JP2014082171A - 照射系、描画装置および物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】照射系において、複数の荷電粒子線における強度差を低減させる上で有利な効果を提供する。
【解決手段】
複数の荷電粒子線で対象を照射するための照射系であって、第１軸を中心軸として放射状に荷電粒子線を射出する射出部と、複数のレンズを含み、前記射出部によって射出された荷電粒子線を該複数のレンズにそれぞれ対応する複数の荷電粒子線に分割するレンズアレイと、を含み、前記複数のレンズは、各レンズを通過する荷電粒子線の主軸上における前記射出部のクロスオーバーと、該クロスオーバーに対応するレンズとの距離が該複数のレンズにわたって一定となるように配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、照射系、それを用いた描画装置および物品の製造方法に関する。

半導体集積回路における回路パターンの微細化および高集積化に伴い、荷電粒子線（電子線）を用いて基板にパターンを描画する描画装置が注目されている。描画装置は、電子銃とレンズアレイとを有する照射系を含む。電子銃は、第１クロスオーバーを形成するとともに、その第１クロスオーバーから中心軸を中心として放射状に荷電粒子線を射出する。レンズアレイは、複数のレンズを含み、それらによって第１クロスオーバーから射出された荷電粒子線を複数に分割するとともに、分割された複数の荷電粒子線を集束させて複数の第２クロスオーバーを形成する。

このような照射系を含む描画装置では、分割された複数の荷電粒子線は、それらの主軸と中心軸との間の角度（開き角）が大きいほど、球面収差をはじめとする各種収差量が大きくなることが知られている。そこで、特許文献１では、第１クロスオーバーからの距離がそれぞれ等しくなるように複数のレンズを配置することによって収差を低減する照射系が提案されている。非特許文献１では、加速レンズをレンズアレイの後段に配置し、その加速レンズによって複数の第２クロスオーバーを、中心軸と直交する同一平面上に配置する照射系が提案されている。

特許第４４８４８６８号公報

Ｙａｎｘｉａ Ｚｈａｎｇ，Ｐ．Ｋｒｕｉｔ，"Ｈｉｇｈ ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ １００−ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｂｅａｍ ｓｏｕｒｃｅ ｆｏｒ ｈｉｇｈ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ"，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ，ＵＳＡ，Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｏｃｉｅｔｙ，２００７年，Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．６

近年、描画装置では、並行して描画する領域を拡大するため、荷電粒子線量が飛躍的に増加している。このような描画装置における照射系では、第１クロスオーバーから射出される荷電粒子線の開き角を大きくする必要があり、それに伴って収差量が大きくなってしまう。その結果、各レンズから見た荷電粒子線の第１クロスオーバーの位置は、開き角が大きくなるにつれて当該レンズから遠ざかるように形成されてしまう。即ち、第１クロスオーバーが１つの点に形成されず、広がりをもった領域に形成される。

特許文献１および非特許文献１では、第１クロスオーバーが１点に形成されることを前提にして収差が低減されている。そのため、上述したように第１クロスオーバーが１点に形成されない場合では、複数のレンズを通過後にそれぞれ形成される複数の第２クロスオーバーの径が、開き角が大きくなるにつれて小さくなってしまう。その結果、レンズアレイによって分割された複数の荷電粒子線の間に強度差が生じてしまいうる。

そこで、本発明は、複数の荷電粒子線の強度の均一性の点で有利な照射系を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての照射系は、複数の荷電粒子線で対象を照射するための照射系であって、第１軸を中心軸として放射状に荷電粒子線を射出する射出部と、複数のレンズを含み、前記射出部によって射出された荷電粒子線を該複数のレンズにそれぞれ対応する複数の荷電粒子線に分割するレンズアレイと、を含み、前記複数のレンズは、各レンズを通過する荷電粒子線の主軸上における前記射出部のクロスオーバーと、該クロスオーバーに対応するレンズとの距離が該複数のレンズにわたって一定となるように配置されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、複数の荷電粒子線の強度の均一性の点で有利な照射系を提供することができる。

第１実施形態の描画装置を示す概略図である。 照射系を説明するための概略図である。 第１実施形態における照射系の一例を示す概略図である。 第１実施形態のレンズアレイを設計する方法を説明するための図である。 第１実施形態のレンズアレイおよび従来のレンズアレイにおける形状の差異を説明するための図である。 第１実施形態における照射系の一例を示す図である。 ユニット化された照射系を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。また、各図において、基板面上で互いに直交する方向をそれぞれＸ方向およびＹ方向とし、基板面に垂直な方向をＺ方向とする。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態における描画装置１００について、図１を参照して説明する。第１実施形態の描画装置１００は、荷電粒子線を基板に照射してパターンを描画する描画部１０と、描画部１０の各部を制御する制御部２０とで構成される。描画部１０は、例えば、照射系１１、コリメータレンズ１０９、アパーチャアレイ１１０、集束レンズアレイ１１１、投影アパーチャアレイ１１２、ブランカアレイ１１３、偏向器１１５、ストッパ１１７および対物レンズアレイ１１８を含む。また、描画部１０は、基板１２０を保持して移動可能な基板ステージ１２１を含む。

照射系１１は、荷電粒子源１０１と制御電極１２８とアノード電極１２９とを有し、第１クロスオーバー１０２を形成する形成部１２（射出部または荷電粒子銃（電子銃）ともいう）と、複数のレンズを有するレンズアレイ１０３とを含む。荷電粒子源１０１としては、例えば、ＬａＢ_６やＢａＯ／Ｗなどの電子放出材を含む熱電子放出型の電子源が用いられる。荷電粒子源１０１からアノード電極１２９によって引き出された荷電粒子線は、第１クロスオーバー１０２を形成し、制御電極１２８により放出軌跡を整えられた後、レンズアレイ１０３に入射する。レンズアレイ１０３は、第１クロスオーバー１０２から射出された荷電粒子線を複数に分割するとともに、レンズアレイ１０３が有する複数のレンズによって、レンズアレイ１０３の後段に複数の第２クロスオーバー１０８を形成する。第１実施形態のレンズアレイ１０３は、アインツェル型の静電レンズアレイであり、第１クロスオーバーから射出された荷電粒子線の進行方向に沿って離隔して配置された３枚の電極によって構成されている。レンズアレイ１０３を構成する３枚の電極のうち中間の電極１０６には負の電圧が印加され、形成部１２側の電極１０５と基板側の電極１０７は接地される。

レンズアレイ１０３によって分割された複数の荷電粒子線１０４はそれぞれ、第２クロスオーバー１０８を形成した後、コリメータレンズ１０９によって第２クロスオーバー１０８から基板の方向に向かって射出される。そして、第２クロスオーバー１０８から射出した荷電粒子線は、アパーチャアレイ１１０に入射する。アパーチャアレイ１１０は、マトリクス状に配列した複数の開口を有し、ＮＡ（開口数）を規定する役割をもつ。アパーチャアレイ１１０を通過した各荷電粒子線は、集束レンズアレイ１１１によって集束される。集束レンズアレイ１１１は、照射系１１のレンズアレイ１０３と同様に、Ｚ方向に沿って配置された３枚の電極によって構成されたアインツェル型の静電レンズアレイである。集束レンズアレイ１１１を通過した各荷電粒子線は、投影アパーチャアレイ１１２によって更に多数の荷電粒子線に分割された後、各荷電粒子線を個別に偏向するためのブランカを複数含むブランカアレイ１１３に入射する。ブランカアレイ１１３の各ブランカは、対向する２枚の電極によって構成され、２枚の電極の間に電圧を印加することにより電界が発生し、荷電粒子線１１４を偏向することができる。２枚の電極の間に電圧を印加した場合、荷電粒子線１１４は、偏向されてストッパ１１７により遮断されて基板１２０上には到達しない。一方で、２枚の電極の間に電圧を印加しない場合、荷電粒子線１１４は、偏向されずにストッパ１１７に形成された開口を通過し、基板１２０上に到達する。即ち、ブランカアレイ１１３は、基板１２０への荷電粒子線の照射と非照射とを切り換えている。ストッパ１１７を通過した荷電粒子線は、複数の対物レンズによって構成された対物レンズアレイ１１８に入射する。各対物レンズは、例えば、ブランカアレイ１１３の各ブランカ上に中間結像された荷電粒子線のビームスポット径（ＦＷＨＭで２μｍ）を、１００分の１に縮小する。これにより、基板上で結像される各荷電粒子線１１９のビームスポット径を２０ｎｍ程度にすることができる。偏向器１１５は、ストッパ１１７の上段に備えられており、対物レンズアレイ１１８を通過する複数の荷電粒子線を偏向し、基板上において走査することができる。基板ステージ１２１は、例えば静電チャックなどによって基板１２０を保持し、ＸＹ方向に移動可能に構成される。ここで、偏向器１１５は、基板ステージ１２１の走査方向と直交する方向に荷電粒子線を偏向させるとよいが、荷電粒子線の偏向方向は、基板ステージ１２１の走査方向と直交する方向に限定するものではなく、他の方向に偏向してもよい。

制御部２０は、例えば、レンズ制御回路１２４と、描画パターン発生回路１２３と、ビットマップ変換回路１２５と、ブランキング制御回路１２６と、偏向制御回路１２７と、コントローラ１２２とを含む。レンズ制御回路１２４は、照射系１１のレンズアレイ１０３、コリメータレンズ１０９、集束レンズアレイ１１１および対物レンズアレイ１１８を制御する。描画パターン発生回路１２３は、コントローラ１２２から供給される設計データに基づいて、基板１２０への描画を制御するための描画データを発生させる。ビットマップ変換回路１２５は、描画パターン発生回路１２３において発生された描画データをラスター形式のデータに変換する。ブランキング制御回路１２６および偏向制御回路１２７は、ビットマップ変換回路１２５において変換されたデータに基づいて、ブランカアレイ１１３および偏向器１１５をそれぞれ制御する。また、コントローラ１２２は、描画パターン発生回路１２３に設計データを供給すると共に、全ての描画動作を統括する。

ここで、第１実施形態の照射系１１について、図２を参照して説明する。図２（ａ）は、第１クロスオーバー１０２が１つの点で形成されていると仮定した場合における照射系１１を示す図である。照射系１１は、上述したように、荷電粒子源１０１と制御電極１２８とアノード電極１２９とを有し、第１クロスオーバー１０２を形成する形成部１２（射出部）と、複数のレンズ１０９を有するレンズアレイ１０３とを含む。形成部１２は、第１クロスオーバー１０２から第１軸１３１を中心軸として放射状に荷電粒子線を射出する。そのため、レンズアレイ１０３は、第１軸１３１を中心軸とした回転対称の形状をしている。また、荷電粒子源１０１、制御電極１２８およびアノード電極１２９の電位分布によって形成される電界も、第１軸１３１を中心軸とした回転対称の分布となる。

荷電粒子源１０１からアノード電極１２９によって引き出された荷電粒子線は、制御電極１２８によって放出軌道を整えられた後、レンズアレイ１０３に入射する。レンズアレイ１０３は、上述したように、第１クロスオーバー１０２から射出される荷電粒子線の進行方向に沿って離隔して配置された、３枚の電極１０５〜１０７によって構成されている。そして、レンズアレイ１０３は、それを構成する３枚の電極１０５〜１０７を貫通するように形成された開口部１１０を複数含む。レンズアレイ１０３を構成する３枚の電極のうち中間の電極１０６には負の電位が印加されており、形成部１２側の電極１０５と基板１２０側の電極１０７はそれぞれ接地されている。そのため、この複数の開口部１１０のそれぞれが、開口部１１０に生じる電界によってレンズアレイ１０３の各レンズ１０９として機能する。即ち、３枚の電極１０５〜１０７に形成された複数の開口部１１０が、レンズアレイ１０３における複数のレンズ１０９となる。レンズアレイ１０３における３枚の電極のうち形成部１２側の電極１０５は、それに形成された開口部１１０のみに荷電粒子線を通過させることによって、第１クロスオーバー１０２から射出された荷電粒子線を分割することができる。即ち、第１クロスオーバー１０２から射出された荷電粒子線を、複数のレンズのそれぞれに対応する複数の荷電粒子線に分割することができる。ここで、複数の開口が形成されたプレートをレンズアレイ１０３の前段に備え、そのプレートによって第１クロスオーバー１０２から射出された荷電粒子線を分割してもよい。このように、プレートをレンズアレイ１０３の前段に備えると、荷電粒子線の照射による電極１０５の温度上昇を抑制することができる。

形成部１２側の電極１０５によって分割された各荷電粒子線は、レンズアレイ１０３に形成された各開口部１１０におけるレンズ機能によって収束し、レンズアレイ１０３の後段に第２クロスオーバー１０８を形成する。図２（ａ）では、第１クロスオーバー１０２は第１軸１３１上の１点に形成されると仮定しており、レンズアレイ１０３は、その第１クロスオーバー１０２からの距離がそれぞれ同じになるように複数のレンズ１０９（複数の開口部１１０）が配置されている。また、各レンズ１０９（各開口部１１０）は、荷電粒子線が各レンズに垂直に入射するように、即ち、各レンズ１０９を通過する荷電粒子線の主軸１３０がそのレンズ１０９の中心を通過するように配置されている。例えば、レンズ１０９ｂを通過する荷電粒子線の主軸１３０ｂは、レンズ１０９ｂの中心を通過するように配置されている。これにより、複数のレンズ１０９によって形成された複数の第２クロスオーバー１０８の大きさを一定にすることができる。ここで、複数の第２クロスオーバー１０８は、第１軸１３１と平行する方向（Ｚ方向）において同じ位置にはなっていない。この場合、レンズアレイ１０３の後段に配置されたコリメータレンズ１０９の作用によって、複数の第２クロスオーバー１０８を、第１軸１３１と平行する方向においてほぼ同じ位置にすることができる。

近年、描画装置では、並行して描画できる領域の拡大が要求されており、その要求にこたえるべく荷電粒子線量が飛躍的に増加している。このような描画装置における照射系１１では、荷電粒子源から放射される荷電粒子線の開き角（第１軸１３１からの角度）を大きくする必要があり、それに伴って球面収差などによる収差量が大きくなってしまう。その結果、各レンズ１０９から見た荷電粒子線の第１クロスオーバーの位置は、開き角が大きくなるにつれて当該レンズ１０９から遠ざかるように配置されてしまう。即ち、第１クロスオーバー１０２が１つの点（理想的な第１クロスオーバー１０２）に形成されると仮定できず、図２（ｂ）に示すように、広がりをもった領域に形成される。図２（ｂ）は、第１クロスオーバー１０２が収差の影響により１つの点に形成されると仮定できない場合における照射系１１を示す図である。ここで、図２（ａ）に示すように理想的な第１クロスオーバー１０２に対して、ずれた位置に形成される第１クロスオーバーを、以下では、実質クロスオーバー１０２’（形成部（射出部）のクロスオーバー）と呼ぶ。即ち、実質クロスオーバー１０２’は、図２（ｂ）において各レンズ１０９から見た荷電粒子線の第１クロスオーバーを表す。そして、各レンズの実質クロスオーバー１０２’は、各レンズ１０９を通過する荷電粒子線の主軸上にそれぞれ形成される。このように実質クロスオーバー１０２’が１点で形成されないと、各レンズ１０９（開口部１１０）とそれを通過する荷電粒子線の実質クロスオーバー１０２’との距離は、開き角が大きくなるにつれて長くなってしまう。例えば、図２（ｂ）において、第１軸１３１が中心を通るレンズ１０９ａと、その隣に形成されたレンズ１０９ｂとを比較する。レンズ１０９ｂとそれを通過する荷電粒子線の実質クロスオーバー１０２ｂ’との距離は、レンズ１０９ａとそれを通過する荷電粒子線の実質クロスオーバー１０２ａ’との距離より長くなる。この場合、レンズ１０９ｂによって形成された第２クロスオーバー１０８ｂは、レンズ１０９ａによって形成された第２クロスオーバー１０８ａより小さくなってしまう。即ち、複数のレンズ１０９によって形成された複数の第２クロスオーバー１０８は、大きさが一定ではなくなり、開き角が大きくなるにつれて小さくなってしまう。その結果、レンズアレイ１０３を通過して分割された複数の荷電粒子線は、電流密度に差異（強度差）が生じてしまい、基板１２０に荷電粒子線を均一な電流密度で照射することができなくなってしまう。そこで、第１実施形態のレンズアレイ１０３では、開き角が大きくなるにつれて、レンズ１０９と理想的な第１クロスオーバー１０２との距離が短くなるように複数のレンズ１０９が配置されている。即ち、理想的な第１クロスオーバー１０２より実質クロスオーバー１０２’が遠ざかった分だけ、レンズ１０９と第１クロスオーバー１０２との距離が短くなるように複数のレンズ１０９が配置されている。

第１実施形態の照射系１１について、図３を参照して説明する。図３は、第１実施形態の照射系１１を示す概略図である。第１実施形態のレンズアレイ１０３は、開き角が大きくなるにつれて、１点に形成される理想的な第１クロスオーバー１０２との距離が短くなるように複数のレンズ１０９が配置されている。即ち、理想的な第１クロスオーバー１０２より実質クロスオーバー１０２’が遠ざかった分だけ、レンズ１０９と第１クロスオーバー１０２との距離が短くなるように複数のレンズ１０９が配置されている。そして、各レンズ１０９は、荷電粒子線が各レンズに対して垂直に入射するように配置されている。レンズアレイ１０３を構成する３枚の電極１０５〜１０７はそれぞれ、基板方向に凸となるような多面体形状（複数の平板を連ねた多面体の形状）をなしており、１つの面（平板）に対して１つの開口部１１０（開口）が形成されている。また、レンズアレイ１０３の各レンズ１０９（各開口部１１０）は、各レンズ１０９を通過する荷電粒子線の主軸１３０を中心とした円形状に形成されている。これにより、複数のレンズ１０９は、それらにより形成される複数の第２クロスオーバー１０８の大きさを一定にすることができる。また、複数のレンズ１０９は、第１軸１３１に平行な方向においてほぼ同じ位置に、並びに第１軸１３１と垂直な方向（ＸおよびＹ方向）において均等な間隔ｄで複数の第２クロスオーバー１０８を形成することもできる。ここで、第１実施形態の照射系１１は、図７の破線部１３６に示すように、形成部１２およびレンズアレイ１０３を１つの支持部材にそれぞれ支持することによってユニット化することもできる。この場合、形成部１２およびレンズアレイ１０３は、予め位置調整した状態でユニット化されている。これは、形成部１２とレンズアレイ１０３との位置関係には緻密な位置制御が要求されているからである。これにより、形成部１２およびレンズアレイ１０３との位置調整にかかる負荷、または位置調整機構を構成する負荷を低減することができる。

次に、第１実施形態のレンズアレイ１０３を設計する方法について、図４を参照して説明する。図４（ａ）は、図３におけるレンズアレイ１０３において、レンズ１０９ａを通過する荷電粒子線１０４ａの主軸１３０ａ（第１軸１３１）、およびレンズ１０９ｂを通過する荷電粒子線１０４ｂの主軸１３０ｂを示す図である。図４（ａ）では、レンズアレイ１０３として、それを構成する３枚の電極のうち中間の電極１０６が示されている。照射系１１の球面収差による第１軸１３１方向の収差量ΔＺ、および第１軸１３１と垂直な方向の収差量ΔＸは、照射系１１の球面収差係数をＣｓ、および開き角をαとしたとき、式（１）および式（２）によってそれぞれ表すことができる。
ΔＺ＝−Ｃｓ×α^２ ・・・（１）
ΔＸ＝−Ｃｓ×α^３ ・・・（２）

レンズアレイ１０３の各レンズ１０９におけるレンズパワーを１／ｆ、荷電粒子線１０４ａが通過するレンズ１０９ａの物点とレンズ１０９ａの中心（電極１０６）との距離をａ、およびレンズ１０９ａの像点とレンズ１０９ａの中心との距離をｂとする。また、第１軸１３１と開き角αをなす荷電粒子線１０４ｂが通過するレンズ１０９ｂにおける物点とレンズ１０９ｂの中心（電極１０６）との距離をａ’（α）、およびレンズ１０９ｂの像点とレンズ１０９ｂの中心との距離をｂ’（α）とする。ここで、レンズ１０９ａおよび１０９ｂの物点は実質クロスオーバー１０２ａ’および１０２ｂ’と、レンズ１０９ａおよび１０９ｂの像点は第２クロスオーバー１０８ａおよび１０８ｂとそれぞれ一致する。このとき、レンズパワー１／ｆと距離ａ、ｂ、ａ’（α）およびｂ’（α）との関係は、式（３）および式（４）によって表される。
１／ｆ＝１／ａ＋１／ｂ ・・・（３）
１／ｆ＝１／ａ’（α）＋１／ｂ’（α） ・・・（４）

レンズ１０９ａにおける物点と像点との距離をＬ、およびレンズ１０９ｂにおける物点と像点との距離をＬ’とすると、距離Ｌおよび距離Ｌ’は式（５）および式（６）によってそれぞれ表される。
Ｌ＝ａ＋ｂ ・・・（５）
Ｌ’＝ａ’（α）＋ｂ’（α） ・・・（６）

各レンズ１０９によって形成される第２クロスオーバー１０８の径は、レンズ１０９ａでは実質クロスオーバー１０２ａ’の径のｂ／ａ倍、およびレンズ１０９ｂでは実質クロスオーバー１０２ｂ’の径のｂ’（α）／ａ’（α）倍になる。そのため、実質クロスオーバー１０２ａ’の径と、実質クロスオーバー１０２ｂ’の径とが同じ大きさであると仮定すると、複数の第２クロスオーバー１０８の径をほぼ同じ大きさにするためには、式（７）の関係を満たす必要がある。そして、このとき、Ｌ’は式（８）によって算出される。
ｂ／ａ≒ｂ’（α）／ａ’（α） ・・・（７）
Ｌ’＝［（Ｌ＋ΔＺ）^２＋｛（Ｌ＋ΔＺ）×α−ΔＸ｝^２］^０．５
＝［（Ｌ＋Ｃｓ×α^２）^２＋｛（Ｌ＋Ｃｓ×α^２）×α―Ｃｓ×α^３｝^２］^０．５
・・・（８）

ここで、距離Ｌおよび開き角αは既知の値、Ｃｓは照射系１１の構成により定まる係数である。そのため、式（４）および式（８）に基づいて、式（９）が得られる。そして、レンズパワー１／ｆおよびＬ’は既知の値であるため、式（９）に基づき、開き角αに対するａ’（α）が算出される。
１／ｆ＝１／ａ’（α）＋１／｛Ｌ’−ａ’（α）｝ ・・・（９）

図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるレンズアレイにおいて、上述した計算式に基づき、レンズ１０９ａを通過する荷電粒子線１０４ａ、およびレンズ１０９ｂを通過する荷電粒子線１０４ｂの具体的な数値を計算した結果を示す図である。ここで、図４（ｂ）における荷電粒子線１０４ｂは、第１軸１３１からの開き角αが最大となるときの荷電粒子線であるものとする。図４（ｂ）において、球面収差係数Ｃｓを２５ｍｍ、第１軸１３１からの開き角αが最大となる開き角α_ｍａｘを１２０ｍｒａｄ、距離ａを１８．１８ｍｍ、および距離ｂを１８１．８ｍｍとする。このとき、式（５）より、距離Ｌは約２００ｍｍとなる。ここで、照射系１１の球面収差による第１軸１３１方向の収差量ΔＺ、および第１軸１３１と垂直な方向の収差量ΔＸは、式（１）および式（２）より、ΔＺ＝−Ｃｓ×α_ｍａｘ ^２＝０．３６ｍｍ、およびΔＸ＝−Ｃｓ×α_ｍａｘ ^３＝０．０４３ｍｍとなる。そして、距離Ｌ’は、式（８）より、
Ｌ’＝［（Ｌ＋ΔＺ）^２＋｛（Ｌ＋ΔＺ）×α―ΔＸ｝^２］^０．５
＝２０１．７８ｍｍ
と算出される。また、各レンズ１０９のレンズパワー１／ｆは、式（３）より、１／ｆ＝０．０６０５ｍｍと算出される。この算出されたレンズパワー１／ｆの値と距離Ｌ’の値とを式（９）に代入することにより、距離ａ’（α_ｍａｘ）が１８．１６ｍｍと算出され、式（６）により距離ｂ’（α_ｍａｘ）が１８３．６ｍｍと算出される。このとき、ｂ／ａ＝１０．００、およびｂ’（α_ｍａｘ）／ａ’（α_ｍａｘ）＝１０．１１となるため、複数の第２クロスオーバー１０８の径の差異は約１．１％となる。ここで、第２クロスオーバー１０８の径の差異は、開き角αが大きくなるにつれて大きくなる。そのため、第１軸１３１からの開き角αが最大となる開き角α_ｍａｘにおいて、第２クロスオーバーの径の差異が最大値となり、その最大値は約１．１％である。これは、基板１２０に荷電粒子線をほぼ均一な電流密度で（約１．１％の強度差）照射できることを意味している。

このように設計された第１実施形態のレンズアレイ１０３における電極１０６と、従来のレンズアレイにおける電極１０６（図２（ｂ）を参照）との差異について、図５を参照して説明する。ここで、従来のレンズアレイとは、図２（ｂ）に示すように、第１軸１３１上の１点からの距離がそれぞれ同じになるように複数のレンズ１０９が配置されているレンズアレイ１０３のことである。図５は、１点に形成されるべき第１クロスオーバー１０２の位置を原点とし、縦軸を第１軸１３１と平行な方向における原点からの距離、および横軸を第１軸１３１と垂直な方向における原点からの距離としている。また、図５では、従来のレンズアレイにおける球面収差係数Ｃｓ、最大の開き角α_ｍａｘ、距離ａおよび距離ｂは、第１実施形態のレンズアレイ１０３の設計において使用した値と同じ値にしている。第１実施形態のレンズアレイ１０３は、従来のレンズアレイと比較して、第１軸１３１から離れるにつれて、１点に形成されるべき第１クロスオーバー１０２（原点）に近づいている。即ち、図３において、１点に形成される理想的な第１クロスオーバー１０２より実質クロスオーバー１０２’が遠ざかった分だけ、レンズ１０９と第１クロスオーバー１０２との距離が短くなるように複数のレンズ１０９が配置されている。したがって、複数のレンズは、各レンズにより形成される実質クロスオーバー１０２’と、それに対応するレンズとの距離が、複数のレンズにわたって一定となるように配置されている。但し、複数のレンズにわたって厳密に一定となるようにしなくてもよく、必要な精度に応じた許容条件を満たす限り、複数のレンズにわたって距離に差があってもよい。これにより、各レンズ１０９における実質クロスオーバー１０２’が１点に形成されない場合であっても、複数のレンズ１０９によって形成される複数の第２クロスオーバー１０８を、ほぼ一定の大きさにすることができる。また、複数の第２クロスオーバー１０８を、第１軸１３１と平行な方向においてほぼ同じ位置に配置すること、および第１軸１３１と垂直な方向に均等な間隔ｄで配置することもできる。

ここで、第１実施形態のレンズアレイ１０３では、レンズアレイ１０３を構成する各電極１０５〜０１７はそれぞれ多面体形状をしている。そして、多面体形状である各電極１０５〜１０７は、図３に示すように、１つの面に対して１つの開口部１１０が形成されている。しかし、レンズアレイ１０３の形状は、多面体形状に限定されるものではない。例えば、図６（ａ）に示すように、レンズアレイ１０３を構成する各電極１０５〜１０７を曲面形状（湾曲した形状）とする。そして、曲面形状である各電極１０５〜１０７において、荷電粒子線を通過させるべき部分、即ち、レンズ１０９として使用すべき部分に開口部１１０を形成してもよい。この場合、レンズアレイ１０３の作製が、各電極１０５〜１０７を多面体形状とするより容易となる。また、図６（ｂ）に示すように、レンズアレイ１０３を構成する各電極１０５〜１０７は多面体形状ではあるが、開口部１１０を多面体形状の頂点に位置するように形成してもよい。

上述したように、第１実施形態の照射系１１において、レンズアレイ１０３は、開き角が大きくなるにつれて、レンズ１０９と１点に形成されるべき第１クロスオーバー１０２との距離が短くなるように複数のレンズ１０９が配置されている。これにより、複数のレンズ１０９は、それらにより形成された複数の第２クロスオーバー１０８をほぼ一定の大きさにすることができる。また、複数のレンズ１０９は、第１軸１３１に平行な方向においてほぼ同じ位置に、および第１軸１３１と垂直な方向に均等な間隔ｄで複数の第２クロスオーバー１０８を形成することもできる。ここで、第２クロスオーバーの位置および径を求めるための仮想上のクロスオーバーを上記の実質的な第１クロスオーバー（実質クロスオーバー）とみなすこともできる。これにより、実質的に第１クロスオーバーを形成しない光学系に対しても、本発明の手法を用いて、レンズアレイ形状を求めることができる。なお、第１実施形態の照射系１１は、走査型の荷電粒子顕微鏡（電子顕微鏡等）に適用することもできる。このように第１実施形態の照射系１１を適用した荷電粒子顕微鏡によれば、従来の照射系を適用した荷電粒子顕微鏡と比較して、高解像度で対象物を観察することができる。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の描画装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板に描画を行う工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

Claims (10)

1. 複数の荷電粒子線で対象を照射するための照射系であって、
   第１軸を中心軸として放射状に荷電粒子線を射出する射出部と、
   複数のレンズを含み、前記射出部によって射出された荷電粒子線を該複数のレンズにそれぞれ対応する複数の荷電粒子線に分割するレンズアレイと、
   を含み、
   前記複数のレンズは、各レンズを通過する荷電粒子線の主軸上における前記射出部のクロスオーバーと、該クロスオーバーに対応するレンズとの距離が該複数のレンズにわたって一定となるように配置されている、ことを特徴とする照射系。
2. 前記各レンズは、第２クロスオーバーを形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の照射系。
3. 前記複数のレンズは、複数の前記第２クロスオーバーが前記第１軸に平行な方向において互いに同じ位置に形成されるように配置されている、ことを特徴とする請求項２に記載の照射系。
4. 前記射出部および前記レンズアレイは、１つの支持部材にそれぞれ支持されることによってユニット化されている、ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の照射系。
5. 前記レンズアレイは、少なくとも３枚の電極によって構成されている、ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の照射系。
6. 前記レンズアレイを構成する各電極は、複数の平板を連ねた多面体の形状をなしている、ことを特徴とする請求項５に記載の照射系。
7. 前記各電極は、前記複数の平板のうちの１つの平板に対して１つの開口部が形成されている、ことを特徴とする請求項６に記載の照射系。
8. 前記レンズアレイを構成する各電極は、湾曲した形状をなしている、ことを特徴とする請求項５に記載の照射系。
9. 複数の荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置であって、
   請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の照射系を含む、ことを特徴とする描画装置。
10. 請求項９に記載の描画装置を用いて基板に描画を行う工程と、
    前記工程で描画を行われた前記基板を現像する工程と、
    を含むことを特徴とする物品の製造方法。

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