JP2008235266A - マスクレス粒子ビーム処理のための多重ビーム偏向器アレーデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】粒子ビーム露光装置におけるパターン規定デバイスのレイアウトを、廉価な最新のプロセスによる製造に適するレイアウトになるように改善する。
【解決手段】荷電粒子のビームｌｂを使用する粒子ビーム露光装置に用いられ、薄膜領域を有するプレート形状の多重ビーム偏向器アレーデバイスに関し、薄膜領域が、入射する荷電粒子のビームに面する第１の面５０４と、それぞれが荷電粒子のビームから形成された対応するビーム要素を通過させるアレー状の開口部と、それぞれが少なくとも一つの開口部に付随された複数の窪み部５１２と、アレー状の電極５１１とを備え、開口部のそれぞれが少なくとも電極５１１の一つに付随され、電極５１１のそれぞれが窪み部５１２に配置され、電極は、開口部を通過する荷電粒子が所望の経路に沿って進むことができる無偏向状態、荷電粒子が所望の経路から偏向される偏向状態を実現する。
【選択図】図８

Description

本発明は、高エネルギに充電された粒子の多数のビームにより、基板の表面にパターンを形成するマスクレス粒子ビーム露光装置用の多重ビーム偏向器アレーデバイスに関する。更に詳細には、本発明は、マスクレス粒子ビーム露光装置で用いるパターン規定手段の一部としての多重ビーム偏向器アレーデバイスに関する。

更に、本発明は、前述の多重ビーム偏向器アレーデバイスを製造する方法に関する。

粒子ビーム露光装置において、粒子ビームは、照明システムで生成され、ターゲット表面に投影されるビームパターンを規定する開口部のアレーを有するパターン規定手段を照射する。この種類の粒子ビーム露光装置の重要な応用の一つは、直接イオンビーム材料改質、あるいは電子又はイオンビーム誘起エッチング及び／又は堆積により、ナノ−スケールデバイスの製作又は機能化に用いられるナノスケールパターニングの分野においてである。他の重要な応用は、半導体技術に用いられるマスクレス粒子ビームリソグラフィの分野においてである。即ち、基板表面に所望のパターンを規定するために、放射線感光レジストの層で覆われた基板、例えば、シリコンウェハを処理するリソグラフィ装置に用いられる。所望の構造がフォトレジスト上に露光され、ポジ型レジストの場合、先の露光ステップで規定されたパターンに従って部分的に除去することにより現像される。現像されたレジストは、反応性エッチングのような更なる構造化処理用のマスクとして用いられる。

粒子ビーム露光装置が、米国特許５３６９２８２号明細書に記載されている。アライ等はそこで、パターン規定手段の役割を担う、いわゆるブランキング開口部アレー（ＢＡＡ）を用いる電子ビーム露出システムを記述している。ＢＡＡは多数の開口部列を持ち、開口部のイメージが、開口部の列に垂直な方向の制御された連続運動で基板の表面上で走査される。開口部列は、開口部が走査方向に沿って見て千鳥状のラインを形成するように飛び越し走査により相互に並べられる。このように、千鳥状ラインは、それらが基板に対して移動すると、それらの間で空隙を残さずに基板表面上に連続するラインを掃引させ、露出すべき基板の全域がカバーされる。

出願者／譲受人による米国特許６７６８１２５号明細書には、ＰＭＬ２（「投影マスクレスリソグラフィ＃２」の略語）と呼ばれる、多重ビームマスクレスリソグラフィの概念を提示している。ＰＭＬ２は、他方の上部に積載した多数のプレートを具備するパターン規定デバイスと、それらの中で、開口部アレーデバイス（開口プレート）と、偏向器アレーデバイス（ブランキングプレート）とを採用している。これらの別個のプレートは、定められた距離で、例えば、ケーシングに互いに組み込まれている。

開口プレートは、ターゲット表面に投影される、ビームレットから成るビームパターンを規定する開口部のアレーを具備する。対応するブランキングプレート上のブランキング開口部は、前述の開口部に関連している。前述のブランキング開口部は、ビームレットの各々が、ビームレットを規定する開口部にそれぞれ対応するブランキング開口部を横断するように位置している。各ブランキング開口部は、二つの偏向状態、即ち、偏向手段が開口部を通過する粒子が所望の経路に沿って移行することができる状態を想定した時の第１の状態（「スイッチオン」）と、偏向手段が前述の経路から開口部を介して送られる粒子を偏向している第２の状態（「スイッチオフ」）との間でブランキング信号によって制御できる偏向手段を提供する。

偏向手段は、一組のビーム・ブランキング電極、基本的には一対で具備している。出願者／譲受人の米国特許出願２００５／０２４２３０２Ａ１明細書は、最新の電気メッキ技術を用いる垂直成長により、ブランキング開口部の周囲に電極を形成すことを提案している。この文献は、ブランキングプレートを越える実質的な高さを有するように、接地電極と呼ばれる一方の電極と、ブランキング電極と呼ばれる他方の電極とを形成することを提案している。これは、混信や他の不要な効果に対してブランキング開口部の優れた遮蔽作用を提供するために行われる。

従来技術に記したように、パターン規定デバイスの使用には幾つかの問題点がある。例えば、前述のブランキングデバイスを製造する廉価な方式だけでなく、混信に対するブランキング開口部の遮蔽である。特に、垂直成長を用いて電極を形成することは、むしろ複雑なプロセスになる。そのうえ、このような電極は、変形やストレスに対して非常に敏感である。

更に、ブランキングプレートを越える実質的な高さを有する電極は、ブランキングプレートの近くで許容可能な電界強度の限界を与える（これは、電界ラインの境界条件に起因する電極周辺の浮遊電界のためである）。これは、ブランキングプレートが、電極を具備するブランキングプレートの側面が負（分散）及び／又は正（集束）の静電レンズの静電電位を規定するために用いられる、（例えば、出願者／譲受人が米国特許５８０１３８８号明細書及び６３２６６３２号明細書で述べているように）グリッド・レンズの部品として用いられる場合に特に不利となる。

従来技術で、パターン規定手段は、開口部と偏向器の比較的高い集積密度のために少なくとも二つの異なるプレート、即ち、ビームの形状を形成し入射ビームによる熱負荷の大部分を吸収するために用いる開口プレートと、偏向器アレープレートとして用いられるブランキングプレートとを具備している。二つ以上のプレート間における高精度の位置合わせと、入射ビームの方向に向かって良好な位置合わせとが要求される。

本発明は、従来技術の前述の欠点を克服することを意図している。特に、パターン規定デバイスのレイアウトが、廉価な最新のプロセスによる製造に適するレイアウトになるように改善されるであろう。

この課題は、荷電粒子のビームを用いる粒子ビーム露光装置に使用される多重ビーム偏向器アレーデバイスにより本発明に基づいて解決され、薄膜領域を有する全体的にプレート形状の多重ビーム偏向器アレーデバイスであって、薄膜領域が、入射する前記荷電粒子のビームに面する第１の面、第１の面の反対側の第２の面と、それぞれが前記荷電粒子のビームから形成された対応するビーム要素を通過させるアレー状の開口部と、それぞれが前記薄膜領域のいずれか一つの面に形成され、少なくとも一つの前記開口部に付随された複数の窪み部とを備え、更に多重ビーム偏向器アレーデバイスは、アレー状の電極とを備え、開口部のそれぞれが少なくとも電極の一つに付随され、電極のそれぞれが窪み部の一つに配置され、電極は、開口部を通過する荷電粒子が所望の経路に沿って進むことができる無偏向状態、荷電粒子が所望の経路から偏向される偏向状態を実現する。

この解決方法により、多重ビーム偏向器アレーデバイス（以下において、偏向器アレープレートＤＡＰと呼ぶ。）の基板材料で遮蔽されるので、窪み部の内部での電極の位置決めは、開口部間の混信を最小限にする長所をもつ。更に、高周波で動作する集積回路の消費電力に関連する不可避の熱負荷を鑑みて、薄膜を保持する厚いキャリアフレームに向かって薄膜に沿う熱伝導に対する重要な断面が、偏向器間のスペースが、本発明の好ましい実施例に基づいて、熱伝導性材料で充填されるので大幅に改善される。少なくとも一つの電極が能動的な偏向電極として作用し、一方、電気的な接地のために関係するエレメントが、第二の電極、又は、好ましい変形例ではＤＡＰの基板材料を接地電極として用いることにより実現される。

本発明の一つの変形例では、窪み部は、ＤＡＰの第１の面、即ち、ビーム源に向かう面に形成される。

本発明の代替変形例では、窪み部は、ＤＡＰの第二の側面、即ち、ターゲットに面した面に形成される。ＤＡＰを開口プレートに結合して一枚のプレートにすることにより、パターン規定システムのサイズを更に減少できる。この変形例は、顕著な電界がパターン規定システムを越える空間に延在しないという本発明の特質から可能になる。これに対するの理由は、ビームスイッチングのために電圧を加える電極が窪み部の内部に置かれ、窪み部の外部の静電界に顕著な変化をもたらさないことにある。パターン規定システムを越える空間の静電界は、薄膜表面に印加された静電位と隣接する電極（例えば、リング電極）の電位とによって形成され、そこでは、窪み部と電極は、この領域に大きな浮遊電界をもたらさない。これは、パターン規定手段が、グリッドレンズマスクとして外部静電界と共に用いられる時にはいつでも、特に重要になる（例えば、出願者／譲受人）による米国特許５８０１３８８号及び米国特許６３２６６３２号明細書に既述）。

本発明の他の変形例では、ビーム成形層が薄膜領域の第１の面に設けられ、複数のレトログレードステンシル開口部が前述のビーム形成層に形成され、前述のステンシル開口部の各々が薄膜領域の次の開口部と合致し、前述のステンシル開口部の各々は対応する開口部の内側の幅より小さい内側の幅を有している。即ち、薄膜領域の開口部は、前述のビーム成形層にレトログレードステンシル開口部を具備している。ここで、「レトログレード」とは、ビーム形成層のステンシル開口部が、薄膜領域の開口部の内側の幅より小さい内側の幅を有することを意味している。

ビーム形成層は、存在する場合、粒子の入射ビームからビームレットの形状を定めるために用いられる。この手段により、パターン規定システムは、単一のプレートをもって実現できる。従来技術で設けられる別のカバープレート及び開口プレートは、省略できる。このように、製造コストと共に寸法形状を削減することができる。

好都合に、ＤＡＰの薄膜領域は、半導体の基板材料から構成できる。特に、基板材料はシリコンである。半導体の材料は、集積回路を構造化するＣＭＯＳ技術、及び基板材料を処理する十分にてス路された微細構造化技術の採用を可能にする。粒子を偏向するために電極電位が瞬時に変更され且つ電界強度が増加される電極の区域では、例えば伝導度が約５ｍΩｃｍの不純物添加シリコンが使用される。誘電率ε及び電気伝導率σの適正値が、所望の周波数の動作のための、本発明に係る多重ビーム偏向器アレーデバイスの動的な挙動と機能とを最適化するために用いられる。

本発明の適切な変形例では、電極と、前述の電極を制御する回路を含む層との間に埋め込み絶縁層がある。好ましくは、前述の埋め込み絶縁層は、シリコン酸化物ＳｉＯ_２から成り、薄膜領域全体の上に延在する。絶縁層は、不純物添加シリコンの領域（導電性電極用）を集積回路（ＩＣ）、例えばＣＭＯＳ層から分離するために用いられる。

好ましくは、しかし常にそうでないが、電極は、薄膜領域の基板材料と同じ材料から成る。これは、本発明に係るＤＡＰの製造を単純にする。従来技術、例えば米国特許２００５／０２４２３０２Ａ１号に反して、電極を垂直成長で形成する必要がない。更に、電極を金属材料で被覆してもよい。このような被膜の保護効果に加えて、その優れた導電性は、荷電粒子のビームに起因する電荷の放電を可能にする。

好ましくは、電極は、窪み部が形成されている薄膜領域の面の表面レベルから突き出ない。これは、電極がこの表面レベル以下の高さであることを意味する。従って、電極が生成する電界の広がりだけでなく開口部間の混信を効果的に低減できる。

本発明の好都合な実施例において、偏向電極は、窪み部が形成されている薄膜領域の面と反対側の膜領域の面から接触される。

好ましくは、窪み部は、内側の幅に関して、薄膜領域の第１と第２の面間の距離より小さな直径を有する。

偏向電極に対して接地電極として作用するようにＤＡＰの基板材料を構成することにより、接地電位を与える個々の接地電極の製造が不要になり、前述のデバイスの製作プロセスを単純化できる。この変形例に対しては、偏向電極と基板材料の間の埋め込み絶縁層、例えば、シリコンオン絶縁体（ＳＯＩ）中のＳｉＯ_２を設けることが有用である。

本発明の他の変形例において、少なくとも一つの偏向電極をもつ各開口部が、開口部を囲む窪み部に位置する少なくとも一つの接地電極に付随される。この場合、接地電極と偏向電極は、窪み部が形成されている薄膜の面の表面レベルから突き出ないことが好ましい。これは、開口部間の混信を最小限にするだけでなく、パターン規定システムのサイズを低減することも可能にする。

更に、本発明は、バルク材料層、裏面の反対側の上面のシリコン層により覆われた埋め込み絶縁物層を有するシリコンオン絶縁膜（ＳＯＩ）ウェハブランクから、投影型リソグラフィシステム、即ち粒子ビーム露光装置に用いられる多重ビーム偏向器アレーデバイスを製造する方法であって、この方法は、
（ａ）ＳＯＩウェハブランクの上面に、シリコン層及び埋め込み絶縁物層を介してバルク材料層に達するリセスを加工するステップと、
（ｂ）ＳＯＩウェハブランクの上面上のシリコン層上にＣＭＯＳ層を形成するステップと、
（ｃ）ＳＯＩウェハブランクの上面に保護絶縁層堆積するステップと、
（ｄ）リソグラフィ法の使用によりＳＯＩウェハブランクの裏面を加工し、以前に上面に加工された対応するリセスを介して延在する開口部と共に電極を形成するステップとを含むことを特徴とする。

また、ステップ（ｂ）の後に、絶縁層が、ＳＯＩウェハブランクの上面に堆積され、ＳＯＩウェハブランクの上面を覆う。

ステップ（ｃ）の前に、金属ビアコンタクトが、ステップ（ａ）で形成されたＳＯＩウェハブランクの上面の選択されたリセスに付加される。

この方法の可能な変形例において、ステップ（ｄ）の前に、薄膜領域のＳＯＩウェハブランクの裏面が、例えば５０μｍの厚さまで薄くされる。これは、化学機械研磨（ＣＭＰ）のような周知の技術を用いて実施される。

ステップ（ｄ）の後で、保護金属層が、ＳＯＩウェハブランクの上面の構造部に堆積される。この層は、粒子ビーム露光装置の荷電粒子に露出された表面を放電するために用いられる。

好ましくは、ステップ（ｄ）で、埋め込み絶縁体層が、リソグラフィ中に反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いて、アンダーカットされる。この手法は、荷電粒子ビームからの荷電粒子と衝突する場合に、埋め込みシリコン酸化物層が電荷を収集することを防止する。

本発明は、本発明に基づく多重ビーム偏向器アレーデバイスを製造する更なる方法も含んでいて、
（ａ）ＳＯＩウェハブランクの前記上面に、シリコン層を介して少なくとも埋め込み絶縁物層に達し、シリコン層のそれぞれの部分を少なくとも部分的に囲むリセスを加工するステップと、
（ｂ）リセスを支持材料で少なくとも部分的に充填するステップと、
（ｃ）上面に、シリコン層を介して少なくとも埋め込み絶縁物層に達し、リセスのそれぞれが、最終的なリセスが−前述の支持材料で充填された領域を含めて−（本発明に係るデバイスの前述の窪み部に対応する）、完全にシリコン層の（即ち、完全にシリコン層に関する）それぞれの部分を囲み、シリコン層から前述の部分を電気的に絶縁する形状に形成されるように再加工するステップと、
（ｄ）部分に対して、残りのシリコン層に対して電気的に絶縁された電気的コンタクト手段を提供するステップと、
（ｅ）ＳＯＩウェハブランクの裏面を加工し、以前に上面に加工された対応するリセスを介して延在する開口部を形成するステップとを含むことを特徴とする。

この方法のステップ（ｄ）は、上面において、少なくとも部分の位置の近傍で、コンタクトパッドを実現する電気的コンタクト手段が形成された特定の区域に絶縁層（１４１）を形成することを実現する。

好ましくは、ステップ（ｅ）で、裏面が、薄膜領域で薄膜化され、更に好ましくは、薄膜化プロセスで絶縁物層を除去する。

次に、本発明を、概略的に示される図面を参照して更に詳細に記載する。

以下に論じられる本発明の好ましい実施例は、出願者／譲受人の米国特許６７６８１２５号明細書（＝英国特許２３８９４５４Ａ号明細書）に開示されているパターン規定システムと、大幅縮小投影システムとをもつＰＭＬ２型粒子ビーム露光装置に関連している。下記のように、最初に、装置の技術的な背景が本発明に関連して論述され、次に、本発明の実施例が詳細に論述される。本発明は、本発明の可能な実施形態の一つを単に表す、下記の実施例やパターン規定システムに限定されないことは明らかである。

［ＰＭＬ２］
図１は、リソグラフィ装置の概要を示す。明確に表示するために、構成部品は適切なサイズでは図示されていない。リソグラフィ装置１００の主な構成部品は、図１で縦に下ってゆくリソグラフィビームｌｂ、ｐｂの方向に対応して、照明システム１０１、パターン規定システム１０２、投影システム１０３、ウェハステージ１８上の基板１７を有するターゲットステーション１０４である。本発明は、パターン規定システム１０２だけに関している。それにもかかわらず、リソグラフィ装置が、本発明の可能な応用の一例を与えるために最初に説明される。

全体の装置１００は、装置の光学軸ｃｘに沿うビームｌｂ、ｐｂの妨害の無い伝搬を保証するために、高真空に保持された真空ハウジング１０５に備えられている。図示した実施例で、粒子光学システム１０１、１０３は、静電レンズを用いて主として構築されている。なお、電磁レンズのような他の実施形態も同様に使用できる。

照明システム１０１は、ガス供給（図示せず）により与えられる電子又はイオンソース１１と抽出システム１２とを具備する。一つの実施例では、ヘリウムイオン（Ｈｅ^＋）が用いられる。しかし、一般的に、他の電気的な荷電粒子も同様に使用できることに注目すべきである。電子とは別に、これらは、例えば、水素イオン又は重イオンである。この開示事項に関連して、重イオンは、Ｏ、Ｎのように、Ｃより重い元素のイオン、又は希ガスＮｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅのイオンを意味する。水素イオン又は炭素フラーレンイオンのようにマイナスに帯電したイオンも使用できる。

イオンソース１１は、励起粒子、即ち、典型的に数ｋｅＶ、例えば、１０ｋｅＶの定められた（運動）エネルギをもつ粒子を放出する。電気光学コンデンサレンズシステム１３により、ソース１１から放出された粒子は、リソグラフィビームｌｂとなる、広い、実質的にテレセントリックな粒子ビームに形成される。リソグラフィビームｌｂは、以下に更に詳述するように、パターン規定システムを照射する。リソグラフィビームｌｂは、パターン規定システム１０２の複数の開口部を照射する。開口部の一部は、入射ビームに対して透過性になるように「スイッチオン」又は「開放」される。他の開口部は、「スイッチオフ」又は「閉鎖」される、即ち、ビームに対して非透過性になり、ビームレットがターゲットに届かないことを意味する。スイッチオンした開口部のパターンは、基板１７に露光されるパターンに応じて選定され、これらの開口部はビームｌｂに対して透過性のパターン規定デバイスの唯一の部分であり、複数のビームレットから成る、パターン化されたビームｐｂに形成される。

パターン化されたビームｐｂにより表されるパターンは、次に、荷電粒子投影システム１０３により基板１７上に投影され、そこでは、それがパターン規定システム１０２のスイッチオンした開口部のイメージが形成される。投影システム１０３は、二つのクロスオーバーｃ１、ｃ２により、例えば、２００倍の倍率を実現する。ビームレットがパターン規定システム１０２により其のスイッチオンされた経路から偏向されると、それは、例えば、ストッププレート１６に吸収される。

基板１７は、粒子ビームレットに対して感度がよいレジスト層で覆われたシリコンウェハを用いることができる。ウェハは、ターゲットステーション１０４のウェハステージ１８により保持されて位置決めされる。イメージの位置と歪みの補正は、多極電極１４及び１５により行うことができる。

図２は、例えば、出願者／譲受人により米国特許６７６８１２５号明細書に記載された従来技術の実施例による、パターン規定システム１０２の動作モードを示す。これらの詳細は、動作の開示のために必要に応じて記されている。なお、図２〜図５では、縦軸の寸法が拡大され、一定の比率で拡大されていない。パターン規定システム１０２は、構成部品が各々の機能に供される複合デバイスを実現する積層構成で実装された多数のプレートを具備している。プレートの各々は、構造が従来技術で周知の微細構造技術によって形成されている、半導体（特にシリコン）ウェハとして好適に実現される。リソグラフィビームｌｂは、アレー状の複数の開口部を介してプレートを横断する。各開口部は、前述のプレートに規定される一組の連続する開口部に対応している。

入射ビームの方向の最初のプレートは、カバープレート２００である。衝突するリソグラフィビームｌｂの大半を吸収することにより、前述のカバープレート２００は、照射ダメージから次のプレートを保護するように作用する。このために、それは抵抗層２１０が塗布されている。リソグラフィビームｌｂは、複数の開口部を介してカバープレートを横断するが、そのなかの二つだけ図２と次の図に図示されている。

カバープレート２００の後には、ビームレットの形状を規定するように作用するアレー状の開口部を有する開口アレープレート２０１が続いている。各開口部は、カバープレート２００の各々開口部に対応している。開口アレープレート２０１の開口部は、カバープレート２００の各々の開口部の幅より小さい幅である。

粒子ビームの方向での開口アレープレート２０１の後には、ＤＡＰ２０２が位置している。このプレートは、選択されたビームレットの通過をスイッチオフするように作用する。複数の開口部を有していて、各々が、開口アレープレート２０１の各々の開口部に対応し、それらの経路から開口部を介して放射された粒子を偏向するように個々に制御される偏向手段を提供している。前述の偏向手段は、偏向電極２３０、２３１’と接地電極２２０、２２０’の各々から成る。電極は、ＤＡＰに対して自立している。図２の実施例で、前述の電極は、最新技術を用いた垂直成長により形成できる。

例えば、ビームレットＡは、偏向電極２３０が活性化されないので、偏向されずにパターン規定システム１０２の次の開口部を透過することになる。ここで、「偏向電極２３０が活性化されない」とは、電圧が偏向電極２３０に印加されないことを意味する。これは、開口部の「スイッチオン」状態に対応する。ビームレットＡは、影響を受けずにパターン規定システム１０２を通り、粒子光学システム１０３によって第１のクロスオーバーｃ１を介して結像される（図１）。

対照的に、活性化されると、即ち、偏向電極２３０’に横方向に電圧を印加すると、ビームレットＢに関して、「スイッチオフ」状態が実現する。この状態では、偏向電極２３０’は、ビームレットＢをその経路から偏向する。その結果、ビームレットＢは、第１のクロスオーバーｃ１から離れてストッププレート１６に吸収される。ビーム偏向角度は、図２〜図５で拡大表示されているが、一般に非常に小さく、典型的には０．５〜５千ラジアンである。

スイッチオンした開口部のパターンは、装置から得られるパターン化ビームｐｂに形成されることになるビームｌｂに対して透過性のパターン規定デバイスの唯一の部分であり、基板１７上に露光されるパターンに従って選定される。

［単板ＤＡＰ］
図３〜図５は、単板で実現されたＤＡＰによる本発明に係るパターン規定システムの別の実施例を示す。図３で、開口アレープレート３１０は、ＤＡＰ３１１の上方に配置された「ビーム成形プレート」にカバープレートの機能により結合している。開口アレープレート３１０は、荷電粒子ビームｌｂの衝突する粒子に起因する熱負荷を消散できる十分な厚さを有する。偏向手段は、開口部ごとにただ一つの偏向電極３１２、３１２’によって実現される。ＤＡＰ３１１の基板材料は、偏向電極３１２、３１２’に対する接地電極として作用するように構成されている。従来技術とは違って、偏向電極３１２、３１２’は、自立型でないが、入射粒子ビームと反対側のＤＡＰの面において開口部周辺に形成された窪み部３１３、３１３’の内部に位置している。電極３１２、３１２’は、この反対側の面の表面レベルから突き出ていない。このような配置は、パターン規定システムの全体的なサイズを減少させる長所を有する。

図４は、図３と同じ機能プレートのシーケンスを示すが、ＤＡＰ３２１の具体化の点で異なる。ここで、開口部の周辺の窪み部は、入射粒子ビームに面するＤＡＰの面に形成されている。窪み部に偏向電極３２２、３２２’を配置することにより、開口アレープレート３２０とＤＡＰ３２１間の空間の外側における電界勾配の変形を回避できる。

本発明の変形例では、図５に示すように、改修されたＤＡＰ３３１は、カバープレート、開口プレート、及び偏向器プレートの役割を一つのプレートに結合して、パターン規定システムとして用いられる。ビーム成形層３３０が、ＤＡＰ３３１の第１の面に設けてあり、ビームレットの形状を規定するために用いられる。ビーム成形層３３０は、薄膜の一部であり得、あるいは、後の処理ステップで、例えば、金属の蒸着、ＤＡＰ３３１に対する別個の層の電気メッキ又はボンディングにより付加することができる。ＤＡＰ３３１の開口部は、ビーム成形層３３０にレトログレードステンシル開口部３３３を具備する。この場合の「レトログレード」とは、ビーム成形層３３０のステンシル開口部３３３の内側の幅が後続のＤＡＰ３３１の開口部の内側の幅より小さいことを意味する。ステンシル開口部３３３の内側の幅は、各ステンシル開口部の全体で一定であるか又はビームの方向と共に増加し、入射ビームから離れる面に向かって広がる。用語「レトログレード」は、ビーム成形層３３０のステンシル開口部において、ＤＡＰ３３１の開口部の内側の幅が、それに続く開口部より小さいことを示すために用いられる。ビームレットは、粒子の入射ビームと反対側の面のＤＡＰ３３１に形成されている窪み部に配置された偏向電極３３２、３３２’によって偏向される。

図３〜５に示した本発明の実施例は、随伴する接地電極として作用するＤＡＰの基板材料と協同する開口部ごとに一つの偏向電極を具備している。完全を期すため、偏向電極及び接地電極の二つの代替配置について、簡単に提示する。

図６は、荷電粒子のビームレットが横断する開口部を有するＤＡＰ４４１の断面を示す。窪み部４１０に、同じ高さの二つの偏向電極４１１、４１２が前述のビームレットを偏向するように設けられている。窪み部はＤＡＰ４４１のいずれかの面に形成できる。このような配置構成により、双極の偏向が、接地電極として作用するＤＡＰ４１１の基板材料と共にいずれかの偏向電極４１１、４１２に電圧を印加することにより実現できる。

図７は、偏向電極４１５及び接地電極４１４が窪み部４１３に形成されている配置構成を示しているが、前述の配置構成をＤＡＰ４４１のいずれかの面に設置してもよい。接地電極４１４は高さが偏向電極４１５を上回っているが、電極は窪み部４１３が形成されている面の表面レベルから突き出ていない。

更に、例えば、図７の実施例で示すように、電極４１４と４１５のいずれか又は両方を金属材料４４０で被覆してもよい。

図８は、図３の実施例に対応して、本発明に係る開口プレート５０１及びＤＡＰ５０２のより詳細な断面を示す。一つの開口部だけが、明確にするために描かれている。粒子ｌｂの入射ビームに向かう側の面上では、開口プレート５０１が、照射ダメージを防止するための抵抗層５００で覆われている。ＤＡＰ５０２は、基本的にプレート状の形状を有する。その第１の面５０４は、粒子の入射ビームに向いていて、第２の面５０３が反対側に位置している。

ＤＡＰは、半導体、好適には導電率が約５ｍΩｃｍの不純物添加シリコン製のバルク材料の層（バルク層）５０５を具備する。この層が、接地電位を規定し、薄膜領域のＤＡＰの基板材料となる。バルク材料の層はまた、ＤＡＰ５０２の電子的動作を与える、高周波で動作する集積回路の消費電力に関連する熱負荷のほとんどを消散させる。絶縁層５０６、例えば、シリコン酸化物が、粒子の入射ビームに面する側の面のバルク材料の層５０５上に設けられている。別のシリコン層５０７が、この絶縁層５０６上に設けられている。バルク材料の層５０５の厚さは約５０μｍである。絶縁層５０６の厚さは約３００ｎｍであり、シリコン層５０７は典型的に２〜３μｍである。

ＣＭＯＳ回路層５０８が、粒子の入射ビームに面する側のシリコン層５０７の面に製造されている。このＣＭＯＳ回路層５０８は、ＤＡＰ５０２の電子動作を与えるための電子部品（図示せず）を含む。絶縁層５０６は、シリコン層５０７及びＣＭＯＳ回路層５０８とをバルク層５０５から遮蔽する。

ＣＭＯＳ回路層５０８は、例えば、シリコン酸化物から成る絶縁保護層５０９で覆われている。保護金属層５１０は、帯電を避けるために絶縁層５０９に重ねられている。

図８に示す本発明の実施例では、偏向電極５１１が、ＤＡＰ５０２の第２の面５０３に形成された窪み部５１２に配置されている。あるいは、前述の窪み部は第１の面５０４に形成されてもよい。いずれかを具体化したものが、本発明の一部となる。

偏向電極５１１は、バルク層５０５と同じ材料から成る。電極は、リソグラフィプロセスを用いてＤＡＰ５０２の基板材料から形成されている。金属ビアコンタクト５１３は、電源ライン及び電極の制御回路とを具備するＣＭＯＳ層５０８に偏向電極５１１を接続する。本実施例では、ＤＡＰ５０２のバルク層５０５は、偏向電極５１１の接地電極となる。

［製作プロセス］
次に、本発明に係るＤＡＰを製作する一つの可能な方式を提示する。

図９．１〜図９．１６は、図８のＤＡＰ５０２を製造する製作プロセスの一例を示す。プロセスのステップ１〜ステップ１６の順番に従って処理されるウェハの断面が図示されている。明確にするために、製作については、一つの窪み部とそれに付随する偏向電極とに重点を置いて説明する。もちろん、ＤＡＰ５０２は複数の窪み部と電極とから成り、したがって、次の説明には本発明に対していかなる制限にも相当しない。

シリコンオン絶縁体（ＳＯＩ）ウェハブランク６００は、図９に示す製作プロセスの基本材料である。ウェハブランク６００は、例えば、６５０μｍの厚さを有する（図９．１）。それは、バルク層６０１、例えば３００ｎｍ厚さである埋め込みシリコン酸化物層６０２と、例えば２μｍ厚さのシリコン層６０３とを具備する。これから、シリコン層６０３の側の面をＳＯＩウェハ６００の上面ＴＳと呼び、一方、反対側の面を裏面ＢＳと呼ぶ。

ＳＯＩウェハ６００の上面ＴＳ及び裏面ＢＳは、互いに何れかの面で処理される構造の正確な位置合わせを可能にするために、アライメントマーク（図９．１〜図９．１４に図示してない。図１０を参照）。アライメントマークは、標準的な両面フォトリソグラフィ及びエッチング技術により製作される。ＳＯＩウェハの上面ＴＳのアライメントマークは、シリコン層６０３を介して埋め込みシリコン酸化物層６０２に達している。ＳＯＩウェハの裏面ＢＳのアライメントマークの深さは、製作プロセスの全体にわたってアライメントマークの高精度の位置合わせ機能を可能にするように設定してなければならない。ＳＯＩウェハ６００の上面ＴＳ及び裏面ＢＳのアライメントマーク間のアライメント精度は、最新技術によれば約０．１μｍである。先端のシステムにより、より高い上面及び裏面間の精度が可能となる。アライメントマークの数はユーザが定めるが、ＤＡＰあたり少なくとも二つのマークを割り当てるべきである。

製作プロセスの最初のステップで、リセス６０４、６０５が反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）技術を用いてウェハ６００の上面ＴＳに形成される（図９．２）。リセス６０４、６０５は、シリコン層６０３及びシリコン酸化物の絶縁層６０２を介してバルク層６０１に延在する。リセス６０５は、次のステップで形成される偏向電極及びＣＭＯＳ層６０６の間でのビアコンタクトに対応するように設計されている。

次のステップで、ＣＭＯＳ回路層６０６が、ウェハ６００の上面ＴＳのシリコン層６０３に形成される。この層はＤＡＰを制御する電子部品の全てを含んでいる。ＣＭＯＳ層６０６の形成は一連のステップを具備するが、このような層の製造は既に確立された技術なので、図９．３では一つだけのステップとして描かれている。またＣＭＯＳ回路層６０６を形成して製造プロセスを開始し、前述のリセスの製造と以下に述べる他の製造ステップとを引き続き行うこともできる。

酸化物堆積により、ウェハの上面ＴＳがシリコン酸化物の絶縁層で被膜される（図９．４）。絶縁層は次にＲＩＥ（図９．５）を用いて除去され、前述の層がＲＩＥの異方位性のためにウェハの上面ＴＳの垂直部に残る。

その後、メタルコンタクト６０７がＣＭＯＳ回路層６０６及び電極の間の接続のために、リセス６０５に設けられる（図９．６）。次の製作ステップは、ウェハ６００の裏面ＢＳに関係している。したがって、絶縁層６０８が表面を保護するためにウェハの上面ＴＳに堆積される（図９．７）。ここからは、処理されるウェハの断面が、図９．８〜図９．１６において上下反転して描かれている。

ウェハ６００の裏面ＢＳに周知のエッチング技術を適用することにより、薄膜領域が生成される。バルク材料の層６０１の厚さが、標準のウェハ薄膜化技術を用いることにより、６５０μｍから、例えば、５０μｍに低減される（図９．８）。この標準プロセスに対する個々のステップ、例えば、ＫＯＨウェット化学エッチングは、図示されていない。

それから、ウェハ６００の裏面ＢＳが、リソグラフィプロセスを用いて構造化される。最初に、絶縁酸化物、例えば、ＳｉＯ_２の薄層６１９が、熱酸化により裏面ＢＳ上に形成される（図９．９）。この後、この絶縁酸化物の薄層６１９は、フォトレジスト層６０９をスプレー塗布して覆われる（図９．１０）。絶縁酸化物の薄層６１９は省略でき、以下のエッチングをレジストマスクを用いて実施することができるが、そうすると、以下のリソグラフィステップが５０μｍまでのシリコンのエッチングを含むので有利にはならない。

フォトレジスト層６０９は、例えばレーザビームライタにより露光される。このために、ウェハ６００の裏面ＢＳの一つアライメントマークが検出され、これを参照して、所望のパターンが裏面ＢＳのレジストでカバーされた薄膜領域に露光される。露光されたパターンは、既に形成されているリセス６０４、６０５によく位置合わせされる。レーザビームリソグラフィの後、フォトレジスト層６０９が現像される（図９．１１）。

ＲＩＥを用いて、レジストでマスクされたパターンが絶縁酸化物の薄層６１９に転写される（図９．１２）。次のステップで、フォトレジストが除去され、リセス６１１がエッチング技術、例えばＲＩＥを用いてバルク層に形成される（図９．１３）。このリセス６１１は、後で偏向電極に対応する窪み部になる。リセスは、電極の形成を意図したバルク材料の少なくとも一つの中心部６１２を囲んでいる。

引き続き、レーザビームリソグラフィプロセスが、ＳＯＩウェハの裏面ＢＳに２回適用される。フォトレジスト層が裏面ＢＳに成膜され、レーザビームリソグラフィによって露光される。フォトレジスト層の現像後、ＲＩＥを再び用いて、ウェハ６００の裏面ＢＳを加工する。リセス６１１は、ここで、ウェハ６００の裏面ＢＳからバルク層６０１を介して埋め込みシリコン酸化物層６０２に延在している。図９．１４は、これらの処理ステップの結果だけ示している。

レーザビームリソグラフィプロセスの２回目の適用は省略できる。この場合、フォトレジスト（及び絶縁酸化物の薄層）は別にパターン化される。その結果、リセスは、最初のＲＩＥを用いて既に埋め込みシリコン酸化物層６０２に達しており、電極の最上部はＳＯＩウェハの裏面ＢＳの表面レベルに等しくなる。

次のステップで、開口部がウェハ６００の全体を貫通するまでエッチングを続ける（図９．１５）。エッチングは、上面ＴＳあるいは裏面ＢＳから行ってもよい。なお、シリコン酸化物層６０２は、この処理ステップの途中でアンダーカットされる。これは、シリコン酸化物層６０２が粒子ビームの粒子によって帯電することを防止することに寄与する。アンダーカット構造が、円６１０で表示されている（図９．１５）。最後に、上面ＴＳ上の構造が、保護金属層６１１で覆われる（図９．１６）。

図９．１６は、窪み部６１３に配置された、開口部６１４に付随する偏向電極６１２を示している。電極は、リセス６０５に提供されたメタルコンタクト６０７を介してＣＭＯＳ層６０６に接続されており、このメタルコンタクト６０７はシリコン酸化物層６０２を横断している。

前述の方法で製造された全体的なＤＡＰ７００の縦断面の略図が、図１０に描かれている。ＤＡＰ７００は、粒子の入射ビームに向かう側の上面７０５、及び反対側の裏面７０６を有する。ＤＡＰの一部の層は、バルク層と比べると僅かの厚さであり、実際の精度では図１０には画けないので、それらは明確にするために省略されている。しかし、これは、本発明にいかなる限定を与えるものでない。図１０は薄膜領域７０１を示しており、そこには、開口部に伴われた窪み部及び付随する電極が配置されている。可能な変形例として、直径が１５０ｍｍのＳＯＩウェハブランクが用いられる。このようなウェハは、８個のＤＡＰを提供することができ、各々は１辺が３０ｍｍの平方形である。

薄膜領域７０１は、例えば、四角形状であり、実質的な厚さが、例えば６５０μｍのフレームで囲われている。辺長７０２は２０ｍｍである。薄膜領域７０１のバルク材料の厚さは約５０μｍである。明確に表示するために図１０には、多数の開口部のなかで三つだけが実際に図示されている。用いる設計によって、一つの偏向器アレー手段は、より厚い区域で分離された一つ以上の薄膜領域を有することができる。製作プロセスがＤＡＰの両面での処理ステップを含むので、ＤＡＰ７００の上面７０５のアライメントマーク７０３、７０４、及び関連した裏面７０６のアライメントマーク７０３’、７０４’は、どちらの面の構造でも位置合わせすることを可能にさせる。二対のアライメントマークが、ここで例示されているにすぎないが、任意の妥当な数のアライメントマークが可能である。

以下に概述する他の可能な製作方法では、薄膜領域がウェハの全体に延在する。したがって、ウェハ全体が、例えば５０μｍの厚さに薄くされる。

第１の処理ステップは、図９．１〜図９．７に示したように、既に詳細に説明した製作方法のものと同様である。図９．７は、ＳＯＩウェハの上面ＴＳの保護層６０８の堆積を示す。ここで記載される方法では、その後、ＳＯＩウェハの上面がキャリアウェハに接合される。次に、ウェハ全体が、例えば５０μｍの厚さに薄くされる。滑らかな表面にするためにＣＭＰが用いられる。ＳＯＩウェハの裏面側を加工する次の処理ステップは、第１の製作方法の図９．８〜図９．１６に示されたステップと同様である。上面及び裏面の構造の位置合わせを可能にするためにＳＯＩウェハの裏面側に設けられたアライメントマークはいずれも、ウェハ薄膜化に耐えれるように十分な深さにする必要がある。

［典型的な寸法］
図１１は、図８に示したものと同様のＤＡＰ８００の薄膜領域７０１の区域の上面図であり、二つの開口部８０１、８０１’、及び関連する偏向電極８０２、８０２’が窪み部８０３、８０３’に配置されている。

図１２は、図１１のＣ−Ｃ線に沿った断面を示しており、ＤＡＰの典型的な寸法の概要を示す。明確に示すために、ＤＡＰの形状だけ描かれていて、内部構造は省略されている。開口部の幅９０１は５μｍである。偏向電極８０２に隣接する開口部のエッジと開口部に面する偏向電極８０２の側面との間の距離９０２の典型的な値は、２μｍである。この距離を１μｍに減少できるが、この寸法は上面から裏面への位置合わせの許容誤差により制限される。距離９０２をより小さくする方が利点がある。ビームレットの制御に必要な電圧をより低くできるからである。隣接した窪み部の対応するエッジ間の距離を意味する周期９０３は、約３０μｍである。基板の厚さ９０５は５０〜６０μｍである。電極の高さ９０４は望ましくは約４０μｍであり、高さ９０４は、電極が基板の表面から突きでない限り、基板の厚さと等しくしてもよい。

［二板ＤＡＰ］
図１３は、他の実施例によるＤＮＰ１３０を示す。それは、シリコンウェハから形成され、ボンディングパッド１３３により互いに接合された二つのプレート１３１、１３２から成る。ＤＡＰ１３０は、図３又は４に示したタイプの開口アレープレートと組み合わされている。

プレート１３１、１３２は、ＤＡＰ１３０の特定の役を担う。プレート１３１は開口部１４０の各々に応じて偏向電極を具備し、一方、プレート１３２は、偏向プレート１３１に接合パッドコンタクトを介して送られるパターンデータの処理及び中間保存のために必要な全電気回路を有するエレクトロニクス層１４２（例えば、ＣＭＯＳ層）を含む。（エレクトロニクス層１４２の内部構造は図示省略）。プレート１３１、１３２は、明確に表示するために図では分離して描かれている。動作のために、それらは、ボンディングにより取り外せないように接着されている。ボンディングパッド１３３は、プレート１３１、１３２の機械的な接続だけでなく、以下に更に説明するように、プレート１３１、１３２の電子部品間の明確な電気接触も与える。プレート１３２に形成された開口部は、許容誤差の調整を可能にすると共に粒子ビームとエレクトロニクス層１４２の回路との間の望ましくない相互作用を低減するように、プレート１３１の開口部より、かなり広くなっている。

開口部の一つの有利なデザインを、ここで、図１３及び図１４を参照しながら述べる。図１４はプレート１３１の一つの開口部１４０の平面図を示し、図１３に示した断面が図１４のＮ−Ｎ線に沿っている。各開口部１４０には、偏向電極１３５が設けられ、偏向電極の反対側の側面１３４は、カウンター電極として作用する。カウンター電極側面１３４は、規定された電界構成を可能にするために、好ましくは凹面をもって開口部１４０に突き出るように有利に形成される。偏向電極１３５はウェハ薄膜領域（例えば、図１０の薄膜領域７０１）の周辺バルク材料１４４から電気的に絶縁されているが、カウンター電極側面１３４はバルク材料１４４上に直接形成できて、その場合、プレート１３１の全ての偏向電極がバルク材料１４４の共通接地電位に対して動作する。接地電位は、薄膜領域の外側に形成される接地パッド１４３によって維持される。追加の接地パッドが、開口部フィールド上の接地電位の安定性を高める（浮遊誘導性の減少）ために、開口部間に設けられてもよい。

偏向電極１３５は、それ自身が絶縁特性（例えば、シリコン酸化物又はシリコン窒化物）を有するか、又は偏向電極１３５及び／又はバルク材料１４４の材料との絶縁界面（例えば、表面酸化によって形成される界面）を共有するような支持材料１４５によってバルク材料１４４に接続される。既に述べたように、各偏向電極１３５は、電極に印加される電位を供給する接続部として作用するパッド１３３に結合される。接続パッド１３３は、絶縁層１４１によりバルク材料１４４から絶縁されている。絶縁層は、特定の位置にだけ打ち抜き穴を設けられたパッド１３３の支持層として示されるように薄膜領域の特定の区域にだけ設けられ、各電極１３５とパッド１３３との電気的接続を形成する。変形例では、電気的接続及び開口部１４０に対する窓を形成する前述の打ち抜き穴を除いて薄膜領域全体に及んでもよい。

偏向電極１３５及びカウンター電極フェース１３４の間の距離の典型的な値は、約５〜６μｍである。プレート１３１は約２０〜８０μｍの厚さの薄膜を有し、一方、ＣＭＯＳプレート１３２は約２５〜４０μｍの厚さを有する。ＣＭＯＳプレートの開口部の幅は、開口部１４０が残されさえすれば異なってもよく、例えば９μｍ以上としてもよい。ボンディング位置の必要な精度は約±２μｍである。もちろん、図３及び図４の開口アレープレートに関して、開口部は、それらの横方向の寸法形状に関して、ＤＡＰ１３０の開口部１４０内に組み込まれている。それらの位置は、図１４で破線の正方形の記号で示されている。開口部の幅は、例えば３．７５μｍであり、開口アレープレートの厚さは約１０〜２０μｍである。

［二板ＤＡＰの製作プロセス］
図１３及び図１４のプレート１３１の典型的な製作プロセスを、図１５．１以下の図（多数の開口部から二つの製造を示す断面詳細）を参照して以下に述べる。プロセスは、ＳＯＩウェハブランク６５０から始まり（図１５．１）、これは、表面側を先と同様に「裏面」ＢＳ’と呼ぶバルク層６５１と、例えば３００ｎｍの厚さでエッチング停止層６５２として作用する埋め込みシリコン酸化物層と、「上面」ＴＳ’で、例えば５０μｍの厚さのシリコン層６５３とを具備している。得られる上面のシリコン層が所望の開始時の厚さ、この場合５０μｍ、より薄い場合、所望の厚さのシリコン層６５３は、初めの上面層上にシリコンのエピタキシャル成長を行うことにより形成される。

将来の開口部１４０の位置で、リセス６５６が、例えば周知のリソグラフィ方法によりウェハ６５０の上面に規定され、ＲＩＥ等の異方性エッチングでエッチングされる。リセスは、好都合にエッチング停止層６５２で停止する（図１５．２）。リセス６５６の形状は図１６の平面図に示すようにＣ字形である。各リセス６５６は、従って、偏向電極１３５になるように意図された上面層の突出部６５５を囲んで規定する（図１４も参照）。

次のステップで、リセス６５６の側面には、例えば、酸化プロセスにより絶縁カバーが設けられる（その結果の酸化物層が、太い垂直線で描かれている）。次に、リセスは、例えばアモルファスシリコンやポリシリコン等の材料で充填される。このステップは、後に電極１３５の機械的な支持を与えることになる支持材料１４５をもたらす。このステップの結果が、図１５．３に示されている。

図１５．３のステップの間の代替として、リセス６５６の側面を絶縁するステップは、図１５．３ａに示すように、次に絶縁性の支持材料が充填される場合に省略できる。

その後、リセス６５７は、図１４に示した開口部１４０になるが、ウェハの上面側に形成される。このため、リセス６５７の各々は、層６５３から（電極１３５の先行形態である）部分６５５を分離するように、２ヶ所の前のリセス６５６それぞれに充填される支持材料に接続する形状を有する。リセスは、エッチング停止層として層６５２を用いてエッチングされる。このプロセスの変形例において（図示せず）、リセスは、酸化物層６５２を通ってバルク層６５１に延在するようにエッチングされてもよい。リセスを形成する処理方法、特に異方性エッチングは、従来技術で周知の方法である。このステップの結果が、図１５．４に示されている。

支持材料１４５の量は、電極１３５をバルク材料１４４に機械的に接続すると共に、連続する製作プロセス中、及び上面層６５３に対して高信頼性の電気絶縁を確保しながらの動作中に支持するのに十分な量に選定される。

次のステップで、電気的コンタクトが電極部６５５に対して形成される。絶縁体層区域１４１及びそれらの上部のコンタクトパッド１３３は、電極の電気的コンタクトを形成するように堆積され接続される。コンタクトパッドは、電極の位置に横方向に十分にずれた位置に設けられることに注目することが重要である。同時に、接地パッド１４３（図１３）が作られる。この処理段階の結果が、図１５．５に示されている。

この後、裏面側のバルク層６５１は、エッチング停止層６５２まで薄くされる。図１５．６は、これから処理されるのが裏面ＢＳ’であるので、図１５．５と同じであるが、上下逆転してある。薄膜化は、好ましくは薄膜領域にだけ行われる。同時に、リセス６５７は裏面側に向けて開放され（エッチング停止層がそこから除去されるので）、開口部１４０が形成される。このステップの結果が、図１５．７に示すように、最終のプレート１３１になる（プレート１３１の構成部品は、明確に表示するために図１３と異なる寸法形状で示されている）。

対応するプレート１３２は、周知のＣＭＯＳ製作技術により製作できる。電気回路のレイアウトは本発明の要件でなく、ＤＡＰエレクトロニクスについての更なる詳細は前述の公開文献を参照されたい。プレート１３２は、プレート１３１の開口部に対応する複数の孔を設けられ、更に、プレート１３１に電気的コンタクトを提供する対応するコンタクトパッドを具備している。

プレート１３１とＣＭＯＳプレート１３２の間の位置合わせは、開口部１３０と同時に形成されたアライメントマーク１６０を用いてなされ、さもなければ、位置合わせは、最新技術に準じてなされる。

最後に、プレート１３１は、例えば共晶ボンディング技術を用いてプレート１３２に接合される。プレート１３２を薄膜化は、接合プロセスの前又は後に実施される。

もちろん、前述のプロセスの更なる変形例は、既に述べた変形例に加えて可能である。例えば、ＳＯＩウェハ６５０の代わりに、エッチング停止として作用できる埋込層をもつ他のウェハタイプを使用できる。エッチング停止層が絶縁性でない場合、絶縁体層を提供する追加のステップが、裏面側の薄膜化エッチングステップの後に挿入される。更に、電極１３５は、支持材料に充填するステップの前後に挿入される追加のエッチングステップにより寸法を低減され、高さが周辺材料１４４の厚さより薄い電極１３５が形成される。

製作プロセスの注目すべき変形例では、図１５．２〜図１５．３のステップに関して、上面層６５３にエッチングされるリセスは、リング状又は好ましくは（図１６の形状６５６よりも）図１７の平面図において数字６５４で記すＡ字型形状がよい。このように、電極１３５の形状は、上面層の島状部６５５’として、このステップで既に規定される。引き続き、リセス６５４の側面に、図１５．３に関連して既に述べたように、絶縁カバーが与えられ、リセスは支持材料で充填される。その後、プロセスが前述のように継続される（開口部１４０のリセスの形成等）。スペースに材料を選択的に充填する方法が使用できる場合、これらの方法を用いて、リセスを塞がないように支持材料を提供することができ、リセス１４０を再エッチングする必要性が無くなる。

もちろん、二つの製作プロセスを適切に組み合わせてもよい。製作方法の主要な局面は、上面にリセスを形成して、開口部の位置での上面層に構造を形成すること、そこに備えられる電極構造をもつ窪み部を形成すること、及び、裏面側を処理して前に加工された対応するリセスへと延在する開口部を開口することである。例えば、第１の製作プロセス（図９）は、ＳＯＩウェハブランクにＣＭＯＳ層を形成する処理ステップを除外し、第２の製作プロセス（図１５．５）のようにパッドフィールドを形成する処理ステップを代わりに挿入することにより、二板デバイスのために変更できる。

本発明が適用される粒子ビーム露光装置のレイアウトの縦方向の断面図である。 従来技術に係る、図１のリソグラフィ装置に適した従来技術のパターン規定システムの縦方向の断面の詳細である。 図１のリソグラフィ装置に適した本発明に係るパターン規定システムの実施例の縦方向の断面（その１）の詳細である。 図１のリソグラフィ装置に適した本発明に係るパターン規定システムの実施例の縦方向の断面（その２）の詳細である。 図１のリソグラフィ装置に適した本発明に係るパターン規定システムの実施例の縦方向の断面（その３）の詳細である。 偏向電極の異なる実現事例（その１）である。 偏向電極の異なる実現事例（その２）である。 本発明に係る多重ビーム偏向器アレーデバイス内の開口部の拡大断面図である。 図８に示したタイプの多重ビーム偏向器アレーデバイスの製作を示す工程図（その１）である。 図８に示したタイプの多重ビーム偏向器アレーデバイスの製作を示す工程図（その２）である。 図８に示したタイプの多重ビーム偏向器アレーデバイスの製作を示す工程図（その３）である。 図８に示したタイプの多重ビーム偏向器アレーデバイスの製作を示す工程図（その４）である。 図８に示したタイプの多重ビーム偏向器アレーデバイスの製作を示す工程図（その５）である。 図８に示したタイプの多重ビーム偏向器アレーデバイスの製作を示す工程図（その６）である。 図８に示したタイプの多重ビーム偏向器アレーデバイスの製作を示す工程図（その７）である。 図８に示したタイプの多重ビーム偏向器アレーデバイスの製作を示す工程図（その８）である。 図８に示したタイプの多重ビーム偏向器アレーデバイスの製作を示す工程図（その９）である。 図８に示したタイプの多重ビーム偏向器アレーデバイスの製作を示す工程図（その１０）である。 図８に示したタイプの多重ビーム偏向器アレーデバイスの製作を示す工程図（その１１）である。 図８に示したタイプの多重ビーム偏向器アレーデバイスの製作を示す工程図（その１２）である。 図８に示したタイプの多重ビーム偏向器アレーデバイスの製作を示す工程図（その１３）である。 図８に示したタイプの多重ビーム偏向器アレーデバイスの製作を示す工程図（その１４）である。 図８に示したタイプの多重ビーム偏向器アレーデバイスの製作を示す工程図（その１５）である。 図８に示したタイプの多重ビーム偏向器アレーデバイスの製作を示す工程図（その１６）である。 本発明に係る多重ビーム偏向器アレーデバイスの縦方向の概略断面図である。 図１０のデバイスの二つの開口部をもつ領域の上面図である。 Ｃ−Ｃ線に沿う図１０のデバイスの断面である。 本発明に係る偏向器アレーデバイスの二板構造の実施例の縦方向の断面である。 図１３の偏向器アレー手段の一つの開口部の平面図である。 図１３及び図１４に示すタイプの偏向アレー手段の製作プロセスを示す工程図（その１）である。 図１３及び図１４に示すタイプの偏向アレー手段の製作プロセスを示す工程図（その２）である。 図１３及び図１４に示すタイプの偏向アレー手段の製作プロセスを示す工程図（その３）である。 図１５．３のステップの代替ステップを示す工程図である。 図１３及び図１４に示すタイプの偏向アレー手段の製作プロセスを示す工程図（その４）である。 図１３及び図１４に示すタイプの偏向アレー手段の製作プロセスを示す工程図（その５）である。 図１３及び図１４に示すタイプの偏向アレー手段の製作プロセスを示す工程図（その６）である。 図１３及び図１４に示すタイプの偏向アレー手段の製作プロセスを示す工程図（その７）である。 図１５．２の処理ステップで形成されたＣ字型リセスの平面図である。 処理フローの変形例で形成されたＡ字型リセスの平面図である。

Claims (26)

1. 荷電粒子のビーム（ｌｂ）を使用する粒子ビーム露光装置に用いられ、薄膜領域を有する全体的にプレート形状の多重ビーム偏向器アレーデバイス（５０２、３１１、３２１、３３１、７００、１３０）であって、前記薄膜領域が、
   入射する前記荷電粒子のビーム（ｌｂ）に面する第１の面（５０４）、前記第１の面（５０４）の反対側の第２の面（５０３）と、
   それぞれが前記荷電粒子のビームから形成された対応するビーム要素を通過させるアレー状の開口部と、
   それぞれが前記薄膜領域のいずれか一つの面に形成され、少なくとも一つの前記開口部に付随された複数の窪み部（５１２）と、
   アレー状の電極（５１１）とを備え、
   前記開口部のそれぞれが少なくとも前記電極の一つに付随され、前記電極のそれぞれが前記窪み部の一つに配置され、前記電極は、前記開口部を通過する前記荷電粒子が所望の経路に沿って進むことができる無偏向状態、前記荷電粒子が所望の経路から偏向される偏向状態を実現することを特徴とする多重ビーム偏向器アレーデバイス。
2. 前記窪み部が、前記第１の面（５０４）に形成されることを特徴とする請求項１に記載の多重ビーム偏向器アレーデバイス。
3. 前記窪み部が、前記第２の面（５０３）に形成されることを特徴とする請求項１に記載の多重ビーム偏向器アレーデバイス。
4. 前記第１の面に、複数のレトログレードステンシル開口部を有するビーム成形層（３３０）が設けられ、前記複数のステンシル開口部（３３３）のそれぞれが、後続の開口部の位置に一致し、対応する前記後続の開口部の内側の幅より小さな内側の幅を有することを特徴とする請求項３に記載の多重ビーム偏向器アレーデバイス。
5. 前記薄膜領域が、半導体基板材料（５０５、５０７）、又はシリコンからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の多重ビーム偏向器アレーデバイス。
6. 前記電極（５１１）及び前記電極（５１１）を制御する回路を含む層（５０８）の間に埋め込み絶縁層（５０６）を更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の多重ビーム偏向器アレーデバイス。
7. 前記埋め込み絶縁層（５０６）が、前記薄膜領域全体に渡り延在することを特徴とする請求項６に記載の多重ビーム偏向器アレーデバイス。
8. 前記薄膜領域が、半導体基板材料を備え、前記多重ビーム偏向器アレーデバイスが、電極（５１１）及び前記電極（５１１）を制御する回路を含むシリコン酸化物の層（５０８）の間に埋め込み絶縁層（５０６）を有することを特徴とする請求項６又は７に記載の多重ビーム偏向器アレーデバイス。
9. 前記電極（５１１）が、前記薄膜領域の基板材料と同じ材料で形成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の多重ビーム偏向器アレーデバイス。
10. 前記電極（５１１）が、金属材料で被覆されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の多重ビーム偏向器アレーデバイス。
11. 前記電極（５１１）が、前記窪み部（５１２）が形成された前記薄膜領域の前記面（５０３、５０４）の表面レベルから突き出ていないことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の多重ビーム偏向器アレーデバイス。
12. 前記偏向前記電極（５１１）が、前記窪み部（５１２）が形成された前記薄膜領域の前記面（５０３、５０４）の反対側の前記薄膜領域の前記面（５０３、５０４）から接触されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の多重ビーム偏向器アレーデバイス。
13. 前記窪み部（５１２）が、前記薄膜領域の前記第１の面（５０４）及び前記第２の面（５０３）の間の距離より小さな直径を有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の多重ビーム偏向器アレーデバイス。
14. 前記基板材料（５０５）が、前記偏向電極（５１１）に対する接地電極として作用するように設定されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の多重ビーム偏向器アレーデバイス。
15. 少なくとも一つの偏向電極（４１５）を持つ前記開口部のそれぞれが、前記開口部を囲む前記窪み部（４１３）に配置される少なくとも一つの接地電極（４１４）に付随されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の多重ビーム偏向器アレーデバイス。
16. 前記接地電極（４１４）及び前記偏向電極（４１５）が、前記窪み部が形成された前記薄膜領域の前記面の表面レベルから突き出ていないことを特徴とする請求項１５に記載の多重ビーム偏向器アレーデバイス。
17. バルク材料層（６０１）、裏面（ＢＳ）の反対側の上面（ＴＳ）のシリコン層（６０３）により覆われた埋め込み絶縁物層（６０２）を有するシリコンオン絶縁膜（ＳＯＩ）ウェハブランク（６００）から、投影型リソグラフィシステム、即ち粒子ビーム露光装置に用いられる多重ビーム偏向器アレーデバイスを製造する方法であって、
    （ａ）前記ＳＯＩウェハブランク（６００）の上面（ＴＳ）に、前記シリコン層（６０３）及び埋め込み絶縁物層（６０２）を介して前記バルク材料層（６０１）に達するリセス（６０４、６０５）を加工するステップと、
    （ｂ）前記ＳＯＩウェハブランク（６００）の上面（ＴＳ）上の前記シリコン層（６０３）上にＣＭＯＳ層（６０６）を形成するステップと、
    （ｃ）前記ＳＯＩウェハブランク（６００）の上面（ＴＳ）に保護絶縁層（６０８）堆積するステップと、
    （ｄ）リソグラフィ法の使用により前記ＳＯＩウェハブランク（６００）の裏面（ＢＳ）を加工し、以前に上面（ＴＳ）に加工された対応するリセス（６０４、６０５）を介して延在する開口部（６１４）と共に電極（６１２）を形成するステップ
    とを含むことを特徴とする多重ビーム偏向器アレーデバイスの製造方法。
18. 前記ステップ（ｂ）の後で、前記上面（ＴＳ）に、前記ＳＯＩウェハブランク（６００）の上面（ＴＳ）を覆う絶縁層が堆積されることを特徴とする請求項１７に記載の多重ビーム偏向器アレーデバイスの製造方法。
19. 前記ステップ（ｃ）の前に、前記ステップ（ａ）で形成された前記上面（ＴＳ）の選択されたリセス（６０５）に金属ビアコンタクト（６０７）が設けられることを特徴とする請求項１８に記載の多重ビーム偏向器アレーデバイスの製造方法。
20. 前記ステップ（ｄ）の前に、前記ＳＯＩウェハブランク（６００）の前記裏面（ＢＳ）が、前記薄膜領域において薄膜化されることを特徴とする請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の多重ビーム偏向器アレーデバイスの製造方法。
21. 前記ステップ（ｄ）の後で、前記上面（ＴＳ）の前記構造に保護金属層（６１１）が堆積されることを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の多重ビーム偏向器アレーデバイスの製造方法。
22. 前記ステップ（ｄ）で、前記埋め込み絶縁物層（６０２）が、前記リソグラフィ法の使用中にアンダーカット（６１０）されることを特徴とする請求項１７〜２１のいずれか１項に記載の多重ビーム偏向器アレーデバイスの製造方法。
23. バルク材料層（６５１）、裏面（ＢＳ’）の反対側の上面（ＴＳ’）のシリコン層（６５３）により覆われた埋め込み絶縁物層（６５２）を有するシリコンオン絶縁膜（ＳＯＩ）ウェハブランク（６５０）から、投影型リソグラフィシステム、即ち粒子ビーム露光装置に用いられる多重ビーム偏向器アレーデバイスを製造する方法であって、
    （ａ）前記ＳＯＩウェハブランク（６５０）の前記上面（ＴＳ’）に、前記シリコン層（６５３）を介して少なくとも埋め込み絶縁物層（６５２）に達し、前記シリコン層（６５３）のそれぞれの部分（６５５）を少なくとも部分的に囲むリセス（６５６）を加工するステップと、
    （ｂ）前記リセス（６５６）を支持材料で少なくとも部分的に充填するステップと、
    （ｃ）前記上面（ＴＳ’）に、前記シリコン層（６５３）を介して少なくとも埋め込み絶縁物層（６５２）に達し、前記支持材料で充填された領域を含みリセスが前記シリコン層（６５３）の前記それぞれの部分（６５５）を囲み、前記部分（６５５）が残りの前記シリコン層（６５３）から電気的に絶縁されるような形状に、それぞれ形成されたリセス（６５７）を再加工するステップと、
    （ｄ）前記部分（６５５）に対して、前記残りのシリコン層（６５３）に対して電気的に絶縁された電気的コンタクト手段を提供するステップと、
    （ｅ）前記ＳＯＩウェハブランク（６００）の裏面（ＢＳ’）を加工し、以前に上面（ＴＳ’）に加工された対応するリセス（６５７）を介して延在する開口部（１４０）を形成するステップ
    とを含むことを特徴とする多重ビーム偏向器アレーデバイスの製造方法。
24. 前記ステップ（ｄ）で、前記上面（ＴＳ’）に、絶縁層（１４１）が、少なくとも前記部分（６５５）の位置の近傍で、コンタクトパッド（１３３）を実現する前記電気的コンタクト手段が形成された特定の区域に形成されることを特徴とする請求項２３に記載の多重ビーム偏向器アレーデバイスの製造方法。
25. 前記ステップ（ｅ）で、前記裏面（ＢＳ’）が、前記薄膜領域で薄膜化されることを特徴とする請求項２３又は２４に記載の多重ビーム偏向器アレーデバイスの製造方法。
26. 前記裏面（ＢＳ’）が、薄膜化され、前記埋め込み絶縁物層（６５２）を除去することを特徴とする請求項２５に記載の多重ビーム偏向器アレーデバイスの製造方法。

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