(57)【要約】      （修正有）【課題】ドライエッチングによるノッチングを排除でき、精度良く加工することが可能な荷電粒子線静電レンズ等を提供する。【解決手段】複数の導電性基板を積層して一枚の積層構造の電極とした荷電粒子線静電レンズにおける電極であって、積層構造の電極は、少なくとも第１の貫通孔を有する第１の導電性基板１２と第２の貫通孔を有する第２の導電性基板１１とにより構成され、第１の導電性基板は、第２の導電性基板よりも板厚の薄い導電性基板に、第２の貫通孔よりも径が小さく形成された第１の貫通孔を備え、第２の導電性基板は、第１の導電性基板よりも比抵抗が低く板厚の厚い導電性基板に、導電性基板に設けられた第１の貫通孔よりも大きい径を有する孔にめっきを充填して該導電性基板を薄化することにより、第１の貫通孔よりも径が大きく形成された第２の貫通孔を備え、第１と第２の貫通孔とを位置合わせして積層され積層構造の電極１０が構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の導電性基板を積層して一枚の積層構造の電極とした荷電粒子線静電レンズにおける電極であって、
前記積層構造の電極は、少なくとも第１の貫通孔を有する第１の導電性基板と第２の貫通孔を有する第２の導電性基板とにより構成され、
前記第１の導電性基板は、前記第２の導電性基板よりも板厚の薄い導電性基板に、前記第２の貫通孔よりも径が小さく形成された前記第１の貫通孔を備え、
前記第２の導電性基板は、前記第１の導電性基板よりも比抵抗が低く板厚の厚い導電性基板に、
該導電性基板に設けられた前記第１の貫通孔よりも大きい径を有する孔にめっきを充填して該導電性基板を薄化することにより、前記第１の貫通孔よりも径が大きく形成された前記第２の貫通孔を備え、
前記第１と第２の貫通孔とを位置合わせして前記第１と第２の導電性基板が積層され、一枚の積層構造の電極が構成されていることを特徴とする荷電粒子線静電レンズにおける電極。
【請求項２】
前記薄化により前記第１の貫通孔よりも径の大きい前記第２の貫通孔を形成する際の、該薄化による前記第２の導電性基板の加工終了側に、
前記第１の導電性基板が積層されていることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線静電レンズにおける電極。
【請求項３】
複数のレンズ電極を備えた荷電粒子線静電レンズであって、
前記複数のレンズ電極が、請求項１または請求項２に記載の荷電粒子線静電レンズにおける電極で構成されていることを特徴とする荷電粒子線静電レンズ。
【請求項４】
荷電粒子線静電レンズを備えた荷電粒子線露光装置であって、
前記荷電粒子線静電レンズが請求項３に記載の荷電粒子線静電レンズで構成されていることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項５】
少なくとも第１の貫通孔を有する第１の導電性基板と第２の貫通孔を有する第２の導電性基板とによる複数の導電性基板を積層し、一枚の積層構造の電極とした荷電粒子線静電レンズにおける電極の製造方法であって、
前記第１の導電性基板に、前記第１の貫通孔を形成する工程と、
前記第１の導電性基板よりも比抵抗が低い前記第２の導電性基板の、第１の面から該第１の面とは反対側の面である第２の面に向かって前記第１の貫通孔より大きい孔を形成する工程と、
前記第２の導電性基板に形成した孔に電気めっきを用いて充填物を充填する工程と、
前記第２の導電性基板の前記第２の面側から該基板を薄化した後、前記充填物を除去することによって前記第２の貫通孔を形成する工程と、
前記第１と第２の導電性基板をアライメントして積層する工程と、
を含むことを特徴とする荷電粒子線静電レンズにおける電極の製造方法。
【請求項６】
前記第１と第２の導電性基板をアライメントして積層する工程は、前記第１と第２の導電性基板をアライメントして積層する際に、前記薄化を施す前記第２の面側に前記第１の導電性基板を積層する工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の荷電粒子線静電レンズにおける電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線静電レンズにおける電極とその製造方法、荷電粒子線静電レンズ、及び荷電粒子線露光装置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露光を可能とするリソグラフィの有力候補である。
これらの装置では、電子ビームの光学特性を制御するための電子光学素子が用いられる。
特に、電子レンズには、電磁型と静電型があり、静電型は電磁型に比べ構成が容易であり小型化に有利となる。
また、電子ビーム露光技術のうち、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いる。
マルチビームシステムでは電子レンズを１次元または２次元のアレイ状に配列した電子レンズアレイが用いられる。
電子ビーム露光技術では、微細加工の限界が電子ビームの回折限界より主に電子光学素子の光学収差で決定されるので、収差の小さい電子光学素子を実現することが重要である。
従来において、特許文献１では、静電レンズの孔開け加工において、アパーチャーと偏向体を多層にして、エッチングにより貫通孔をあけ、高精度のアセンブリとするようにした静電型の荷電粒子線レンズ（荷電粒子線静電レンズ）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０１９１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の加工方法においては、つぎのような課題を有している。
荷電粒子線静電レンズは、上記したように電磁型のレンズと比較して構造が簡単であるが、一方ではレンズ開口の製造誤差に対する光学収差の敏感度が高い。
特に開口が円形の場合、真円度のような開口形状の対称性に対する非点収差が敏感である。
非対称性を有する開口によって収束された電子ビームは非点収差やその他の高次項の収差を持ってしまう。
ところで、上記特許文献１では、静電レンズの孔開け加工において、アパーチャーと偏向体を多層にして、エッチングにより貫通孔をあける際、偏向体の片方から裏面に向かって、一度のエッチングによって貫通孔の形成を行っている。この場合エッチングが進むにつれて、エッチング開始面よりもパターンの転写精度が落ち、エッチング終了面の加工精度が悪化する。
特に、エッチングのストップ層にＳｉＯ2のような絶縁膜を用いた場合には、ストップ層が帯電してエッチングガスのイオンの軌道が曲がり、孔の側壁がエッチングされるノッチングと呼ばれる加工エラーが発生しがちである。
最新の深堀りエッチング装置にはおいては、ノッチングレス加工システムと呼ばれる、加工終端を検知して基板のチャージを緩和する機能を搭載するものもあるが高価である。
また、このような高価な深堀りエッチング装置を用いても、本発明者らの検討によれば、荷電粒子レンズの加工精度誤差発生による収差の増加を、導電性電極基板全面において満足するほどの効果が得らないということが明らかとなっている。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑み、ドライエッチングによるノッチングの発生を排除でき、精度良く加工することが可能となる構成を備えた荷電粒子線静電レンズにおける電極とその製造方法、荷電粒子線静電レンズ、及び荷電粒子線露光装置の提供を目的する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の荷電粒子線静電レンズにおける電極は、複数の導電性基板を積層して一枚の積層構造の電極とした荷電粒子線静電レンズにおける電極であって、
前記積層構造の電極は、少なくとも第１の貫通孔を有する第１の導電性基板と第２の貫通孔を有する第２の導電性基板とにより構成され、
前記第１の導電性基板は、前記第２の導電性基板よりも板厚の薄い導電性基板に、前記第２の貫通孔よりも径が小さく形成された前記第１の貫通孔を備え、
前記第２の導電性基板は、前記第１の導電性基板よりも比抵抗が低く板厚の厚い導電性基板に、
該導電性基板に設けられた前記第１の貫通孔よりも大きい径を有する孔にめっきを充填して該導電性基板を薄化することにより、前記第１の貫通孔よりも径が大きく形成された前記第２の貫通孔を備え、
前記第１と第２の貫通孔とを位置合わせして前記第１と第２の導電性基板が積層され、一枚の積層構造の電極が構成されていることを特徴とする。
また、本発明の荷電粒子線静電レンズは、複数のレンズ電極を備えた荷電粒子線静電レンズであって、該複数のレンズ電極が上記荷電粒子線静電レンズにおける電極で構成されていることを特徴とする。
また、本発明の荷電粒子線露光装置は、荷電粒子線静電レンズを備えた荷電粒子線露光装置であって、該荷電粒子線静電レンズが上記荷電粒子線静電レンズで構成されていることを特徴とする。
また、本発明の荷電粒子線静電レンズにおける電極の製造方法は、
少なくとも第１の貫通孔を有する第１の導電性基板と第２の貫通孔を有する第２の導電性基板とによる複数の導電性基板を積層し、一枚の積層構造の電極とした荷電粒子線静電レンズにおける電極の製造方法であって、
前記第１の導電性基板に、前記第１の貫通孔を形成する工程と、
前記第１の導電性基板よりも比抵抗が低い前記第２の導電性基板の、第１の面から該第１の面とは反対側の面である第２の面に向かって前記第１の貫通孔より大きい孔を形成する工程と、
前記第２の導電性基板に形成した孔に電気めっきを用いて充填物を充填する工程と、
前記第２の導電性基板の前記第２の面側から該基板を薄化した後、前記充填物を除去することによって前記第２の貫通孔を形成する工程と、
前記第１と第２の導電性基板をアライメントして積層する工程と、
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ドライエッチングによるノッチングの発生を排除でき、精度良く加工することが可能となる構成を備えた荷電粒子線静電レンズにおける電極とその製造方法、荷電粒子線静電レンズ、及び荷電粒子線露光装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態における荷電粒子線静電レンズの電極とその電極の製造方法について説明する断面図である。
【図２】本発明の実施例２における荷電粒子線レンズの構成例について説明する断面図である。
【図３】本発明の実施例１の荷電粒子線静電レンズにおける電極の製造方法の製造工程を説明する図である。
【図４】本発明の実施例１の荷電粒子線静電レンズにおける電極の製造方法の製造工程を説明する図である。
【図５】本発明の実施例３における荷電粒子線露光装置を説明する概念図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
一般的に荷電粒子線の軌道へ及ぼす開口部の影響は、粒子線軌道と開口部が離れるほどその影響は小さくなる。
従って、小さな開口の加工を精度よく行えば、大きい開口の加工精度はそれより落ちても積層電極とした際の電極全体の粒子線に及ぼす主影響は、小さい開口の精度でほぼ支配される。
以下に、本発明の実施形態における複数の導電性基板を積層して一枚の積層構造の電極とした荷電粒子線静電レンズにおける電極とその電極の製造方法について、図１を用いて説明する。
本実施形態の製造方法は、荷電粒子線静電レンズを構成する電極の貫通孔を高精度に形成する荷電粒子線静電レンズにおける電極の製造方法である。
本実施形態の製造方法によれば、少なくとも導電性基板１２（第１の導電性基板）、及び１１（第２の導電性基板）にそれぞれ別々に、第１の貫通孔と第２の貫通孔を形成し、各々の貫通孔付き導電性基板を位置合わせして積層し、１枚の積層電極１０とすることにより、一枚当たりに形成する貫通孔の深さをより浅くすることができる。
加工基板が厚く加工時間が長いほど開口部終端の加工精度が落ちるだけではなく、開口入口の開口精度も劣化する。
また、必要な開口径寸法に対して厚くなるとアスペクト比が大きくなり、開口径ばらつきも増加する。
よって、積層電極表面の貫通孔の開口精度は、複数枚の導電性基板を積層した積層電極の方が高くなる。
また、積層時に貫通孔間の位置合わせ誤差が発生するが、これは一様な方向に発生する誤差であるため露光装置内で補正が容易である。
これに対し、貫通孔１５の加工開始側のエッジ１３から加工終了側のエッジ１４に向かって大きくなる加工誤差はドライエッチングの場合には、イオンの平均自由行程が影響するのに加え、コンタミや結晶欠陥、装置振動などが原因となるため、一様な誤差ではなく、補正が困難である。
よって、本実施形態による構成では補正が容易な誤差が発生するものの、補正が困難な誤差の割合を減らすことができる。
【００１０】
また、貫通孔の直径を各基板間で変更することができる。
そのため、高精度で直径が小さい貫通孔をもつ薄い導電性基板１２を導電性基板１１の加工精度が落ちる加工終了側１４側に積層することにより、加工終了側１４側の加工精度悪化の寄与率が下がり、積層電極１０として高精度な電極を得ることが出来る。
また、電極基板の材料としてはシリコンが入手しやすく加工装置、プロセスが一般的であるために適している。
その抵抗値としては、薄くより高精度を求める導電性基板１２はドープの少ない抵抗の高い基板を用いることが好ましい。
各導電性基板の材質は高精度な貫通孔形成のために半導体プロセスを用いる。よって、基板は単結晶のＳｉウエハであることが好ましい。
また、電極として用いるために導電性を持つことが望ましい。
基板がＳｉの場合は、マスク材としてＳｉ表面にＳｉＯ2膜、金属膜などをマスク材として成膜し、これらに対してフォトリソグラフィとエッチングによりパターニングを行う。
【００１１】
エッチングの手法は、ＳＦ6とＣ4Ｆ8ガスを切り替えながらエッチングするボッシュプロセスや、ＳＦ6かＣＦ4を用いた等方性エッチング、ＳＦ6とＣＨＦ3の混合ガスによる異方性エッチングなどを用いればよい。
貫通孔を形成するのと同じプロセスでＳｉウエハに孔を形成してアライメントマークとすることが出来る。
アライメントマークの孔は基板を貫通させてもよいし、途中で止めてビアホールとしてもよい。
位置合わせは、接合する基板同士のアライメントマークを顕微鏡で観察しつつ行うのが一般的である。
可視光を用いる場合には基板の表と裏から基板表面のアライメントマークを観察しつつ位置合わせをする。
位置合わせした基板同士を積層、固定して１枚の電極１０とする。
パターン加工精度が高い方法で加工した薄い方の導電性基板１２を加工精度の落ちる側の開口１４に積層することにより、荷電粒子線レンズの収差を小さくできる。
積層固定方式はフュージョン接合、直接接合、陽極接合、あるいはアライメントした後に接着剤で固定してもよい。
【実施例】
【００１２】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１として、本発明を適用した荷電粒子線静電レンズにおける電極の製造方法の構成例について、図３を用いて説明する。
図３は、電極基板（第２の導電性基板）１１の製造方法における具体的な形成プロセスを説明する図である。
まず、外径４インチ板厚５２５μｍ、比抵抗０．００１〜０．００３Ωｃｍのシリコン基板を用意して、パイロジェニック炉を用いて、１０５０℃−４時間の処理を行い、全面に熱酸化膜５００ｎｍを形成する。
その後ドライエッチングのハードマスクとしてＣｒを２００ｎｍ成膜して用いて通常のフォトリソグラフィープロセスで、外形３６μｍの円形パターンのハードマスクを形成する（図３（ａ））。
次に、上記電極基板（第２の導電性基板）の第１の面から該第１の面とは反対側の面である第２の面に向かってビアホールを形成する。
具体的には、Ｃｒをマスクとして、熱酸化膜５００ｎｍをＣＨＦ3ガスでドライエッチングしたのち、ＳＦ6／Ｃ4Ｆ8ガスを用いたボッシュプロセスにより深さ９０μｍ、アスペクト比が３程度の丸いビアホールを形成した（図３（ｂ））。また、この構成ではエッチングストップ層がないため加工寸法精度を崩す、ノッチの発生は全くない。
その後、内壁に付着したＣＦｘ系のデポ成分と、Ｃｒハードマスクを酸素プラズマアッシングで除去し、硫酸／過酸化水素水で十分に洗浄したのち、再度パイロジェニック炉にて１００ｎｍの熱酸化膜を形成する。
これで、基板上面に約５１０ｎｍ、エッチングした内面と底面に１００ｎｍの熱酸化膜が形成された基板が出来上がる。
次に、エッチング底面の熱酸化膜を除去するために、ＣＨＦ3ガスを用いて低圧条件でエッチングする。ここでは基板上面と孔の底面を選択的にエッチングすることはできず、むしろ上面の方がエッチングレートは大きい。そのため、前もって犠牲層として基板全面に熱酸化膜を５００ｎｍ形成しておく。
この工程では、ビアホール底面のみの酸化膜が除去されていることが重要であり、底のＳｉから後に述べるメッキを成長させることになる。
次に、めっきの付着をよくするためＣｕを指向性の高い蒸着法で垂直方向から５０ｎｍ成膜する。なお、密着性をよくするために下引きとしてＣｒを１０ｎｍ成膜した。次に、基板周辺の一部のＣｕを混酸エッチャント、酸化膜はＢＨＦを用いて除去し、基板自体のＳｉを露出させ電極端子部３１を形成した（図３（ｃ））。
次に、Ｃｕめっき液中で電極端子部３１を介してビアホールの底面から電流を流すことによってビアホール底面からめっきを成長させてＣｕを充填する（図３（ｄ））。
次に、電極基板裏面（第２の面側）よりバックグラインドして９３μｍに薄化し、基板の表、裏面をＣＭＰ研磨することによって総厚８８μｍの導電性基板を得た（図３（ｅ））。
最後に混酸でＣｕをエッチングすることによってＣｕ充填物を除去して貫通孔を有する電極基板１１を得た（図３（ｆ））。
【００１３】
次に図４を用いて、電極基板１２の形成プロセスについて説明する。
準備した基板はデバイス層（４１）６μｍ／ＢＯＸ層（４２）１．５μｍ／ハンドル層（４３）５１２μｍのＳＯＩ基板で、デバイス層の比抵抗は１〜１０Ωｃｍを用いた。
デバイス層の表面に、エッチング用のハードマスクとなるＣｒを２００ｎｍ蒸着した後、通常のリソグラフィとドライエッチングで開孔径Φ３０μｍの円形パターンを形成する（図４（ａ））。
次に、ＳＦ6／ＣＨＦ3の混合ガスで異方性エッチングを行いΦ３０μｍ深さ６μｍの開口孔を形成する。
この時ＳＦ6／ＣＨＦ3の比を調整して、シリコンとＳｉＯ2の選択比を小さくしてやることでＢＯＸ層をストップ層とせずに若干掘り込むことが出来、薄いデバイス層にはノッチのない非常に高精度の開口を形成することが出来る（図４（ｂ））。
その後、マスク除去、基板洗浄を施してパイロジェニック熱酸化炉で１００ｎｍの熱酸化膜を形成する。表面の熱酸化膜はフュージョン接合の際に必要となる。図４（ｃ）のデバイス層の部分が電極基板１２となる。
次に、電極基板１１のエッチング進行方向の終端側１４と電極基板１２のデバイス層の面を精密にアライメントしてフュージョン接合を施し一体化する。
更にＳＯＩ基板のハンドル層をバックグラインドしてＴＭＡＨでのウエットエッチングによりリリース、ＢＯＸ層をＢＨＦで除去することによって最終的に一体型の積層電極基板１０を得ることができる。
このようにして荷電粒子線静電レンズの積層電極基板１０を形成することによって、単純に１枚の９４μｍシリコンウエハに貫通孔をあけて形成した電極よりも加工精度が高い製造方法を実現することができる。
【００１４】
［実施例２］
実施例２として、本発明を適用して構成された複数のレンズ電極を有する荷電粒子線静電レンズの構成例について、図２を用いて説明する。
本実施例では、積層電極２１、２２、２３の各々は、実施例１で得られた積層電極基板（レンズ電極）によって構成されている。
荷電粒子線レンズとして最も高い加工精度が求められる積層電極２２は、前述したＳＯＩを用いて高精度加工を施した電極基板１２を電極基板１１のエッチング開始側１３側にも積層して合計３層積層の電極とし、電極基板の開口径精度を高めた。
また、同様に２１、２３も三層の電極基板を積層してより高精度の開口を持った電極基板を用いてもよい。
実施例２において荷電粒子線レンズの収差に及ぼす、個々の電極基板の開口寸法精度の寄与度は電極に与える電位とその位置によって決まるが、本実施例では、中央部分の電極基板２２に−３．７ｋＶ、上下の電極基板２１、２３はアースとした。
そのため負の電荷を帯びた荷電粒子は積層電極２２近傍で急激に減速して集束され、もっとも開口寸法精度の影響を与える重要な積層電極となる。
また、逆に電極２１の荷電粒子線の投入側や、電極２３の電子脱出側の加工精度は比較的悪くても収差に与える影響は小さい。
そして、３枚の積層電極は、支持体２４、２５を介して互いに電気的に絶縁されている。
また、支持体２４、２５は電極２１、２２、２３の開口部分に架からない位置に配置される。支持体の開口部は、電極基板の開口部から十分に後退していることが必要である。
それは、荷電粒子線が導電基板の開口部を通った際に一部の散乱された荷電粒子が支持体の壁面に衝突するなどして、帯電し電場の変化から荷電粒子線の軌道が変化して収差を大きくしてしまうことがあるからである。
支持体はセラミックス、アルカリガラス、無アルカリガラスなどで作られ、支持体の線膨張係数はシリコンと近いものを選択する。
【００１５】
以下に具体的な材料、寸法例などについて説明する。
電極２１、２２、２３の製造方法は具体的には実施例１で述べた方法で作製しており、大きさは４インチ、厚さは電極２１は９４μｍ、２２、２３は１００μｍである。
各々の電極表面は貫通孔が空けられ、その薄い方の電極の開口径は３０μｍで、厚い方の電極の開口径は３６μｍである。
そして、支持体２４、２５の材質はパイレックス（登録商標）ガラスを用いて電極基板と同じ４インチ径で４００μｍの厚みである。
支持体の開口は感光性のドライフィルムを張ったのちリソグラフィでパターンを形成し、サンドブラストによって加工した。
その後、ウエットエッチングと表面研磨により加工面のマイクロクラックやバリを処理した。
開口は電極基板の開口から２ｍｍ後退させた位置にある。
次に、これらの電極２１、２２、２３と支持体２４、２５を十分な位置合わせを行った後、順次、積層、固定する。
固定には耐熱性のあるシリコーン系の接着剤を使って各基板と支持体をエッジ部分で固定した。
【００１６】
［実施例３］
実施例３として、本発明の荷電粒子線レンズを用いたマルチ荷電粒子線露光装置の構成例について、図５を用いて説明する。
図５において、１０１はコントローラ、１０２は描画パターン発生回路、１０３はビットマップ変換回路、１０４は偏向信号発生回路、１０５はレンズ制御回路、１０６はブランキング指令回路、１０７はアライナー制御回路、１０８は電子源である。
また、１０９はウェーネルト電極、１１０はアノード電極、１１１はクロスオーバー調整光学系、１１２は照射光学系クロスオーバー、１１３は照射光学系の主光線、１１４は照射光学系クロスオーバーから発散する電子ビーム、１１５はコリメータレンズである。
また、１１６はコリメータレンズによる平行化された照射光線、１１７はアパーチャアレイ、１１８はマルチ電子ビーム、１１９は集束レンズアレイ、１２０はアライナー、１２１は中間結像面上の電子ビーム、１２２はブランカーアレイである。
また、１２３はストップアパーチャアレイ１２４はブランカーアレイを通過する電子ビーム、１２５はブランカーアレイによって偏向された電子ビーム、１２６は第二集束レンズアレイ、１２７は第二ブランカーアレイ、１２８は第二ストップアパーチャアレイである。
１２９は第二ブランカーアレイによって偏向された電子ビーム、１３０は第三集束レンズアレイ、１３１は偏向器、１３２は第四集束レンズアレイ（対物レンズアレイ）、１３３はウエハ、１３４はステージ、１３５はウエハ上の電子ビームである。
【００１７】
本実施例の露光装置は、個別に投影系をもついわゆるマルチカラム式の露光装置として構成されている。
電子源１０８からアノード電極１１０によって引き出された放射電子ビームは、クロスオーバー調整光学系１１１によって照射光学系クロスオーバー１１２を形成する。
ここで、電子源１０８としてはＬａＢ６やＢａＯ／Ｗ（ディスペンサーカソード）などのいわゆる熱電子型の電子源が用いられる。
クロスオーバー調整光学系１１１は２段の静電レンズで構成されており、１段目・２段目共に静電レンズは３枚の電極からなり、中間電極に負の電圧を印加し上下電極は接地する、いわゆるアインツェル型の静電レンズである。
照射光学系クロスオーバー１１２から広域に放射された電子ビームは、コリメータレンズ１１５によって平行ビームとなり、アパーチャアレイ１１７へと照射される。
アパーチャアレイ１１７によって分割されたマルチ電子ビーム１１８は、集束レンズアレイ１１９によって個別に集束され、ブランカーアレイ１２２上に結像される。
【００１８】
ここで、集束レンズアレイ１１９は３枚の多孔電極からなる静電レンズで、３枚の電極のうち中間の電極のみ負の電圧を印加し上下電極は接地する、アインツェル型の静電レンズアレイである。
またアパーチャアレイ１１７はＮＡ（集束半角）を規定する役割も持たせるため、集束レンズアレイ１１９の瞳面位置（集束レンズアレイの前側焦点面位置）に置かれている。
ブランカーアレイ１２２は個別の偏向電極を持ったデバイスで、描画パターン発生回路１０２、ビットマップ変換回路１０３、ブランキング指令回路１０６によって生成されるブランキング信号に基づき、描画パターンに応じて個別にビームのＯＮ／ＯＦＦを行う。
ビームがＯＮの状態のときには、ブランカーアレイ１２２の偏向電極には電圧を印加せず、ビームがＯＦＦの状態のときには、ブランカーアレイ１２２の偏向電極に電圧を印加してマルチ電子ビームを偏向する。
ブランカーアレイ１２２によって偏向されたマルチ電子ビーム１２５は後段にあるストップアパーチャアレイ１２３によって遮断され、ビームがＯＦＦの状態となる。
本実施例においてブランカーアレイは２段で構成されており、ブランカーアレイ１２２及びストップアパーチャアレイ１２３と同じ構造の、第二ブランカーアレイ１２７および第二ストップアパーチャアレイ１２８が後段に配置されている。ブランカーアレイ１２２を通ったマルチ電子ビームは第二集束レンズアレイ１２６によって第二ブランカーアレイ１２７上に結像される。
さらに、マルチ電子ビームは第三・第四集束レンズによって集束されてウエハ１３３上に結像される。
ここで、第二集束レンズアレイ１２６・第三集束レンズアレイ１３０・第四集束レンズアレイ１３２は集束レンズアレイ１１９同様に、アインツェル型の静電レンズアレイである。
特に第四集束レンズアレイ１３２は対物レンズとなっており、その縮小率は１００倍程度に設定される。
これにより、ブランカーアレイ１２２の中間結像面上の電子ビーム１２１（スポット径がＦＷＨＭで２ｕｍ）が、ウエハ１３３面上で１００分の１に縮小され、ＦＷＨＭで２０ｎｍ程度のマルチ電子ビームがウエハ上に結像される。
そして、この第四集束レンズアレイ１３２が本実施例２に示す荷電粒子線レンズアレイとなっている。
ウエハ上のマルチ電子ビームのスキャンは偏向器１３１で行うことができる。偏向器１３１は対向電極によって形成されており、ｘ、ｙ方向について２段の偏向を行うために４段の対向電極で構成される（図中では簡単のため２段偏向器を１ユニットとして表記している）。
偏向器１３１は偏向信号発生回路１０４の信号に従って駆動される。
パターン描画中はウエハ１３３はＸ方向にステージ１３４によって連続的に移動する。
そして、レーザー測長機による実時間での測長結果を基準としてウエハ面上の電子ビーム１３５が偏向器１３１によってＹ方向に偏向される。そして、ブランカーアレイ１２２及び第二ブランカーアレイ１２７によって描画パターンに応じてビームのｏｎ／ｏｆｆが個別になされる。
これにより、ウエハ１３３面上に所望のパターンを高速に描画することができる。
【００１９】
本発明の荷電粒子線静電レンズアレイを用いることによって収差の少ない結像が実現できる。
そのため微細なパターンを形成するマルチ荷電粒子線露光装置を実現することができる。
また、マルチビームが通過する開口形成エリアを大きくしても電極の厚さを厚くできるためマルチビームの本数を多く構成することができる。そのためパターンを高速に描画するマルチ荷電粒子線露光装置を実現することができる。
また安価なレンズを用いることができるためマルチ荷電粒子線露光装置を安価に提供可能となる。
更に、レンズアレイのアレイ数が増大し、開口形成面積が大きくなってもレンズアレイの歩留まりの低下を抑え安価に露光装置を製造可能となる。
また、本発明の荷電粒子線静電レンズアレイは、集束レンズアレイ１１９・第二集束レンズアレイ１２６・第三集束レンズアレイ１３０といったいずれの集束レンズアレイとしても用いることができる。
なお、本発明の荷電粒子線静電レンズは、図５の複数のビームが１本となった場合の荷電粒子線描画装置にも適用することができる。
その場合でも、収差の少ないレンズを用いることによって微細なパターンを形成するマルチ荷電粒子線露光装置を実現することができる。
【符号の説明】
【００２０】
１０：積層電極（積層電極基板）
１１：第２の導電性基板
１２：第１の導電性基板
１３：第２の電極基板における貫通孔の加工開始側のエッジ
１４：第２の電極基板における貫通孔の加工終端側のエッジ
１５：貫通孔
【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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