JP2007019242A - 偏向器、荷電粒子線露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電が起こりにくく、且つ、帯電による漏れ電界を遮蔽し、影響を最小限にとどめることができる荷電粒子線露光装置に使用される偏向器及びその荷電粒子線露光装置及びその荷電粒子線露光装置を用いるデバイス製造方法を提供する。
【解決手段】偏向器は、偏向電極の上方及び下方のうち少なくとも一方に配置され、対向配置された偏向電極間へ及ぼされる外部電磁界からの影響を低減するための遮蔽電極を有し、偏向電極近傍の部材への荷電粒子の入射を低減し、帯電が起こりにくく、帯電による漏れ電界を遮蔽し、影響を最小限にとどめ、部材の帯電による漏れ電界の偏向電極の間への伝播経路を長く且つ複雑にすることが出来る。荷電粒子線露光装置は、荷電粒子源の中間像を複数形成する第１の電子光学系は、偏向器を有するため、偏向器の部材による帯電による影響を低減でき、動作は安定する。デバイス製造方法は、荷電粒子線露光装置を用いてデバイスを製造するため、安定した動作でデバイスを製造できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に半導体集積回路等の露光に使用される、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使用される偏向器及びその荷電粒子線露光装置及びその荷電粒子線露光装置を用いるデバイス製造方法に関するものである。

一般に、半導体デバイスの生産において、電子ビームリソグラフィー技術は、０.１μm以下の微細パターンの露光を可能にするリソグラフィー技術として注目されている。このリソグラフィー技術は、従来の光リソグラフィー技術と比較して、０.０５μm以下の微細パターンが容易に描画できる、物理的なマスクを必要としないためマスクコストがかからず大幅な製造コスト削減が見込める、レイアウトデータを直接描画データに変換できるためＴＡＴが短縮する、といった優れた特長をもっている。これまでに、１本ビームでウェハを描画する、いわゆる「一筆書き」と呼ばれる、「可変成形ビーム方式」や、ステンシルマスクに形成したホールパターンや矩形パターンといった繰り返しの多い単純パターンを縮小転写する「図形一括露光方式」等の露光方式が各社から提案されており、実用化されている。
しかしながら、従来の電子ビームリソグラフィー技術は、根本的には、１本の電子ビームによりパターンを描画している為、一括転写を前提とした光リソグラフィー技術と比較してパターン露光に要する時間が長く、大量のウェハを効率的に処理する半導体デバイスの大量生産においては、十分なスループットが得られないという課題を抱えている。
これに対して、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。 “安田 洋：応用物理 ６９、１１３５（１９９４）”（非特許文献１）及び特開２００１−３３２４７３号公報（特許文献１）
このシステムは、要素電子光学系により１０００本以上の電子ビーム（マルチビーム）の中間像を各々形成し、さらに各中間像を縮小電子光学系を介してウェハに投影してパターンの描画を行なうものであり、従来の一本ビーム方式と比較して、大幅なスループットの向上が期待される。要素電子光学系には、絞り・偏向器・レンズがアレイ状に形成された、アパーチャアレイ・ブランカーアレイ・レンズアレイと呼ばれる電子光学素子が光軸上に縦列に配置されており、これにより１０００本ビームのそれぞれを独立に収束及びＯＮ／ＯＦＦ制御し、マルチビームのドットパターンを形成する。

図８の断面図を参照して、この「マルチビームシステム」に用いられるブランカーアレイを説明する。
ここで、第１の偏向電極５２及び第２の偏向電極５３の間に開口５１が各々設けられる。ブランカーアレイは、偏向器をアレイ状に配列したものであり、開口を通過した荷電粒子ビームを試料上に照射する時には、第１の偏向電極５２及び第２の偏向電極５３ に接地電位の信号を印加し、遮断する時には、第１の偏向電極５２及び第２の偏向電極５３ に正負の電位の信号を同時に印加することで、複数の電子ビームの照射を個別にＯＮ／ＯＦＦ制御する機能を持っている。
また、特開２００４−１５２５０４号公報（特許文献２）では、荷電粒子線を精度よく偏向する偏向器を提供することを目的として、荷電粒子線を偏向する偏向器であって、前記荷電粒子線が通過すべき開口が設けられた基板と、前記荷電粒子線を偏向すべく前記開口内の側面に設けられた偏向電極と、前記偏向電極から延長され、前記開口から外側へ広がる導電性の電極延長部とを備えることを特徴とする偏向器が提案されている。
特開２００１−３３２４７３号公報 特開２００４−１５２５０４号公報 安田 洋：応用物理 ６９、１１３５（１９９４）

しかし、従来のブランカーアレイは、以下の課題を有している。
露光装置の筐体内には、電子銃から発生される電子線以外にも、ブランキングアパーチャからの散乱電子や、筐体内で二次的に発生する反射電子や２次電子といった浮遊電子が存在する。このような筐体内の浮遊電子が、偏向電極近傍に露出した非導電材料と反応すると、非導電材料表面に帯電電位が発生する。この帯電による漏れ電界は、偏向電極内の電界の形状を歪ませる為、偏向電極内を通過する荷電粒子線の偏向制御及び位置制御を精度よく行うことが難しくなる、結果として、ウェハ上でのビームの位置ズレやピンボケを引き起こすため、精度の良いパターン描画が困難になる。
一方、ブランカーアレイの偏向電極周囲を完全に導電性の材料で被覆することは、作製方法が非常に複雑になり、実際上は素子の加工精度や歩留まりの観点から難しい。また、材料の酸化や、荷電粒子線照射化でのコンタミ付着といった観点からも導電性材料による完全被覆は難しいことが分かっている。そのため、電極近傍には、シリコン酸化膜などの絶縁材やカーボンなどの有機非導電物といった、様々な非導電材料が、微小ではあるが露出してしまい、結果として、局所的な帯電電位による偏向電界の歪みを生じさせる。
そこで、本発明は、帯電が起こりにくく、且つ、帯電による漏れ電界を遮蔽し、影響を最小限にとどめることができる荷電粒子線露光装置に使用される偏向器及びその荷電粒子線露光装置及びその荷電粒子線露光装置を用いるデバイス製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の荷電粒子線偏向器は、電子源から放射される荷電粒子線が通過する軌道を挟むように対向配置され、前記荷電粒子線の軌道を偏向制御する偏向電極と、
前記偏向電極の上方及び下方のうち少なくとも一方に配置され、対向配置された前記偏向電極間へ及ぼされる外部電磁界からの影響を低減するための遮蔽電極を備える。
さらに、本発明の荷電粒子線偏向器は、前記偏向電極は、前記荷電粒子線の光軸に平行に対向して平板状に形成される。
さらに、本発明の荷電粒子線偏向器は、前記遮蔽電極は、前記荷電粒子線が通過するように筒状に形成される。
さらに、本発明の荷電粒子線偏向器は、前記対向して配置される偏向電極の間に前記筒状の遮蔽電極の延長部が挿入される。
さらに、本発明の荷電粒子線偏向器は、前記遮蔽電極は、電気的に接地される。
さらに、本発明の荷電粒子線偏向器は、前記遮蔽電極部材は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈのいずれかで構成される。
さらに、本発明の荷電粒子線偏向器は、アレイ状に配置される。
さらに、本発明の荷電粒子線偏向器は、前記偏向電極を有する偏向電極基板と、
前記遮蔽電極を有する遮蔽電極基板と、が電極バンプを介して接続される。
さらに、本発明の荷電粒子線偏向器は、前記偏向電極基板と前記遮蔽電極基板との前記電極バンプを介しての接続はＡｕによる常温接合である。
さらに、本発明の荷電粒子線露光装置は、荷電粒子線を放射する電子源と、
前記１から９のいずれかに記載の偏向器を有し、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露光対象上に投影する第２の電子光学系と、
前記露光対象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、前記露光対象を露光する。
さらに、本発明のデバイス製造方法は、前記荷電粒子線露光装置を用いて露光対象を露光する工程と、露光された前記露光対象を現像する工程と、を備える。

本発明の荷電粒子線偏向器によれば、前記偏向電極の上方及び下方のうち少なくとも一方に配置され、対向配置された前記偏向電極間へ及ぼされる外部電磁界からの影響を低減するための遮蔽電極を有する。
このため、偏向電極近傍の部材への荷電粒子の入射を低減し、帯電が起こりにくく、且つ、帯電による漏れ電界を遮蔽し、影響を最小限にとどめ、部材の帯電による漏れ電界の偏向電極の間への伝播経路を長く且つ複雑にすることが出来る。
さらに、外部電磁界からの漏れ電界による偏向電界の歪みを低減し、帯電によるビームのシフトやボケが最小限に押さえられ、精度の高いパターン描画を行うことが可能になる。
また、遮蔽電極を電気的に接地する事で、浮遊電位による偏向電界の歪みを防止する。
さらに、本発明の荷電粒子線偏向器によれば、前記対向して配置される偏向電極の間に前記筒状の遮蔽電極の延長部が挿入される。
この延長部を有することにより、本発明の荷電粒子線偏向器を高い加工精度で容易に作製することが可能になる。
さらに、本発明の荷電粒子線偏向器によれば、前記遮蔽電極部材は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈのいずれかで構成される。このため、電極表面は酸化せず、表面酸化膜による帯電を防止することが出来るため、より精度の高い偏向制御が実現可能である。
さらに、本発明の荷電粒子線偏向器によれば、アレイ状に配置されるため、複数の荷電粒子線を独立に、且つ、精度良く偏向制御することができ、スループットの高いマルチ荷電粒子線描画装置を実現することができる。
さらに、本発明の荷電粒子線偏向器によれば、前記偏向電極を有する偏向電極基板と、前記遮蔽電極を有する遮蔽電極基板と、が電極バンプを介して接続される。
このため、本発明の荷電粒子線偏向器を、加工精度良く、また、歩留まり良く作製できる。
また、偏向電極と遮蔽電極間及び偏向電極と遮蔽電極の延長部間を空隙により絶縁することが出来、ビーム通過領域近傍において、両電極を絶縁する部材の帯電を防止できる。
また、電極バンプの高さと遮蔽電極の延長部の高さを制御することにより、偏向電極と遮蔽電極の空隙の幅を、μmオーダーで制御することが出来、漏れ電界の遮蔽能が上がる。
さらに、本発明の荷電粒子線偏向器によれば、前記偏向電極基板と前記遮蔽電極基板との前記電極バンプを介しての接続はＡｕによる常温接合である。
このため、Ａｕ常温接合により両基板を電極バンプを介して接続することで、接着剤が不要な為、コンタミ低下や製造歩留まり向上する。
また、常温での接合により熱処理が不要なため、接合後の温度による材料の膨張率の違いによる変形が避けられるため、加工精度及び加工容易性が著しく向上する。
さらに、本発明の荷電粒子線露光装置によれば、前記荷電粒子源の中間像を複数形成する第１の電子光学系は、前記偏向器を有するため、偏向器の部材による帯電による影響を低減でき、また、部材の帯電からの漏れ電界による偏向電界の歪みを低減することが出来、本発明の荷電粒子線露光装置の動作は安定する。
また、偏向器が簡単な構成のため、信頼性が高く、歩留まり良く安価に製造できる。
さらに、本発明のデバイス製造方法によれば、前記荷電粒子線露光装置を用いてデバイスを製造するため、安定した動作でデバイスを製造できる。

以下、本発明を、その実施例に基づいて、図面を参照して説明する。

まず、図１等を参照して本発明の実施例１の偏向器を説明する。
図１は本発明の実施例１の偏向器５００の概念図で、図６（ａ）は断面図、図６（ｂ）は偏向電極５０１の上面図、図６（ｃ）は遮蔽電極５０２及び５０３の平面図である。なお、図６（ａ）の断面図は、図６（ｂ）及び（ｃ）の平面図のＡ−Ａ’位置における断面が示される。図７は本発明の実施例１の偏向器５００の製造プロセス図である。
なお、本発明の実施例１の偏向器を電子ビームに対して実施した場合を前提として説明を進めるが、イオンビームに対しても同様に適用することが出来る。
図１を参照して、本発明の実施例１の偏向器５００の電極構成と効果について説明する。
偏向器５００は、電子ビームの光軸５２０上に配置された、平行平板型の偏向電極５０１、光軸５２０上の偏向電極５０１の上下に配置された筒型の第１遮蔽電極５０２、第２遮蔽電極５０３から構成される。偏向電極５０１と第１遮蔽電極５０２は、本発明に係る通り、少なくとも一部が荷電粒子線の光軸５２０と垂直な平面において共存する、すなわち、図１において、偏向電極５０１と第１遮蔽電極５０２の光軸５２０方向の端が、一致若しくは重なるように配置されている。偏向電極５０１と第２遮蔽電極５０３についても同様に配置されている。なお、偏向電極５０１と第１遮蔽電極５０２間、及び偏向電極５０１と第２遮蔽電極５０３間は、数μmの空隙により電気的に絶縁されている。このような電極構成においては、第１遮蔽電極５０２、第２遮蔽電極５０３が、偏向電極５０１近傍の部材のもつ電位、例えば帯電電位により発生する電界が、第１偏向電極５０１ａと第２偏向電極５０１ｂ間へ伝播することを防ぐため、偏向電極間の偏向電界が歪まない。このため、帯電等の外部電界によるビームシフトやボケが最小限に押さえられ、精度の高いパターン描画を行うことが可能になる。

次に、図６を用いて、本発明の実施例１である偏向器５００について説明する。
なお、偏向器５００をマトリックス状に配置すれば、マルチビームシステムに対応した偏向器アレイとなる。
先ず、偏向器５００の構造について説明する。図６に示されるように、偏向器５００は偏向電極からなる偏向電極基板５０１と、接地された遮蔽電極からなる第１遮蔽電極基板５０２、及び第２遮蔽電極基板５０３が光軸方向に積層された構造になっている。
なお、以後は、第１遮蔽電極基板５０２と第２遮蔽電極基板５０３は、同一構造のものが上下反転して設置されていることから、同一基板として説明する。
偏向電極基板５０１は、光軸５２０を挟んで配置された第１偏向電極５０１ａと第２偏向電極５０１ｂ及び、第１偏向電極５０１ａに電圧信号を送る第１電圧印加手段５０４ａ、第２偏向電極５０１ｂに電圧信号を印加する第２電圧印加手段５０４ｂ及び、絶縁層５０５、グランド層５０６及び母材基板５１０からなる。
本実施例においては、第１偏向電極５０１ａ及び第２偏向電極５０１ｂには銅を、電圧印加手段５０４ａ及び５０４ｂ及びグランド層５０６には金を、母材基板５１０には微細加工性の良いシリコンを、絶縁層５０５には絶縁性の高い二酸化シリコン及び窒化シリコンを用いた。第１偏向電極５０１ａ及び第２偏向電極５０１ｂは、金・銅・アルミニウム・白金・パラジウムといった低抵抗の金属材料を用いることが出来る。電圧印加手段５０４ａ、５０４ｂ及びグランド層５０６は、金・銅・アルミニウム・白金・パラジウムといった低抵抗の金属材料を用いることが出来るが、特に表面層は金を使用した。その理由は、各電極基板を電極バンプを介して金常温接合により接続・積層することで、各電極基板を光軸５２０方向及び基板平面方向において精度良く積層出来ること、また接着剤が不要な為コンタミ低下や製造歩留まり向上が期待できること、また熱処理が不要なため接合後の温度による材料の膨張率の違いによる変形が避けられ加工容易性が向上することからくるものである。第１偏向電極５０１ａ及び第２偏向電極５０１ｂの寸法は、例えば幅１０μｍ×５０μｍ、光軸５２０方向の高さが２００μｍであり、第１偏向電極５０１ａと第２偏向電極５０１ｂの間の電子ビーム通過用貫通孔５１７の寸法は幅３０μｍ×５０μｍである。これらの寸法は所望の偏向感度により決定される。
その他、各主要な部材の寸法は図中に示した通りである。なお、第１偏向電極５０１ａ及び第１電圧印加手段５０４ａは、絶縁層５０５を介して第２偏向電極５０１ｂ及び第２電圧印加手段５０４ｂ及びグランド層５０６とは電気的に絶縁されている。
また、第２偏向電極５０１ｂ及び第２電圧印加手段５０４ｂは、絶縁層５０５を介して第１偏向電極５０１ａ及び第１電圧印加手段５０４ａ及びグランド層５０６とは電気的に絶縁されている。遮蔽電極基板５０２及び５０３は、母材基板に幅２０μｍ×４０μｍの電子ビーム通過用貫通孔５１８が開いた構造をとり、電極バンプ５０７、遮蔽電極部材５０８、遮蔽電極延長部５０９及びシリコンからなる母材基板５１１から構成される。

本実施例においては、電極バンプ５０７には、各電極基板を電極バンプを介して金常温接合により接続・積層するため、金を使用した。その理由は上述した通りである。また、遮蔽電極部材５０８及び遮蔽電極延長部には、酸化しないこと、機械強度が比較的高いこと、加工の容易性及びシリコンとの相性が比較的良いことからパラジウムを選択した。なお、各電極材料は金、白金、イリジウム、ロジウム、パラジウムなどの貴金属材料も用いることが出来る。電極バンプの大きさは幅２０μｍ×２０μｍ、高さ１５μｍであり、偏向電極基板との積層後には、高さ６μｍまで塑性変形する。
また、図６に示すのは省略したが、各電極基板の接続後の接合強度を確保するために、遮蔽電極基板５０２上には、略線対称となる位置に電極バンプ５０７を全３８０個配置している。遮蔽電極部材５０８及び遮蔽電極延長部５０９は、厚さ最大約２μｍであり、電極延長部５０９の光軸方向の長さは８μｍである。その他主要各部材の寸法は図示の通りである。
偏向器５００は、電極バンプを介して、電気的且つ機械的に偏向電極基板５０１と、第１遮蔽電極基板５０２、第２遮蔽電極基板５０３が光軸方向接続・積層されて形成されている。本実施例の場合は、偏向電極基板上の金からなるグランド層５０６と遮蔽電極基板上の金からなる電極バンプが接合されることで、各電極基板が電気的且つ機械的に接続・積層されている。
上述の説明により、接続後の偏向電極基板５０１と遮蔽電極基板５０２の基板間の距離は、電極バンプ５０７の高さと同じ６μｍであり、遮蔽電極延長部５０９の長さは８μｍであることから、光軸方向において、遮蔽電極延長部５０９の端部と偏向電極５０１ａ、５０１ｂの端部が２μｍ重なった構造になっている。また、光軸５２０に垂直な平面においても、遮蔽電極延長部５０９と偏向電極５０１ａ、５０１ｂの間に約３μｍの空隙が形成された構造になっており、各電極は電気的に絶縁されている。このような構造において、偏向器５００は、遮蔽電極５０２、５０３により、電子ビームが直接偏向電極基板５０１に露出した絶縁層５０５に照射されることが無くなるだけでなく、浮遊電子等による絶縁層５０５やコンタミ等の帯電電位に対しても、電界の偏向電極内部への伝播経路を長く且つ複雑にしているため、偏向電極内への漏れ電界を略完全にシールドしている。

次に、本発明の実施例１の偏向器５００の動作について説明する。
電子ビームが、第１偏向電極５０１ａと第２偏向電極５０１ｂとの間を通過するように照射された時を考える、第１偏向電極５０１ａ、第２偏向電極５０１ｂ に接地電位の信号を印加した場合には、両電極間を通過する電子ビームは軌道を変えることなく通過する。
一方、第１偏向電極５０１ａ、第２偏向電極５０１ｂに正負の電位の信号を同時に印加した場合には、両電極間に偏向電界が発生し、電子ビームを所望の方向に偏向することが出来る。また、第１遮蔽電極５０２、第２遮蔽電極５０３は、常時接地電位が与えられており、第１遮蔽電極５０２、第２遮蔽電極５０３が浮遊電位を持つことによる偏向電界の歪みを防止している。
次に、上記説明した偏向器５００の作製方法について図７（ａ）〜（ｋ）を用いて説明する。なお、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、偏向器をマトリックス状に配置したマスクパターンを使用すれば、同様のプロセスにて偏向器アレイが作製できる。

先ず、本実施例１を構成する偏向電極基板５０１の作製方法を、図７（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。
（１）母材基板５１０を用意する。母材基板５１０はシリコンより成り、厚さは例えば２００μｍのものを用いるが、偏向感度を決定する重要な要素である。（図７（ａ））次に、熱酸化法を用いて、母材基板５１０の表裏面に膜厚１.５μｍの二酸化シリコン層を形成する（不図示）。母材基板５１０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ーを行い、エッチングのマスクを形成する（不図示）。
次に、ＣＦ４やＣＨＦ３等のガスを用いた反応性イオンエッチングを行い、二酸化シリコンをエッチングする。その後、レジストを除去する（不図示）。
（２）二酸化シリコン層をマスクとして、シリコンである母材基板５１０に誘導結合型プラズマ及美ＢＯＳＣＨプロセスを用いた反応性イオンエッチングを行い、貫通孔５１６を形成する（不図示）。この貫通孔５１６が第１偏向電極５０１ａ及び第２偏向電極５０１ｂのモールドとなる。その後、マスクである二酸化シリコン層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、母材基板５１０の表裏面及び開口の側壁に膜厚１.５μｍの二酸化シリコン層を成膜する。さらにLＰＣVＤ法を用いて、０.５μmの窒化シリコン層を同様に成膜し、２μｍの厚さの絶縁層５０５を形成する（図３（ｂ））。
（３）ＣＶＤや電気めっき法を用いて、貫通孔５１６内部に銅の埋め込み成膜を行い、母材基板５１０の表裏面に銅を突出させる。（不図示）。次に、母材基板５１０の表裏面に突出した銅を化学機械研磨（ＣＭＰ）を用いて平坦化する（図７（ｃ））。
（４）母材基板５１０の表面に対して、電圧印加手段５０４ａ、５０４ｂ及びグランド層５０６となる金属層として、チタン/金をそれぞれ５０ｎｍ／２００ｎｍの厚さで連続蒸着する。その後。金属層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ーを行い、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/金をエッチングし、電圧印加手段５０４ａ、５０４ｂ及びグランド層５０６を形成する。その後、レジストを除去する（不図示）。同様に、母材基板５１０の裏面に対して、グランド層５０６となる金属層としてチタン／金をそれぞれ５０ｎｍ／２００ｎｍの厚さで連続蒸着し、その後反応性イオンエッチングを行い、チタン／金をエッチングし、グランド層５０６を形成する。（図７（ｄ））。
（５））絶縁層５０５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ーを行い、エッチングのマスクを形成する（不図示）。
次に、ＣＦ４やＣＨＦ３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５０５に開口を形成する。次に、誘導結合型プラズマ及びＢＯＳＣＨプロセスを用いた反応性イオンエッチングを用いて、シリコンから成る母材基板５１０をエッチングし底面の絶縁層５０５を露出させ、貫通孔５１７となる開口形成する。次に、バッファードフッ酸及びＣＦ４を用いたケミカルドライエッチングを行ない、開口内の二酸化シリコンと窒化シリコンからなる絶縁層５０５を除去し、貫通孔５１７内部に第１偏向電極５０１ａ及び第２偏向電極５０１ｂを露出させる。その後、レジストを除去すし、偏向電極基板５０１が完成する（図７（ｅ））。

次に、本実施例を構成する遮蔽電極基板５０２の作製方法を、図７（ｆ）〜（ｊ）を参照にして説明する。
（６）母材基板５１１を用意する。母材基板５１１はシリコンより成り、厚さは例えば２００μｍのものを用いる。
次に、熱酸化法を用いて、母材基板５１０の表裏面に膜厚０.１μｍの二酸化シリコンからなるバリア膜５１３を形成し、その後、裏面のみバッファードフッ酸を用いて二酸化シリコンを除去する。（不図示）。バリア膜５１３は母材シリコンが遮蔽電極部材５０８となる金属と拡散・反応するのを防止する役割を果たす。次に、バリア膜５１３表面に対して、シード層５１２となる金属層としてチタン/パラジウムをそれぞれ５０nm/５００nmの厚さで連続蒸着する。シード層５１２は最終的には遮蔽電極部材５０８となる（図７（ｆ））。次に、シード層５１２表面に、ノボラック系のレジストであるＡZＰ４９０３を１５μｍの厚さで塗布して、フォトリソグラフィーを行い、電極バンプ５０７の型となるレジストモールドを形成する（不図示）。次に、シード層５１２をシード電極として、電気めっきにより、１５μm厚さの電極バンプ５０７を形成する。その後レジストを除去する（図７（ｇ））。
（７）次に、ノボラック系のレジストであるＡＺＰ４９０３を２２μｍの厚さで塗布して、フォトリソグラフィーを行い、幅２０μm×４０μmの開口からなるレジストパターン５１４を形成する。
次に、レジストパターン５１４をマスクとして、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により、シード層５１２のチタン/パラジウムをエッチングする。次に、レジストパターン５１４をマスクとして、ＣＦ４やＣＨＦ３等のガスを用いた反応性イオンエッチングにより、バリア層５１３の二酸化シリコンをエッチングし母材基板５１１であるシリコン表面を露出させる。
次に、レジストパターン５１４をマスクとして、誘導結合型プラズマ及びＢOSＣＨプロセスを用いた反応性イオンエッチングを行い、母材基板５１１であるシリコンをエッチングし、電子ビーム通過用貫通孔５１８を形成する。この際、レジストパターン５１４の厚さは約１８μmになっている。（図７ｈ）。
（８）裏面からシード層５１５となる金属層としてクロム/パラジウムを１００/５００nmの厚さで連続蒸着する。次に、表面から、Ｏ_２等のガスを用いたプラズマエッチングにより、レジストパターン５１４をアッシングし、レジストパターン５１４の厚さを１６μｍにする（図７（ｉ））。その後、無電解メッキ法によりＰｄを１.５μｍの厚さで形成する。この際、母材基板５１１裏面、電子ビーム通過用貫通孔５１８内部、及びレジストパターン５１４側面のＰｄシード層５１５のある部分にはＰｄ膜が成長し、遮蔽電極部材５０８及び遮蔽電極延長部５０９が形成される。本実施例のレジストパターン５１４の膜厚では、遮蔽電極基板５１１表面から８μｍの高さを持つ遮蔽電極延長部５０９が形成される。なお、レジストパターン５１４の膜厚及びシード層５１５膜厚及びＰｄめっき膜厚を変えることで、遮蔽電極延長部５０９は所望の高さに制御すること出来る。その後レジストを除去し、遮蔽電極基板５０２が完成する（図７（ｊ））。

次に、本実施例１の偏向器５００の作製方法の最終工程にあたる、基板接続工程について説明する。
（９）偏向電極基板５０１と遮蔽電極基板５０２を１枚ずつ用意し、市販の表面活性化ウェハボンダーに、遮蔽電極延長部５０９と偏向電極基板５０１上面とが向かい合う向きで装填する。次に、各基板上のアライメントマークの画像処理により（不図示）、電子ビームの光軸５２０上に、偏向電極基板５０１上のビーム通過用貫通孔５１７と遮蔽電極基板５０２上のビーム通過用貫通孔５１８が配置されるように位置合わせをおこなう。なお、市販のウェハボンダーによれば、装置仕様で±２μｍ、実質±１μｍ以内の実装精度にて位置合わせをおこなうことが出来る。次に、Ａｒプラズマにて両基板のグランド層５０６、電極バンプ５０７の表面を洗浄・活性化後、直ちに光軸５２０方向に、圧力換算で約４２０MＰａの荷重を加えて電極バンプ５０７を塑性変形させ、グランド層５０６と電極バンプ５０７の表面を物理的に接合し、偏向電極基板５０１と遮蔽電極基板を機械的かつ電気的に接続する。同様に、偏向電極基板５０１下面にも同様に遮蔽電極基板５０２を接続・積層し、偏向器５００が完成する。

次に、本発明の実施例１の荷電粒子線の偏向器をマトリックス状に配置した偏向器アレイをブランカーアレイとして用いた本発明の実施例２の荷電粒子線露光装置を説明する。
なお、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２の要部概略図を参照して、本発明の実施例２の荷電粒子線露光装置を説明する。
図３において、マルチソースモジュール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１は、３ｘ３に配列されていて、その詳細については後述する。磁界レンズアレイ２１、２２、２３，２４は、３ｘ３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、ウェハ４上に投影される。
そして、一つのマルチソースモジュール１からの電子ビームがウェ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２は、９カラム（ｃｏｌ．１〜ｃｏｌ.９）から構成される。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ェハ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。主偏向器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ェハ４上でＸ，Ｙ方向に変位させる装置である。
ステージ５は、ウェハ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装置で、ステージ基準板６が固設される。反射電子検出器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装置である。

次に、図３は、一つのカラムの詳細図で、図３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からウェハ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。
電子源１０１は、電子銃から構成され、クロスオーバ像を形成する。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枚の開口電極から成る静電レンズである。アパーチャアレイ１０３は、開孔が２次元配列して形成された構成要素、レンズアレイ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構成要素、偏向器アレイ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構成要素、ブランカーアレイ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構成要素である。本発明の実施例１において説明した偏向器アレイはブランカーアレイとして用いられる。

次に、図４を用いて各機能を説明する。
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１０１の中間像１０１ａ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１０１ａ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３に示されるブランキングアパーチャＡＰによって遮断されるため、ウェハ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３に示されるブランキングアパーチャＡＰによって遮断されないため、ウェハ４には照射される。
図３に示される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１０１ａ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、ウェハ４に投影される。この時、複数の中間像１０１ａがウェハ４に投影される際の光学特性のうち、像の回転、倍率は、ブランカーアレイ１０７上の各中間像１０１ａの位置を調整できる偏向器アレイ１０４、１０５で調整でき、焦点位置は、カラムｃｏｌ．１〜ｃｏｌ.９毎に設けられた静電若しくは磁界レンズから成るダイナミックフォーカスレンズ１０８、１０９で調整できる。

次に、図５の参照して本発明の実施例２のシステム構成を説明する。
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ｃｏｌ．１〜ｃｏｌ．９の数である９個装備されている。
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。

次に、図９、図１０を参照して、本発明の実施例２の荷電粒子線露光装置を用いて半導体デバイスを製造する本発明の実施例３のデバイス製造方法を説明する。
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（露光制御データ作成）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。

本発明の偏向器の構成図である。 本発明の荷電粒子線露光装置の要部概略図である。 本発明の荷電粒子線露光装置を構成するカラム毎の電子光学系の構成図である。 本発明の荷電粒子線露光装置を構成するマルチソースモジュールの機能の説明図である。 本発明の荷電粒子線露光装置のシステム構成図である。 本発明の偏向器の詳細な構造図である。 本発明の偏向器の作製方法の説明図である。 マルチビームシステムに用いられるブランカーアレイの説明図である。 本発明のデバイス製造方法のフローの説明図である。 図９のフローの詳細なウエハプロセスの説明図である。

符号の説明

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 ウェハ ５ ステージ
６ ステージ基準板 ７ 反射電子検出器
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
５１ 開口 ５２ 第１ブランキング電極
５３ 第２ブランキング電極 ５００ 偏向器
５０１ 偏向電極（又は偏向電極基板）
５０１ａ、５０１ｂ 第１偏向電極、第２偏向電極
５０２ 遮蔽電極（又は遮蔽電極基板）
５０３ａ, ５０３ｂ 第１遮蔽電極、第２遮蔽電極
５０４ａ、５０４ｂ 第１電圧印加手段、第２電圧印加手段
５０５ 絶縁層 ５０６ グランド層
５０７ 電極バンプ ５０８ 遮蔽電極部材
５０９ 遮蔽電極延長部 ５１０ 母材基板（偏向電極基板）
５１１ 母材基板（遮蔽電極基板）５１２ シード電極（電極バンプ）
５１３ バリア層 ５１４ レジストパターン
５１５ シード層（Ｐｄめっき用）５１６ 貫通孔（偏向電極モールド用）
５１７ ビーム通過用貫通孔（偏向電極基板）
５１８ ビーム通過用貫通孔（遮蔽電極基板）
５２０ 光軸 ５３０ 電源（偏向電極）
５３１ 接地電源（遮蔽電極）
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 (11)

1. 電子源から放射される荷電粒子線が通過する軌道を挟むように対向配置され、前記荷電粒子線の軌道を偏向制御する偏向電極と、
   前記偏向電極の上方及び下方のうち少なくとも一方に配置され、
   対向配置された前記偏向電極間へ及ぼされる外部電磁界からの影響を低減するための遮蔽電極を備えることを特徴とする荷電粒子線偏向器。
2. 前記偏向電極は、前記荷電粒子線の光軸に平行に対向して平板状に形成される請求項１記載の荷電粒子線偏向器。
3. 前記遮蔽電極は、前記荷電粒子線が通過するように筒状に形成される請求項１記載の荷電粒子線偏向器。
4. 前記対向して配置される偏向電極の間に前記筒状の遮蔽電極の延長部が挿入される請求項３記載の荷電粒子線偏向器。
5. 前記遮蔽電極は、電気的に接地される請求項１から４のいずれかに記載の荷電粒子線偏向器。
6. 前記遮蔽電極部材は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈのいずれかで構成される請求項１から５のいずれかに記載の荷電粒子線偏向器。
7. アレイ状に配置される請求項１から６のいずれかに記載の荷電粒子線偏向器。
8. 前記偏向電極を有する偏向電極基板と、
   前記遮蔽電極を有する遮蔽電極基板と、が電極バンプを介して接続される請求項４記載の荷電粒子線偏向器。
9. 前記偏向電極基板と前記遮蔽電極基板との前記電極バンプを介しての接続はＡｕによる常温接合である請求項４記載の荷電粒子線偏向器。
10. 荷電粒子線を放射する電子源と、
    前記１から９のいずれかに記載の偏向器を有し、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露光対象上に投影する第２の電子光学系と、
    前記露光対象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、前記露光対象を露光することを特徴とする荷電粒子線露光装置。
11. 請求項１０記載の荷電粒子線露光装置を用いて露光対象を露光する工程と、露光された前記露光対象を現像する工程と、を備えるデバイス製造方法。

Images