JP2013004680A - 荷電粒子線レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】 荷電粒子線露光装置内の静電型の荷電粒子線レンズは、電極を支持する支持体からのナトリウム析出により，被照射物であるシリコンウエハーが汚染され、製造したデバイスの動作不良となる場合があった。
【解決手段】 少なくとも１つの開口を有する第１の電極と、１つの開口を有する第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、前記第１の電極と、前記第２の電極と、を電気的に分離して支持する支持体と、を含む荷電粒子線レンズにおいて、
前記支持体は無アルカリガラス又は低アルカリガラスからなることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子ビーム等の荷電粒子線を用いた装置に使用される電子光学系の技術分野に属し、特に露光装置に用いられる電子光学系である荷電粒子線レンズに関するものである。

半導体デバイスの生産において、電子ビーム露光技術は、０．１μｍ以下の微細パターン露光を可能とするリソグラフィの有力候補である。これらの装置では、電子ビームの光学特性を制御するための電子光学素子が用いられる。特に、電子レンズには、電磁型と静電型があり、静電型は電磁型に比べコイルコアを設ける必要がなく、相対的に構造が単純であり小型化に有利となる。また、電子ビーム露光技術のうち、マスクを用いずに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。マルチビーム型露光装置の内部に配置できる電子レンズのアレイ数によりビーム数が決まり、スループットを決定する大きな要因となる。半導体のデバイス生産に要求される３０〜４０枚／ 時以上のスループットを得るためには、マルチビームのビーム本数が数百本以上のビームが必要となることから、電子レンズを小型化して高い配列密度のマルチレンズを形成する技術が重要となっている。

特許文献１に記載の荷電粒子線レンズは、電極と電極を支持するレンズ基板が交互に積層され、電極にはビームが通過する複数の開口が形成されるマルチレンズが開示されている。

特開２００１−１１８４９１号公報

荷電粒子線レンズを搭載する露光装置において、例えば０．１μｍ以下の微細パターン描画を実現するには、電極間に１０ｋＶ／ｍｍ以上の電界を印加し、焦点距離を短くして十分ビーム径を絞る必要がある。このとき焦点距離、すなわち被照射物との距離は、数百μｍ以下となる。また、レンズを構成する電極や支持体において、各部材間に位置ずれがある場合、被照射物の表面でビームに収差が発生してしまう。従って各部材をより高精度に位置合わせする必要がある。特許文献１の構成において、このようなより高電界の条件で、より高精細な位置合わせを両立しようとすると、予期せぬ放電や、位置合わせ不良に伴う収差が発生し、実現が困難となる場合があった。

高精細な位置合わせをする方法として、電極材料として微細加工が容易なシリコンを用い、支持体としてガラス材料を用い、これらを陽極接合する方法が知られている。これは、一般に陽極接合の位置合わせ精度が高いためである。一方、陽極接合に用いるガラスはナトリウムのようなアルカリ金属成分を含有させる必要がある。本発明者らは、このようなナトリウムを含有するガラス部材を含む静電型の荷電粒子線レンズは、露光装置内で１０ｋＶ／ｍｍ以上の電界を印加するとナトリウムイオンがガラス表面に析出し、装置や被照射物を汚染する場合があることを見出した。特に連続して１０ｋＶ／ｍｍ以上の電界を印加すると、ナトリウムイオンの析出する確率が高くなる。また露光装置は長期間の使用で各部材に堆積する例えばカーボン系の汚れの分解・除去を目的にプラズマ等で洗浄される場合がある。このような洗浄工程は、ガラス表面にあるナトリウムを更に大きく飛散させ、近距離に配置された被照射物、例えばシリコンウエハーの汚染を助長することを見出した。汚染されたシリコンウエハーでデバイス、例えばＭＯＳトランジスタを製造した場合、リーク電流の増加やしきい値電圧の変動といった動作不良が発生する問題がある。

本発明は上記課題を解決することを目的とするものであり、少なくとも１つの開口を有する第１の電極と、１つの開口を有する第２の前記電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、前記第１の電極と、前記第２の電極と、を電気的に分離して支持する支持体と、を含む荷電粒子線レンズにおいて、前記支持体は無アルカリガラス又は低アルカリガラスからなることを特徴とするものである。

本発明の荷電粒子線レンズによれば、電極１，２間に電圧を印加した場合に支持体からのナトリウム析出が少なくなる、又はなくなり、周辺部材の汚染が軽減され装置のメンテナンスを容易にすることができる。

本発明の荷電粒子線レンズの断面図である。 本発明の他の形態の荷電粒子線レンズの断面図である。 本発明の荷電粒子線レンズを用いた露光装置の一部の構成を表す図である。 本発明の他の形態の荷電粒子線レンズの断面図である。 本発明のマルチ荷電粒子ビーム露光装置の構成を示す図である。 本発明の荷電粒子線レンズを用いた露光装置の一部の構成を表す図である。 本発明の荷電粒子線レンズの一形態を表す断面図である。（ａ）は細部部を省略した断面図、（ｂ）〜（ｄ）は（ａ）のＡの部分を拡大した拡大図である。 （ａ）は支持体表面の凹凸の深さと凹凸から脱出する電子の確率との関係を示した図である。（ｂ）は支持体テーパ部のテーパ角度と支持体表面帯電量の変動率との関係を示した図である。

（実施の形態１）
図１〜２を用いて、本発明の第一の実施形態について説明する。

図１及び図２は本発明の荷電粒子線レンズの基本的な構成を説明するための断面図である。

本発明の荷電粒子線レンズは少なくとも第１の電極である電極１と、第２の電極である電極２との２枚の電極を有している。本発明において用いる電極の数は、設計する荷電粒子線レンズの性能や、形式に応じて３枚以上とすることもできる。電極の電極１と電極２は、支持体３を介して互いに電気的に絶縁されている。また電極１と電極２は少なくとも１つの開口４（貫通孔ともいう）が設けられ、開口４には図示しない光源（荷電粒子源ともいう）から射出された荷電粒子線が通過する。この開口４は荷電粒子線（典型的には電子線）に対してレンズとして機能する。そして支持体３は電極１と電極２の開口４を塞がない（又は遮らない）位置に配置される。そして支持体３はアルカリ金属を含有しないガラス、又は微量含有するガラスで形成することが好ましい。アルカリ金属を微量含有するガラスを用いる場合には、その含有量が質量百分率で０．１ｗｔ％未満である低アルカリガラスを選択することが好ましい。またこのガラスの線膨張係数は接合するシリコンと近いものを選択することが好ましい。

静電レンズとして使用する場合は図２のような電極を３枚用いた構成とすることができる。図２は図１の電極２を中心として電極１と支持体３を対称に配置したアインツェル型の静電レンズである。このように図２においては、第２の電極である電極２を、第１の電極である電極１により支持体を介して両側から挟むように構成される。そして，例えば電極１にはグランド電位、電極２には負の電位を印加することで静電レンズとして機能させることができる。また、本実施の形態においては、第１の電極と第２の電極とで構成を説明しているが、必要に応じて第３の電極等の他の電極を設けることもできる。

上記構成の荷電粒子線レンズである静電レンズは、その使用時において、電極間に電圧が印加されても支持体３からのナトリウムの析出がない、または極めて少ないため、実質的に装置内の周辺部材が汚染されることはない。

ここで「実質的に装置内の周辺部材が汚染されない」とは、装置内の周辺部材がナトリウムによって全く汚染されない場合だけでなく、ナトリウムが存在したとしても、特性等に悪影響を与えない場合を含む。

（実施の形態２）
図３を用いて、本発明の第二の実施形態について説明する。

図３は本発明の荷電粒子線レンズを用いた荷電粒子線露光措置の荷電粒子の被照射物（露光対象物ともいう）に露光する構成を説明するための断面図である。図３は図２の静電レンズから距離Ｌの位置に荷電粒子線の被照射物６を配置したものを示している。被照射物６は例えばシリコンウエハーである。尚、実施の形態１と同じ機能を有する個所には、同じ記号を付している。

本実施の形態の静電レンズで０．１μｍ以下の径に荷電粒子線を集束するためには、電極間に印加する電圧を上げる必要がある。本発明者らの知見によれば、電極間で放電（異常放電とも言う）せずに印加可能な電圧は、２０ｋＶ／ｍｍ程度である。その時の焦点距離は２００μｍ程度となる。従って、電極１の表面からの距離Ｌが２００μｍ以下となる位置に被照射物６を配置することにより、電極間で放電することなく安定に荷電粒子線を被照射物に照射（露光）することができる。さらに、支持体として無アルカリガラスを用いているため、支持体から析出するナトリウムで被照射物６が汚染されることを防止できる。その結果、被照射物６に形成されるデバイスの特性を悪化させることなく、歩留まりが向上する。

（実施の形態３）
本発明においては、電極と支持体とを接合する際に、接合精度を高くするためにフュージョンボンディングを用いることが好ましい。図２を用いて、本発明の第三の実施形態について説明する。

微細なパターンを描画するためにはレンズの収差を所望のパターン幅以下にする必要がある。そこで、電極１と電極２の開口４の位置ずれに起因する収差を低減するため、本実施の形態は電極１と電極２と支持体３とを高精度にアライメントした後、フュージョンボンディングする。本発明においてフュージョンボンディングとは、親水化されたシリコンや酸化シリコン、ガラス等の基板を、まず水素結合で貼り合わせた後、加熱処理をしてＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合により接合する工程を含む接合を意味する。

フュージョンボンディングすることにより、レンズの電極と支持体の位置精度が向上し、レンズの歩留りが向上する。またこの製造方法を用いたレンズは更なる高解像にも対応する事が出来る。

（実施の形態４）
本発明においては、必要に応じて支持体表の所望の領域に帯電防止膜を設けることができる。本発明において帯電防止膜とは、支持体等の表面に一定以上電荷が蓄積されることを防止する機能を有する膜であり、例えば支持体の表面に設けることにより、支持体表面の帯電量を抑制することができる。図４を用いて、本発明の第四の実施形態について説明する。

図４は図１の支持体３の表面に帯電防止膜７を設けたものである。それ以外の構成は図１と同様のものを示している。尚、実施の形態１と同じ機能を有する個所には、同じ記号を付してある。

荷電粒子線で長期描画していると、電極間、或いは電極と帯電した部分との間で放電する場合があった。発明者らが鋭意検討したところ、電極や支持体に微小な欠陥が存在すると放電しやすいことがわかった。被照射物６からの反射電子や２次電子などによってレンズである電極１、又は電極２の支持体３の表面が帯電し、欠陥に起因する形状的な電界集中と相まって放電に至ったと考えられる。

支持体３の表面に帯電防止膜７を設けることにより、このような放電を抑制することができる。帯電防止膜には、例えばアルミニウムと遷移金属の酸素化合物や、ゲルマニウムと遷移金属との窒素化合物などを用いることが好ましい。遷移金属の含有量を調整することで所望の抵抗値へ制御し除電機能を調整することができる。この帯電防止膜はスパッタ法、反応性スパッタ法、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法、イオンアシスト蒸着法、ＣＶＤ法等の薄膜形成手段により支持体３の表面上に形成することができる。

上記構成では、実施の形態１の効果に加えて、帯電防止膜により支持体３の帯電電荷は除電され電極１と電極２との間の放電が発生することを抑制し、軽減することができる。その結果、製造誤差や欠陥による放電を防ぎ、結果としてデバイスの歩留まりは向上する。

（実施の形態５）
本発明においては、支持体の表面形状を特定の形状とすることにより、支持体表面に帯電する帯電量をさらに低減させることができる。

図７を用いて本発明の第五の実施の形態について説明する。

図７（ａ）は、細部を省略した本実施形態の荷電粒子線レンズの断面図、図７（ｂ）〜（ｄ）は、図７（ａ）の点線で囲むエリアＡの細部を示した拡大図である。

静電型の荷電粒子線レンズは、これまで説明したように電極が絶縁体を介して積層された構造である。その電極間に電界を印加した際、絶縁体表面と電極表面と空間の接触部は、「絶縁体」と「電極（導電体）」と「真空（又は所定の圧力雰囲気）」とが重なる特異な点（以後３重点と記す）となる。一般に３重点では、電界集中効果により陰極となる電極表面より電子を放出し易くなる。その放出された電子は、直接絶縁体に衝突したり、陽極に到達した電子が反射して絶縁体に入射したりすることで、絶縁体表面である支持体表面を帯電させる。その結果、絶縁体表面に生じる電荷により電界が発生し、この電界によって電子ビーム軌道が偏向することがある。従って３重点から放出される電子が支持体表面に帯電する現象を抑制することにより、本発明の効果を相乗的に高めることができる。

図７（ａ）に示すように、本実施形態の荷電粒子線レンズは第１の電極１と第２の電極２の２枚の電極を有している。２枚の電極は、その間に介在した支持体３で互いに電気的に絶縁されて分離され、所定の位置関係で支持されている。また、電極１と電極２の開口４は、図示しない光源から射出された荷電粒子線を通過させる。開口４は、その中心軸５が電極１と電極２とで実質的に共通するように各電極の開口が配置されており、レンズの光軸を規定している。

次に支持体３の表面形状の望ましい範囲について説明する。検討には、境界要素法で静電界計算し、モンテカルロ法で電子軌道を計算するシミュレーションを実施した。図７（ｂ）は支持体３の表面に凹凸構造（非平坦部ともいう）を設ける構成である。即ち、支持体３の表面に１つ以上の凸部又は凹部を設けるものである。図７（ｂ）のｄは、凸部と凹部の段差［μｍ］を示し、Ｐは凸部間の間隔［μｍ］を示している。ここで、Ｐは８０μｍとして凸部と凹部の長さの比率は１：１とする。はじめに、図７（ｃ）で示すような凸部の望ましい範囲について説明する。凸部又は凹部の機能は、電子の運動方向に障壁を作ることで、陰極側（電極２側）から飛翔してくる電子が陽極に到達するまで衝突を繰り返すことを回避することである。しかし、電子の運動方向にある障壁の高さが低い場合、電子は障壁を飛び越えてしまう。その結果、飛び越えた電子は、陽極（電極１側）に到達するまで衝突を繰り返してしまう。そこで図７（ｂ）に示す支持体３の段差ｄ［μｍ］を変えて、凸部を電子が飛び越える割合を計算した。図８（ａ）にその結果を示す。図８（ａ）の横軸は段差ｄ［μｍ］、縦軸は電子が段差ｄを飛び越える割合を示している。ｄ＝２０μｍの時、凸部の脱出割合がほぼゼロとなることが分かった。よって、ｄは２０μｍ以上であることが好ましい。

図７（ｃ）は支持体３の電極２と接する側の端部をテーパ構造とする（テーパ部を設ける）ものである。図７（ｃ）のθはテーパ角を示している。また、支持体３のテーパ部を設ける領域ｈは８０μｍとした。テ―パ部の機能は、電子を支持体より離して、帯電状態の変動を抑制することである。

図７（ｃ）に示すθ［ｄｅｇ］を変えて、帯電変動量を計算する。図８（ｂ）にその結果を示す。図８（ｂ）の横軸はテーパ角［ｄｅｇ］を示し、縦軸は、テーパ角が９０°の場合の帯電変動量を１としたときの相対値を示している。テーパ角θは４５°以上で７５°以下であることで効果が安定して得られることを示している。

図７（ｄ）は、図７（ｂ）と図７（ｃ）の構造とを組み合わせた構造を有する。図７（ｄ）に示すように、電極１、２間で伸びる支持体３の表面は、第１の電極側が、凸部又は凹部を有する非平坦部３Ａとなり、第２の電極側が、テーパ状であるテーパ部３Ｂとなっている。そして、テーパ部３Ｂと電極２の開口４を有する面とのなすテーパ部のテーパ角６は０度より大きく９０度より小さい角度で構成される。本発明者らの知見によれば、テーパ角θは４５°以上で７５°以下であることで効果が安定して得られる。また、テーパ部３Ｂの表面は必要に応じて湾曲させることも、階段状とすることもできる。さらに、電極２に接したテーパ部３Ｂの先端位置と非平坦部３Ａの凸部の先端位置（頂面位置）は電極２の法線（開口４の中心軸５に沿った光軸の方向）においてほぼ同一直線上にある。こうすれば、コンパクトな構造で、非平坦部とテーパ部の機能を効果的に発揮させることができる。また、本実施形態では、非平坦部３Ａとテーパ部３Ｂは完全に分離して形成されている。また、非平坦部３Ａの凸部は電極１、２の面と実質的に平行に伸びている。本発明において「実質的に平行」とは、完全に平行な場合だけでなく、本発明の効果を奏する範囲で非平行である場合、及び複数の凸部が互いに非平行で突出している場合を含む。従って、設計上の意図的に非平行とする場合、加工誤差により非平行となる場合であっても、本発明の効果を奏する限り、許容され得る。本発明者らの知見によれば、±１°の傾斜を有する場合であっても実質的に平行とみなすことができる。

（実施の形態６）
本発明の荷電粒子線レンズを露光装置に用いた具体的な構成について、図５〜６を用いて、第六の実施の形態として説明する。

図５はマルチ荷電粒子ビーム露光装置の構成を示す図である。はじめにマルチ荷電粒子ビーム露光装置について説明する。

電子源１０８からアノード電極１１０によって引き出された放射電子ビームは、レンズによって収束させ実像を形成するためのクロスオーバー調整光学系１１１によってクロスオーバー１１２を形成する。ここで電子源１０８としてはＬａＢ６やＢａＯ／Ｗ（ディスペンサーカソード）などのいわゆる熱電子型の電子源が用いられる。

クロスオーバー調整光学系１１１は２段の静電レンズで構成されており、１段目・２段目共に静電レンズは３枚の電極からなり、中間電極に負の電圧を印加し上下電極は接地する、いわゆるアインツェル型の静電レンズである。

クロスオーバー１１２から広域に放射された電子ビーム１１３、１１４は、コリメータレンズ１１５によって平行ビームとなる。ここまでの照射電子光学系により形成されたビームはアパーチャアレイ１１７へと照射される。アパーチャアレイ１１７によって分割されたマルチ電子ビーム１１８は、集束レンズアレイ１１９によって個別に集束され、ブランカーアレイ１２２上に結像される。

本実施の形態では、集束レンズアレイ１１９は３枚の多孔電極からなる静電レンズで、３枚の電極のうち中間の電極のみ負の電圧を印加し上下電極は接地する、アインツェル型の静電レンズアレイを用いる。

またアパーチャアレイ１１７はＮＡ（集束半角）を規定する役割も持たせるため、集束レンズアレイ１１９の瞳面位置（集束レンズアレイの前側焦点面位置）に置かれている。

ブランカーアレイ１２２は個別の偏向電極を持ったデバイスで、描画パターン発生回路１０２、ビットマップ変換回路１０３、ブランキング指令回路１０６によって生成されるブランキング信号に基づき、描画パターンに応じて個別にビームのｏｎ／ｏｆｆを行う。

ビームがｏｎの状態のときには、ブランカーアレイ１２２の偏向電極には電圧を印加せず、ビームがｏｆｆの状態のときには、ブランカーアレイ１２２の偏向電極に電圧を印加してマルチ電子ビームを偏向する。ブランカーアレイ１２２によって偏向されたマルチ電子ビーム１２５は後段にあるストップアパーチャアレイ１２３によって遮断され、ビームがｏｆｆの状態となる。

本実施の形態においてブランカーアレイは２段で構成されており、ブランカーアレイ１２２及びストップアパーチャアレイ１２３と同じ構造の、第二ブランカーアレイ１２７および第二ストップアパーチャアレイ１２８が後段に配置されている。

ブランカーアレイ１２２を通ったマルチ電子ビーム１２４は第二集束レンズアレイ１２６によって第二ブランカーアレイ１２７上に結像される。ここで第二ブランカーアレイ１２７によって偏向されたマルチ電子ビーム１２９は後段にある第二ストップアパーチャアレイ１２８によって遮断され、ビームがｏｆｆの状態となる。第二ブランカーアレイ１２７を通ったマルチ電子ビームは第三・第四集束レンズによって集束されてウエハー１３３上に結像される。ここで、第二集束レンズアレイ１２６・第三集束レンズアレイ１３０・第四集束レンズアレイ１３２は集束レンズアレイ１１９同様に、アインツェル型の静電レンズアレイである。そして第一から第四の集束レンズアレイはレンズ制御回路１０５に接続され電子光学的パワー（焦点距離）が制御される。また光軸調整用のアライナー１２０として、集束レンズアレイ１１９とブランカーアレイ１２２の間と、ブランカーアレイ１２２とストップアパーチャアレイ１２３の間に配置される。さらに第二集束レンズアレイ１２６と第二ブランカーアレイ１２７の間と、第二ブランカーアレイ１２７と第二ストップアパーチャアレイ１２８の間にアライナー１２０がそれぞれ配置される。そしてアライナー１２０はアライナー制御回路１０７に接続され光軸調整が行われる。

ここで第四集束レンズアレイ１３２は対物レンズとなっており、その縮小率は１００倍程度に設定される。これにより、ブランカーアレイ１２２の中間結像面上の電子ビーム１２１（スポット径がＦＷＨＭで２ｕｍ）が、ウエハー１３３面上で１００分の１に縮小され、ＦＷＨＭで２０ｎｍ程度のマルチ電子ビームがウエハー上に結像される。

ウエハー上のマルチ電子ビームのスキャンは偏向器１３１で行うことができる。偏向器１３１は電子ビームの数に応じて設けられる。電子ビームが１つであれば、少なくとも１つの偏向器１３１が設けられる。偏向器１３１は対向電極によって形成されており、ｘ、ｙ方向について２段の偏向を行うために４段の対向電極で構成される（図中では簡単のため２段偏向器を１ユニットとして表記している）。偏向器１３１は偏向信号発生回路１０４の信号に従って駆動される。

パターン描画中のウエハー１３３はＸ方向にステージ１３４によって連続的に移動し、レーザー測長機による実時間での測長結果を基準としてウエハー面上の電子ビーム１３５が偏向器１３１によってＹ方向に偏向される。さらにブランカーアレイ１２２及び第二ブランカーアレイ１２７によって描画パターンに応じてビームのｏｎ／ｏｆｆが個別になされる。これにより、ウエハー１３３面上に所望のパターンを高速に描画することができる。これら制御の全体はコントローラ１０１により総合的に制御される。

本実施の形態は上記の露光装置内の第四の集束レンズアレイ１３２に実施の形態２の静電レンズとウエハー１３３に被照射物６を設置するものである。ここでレンズを設置する箇所は第四の集束レンズに限定されず、第一から第四すべての集束レンズに用いてもよい。本実施の形態では被照射物６は汚染されることなく、デバイス不良を低減するので歩留りの向上したマルチビーム露光装置を実現できる。

以下、実施例により本発明の具体的な構成についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。

（実施例１）
図２を用いて実施例１の具体的な構成について説明する。第１の電極である電極１と第２の電極である電極２として、４インチ径で両面研磨の単結晶シリコンを用いる。厚さは電極１及び電極２共に１００μｍである。電極１及び電極２には貫通孔が設けられ、その開口４の直径は３０μｍである。そして支持体３として、電極１及び電極２と同じ４インチ径で４００μｍの厚みを有するアルカリ金属を含有しない無アルカリガラスであるＥＡＧＬＥ ＸＧ（登録商標）を用いる。さらに支持体３の電極１及び電極２の貫通孔を形成した位置に対応する位置に、貫通孔を形成し、電極１の貫通孔と電極２の貫通孔との間が支持体で遮蔽されない（塞がれない）構造とする。即ち支持体は第１の電極と第２の電極の貫通孔を形成した領域の周囲を支持する構成となる。本実施例では支持体３の開口は４ｍｍとする。そして電極１、２は支持体３を挟み、開口４の中心軸５を法線とする平面に平行に配置する。

次に本実施例の荷電粒子線レンズの製造方法について説明する。

まず電極１と電極２の材料としてシリコンウエハーを用い、当該電極に形成する貫通孔はシリコンウエハーに高精度のフォトリソグラフィーとドライエッチングにより形成する。次に支持体３のガラスの貫通孔はサンドブラスト加工により形成し、ウエットエッチングと表面研磨により加工面のマイクロクラックやバリを除去する処理を行う。次にこれら加工した電極１，２と支持体３を十分な位置合わせを行った後、接合する。接合には耐熱性のあるシリコーン系の接着剤を使って張り合わせる。

以上のような静電レンズを露光装置に設置し、電極１にはグランド電位を、電極２には−３．７ｋＶの電圧を印加する。２００℃による加速試験の結果、室温で１００００時間相当後も、電極２近傍に析出するナトリウムはＴＯＦ−ＳＩＭＳ（飛行時間型二次イオン質量分析法）による検出限界である１×１０^９（ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２）以下であり、装置の汚染は無い事がわかる。

（実施例２）
図３を用いて実施例２を説明する。本実施例は以下で説明する箇所以外は実施例１と同様の材料・寸法、および製造方法である。

露光装置内に静電レンズを設置し、電極１の表面からの距離Ｌが２００μｍとなる位置に被照射物６を配置した。そして荷電粒子ビームで被照射物６上にパターンを描画する。その後、実施例１と同様な分析を被照射物６に実施したところ汚染が無い事を確認される。

（実施例３）
図３を用いて実施例３を説明する。本実施例は以下で説明する箇所以外は実施例２と同様の材料・寸法、および製造方法である。

電極１及び電極２と支持体３との接合方法において、本実施例ではフュージョンボンディング法を採用した。フュージョンボンディングとは、親水化されたシリコンや酸化シリコン等の基板を、まず水素結合で張り合わせる。その後加熱処理してＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合により接合する技術で、少なくともどちらかが酸化されているシリコンウエハー同士を貼り合わせる場合に主に用いる。従って本発明のようにシリコン電極とガラス支持体を高精度に接着する際には好適な方法である。その際、プラズマ酸化処理等を施した後に、接合することによりプロセス温度を低下させるなどの方法を取ることもできる。本実施例では、はじめに洗浄した電極１と支持体３の張り合わせる面を酸素プラズマで表面を活性化し室温で張り合わせる。同様に電極２と支持体３の電極１を張り合わせた面と対向する面を張り合わせた。次に積層された部材を４００℃でアニールし接合する。

本実施例の静電レンズの電極１，２と電極と支持体３の位置合わせ精度を、レーザー顕微鏡で測長したところ、実施例２より位置精度不良数が軽減される。

（実施例４）
図４を用いて実施例４を説明する。本実施例は以下で説明する箇所以外は実施例２と同様の材料・寸法、および製造方法である。

支持体３の表面には３００ｎｍの厚みの膜を形成した。膜の材料にはタングステンとアルミニウムを使用し、反応性スパッタ法でタングステンと酸化アルミニウムの化合物を成膜した。

上記静電レンズを電極１と電極２との間に２０ｋＶ／ｍｍの電圧を印加して、露光装置内で機能させたところ、露光中の放電は観測されなかった。

（実施例５）
図７を用いて実施例５を説明する。図７（ｄ）の構造を有する荷電粒子線レンズを作成する。本実施例では、電極１、２とも単結晶シリコンで形成し、厚さはどちらも１００μｍである。開口４の直径は３０μｍである。また支持体３として、電極１及び電極２と同じ４インチ径で４００μｍの厚みを有するアルカリ金属を含有しない無アルカリガラスであるＥＡＧＬＥ ＸＧ（登録商標）を用いる。電極１、２で支持体３を挟み、電極１、２は、開口４の中心軸５を法線とする平面に平行に設置される。支持体３の電極１の側の非平坦部の表面は凸部を３つ有し、それぞれ凸部の段差（凹部の底面と凸部の頂面の差）は２０μｍである。さらに電極２の側の支持体３はテーパ形状のテ―パ部を有し、電極２と７５度で接している。電極１にはグランド電位を、電極２には−３．７ｋＶの電位を印加した。開口４を通る電子ビームの偏向量のゆらぎを測定したところ、平滑面の支持体３と比較して、本実施例は８０％ゆらぎを軽減した。さらに２００℃による加速試験の結果、室温で１００００時間相当後も、電極２近傍に析出するナトリウムはＴＯＦ−ＳＩＭＳ（飛行時間型二次イオン質量分析法）による検出限界である１×１０^９（ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２）以下であり、装置の汚染は無い事がわかる。

（実施例６）
図６は本実施例の荷電粒子線レンズを示しており、図３の電極１，２の開口４を４つ配列したこと以外は同様のものを示している．尚、図３で説明した機能を有する個所には、同じ記号を付してある。本実施例ではこの荷電粒子線レンズを上述したマルチ荷電粒子ビーム露光装置内の第一から四の集束レンズアレイとして設置し露光したところ、被照射物６のナトリウムが無いことを実施例２と同様の方法で確認される。

１，２ 電極
３ 支持体
４ 開口
５ 開口４の中心軸

Claims (5)

1. 少なくとも１つの開口を有する第１の電極と、１つの開口を有する第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、前記第１の電極と、前記第２の電極と、を電気的に分離して支持する支持体と、を含む荷電粒子線レンズにおいて、
   前記支持体は無アルカリガラス又は低アルカリガラスからなることを特徴とする荷電粒子線レンズ。
2. 前記第１の電極又は前記第２の電極と前記支持体はフュージョンボンディング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の製造方法。
3. 前記支持体の表面の少なくとも一部には帯電防止膜を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の荷電粒子線レンズ。
4. 前記支持体は、少なくとも１つの凸部又は凹部を有する非平坦部とテーパ状に構成されたテーパ部を含み、
   前記テーパ部と前記第２の電極の前記開口を有する面とのなすテーパ角が０°より大きく９０°より小さいことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の荷電粒子線レンズ。
5. 荷電粒子源、
   前記荷電粒子源から放射される荷電粒子線を照射する照射電子光学系、
   前記照射電子光学系からの荷電粒子線が照射される、１つの開口を備えた基板、
   前記基板の複数の開口からの荷電粒子線を個別に偏向してブランキングを制御する少なくとも１つの偏向器と、を有する荷電粒子線露光装置において
   請求項１から４に記載する荷電粒子線レンズを有することを特徴とする荷電粒子線露光装置。

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