JP2005057110A - マルチ荷電ビームレンズおよびそれを用いた荷電ビーム露光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 沿面放電の起こりにくい高耐電圧、高信頼性のマルチ荷電ビームレンズを提供する。
【解決手段】 ３枚以上の電極基板が間に絶縁体を挟んで積み重ねられているマルチ荷電ビームレンズにおいて、少なくとも１枚の電極基板の、前記絶縁体と接する部位を電圧印加部から絶縁する。
【選択図】 図１
【解決手段】 ３枚以上の電極基板が間に絶縁体を挟んで積み重ねられているマルチ荷電ビームレンズにおいて、少なくとも１枚の電極基板の、前記絶縁体と接する部位を電圧印加部から絶縁する。
【選択図】 図１
Description
本発明は、半導体集積回路等の微小デバイスの露光に用いられる電子ビーム露光装置やイオンビーム露光装置等の荷電ビーム露光装置に関し、特に、複数の荷電粒子線を用いてパターン描画を行う荷電ビーム露光装置および該装置に用いられるマルチ荷電ビームレンズに関するものである。
半導体デバイス等の微小デバイスの生産において、マスクを用いずに複数本の荷電ビームで同時にパターンを描画するマルチ荷電ビーム露光システムの提案がなされている。
このシステムによるマルチ荷電ビーム露光装置においてはマルチ荷電ビームレンズのレンズ数により荷電ビームの本数が決まるため、レンズ数がスループットを決定する大きな要因となる。このためレンズの小型化および高密度化を進めながら如何にレンズ性能を高めていくかが、マルチ荷電ビーム露光装置の性能向上における重要なファクターのひとつである。
このシステムによるマルチ荷電ビーム露光装置においてはマルチ荷電ビームレンズのレンズ数により荷電ビームの本数が決まるため、レンズ数がスループットを決定する大きな要因となる。このためレンズの小型化および高密度化を進めながら如何にレンズ性能を高めていくかが、マルチ荷電ビーム露光装置の性能向上における重要なファクターのひとつである。
電子レンズには電磁型と静電型がある。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るので、小型化に有利であると言える。ここで、静電型の電子レンズ（静電レンズ）に関する主な従来技術を以下に示す。
非特許文献１は、マイクロメカニクス技術により作製した電極をＳｉの結晶異方性エッチングにより作製したＶ溝とファイバとを陽極接合することで、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している。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を設ける。
また、非特許文献２は、陽極接合法を利用してＳｉとパイレックスガラスが複数積層して接合された構造体を開示するもので、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。
また、非特許文献３は、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。このように構成した静電型レンズでは、一般的に３枚の電極のうち中央の電極に電圧を印加し、他の２枚を接地することでレンズ作用を得ることができる。
Ａ．Ｄ． Ｆｅｉｎｅｒｍａｎ等（Ｊ． Ｖａｃ． Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． Ａ １０（４）， ｐ６１１， １９９２） Ｋ．Ｙ． Ｌｅｅ等（Ｊ． Ｖａｃ． Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． Ｂ１２ （６）， ｐ３４２５， １９９４） Ｓａｓａｋｉ（Ｊ． Ｖａｃ． Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． １９， ９６３ （１９８１））
非特許文献１は、マイクロメカニクス技術により作製した電極をＳｉの結晶異方性エッチングにより作製したＶ溝とファイバとを陽極接合することで、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している。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を設ける。
また、非特許文献２は、陽極接合法を利用してＳｉとパイレックスガラスが複数積層して接合された構造体を開示するもので、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。
また、非特許文献３は、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。このように構成した静電型レンズでは、一般的に３枚の電極のうち中央の電極に電圧を印加し、他の２枚を接地することでレンズ作用を得ることができる。
Ａ．Ｄ． Ｆｅｉｎｅｒｍａｎ等（Ｊ． Ｖａｃ． Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． Ａ １０（４）， ｐ６１１， １９９２） Ｋ．Ｙ． Ｌｅｅ等（Ｊ． Ｖａｃ． Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． Ｂ１２ （６）， ｐ３４２５， １９９４） Ｓａｓａｋｉ（Ｊ． Ｖａｃ． Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． １９， ９６３ （１９８１））
しかしながら、従来の静電型電子レンズの絶縁体と電極とを単純に交互に重ね合わせた構成には、以下の課題がある。
すなわち、電極が絶縁体にとって背後電極となる構成であり、また、絶縁体と真空領域と電極との境界からなる三重点における電界電子放出による電子の発生、絶縁体表面における二次電子なだれ現象などにより、絶縁体表面における沿面放電が生じやすい。この沿面放電により、電子レンズの動作電圧の低下や、動作信頼性の低下が生じる可能性がある。
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、より沿面放電の生じにくい高性能で信頼性の高いマルチ荷電ビームレンズの提供を目的とする。
すなわち、電極が絶縁体にとって背後電極となる構成であり、また、絶縁体と真空領域と電極との境界からなる三重点における電界電子放出による電子の発生、絶縁体表面における二次電子なだれ現象などにより、絶縁体表面における沿面放電が生じやすい。この沿面放電により、電子レンズの動作電圧の低下や、動作信頼性の低下が生じる可能性がある。
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、より沿面放電の生じにくい高性能で信頼性の高いマルチ荷電ビームレンズの提供を目的とする。
上記目的を達成するため本発明のマルチ荷電ビームレンズは、荷電ビームを通す複数の開口を有する少なくとも３枚の基板が間に絶縁体を挟んで積み重ねられているマルチ荷電ビームレンズであって、前記少なくとも３枚の基板のうち少なくとも１枚の基板が電圧印加部と絶縁部とを備え、該基板の前記絶縁体と接している部位と前記電圧印加部との間に絶縁部が配置されていることを特徴とする。前記絶縁部は前記絶縁体と接している部位まで延びていても良い。
本発明によれば、電圧印加部を有する基板の基板間絶縁体と接する部位と電圧印加部との間に絶縁部を配置したため、電圧印加部と絶縁体とを電気的に分離（絶縁）することができ、上述した三重点を減少もしくは解消させることができる。また、背後電極構成ともならない。これにより、絶縁体表面で起こる沿面放電を低減することができ、高い耐電圧特性を持った高性能で信頼性の高いマルチ荷電ビームレンズを提供することができる。また、このマルチ荷電ビームレンズを荷電ビームの露光装置に用いることで、信頼性の高い露光装置を提供することができる。
以下に、本発明の実施形態を列挙する。
［実施形態１］ マルチ荷電ビームレンズであって、
荷電ビームを通す複数の開口を有する少なくとも３枚の電極基板と、前記少なくとも３枚の電極基板の間に配置された絶縁体とを備え、
前記少なくとも３枚の電極基板のうち少なくとも１枚の電極基板が、電圧印加部と、絶縁部とにより構成され、
前記電極基板の前記絶縁体と接している部位と前記電圧印加部とが前記絶縁部を介して配置されていることを特徴とするマルチ荷電ビームレンズ。
［実施形態２］ 前記電極基板の前記絶縁体と接している部位が前記絶縁部であることを特徴とする実施形態１に記載のマルチ荷電ビームレンズ。
［実施形態１］ マルチ荷電ビームレンズであって、
荷電ビームを通す複数の開口を有する少なくとも３枚の電極基板と、前記少なくとも３枚の電極基板の間に配置された絶縁体とを備え、
前記少なくとも３枚の電極基板のうち少なくとも１枚の電極基板が、電圧印加部と、絶縁部とにより構成され、
前記電極基板の前記絶縁体と接している部位と前記電圧印加部とが前記絶縁部を介して配置されていることを特徴とするマルチ荷電ビームレンズ。
［実施形態２］ 前記電極基板の前記絶縁体と接している部位が前記絶縁部であることを特徴とする実施形態１に記載のマルチ荷電ビームレンズ。
［実施形態３］ 前記少なくとも３枚の電極基板のうち少なくとも１枚の電極基板がさらに半導体部を備え、前記半導体部が前記絶縁体と接していることを特徴とする実施形態１に記載のマルチ荷電ビームレンズ。
［実施形態４］ 前記半導体部が絶縁層で覆われていることを特徴とする実施形態３に記載のマルチ荷電ビームレンズ。
［実施形態４］ 前記半導体部が絶縁層で覆われていることを特徴とする実施形態３に記載のマルチ荷電ビームレンズ。
これらの実施形態１〜４のいずれによっても、三重点を減少もしくは解消させることができ、背後電極構成を取らず、沿面放電が生じにくいマルチ荷電ビームレンズが得られる。
ここで、基板の材料は、導体、半導体、絶縁体のいずれでもよい。導体または半導体基板を用いる場合は、基板表面を前記絶縁部となる絶縁層で覆い、電圧印加部および半導体部はその絶縁層上に形成するとよい。前記半導体部を覆う絶縁層は、この半導体部の表面を酸化することにより、前記絶縁部となる絶縁層とは別に形成することができる。
ここで、基板の材料は、導体、半導体、絶縁体のいずれでもよい。導体または半導体基板を用いる場合は、基板表面を前記絶縁部となる絶縁層で覆い、電圧印加部および半導体部はその絶縁層上に形成するとよい。前記半導体部を覆う絶縁層は、この半導体部の表面を酸化することにより、前記絶縁部となる絶縁層とは別に形成することができる。
［実施形態５］ 前記電圧印加部は構造物の上に導電体膜を形成したものであることを特徴とする実施形態１乃至実施形態４のいずれか１つに記載のマルチ荷電ビームレンズ。この実施形態５によれば、電圧印加部をＣＶＤやスパッタ等のさまざまな手段で形成することが可能であり容易に電圧印加部を形成することができる。
［実施形態６］ 前記導電体膜は貴金属であることを特徴とする実施形態５に記載のマルチ荷電ビームレンズ。この実施形態６によれば、金属膜が酸化することなく電圧印加部を導電体として保持することが可能となる。
［実施形態６］ 前記導電体膜は貴金属であることを特徴とする実施形態５に記載のマルチ荷電ビームレンズ。この実施形態６によれば、金属膜が酸化することなく電圧印加部を導電体として保持することが可能となる。
［実施形態７］ 前記絶縁部が二酸化シリコンであることを特徴とする実施形態１乃至実施形態６のいずれか１つに記載のマルチ荷電ビームレンズ。この実施形態７によれば、絶縁部に二酸化シリコンを用いることで、ＣＶＤやスパッタリング等様々な成膜手段により、容易に絶縁部を形成することができる。
［実施形態８］ 前記電極基板の材料がシリコンであることを特徴とする実施形態１乃至実施形態７に記載のマルチ荷電ビームレンズ。この実施形態８によれば、基板材料にシリコンを用いることで、反応性イオンエッチングや強アルカリによるウエットエッチングを行うことができ、容易に加工を行うことができる。
［実施形態９］ 前記少なくとも３枚の電極基板は、位置決め用の凹部を有し、前記絶縁体は、前記凹部に配置されていることを特徴とする実施形態１乃至実施形態８のいずれか１つに記載のマルチ荷電ビームレンズ。この実施形態９によれば、電極基板間の沿面放電を生じにくくしたマルチ荷電ビームレンズを位置合わせしながら容易に組み立てることが可能となる。
［実施形態８］ 前記電極基板の材料がシリコンであることを特徴とする実施形態１乃至実施形態７に記載のマルチ荷電ビームレンズ。この実施形態８によれば、基板材料にシリコンを用いることで、反応性イオンエッチングや強アルカリによるウエットエッチングを行うことができ、容易に加工を行うことができる。
［実施形態９］ 前記少なくとも３枚の電極基板は、位置決め用の凹部を有し、前記絶縁体は、前記凹部に配置されていることを特徴とする実施形態１乃至実施形態８のいずれか１つに記載のマルチ荷電ビームレンズ。この実施形態９によれば、電極基板間の沿面放電を生じにくくしたマルチ荷電ビームレンズを位置合わせしながら容易に組み立てることが可能となる。
［実施形態１０］ 前記凹部の形状が溝であることを特徴とする実施形態９に記載のマルチ荷電ビームレンズ。
［実施形態１１］ 前記絶縁体の形状が円柱であることを特徴とする実施形態１乃至実施形態１０のいずれか１項に記載のマルチ荷電ビームレンズ。
実施形態１０または実施形態１１によれば、電極基板間の沿面放電を生じにくくしたマルチ荷電ビームレンズを高精度に位置合わせしながら容易に組み立てることが可能となる。
［実施形態１１］ 前記絶縁体の形状が円柱であることを特徴とする実施形態１乃至実施形態１０のいずれか１項に記載のマルチ荷電ビームレンズ。
実施形態１０または実施形態１１によれば、電極基板間の沿面放電を生じにくくしたマルチ荷電ビームレンズを高精度に位置合わせしながら容易に組み立てることが可能となる。
［実施形態１２］ 荷電ビームを用いてウエハを露光する荷電ビーム露光装置であって、
前記荷電ビーム露光装置が、
荷電ビーム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ウエハ上に投影する第２の電子光学系と、
前記ウエハ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有し、
前記第１の電子光学系が、
実施形態１乃至実施形態１１のいずれか１項に記載のマルチ荷電ビームレンズを有する
ことを特徴とする荷電ビーム露光装置。
この実施形態１２による、荷電ビーム露光装置は、前記マルチ荷電ビームレンズが沿面放電の生じにくい高性能で信頼性の高いものであるため、高い信頼性を有する。
前記荷電ビーム露光装置が、
荷電ビーム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ウエハ上に投影する第２の電子光学系と、
前記ウエハ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有し、
前記第１の電子光学系が、
実施形態１乃至実施形態１１のいずれか１項に記載のマルチ荷電ビームレンズを有する
ことを特徴とする荷電ビーム露光装置。
この実施形態１２による、荷電ビーム露光装置は、前記マルチ荷電ビームレンズが沿面放電の生じにくい高性能で信頼性の高いものであるため、高い信頼性を有する。
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
［第１の実施例］
図１は、本発明の一実施例に係るマルチ荷電ビームレンズの構造を模式的に示す断面図である。このマルチ荷電ビームレンズ１００は、３枚の電極基板１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃを絶縁体１６０を介して配置した構造を有する。３枚の電極基板１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃにはそれぞれ開口部１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、電圧印加部１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、絶縁部１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、組み立て用溝１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃが形成されており、これらの溝１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ間に絶縁体１６０を配置することにより、３枚の電極基板１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃが互いに位置決めされる。この実施例では、上部電極基板の電圧印加部１４０ａ、中間電極基板の電圧印加部１４０ｂ、下部電極基板の電圧印加部１４０ｃのうち上部電極基板電圧印加部１４０ａと下部電極基板電圧印加部１４０ｃとに同一電位が与えられる。
［第１の実施例］
図１は、本発明の一実施例に係るマルチ荷電ビームレンズの構造を模式的に示す断面図である。このマルチ荷電ビームレンズ１００は、３枚の電極基板１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃを絶縁体１６０を介して配置した構造を有する。３枚の電極基板１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃにはそれぞれ開口部１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、電圧印加部１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、絶縁部１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、組み立て用溝１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃが形成されており、これらの溝１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ間に絶縁体１６０を配置することにより、３枚の電極基板１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃが互いに位置決めされる。この実施例では、上部電極基板の電圧印加部１４０ａ、中間電極基板の電圧印加部１４０ｂ、下部電極基板の電圧印加部１４０ｃのうち上部電極基板電圧印加部１４０ａと下部電極基板電圧印加部１４０ｃとに同一電位が与えられる。
ここで、各電極基板の絶縁体１６０と接している部位（この場合は溝１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃのエッジ部分）と電圧印加部１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃは絶縁部１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃを介して配置されており、絶縁体１６０の表面で起こる沿面放電を低減することができる。
中間電極基板の電圧印加部分１４０ｂには、図１に示すように、典型的には、上部電極基板の電圧印加部分１４０ａおよび下部電極基板の電圧印加部分１４０ｃの電位に対して負の電位が与えられる。
この実施例では、マルチ荷電ビームレンズ１００は、３枚の電極基板で構成されているが、電極基板の枚数は、３枚に限られるものではなく、他の枚数であってもよい。
中間電極基板の電圧印加部分１４０ｂには、図１に示すように、典型的には、上部電極基板の電圧印加部分１４０ａおよび下部電極基板の電圧印加部分１４０ｃの電位に対して負の電位が与えられる。
この実施例では、マルチ荷電ビームレンズ１００は、３枚の電極基板で構成されているが、電極基板の枚数は、３枚に限られるものではなく、他の枚数であってもよい。
次に、図２を参照しながら図１に示す各電極基板１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃの作製方法を説明する。まず、図２（ａ）に示す工程でシリコンウエハ２０１を用意し、シリコンウエハ２０１の表面にレジストをスピンコート等により塗布し、その後、露光工程および現像工程によってレジストをパターニングし、マスク２０２を形成する。次いで、図２（ｂ）に示す工程で、ＳＦ6ガス等のエッチングガスを使用したドライエッチング（異方性エッチング）により、シリコンウエハ２０１にレンズ開口２３０と組み立て用の溝２２０を形成する。その後、図２（ｃ）に示す工程で、レジストを除去する。次いで、図２（ｄ）に示す工程で、シリコンウエハ表面の熱酸化により二酸化シリコンからなる絶縁層２５０を形成する。
次に、図２（ｅ）に示す工程で、スパッタリングにより少なくともシリコンウエハ２０１のレンズ開口２３０の内壁とその周辺部分、好ましくは、シリコンウエハ２０１の全面（レンズ開口２３０の内壁を含む）に金を成膜して、これにより導電体膜２０３を形成する。さらに、図２（ｆ）に示す工程で、シリコンウエハ両面にレジストをスピンコート等により塗布し、その後露光工程および現像工程によってレジストをパターニングし、マスク２０４を形成する。次に、図２（ｇ）に示す工程で、塩素やアルゴン等を用いた反応性イオンエッチングによりエッチングを行う。その後、図２（ｈ）に示す工程で、レジストを除去し、電圧印加部１４０、レンズ開口１３０、組み立て用の溝１２０および絶縁部１５０を有する電極基板１１０を得る。
以上の工程により得られた電極基板の組み立て用溝１２０に絶縁体１６０（図１）を配置し、さらに電極基板１１０を重ねていくことで図１に示したマルチ荷電ビームレンズ１００を得ることができる。
以上の工程により得られた電極基板の組み立て用溝１２０に絶縁体１６０（図１）を配置し、さらに電極基板１１０を重ねていくことで図１に示したマルチ荷電ビームレンズ１００を得ることができる。
なお、３枚以上の電極基板でマルチ荷電ビームレンズを構成する場合においても、上記と同様の方法を適用してマルチ荷電ビームレンズを作製することができる。
なお、図１に示す模式的な断面図においては、４つの開口部からなる、４つの電子レンズが示されているが、電子レンズは、１次元又は２次元において設計仕様に応じた個数だけ配置されうる。典型的なマルチ荷電ビームレンズにおいては、数１００〜数１０００個の電子レンズが２次元状に配置されうる。
なお、図１に示す模式的な断面図においては、４つの開口部からなる、４つの電子レンズが示されているが、電子レンズは、１次元又は２次元において設計仕様に応じた個数だけ配置されうる。典型的なマルチ荷電ビームレンズにおいては、数１００〜数１０００個の電子レンズが２次元状に配置されうる。
次に上記の方法により製造され得るマルチ荷電ビームレンズを用いた電子ビーム露光装置（描画装置）について説明する。なお、以下の例は荷電ビームとして電子ビームを採用した露光装置であるが、本発明は、イオンビーム等の他の種類の荷電ビームを用いた露光装置にも同様に適用できる。
図３は本発明により製造され得るマルチ荷電ビームレンズを用いた電子ビーム露光装置の要部概略図である。図３において、１は、複数の電子源像を形成し、その電子源像から電子ビームを放射するマルチソースモジュールで、マルチソースモジュール１は、３×３に配列されていて、その詳細については後述する。
２１、２２、２３、２４は磁界レンズアレイであって、３×３に配列された同一形状の開孔を有する磁性体円板ＭＤを間隔を置いて上下に配置し、共通のコイルＣＣによって励磁したものである。その結果、各開口部分が各磁界レンズＭＬの磁極となり、設計上レンズ磁界を発生させる。
２１、２２、２３、２４は磁界レンズアレイであって、３×３に配列された同一形状の開孔を有する磁性体円板ＭＤを間隔を置いて上下に配置し、共通のコイルＣＣによって励磁したものである。その結果、各開口部分が各磁界レンズＭＬの磁極となり、設計上レンズ磁界を発生させる。
各マルチソースモジュール１の複数の電子源像は、磁界レンズアレイ２１、２２、２３、２４の対応する４つの磁界レンズ（ＭＬ１、ＭＬ２、ＭＬ３、ＭＬ４）によって、ウエハ４上に投影される。そして、ひとつのマルチソースモジュールからの電子ビームがウエハに照射するまでに、その電子ビームに作用する光学系をカラムと定義する。すなわち、本実施例は、９カラム（ｃｏｌ．１〜ｃｏｌ．９）の構成である。
この時、磁界レンズアレイ２１と磁界レンズアレイ２２の対応する２つの磁界レンズで、一度、像を形成し、次にその像を磁界レンズアレイ２３と磁界レンズアレイ２４の対応する２つの磁界レンズでウエハ４上に投影している。そして、磁界レンズアレイ２１、２２、２３、２４のそれぞれの励磁条件を共通コイルで個別に制御することにより、各カラムの光学特性（焦点位置、像の回転、倍率）のそれぞれを略一様に言い換えれば同じ量だけ調整することができる。
３は、マルチソースモジュール１からの複数の電子ビームを偏向させて、複数の電子源像をウエハ４上でＸ、Ｙ方向に変位させる主偏向器である。
５は、ウエハ４を載置し、光軸ＡＸ（Ｚ軸）と直交するＸＹ方向とＺ軸回りの回転方向に移動可能なステージであって、ステージ基準板６が固設されている。
７は、電子ビームによってステージ基準板６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。
５は、ウエハ４を載置し、光軸ＡＸ（Ｚ軸）と直交するＸＹ方向とＺ軸回りの回転方向に移動可能なステージであって、ステージ基準板６が固設されている。
７は、電子ビームによってステージ基準板６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。
次に、図４は、ひとつのカラムの詳細図である。同図を用いてマルチソースモジュール１およびマルチソースモジュール１からウエハ４の照射される電子ビームの光学特性の調整機能について説明する。
１０１は、電子銃が形成する電子源（クロスオーバ像）である。この電子源１０１から放射される電子ビームは、コンデンサーレンズ１０２によって略平行な電子ビームとなる。本実施例のコンデンサーレンズ１０２は、３枚の開口電極からなる静電レンズである。
１０１は、電子銃が形成する電子源（クロスオーバ像）である。この電子源１０１から放射される電子ビームは、コンデンサーレンズ１０２によって略平行な電子ビームとなる。本実施例のコンデンサーレンズ１０２は、３枚の開口電極からなる静電レンズである。
１０３は、開孔が２次元配列して形成されたアパーチャアレイ、１０４は、同一の光学パワーを有する静電レンズが２次元配列して形成されたレンズアレイ、１０５、１０６は、個別に駆動可能な静電の８極偏向器が２次元配列して形成された偏向器アレイ、１０７は、個別に駆動可能な静電のブランカーが２次元配列して形成されたブランカーアレイである。本発明によるマルチ荷電ビームレンズは１０４のレンズアレイを形成する。
図５を用いて各機能を説明する。コンデンサーレンズ１０２（図４）からの略平行な電子ビームは、アパーチャアレイ１０３によって複数の電子ビームに分割される。分割された電子ビームは、対応するレンズアレイ１０４の静電レンズを介して、ブランカーアレイ１０７の対応するブランカー上に、電子源の中間像を形成する。
この時、偏向器アレイ１０５、１０６は、ブランカーアレイ１０７上に形成される電子源の中間像の位置（光軸と直交する面内の位置）を個別に調整する。また、ブランカーアレイ１０７で偏向された電子ビームは、図４のブランキングアパーチャＡＰによって遮断されるため、ウエハ４には照射されない。一方、ブランカーアレイ１０７で偏向されない電子ビームは、図４のブランキングアパーチャＡＰによって遮断されされないため、ウエハ４には照射される。
図４に戻り、マルチソースモジュール１で形成された電子源の複数の中間像は、磁界レンズアレイ２１と磁界レンズアレイ２２の対応する２つの磁界レンズを介して、ウエハ４に投影される。
この時、複数の中間像がウエハ４に投影される際の光学特性のうち、像の回転と倍率は、ブランカーアレイ上の各中間像の位置を調整できる偏向器アレイ１０５、１０６で調整でき、焦点位置は、カラム毎に設けられたダイナミックフォーカスレンズ（静電もしくは磁界レンズ）１０８、１０９で調整できる。
この時、複数の中間像がウエハ４に投影される際の光学特性のうち、像の回転と倍率は、ブランカーアレイ上の各中間像の位置を調整できる偏向器アレイ１０５、１０６で調整でき、焦点位置は、カラム毎に設けられたダイナミックフォーカスレンズ（静電もしくは磁界レンズ）１０８、１０９で調整できる。
次に本実施例のシステム構成図を図６に示す。同図において、ブランカーアレイ制御回路４１は、ブランカーアレイ１０７を構成する複数のブランカーを個別に制御する回路、偏向器アレイ制御回路４２は、偏向器アレイ１０４、１０５を構成する偏向器を個別に制御する回路、Ｄ＿ＦＯＣＵＳ制御回路４３は、ダイナミックフォーカスレンズ１０８、１０９を個別に制御する回路、主偏向器制御回路４４は、主偏向器３を制御する回路、反射電子検出回路４５は、反射電子検出器７からの信号を処理する回路である。これらのブランカーアレイ制御回路４１、偏向器アレイ制御回路４２、Ｄ＿ＦＯＣＵＳ制御回路４３、主偏向器制御回路４４、反射電子検出回路４５は、カラムの数（ｃｏｌ．１〜ｃｏｌ．９）と同じだけ装備されている。
磁界レンズアレイ制御回路４６は、磁界レンズアレイ２１、２２、２３、２４のそれぞれの共通コイルを制御する回路、ステージ駆動制御回路４７は、ステージの位置を検出する不図示のレーザ干渉計と共同してステージ５を駆動制御する制御回路である。主制御系４８は、上記複数の制御回路を制御し、電子ビーム露光装置全体を管理する。
［第２の実施例］
この実施例は、絶縁層で覆われた半導体部が絶縁体と接している構造を採用した具体例を提供する。図７は、本発明の第２の実施例に係るマルチ荷電ビームレンズの構造を模式的に示す断面図である。
このマルチ荷電ビームレンズ７００は、３枚の電極基板７１０ａ、７１０ｂ、７１０ｃを絶縁体７８０を介して配置した構造を有する。３枚の電極基板７１０ａ、７１０ｂ、７１０ｃにはそれぞれ開口部７３０ａ、７３０ｂ、７３０ｃ、電圧印加部７４０ａ、７４０ｂ、７４０ｃ、絶縁部７５０ａ、７５０ｂ、７５０ｃ、組み立て用溝７２０ａ、７２０ｂ、７２０ｃ、半導体部７６０ａ、７６０ｂ、７６０ｃ、絶縁層７７０ａ、７７０ｂ、７７０ｃが形成されており、これらの溝７２０ａ、７２０ｂ、７２０ｃ間に絶縁体７８０を配置することにより、３枚の電極基板７１０ａ、７１０ｂ、７１０ｃが互いに位置決めされる。
この実施例は、絶縁層で覆われた半導体部が絶縁体と接している構造を採用した具体例を提供する。図７は、本発明の第２の実施例に係るマルチ荷電ビームレンズの構造を模式的に示す断面図である。
このマルチ荷電ビームレンズ７００は、３枚の電極基板７１０ａ、７１０ｂ、７１０ｃを絶縁体７８０を介して配置した構造を有する。３枚の電極基板７１０ａ、７１０ｂ、７１０ｃにはそれぞれ開口部７３０ａ、７３０ｂ、７３０ｃ、電圧印加部７４０ａ、７４０ｂ、７４０ｃ、絶縁部７５０ａ、７５０ｂ、７５０ｃ、組み立て用溝７２０ａ、７２０ｂ、７２０ｃ、半導体部７６０ａ、７６０ｂ、７６０ｃ、絶縁層７７０ａ、７７０ｂ、７７０ｃが形成されており、これらの溝７２０ａ、７２０ｂ、７２０ｃ間に絶縁体７８０を配置することにより、３枚の電極基板７１０ａ、７１０ｂ、７１０ｃが互いに位置決めされる。
この実施例では、上部電極基板の電圧印加部７４０ａ、中間電極基板の電圧印加部７４０ｂ、下部電極基板の電圧印加部７４０ｃのうち上部電極基板電圧印加部７４０ａと下部電極基板電圧印加部７４０ｃとに同一電位が与えられる。
ここで、各電極基板の絶縁体７８０と接している部位（この場合は溝７２０ａ、７２０ｂ、７２０ｃのエッジ部分）と電圧印加部７４０ａ、７４０ｂ、７４０ｃは絶縁部７５０ａ、７５０ｂ、７５０ｃ、半導体部７６０ａ、７６０ｂ、７６０ｃ、絶縁層７７０ａ、７７０ｂ、７７０ｃ、を介して配置されており、絶縁体７８０の表面で起こる沿面放電を低減することができる。
ここで、各電極基板の絶縁体７８０と接している部位（この場合は溝７２０ａ、７２０ｂ、７２０ｃのエッジ部分）と電圧印加部７４０ａ、７４０ｂ、７４０ｃは絶縁部７５０ａ、７５０ｂ、７５０ｃ、半導体部７６０ａ、７６０ｂ、７６０ｃ、絶縁層７７０ａ、７７０ｂ、７７０ｃ、を介して配置されており、絶縁体７８０の表面で起こる沿面放電を低減することができる。
中間電極基板の電圧印加部分７４０ｂには、図７に示すように、典型的には、上部電極基板の電圧印加部分７４０ａおよび下部電極基板の電圧印加部分７４０ｃの電位に対して負の電位が与えられる。
この実施例では、マルチ荷電ビームレンズ７００は、３枚の電極基板で構成されているが、電極基板の枚数は、３枚に限られるものではなく、他の枚数であってもよい。
この実施例では、マルチ荷電ビームレンズ７００は、３枚の電極基板で構成されているが、電極基板の枚数は、３枚に限られるものではなく、他の枚数であってもよい。
次に、図８を参照しながら図７に示す各電極基板７１０ａ、７１０ｂ、７１０ｃの作製方法を説明する。まず、図８（ａ）に示す工程でシリコン層８０１、８０３、二酸化シリコン層８０２からなるＳＯＩウエハ８００を用意する。次に、図８（ｂ）に示す工程で、レジストをスピンコート等により塗布し、露光工程および現像工程によってレジストをパターニングし、マスク８０４を形成する。次いで、図８（ｃ）に示す工程で、ＳＦ6ガス等のエッチングガスを使用したドライエッチング（異方性エッチング）により、シリコン層８０１にレンズ開口８３０と組み立て用の溝８２１を形成し、レジストを除去する。その後、図８（ｄ）に示す工程で、裏側のシリコン層８０３にレジストをスピンコート等により塗布し、露光工程および現像工程によってレジストを表側のパターンと位置合わせしながらパターニングし、マスク８０５を形成する。
さらに、図８（ｅ）に示す工程で、ＳＦ6ガス等のエッチングガスを使用したドライエッチング（異方性エッチング）により、シリコン層８０３に組み立て用の溝８２２を形成し、レジストを除去する。次に、図８（ｆ）に示す工程で、フッ酸などによるウエットエッチングにて二酸化シリコン層８０２の露出している部分を除去し、さらにシリコン表面を熱酸化法により酸化することで半導体部８６０を覆う絶縁層８７０を形成する。次いで、図８（ｇ）に示す工程で、レジストをスピンコート等により塗布し、露光工程および現像工程によってレジストをパターニングし、犠牲層８０６を形成した後、両面からスパッタ等により金を成膜し導電体膜８０７を形成する。その後、図８（ｈ）に示す工程で、有機溶媒の中で超音波洗浄を行うことで犠牲層８０６とその上の導電体膜を除去し、電圧印加部７４０を形成し、電極基板７１０を得る。
以上の工程により得られた電極基板の組み立て用溝に絶縁体を配置し、さらに電極基板を重ねていくことで図７に示したマルチ荷電ビームレンズ７００を得ることができる。
なお、３枚以上の電極基板でマルチ荷電ビームレンズを構成する場合においても、上記と同様の方法を適用してマルチ荷電ビームレンズを作製することができる。
なお、３枚以上の電極基板でマルチ荷電ビームレンズを構成する場合においても、上記と同様の方法を適用してマルチ荷電ビームレンズを作製することができる。
なお、図７に示す模式的な断面図においては、４つの開口部からなる、４つの電子レンズが示されているが、電子レンズは、１次元又は２次元において設計仕様に応じた個数だけ配置されうる。典型的なマルチ荷電ビームレンズにおいては、数１００〜数１０００個の電子レンズが２次元状に配置されうる。
またこの実施例では、構造的な強度をある程度保ったまま、図７の電圧印加部７４０ａ、７４０ｂ、７４０ｃの厚みを薄くすることが可能であり、開口部７３０ａ、７３０ｂ、７３０ｃのアスペクト比を小さくできることから、より製造が容易なマルチ荷電ビームレンズを得ることができる。
ここで例示的に説明したマルチ荷電ビームレンズも、第１の実施例と同様に、図３に例示的に示す電子ビーム露光装置のような荷電ビーム露光装置に適用することができ、そのような荷電ビーム露光装置は半導体デバイス等のデバイスの製造に好適である。
ここで例示的に説明したマルチ荷電ビームレンズも、第１の実施例と同様に、図３に例示的に示す電子ビーム露光装置のような荷電ビーム露光装置に適用することができ、そのような荷電ビーム露光装置は半導体デバイス等のデバイスの製造に好適である。
上述の実施例によれば、絶縁体表面で起こる沿面放電を低減することができ、高い耐電圧特性を持った高性能で信頼性の高いマルチ荷電ビームレンズを提供することができる。また、このマルチ荷電ビームレンズを荷電ビームの露光装置に用いることで、信頼性の高い露光装置を提供することができる。
［第３の実施例］（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９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。
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９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。
図１０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。
本実施例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微小デバイスを低コストに製造することができる。
本実施例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微小デバイスを低コストに製造することができる。
１００ マルチ荷電ビームレンズ
１１０ａ、ｂ、ｃ 電極基板
１３０ａ、ｂ、ｃ 開口部
１４０ａ、ｂ、ｃ 電圧印加部
１５０ａ、ｂ、ｃ 絶縁部
１６０ 絶縁体
２０１ シリコンウエハ
２０２ マスク
２０３ 導電体膜
２０４ マスク
２２０ 組み立て用溝
２３０ レンズ開口
２５０ 絶縁部
１ マルチソースモジュール
２１、２２、２３、２４ 磁界レンズアレイ
３ 主偏向器
４ ウエハ（被露光基板）
５ ステージ
６ ステージ基準板
１０１ 電子源
１０２ コンデンサーレンズ
１０３ アパーチャアレイ
１０４ レンズアレイ
１０５、１０６ 偏向器アレイ
１０７ ブランカーアレイ
１０８、１０９ ダイナミックフォーカスレンズ
４１ ブランカーアレイ制御回路
４２ 偏向器アレイ制御回路
４３ Ｄ＿ＦＯＣＵＳ制御回路
４４ 主偏向制御回路
４５ 反射電子検出回路
４６ 磁界レンズアレイ制御回路
４７ ステージ駆動制御回路
４８ 主制御系
７００ マルチ荷電ビームレンズ
７１０ａ、ｂ、ｃ 電極基板
７２０ａ、ｂ、ｃ 組み立て用溝
７３０ａ、ｂ、ｃ 開口部
７４０ａ、ｂ、ｃ 電圧印加部
７５０ａ、ｂ、ｃ 絶縁部
７６０ａ、ｂ、ｃ 半導体部
７７０ａ、ｂ、ｃ 絶縁層
７８０ 絶縁体
８００ ＳＯＩウエハ
８０１ シリコン層
８０２ 二酸化シリコン層
８０３ シリコン層
８０４ マスク
８０５ マスク
８０６ 犠牲層
８０７ 導電体膜
８０８ 電圧印加部
８１０ 電極基板
８２１ 組み立て用溝
８２２ 組み立て用溝
８３０ レンズ開口
８６０ 半導体部
８７０ 絶縁層
ＭＬＡ 磁界レンズアレイ
ＭＬ 磁界レンズ
ＭＤ 磁性体円板
ＣＣ 共通コイル
１１０ａ、ｂ、ｃ 電極基板
１３０ａ、ｂ、ｃ 開口部
１４０ａ、ｂ、ｃ 電圧印加部
１５０ａ、ｂ、ｃ 絶縁部
１６０ 絶縁体
２０１ シリコンウエハ
２０２ マスク
２０３ 導電体膜
２０４ マスク
２２０ 組み立て用溝
２３０ レンズ開口
２５０ 絶縁部
１ マルチソースモジュール
２１、２２、２３、２４ 磁界レンズアレイ
３ 主偏向器
４ ウエハ（被露光基板）
５ ステージ
６ ステージ基準板
１０１ 電子源
１０２ コンデンサーレンズ
１０３ アパーチャアレイ
１０４ レンズアレイ
１０５、１０６ 偏向器アレイ
１０７ ブランカーアレイ
１０８、１０９ ダイナミックフォーカスレンズ
４１ ブランカーアレイ制御回路
４２ 偏向器アレイ制御回路
４３ Ｄ＿ＦＯＣＵＳ制御回路
４４ 主偏向制御回路
４５ 反射電子検出回路
４６ 磁界レンズアレイ制御回路
４７ ステージ駆動制御回路
４８ 主制御系
７００ マルチ荷電ビームレンズ
７１０ａ、ｂ、ｃ 電極基板
７２０ａ、ｂ、ｃ 組み立て用溝
７３０ａ、ｂ、ｃ 開口部
７４０ａ、ｂ、ｃ 電圧印加部
７５０ａ、ｂ、ｃ 絶縁部
７６０ａ、ｂ、ｃ 半導体部
７７０ａ、ｂ、ｃ 絶縁層
７８０ 絶縁体
８００ ＳＯＩウエハ
８０１ シリコン層
８０２ 二酸化シリコン層
８０３ シリコン層
８０４ マスク
８０５ マスク
８０６ 犠牲層
８０７ 導電体膜
８０８ 電圧印加部
８１０ 電極基板
８２１ 組み立て用溝
８２２ 組み立て用溝
８３０ レンズ開口
８６０ 半導体部
８７０ 絶縁層
ＭＬＡ 磁界レンズアレイ
ＭＬ 磁界レンズ
ＭＤ 磁性体円板
ＣＣ 共通コイル
Claims (13)
- 荷電ビームを通す複数の開口を有する少なくとも３枚の基板が間に絶縁体を挟んで積み重ねられているマルチ荷電ビームレンズであって、
前記少なくとも３枚の基板のうち少なくとも１枚の基板が電圧印加部と絶縁部とを備え、該基板の前記絶縁体と接している部位と前記電圧印加部との間に絶縁部が配置されている
ことを特徴とするマルチ荷電ビームレンズ。 - 前記基板の前記絶縁体と接している部位が前記絶縁部であることを特徴とする請求項１に記載のマルチ荷電ビームレンズ。
- 前記少なくとも１枚の基板が前記電圧印加部と絶縁された半導体部をさらに備え、該半導体部が前記絶縁体と接していることを特徴とする請求項１に記載のマルチ荷電ビームレンズ。
- 前記半導体部が絶縁層で覆われていることを特徴とする請求項３に記載のマルチ荷電ビームレンズ。
- 前記電圧印加部は前記基板の上に導電体膜を形成したものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のマルチ荷電ビームレンズ。
- 前記導電体膜は貴金属であることを特徴とする請求項５に記載のマルチ荷電ビームレンズ。
- 前記絶縁部が二酸化シリコンであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のマルチ荷電ビームレンズ。
- 前記基板の材料が導体または半導体であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のマルチ荷電ビームレンズ。
- 前記少なくとも３枚の電極基板は、前記絶縁体との接触面に位置決め用の凹部を有し、前記絶縁体は、前記凹部に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のマルチ荷電ビームレンズ。
- 前記凹部の形状が溝であることを特徴とする請求項９に記載のマルチ荷電ビームレンズ。
- 前記絶縁体の形状が円柱であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のマルチ荷電ビームレンズ。
- 荷電ビームを用いて被露光基板を露光する荷電ビーム露光装置であって、
荷電ビーム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被露光基板上に投影する第２の電子光学系と、
前記被露光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有し、
前記第１の電子光学系が、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載のマルチ荷電ビームレンズを用いたものである
ことを特徴とする荷電ビーム露光装置。 - 請求項１２に記載の荷電ビーム露光装置を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。
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