JP2007329221A - 荷電粒子線レンズアレイ、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズアレイの枚数を少なくして小型化を図り、かつ高精度化といった各種条件を高いレベルで実現する荷電粒子線レンズアレイ、露光装置、及びデバイス製造方法を提供する。
【解決手段】複数の荷電粒子線の電子光学特性を制御する荷電粒子線レンズアレイにおいて、上層電極（第一電極）３０３、中層上電極（第二電極）３０４、中層下電極（第三電極）３０５、下層電極（第四電極）３０６の４枚一組から成り、前記上層電極（第一電極）３０３と前記下層電極（第四電極）３０６を電気的にグランドに接地し、前記中層上電極（第二電極）３０４と前記中層下電極（第三電極）３０５には、それぞれ逆相の電圧を印加する。この荷電粒子線レンズアレイ３０１を露光装置に適用し、かつデバイス製造方法に適用する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、主に半導体デバイス等の露光に用いられる荷電粒子線レンズアレイに関し、かつ荷電粒子線レンズアレイを用いた露光装置、及びデバイス製造装置に関する。

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粒子線で同時にパターンを描画するマルチ荷電粒子線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粒子線露光装置においては、マルチ荷電粒子線レンズのアレイ数により荷電粒子線の本数が決まり、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、マルチ荷電線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。

荷電粒子線レンズの一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（静電型レンズ）に関する主な従来技術を以下に示す。
即ち、Ｓａｓａｋｉ（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，１９（４），ｐ９６３，（１９８１））（非特許文献１）によりレンズ開孔配列を有する３枚電極でアインツェルレンズ配列にした構成が開示されている。
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荷電粒子線のレンズ作用を得ることができる。

従来の静電型レンズアレイにおいては、各電極のそれぞれのレンズに印加する電圧が一定であるために、各レンズにおいてレンズ作用が一定となる。
このため、各レンズアレイのレンズ作用を異なるものにするためには、各レンズ毎に異なる電圧を印加する方法が考えられる。
しかし、この場合、静電型レンズアレイに、各レンズ間の絶縁構造や、各レンズに個別に電圧を印加する配線が必要となるため、レンズアレイ構造が複雑化する傾向があった。

従って、従来の３枚１組の静電型レンズアレイにおいては、印加電圧一定として、より大きなレンズ作用を得るためには、静電型レンズアレイを複数組使用する必要があった。
即ち、例えば、２組のレンズアレイを使用する場合には、合計６枚の電極が必要であって、このため、より大きなレンズ作用を得るためにはレンズアレイの枚数が多くなるという課題があった。
Ｓａｓａｋｉ（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，１９（４），ｐ９６３，（１９８１））

そこで、本発明は、レンズアレイの枚数を少なくすることにより小型化を図り、かつ高精度化といった各種条件を高いレベルで実現する荷電粒子線レンズアレイを提供することを目的とする。
また、本発明は、その高精度な荷電粒子線レンズアレイを用いて、高精度で、かつ信頼性の高い露光処理を実現する露光装置、及び、高精度で、かつ信頼性の高いデバイスの製造を実現す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レンズアレイは、荷電粒子源から放射された複数の荷電粒子線の電子光学特性を制御する荷電粒子線レンズアレイにおいて、
前記荷電粒子線レンズアレイの光軸方向において、前記荷電粒子源側から第一電極、第二電極、第三電極、第四電極という順に設けられた構造体であり、
前記第一電極と前記第四電極を電気的にグランドに接地し、
前記第二電極と前記第三電極には、それぞれ逆相の電圧を印加することを特徴とする。
また、本発明の荷電粒子線レンズアレイは、前記第二電極は、光軸と直交する平面内の第１の方向に並ぶ２次元配列の第１のアレイから成り、前記第１のアレイは、列毎に電気的に絶縁されており、列毎に独立に電圧を印加するために配線を有し、前記第三電極は、前記平面内の第２の方向に並ぶ２次元配列の第２のアレイから成り、前記第２のアレイは、列毎に電気的に絶縁されており、列毎に独立に電圧を印加するために配線を有し、前記第１のアレイと前記第２のアレイは、前記平面内においてそれぞれ直交する方向に配置されることを特徴とする。
一方、本発明の露光装置は、複数の荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、前記荷電粒子源の複数の中間像を形成する上述の荷電粒子線レンズアレイを有する補正電子光学系と、前記複数の中間像を被露光面に縮小投影する縮小電子光学系と、前記被露光面に投影される複数の中間像が前記被露光面上で移動するように偏向する偏向器と、を有することを特徴とする。
また、本発明のデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いてウエハを露光する工程と、前記ウエハを現像する工程とを備えることを特徴とする。

本発明の荷電粒子線レンズアレイによれば、レンズアレイの枚数を少なくすることにより小型化を図り、かつ高精度化といった各種条件を高いレベルで実現することができる。
また、本発明の露光装置によれば、その高精度な荷電粒子線レンズアレイを用いるため、高精度で、かつ信頼性の高い露光処理を実現することができる。
また、本発明のデバイス製造方法によれば、上述の露光装置を用いるため、高精度で、かつ信頼性の高いデバイスの製造を実現することができる。

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。

図１は、本発明の荷電粒子線レンズアレイの構造を説明する説明図である。図１（Ａ）は荷電粒子線レンズアレイの上面図であり、図１（Ｂ）は荷電粒子線レンズアレイのＭ−Ｍ線に沿う断面図である。
図１に示す荷電粒子線レンズアレイ２０１は、電子線に適用した場合（即ち電子線レンズアレイ）を例示する。
但し、それは本発明の一適用例に過ぎず、本発明は、電子線以外の荷電粒子線として例えばイオンビーム等にも適用することが可能である。

図１において、荷電粒子線レンズアレイ２０１は、それぞれ複数の開孔２０２を有する上層電極（第一電極）２０３と中層上電極（第二電極）２０４と中層下電極（第三電極）２０５と下層電極（第四電極）２０６の４枚１組で構成されている。
この４枚の電極２０３，２０４，２０５，２０６はそれぞれ同一形状の平板的な電極であり、それぞれ電気的に絶縁されている。各電極２０３，２０４，２０５，２０６の複数の開孔２０２は、それぞれが共軸の位置関係（即ち同一位置の関係）にある。
上層電極（第一電極）２０３、中層上電極（第二電極）２０４、中層下電極（第三電極）２０５、下層電極（第四電極）２０６は、荷電粒子線レンズアレイ２０１の光軸方向に電子銃（荷電粒子源）からウエハに向かい順に設けられている。
上層電極（第一電極）２０３と下層電極（第四電極）２０６は電気的にグランドに接地されており、中層上電極（第二電極）２０４と中層下電極（第三電極）２０５には、例えばそれぞれ逆相の電圧を印加するための詳しくは図示しない配線の電気的接続を有する。

上層電極（第一電極）２０３と中層上電極（第二電極）２０４と中層下電極（第三電極）２０５と下層電極（第四電極）２０６の寸法の好適な一例を述べると、各電極厚さは５０μｍが好ましく、各電極間距離は５０μmが好ましい。
また、各開孔２０２の直径は一例として８０μｍφが好ましく、各開孔２０２のピッチは一例として縦横方向ともに２００μｍが好ましい。

次に、荷電粒子線レンズアレイ２０１の動作例について説明する。荷電粒子線レンズアレイ２０１において、４×４の全ての開孔２０２に加速電圧５０ｋＶの電子線を通過させる。
このとき、上層電極（第一電極）２０３と下層電極（第四電極）２０６に０Vの電位を与える。そして、中層上電極（第二電極）２０４と中層下電極（第三電極）２０５には以下の通り、逆相の電位を与える。
ここでは、中層上電極（第二電極）２０４には、共通の電位として例えば１０００Vを印加し、中層下電極（第三電極）２０５には共通の電位として例えば−１０００Vを印加する。
その結果、電子線レンズアレイ２０１の１６個のレンズの各焦点距離は２７６ｍｍとなる。

一方、上述の場合との比較のため、中層上電極（第二電極）２０４と中層下電極（第三電極）２０５には以下の通り、同相の電位を与え、中層上電極（第二電極）２０４と中層下電極（第三電極）２０５に、それぞれ同相の１０００V印加する。
その結果、荷電粒子線レンズアレイ２０１の１６個のレンズの各焦点距離は７５３ｍｍとなる。
即ち、荷電粒子線レンズアレイ２０１は、中間上電極２０４及び中間下電極２０５に同相でなく逆相の電圧を印加することにより、大きいレンズ効果を有することになる。

次に、実施例１と従来のレンズアレイを比較する。まず従来のレンズアレイにおいて、実施例と同一の開孔径、電極厚さ、電極間距離、印加電圧において、同等のレンズ効果を得るために次の関係を示す。
即ち、３枚１組の電極（上電極＜０V印加＞／中電極＜１０００V印加＞／下電極＜０V印加＞）が２組必要となるため、合計６枚の電極が必要となる。
一方、実施例１の荷電粒子線レンズアレイ２０１においては、電極枚数は４枚であり、上述の構成を用いることにより、従来例と比較してレンズアレイの電極枚数を削減することが可能になる。
尚、実施例１において示すアレイ数、開孔径、電極厚さ、電極間距離及び印加電圧の値は、一例として示したものであり、本発明はこれらの値に限定されるものではなく、即ち任意の値を用いて良い。

実施例１においては、荷電粒子線レンズアレイ２０１を構成するレンズアレイの枚数を少なくすることで小型化を図り、かつ中間上電極２０４及び中間下電極２０５に逆相の電圧を印加することで大きいレンズ効果を達成する。
また、実施例１においては、中間上電極２０４及び中間下電極２０５に逆相の電圧を印加することで電子線制御の高精度化を図り、高精度化の各種条件を高いレベルで実現する。

次に、本発明の実施例２を説明する。
図２は、本発明の荷電粒子線レンズアレイ３０１の構造を説明する説明図である。
図２（Ａ）は荷電粒子線レンズアレイ３０１の上面図であり、図２（Ｂ）はそのＭ−Ｍ線に沿う断面図であり、図２（Ｃ）は荷電粒子線レンズアレイ３０１の中層上電極（第二電極）３０４及び中層下電極（第三電極）３０５の上面図である。
図２において、荷電粒子線レンズアレイ３０１は、それぞれ４×４の開孔３０２を有する上層電極（第一電極）３０３と中層上電極（第二電極）３０４と中層下電極（第三電極）３０５と下層電極（第四電極）３０６の４枚１組で構成されている。
この４枚の電極３０３，３０４，３０５，３０６はそれぞれ電気的に絶縁されており、各電極３０３，３０４，３０５，３０６の４×４の各開孔３０２は、それぞれが共軸の位置関係（即ち同一位置の関係）にある。
上層電極（第一電極）３０３、中層上電極（第二電極）３０４、中層下電極（第三電極）３０５、下層電極（第四電極）３０６は、荷電粒子線レンズアレイ３０１の光軸方向に電子銃（荷電粒子源）からウエハに向かい順に設けられている。
上層電極（第一電極）３０３と下層電極（第四電極）３０６は、図２（A）で示す構造であり、各レンズに同一の電圧を印加可能である。一例としてグランドに接続する態様も好ましい。

中層上電極（第二電極）３０４は、図２（C）で示す構造であり、一方向（同図では縦方向）に４列（４分割）に配列された電極３０４Ａ、３０４Ｂ、３０４Ｃ、３０４Ｄを有し、各電極はそれぞれ４個の開孔３０２を有する。
そして、各電極３０４Ａ、３０４Ｂ、３０４Ｃ、３０４Ｄは、電気的に絶縁されており、それぞれに個別に電圧印加可能な配線が接続されている。
即ち、中層上電極（第二電極）３０４は、光軸と直交する平面内の第１の方向に並ぶ２次元配列（同図では縦方向の各電極３０４Ａ、３０４Ｂ、３０４Ｃ、３０４Ｄ）を等間隔に横方向に並べる配列の第１のアレイから成る。
第１のアレイは、各電極３０４Ａ、３０４Ｂ、３０４Ｃ、３０４Ｄの列毎に電気的に絶縁（空気絶縁）されており、列毎に独立に電圧を印加するために詳しくは図示しない配線の電気的接続を有する。

中層下電極（第三電極）３０５は、図２（C）で示す構造であり、中層上電極（第二電極）３０４に直交する方向（同図では横方向）に４列（４分割）に配列された電極３０５Ａ、３０５Ｂ、３０５Ｃ、３０５Ｄを有し、各電極はそれぞれ４個の開孔３０２を有する。
そして、各電極３０５Ａ、３０５Ｂ、３０５Ｃ、３０５Ｄは、電気的に絶縁されており、それぞれに独立に電圧印加可能な配線が接続されている。
即ち、中層下電極（第三電極）３０５は、光軸と直交する平面内の第２の方向に並ぶ２次元配列（同図では横方向の各電極３０５Ａ、３０５Ｂ、３０５Ｃ、３０５Ｄ）の第２のアレイから成る。
第２のアレイは、各電極３０５Ａ、３０５Ｂ、３０５Ｃ、３０５Ｄの列毎に電気的に絶縁（空気絶縁）されており、列毎に独立に電圧を印加するために詳しくは図示しない配線の電位的接続を有する。
第２のアレイは、第１のアレイと前記平面を含む空間内においてそれぞれ直交する方向で、かつ第１のアレイに対し平行に配置されている。
尚、一方、荷電粒子線レンズアレイ３０１の寸法の好適な一例を述べると、各電極厚さは５０μｍが好ましく、各電極間距離は５０μmが好ましい。
また、一例として、各開孔３０２の直径は８０μｍφが好ましく、各開孔のピッチは縦横方向ともに２００μｍが好ましい。

次に、荷電粒子レンズアレイ３０１の動作例について説明する。まず荷電粒子線レンズアレイ３０１において、４×４の全ての開孔３０２に加速電圧５０ｋＶの電子線を通過させる。
このとき、上層電極（第一電極）３０３と下層電極（第四電極）３０６に０Ｖの電位を与える。そして、中層上電極（第二電極）３０４と中層下電極（第三電極）３０５には以下の通り、逆相の電位を与える。
ここでは、中層上電極（第二電極）３０４について、電極３０４Ａ、３０４Ｂ、３０４C、３０４Dのそれぞれのレンズにおける共通の電位として、例えば１０００Ｖ、８００Ｖ、８００Ｖ、１０００Ｖを印加する。
中層下電極（第三電極）３０５について、電極３０５Ａ、３０５Ｂ、３０５Ｃ、３０５Ｄのそれぞれのレンズにおける共通の電位として、−１０００Ｖ、−８００Ｖ、−８００Ｖ、−１０００Ｖを印加する。
その結果、荷電粒子線レンズアレイ３０１の１６個のレンズの焦点距離は、表１のようになる（単位ｍｍ）。

即ち、荷電粒子線レンズアレイ３０１は、中層上電極（第二電極）の電極３０４A、３０４B、３０４C、３０４Dの列毎及び、中層下電極（第三電極）の電極３０５A、３０５B、３０５C、３０５Dの各列毎に、個別に電圧を印加する。
これにより、荷電粒子線レンズアレイ３０１のレンズ位置によって焦点距離を異ならせることが可能になる。
上記の電圧印加方法により、荷電粒子線レンズアレイ３０１は、中央から外周に向かって焦点距離が短くなる焦点距離分布を形成することができる。

次に、上述の結果と比較するため、荷電粒子線レンズアレイ３０１において、中層上電極（第二電極）３０４と、中層下電極（第三電極）３０５に、以下の通り同相の電圧を印加する場合の荷電粒子線レンズアレイ３０１の動作について述べる。
荷電粒子線レンズアレイ３０１において、４×４の全ての開孔３０２に加速電圧５０ｋＶの電子線を通過させる。
このとき、上層電極（第一電極）３０３と下層電極（第四電極）３０６に０Ｖの電位を与える。そして、中層上電極（第二電極）３０４と中層下電極（第三電極）３０５には以下の通り、同相の電位を与える。
ここでは、中層上電極（第二電極）３０４については、電極３０４Ａ、３０４Ｂ、３０４C、３０４Dのそれぞれのレンズにおける共通の電位として、例えば１０００Ｖ、８００Ｖ、８００Ｖ、１０００Ｖを印加する。
中層下電極（第三電極）３０５については、電極３０５Ａ、３０５Ｂ、３０５Ｃ、３０５Ｄのそれぞれのレンズにおける共通の電位として、１０００Ｖ、８００Ｖ、８００Ｖ、１０００Ｖを印加する。
その結果、電子線レンズアレイ３０１の１６個のレンズの焦点距離は、表２のようになる（単位ｍｍ）。

表１と表２の比較から明らかなように、中層上電極（第二電極）３０４と中層下電極（第三電極）３０５には、それぞれに逆相の電圧を印加する方が、荷電粒子線レンズアレイ３０１が、大きなレンズ効果を有することが分かる。
即ち、荷電粒子線レンズアレイ３０１への電圧の印加方法として、中層上電極（第二電極）３０４と中層下電極（第三電極）３０５には、それぞれに同相の電圧を印加するよりも逆相の電圧を印加する方が、大きなレンズ効果を有することが分かる。
尚、実施例２において適用するアレイ数、開孔径、電極厚さ、電極間距離及び印加電圧の値は、一例として示したものであり、本発明はこれらの値に限定されるものではなく、任意の値を選定して良い。

実施例２においては、荷電粒子線レンズアレイ３０１を構成するレンズアレイの実体状の枚数を適宜に抑えて小型化を図り、かつ中間上電極３０４及び中間下電極３０５に逆相の電圧を印加することで大きいレンズ効果を達成する。
また、実施例２においては、分割状の中間上電極３０４及び中間下電極３０５に逆相の個別の電圧を印加することでマルチ荷電粒子線の各々の制御のより高精度化を図り、高精度化の各種条件をより細かく高いレベルで実現する。

（露光装置の実施例）
次に、露光装置の実施例を説明する。
尚、実施例では、露光装置として、電子ビームを出力する電子線露光装置を例示する。但し電子線露光装置は、本発明の一適用例に過ぎず、本発明は、例えばイオンビーム等を利用した露光装置にも適用することができる。
図３は、実施例の露光装置の要部を概略的に説明する説明図である。図３に示すように、電子銃（荷電粒子源）１１は、カソード1ａ、グリッド１ｂ、アノード1ｃから構成される。
カソード1ａから放射された電子はグリッド１ｂとアノード1ｃとの間でクロスオーバ像を形成する。（以下、このクロスオーバ像を電子源と記す）。
電子銃１から放射される電子は、その前側焦点位置が電子源位置にあるコンデンサレンズ２によって略平行の電子ビームとなる。
実施例のコンデンサレンズ２は、３枚の開口電極で構成されるユニポテンシャルレンズであり、コンデンサレンズ２によって得られた略平行な電子線は、補正電子光学系３に入射する。

補正光学系３は、アパーチャアレイ、ブランカーアレイ、本発明の実施例１または実施例２に係るマルチ荷電粒子線レンズアレイ（荷電粒子線レンズアレイ）、要素電子光学系アレイユニット、ストッパーアレイで構成される。尚、補正電子光学系３の詳細については後述する。
補正電子光学系３は、光源の中間像を複数形成し、各中間像は後述する縮小電子光学系４によって縮小投影され、ウエハ５上に光源像を形成する。
その際、ウエハ５上の光源像の間隔が光源像の大きさの整数倍になるように、補正電子光学系３は複数の中間像を形成する。
更に、補正電子光学系３は、各中間像の光軸方向の位置を縮小電子光学系４の像面湾曲に応じて異ならせるとともに、各中間像が縮小電子光学系４によってウエハ５に縮小投影される際に発生する収差を予め補正している。

縮小電子光学系４は、２組の対称磁気ダブレットを含んで構成され、各対称磁気ダブレットレンズは第１投影レンズ４１（４３）と第２投影レンズ４２（４４）とからなる。
第１投影レンズ４１（４３）の焦点距離をｆ１、第２投影レンズ４２（４４）の焦点距離をｆ２とすると、この２つのレンズ間距離はｆ１＋ｆ２になっている。
光軸上ＡＸの物点は第１投影レンズ４１（４３）の焦点位置にあり、その像点は第２投影レンズ４２（４４）の焦点に結ぶ。この像は−ｆ２／ｆ１に縮小される。
また、２つのレンズ磁界が互いに逆方向に作用する様に設定されているので、理論上は、球面収差、等方性非点収差、等方性コマ収差、像面湾曲収差、軸上色収差の５つの収差を除いて他のザイデル収差および回転と倍率に関する色収差が打ち消される。

偏向器６は、補正電子光学系３からの複数の電子線を偏向させて、複数の光源像をウエハ５上でＸ，Ｙ方向に略同一の変位量だけ変位させる。
偏向器６は、図示されていないが、偏向幅が広い場合に用いられる主偏向器と偏向幅が狭い場合に用いられる副偏向器とで構成される。尚、主偏向器は電磁型偏向器であり、副偏向器は静電型偏向器である。

ダイナミックフォーカスコイル７は、偏向器６を作動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８は、ダイナミックフォーカスコイル７と同様に、偏向により発生する偏向収差の非点収差を補正する。
θ−Ｚステージ９は、ウエハを載置し、光軸ＡＸ（Ｚ軸）方向とＺ軸回りの回転方向に移動可能である。θ−Ｚステージ９には、ステージ基準板１０とファラデーカップ１３が固設されている。
ファラデーカップ１３は、補正電子光学系３からの電子線が形成する光源像の電荷量を検出する。ＸＹステージ１１は、θ−Ｚステージ９を載置し、光軸ＡＸ（Ｚ軸）と直交するＸＹ方向に移動可能なステージである。
一方、反射電子検出器１２は、電子線によってステージ基準板１０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。

次に、図４を用いて補正電子光学系３について説明する。図４（Ａ）は、電子銃１側から補正電子光学系３を見た上面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＡ―Ａ線に沿う断面図である。
前述したように、補正電子光学系３は、光軸ＡＸに沿って、電子銃１側から順に配置されたアパーチャアレイＡＡ、ブランカーアレイＢＡ、及びマルチ荷電粒子線レンズアレイＭＬを有する。
また、補正電子光学系３は、要素電子光学系アレイユニットＬＡＵ（ＬＡ１、ＬＡ２）、及びストッパーアレイＳＡを有する。

アパーチャアレイＡＡは、基板に複数の開口が形成されており、コンデンサレンズ２から略平行な電子ビームを複数の電子ビームに分割する。
ブランカーアレイＢＡは、アパーチャアレイＡＡで分割された複数の電子ビームを個別に偏向する偏向手段を一枚の基板上に複数形成したものである。
そのひとつの偏向手段の詳細を図５に示す。基板３１は、開口ＡＰを有する。ブランキング電極３２は、開口ＡＰを挟んだ一対の電極で構成されており、電子線の偏向機能を有する。
また、基板上３１には、ブランキング電極３２を個別にｏｎ／ｏｆｆするための配線（Ｗ）が電気的に接続されている。

一方、マルチ荷電粒子線レンズアレイＭＬは、補正電子光学系３の中で荷電粒子線収束作用を大きくするために用いられる。
要素電子光学系アレイユニットＬＡＵは、同一平面内に複数の電子レンズを２次元配列して形成した電子レンズアレイであり、第１電子光学系アレイＬＡ１、及び第２電子光学系アレイＬＡ２で構成される。

図６は、第１電子光学系アレイＬＡ１を説明する図である。第１電子光学系アレイＬＡ１は、開口が複数配列された上層電極（第一電極）ＵＥ、中層上電極（第二電極）ＣＵＥ、中層下電極（第三電極）ＣＬＥ、下層電極（第四電極）ＬＥの４枚から成るマルチ静電レンズである。
第１電子光学系アレイＬＡ１は、光軸ＡＸ方向に並ぶ上層・中層上・中層下・下層電極（第四電極）の各電極ＵＥ，ＣＵＥ，ＣＬＥ，ＬＥで一つの電子レンズＥＬ１を構成している。
各電子光学系の上層・下層の電極ＵＥ，ＬＥを同一電位で接続して同一の電位に設定している（本実施形態では、電子線の加速電位にしている）。

そして、所望の各電子レンズの電子光学的パワー（焦点距離）に応じて、各電子レンズの中層上電極（第二電極）ＣＵＥ及び中層下電極（第三電極）ＣＬＥにおいて各列毎に所望の電圧の印加を行う。
このとき、中層上電極（第二電極）ＣＵＥ及び中層下電極（第三電極）ＣＬＥには逆相の電圧を印加する。一方、第２電子光学系アレイＬＡ１も第一電子光学系アレイＬＡ１と同様の構成及び機能を有する。

次に、電子線が上記説明した補正電子光学系３によって受ける作用に関して、図７を用いて説明する。図７は、電子線が補正電子光学系３によって受ける作用を説明する説明図である。
アパーチャアレイＡＡによって分割された電子線ＥＢ１、ＥＢ２は、互いに異なるブランキング電極を介して、要素電子光学系アレイユニットＬＡＵに入射する。
電子線ＥＢ１は、第１電子光学系アレイＬＡ１の電子レンズＥＬ１１、第２電子光学系アレイＬＡ２の電子レンズＥＬ２１を介して、電子源の中間像ｉｍｇ１を形成する。
尚、電子レンズＥＬ１１、及びＥＬ２１は、上記上層・中層上・中層下・下層の各電極から成ることは既に述べたとおりである。

一方、電子線ＥＢ２は、第１電子光学系アレイＬＡ１の電子レンズＥＬ１２、第２電子光学系アレイＬＡ２の電子レンズＥＬ２２を介して、電子源の中間像ｉｍｇ２を形成する。
尚、電子レンズＥＬ１２、及びＥＬ２２も、上記上層・中層上・中層下・下層の各電極から成ることは既に述べたとおりである。
また、前述したように、第１電子光学系アレイＬＡ１の電子レンズＥＬ２２は、前述と同じく各レンズ毎に所望の焦点距離になるように設定されている。
そして、第２電子光学系アレイＬＡ２の電子レンズＥＬ２２も、各レンズ毎に所望の焦点距離になるように設定されている。

更に、電子ビームＥＢ１が通過する電子レンズＥＬ１１、電子レンズＥＬ２１の合成焦点距離と、電子ビームＥＢ２が通過する電子レンズＥＬ１２、電子レンズＥＬ２２の合成焦点距離とは略等しくなる。
双方の合成焦点距離が略等しくなるように、各電子レンズの焦点距離を設定するからである。
それにより、電子源の中間像ｉｍｇ１とｉｍｇ２とは略同一の倍率で形成される。電子源の中間像ｉｍｇ１とｉｍｇ２の形成もより高精度化される。

また、各中間像が縮小電子光学系４を介してウエハ５に縮小投影される際に発生する像面湾曲を補正するために、その像面湾曲に応じて、電子源の中間像ｉｍｇ１とｉｍｇ２が形成される光軸ＡＸ方向の位置を異ならせしめている。
電子ビームＥＢ１、ＥＢ２は、通過するブランキング電極に電界が印可されると、図中破線に示すようにその軌道を変える。
電子ビームＥＢ１、ＥＢ２が軌道を変えた場合、ストッパーアレイＳＡの各電子ビームに対応した開口を通過できず、電子ビームＥＢ１、ＥＢ２が遮断される。

（露光装置におけるシステム構成の説明）
次に、実施例の露光装置のシステム構成を説明する。図８は、実施例の露光装置のシステム構成を示すブロック図である。
ＢＡ制御回路１１１は、ブランカーアレイＢＡのブランキング電極のｏｎ／ｏｆｆを個別に制御する制御回路であり、ＬＡＵ制御回路１１２は、レンズアレイユニットＬＡＵの制御回路である。
D＿ＳＴＩＧ制御回路１１３は、ダイナミックスティグコイル８を制御して縮小電子光学系４の非点収差を制御する制御回路である。
D＿ＦＯＣＵＳ制御回路１１４は、ダイナミックフォーカスコイル７を制御して縮小電子光学系４のフォーカスを制御する制御回路である。
偏向制御回路１１５は、偏向器６を制御する制御回路であり、光学特性制御回路１１６は、縮小電子光学系４の光学特性（倍率、歪曲、回転収差、光軸等）を調整する制御回路である。

ステージ駆動制御回路１１８は、θ−Ｚステージ９を駆動制御し、かつＸＹステージ１１の位置を検出するレーザ干渉計ＬＩＭと共同してＸＹステージ１１を駆動制御する制御回路である。
制御系１２０は、描画パターンが記憶されたメモリ１２１からのデータに基づいて、上述した各制御回路を制御する。
制御系１２０は、インターフェース１２２を介して電子線露光装置全体をコントロールするＣＰＵ１２３によってその制御を行う。

（露光動作の説明）
次に、図８を参照して、上述した本実施形態の電子線露光装置の露光動作について説明する。
制御系１２０は、メモリ１２１からの露光制御データに基づいて、偏向制御回路１１５に命じ、偏向器６によって、複数の電子線を偏向させる。
また、制御系１２０は、ＢＡ制御回路１１１に命じ、ウエハ５に露光すべきパターンに応じてブランカーアレイＢＡのブランキング電極を個別にｏｎ／ｏｆｆさせる。
このとき、ＸＹステージ１１はＹ方向に連続移動しており、ＸＹステージ１１の移動に複数の電子線が追従するように、偏向器６によって複数の電子線を偏向する。

以上の結果、各電子線は、図９に示すようにウエハ５上の対応する要素露光領域（ＥＦ）を走査露光する。
即ち各電子線の要素露光領域（ＥＦ）は、２次元に隣接するように設定されているので、その結果、同時に露光される複数の要素露光領域（ＥＦ）で構成されるサブフィールド（ＳＦ）が露光される。
一方、制御系１２０は、サブフィールド（ＳＦ１）を露光後、次のサブフィールド（ＳＦ２）を露光する。
即ち、制御系１２０は、具体的には、偏向制御回路１１５に命じ、偏向器6によって、ステージ走査方向（ｙ方向）と直交する方向（ｘ方向）に複数の電子ビームを偏向させ、各サブフィールドＳＦ１，ＳＦ２を露光する。
このとき、偏向によってサブフィールドが変わることにより、各電子線が縮小電子光学系４を介して縮小投影される際の収差も変わる。

そこで、制御系１２０は、ＬＡＵ制御回路１１２、 D＿ＳＴＩＧ制御回路１１３、 及びD＿ＦＯＣＵＳ制御回路１１４に命じ、変化した収差を補正する。
変化した収差を補正する場合、具体的には、レンズアレイユニットＬＡＵ、ダイナミックスティグコイル８、及びダイナミックフォーカスコイル７を調整することで行う。
そして、再度、前述したように、各電子線が対応する要素露光領域（ＥＦ）を露光することにより、サブフィールド（ＳＦ２）を露光する。
そのため、図９に示すように、サブフィールド（ＳＦ１〜ＳＦ６）を順次露光してウエハ５にパターンを露光する。

以上の結果、ウエハ５上においては、ステージ走査方向（ｙ方向）と直交する方向（ｘ方向）に並ぶサブフィールド（ＳＦ１〜ＳＦ６）で構成されるメインフィールド（ＭＦ）が露光される。
更に制御系１２０は、図９に示すメインフィールド１（ＭＦ１）を露光後、偏向制御回路１１５に命じ、順次、ステージ走査方向（ｙ方向）に並ぶメインフィールド（ＭＦ２、ＭＦ３…）に複数の電子線を偏向させ露光していく。
その結果、図９に示すように、メインフィールド（ＭＦ２、ＭＦ３、ＭＦ４…）で構成されるストライプ（ＳＴＲＩＰＥ１）を露光する。
そして、 ＸＹステージ１１をｘ方向にステップさせ、次のストライプ（ＳＴＲＩＰＥ２）を露光する。

実施例に係る露光装置においては、実施例１または実施例２を応用する荷電粒子線レンズアレイ（要素電子光学系アレイユニットＬＡＵ）の各レンズが異なるレンズ作用を有することが可能になる。
このため、レンズアレイの実体上の使用枚数を適宜に抑えて小型化を図り、かつ、中間上電極ＣＵＥ及び中間下電極ＣＬＥに逆相の電圧を印加することで大きいレンズ効果を達成し、高精度の露光処理を行うことができる。

（デバイス製造方法の実施例）
次に、図１０及び図１１を参照して、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１０は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
ここでは、半導体チップの製造方法を例に説明する。
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（マスク製作）では設計した回路パターンに基づいてマスクを製作する。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、マスクとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。
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る。
即ちアッセンブリ工程（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）等の組み立て工程を含む。
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、それが出荷（ステップ７）される。

図１１は、上記ステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。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、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。
ステップ１４（イオン打ち込み）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、露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに露光する。
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。

実施例のデバイス製造方法においては、上述の露光装置を使用するため、高精度のデバイスを製造することができ、しかもその信頼性を向上させることができる。

図１（Ａ）は荷電粒子線レンズアレイの上面図である。図１（Ｂ）は荷電粒子線レンズアレイのＭ−Ｍ線に沿う断面図である。 図２（Ａ）は荷電粒子線レンズアレイ３０１の上面図である。図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＭ−Ｍ線に沿う断面図である。図２（Ｃ）は荷電粒子線レンズアレイの中層上電極（第二電極）及び中層下電極（第三電極）の上面図である。 実施例の露光装置の要部を概略的に説明する説明図である。 図４（Ａ）は電子銃側から補正電子光学系３を見た上面図である。図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＡ―Ａ線に沿う断面図である。 ブランカーアレイの偏向手段を説明する説明図である。 第１電子光学系アレイを説明する説明図である。 電子線が補正電子光学系３によって受ける作用を説明する説明図である。 実施例の露光装置のシステム構成を示すブロック図である。 露光領域を説明する説明図である。 露光装置を使用したデバイスの製造を説明するためのフローチャートである。 図１０に示すフローチャートのステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。

符号の説明

ＡＡ アパーチャーアレイ ＢＡ ブランカーアレイ
ＭＬ マルチ荷電粒子線レンズアレイ
ＬＡＵ 要素電子光学系ユニット
ＬＡ１、ＬＡ２ 電子光学系アレイ
ＳＡ ストッパーアレイ ＵＥ 上層電極（第一電極） ＣＵＥ 中層上電極（第二電極）
ＣＬＥ 中層下電極（第三電極） ＬＥ 下層電極（第四電極） ＥＬ 電子レンズ
ＬＩＭ レーザ干渉計 ＡＰ 開孔 Ｗ 配線
１ 電子銃 ２ コンデンサレンズ ３ 補正電子光学系
４ 縮小電子光学系 ５ ウエハ ６ 偏向器
７ ダイナミックフォーカスコイル ８ ダイナミックスティグコイル
９ θ−Ｚステージ １０ ステージ基準板 １１ ＸＹステージ
１２ 反射電子検出器 １３ ファラデーカップ
２１、２２ ユニポテンシャルレンズ ３１ 基板
３２ ブランキング電極 ４１、４３ 第１投影レンズ
４２、４４ 第２投影レンズ １１１ ＢＡ制御回路
１１２ ＬＡＵ制御回路 １１３ Ｄ＿ＳＴＩＧ制御回路
１１４ Ｄ＿ＦＯＣＵＳ制御回路 １１５ 偏向制御回路
１１６ 光学特性制御回路 １２０ 制御系
１２２ インターフェース １２３ ＣＰＵ
２０１、３０１ 電子レンズアレイ ２０３、３０３ 上層電極（第一電極）
２０４、３０４ 中層上電極（第二電極） ２０５、３０５ 中層下電極（第三電極）
２０６、３０６ 下部電極 ２０２、３０２ 開孔

Claims (4)

1. 荷電粒子源から放射された複数の荷電粒子線の電子光学特性を制御する荷電粒子線レンズアレイにおいて、
   前記荷電粒子線レンズアレイの光軸方向において、前記荷電粒子源側から第一電極、第二電極、第三電極、第四電極という順に設けられた構造体であり、
   前記第一電極と前記第四電極を電気的にグランドに接地し、
   前記第二電極と前記第三電極には、それぞれ逆相の電圧を印加することを特徴とする荷電粒子線レンズアレイ。
2. 前記第二電極は、光軸と直交する平面内の第１の方向に並ぶ２次元配列の第１のアレイから成り、
   前記第１のアレイは、列毎に電気的に絶縁されており、列毎に独立に電圧を印加するために配線を有し、
   前記第三電極は、前記平面内の第２の方向に並ぶ２次元配列の第２のアレイから成り、
   前記第２のアレイは、列毎に電気的に絶縁されており、列毎に独立に電圧を印加するために配線を有し、
   前記第１のアレイと前記第２のアレイは、前記平面内においてそれぞれ直交する方向に配置されることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線レンズアレイ。
3. 複数の荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、
   前記荷電粒子源の複数の中間像を形成する請求項１または２に記載の荷電粒子線レンズアレイを有する補正電子光学系と、
   前記複数の中間像を被露光面に縮小投影する縮小電子光学系と、
   前記被露光面に投影される複数の中間像が前記被露光面上で移動するように偏向する偏向器と、を有することを特徴とする露光装置。
4. 請求項３に記載の露光装置を用いてウエハを露光する工程と、
   前記ウエハを現像する工程とを備えることを特徴とするデバイス製造方法。

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