高電位差を印加することができる。
本実施形態に係る荷電粒子線レンズアレイは、加速用電極と減速用電極と基準電極との何れかがシリコンからなる。これにより、開口をフォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチング等を用いて精度よく作製することができる。
本実施形態に係る荷電粒子線レンズアレイにおいて、前記パッドはアルミニウムからなる。これにより、ワイヤボンディングを利用することができる。また、シリコンに対してマイグレーションが起こりにくい。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態に係る荷電粒子線レンズアレイの作製方法は、加速用電極、減速用電極及び基準電極となる基板に開口及びパッドを形成する工程と、開口及びパッドを形成した基板を加速用電極、減速用電極または基準電極に形成する工程とを含む。また、加速用電極と減速用電極と基準電極との何れかとスペーサとを接合する工程とを含む。さらに、前記スペーサが、加速用電極と減速用電極と基準電極との少なくとも何れかの間に位置するように、加速用電極と減速用電極と基準電極とを積層する工程を含む。これにより、半導体プロセスを基本とするマイクロメカニクス技術によって荷電粒子線レンズアレイを作製することができる。その結果、作製精度が高く、安定して電極に高電位差を与えることが可能な荷電粒子線レンズアレイを作製することができる。
【００１３】
この荷電粒子線レンズアレイの作製方法においては、接合する工程が陽極接合による。この場合、簡単に複数の基板を接合することができる。
この荷電粒子線レンズアレイの作製方法においては、パッドを形成する工程がダイシングを含む。これにより、容易にパッドを露出することができる。
この荷電粒子線レンズアレイの作製方法においては、スペーサに凹みを形成する工程を含む。これにより、容易にパッドを露出することができる。
【００１４】
さらに、本発明によれば、上記説明した荷電粒子線レンズアレイを荷電粒子線露光装置に用いることで、スループットの高い荷電粒子線露光装置を作製することができる。
上記説明した荷電粒子線露光装置を用いることで、高いスループットでデバイスを生産することができる。
【実施例】
【００１５】
＜電子レンズアレイ＞
本発明の一実施例に係る電子レンズアレイ５００の構造について図を用いて説明する。図１（ａ）は本発明の一実施例に係る電子レンズアレイ５００の上面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図である。図では、簡単のため４×４のアレイについて示しているが、実際には数十×数十のアレイを形成する。図中、それぞれに複数の開口５２８が形成された複数の電極５２１が積層された構造を有する。電極５２１は行ごとに電気的に独立な電極群である。開口５２８はそれぞれの電極５２１に同様の位置に形成されている。各電極の開口５２８の位置を一致させることで、各開口５２８に電子ビームを通すことができる。電極５２１の間にはガラスからなるスペーサ５２４が設置され、各電極間を電気的に絶縁している。電極５２１はシリコンからなる。電極５２１の上面には外部に接続するためのＡｌからなるパッド５２６が設置されている。開口５２８の大きさは直径８０μｍ、ピッチは２００μｍである。また、電極５２１は表面が導電性であればよく、絶縁体に導電体を成膜した物でも良い。詳細な寸法は図に示した。特に、電極間隔や開口５２８のピッチは、電子レンズアレイ５００の性能に直接関わるので、重要な要素であり、所望の仕様によって決定される。
【００１６】
次に、上記構造の電子レンズアレイ５００の実装について図面を用いて説明する。図２は電子レンズアレイ５００を実装した様子の断面図である。電子レンズアレイ５００が絶縁性基板５３３の上に固定されている。絶縁性基板５３３は例えばガラスエポキシ基板からなる。絶縁性基板５３３にはパッド５２７が設置され、パッド５２７と端子５３４が電気的に接続されている。パッド５２６とパッド５２７とはワイヤ５３２により電気的に接続されている。端子５３４を用いて外部から電位を印加することができる。ワイヤ５３２や端子５３４から発生する電場が電子ビームに影響を与えないようにシールド５２９が配置され、電気的に接地されている。シールド５２９は例えばＡｌやステンレスからなる。
【００１７】
次に、上記構成の電子レンズアレイ５００の動作について図面を用いて説明する。図３（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図であり、簡単のため４×４のアレイについて示している。図中、それぞれに複数の開口５２８が形成された複数の電極５４１〜５４４が積層された構造を有する。電極５４１〜５４４は互いに電気的に独立である。開口５２８はそれぞれの電極５４１〜５４４に同様の位置に形成されている。各電極の開口５２８の位置を一致させることで、各開口５２８に電子ビームを通すことができる。
【００１８】
例えば、電子レンズアレイ５００において、電極５４１ａ〜５４４ａに正の電位、電極５４１ｂ〜５４４ｂに負の電位、電極５４１ｃ〜５４４ｃに０Ｖ（ＧＮＤ）を印加する。すると、電極５４１〜５４４ａ、電極５４１〜５４４ｂ、電極５４１〜５４４ｃはそれぞれ加速用電極、減速用電極、基準電極として機能し、複数の電子ビームを収束させることができる。しかし、複数の電子ビームを個別に制御する場合、電極５４１〜５４４にそれぞれ異なった電位を印加しなければならない。電極５４１〜５４４に異なった電位を印加すると隣接する電極間にて電場干渉を起こし、収束作用の他、偏向作用も生じ、具体的には電子ビームの照射位置のずれを生じる。
【００１９】
そこで、加速用電極と減速用電極とで偏向作用の方向が反対であることを利用して、加速用電極による偏向作用を減速用電極を用いて打ち消すように、加速用電極と減速用電極の電位を逆極性で一致させている。また、加速用電極と減速用電極との組が一組であると、ビーム偏向による傾きを打ち消すことはできるが、ビームのシフト偏向分が残り、少ないながらもビーム照射位置のずれの原因となる。そのため、本実施例では加速用電極と減速用電極の組を２組用意して、ビームの傾き及びシフトを打ち消すようにしている。
【００２０】
次に、上記構造の電子レンズアレイ５００の作製方法について図１（ａ）におけるＡ−Ａ’断面に相当する図である図４〜図７を用いて説明する。ここでは簡単のため開口５２８が４×４のアレイ状に配置され、３段の電極が積層されているものについて説明する。大まかに工程は（イ）電極５２１にあたる部分を作製する工程、（ロ）スペーサ５２４にあたる部分を作製する工程、（ハ）電極５２１とスペーサ５２４とを接合し、実装する工程とからなる。例えば、上記（イ）〜（ハ）は以下の（１）〜（１３）に示す工程からなる。
【００２１】
まず、図４を参照しながら、上記（イ）の工程について説明する。
（１）基板５０１を用意する。基板５０１は単結晶シリコンより成り、厚さは例えば１００μｍのものを用いる。厚さは、構造体を機械的に支持していればよい。次に、蒸着法またはスパッタリング法等を用いて、基板５０１の表裏面に膜厚０．３μｍのアルミニウム５０７を形成する（図４（ａ））。
（２）基板５０１の上面に、ノボラック系のレジスト（不図示）を厚さ１μｍ程度塗布して、フォトリソグラフィを行い、エッチングのマスクを形成する。次にりん酸系のエッチング液を用いたアルミニウム５０７のウェットエッチングを行い、パッド５２６を形成する（図４（ｂ））。
（３）基板５０１の上面に、ノボラック系のレジスト５０８を厚さ５μｍ程度塗布して、フォトリソグラフィを行い、ドライエッチングのマスクを形成する。次に、シリコンである基板５０１に誘導結合型プラズマおよびＢＯＳＣＨプロセスを用いたＲＩＥを行い、エッチングストッパーである裏面のアルミニウム５０７を露出させ、開口５２８を形成する（図４（ｃ））。ここで、開口５２８と同時に陽極接合用のアライメントマーク５１０も作製される。ここで、ＢＯＳＣＨプロセスとは、エッチングガスと側壁保護用ガスを交互に供給し、エッチングと側壁保護を切換えることにより、シリコンを選択的にかつ異方性良くエッチングする方式である。本方式のＲＩＥを用いることで、アスペクト比の高い開口５２８を形成することができる。具体的には、エッチングガスにＳＦ６（六弗化硫黄）を、側壁保護用ガスにはＣ４Ｆ８（八弗化四炭素）を使用する。
そして、ＲＦパワー：１８００Ｗ、バイアスパワー：３０Ｗ、ガス流量：ＳＦ６＝３００ｓｃｃｍ、Ｃ４Ｆ８＝１５０ｓｃｃｍ、ＳＦ６／Ｃ４Ｆ８ガス切替時間：７秒／２秒、基板温度：１０℃、エッチング時間：２０分という条件でエッチングを行うと良い。ここで、ｓｃｃｍはＳｔａｎｄａｒｄ  Ｃｕｂｉｃ  Ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒを意味する。
（４）りん酸系のエッチング液を用いたアルミニウムのウェットエッチングを行い、裏面のアルミニウム５０７を除去する。次に、基板５０１をアセトン等の有機溶媒に浸し、超音波洗浄を行い、レジスト５０８の除去を行い、電極５２１が形成される（図４（ｄ））。
【００２２】
次に、図５を参照しながら、上記（ロ）の工程について説明する。
（５）ガラス基板５３１を用意する。ガラス基板５３１はパイレックス（登録商標）ガラスからなり、厚さは例えば２００μｍのものを用いる。次に、蒸着法またはスパッタリング法等を用いて表裏面にクロム５３０を０．３μｍ程度成膜する（図５（ｅ））。
（６）ゴム系のレジスト５０９を裏面に厚さ３μｍ程度塗布し、ベーク及び露光を行う。次に、ガラス基板５３１の表面に、ゴム系のレジスト５０９を厚さ３μｍ程度塗布して、フォトリソグラフィを行い、エッチングのマスクを形成する（図５（ｆ））。
（７）パイレックス（登録商標）ガラスからなるガラス基板５３１にふっ酸を用いたウェットエッチングを行い、ガラス基板５３１を２０μｍ程度エッチングする（図５（ｇ））。
（８）フェノール等からなるレジスト剥離液を用いて、レジスト５０９を除去する。次に、硝酸系のエッチング液を用いたクロム５３０のウェットエッチングを行い、表裏面のクロム５３０を除去する。次に、ダイシングを行い、ガラス基板５３１を所望の大きさに切断し、スペーサ５２４が構成される（図５（ｈ））。
【００２３】
次に、図６及び図７を参照しながら、上記（ハ）の工程について説明する。
（９）上記（１）〜（４）で作製したシリコンからなる電極５２１に上記（５）〜（８）で作製した２つのパイレックス（登録商標）ガラスからなるスペーサ５２４を図６（ｉ）に図示したように配置して陽極接合する。パッド５２６はスペーサ５２４の凹みの真上に配置する。陽極接合は真空中で行い、条件は例えば、基板温度：３６０℃、印加電圧：６００Ｖ、時間：３０ｍｉｎ．を用いる。また、この工程を３つの電極５２１に対して行う。
（１０）（９）で作製したスペーサ５２４付き電極５２１のうち２つを（３）の工程で作製したアライメントマーク５１０を用いてアライメントした後で、陽極接合する（図６（ｊ））。
（１１）（１０）で作製したサンプルと（９）で作製したスペーサ付き電極５２１とをアライメントマーク５１０を用いてアライメントした後で、陽極接合する（図６（ｋ））。
（１２）図示した位置をダイシングにより切断し、パッド５２６を露出させる（図６（ｌ））。
（１３）（１２）で作製したサンプルをアセトン等の有機溶媒で洗浄した後、パッド５２７及び端子５３４を有する絶縁性基板５３３の上にエポキシ系の接着剤で固定する。次に、ワイヤボンダを用いてパッド５２６とパッド５２７とを金のワイヤ５３２で接続し、完成となる。（図７）。
【００２４】
ここでは、３段の電極５２１が積層されている場合を説明したが、（１１）の工程を繰り返し行うことで電極５２１が３段より多数積層されているサンプルを作製することができる。
【００２５】
＜電子ビーム露光装置の構成要素説明＞
本発明の電子レンズアレイを適用可能な電子ビーム露光装置について説明する。
図８は本発明の一実施例に係る電子ビーム露光装置の要部概略図である。図８において、１は電子銃であり、カソード１ａ、グリッド１ｂ、アノード１ｃを含んで構成される。電子銃１において、カソード１ａから放射された電子はグリッド１ｂとアノード１ｃ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）。
【００２６】
この電子銃１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２によって略平行の電子ビームとなる。本実施例のコンデンサーレンズ２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を２組（２１、２２）有する。コンデンサーレンズ２によって得られた略平行な電子ビームは、補正電子光学系３に入射する。補正電子光学系３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、上記説明した電子レンズアレイを用いた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。
【００２７】
補正電子光学系３は、光源の中間像を複数形成する。各中間像は後述する縮小電子光学系４によって縮小投影され、ウエハ５上に光源像を形成する。その際、ウエハ５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３は複数の中間像を形成する。更に、補正電子光学系３は、各中間像の光軸方向の位置を縮小電子光学系４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４によってウエハ５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。
【００２８】
縮小電子光学系４は、２組の対称磁気タブレットを含んで構成され、各対称磁気タブレットは第１投影レンズ４１（４３）と第２投影レンズ４２（４４）とからなる。第１投影レンズ４１（４３）の焦点距離をｆ１、第２投影レンズ４２（４４）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４１（４３）の焦点位置にあり、その像点は第２投影レンズ４２（４４）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。
【００２９】
６は偏向器であり、補正電子光学系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５上でＸ、Ｙ方向に略同一の変位量だけ変位させる。偏向器６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とで構成されている。なお、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。
【００３０】
７はダイナミックフォーカスコイルであり、偏向器６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。また、８はダイナミックスティグコイルであり、ダイナミックフォーカスコイル７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。
【００３１】
９は、ウエハを載置し、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ステージである。θ−Ｚステージ９には、ステージ基準板１０とファラデーカップ１３が固設されている。このファラデーカップ１３は補正電子光学系３からの電子ビームが形成する光源像の電荷量を検出する。１１はＸＹステージであり、θ−Ｚステージ９を載置し、光軸ＡＸ（Ｚ軸）と直交するＸＹ方向に移動可能なステージである。１２は、電子ビームによってステージ基準板１０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反射電子検出器である。
【００３２】
次に、図９Ａを用いて補正電子光学系３について説明する。図９Ａは、電子銃１側から補正電子光学系３を見た図であり、図９Ｂは図９ＡのＡ−Ａ’断面図である。
前述したように、補正電子光学系３は、光軸ＡＸに沿って、電子銃１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（ＬＡ１〜ＬＡ４）、ストッパーアレイＳＡで構成される。
【００３３】
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２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１０に示す。基板３１は開口ＡＰを有する。また、３２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３１にはブランキング電極３２を個別にＯＮ／ＯＦＦするための配線Ｗが形成されている。
【００３４】
図９において、マルチ荷電ビームレンズＭＬは補正電子光学系３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。
要素電子光学系アレイユニットＬＡＵは、第１電子光学系アレイＬＡ１、第２電子光学系アレイＬＡ２、第３電子光学系アレイＬＡ３、第４電子光学系アレイＬＡ４で構成される。これらの電子光学系アレイＬＡ１〜ＬＡ４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もので、上記実施例にて説明した電子レンズアレイを用いている。
【００３５】
図１１は、第１電子光学系アレイＬＡ１を説明する図である。第１電子光学系アレイ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ある。光軸ＡＸ方向に並ぶ上・中・下電極ＵＥ、ＣＥ、ＬＥは、一つの電子レンズＥＬ１、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（本実施例では、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配線Ｗで列ごとに独立に接続されている。その結果、後述するＬＡＵ制御回路１１２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ができる。また、これにより、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、ｘ方向に並ぶ電子レンズ群毎の光学特性（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特性（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。
【００３６】
図１２は、第２電子光学系アレイＬＡ２を説明する図である。第２電子光学系アレイＬＡ２が第１電子光学系アレイＬＡ１と異なる点は、ｘ方向に並ぶ各電子レンズの中間電極が配線Ｗで列ごとに独立に接続されている点である。その結果、後述するＬＡＵ制御回路１１２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ができ、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、ｙ方向に並ぶ電子レンズ群毎の光学特性（焦点距離）は個別に設定される。言い換えれば、ｘ方向に並び同一の光学特性（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。
【００３７】
第３電子光学系アレイＬＡ３の構成は、第１電子光学系アレイＬＡ１と同じであり、また、第４電子光学系アレイＬＡ４の構成は、第２電子光学系アレイＬＡ２と同じであるので、それらの説明は省略する。
【００３８】
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１３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（ＢＡ）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。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。
【００３９】
その際、前述したように、第１、３電子レンズアレイＬＡ１、ＬＡ３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ＬＡ２、４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。また、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ている。
【００４０】
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加されると、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。
次に本実施形態のシステム構成図を図１４に示す。ＢＡ制御回路１１１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る。ＬＡＵ制御回路１１２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。
【００４１】
Ｄ＿ＳＴＩＧ制御回路１１３は、ダイナミックスティグコイル８を制御して縮小電子光学系４の非点収差を制御する制御回路である。Ｄ＿ＦＯＣＵＳ制御回路１１４は、ダイナミックフォーカスコイル７を制御して縮小電子光学系４のフォーカスを制御する制御回路である。偏向制御回路１１５は偏向器６を制御する制御回路である。光学特性制御回路１１６は、縮小電子光学系４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。
【００４２】
ステージ駆動制御回路１１８は、θ−Ｚステージ９を駆動制御し、かつＸＹステージ１１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１１を駆動制御する制御回路である。
制御系１２０は、描画パターンが記憶されたメモリ１２１からのデータに基づいて、上述した各制御回路を制御する。制御系１２０は、インターフェース１２２を介して電子ビーム露光装置全体をコントロールするＣＰＵ１２３によって制御されている。
【００４３】
＜露光動作の説明＞
次に、図１５を参照して、上述した本実施例に係る電子ビーム露光装置の露光動作について説明する。
制御系１２０は、メモリ１２１からの露光制御データに基づいて、偏向制御回路１１５に命じ、偏向器６によって複数の電子ビームを偏向させる。同時に、ＢＡ制御回路１１１に命じ、ウエハ５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。このとき、ＸＹステージ１１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。
【００４４】
そして、各電子ビームは、図１５に示すようにウエハ５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。
【００４５】
制御系１２０は、サブフィールド（ＳＦ１）を露光後、次のサブフィールド（ＳＦ２）を露光する為に、偏向制御回路１１５に命じ、偏向器６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。このとき、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４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１２０は、ＬＡＵ制御回路１１２、Ｄ＿ＳＴＩＧ制御回路１１３、及びＤ＿ＦＯＣＵＳ制御回路１１４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８、およびダイナミックフォーカスコイル７を調整する。そして、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（ＳＦ２）を露光する。そして、図１５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５にパターンを露光する。その結果、ウエハ５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。
【００４６】
さらに、制御系１２０は、図１５に示すメインフィールド１（ＭＦ１）を露光後、偏向制御回路１１５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ていく。その結果、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１１をｘ方向にステップさせ、次のストライプ（ＳＴＲＩＰＥ２）を露光する。
【００４７】
＜デバイス製造方法の実施例＞
次に、上記電子ビーム露光装置を利用した微小デバイス（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）の製造プロセスを説明する。
図１８は半導体デバイス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う。ステップ２（ＥＢデータ変換）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。
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る。後工程は、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う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ７でこれを出荷する。
【００４８】
上記ステップ４のウエハプロセスは、ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップステップを有する。また、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに焼付露光する露光ステップを有する。さらに、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップを有する。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を形成する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施例に係る電子レンズアレイの構造を説明する図である。
【図２】図１の電子レンズアレイの実装状態を説明する図である。
【図３】図１の電子レンズアレイの動作を説明する図である。
【図４】図１の電子レンズアレイの電極部分の作製方法を説明する図である。
【図５】図１の電子レンズアレイのスペーサ部分の作製方法を説明する図である。
【図６】図１の電子レンズアレイの電極部分とスペーサ部分の接合方法を説明する図である。
【図７】図１の電子レンズアレイの実装方法を説明する図である。
【図８】本発明の一実施例に係る電子ビーム露光装置の光学系を説明する図である。
【図９Ａ】図８の電子ビーム露光装置の補正電子光学系を示す平面図である。
【図９Ｂ】図９ＡのＡ−Ａ’断面図である。
【図１０】図８の電子ビーム露光装置のブランカーアレイを説明する図である。
【図１１】図８の電子ビーム露光装置の電子光学系アレイを説明する図である。
【図１２】図８の電子ビーム露光装置の電子光学系アレイを説明する図である。
【図１３】図８の電子ビーム露光装置の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１４】図８の電子ビーム露光装置のシステム構成を説明する図である。
【図１５】図８の電子ビーム露光装置の露光動作を説明する図である。
【図１６】本発明の第１の背景技術を説明する図である。
【図１７】本発明の第２の背景技術を説明する図である。
【図１８】デバイスの製造プロセスのフローを説明する図である。
【符号の説明】
【００５０】
５００  電子レンズアレイ
５０１  基板
５２１  電極
５２４  スペーサ
５２６、５２７  パッド
５２８  開口
５２９  シールド
５３１  ガラス基板
５３２  ワイヤ
５３３  絶縁性基板
５３４  端子
ＡＡ  アパーチャアレイ
ＢＡ  ブランカーアレイ
ＭＬ  マルチ荷電ビームレンズ
ＬＡＵ  要素電子光学系アレイユニット
ＬＡ（ＬＡ１〜ＬＡ４）  電子光学系アレイ
ＳＡ  ストッパーアレイ
ＵＥ  上部電極
ＣＥ  中間電極
ＬＥ  下部電極
ＥＬ  電子レンズ
ＥＢ  電子ビーム
ＬＩＭ  レーザ干渉計
ＡＰ  開口
Ｗ  配線
１  電子銃
２  コンデンサーレンズ
３  補正電子光学系
４  縮小電子光学系
５  ウエハ
６  偏向器
７  ダイナミックフォーカスコイル
８  ダイナミックスティグコイル
９  θ−Ｚステージ
１０  ステージ基準板
１１  ＸＹステージ
１２  反射電子検出器
１３  ファラデーカップ
２１、２２  ユニポテンシャルレンズ
３１  基板
３２  ブランキング電極である。
４１、４３  第１投影レンズ
４２、４４  第２投影レンズ
１１１  ＢＡ制御回路
１１２  ＬＡＵ制御回路
１１３  Ｄ＿ＳＴＩＧ制御回路
１１４  Ｄ＿ＦＯＣＵＳ制御回路
１１５  偏向制御回路
１１６  光学特性制御回路
１１８  ステージ駆動制御回路
１２０  制御系
１２１  メモリ
１２２  インターフェース
１２３  ＣＰＵ
【図１】
2007266525.tif 000003
【図２】
2007266525.tif 000004
【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】
2007266525.tif 000009
【図８】
2007266525.tif 000010
【図９Ａ】
2007266525.tif 000011
【図９Ｂ】
2007266525.tif 000012
【図１０】
2007266525.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
2007266525.tif 000015
【図１３】
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【図１４】
2007266525.tif 000017
【図１５】
2007266525.tif 000018
【図１６】
2007266525.tif 000019
【図１７】
2007266525.tif 000020
【図１８】
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