JP2005123264A - 偏向器アレイおよびその製造方法、ならびに該偏向器アレイを用いた荷電粒子線露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 チャージアップの起こりにくい荷電粒子線の偏向器を提供する。
【解決手段】 荷電粒子線を偏向する偏向器と偏向器のチャージアップを防止するためのシールド電極とを別々の基板に作製し、組み立てる。偏向器は、基板６０１に、貫通孔５１３と該貫通孔の側壁に互いに対向して設置された少なくとも１対の偏向電極５０３ａ、５０３ｂとを複数個アレイ状に配列して作製し、シールド電極は、偏向器基板６０１の各貫通孔５１３に対応して複数の開口６０９を設けた基板６０２ａ、６０２ｂの表裏面の少なくとも一方に導電層６０８を配置して作製する。
【選択図】図５

Description

本発明は、主に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粒子線露光装置に関し、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粒子線露光装置においてブランカーアレイまたは電子レンズアレイを構成する偏向器アレイおよびその製造方法に関するものである。

複数の荷電粒子線を用いてパターン描画を行う荷電粒子線露光装置の例が、特許文献１および非特許文献１に開示されている。図１５はこれらの特許文献１および非特許文献１に開示された荷電粒子線露光装置に用いられるブランキングアパーチャアレイの断面図である。ブランキングアパーチャアレイは開口（貫通孔）および偏向器をアレイ状に配列したものであり、複数の電子ビームの照射を個別に制御することができる。ここで、図中、５１が開口を、５２、５３が第１および第２のブランキング電極を、それぞれ示している。開口５１を通過した荷電粒子ビームを半導体ウエハ等の試料上に照射する時には、第１および第２のブランキング電極５２、５３に接地電位の信号を印加し、遮断する時には、第１および第２のブランキング電極に正負の電位の信号を同時に印加する。

また、特許文献１および非特許文献１には、ブランキングアパーチャアレイの作製方法として、シリコンなどの半導体結晶の基板に複数の開口を所定間隔で２次元的に形成し、各開口周囲に偏向電極対を形成することにより作製する方法が紹介されている。具体的には、Ｓｉ基板の表面に、ブランキングアパーチャアレイに対応した凹部を形成し、各々の凹部に隣接して偏向電極をめっきにより形成した後、前記基板表面から、めっき下地として使われた導体層を除去し、その後で前記Ｓｉ基板の裏面を前記凹部の底面に達するまでウェットエッチングしてメンブレンを形成する。前記ウェットエッチングは、前記Ｓｉ基板を、その裏面の一部を除き保護した状態で実行する。

しかしながら、従来のブランキングアパーチャアレイには以下の問題点があった。
（１）偏向電極の付近に例えばシリコン酸化膜等の絶縁体が広範囲に露出している。そのため、荷電粒子線が照射された場合に、チャージアップを引き起こし、開口を通過する荷電粒子線に影響を与える恐れがある。このため、荷電粒子線の適切な偏向および位置制御が行われず、精度良くウエハを露光することが困難になる可能性がある。
（２）作製方法が非常に複雑である。そのため、アレイ数の増加を試みた場合、多数のブランキングアパーチャアレイを精度および歩留まり良く作製することが難しい。
特開平１１−３５４４１８号公報 "安田 洋：応用物理 ６９、１１３５（１９９４）"

本発明は、上記従来例における問題点を解決するもので、チャージアップの起こりにくいブランキングアパーチャアレイの提供およびブランキングアパーチャアレイの簡単な製造方法を提供することを課題とするものである。

上記課題を達成するため本発明の偏向器は、荷電粒子線を偏向する偏向器を複数個アレイ状に配列した偏向器基板と、シールド用に接地される導電層を有するシールド電極基板とを対面させて配置した偏向器アレイであって、前記偏向器は、前記偏向器基板に形成された貫通孔と、該貫通孔の側壁に互いに対向して設置された少なくとも１対の偏向電極とを有し、前記シールド電極基板は、前記各貫通孔に対応して設けられた複数の開口と、前記偏向器基板に対面する側およびその反対側の少なくとも一方の面に配置された前記導電層とを有することを特徴とする。

また、本発明の偏向器製造方法は、前記偏向器アレイを製造する方法であって、前記偏向器アレイを構成する個々の偏向器に対し、前記少なくとも一対の偏向電極の形状および配置に対応する複数の第１開孔を基板に形成する第１の工程と、前記複数の第１開孔のそれぞれに金属を充填して前記電極となる金属体を形成する第２の工程と、前記貫通孔に前記少なくとも一対の偏向電極を配置した形状に対応する第２開孔を前記複数の第１開孔の間およびその近傍を含む部分に形成して前記貫通孔内に前記金属体の側面を露出させる第３の工程とを備え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、荷電粒子線を用いて被露光基板を露光する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、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、上記した偏向器アレイを有することを特徴とする。

本発明によれば、荷電粒子線の偏向器アレイを構成する各偏向器において、シールド電極を設けることにより、荷電粒子線の照射によるチャージアップの可能性を低くすることができ、安定した動作を期待できる。また、簡単な構造の偏向器を提供することができる。また、この偏向器を荷電粒子線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。
また、偏向器とシールド電極とを別々の基板に作製し、組み立てることにより、簡単な作製プロセスで、シールド電極を有する偏向器アレイを提供することができる。

以下に、本発明の実施の形態を列挙する。
［実施形態１］（シールド別基板）
荷電粒子線を偏向する偏向器をアレイ状に配列した偏向器アレイであって、
前記偏向器が、
基板と、
前記基板に形成された貫通孔と、
前記貫通孔の側壁に設置された第一の電極と、
前記貫通孔の側壁に第１の電極に対向して設置された第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極とに電圧を印加する電圧印加手段とを有し、
前記偏向器アレイが、
前記基板の上側と下側との少なくとも一方に配置されたシールド電極基板を有し、
前記シールド電極基板が前記貫通孔の上側または下側に開口を有し、
前記シールド電極基板が表面と裏面との少なくとも何れかに導電層を有し、
前記導電層が電気的に接地されている
ことを特徴とする偏向器アレイ。

上記実施形態１の構成のように、偏向器アレイとシールド電極とを別の基板に作製し、組み立てることで、簡単な作製プロセスで、シールド電極を有する偏向器アレイを提供することができる。シールド電極を設置し、電気的に接地することで、荷電粒子線の照射によるチャージアップの可能性を低くすることができ、安定した動作を期待できる。また、隣接する偏向器間のクロストークを低減することができる。また、偏向器アレイとシールド電極との間は空隙となるため、偏向器アレイとシールド電極との間での電気的な絶縁が取り易い。

［実施形態２］（メンブレン）
前記シールド電極基板が、開口を有するメンブレンと、前記メンブレンを支持する支持部とを有していることを特徴とする実施形態１に記載の偏向器アレイ。
上記実施形態２の構成のように、シールド電極をメンブレンで構成することで、半導体プロセスを用いて、薄いシールド電極（例えば厚さ５０μｍ以下）を精度良く作製することができる。また、メンブレンに設けられた開口の内部に金属等の導電体を成膜することが容易である。

［実施形態３］（ベース基板）
前記偏向器アレイがベース基板を有し、前記ベース基板が前記基板と前記シールド電極基板とを支持していることを特徴とする実施形態１または２に記載の偏向器アレイ。
上記実施形態３の構成のように、ベース基板に偏向器アレイとシールド電極基板とを設置することで、アライメントのズレを小さくすることが期待できる。

［実施形態４］（位置決め溝）
前記基板と前記シールド電極基板と前記ベース基板との何れか２つ以上が、溝を有し、前記溝に沿って設置されたスペーサを介して接触していることを特徴とする実施形態１〜３のいずれか１つに記載の偏向器アレイ。
上記実施形態４の構成のように、基板に位置決め用の溝を設置し、溝に沿ってスペーサを配置することで、セルフアライメントが可能となり、組み立てが容易になる。

［実施形態５］（Ｖ溝）
前記溝の断面がＶ型形状であることを特徴とする実施形態４に記載の偏向器アレイ。
上記実施形態５の構成のように、溝の断面をＶ型形状にすることで、スペーサの座りを良くすることができ、組み立て性が向上する。
［実施形態６］（ファイバー）
前記スペーサが円筒状または円柱状であることを特徴とする実施形態４または５に記載の偏向器アレイ。
上記実施形態６の構成のように、スペーサを円筒状または円柱状にすることで、スペーサの直径を選択することにより、基板間の空隙を自由に調整できる。また、スペーサは球体であってもよい。その場合は、基板に位置決め用の凹部を設置する。この凹部は、断面がＶ型形状、すなわち円錐形状であることが好ましい。

［実施形態７］（シールド電極が貴金属）
前記導電層が貴金属材料を含んでいることを特徴とする実施形態１〜６のいずれか１つに記載の偏向器アレイ。
上記実施形態７の構成のように、シールド電極に貴金属を用いることで、酸化することが無く、電極を導体として保持することができ、シールド電極としての機能を保つことができる。
［実施形態８］（絶縁）
前記基板と前記第１の電極との接触面と、前記基板と前記第２の電極との接触面との少なくとも一方において、前記基板が、絶縁層を備えていることを特徴とする実施形態１〜７に記載の偏向器アレイ。
上記実施形態８の構成のように、電極と基板の接触面が絶縁層を備えることで、安定して電極に電位を与えることができる。よって、印加する電位をより高くする等、荷電粒子線の制御速度の向上を試みた場合にも対応できる。

［実施形態９］（熱酸化膜）
前記絶縁層が、二酸化シリコンであることを特徴とする実施形態８に記載の偏向器アレイ。
上記実施形態９の構成のように、絶縁層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、容易に絶縁層を設けることができる。特に、基板にシリコンを用いている場合には、熱酸化法により熱酸化膜を形成することが可能であり、カバレッジの良い絶縁層を形成できる。
［実施形態１０］（Ｃｕ電極）
前記第１の電極と前記第２の電極との少なくとも一方が、銅を含むことを特徴とする実施形態１〜９のいずれか１つに記載の偏向器アレイ。
上記実施形態１０の構成のように、電極に銅を用いることで、電気メッキまたは無電解メッキにより、数十〜数百μｍといった厚膜の導体が形成可能である。また、銅は非磁性体であるため、材料の磁性による荷電粒子線への影響を考慮する必要が無い。

［実施形態１１］（シリコン基板）
前記基板が、シリコンであることを特徴とする実施形態１〜１０のいずれか１つに記載の偏向器アレイ。
上記実施形態１１の構成のように、基板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ェットエッチングを行うことができ、高精度に貫通孔を形成することができる。
［実施形態１２］（Ａｕ電極）
前記第１の電極と前記第２の電極との少なくとも一方の露出面が、金を含むことを特徴とする実施形態１〜１１のいずれか１つに記載の偏向器アレイ。
上記実施形態１２の構成のように、電極の露出面に金を用いることで、電極の酸化の恐れが無い。そのため、電極の酸化による絶縁の恐れが無く、電極自身のチャージアップの可能性が無くなる。

［実施形態１３］（ＳＯＩ基板）
前記シールド電極基板がＳＯＩ基板からなることを特徴とする実施形態１〜１２のいずれか１つに記載の偏向器アレイ。
上記実施形態１３の構成のように、シールド電極基板にＳＯＩ基板を用いることで、メンブレンを有する構造を容易に提供することができる。また、メンブレンの厚さをＳＯＩ基板の仕様として決定することができ、厚さを均一に保つことが容易である。
［実施形態１４］（開口の大きさ）
前記開口が前記貫通孔より小さいことを特徴とする実施形態１〜１３のいずれか１つに記載の偏向器アレイ。
上記実施形態１４の構成のように、シールド電極の開口を偏向器の貫通孔より小さくすることで、荷電粒子線が偏向器の絶縁層に照射されにくくなり、チャージアップの可能性が少なくなる。

［実施形態１５］（製造方法）
実施形態１〜１４のいずれか１つに記載の偏向器アレイの作製方法において、
前記基板に第一の開口と第二の開口とをフォトリソグラフィを用いて形成する工程と、
前記第一の開口の側壁と第二の開口の側壁とに絶縁層を形成する工程と、
前記第一の開口の内部に第一の電極を形成する工程と、
前記第二の開口の内部に第二の電極を形成する工程と、
前記第一の開口と前記第二の開口とに間にフォトリソグラフィを用いて第三の開口を形成することで前記第一の電極と前記第二の電極とを露出させる工程とを有する
ことを特徴とする偏向器アレイの作製方法。
上記実施形態１５の構成のように、基板にフォトリソグラフィを用いて開口を形成し、開口内部に電極を形成することで、実施形態１〜１４に説明した偏向器または偏向器アレイを提供することができる。

［実施形態１６］（ＲＩＥ）
前記第一の開口と前記第二の開口と前記第三の開口とを形成する工程が、反応性イオンエッチングを含むことを特徴とする実施形態１５に記載の偏向器アレイの作製方法。
上記実施形態１の構成のように、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いて開口を形成することで、電極及び開口を精度良く形成することができる。また、多数の偏向器を配列して作製する場合にも適用できる。
［実施形態１７］（メッキ）
前記電極を形成する工程がメッキを含むことを特徴とする実施形態１５または１６に記載の偏向器アレイの作製方法。
上記実施形態１７の構成のように、電極をメッキによって形成することで、電極を精度良く形成することができる。また、スパッタリングやＣＶＤと比較して厚く、高速に形成することができる。
［実施形態１８］（熱酸化膜）
前記基板がシリコンであって、前記第一の開口の側壁と第二の開口の側壁とに絶縁層を形成する工程とが熱酸化を含むことを特徴とする実施形態１５〜１７のいずれか１つに記載の偏向器アレイの作製方法。
上記実施形態１８の構成のように、開口の側壁に熱酸化によって二酸化シリコンを形成することができ、カバレッジの良い絶縁層を形成できる。

［実施形態１９］（露光装置）
荷電粒子線を用いてウエハを露光する荷電粒子線露光装置であって、
前記荷電粒子線露光装置が、
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１〜１４のいずれか１つに記載の偏向器アレイを有する
ことを特徴とする荷電粒子線露光装置。
上記実施形態１９の構成のように、実施形態１〜１４のいずれか１つに記載の偏向器を荷電粒子線露光装置に応用することで、偏向器のチャージアップの恐れが少ないため、安定した動作が可能な荷電粒子線露光装置を提供することができる。また、偏向器が簡単な構成のため、歩留まり良く安価に提供することができる。

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
［第１の実施例］（荷電粒子線の偏向器の説明）
図１は本発明の第１の実施例に係る偏向器アレイ６００の概観図であり、（ａ）が上面図、（ｂ）が（ａ）におけるＥ−Ｅ’断面図、をそれぞれ示している。同図の偏向器アレイ６００はアレイ状に配置された荷電粒子線の偏向器５００(不図示）を有する。偏向器５００については後述する。

先ず、偏向器アレイ６００の構造について図１を用いて説明する。図１に示すように、偏向器アレイ６００は複数の偏向器５００(不図示）を有する偏向器基板６０１とその上下に配置されたシールド電極基板６０２ａ、６０２ｂとからなる。各基板間は２種類のスペーサ６０３ａ、６０３ｂによって位置および基板間隔を保持している。スペーサ６０３ａ、６０３ｂは円筒形状のガラスであり、その直径は所望の基板間隔により決定される。偏向器基板６０１とシールド電極基板６０２ａ、６０２ｂとはスペーサ６０３ａ、６０３ｂの位置を決定するための溝６０５ａ、６０５ｂ、６０５ｃ、６０５ｄを有する。上側のシールド電極基板６０２ａは、偏向器５００に対して電圧を印加するためのパッド７０４が露出するように、下側の６０２ｂより小さくなっている。主要部の寸法は各図に示した。

次に、偏向器基板６０１について図１および図２を用いて説明する。図２は偏向器基板６０１の概略図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）における偏向部７０６の拡大図をそれぞれ示している。偏向器基板６０１は長方形状の基板からなり、中央に偏向部７０６を有する。また、偏向器基板６０１の左右両端にスペーサ６０３ｂ支持用の溝６０５ｄが設けられている。偏向部７０６には偏向器５００がアレイ状に配置されている。ここでは簡単のため３×３のアレイとしたが、通常３２×３２等のアレイとする。偏向器基板６０１の上下両端には偏向器５００に電圧を印加するためのパッド７０４が設けられ、偏向器５００と電気的に接続した配線７０７が設けられている。

次に、偏向器５００について図３を用いて説明する。図３は荷電粒子線の偏向器５００の概観図であり、（ａ）が上面図、（ｂ）が（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図、（ｃ）が（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図をそれぞれ示している。先ず、偏向器５００の構造について説明する。偏向器５００は一つの荷電粒子線を偏向する偏向器であり、偏向器基板６０１に荷電粒子線が通過する貫通孔５１３を備えている。貫通孔５１３の側壁には一対の偏向電極５０３ａ、５０３ｂが対向して設置されている。さらに、偏向電極５０３ａ、５０３ｂに電位を与えるための配線７０７ａ、７０７ｂが設けられ、配線７０７ａ、７０７ｂの一端が偏向電極５０３ａ、５０３ｂにそれぞれ電気的に接触している。また、配線７０７ａ、７０７ｂのもう一端は、図２に示すようにパッド７０４と電気的に接続している。電源（不図示）を用いてパッド７０４を通して、偏向電極５０３ａ、５０３ｂに任意の電位を印加することができる。また、偏向器基板６０１は絶縁層５０４を備えており、偏向電極５０３ａ、５０３ｂに安定して電位を与えることができる。また、偏向器基板６０１は例えば、厚さ２００μｍのシリコン基板であり、厚さは主に必要な偏向感度により決定される。また、偏向電極５０３ａ、５０３ｂおよび配線７０７ａ、７０７ｂは金、銅、アルミニウム等の低抵抗な金属、絶縁層５０４にはシリコン窒化膜やシリコン酸化膜等を用いる。主要部の寸法は各図に示した。

次に、偏向器５００の動作について説明する。荷電粒子線５１４を貫通孔５１３を通過するように照射した場合を考える。偏向電極５０３ａ、５０３ｂのそれぞれを電気的に接地した場合には荷電粒子線は貫通孔５１３を軌道を変えることなく通過する。しかし、偏向電極５０３ａ、５０３ｂのそれぞれに異なる電位を与えた場合には貫通孔５１３に電界が発生し、荷電粒子線を所望の方向に偏向することができる。

次に、シールド電極基板６０２ａ、６０２ｂについて図１を用いて説明する。シールド電極基板６０２ａと６０２ｂとは上下が逆に配置されているが基本的に同一構造であるため、下側のシールド電極基板６０２ｂについてのみ説明する。図１（ｂ）に示すように、シールド電極基板６０２ｂはＳＯＩ基板で構成され、中心部６０６が正方形状にメンブレンとなっている。またシールド電極基板６０２ｂの表面にはスペーサ６０３ａ、６０３ｂ支持用の溝６０５ｂ、６０５ｃが設けられている。溝６０５ｂ、６０５ｃの断面はＶ型になっているために、様々な直径のスペーサ６０３ａ、６０３ｂを用いることができ、各基板間の間隔を任意に決定することができる。また、シールド電極基板６０２ｂは内部に絶縁層６０７を有し、表裏面はシールド電極６０８を有している。シールド電極６０８は金、白金、イリジウム、ロジウム等の貴金属が用いられる。シールド電極６０８は電気的に接地されている。

さらに、シールド電極基板６０２ｂの中心部６０６について図４を用いて説明する。図４（ａ）は図１（ｂ）における中心部６０６の拡大図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＣ−Ｃ’断面図をそれぞれ示している。中心部６０６には荷電粒子線が通過するための開口６０９がアレイ状に配置され、図２（ｂ）に示した偏向器５００の配列と対応している。なお、開口６０９の大きさは偏向器５００における貫通孔５１３より小さくなっている。また、図４（ｂ）に示したように開口６０９の側壁にも表裏面と同様に、導電層６０８が設けられている。主要部の寸法は各図に示した。

次に、シールド電極基板６０２ａ、６０２ｂの機能について図５を用いて説明する。図５は偏向器アレイ６００における偏向器５００およびシールド電極基板６０２ａ、６０２ｂの中心部６０６の１素子分を示している。図中、前述の図１〜図５と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。荷電粒子線５１４が貫通孔５１３と開口６０９とを通過するように照射される時に、シールド電極６０８は絶縁層５０４のチャージアップを防ぐものである。シールド電極６０８は電気的に接地されているため、常に接地電位に保たれる。また、隣接する偏向器５００間のクロストークを低減する効果が見込める。また、シールド電極６０８は貴金属からなるため、酸化の恐れが無く、シールド電極６０８自身のチャージアップの可能性が無い。また、偏向器５００の下面のシールド電極６０８は下側からの荷電粒子線の反射によるチャージアップを防ぐ効果がある。さらに、開口６０９の大きさは貫通孔５１３より小さく、絶縁層５０４に荷電粒子線５１４が照射されにくくしている。

図６（ａ）、（ｂ）は偏向器アレイ６００の他の構造を示す断面図である。図中、図１と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。
図６（ａ）に示した例は、偏向器基板６０１の上側にシールド電極基板６０２ａが、下側にシールド電極基板６０２ｂが、それぞれスペーサ６０３ａ、６０３ｂを通して接しているものである。上下対称であるために、シールド電極基板６０２ａと６０２ｂとが略同様の構造でよく、作製が容易である。
図６（ｂ）に示した例は、複数の溝６０５を有するベース基板６１０を用意し、偏向器基板６０１とシールド電極基板６０２ａ、６０２ｂとをベース基板６１０に対して設置したものである。構造が複雑であるが、偏向器基板６０１およびシールド電極基板６０２ａ、６０２ｂはそれぞれ、ベース基板６１０とのみアライメントすればよく、組み立てが容易である。

次に、上記説明した偏向器５００の作製方法について図７（ａ）〜（ｉ)および図８（ｊ）〜（ｍ）を用いて説明する。偏向器５００は、例えば、以下の（１）〜（１３）に示す工程を行うことにより作製する。この場合、偏向器５００は主に半導体プロセスを用いて作製されるため、偏向器アレイ６００も同様の方法で作製することができる。
（１）偏向器基板６０１を用意する。偏向器基板６０１はシリコンより成り、厚さは例えば２００μｍのものを用いる。基板６０１の厚さは、偏向感度を決定する重要な要素であるので、偏向感度に応じて適宜選択すればよい。次に、熱酸化法を用いて、偏向器基板６０１の表裏面に膜厚１．５μｍの二酸化シリコン５０７を形成する（図７（ａ））。
（２）偏向器基板６０１の表面にノボラック系のレジストを用いて、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（不図示）。次に、ＣＦ_４やＣＨＦ_３等のガスを用いた反応性イオンエッチングを行い、二酸化シリコン５０７をエッチングする。その後、レジストを除去する（図７（ｂ））。

（３）シリコンである偏向器基板６０１に誘導結合型プラズマおよびＢＯＳＣＨプロセスを用いた反応性イオンエッチングを行い、裏面側の二酸化シリコン５０７を露出させる（図７（ｃ））。これにより、開口（第１の開孔）５３１ａ、５３１ｂが形成される。
（４）基板６０１の表裏面に残された二酸化シリコン５０７をバッファードフッ酸を用いて、除去する（不図示）。その後、熱酸化法を用いて、偏向器基板６０１の表裏面および開口５３１ａ、５３１ｂの側壁に膜厚１．５μｍの二酸化シリコンから成る絶縁層５０４を形成する（図７（ｄ））。
（５）ガラス等の絶縁体に金を成膜した導電性基板５０９を用意する。導電性基板５０９は金属から成る基板でも良い。次に、ノボラック系のレジスト５０８を導電性基板５０９に塗布し、偏向器基板６０１と導電性基板５０９とを接着する（図７（ｅ））。

（６）酸素を用いた反応性イオンエッチングを行い、開口５３１ａ、５３１ｂの底部のレジスト５０８を除去し、導電性基板５０９を露出させる。その後、硫酸銅メッキ液を用いて、開口５３１ａ、５３１ｂ内に、銅の電気メッキを、偏向器基板６０１から銅が突出するまで行う（図７（ｆ））。
（７）偏向器基板６０１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の除去および導電性基板５０９の離脱を行う。次に、偏向器基板６０１の表裏面を化学機械研磨（ＣＭＰ）を用いて平坦化する（図７（ｇ））。
（８）チタン／金／チタンをそれぞれ５ｎｍ／１００ｎｍ／５ｎｍの厚さで連続蒸着して配線層５０２を形成する（図７（ｈ））。チタンの膜厚は密着促進の働きをすればよく、数ｎｍ〜数百ｎｍの範囲で使用される。また、導電層となる金は数十ｎｍ〜数百ｎｍの範囲で使用される。
（９）配線層５０２上にノボラック系のレジストを用いて、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（不図示）。次に、塩素やアルゴン等のガスを用いた反応性イオンエッチングを行い、チタン／金／チタンからなる配線層５０２をエッチングし、配線７０７ａ、７０７ｂを形成する。その後、レジストを除去する（図７（ｉ））。

（１０）基板６０１の裏面にレジスト等を塗布して保護膜５１１とする（図８（ｊ））。
（１１）基板６０１表面の絶縁層５０４上にノボラック系のレジストであるＡＺＰ４６２０（クラリアントジャパン製）を８μｍの厚さで塗布して、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（不図示）。次に、ＣＦ_４やＣＨＦ_３等のガスを用いた反応性イオンエッチングを行い、絶縁層５０４に開口を形成し、シリコンから成る偏向器基板６０１を露出させる（図８（ｋ））。
（１２）シリコンである偏向器基板６０１に誘導結合型プラズマおよびＢＯＳＣＨプロセスを用いた反応性イオンエッチングを、底面の絶縁層５０４が露出するまで行う（図８（ｌ））。これにより、開口５３２が形成される。
（１３）バッファードフッ酸用いて二酸化シリコンである絶縁層５０４を開口５３２の側面および底面から除去し、偏向電極５０３ａ、５０３ｂを露出させる。なお、この工程では裏面はレジスト等からなる保護膜によって保護されているため、エッチングされない。その後、レジストを除去する（図８（ｍ））。これにより、側壁に偏向電極５０３ａ、５０３ｂを設置された貫通孔（第２の開孔）５１３が形成される。

本実施例によれば、荷電粒子線の偏向器において、荷電粒子線の照射によるチャージアップの可能性を低くすることができ、安定した動作を期待できる。また、簡単な構造の偏向器を提供することができる。また、この偏向器を荷電粒子線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２の実施例］（電子ビーム露光装置の構成要素説明）
本発明の第２の実施例では、第１の実施例において説明した荷電粒子線の偏向器アレイをブランカーアレイとして用いた電子ビーム露光装置の例を示す。なお、本実施例は、電子ビームに限らずイオンビームを用いた露光装置にも同様に適用できる。
図９は本発明の第２の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９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。

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。

次に、図１０は、図９の装置のマルチソースモジュール１の機能を説明する図である。同図を用いてマルチソースモジュール１およびマルチモジュール１からウエハ４に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。
図１０において、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。第１の実施例において説明した偏向器アレイはブランカーアレイ１０７として用いられる。

図１１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およびマルチモジュール１からウエハ４に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。
コンデンサーレンズ１０２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１０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１０のブランキングアパーチャＡＰによって遮断されないため、ウエハ４には照射される。

図１０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、像の回転および倍率は、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１２に示す。
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１０５、１０６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１３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）では微小デバイス、例えば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１４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微小デバイスを低コストに製造することができる。

［発明の適用範囲］
上述においては、本発明をブランカーを構成する偏向器に適用した例を示したが、本発明は、荷電粒子を収束または発散させる電子レンズを構成する偏向器に適用することも可能である。また、上述においては、偏向器を３×３の９カラム分配列した例を示したが、カラム数に限定はない。現在、カラム数は千〜数千が一般的である。また、上述においては、偏向器５００を、マトリクス状（２次元アレイ状）に配置した偏向器アレイの例を示したが、ライン状（１次元アレイ状）に配置したものであってもよい。さらに、スペーサ６０３ａ、６０３ｂは、円筒形状のガラスを用いた例を示したが、円柱形状または球体であってもよく、材質もガラスに限定されない。特に、偏向器基板６０１のスペーサと接する部分が絶縁層である場合には、導体であってもよい。

本発明の一実施例に係る偏向器アレイの構造を説明する図である。 図１における偏向器基板の構造を説明する図である。 図２における偏向器の構造を説明する図である。 図１におけるシールド電極基板の構造を説明する図である。 図１の偏向器アレイにおける偏向器１個当たりの構造を説明する断面図である。 図１の偏向器アレイの変形例を説明する断面図である。 図５の偏向器の作製方法を説明する図である。 図５の偏向器の作製方法を説明する図である。 本発明の第２の実施例に係る電子ビーム露光装置の要部概略を示す図である。 図９の装置のマルチソースモジュールの機能を説明する図である。 図９の装置のカラム毎の電子光学系を説明する図である。 図１の装置のシステム構成を説明する図である。 本発明の第３の実施例に係るデバイスの製造プロセスのフローを説明する図である。 図１３におけるウエハプロセスを説明する図である。 本発明の背景技術を説明する図である。

符号の説明

１ マルチソースモジュール（第１の電子光学系）
２１，２２，２３，２４ 磁界レンズアレイ（第２の電子光学系）
３ 主偏向器（第２の電子光学系）
４ ウエハ
５ ステージ
６ ステージ基準板
７ 反射電子検出器
２１〜２４ 磁界レンズアレイ
１０１ 電子源（荷電粒子源）
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
５００ 偏向器
５０２ 配線層
５０３ａ，５０３ｂ 偏向電極
５０４ 絶縁層
５０７ 二酸化シリコン
５０８ レジスト
５０９ 導電性基板
５１３ 貫通孔（第２開孔）
５３１ａ，５３１ｂ 開孔（第１開孔）
５３２ 開口
６００ 偏向器アレイ
６０１ 偏向器基板
６０２ａ，６０２ｂ シールド電極基板
６０３ａ，６０３ｂ スペーサ
６０５ａ〜６０５ｄ 溝
６０６ 中心部
６０７ 絶縁層
６０８ シールド電極
６０９ 開口
７０４ パッド
７０６ 偏向部
７０７ａ，７０７ｂ 配線
ＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４ 磁界レンズ
ＭＤ 磁性体円板
ＣＣ 共通コイル

Claims (15)

1. 荷電粒子線を偏向する偏向器を複数個アレイ状に配列した偏向器基板と、シールド用に接地される導電層を有するシールド電極基板とを対面させて配置した偏向器アレイであって、
   前記偏向器は、前記偏向器基板に形成された貫通孔と、該貫通孔の側壁に互いに対向して設置された少なくとも１対の偏向電極とを有し、
   前記シールド電極基板は、前記各貫通孔に対応して設けられた複数の開口と、前記偏向器基板に対面する側およびその反対側の少なくとも一方の面に配置された前記導電層とを有することを特徴とする偏向器アレイ。
2. 前記シールド電極基板が、前記開口を有するメンブレン部と、前記メンブレン部を支持する支持部とを有していることを特徴とする請求項１に記載の偏向器アレイ。
3. 前記シールド電極基板は、前記偏向器基板の両側に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の偏向器アレイ。
4. 前記偏向器基板の荷電粒子線入射側に位置する第１のシールド電極基板および前記偏向器基板のそれぞれを、前記偏向器基板の荷電粒子線出射側に位置する第２のシールド電極基板が個別に支持していることを特徴とする請求項３に記載の偏向器アレイ。
5. 前記偏向器基板およびシールド電極基板を個別に支持するベース基板をさらに有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の偏向器アレイ。
6. 前記基板の２以上が、スペーサを位置決めするための溝または凹部を有し、かつ前記溝または凹部に設置されたスペーサを介して接触していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の偏向器アレイ。
7. 前記溝または凹部の断面がＶ型形状であることを特徴とする請求項６に記載の偏向器アレイ。
8. 前記スペーサが円筒もしくは円柱状または球状であることを特徴とする請求項６または７に記載の偏向器アレイ。
9. 前記開口が前記貫通孔より小さいことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の偏向器アレイ。
10. 請求項１〜９のいずれか１つに記載の偏向器アレイを製造する方法であって、
    前記偏向器アレイを構成する個々の偏向器に対し、
    前記少なくとも一対の偏向電極の形状および配置に対応する複数の第１開孔を基板に形成する第１の工程と、
    前記複数の第１開孔のそれぞれに金属を充填して前記電極となる金属体を形成する第２の工程と、
    前記貫通孔に前記少なくとも一対の偏向電極を配置した形状に対応する第２開孔を前記複数の第１開孔の間およびその近傍を含む部分に形成して前記貫通孔内に前記金属体の側面を露出させる第３の工程と
    を備えることを特徴とする偏向器アレイの製造方法。
11. 前記基板は、導体または半導体であり、前記第１の工程の後に、少なくとも前記第１開孔の側壁に絶縁層を形成する第４の工程をさらに含む請求項１０に記載の製造方法。
12. 前記第３の工程の後に、前記金属体の表面に酸化防止用の金属保護膜を単数または複数層形成する第５の工程をさらに含む請求項１０または１１に記載の製造方法。
13. 前記第２の工程が、めっきにより前記金属を充填する工程を含む請求項１０〜１２のいずれか１つに記載の製造方法。
14. 荷電粒子線を用いて被露光基板を露光する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、
    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１〜９のいずれか１つに記載の偏向器アレイを有することを特徴とする荷電粒子線露光装置。
15. 請求項１４に記載の荷電粒子線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。