(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の荷電粒子線を屈折させる正確さ及びサイズの小ささの両立に有利な静電レンズアレイ。【解決手段】第１電極板及び第２電極板のそれぞれは、荷電粒子線を通過させる３つ以上の開口をそれぞれ含んで開口どうしが互いに整列している複数の開口サブセット領域を含み、絶縁性スペーサは、第１電極板及び第２電極板における複数の開口サブセット領域にそれぞれ対応し、且つ、対応する開口サブセット領域の外形より大きい外形をそれぞれ有する複数の貫通孔を含み、絶縁性スペーサは、第１電極板における複数の開口サブセット領域の間の領域において第１電極板と接触し、第２電極板における複数の開口サブセット領域の間の領域において第２電極板に接触し、且つ、複数の貫通孔のそれぞれが第１電極板及び第２電極板における対応する開口サブセット領域に整列するように、第１電極板と第２電極板との間に配置されている、ことを特徴とする静電レンズアレイ。【選択図】図１
2012238770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極板と、第２電極板と、絶縁性スペーサとを備える静電レンズアレイであって、
前記第１電極板及び前記第２電極板のそれぞれは、荷電粒子線を通過させる３つ以上の開口をそれぞれ含んで開口どうしが互いに整列している複数の開口サブセット領域を含み、
前記絶縁性スペーサは、前記第１電極板及び前記第２電極板における前記複数の開口サブセット領域にそれぞれ対応し、且つ、対応する開口サブセット領域の外形より大きい外形をそれぞれ有する複数の貫通孔を含み、
前記絶縁性スペーサは、前記第１電極板における前記複数の開口サブセット領域の間の領域において前記第１電極板と接触し、前記第２電極板における前記複数の開口サブセット領域の間の領域において前記第２電極板に接触し、且つ、前記複数の貫通孔のそれぞれが前記第１電極板及び前記第２電極板における対応する開口サブセット領域に整列するように、前記第１電極板と前記第２電極板との間に配置されている、ことを特徴とする静電レンズアレイ。
【請求項２】
前記複数の開口サブセット領域のそれぞれの外形は、平行六辺形である、ことを特徴とする請求項１に記載の静電レンズアレイ。
【請求項３】
真空の誘電率をε、前記第１電極板及び前記第２電極板のヤング率をＥ、前記第１電極板及び前記第２電極板のポアソン比をν、前記第１電極板及び前記第２電極板の厚さをｔ、前記第１電極板と前記第２電極板との間隔をｇ、前記第１電極に印加される電位と前記第２電極に印加される電位との間の電位差をΔφ、前記貫通孔の外形に接する接線間の距離の最大値をＬ、前記開口サブセット領域の外形に接する接線間の距離の最大値をＤ、前記第１電極板と前記第２電極板との間隔の許容精度をｗとすると、
2012238770.tif 000008
を満たすように構成されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の静電レンズアレイ。
【請求項４】
前記第１電極板と前記第２電極板との間隔をｇ、前記第１電極板に印加される電位と前記第２電極板に印加される電位との間の電位差をΔφ、前記荷電粒子線の加速電圧絶対値をφａｃｃ、前記荷電粒子線の軸間距離精度の許容値をｓ、前記貫通孔の外形と前記開口サブセット領域の外形との間の距離の最小値をｌとすると、
2012238770.tif 000009
を満たすように構成されている、ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の静電レンズアレイ。
【請求項５】
前記第１電極板及び前記第２電極板は、シリコンウエハ又はＳＯＩウエハで構成されている、ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の静電レンズアレイ。
【請求項６】
前記絶縁性スペーサは、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス及び絶縁性セラミックのいずれかで構成されている、ことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の静電レンズアレイ。
【請求項７】
複数の荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置であって、
前記複数の荷電粒子線を射出する荷電粒子光学系を有し、
前記荷電粒子光学系は、請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の静電レンズアレイを含む、ことを特徴とする描画装置。
【請求項８】
請求項７に記載の描画装置を用いて基板に描画を行うステップと、
前記ステップで描画を行われた前記基板を現像するステップと、
を有す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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電レンズアレイ、描画装置、及びデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの製造において、線幅の微細化が進んでいる。例えば、数十ｎｍ以下の線幅の解像力（高解像力）を有する装置としては、液浸露光装置、ＥＵＶ露光装置、インプリント装置などがあるが、いずれの装置も装置コスト及び製造コストの面で多くの課題を含んでいる。
【０００３】
一方、高解像力を有する装置としては、マスク（レチクル）を用いることなく、複数の荷電粒子線で同時にパターンを描画する荷電粒子線露光装置（描画装置）も注目されている。荷電粒子線露光装置は、製造コスト要因の１つであるマスクが不要になることやプログラマブルに各荷電粒子線を制御可能で多品種少量デバイスの製造に向いていることなど実用化に向けて多くの利点を備えている。
【０００４】
荷電粒子線露光装置は、各荷電粒子線のビーム径や収差を制御するための荷電粒子レンズ（電子レンズ）を備えている。荷電粒子レンズは、電磁型レンズと静電型レンズとを含む。静電型レンズは、電磁型レンズに比べて、コイルコアなどを設ける必要がなく、構成が容易であるため、小型化及び高集積化に有利となる（非特許文献１参照）。静電型レンズの小型化及び高集積化は、荷電粒子線数の増加及び高密度化を実現し、荷電粒子線露光装置の高スループット化や高解像度化を導く。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｃｈａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．  Ｂ１４（６），１９９６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１では、シリコン電極板と絶縁性スペーサとを陽極接合した静電型レンズを１つのユニットとして、かかるユニットを複数配置（アレイ化）している。しかしながら、このような配置では、各静電型レンズの配線及び支持が必要となるため、レンズ全体のサイズが増大し、荷電粒子線数を多くすることができない。また、絶縁性スペーサの帯電や電極板間の静電力による変形の影響が考慮されていない。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、複数の荷電粒子線を屈折させる正確さ及びサイズの小ささの両立に有利な静電レンズアレイを提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての静電レンズアレイは、第１電極板と、第２電極板と、絶縁性スペーサとを備える静電レンズアレイであって、前記第１電極板及び前記第２電極板のそれぞれは、荷電粒子線を通過させる３つ以上の開口をそれぞれ含んで開口どうしが互いに整列している複数の開口サブセット領域を含み、前記絶縁性スペーサは、前記第１電極板及び前記第２電極板における前記複数の開口サブセット領域にそれぞれ対応し、且つ、対応する開口サブセット領域の外形より大きい外形をそれぞれ有する複数の貫通孔を含み、前記絶縁性スペーサは、前記第１電極板における前記複数の開口サブセット領域の間の領域において前記第１電極板と接触し、前記第２電極板における前記複数の開口サブセット領域の間の領域において前記第２電極板に接触し、且つ、前記複数の貫通孔のそれぞれが前記第１電極板及び前記第２電極板における対応する開口サブセット領域に整列するように、前記第１電極板と前記第２電極板との間に配置されている、ことを特徴とする。
【０００９】
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、例えば、複数の荷電粒子線を屈折させる正確さ及びサイズの小ささの両立に有利な静電レンズアレイを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一側面としての荷電粒子レンズの構成を示す概略図である。
【図２】第１電極板及び第２電極板における開口サブセット領域を説明するための図である。
【図３】荷電粒子レンズが満たすべき条件式の数値例を示す図である。
【図４】荷電粒子レンズの具体的な数値例を説明するための図である。
【図５】開口サブセット領域における開口の具体的な配置例を示す図である。
【図６】荷電粒子レンズの具体的な数値例を説明するための図である。
【図７】本発明の一側面としての荷電粒子線露光装置の構成を示す図である。
【図８】荷電粒子線露光装置による基板の露光を説明するための図である。
【図９】荷電粒子線露光装置による基板の露光を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１３】
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明の一側面としての荷電粒子レンズ（静電レンズアレイ）１の構成を示す概略図であって、図１（ａ）は荷電粒子レンズ１の分解図であり、図１（ｂ）は第１電極板１００（第２電極板２００）の拡大図である。荷電粒子レンズ１は、例えば、複数の荷電粒子線で基板の上にパターンを描画する荷電粒子線露光装置（描画装置）に使用される静電型レンズである。
【００１４】
荷電粒子線露光装置に使用される静電型レンズには、一般に、露光装置の三大性能である解像力、スループット及びオーバーレイ精度を高めることが要求される。例えば、解像力を高めるためには、レンズ強度を高める、即ち、電極板の厚さの薄型化、電極板間距離（間隔）の近接化及び電極板に印加する電位差の増加が必要となる。但し、これらは、電極板間の静電力による変形に起因する収差悪化や絶縁性スペーサの帯電に起因する荷電粒子線の偏向ずれを招いてしまう。なお、特開２００１−２８３７５６号公報や特開２００４−５５１６６号公報には、これらの問題のうち幾つかを解決することが可能なレンズ構成が提案されている。具体的には、特開２００１−２８３７５６号公報では、電極板の開口近傍に絶縁スペーサを配置することで電極板間の静電力による変形を低減している。しかしながら、電極板の開口近傍に配置した絶縁性スペーサの帯電の影響が配慮されていない。また、特開２００４−５５１６６号公報では、絶縁支持部材と、電極板の開口の間に金属シールドを配置することで絶縁支持部材の帯電の影響を低減している。しかしながら、電極板間の静電力による変形が考慮されていない。また、シールド金属を配置することで、レンズのサイズが増大し、荷電粒子線の数を多くすることができない。
【００１５】
このように、従来技術では、解像力、スループット及びオーバーレイ精度を高めることが非常に困難である。そこで、本実施形態の荷電粒子レンズ１は、解像力、スループット及びオーバーレイ精度を高めることを実現するために、以下の構成を有する。
【００１６】
荷電粒子レンズ１は、本実施形態では、２つの電極板及び１つの絶縁性スペーサ、即ち、第１電極板１００と、第２電極板２００と、絶縁性スペーサ３００とを備える。但し、荷電粒子レンズ１は、図１（ａ）に示す構成に限定されるものではない。例えば、荷電粒子レンズ１は、３つの電極板及び２つの絶縁性スペーサを備え、両端の電極を等電位とし、中間の電極に高電圧を印加するアインツェルレンズであってもよい。
【００１７】
第１電極板１００及び第２電極板２００は、光軸方向を法線とする平板である。第１電極板１００及び第２電極板２００のそれぞれは、荷電粒子線を通過させる複数の開口（電極を貫通する貫通孔）ＯＰを有する。なお、第１電極板１００及び第２電極板２００のそれぞれにおいて、複数の開口ＯＰは、２次元状に形成され、３つ以上の開口ＯＰをそれぞれ含んで開口ＯＰどうしが互いに整列している複数の開口サブセット領域ＳＢＲを構成する。複数の開口サブセット領域ＳＢＲは、内部に含む開口ＯＰの中心点についての凸包（ｃｏｎｖｅｘ  ｈｕｌｌ）で定義され、互いに重なり合わないように配置される。ここで、凸包とは、内部の点を含む最小の多角形を意味する。
【００１８】
絶縁性スペーサ３００は、第１電極板１００及び第２電極板２００と同様に、光軸方向を法線とする平板であって、第１電極板１００と第２電極板２００との間に挟まれて配置される。絶縁性スペーサ３００は、第１電極板１００及び第２電極板２００における開口サブセット領域ＳＢＲに対応する複数の貫通孔ＴＨを含む。複数の貫通孔ＴＨのそれぞれは、光軸方向に沿って両側に位置する第１電極板１００及び第２電極板２００における開口サブセット領域ＳＢＲの外形より大きい外形を有する。絶縁性スペーサ３００は、複数の貫通孔ＴＨのそれぞれで第１電極板１００及び第２電極板２００における複数の開口サブセット領域ＳＢＲのそれぞれを取り囲む。また、絶縁性スペーサ３００は、第１電極板１００における複数の開口サブセット領域ＳＢＲの間の領域ＩＶＲにおいて第１電極板１００と接触し、第２電極板２００における複数の開口サブセット領域ＳＢＲの間の領域ＩＶＲにおいて第２電極板２００に接触する。換言すれば、複数の貫通孔ＴＨのそれぞれが第１電極板１００及び第２電極板２００における対応する開口サブセット領域ＳＢＲに整列する。従って、荷電粒子線は、第１電極板１００の開口サブセット領域ＳＢＲに含まれる開口、絶縁性スペーサ３００の貫通孔ＴＨ及び第２電極板２００の開口サブセット領域ＳＢＲに含まれる開口を通過することになる。
【００１９】
ここで、図２を参照して、第１電極板１００及び第２電極板２００における開口サブセット領域ＳＢＲについて詳細に説明する。図２において、ｘｙ平面は、第１電極板１００、第２電極板２００及び絶縁性スペーサ３００に平行な面である。Ｌは、絶縁性スペーサ３００の貫通孔ＴＨの外形の対蹠点長の最大値を表している。対蹠点（ａｎｔｉｐｏｄａｌ  ｐｏｉｎｔｓ）とは、それぞれの点を通る平行な接線が存在する２点を意味する。従って、Ｌは、絶縁性スペーサ３００の貫通孔ＴＨの外形に接する接線間の距離の最大値を意味する。また、Ｄは、第１電極板１００及び第２電極板２００のそれぞれの開口サブセット領域ＳＢＲの外形の対蹠店長の最大値、即ち、開口サブセット領域ＳＢＲの外形に接する接線間の距離の最大値を表している。ｌは、絶縁性スペーサ３００の貫通孔ＴＨの外形と開口サブセット領域ＳＢＲの外形との間の距離の最小値を表している。
【００２０】
ｌを有限な値とすることで、絶縁性スペーサ３００の帯電に起因する荷電粒子線の偏向ずれを低減することができる。また、Ｌを有限な値とすることで、第１電極板１００と第２電極板２００との間の静電力による変形を低減することができる。更に、開口サブセット領域ＳＢＲにおける開口ＯＰを高密度に配置する（即ち、開口ＯＰの数を多くする）ためには、Ｌに対してＤを大きくすればよい。但し、本実施形態では、開口サブセット領域ＳＢＲにおける開口ＯＰの配置については、特に制限するものではない。
【００２１】
ｌ、Ｄ及びＬに対する上述した条件は相反するが、本実施形態では、ｌ及びＬに対する条件の下でＤを最大化することで、開口サブセット領域ＳＢＲにおける開口ＯＰを高密度に配置している。また、複数の開口サブセット領域ＳＢＲを同一平面内に有限な距離を離して形成することで、荷電粒子線の数を確保している。これにより、荷電粒子レンズ１は、荷電粒子線露光装置の三大性能（解像力、スループット及びオーバーレイ精度）を高めることを実現している。
【００２２】
なお、第１電極板１００及び第２電極板２００において、より多くの開口サブセット領域ＳＢＲを配置するために、開口サブセット領域ＳＢＲの外形は、平行六辺形であるとよい。更に、開口サブセット領域ＳＢＲにおいて、より多くの開口ＯＰを配置するために、開口サブセット領域ＳＢＲの外形は、正六角形であるとよい。
【００２３】
絶縁性スペーサ３００の貫通孔ＴＨの外形に接する接線間の距離の最大値Ｌ及び開口サブセット領域ＳＢＲの外形に接する接線間の距離の最大値Ｄに対する条件について説明する。かかる条件は、第１電極板１００と第２電極板２００との間の静電力による変形を低減するために必要となる。
【００２４】
開口サブセット領域ＳＢＲにおける電極板の変形を円板変形と近似すると、開口サブセット領域ＳＢＲにおける変形分布は、静力学的に以下の式１で表される。
【００２５】
【数１】
2012238770.tif 000003
【００２６】
式１において、εは真空の誘電率を表し、Ｅは第１電極板１００及び第２電極板２００のヤング率を表し、νは第１電極板１００及び第２電極板２００のポアソン比を表し、ｔは第１電極板１００及び第２電極板２００の厚さを表している。また、ｇは第１電極板１００と第２電極板２００との間隔を表し、Δφは第１電極板１００に印加される電位と第２電極板２００に印加される電位との電位差を表し、ｗは第１電極板１００と第２電極板２００との間隔ｇの許容精度を表している。この場合、ＬとＤとの比Ｄ／Ｌは、以下の式２を満たす必要がある。
【００２７】
【数２】
2012238770.tif 000004
【００２８】
式２を参照するに、ＤとＬとの比Ｄ／Ｌは、Ｌ＝Ｌ０で極大となる。また、数十ｎｍ以下の解像力を実現するためには、光学性能の要求から、ｇ及びｔを数百μｍ以下、Δφを数ｋＶ以上、ｗを数百ｎｍ以下にする必要がある。従って、解像力を高くするほどＬ０が小さくなり、Ｌ及びＤも制約されやすくなる。
【００２９】
絶縁性スペーサ３００の貫通孔ＴＨの外形と開口サブセット領域ＳＢＲの外形との間の距離の最小値ｌに対する条件について説明する。かかる条件は、絶縁性スペーサ３００の帯電に起因する荷電粒子線の偏向ずれ及び荷電粒子線の軸間距離精度の悪化を低減するために必要となる。
【００３０】
数ｍｍ程度のギャップに高電圧を印加した場合における絶縁性スペーサの帯電特性については、例えば、『「石英ガラスの帯電・絶縁特性」（山本、永田、福田、原澤、宅間）、電学論Ａ、１２３巻５号、２００３』に記載されている。絶縁性スペーサの帯電特性に基づいて、帯電分布を境界条件とした静電場解析及び荷電粒子線軌道解析を行うことで、絶縁性スペーサ３００からの距離に応じて、荷電粒子線の軸間距離がどの程度ずれるのかを数値計算することができる。その結果、絶縁性スペーサ３００の貫通孔ＴＨの外形と開口サブセット領域ＳＢＲの外形との間の距離の最小値ｌは、荷電粒子線の軸間距離精度の許容値ｓに対して、以下の式３を満たす必要があることがわかる。
【００３１】
【数３】
2012238770.tif 000005
【００３２】
なお、式３において、φａｃｃは荷電粒子線の加速電圧絶対値を表し、数値はＭＫＳＡ単位系としている。
【００３３】
一方、上述したように、開口サブセット領域ＳＢＲの外形に接する接線間の距離の最大値Ｄを大きくしていくことを考えると、Ｌ及びＤは、以下の式４を満たす必要がある。従って、ＬとＤとの差分は、以下の式５を満たす必要がある。
【００３４】
【数４】
2012238770.tif 000006
【００３５】
【数５】
2012238770.tif 000007
【００３６】
ここで、ＬとＤとの比Ｄ／Ｌ、及び、ＬとＤとの差分（Ｌ−Ｄ）に関する条件（条件式）の数値例を図３に示す。図３では、横軸にＬを採用し、縦軸にＤを採用している。また、実現可能な条件として、ｔは１５０μｍとし、ｇは３００μｍとし、Δφは３．７ｋＶとし、φａｃｃは５ｋＶ、ｗ＝３００ｎｍとし、ｓは０．２ｍｍとした。なお、第１電極板１００及び第２電極板２００の物性値は、シリコン（Ｓｉ）単結晶の物性値とした。
【００３７】
図３を参照するに、ハッチング（網掛け）で示す領域が上述した条件を同時に満たす有効領域である。Ｄを大きくするためには、Ｌに適した範囲があり、Ｄ及びＬは少なくとも数ｍｍ以上の値が必要であることがわかる。一方、開口サブセット領域ＳＢＲにおける開口ＯＰの径は、荷電粒子線の密度の観点から、少なくとも数百μｍ以下であるとよい。従って、Ｄ及びＬと開口ＯＰの径との間には、少なくとも１０倍以上の差があるとよい。
【００３８】
また、本実施形態の荷電粒子レンズ１は、製造上においても有益な効果を有する。本実施形態の荷電粒子レンズ１においては、荷電粒子線に対して同一位置では、第１電極板１００、第２電極板２００及び絶縁性スペーサ３００のそれぞれを平板状の同一部材とし、荷電粒子レンズ１を構成する部材の数を最小にしている。これにより、荷電粒子レンズ１を構成する各部材（第１電極板１００、第２電極板２００、絶縁性スペーサ３００など）を容易、且つ、高精度に加工することが可能となる。また、荷電粒子レンズ１を構成する各部材の位置合わせ（組み立て）精度も向上させることが可能となる。
【００３９】
更に、第１電極板１００及び第２電極板２００における開口ＯＰや絶縁性スペーサ３００における貫通孔ＴＨは、平板ごとに形成することができる。各部材の加工精度を平板ごとに管理することが可能となり、デバイスの歩留まりを向上させることができる。
【００４０】
また、第１電極板１００及び第２電極板２００の厚さを薄くすることができるため、開口ＯＰの径の精度や真円度を向上させることが可能となり、荷電粒子線に対する収差を低減させることができる。
【００４１】
ここで、荷電粒子レンズ１の具体的な数値例を説明する。図４（ａ）は、荷電粒子レンズ１を構成する第１電極板１００及び絶縁性スペーサ３００を示す図である。なお、第２電極板２００は、第１電極板１００と同じであるため、図示を省略している。また、図４（ｂ）は、第１電極板１００と第２電極板２００との間に絶縁性スペーサ３００を配置した場合における第１電極板１００と絶縁性スペーサ３００との位置関係を示す図である。
【００４２】
第１電極板１００及び第２電極板２００は、図４（ａ）に示すように、外径が１００ｎｍ、厚さが０．１５ｍｍのシリコンウエハで構成されている。但し、第１電極板１００及び第２電極板２００は、シリコンウエハに限定されるものではなく、ＳＯＩウエハで構成されてもよい。また、第１電極板１００及び第２電極板２００のそれぞれには、正六角形の外形を有する開口サブセット領域ＳＢＲが１９個配置されている。開口サブセット領域ＳＢＲにおける開口ＯＰは、ウェットエッチング、ドライエッチング、レーザ加工、或いは、それらの組み合わせによって形成される。
【００４３】
絶縁性スペーサ３００は、図４（ａ）に示すように、外径が１００ｎｍ、厚さが０．３ｍｍのホウケイ酸ガラスで構成されている。但し、絶縁性スペーサ３００は、ホウケイ酸ガラスに限定されるものではなく、無アルカリガラス又は絶縁性セラミックで構成されてもよい。また、絶縁性スペーサ３００には、開口サブセット領域ＳＢＲの数にあわせて、円形の外形を有する貫通孔ＴＨが１９個形成されている。貫通孔ＴＨは、機械加工やレーザ加工などによって形成される。
【００４４】
また、絶縁性スペーサ３００と第１電極板１００及び第２電極板２００のそれぞれとの間は、陽極接合、表面活性化接合、共晶接合、シリコンフュージョンボンディング、ブレージング、エポキシ接着などによって固定される。図４（ｂ）に示すように、貫通孔ＴＨの外形に接する接線間の距離の最大値Ｌは１２．４２ｍｍであり、開口サブセット領域ＳＢＲの外形に接する接線間の距離の最大値Ｄは８．６８ｍｍである。また、絶縁性スペーサ３００の貫通孔ＴＨの外形と開口サブセット領域ＳＢＲの外形との間の距離の最小値ｌは１．８７ｍｍである。また、貫通孔ＴＨと貫通孔ＴＨとの間の距離（絶縁性スペーサ３００の最小幅）ｄは０．６ｍｍであり、開口サブセット領域ＳＢＲのピッチｐは１３．０２ｍｍである。
【００４５】
図５は、開口サブセット領域ＳＢＲにおける開口ＯＰの具体的な配置例を示す図である。図５に示すように、開口サブセット領域ＳＢＲの外形に接する接線間の距離の最大値Ｌは８．６８ｍｍであり、開口ＯＰは、各辺の長さが４３．２μｍの正三角形の頂点に位置するように配置されている。この場合、１つの開口サブセット領域ＳＢＲには、約３万個の開口ＯＰを形成することができる。また、開口サブセット領域ＳＢＲの数は１９個であるため、第１電極板１００及び第２電極板２００のそれぞれには、約５７万個の開口を形成することができる（荷電粒子レンズ１に対して約５７万本の荷電粒子線を用いることができる）。
【００４６】
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、荷電粒子レンズ１の具体的な別の数値例を説明するための図である。図６（ａ）は、荷電粒子レンズ１を構成する第１電極板１００及び絶縁性スペーサ３００を示す図である。なお、第２電極板２００は、第１電極板１００と同じであるため、図示を省略している。また、図６（ｂ）は、第１電極板１００と第２電極板２００との間に絶縁性スペーサ３００を配置した場合における第１電極板１００と絶縁性スペーサ３００との位置関係を示す図である。
【００４７】
第１電極板１００及び第２電極板２００は、図６（ａ）に示すように、外径が１００ｎｍ、厚さが０．１０ｍｍのシリコンウエハで構成されている。また、第１電極板１００及び第２電極板２００のそれぞれには、長方形の外形を有する開口サブセット領域ＳＢＲが４８個配置されている。
【００４８】
絶縁性スペーサ３００は、図６（ａ）に示すように、外径が１００ｎｍ、厚さが０．４ｍｍのホウケイ酸ガラスで構成されている。また、絶縁性スペーサ３００には、開口サブセット領域ＳＢＲの数にあわせて、長方形の外形を有する貫通孔ＴＨが４８個形成されている。
【００４９】
図６（ｂ）に示すように、貫通孔ＴＨの外形に接する接線間の距離の最大値Ｌは１１．３ｍｍであり、開口サブセット領域ＳＢＲの外形に接する接線間の距離の最大値Ｄは６．２ｍｍである。また、絶縁性スペーサ３００の貫通孔ＴＨの外形と開口サブセット領域ＳＢＲの外形との間の距離の最小値ｌは１．８ｍｍである。また、貫通孔ＴＨと貫通孔ＴＨとの間の距離（絶縁性スペーサ３００の最小幅）ｄは０．７ｍｍであり、開口サブセット領域ＳＢＲのピッチｐは８．７ｍｍである。
【００５０】
図７を参照して、荷電粒子レンズ１を適用した荷電粒子線露光装置６００について説明する。図７は、本発明の荷電粒子線露光装置６００の構成を示す図である。
【００５１】
荷電粒子線露光装置６００は、荷電粒子線を用いて基板の上にパターンを描画する描画装置である。荷電粒子線露光装置６００は、電子銃６０１と、コンデンサーレンズ６０２と、補正光学系６０３と、縮小光学系６０４と、偏向器６０６と、ダイナミックフォーカスコイル６０７と、ダイナミックスティグコイル６０８と、基板ステージ６０９とを有する。
【００５２】
電子銃６０１は、カソード６０１ａと、グリッド６０１ｂと、アノード６０１ｃとを含む。電子銃６０１は、グリッド６０１ｂとアノード６０１ｃとの間に、カソード６０１ａからの荷電粒子線のクロスオーバー像を形成する。
【００５３】
コンデンサーレンズ６０２は、電子銃６０１からの荷電粒子線を略平行にして、補正光学系６０３に入射させる。補正光学系６０３は、アパーチャアレイ、ブランカーアレイ、荷電粒子レンズ、ストッパーアレイなどを含み、複数の中間像を形成する。縮小光学系６０４は、補正光学系６０３によって形成された複数の中間像のそれぞれを基板６０５の上に縮小投影する（即ち、基板６０５の上に光源像を形成する）。
【００５４】
偏向器６０６は、補正光学系６０３からの荷電粒子線を偏向させて、基板６０５の上において、複数の光学像をｘ軸方向及びｙ軸方向に略同一の変位量だけ変位させる。換言すれば、偏向器６０６は、基板６０５の上に導かれる荷電粒子線が基板６０５の上で移動するように偏向する。
【００５５】
ダイナミックフォーカスコイル６０７は、偏向器６０６によって荷電粒子線を偏向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。ダイナミックスティグコイル６０８は、ダイナミックフォーカスコイル６０７と同様に、荷電粒子線の偏向により発生する偏向収差の非点収差を補正する。
【００５６】
基板ステージ６０９は、光軸（ｚ軸）方向及びｘ軸回りの回転方向に移動可能なθ−ｚステージと、光軸と直交するｘ軸方向及びｙ軸方向に移動可能なｘｙステージとを含み、基板６０５を保持する。なお、基板ステージ６０９には、補正光学系６０３からの荷電粒子線が形成する光源像の電荷量を検出するファラデーカップなどが配置される。
【００５７】
荷電粒子線露光装置６００において、補正光学系６０３や縮小光学系６０４などの荷電粒子線を射出する荷電粒子光学系は、上述した荷電粒子レンズ１を含む。従って、荷電粒子線露光装置６００では、図８に示すように、各開口サブセット領域ＳＢＲにおける各開口ＯＰを通過した荷電粒子線を用いて基板６０５を露光する（即ち、パターンを描画する）。基板６０５を露光する荷電粒子線は、互いに隣接する荷電粒子線が干渉しない範囲において、偏向器６０６によって偏向される。その際、基板ステージ６０９は、荷電粒子線の偏向方向に直交する方向（スキャン方向）に移動する（即ち、基板６０５をスキャンする）。これにより、基板６０５の全面が露光される。
【００５８】
なお、１回の露光領域（例えば、径１００ｍｍ）よりも基板６０５が大きい場合（例えば、径３００ｍｍ）には、図９に示すように、基板ステージ６０９を移動させて、荷電粒子線に対する基板６０５の位置を変更すればよい。具体的には、基板６０５を露光するたびに、開口サブセット領域ＳＢＲの外形の径と同程度の距離を移動させる（サブステップ）と、荷電粒子レンズ１の大きさと同程度の距離を移動させる（メインステップ）とを繰り返す。これにより、基板６０５の全面が露光される。なお、図９に示す露光順序は一例であり、基板ステージ６０９が受ける露光熱などに応じて、任意に選択することができる。
【００５９】
このように、荷電粒子線露光装置６００は、荷電粒子光学系に荷電粒子レンズ１を含んでいるため、上述したように、優れた解像力、スループット及びオーバーレイ精度を実現することができる。従って、荷電粒子線露光装置６００は、高いスループットで経済性よく高品位なデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）を提供することができる。ここで、デバイスは、荷電粒子線露光装置６００を用いてフォトレジスト（感光剤）が塗布された基板（ウエハ、ガラスプレート等）にパターンを描画する工程と、パターンが描画された基板を現像する工程と、その他の周知の工程と、を経ることにより製造される。
【００６０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図１】
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【図５】
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【図８】
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【図９】
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