JP4451041B2 - 多軸電子レンズを用いたマルチビーム露光装置、複数の電子ビームを集束する多軸電子レンズ、半導体素子製造方法 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、マルチビーム露光装置、多軸電子レンズの製造方法、半導体素子製造方法に関する。また本出願は、下記の日本特許出願に関連する。文献の参照による組み込みが認められる指定国については、下記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の記載の一部とする。
特願２０００−１０２６１９ 出願日 平成１２年４月４日
特願２０００−２５１８８５ 出願日 平成１２年８月２３日
特願２０００−３４２６５５ 出願日 平成１２年１０月３日
背景技術
ウェハに半導体デバイス等を形成するためのパターンを露光する電子ビーム露光装置として、複数の電子ビームを用いた電子ビーム露光装置がある。例えば、平行に配置された２枚の磁性板に複数の開口部を設け、当該開口部のそれぞれに電子ビームを通過させることにより、各電子ビームを集束させる電子ビーム露光装置（特公昭５１−１６７５４号公報、特開昭５４−２３４７６号公報）が知られている。
近年、半導体デバイスの微細化が急速に進んでおり、半導体デバイスに含まれる配線等を形成するためのパターンを露光する露光装置は、極めて高い露光精度が要求されている。このようなパターンを露光する露光装置として、複数の電子ビームを用いて露光処理を行う電子ビーム露光装置の量産デバイスへの実用化が期待されている。また、半導体デバイスを形成するウェハの大口径化も進んでいる。このようなウェハに対して複数の電子ビームを用いてパターンを露光する場合において、複数の電子ビームのウェハに対する焦点等を均一にするのが好ましい。
しかしながら従来の電子ビーム露光装置は、電子レンズに設けられた複数の開口部において形成される磁界が開口部毎に異なる。従って、当該開口部を通過する電子ビームが、当該開口部に形成された磁界から受ける力が電子ビーム毎に異なるため、複数の電子ビームのウェハに対する焦点等を均一にすることが極めて困難である。そのため、従来の電子ビーム露光装置では、複数の電子ビームを用いて精度よくウェハにパターンを露光するのが難しく、電子ビーム露光装置の実用化に向けて大きな障壁となっている。
そこで本発明は、このような問題を解決することを目的とする。
発明の開示
このような目的を達成するために、本発明の第１の形態によれば、複数の電子ビームにより、ウェハを露光する電子ビーム露光装置であって、複数の開口部を有する略平行に配置された複数のレンズ部磁性導体部、及び当該複数のレンズ部磁性導体部の間に設けられ、複数の貫通部を有する非磁性導体部を有し、複数の開口部と、複数の貫通部が、複数のビームを通過させる複数のレンズ開口部を形成する多軸電子レンズを備えたことを特徴とする電子ビーム露光装置を提供する。
また、多軸電子レンズは、レンズ部磁性導体部の周囲に設けられ、磁界を発生するコイルと、コイルの周囲に設けられたコイル部磁性導体部とを含むコイル部を更に有してもよい。
また、コイル部磁性導体部と、複数のレンズ部磁性導体部とはそれぞれ異なる透磁率を有する材料により形成されてもよい。
また、複数の電子ビームを発生する複数の電子銃と、電子銃に電気的に接続され、複数の電子銃に対して異なる電圧を印加する電圧制御手段とを更に備えてもよい。
また、電圧制御手段は、多軸電子レンズにより複数の電子ビームが受ける磁場強度に応じて、複数の電子銃に対して異なる電圧を印加する手段を有してもよい。
また、電圧制御手段は、ウェハに照射される複数の電子ビームの断面に含まれる辺が、略平行になるように複数の電子銃に異なる電圧を印加する手段を有してもよい。
また、電圧制御手段は、ウェハに照射される複数の電子ビームの焦点位置が等しくなるように複数の電子銃に異なる電圧を印加する手段を有してもよい。
また、電圧制御手段は、所定の電圧を生成する手段と、所定の電圧を昇圧又は降圧して、複数の電子銃に異なる電圧を印加する手段とを有してもよい。
また、電子ビームの断面を縮小する多軸電子レンズを少なくとも一段更に備えてもよい。
また、複数の電子ビームを成形する複数の第１成形開口部を含む第１成形部材と、第１成形部材を通過した複数の電子ビームを独立に偏向する第１成形偏向手段と、第１成形偏向部を通過した複数の電子ビームを、所望の形状に成形する複数の第２成形開口部を含む第２成形部材とを有する電子ビーム成形手段を更に備えてもよい。
また、第１成形偏向部で偏向された複数の電子ビームを、独立に、且つウェハにおいて電子ビームが照射される面に対して略垂直方向に偏向する第２成形偏向部を更に備え、成形手段は、第２成形偏向部で偏向された複数の電子ビームが、第２成形部材を通過することにより所望の形状に成形してもよい。
また、第２成形部材は、第１成形偏向部および第２成形偏向部が各々の電子ビームを偏向し、第２成形部材に照射する領域である成形部材照射領域を有し、第２成形部材は、成形部材照射領域において、第２成形開口部および第２成形開口部と異なる形状を有する開口部を有してもよい。
また、複数の電子ビームを発生する複数の電子銃と、発生した複数の電子ビームを独立に集束して第１成形部材に照射する多軸電子レンズとを更に備え、第１成形部材は、多軸電子レンズを通過した電子ビームを分割してもよい。
また、多軸電子レンズを複数段備えてもよい。
本発明の第２の形態によると、複数の電子ビームを独立に集束する電子レンズであって、複数の開口部を有する略平行に配置された複数の磁性導体部と、複数の磁性導体部の間に設けられ、複数の貫通部を有する非磁性導体部とを備え、複数の開口部と、複数の貫通部が、複数のビームを通過させる複数のレンズ開口部を形成することを特徴とする電子レンズを提供する。
本発明の第３の形態によると、ウェハに半導体素子を製造する半導体素子製造方法であって、複数の開口部を有する略平行に配置された複数の磁性導体部を有し、複数の磁性導体部にそれぞれ含まれる開口部が、複数の電子ビームを通過させる複数のレンズ開口部を形成する多軸電子レンズを用いて、複数の電子ビームの焦点調整を独立に行う焦点調整工程と、ウェハに、複数の電子ビームを照射して、ウェハにパターンを露光する工程とを備えることを特徴とする半導体素子製造方法を提供する。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電子ビーム露光装置１００の構成を示す。電子ビーム露光装置１００は、電子ビームによりウェハ４４に所定の露光処理を施すための露光部１５０と、露光部１５０に含まれる各構成の動作を制御する制御系１４０とを備える。
露光部１５０は、複数の排気孔７０が設けられた筐体８と、複数の電子ビームを発生し、電子ビームの断面形状を所望に成形する電子ビーム成形手段と、複数の電子ビームをウェハ４４に照射するか否かを、電子ビーム毎に独立に切替える照射切替手段と、ウェハ４４に転写されるパターンの像の向き及びサイズを調整するウェハ用投影系を含む電子光学系を備える。また、露光部１５０は、パターンを露光すべきウェハ４４を載置するウェハステージ４６と、ウェハステージ４６を駆動するウェハステージ駆動部４８とを含むステージ系を備える。
電子ビーム成形手段は、複数の電子ビームを発生させる電子ビーム発生部１０と、発生した電子ビームを放出させるアノード１３と、電子ビームを通過させることにより電子ビームの断面形状を成形する複数の開口部を有するスリットカバー１１、第１成形部材１４、及び第２成形部材２２と、複数の電子ビームを独立に集束し、電子ビームの焦点を調整する第１多軸電子レンズ１６と、第１多軸レンズ１６の各レンズ開口部において形成された磁界が、当該レンズ開口部を通過する電子ビームに対して与える力であるレンズ強度を調整する第１レンズ強度調整部１７と、アノード１３を通過した電子ビームを独立して偏向するスリット偏向部１５と、第１成形部材１４を通過した複数の電子ビームを独立に偏向する第１成形偏向部１８及び第２成形偏向部２０とを有する。
電子ビーム発生部１０は、碍子１０６と、熱電子を発生させるカソード１２と、カソード１２を囲むように形成され、カソード１２で発生した熱電子を安定させるグリッド１０２とを有する。カソード１２とグリッド１０２とは、電気的に絶縁されるのが望ましい。本実施例において電子ビーム発生部１０は、碍子１０６に所定の間隔を隔てて設けられた複数の電子銃１０４を有することにより、電子銃アレイを形成する。
スリットカバー１１、第１成形部材１４、及び第２成形部材２２は、電子ビームが照射される面に、接地された白金などの金属膜を有することが望ましい。また、スリットカバー１１、第１成形部材１４、及び第２成形部材２２は、それぞれスリットカバー１１、第１成形部材１４、及び第２成形部材２２を冷却する冷却部を有するのが望ましい。スリットカバー１１、第１成形部材１４、及び第２成形部材２２は、冷却部を有することにより、照射された電子ビームの熱による温度上昇を抑えることができる。
スリットカバー１１、第１成形部材１４、及び第２成形部材２２に含まれる複数の開口部の断面形状は、電子ビームを効率よく通過させるために、電子ビームの照射方向に沿って広がりを有してもよい。また、スリットカバー１１、第１成形部材１４及び第２成形部材２２に含まれる複数の開口部は、矩形に形成されるのが好ましい。
照射切替手段は、複数の電子ビームを独立に集束し、電子ビームの焦点を調整する第２多軸電子レンズ２４と、第２多軸電子レンズ２４の各レンズ開口部におけるレンズ強度を独立して調整するレンズ強度調整部２５と、複数の電子ビームを、電子ビーム毎に独立に偏向させることにより、電子ビームをウェハ４４に照射するか否かを、電子ビーム毎に独立に切替えるブランキング電極アレイ２６と、電子ビームを通過させる複数の開口部を含み、ブランキング電極アレイ２６で偏向された電子ビームを遮蔽する電子ビーム遮蔽部材２８とを有する。電子ビーム遮蔽部材２８に含まれる複数の開口部の断面形状は、電子ビームを効率良く通過させるために、電子ビームの照射方向に沿って広がりを有してもよい。
ウェハ用投影系は、複数の電子ビームを独立に集束し、ウェハ４４に照射される電子ビーム像の回転を調整する第３多軸電子レンズ３４と、第３多軸電子レンズ３４の各レンズ開口部におけるレンズ強度を独立して調整する第３レンズ強度調整部３５と、複数の電子ビームを独立に集束し、ウェハ４４に照射される電子ビームの縮小率を調整する第４多軸電子レンズ３６と、第４多軸電子レンズ３６の各レンズ開口部におけるレンズ強度を独立して調整する第４レンズ強度調整部３７と、複数の電子ビームをウェハ４４の所望の位置に、電子ビーム毎に独立に偏向する偏向部６０と、複数の電子ビームを独立に集束し、ウェハ４４に対する対物レンズとして機能する第５多軸電子レンズ６２とを有する。本実施例において第３多軸電子レンズ３４及び第４多軸電子レンズ３６は一体に形成されているが、他の例においては別個に形成されてもよい。
制御系１４０は、統括制御部１３０と、多軸電子レンズ制御部８２と、反射電子処理部９９と、ウェハステージ制御部９６と、複数の電子ビームに対する露光パラメータをそれぞれ独立に制御する個別制御部１２０とを備える。統括制御部１３０は、例えばワークステーションであって、個別制御部１２０に含まれる各制御部を統括制御する。多軸電子レンズ制御部８２は、第１多軸電子レンズ１６、第２多軸電子レンズ２４、第３多軸電子レンズ３４及び第４多軸電子レンズ３６に供給する電流を制御する。反射電子処理部９９は、反射電子検出装置５０において検出された反射電子や２次電子等の電子の量に基づく信号を受け取り、統括制御部１３０に通知する。ウェハステージ制御部９６は、ウェハステージ駆動部４８を制御し、ウェハステージ４６を所定の位置に移動させる。
個別制御部１２０は、電子ビーム発生部１０を制御する電子ビーム制御部８０と、第１成形偏向部１８及び第２成形偏向部２０を制御する成形偏向制御部８４と、各レンズ強度調整部（１７、２５、３５、３７）を制御するレンズ強度制御部８８と、ブランキング電極アレイ２６に含まれる偏向電極に印加する電圧を制御するブランキング電極アレイ制御部８６と、偏向部６０が有する複数の偏向器に含まれる電極に印加する電圧を制御する偏向制御部９８とを有する。
本実施例における電子ビーム露光装置１００の動作について説明する。まず、電子ビーム発生部１０が、複数の電子ビームを発生する。電子ビーム発生部１０において発生された電子ビームはアノード１３を通過し、スリット偏向部１５に入射する。スリット偏向部１５は、アノード１３を通過した電子ビームのスリットカバー１１に対する照射位置を調整する。
スリットカバー１１は、第１成形部材１４に照射される電子ビームの面積を小さくすべく、スリットカバー１１に照射された各電子ビームの一部を遮蔽し、電子ビームの断面を所定の大きさに成形する。スリットカバー１１において成形された電子ビームは、第１成形部材１４に照射され更に成形される。第１成形部材１４を通過した電子ビームは、第１成形部材１４に含まれる開口部の形状に対応する矩形の断面形状をそれぞれ有する。
第１多軸電子レンズ１６は、第１成形部材１４において矩形に成形された複数の電子ビームを独立に集束し、第２成形部材２２に対する電子ビームの焦点を、電子ビーム毎に独立に調整する。また、第１レンズ強度調整部１７は、第１多軸電子レンズ１６のレンズ開口部に入射された各電子ビームの焦点位置を補正すべく、第１電子レンズ１６の各レンズ開口部におけるレンズ強度を調整する。
第１成形偏向部１８は、第１成形部材１４において矩形に成形された複数の電子ビームを、第２成形部材に対して所望の位置に照射すべく電子ビーム毎に独立して偏向する。第２成形偏向部２０は、第１成形偏向部１８で偏向された複数の電子ビームを、第２成形部材２２に対して略垂直方向に照射すべく電子ビーム毎に独立に偏向する。その結果、電子ビームが、第２成形部材２２の所望の位置に、第２成形部材２２に対して略垂直に照射される。
矩形形状を有する複数の開口部を含む第２成形部材２２は、各開口部に照射された矩形の断面形状を有する複数の電子ビームを、ウェハ４４に照射されるべき所望の矩形の断面形状を有する電子ビームに更に成形する。また、本実施例において第１成形偏向部１８及び第２成形偏向部２０は同一の基板に設けられているが、他の例においては、それぞれ別個に設けられてもよい。
第２多軸電子レンズ２４は、複数の電子ビームを独立に集束して、ブランキング電極アレイ２６に対する電子ビームの焦点を、電子ビーム毎に独立に調整する。また、第２レンズ強度調整部２５は、第２多軸電子レンズ２４のレンズ開口部に入射された各電子ビームの焦点位置を補正すべく、第２電子レンズ２４の各レンズ開口部におけるレンズ強度を調整する。第２多軸電子レンズ２４により焦点が調整された電子ビームは、ブランキング電極アレイ２６に含まれる複数のアパーチャに入射する。
ブランキング電極アレイ制御部８６は、ブランキング電極アレイ２６に形成された各アパーチャの近傍に設けられた偏向電極に電圧を印加するか否かを制御する。ブランキング電極アレイ２６は、偏向電極に印加される電圧に基づいて、電子ビームをウェハ４４に照射させるか否かを切替える。電圧が印加されたときは、ブランキング電極アレイ２６のアパーチャを通過した電子ビームは偏向され、電子ビーム遮蔽部材２８に含まれる開口部を通過できず、ウェハ４４に照射されない。電圧が印加されないときには、アパーチャを通過した電子ビームは偏向されず、電子ビーム遮蔽部材２８に含まれる開口部を通過することができ、電子ビームはウェハ４４に照射される。
第３多軸電子レンズ３４は、ブランキング電極アレイ２６を通過した電子ビームの回転を調整する。具体的には、第３多軸電子レンズ３４は、ウェハ４４照射される電子ビームの像の、当該電子ビームの光軸に対する回転を調整する。また、第３レンズ強度調整部３５は、第３多軸電子レンズの各レンズ開口部におけるレンズ強度を調整する。具体的には、第３レンズ強度調整部３５は、第３多軸電子レンズ３４に入射された各電子ビームの像の回転を一様にすべく、第３多軸電子レンズ３６の各レンズ開口部におけるレンズ強度を調整する。
第４多軸電子レンズ３６は、入射された電子ビームの照射径を縮小する。また、第４レンズ強度調整部３７は、各電子ビームの縮小率が略同一になるように第４多軸電子レンズ３６の各レンズ開口部におけるレンズ強度を調整する。そして第３多軸電子レンズ３４及び第４多軸電子レンズ３６を通過した電子ビームのうち、ブランキング電極アレイ２６により偏向されない電子ビームが、電子ビーム遮蔽部材２８を通過し、偏向部６０に入射する。
偏向制御部９８は、偏向部６０に含まれる複数の偏向器を独立に制御する。偏向部６０は、複数の偏向器に入射される複数の電子ビームを、電子ビーム毎に独立にウェハ４４の所望の位置に偏向する。更に、第５多軸電子レンズ６２は、偏向部６０に入射した電子ビームのウェハ４４に対する焦点を、それぞれ独立に調整する。そして、偏向部６０及び第５多軸電子レンズ６２を通過した電子ビームは、ウェハ４４に照射される。
露光処理中、ウェハステージ制御部９６は、一定方向にウェハステージ４８を動かす。ブランキング電極アレイ制御部８６は露光パターンデータに基づいて、電子ビームを通過させるアパーチャを定め、各アパーチャに対する電力制御を行う。ウェハ４４の移動に合わせて、電子ビームを通過させるアパーチャを適宜、変更し、更に主偏向部４２及び偏向部６０により電子ビームを偏向することにより、ウェハ４４に所望の回路パターンを露光することができる。
本発明における、多軸電子レンズは、複数の電子ビームを独立に集束するため、各電子ビーム自身にクロスオーバは発生するが、複数の電子ビーム全体としては、クロスオーバは発生しない。そのため各電子ビームの電流密度を上げた場合であっても、クーロン相互作用による電子ビームの焦点ずれや位置ずれの原因となる電子ビーム誤差を大幅に低減することができる。従って、各電子ビームの電流密度を大きくすることができるため、ウェハにパターンを露光する露光時間を大幅に短縮することができる。
図２は、電子ビーム発生部１０に所定の電圧を印加する電源制御手段５２０を示す。電圧制御手段５２０は、所定の電圧を生成するベース電源５２２と、当該所定の電圧を昇圧又は降圧して各カソード１２に印加する調整電源５２４とを有する。
電圧制御手段５２０は、電子ビーム制御部８０からの指示に基づいて、カソード１２に印加する電圧を制御することにより、各電子ビームの加速電圧を制御する。電圧制御手段５２０は、多軸電子レンズ（１６、２４、３４、３６、６２）により各電子ビームが受ける磁界強度に応じて、各電子ビームが生成される電子銃に含まれるカソード１２対して異なる電圧を印加して、各電子ビームの加速電圧を制御するのが好ましい。
電圧制御手段５２０は、ウェハ４４に照射される複数の電子ビームの焦点位置が等しくなるように複数の電子銃に含まれるカソードに異なる電圧を印加して、各電子ビームの加速電圧を制御するのが好ましい。また、電圧制御手段５２０は、ウェハ４４に照射される各電子ビームの断面に含まれる所定の辺が、略平行になるように複数の電子銃に含まれるカソード１２に異なる電圧を印加することにより、各電子ビームの加速電圧を更に制御してもよい。
本実施例において、ベース電源５２２は、５０ｋＶの電圧を生成し、各調整電源５２４は、多軸電子レンズ（１６、２４、３４、３６、６２）において、各カソード１２が生成した電子ビームが通過するレンズ開口部において生成される磁界強度に応じてベース電源が生成した電圧を昇圧又は降圧することにより、カソード１２に調整された電圧を印加する。例えば、多軸電子レンズの中心部におけるレンズ開口部の磁界強度が、多軸電子レンズの外周部におけるレンズ開口部の磁界強度より３％弱い場合には、当該中心部におけるレンズ開口部を通過する電子ビームを生成するカソード１２の加速電圧を３％増加させればよい。
電圧制御手段５２０が、調整電源５２４を有することにより、多軸電子レンズに含まれるレンズ開口部の磁界強度が異なる場合であっても、各電子ビームの加速電圧を制御し、各電子ビームがレンズ開口部を通過する時間を調整することができるため、各電子ビームがレンズ開口部において磁界から受ける影響を制御することができる。そして、各電子ビームのウェハ４４に対する焦点、及びウェハ４４に照射される電子ビームの像の回転を調整することができる。
図３は、電子ビーム成形手段の他の例を示す。電子ビーム成形手段は、電子ビーム発生部１０において発生した複数の電子ビームを独立に集束して第１成形部材１４に照射する多軸電子レンズである第１照射多軸電子レンズ５１０及び第２照射多軸電子レンズ５１２を更に備える。第１照射多軸電子レンズ５１０及び第２照射多軸電子レンズ５１２は、電子ビーム発生部１０と第１成形部材１４との間に設けられる。
第１照射多軸電子レンズ５１０及び第２照射多軸レンズ５１２が有するレンズ開口部の数は、第１多軸電子レンズ１６が有するレンズ開口部の数より少ないのが好ましい。また、第１照射多軸電子レンズ５１０及び第２照射多軸レンズ５１２が有するレンズ開口部の開口径は、第１多軸電子レンズが有するレンズ開口部の開口径より大きいことが好ましい。また、第１照射多軸電子レンズ５１０及び第２照射多軸電子レンズ５１２が有するレンズ開口部の数は、電子ビーム発生部１０が有するカソード１２の数と同じ数であってよい。更に、第１照射多軸電子レンズ５１０及び第２照射多軸電子レンズ５１２は、露光処理中においても電子ビームが通過しないレンズ開口部であるダミー開口部を有してもよい。
第１照射多軸電子レンズ５１０は、電子ビーム発生部１０において発生した電子ビームの焦点を調整する。具体的には、第１照射多軸電子レンズ５１０は、第１照射多軸電子レンズ５１０と第２照射多軸電子レンズ５１２との間において、第１照射多軸電子レンズ５１０を通過した各電子ビームがクロスオーバを形成するように、各電子ビームの焦点を調整するのが好ましい。そして、第２照射多軸電子レンズ５１２は、第１照射多軸電子レンズ５１０を通過した電子ビームを、第１成形部材１４に対して照射すべく電子ビームの焦点を調整する。この場合において第２照射多軸電子レンズ５１２は、入射した電子ビームを第１成形部材１４に対して略垂直に照射するように電子ビームの焦点を調整するのが好ましい。
第１照射多軸電子レンズ５１０及び第２照射多軸電子レンズ５１２のレンズ開口部を通過し、第１成形部材１４に照射された電子ビームは、第１成形部材１４において分割される。分割された各々の電子ビームは、第１多軸電子レンズ１６において独立に集束される。そして、第１成形偏向部１８及び第２成形偏向部２０において偏向された当該電子ビームは、第２成形部材２２の所望の位置に照射され、所望の断面形状に成形される。また電子ビーム成形手段は、電子ビーム発生部１０と第１成形部材１４との間に、スリットカバー１１（図１参照）を更に有してもよい。
本実施例において電子ビーム成形手段１１０は、電子ビーム発生部１０において発生した電子ビームを、照射多軸電子レンズを用いて第１成形部材１４に照射し、分割することができる。そのため、例えば電子銃アレイである電子ビーム発生部１０に含まれるカソード１２が配置される間隔が広い場合であっても、効率よく複数の電子ビームを生成することができる。また、カソード１２を設ける間隔を広くすることができるため、電子ビーム発生部１０を容易に形成することができる。
図４は、ブランキング電極アレイ２６の構成を示す。ブランキング電極アレイ２６は、電子ビームが通過する複数のアパーチャ１６６を有するアパーチャ部１６０と、図１におけるブランキング電極アレイ制御部８６との接続部となる偏向電極パッド１６２及び接地電極パッド１６４とを有する。アパーチャ部１６０は、ブランキング電極アレイ２６の中央部に配置されることが望ましい。また、ブランキング電極アレイ２６は、アパーチャ部１６０の周囲に電子ビームが通過しないダミー開口部（図１参照）を有することが好ましい。ブランキング電極アレイ２６がダミー開口部を有することにより、筐体８内部の排気のインダクタンスを低くすることができるため、効率よく筐体８内部を減圧することができる。
図５は、ブランキング電極アレイ２６の断面図を示す。ブランキング電極アレイ２６は、電子ビームが通過する複数のアパーチャ１６６と、通過する電子ビームを偏向する偏向電極１６８及び接地電極１７０と、ブランキング電極アレイ制御部８６（図１参照）との接続部となる偏向電極パッド１６２及び接地電極パッド１６４とを有する。
偏向電極１６８及び接地電極１７０は、電子ビームが通過するアパーチャ１６６毎に設けられる。偏向電極１６８は、配線層を介して偏向電極パッド１６２に電気的に接続される。また、接地電極１７０は、導電層を介して接地電極パッド１６４に電気的に接続される。ブランキング電極アレイ制御部８６は、例えばプローブカードやポゴピンアレイ等の接続手段を介して、偏向電極パッド１６２及び接地電極パッド１６４にブランキング電極アレイ２６を制御する制御信号を供給する。
次に、ブランキング電極アレイ２６の動作について説明する。ブランキング電極アレイ制御部８６から、偏向電極１６８に電圧が印加されていないときは、偏向電極１６８と接地電極１７０の間に電界は形成されず、アパーチャ１６６に入射した電子ビームは、電界の影響を実質的に受けることなくアパーチャ１６６を通過する。そして、アパーチャ１６６を通過した電子ビームは、電子ビーム遮蔽部材（図１参照）の開口部を通過し、ウェハ４４に到達する。
ブランキング電極アレイ制御部８６から、偏向電極１６８に電圧が印加されると、偏向電極１６８と接地電極１７０との間に、印加された電圧に基づく電界が形成される。アパーチャ１６６に入射した電子ビームは、偏向電極１６８と接地電極１７０の間に形成された電界の影響を受けて偏向される。具体的には、電子ビームは、電子ビーム遮蔽部材に含まれる開口部の外側に当たるように偏向される。偏向された電子ビームは、アパーチャ１６６を通過するが、電子ビーム遮蔽部材２８に含まれる開口部を通過することができないため、ウェハ４４に到達することができない。ブランキング電極アレイと２６及び電子ビーム遮蔽手段２８は、以上の偏向動作を行い、ウェハ４４に、電子ビームを照射するか否かを、電子ビーム毎に独立に切替えることができる。
図６は、電子ビームを偏向する第１成形偏向部１８の構成を示す。尚、電子ビーム露光装置１００に含まれる第２成形偏向部２０及び偏向部６０も、第１成形偏向部１８と同様の構成を有してよく、以下において、代表して第１成形偏向部１８の構成について説明する。
第１成形偏向部１８は、基材１８６と、偏向器アレイ１８０と、偏向電極パッド１８２とを有する。偏向器アレイ１８０は、基材１８６の中央部に設けられ、偏向電極パッド１８２は、基材１８６の周辺部に設けられるのが望ましい。また、基材１８６は、偏向器アレイ１８０が設けられた領域の周囲に、電子ビームが通過しないダミー開口部（図１参照）を更に有するのが好ましい。
偏向器アレイ１８０は、複数の偏向電極及び開口部により形成される複数の偏向器１８４を有する。偏向電極パッド１８２は、例えばプローブカードやポゴピンアレイ等の接続手段を介して接続されることにより、成形偏向制御部８４（図１参照）と電気的に接続される。図４を参照して、偏向器アレイ１８０に設けられた複数の偏向器１８４は、ブランキング電極アレイ２６に設けられた複数のアパーチャに対応して各々設けられる。
図７は、偏向器１８４の構成を示す。図７（ａ）に示すように、偏向器１８４は、基材１８６に、電子ビームが通過する開口部１９４と、通過する電子ビームを偏向する複数の偏向電極１９０と、偏向電極１９０と偏向電極パッド１８２（図６参照）を電気的に接続する配線１９２とを有する。複数の偏向電極１９０は、開口部１９４の周囲に設けられる。偏向器１８４は、電界を利用して高速に電子ビームを偏向することが可能な静電型偏向器であることが好ましく、対向する４組の電極を有する円筒型均等８極型の構成を有することが更に好ましい。
偏向器１８４の動作について説明する。複数の偏向電極１９０の各々に所定の電圧を印加することにより、開口部１９４に電界が形成される。開口部１９４に入射した電子ビームは、形成された電界の影響を受け、電界の向きに対応する所定の方向、及び電界強度に対応する所定の量だけ偏向される。そのため、電子ビームを所望の方向及び偏向量だけ偏向する電界を形成するように、偏向電極１９０の各々に電圧を印加することにより、電子ビームを所望の位置に偏向することができる。
図７（ｂ）に示すように偏向器１８０は、対向する所定の偏向電極１９０に所定の電圧を印加し、対向する他の電極に当該所定の電圧と異なる電圧を印加することにより、開口部１９４を通過する電子ビームに対して非点補正を行うことができる。また、図７（ｃ）に示すように、全ての偏向電極１９０に略等しい電圧を印加することにより、開口部１９４を通過する電子ビームに対して焦点補正を行うことができる。
図８は、本発明の一実施形態に係る電子レンズである第１多軸電子レンズ１６の上面図を示す。尚、電子ビーム露光装置１００に含まれる第２多軸電子レンズ２４、第３多軸電子レンズ３４、第４多軸電子レンズ３６及び第５多軸電子レンズ６２も、第１多軸電子レンズ１６と同様の構成を有しており、以下において、多軸電子レンズの構成に関して、代表して第１多軸電子レンズ１６の構成に基づいて説明する。
第１多軸電子レンズ１６は、電子ビームが通過するレンズ開口部２０４を有するレンズ部２０２と、レンズ部２０２の周囲に設けられ磁界を発生するコイル部２００とを備える。また、レンズ部２０２は、複数のレンズ開口部２０４が設けられる領域であるレンズ領域２０６を有する。各電子ビームが通過するレンズ開口部２０４は、図４及び図６を参照して、ブランキング電極アレイ２６に含まれるアパーチャ１６６、及び偏向器アレイ１８０に含まれる偏向器１８４の位置に対応して配置されるのが好ましい。具体的には、レンズ開口部２０４は、各電子ビーム成形部材、各偏向部、及びブランキング電極アレイ２６に設けられた電子ビームが通過する開口部と略同軸になるように設けられる。
レンズ部２０２は、電子ビームが通過しない開口部であるダミー開口部２０５を更に有するのが望ましい。ダミー開口部２０５は、各レンズ開口部２０４におけるレンズ強度が略等しくなるように、レンズ部２０２の所定の位置に配置されるのが望ましい。第１多軸電子レンズ１６は、レンズ部２０２においてダミー開口部２０５を有することにより、各レンズ開口部２０４におけるレンズ強度が略等しくなるように、即ち、レンズ開口部２０４における磁界強度を略均一にするように調整することができる。
本実施例においてダミー開口部２０５は、レンズ領域２０６の外周に設けられる。この場合においてレンズ開口部２０４及びダミー開口部２０５は、各レンズ開口部２０４及び各ダミー開口部２０５が格子点を形成するように格子状に設けられてもよい。また、ダミー開口部２０５は、レンズ領域２０６の外周に円状に設けられてもよい。また、ダミー開口部２０５は、レンズ部２０２においてレンズ領域２０６の内部に設けられてもよい。ダミー開口部２０５が設けられる位置を調整することにより、各レンズ開口部２０４におけるレンズ強度をより細かく調整することができる。
また、レンズ部２０２は、レンズ開口部２０４と異なる大きさ及び／又は形状を有するダミー開口部２０５を有してもよい。ダミー開口部２０５の大きさ及び／又は形状を調整することにより、各レンズ開口部２０４におけるレンズ強度を更に細かく調整することができる。
図９は、第１多軸電子レンズ１６の他の例を示す。レンズ部２０２は、レンズ領域２０６の外周に、ダミー開口部２０５を多重に有してもよい。この場合において、レンズ開口部２０４及びダミー開口部２０５は、各レンズ開口部２０４及び各ダミー開口部２０５が格子点を形成するように格子状に設けられてよく、また、ダミー開口部２０５は、レンズ領域２０６の外周に円状に設けられてもよい。更にレンズ部２０２は、レンズ領域２０６の外周に、格子状に設けられた複数のダミー開口部２０５、及び円状に設けられた複数のダミー開口部２０５を有してもよい。第１多軸電子レンズ１６は、ダミー開口部２０５を多重に有することにより、各レンズ開口部２０４におけるレンズ強度を更に細かく調整することができる。
図１０は、第１多軸電子レンズ１６の他の例を示す。レンズ部２０２は、レンズ領域２０６の外周に、異なる大きさを有する複数のダミー開口部２０５を有してもよい。例えば、レンズ開口部２０４に形成される磁界強度が、レンズ部磁性導体部２１０の中心部より外周部の方が強い場合には、レンズ部磁性導体部２１０に設けられた所定のレンズ開口部２０４は、当該所定のレンズ開口部２０４より内側に設けられた他のレンズ開口部２０４より大きく設けられることが好ましい。また、レンズ開口部２０４の大きさは、レンズ部磁性導体部２１０における複数のレンズ開口部２０４が設けられる領域であるレンズ領域２０６の中心軸に対して略対称であることが好ましい。
また、レンズ部２０２は、レンズ領域２０６の外周に異なる大きさを有するダミー開口部２０５を多重に有してもよい。この場合においてレンズ開口部２０４及びダミー開口部２０５は、各レンズ開口部２０４及び各ダミー開口部２０５が格子点を形成するように格子状に設けられてよく、また、ダミー開口部２０５は、レンズ領域２０６の外周に円状に設けられてもよい。第１多軸電子レンズ１６は、異なる大きさを有するダミー開口部２０５を多重に有することにより、各レンズ開口部２０４におけるレンズ強度を更に細かく調整することができる。
図１１は、第１多軸電子レンズ１６の他の例を示す。レンズ部２０２は、レンズ開口部２０４とダミー開口部２０５との間隔が、レンズ領域２０６において隣接するレンズ開口部２０４間の間隔と異なるように設けられたダミー開口部２０５を有してもよい。また、レンズ部２０２は、異なる間隔で多重に設けられたダミー開口部２０５を更に有してもよい。第１多軸電子レンズ１６は、レンズ開口部２０４との間隔が調整されたダミー開口部２０５を有することにより、レンズ開口部２０４におけるレンズ強度を更に細かく調整することができる。
図１２は、第１多軸電子レンズ１６の断面図を示す。第２多軸電子レンズ２４、第３多軸電子レンズ３４、第４多軸電子レンズ３６及び第５多軸電子レンズ６２も、第１多軸電子レンズ１６と同様の構成を有してよく、以下において、多軸電子レンズの構成に関して、代表して第１多軸電子レンズ１６の構成に基づいて説明する。
図１２（ａ）に示すように、第１多軸電子レンズ１６は、磁界を発生させるコイル２１４、コイル２１４の周囲に設けられたコイル部磁性導体部２１２、及びコイル２１４とコイル部磁性導体部２１２との間に設けられコイル２１４を冷却する冷却部２１５を有する。また、レンズ部２０２は、複数のレンズ部磁性導体部２１０、及びレンズ部磁性導体部２１０に設けられた複数の開口部を有する。複数のレンズ部磁性導体部２１０に含まれる複数の当該開口部が、電子ビームを通過させるレンズ開口部２０４を形成する。
本実施例においてレンズ部２０２は、複数の開口部が設けられた第１レンズ部磁性導体部２１０ａと、複数の開口部が設けられた第２レンズ部磁性導体部２１０ｂとを有する。第１レンズ部磁性導体部２１０ａ及び第２レンズ部磁性導体部２１０ｂは、非磁性導体部２０８を挟んで、略平行に配置されることが好ましい。そして、第１レンズ部磁性導体部２１０ａ及び第２レンズ部磁性導体部２１０ｂに設けられた複数の開口部により形成されたレンズ開口部２０４において、電子ビームの焦点及び／又は回転を調整する磁界が形成される。そして、レンズ開口部２０４に入射した電子ビームは、複数のレンズ部磁性導体部２１０間において発生する磁界の影響を受けて、互いにクロスオーバを形成することなくそれぞれ独立に焦点等が調整される。
また、コイル部磁性導体部２１２と、レンズ部磁性導体部２１０とは異なる透磁率を有する磁性導体材料により形成されてもよい。望ましくは、コイル部磁性導体部２１２を形成する材料は、レンズ部磁性導体部２１０を形成する材料より高い透磁率を有する。例えば、コイル部磁性導体部２１２は純鉄により形成され、レンズ部磁性導体部２１０はパーマロイにより形成される。コイル部磁性導体部２１２及びレンズ部磁性導体部２１０を透磁率の異なる材料により形成することにより、複数のレンズ開口部２０４に形成される磁界強度を均一にすることができる。ひいては、ウェハ４４に照射される各電子ビームの焦点等を均一にすることができる。
図１２（ｂ）に示すように、レンズ部２０２は、レンズ部磁性導体部２１０におけるレンズ開口部２０４が設けられた以外の領域において、複数のレンズ部磁性導体部２１０の間に非磁性導体部２０８を有することが好ましい。非磁性導体部２０８は、レンズ部磁性導体部２１０におけるレンズ開口部２０４が設けられた以外の領域において、複数のレンズ部磁性導体部２１０の間を充填するように設けられてもよい。このとき、非磁性導体部２０８は、貫通部を有し、当該貫通部とレンズ部磁性導体部２１０が有する開口部とがレンズ開口部２０４を形成する。
レンズ部２０２が、非磁性導体部２０８を有することにより、各レンズ開口部２０４を通過する複数の電子ビーム間に働くクーロン力を遮蔽することができる。また、レンズ部２０２が、非磁性導体部２０８を有することにより、第１レンズ部磁性導体２１０ａと第２レンズ部磁性導体部２１０ｂとの間隔を均一にすることができる。ひいては、各レンズ開口部２０４に形成される磁界強度を均一にすることができ、ひいては、ウェハ４４に照射される各電子ビームの焦点等を均一にすることができる。更に、非磁性導体部２０８は、レンズ部２０２を形成するときに、第１レンズ部磁性導体部２１０ａ及び第２レンズ部磁性導体部２１０ｂのスペーサとしての機能も有する。
図１３は、多軸電子レンズの他の例を示す。多軸電子レンズは複数の多軸電子レンズが一体に形成されてもよい。本実施例において多軸電子レンズは、第１レンズ部磁性導体部２１０ａ及び第２レンズ部磁性導体部２１０ｂと略平行に配置された第３レンズ部磁性導体部２１０ｃを更に有する。また、コイル部２００は、複数のコイル２００を有する。
各々の磁性導体部に設けられた開口部が、レンズ開口部２０４を形成する。そして、第１レンズ部磁性導体部２１０ａと第２レンズ部磁性導体部２１０ｂとの間、及び第１レンズ部磁性導体部２１０ａと第３レンズ部磁性導体部２１０ｃとの間にそれぞれ磁界を形成する。また、各磁性導体部２１０を異なる間隔で配置することにより、各磁性導体部２１０間において異なるレンズ強度を持たせることができる。本実施例における多軸電子レンズは、複数の多軸電子レンズを一体に設けることにより、複数のレンズ機能を持つ多軸電子レンズをコンパクトに形成することができる。ひいては電子ビーム露光装置１００を小型化することができる。
図１４は、レンズ部２０２の他の例を示す。図１４（ａ）に示すように、レンズ部磁性導体部２１０のうち少なくとも１つのレンズ部磁性導体部２１０が、レンズ部磁性導体部２１０に含まれる開口部の外周に切欠部２１６を有してもよい。このとき、切欠部２１６は、第１レンズ部磁性導体部２１０ａと、第２レンズ部磁性導体部２１０ｂとの対向する面に、それぞれ設けられることが好ましい。
また、レンズ部磁性導体部２１０は、大きさの異なる切欠部２１６を有することが好ましい。このとき、切欠部２１６は、レンズ部磁性導体部２１０の深さ方向に異なる大きさを有してよく、また、レンズ部磁性導体部２１０における開口が異なる大きさであってもよい。
例えば、レンズ開口部２０４に形成される磁界強度が、レンズ部磁性導体部２１０の中心部より外周部の方が強い場合には、レンズ部磁性導体部２１０に設けられた所定の切欠部２１６は、当該所定の切欠部２１６より内側に設けられた他の切欠部２１６より大きく設けられることが好ましい。また、切欠部２１６の大きさは、レンズ部磁性導体部２１０における複数のレンズ開口部２０４が設けられる領域であるレンズ領域２０６の中心軸に対して略対称であることが好ましい。
レンズ部磁性導体部２１０は、切欠部２１６を有することにより、レンズ開口部２０４に形成される磁界強度を調整することができる。また、図１４（ｂ）に示すように、レンズ部磁性導体部２０２は、レンズ部磁性導体部２１０の表面における所定の開口部と当該所定の開口部に隣接する他の開口部との間に、表面より突出し、磁性及び導電性を有する突出部２１８を有してもよい。突出部２１８を有することにより、切欠部２１６と同様の効果を得ることができる。
図１５は、レンズ部２０２の他の例を示す。図１５（ａ）に示すように、レンズ部２０２は、第１レンズ部磁性導体部２１０ａに設けられた開口部の周囲に電子ビームの照射方向に略平行な方向に突出するように設けられた複数の第１副磁性導体部２４０ａと、第２レンズ部磁性導体部２１０ｂに設けられた開口部の周囲に電子ビームの照射方向に略平行な方向に突出するように設けられた複数の第２副磁性導体部２４０ｂとを有する。
第１副磁性導体部２４０ａ及び第２副磁性導体部２４０ｂは、電子ビームの照射方向に略垂直な断面において円筒形状であることが好ましい。本実施例においては、第１レンズ部磁性導体部２１０ａに設けられた開口部の内側に第１副磁性導体部２４０ａが設けられ、また、第２レンズ部磁性導体部２１０ｂに設けられた開口部の内側に第２副磁性導体部２４０ｂが設けられる。そして、第１副磁性導体部２４０の内側に形成された開口部及び第２副磁性導体部２４０ｂの内側に形成された開口部が、電子ビームを通過させるレンズ開口部２０４を形成する。
レンズ開口部２０４において、第１副磁性導体部２４０ａ及び第２副磁性導体部２４０ｂにより磁界が形成される。レンズ開口部２０４に入射した電子ビームは、第１副磁性導体部２４０ａと第２副磁性導体部２４０ｂとの間において発生する磁界の影響を受けて、それぞれ独立に集束される。
所定の第１副磁性導体部２４０ａと、当該所定の第１副磁性導体部２４０ａと対向する第２副磁性導体部２４０ｂとの間隔は、他の第１副磁性導体部２４０ａと、当該他の第１副磁性導体部２４０ａと対向する第２副磁性導体部２４０ｂとの間隔と異なってもよい。図１５（ｂ）に示すように、レンズ部２０２は、間隔が異なる第１副磁性導体部２４０ａと第２副磁性導体部２４０ｂとを有することにより、各レンズ開口部２０４に形成される磁界２２０の強度を調整することができる。即ち、各レンズ開口部２０４に形成される磁界２００の強度を均一にすることができる。また、各レンズ開口部２０４に形成されるレンズ軸を、電子ビームの照射方向に略平行な方向に向けることができる。さらに、各レンズ開口部２０４を通過する複数の電子ビームを略等しい面で集束させることができる。
例えば、レンズ開口部２０４に形成される磁界強度が、レンズ部磁性導体部２１０の中心部より外周部の方が強い場合には、所定の第１副磁性導体部２４０ａと、当該所定の第１副磁性導体部２４０ａと対向する第２副磁性導体部２４０ｂとの間隔は、当該所定の第１副磁性導体部２４０ａよりコイル部２００から遠い位置に設けられた他の第１副磁性導体部２４０ａと、当該他の第１副磁性導体部２４０ａと対向する第２副磁性導体部２４０ｂとの間隔より大きいことが好ましい。さらに、第１副磁性導体部２４０ａのそれぞれと、第２副磁性導体部２４０ｂのそれぞれとの間隔は、第２主磁性導体部２１０ｂにおける複数の第２開口部２０４ｂが設けられた領域の中心軸に対して略対称であることが好ましい。
図１６は、レンズ部２０２の他の例を示す。図１６（ａ）に示すように、レンズ部２０２は、第１副磁性導体部２４０ａと、当該第１副磁性導体部２４０ａと略同一軸上に設けられた第２副磁性導体部２４０ｂとの周囲に設けられた非磁性導体部である固定部２４２を有してもよい。固定部２４２を第１副磁性導体部２４０ａ及び第２副磁性導体部２４０ｂの周囲に設けることにより、第１副磁性導体部２４０ａの開口部と、第２副磁性導体部２４０ｂの開口部との同軸度を精度よく制御することができる。
また、固定部２４２は、第１副磁性導体部２４０ａと第２副磁性導体部２４０ｂとに挟まれるように設けられることが望ましい。固定部２４２を第１副磁性導体部２４０ａと第２副磁性導体部２４０ｂとに挟まれるように設けることにより、第１副磁性導体部２４０ａと第２副磁性導体部２４０ｂとの間隔を精度よく制御することができる。また、固定部２４２は、第１主磁性導体部２１０ａと第２主磁性導体部２１０ｂとに挟まれるように設けられてもよい。固定部２４２を第１主磁性導体部２１０ａと第２主磁性導体部２１０ｂとに挟まれるように設けることにより、固定部２４２は、第１主磁性導体部２１０ａと第２主磁性導体部２１０ｂとのスペーサとしての機能を有する。
図１６（ｂ）に示すように、レンズ部２０２は、第１レンズ部磁性導体部２１０ａ及び第２レンズ部磁性導体部２１０ｂのいずれか一方に副磁性導体部２４０を有してもよい。このとき、第２レンズ部磁性導体部２１０ｂに設けられた開口部及び第１副磁性導体部２４０ａの開口部が、電子ビームを通過させるレンズ開口部２０４を形成する。また、第２レンズ部磁性導体部２１０ｂに設けられた開口部と第１副磁性導体部２４０ａの開口部とは、略等しい大きさであることが好ましい。
また、レンズ部２０２は、第２レンズ部磁性導体部２１０ｂとの間隔が異なる複数の第１副磁性導体部２４０ａを有してもよい。第１レンズ部磁性導体部２１０ａとの間隔が異なる複数の第１副磁性導体部２４０ａが、第１レンズ部磁性導体部２１０ａに設けられることにより、各レンズ開口部２０４に形成される磁界の強度を調整することができる。即ち、各レンズ開口部２０４に形成される磁界の強度を均一にすることができる。また、各レンズ開口部２０４に形成される磁界を、レンズ開口部２０４の中心軸に対して略対称に分布させることができる。さらに、各レンズ開口部２０４を通過する複数の電子ビームを略等しい面で集束させることができる。
例えば、レンズ開口部２０４に形成される磁界強度が、レンズ部磁性導体部２１０の中心部より外周部の方が強い場合には、所定の第１副磁性導体部２４０ａと、第２レンズ部磁性導体部２１０ｂとの間隔は、当該所定の第１副磁性導体部２４０ａよりコイル部２００から遠い位置に設けられた他の第１副磁性導体部２４０ａと、第２主磁性導体部２１０ｂとの間隔より大きいことが好ましい。さらに、第１副磁性導体部２４０ａのそれぞれと、第２レンズ部磁性導体部２１０ｂとの間隔は、第２レンズ部磁性導体部２１０ｂの開口部が設けられた領域の中心軸に対して略対称であることが好ましい。
図１６（ｃ）に示すように、第１副磁性導体部２４０ａは、第１レンズ部磁性導体部２１０ａにおける第２レンズ部磁性導体部２１０ｂと対向する面に設けられ、第２副磁性導体部２４０ｂは、第２レンズ部磁性導体部２１０ｂにおける第１レンズ部磁性導体部２１０ａと対向する面に設けられてもよい。このとき、第１副磁性導体部２４０ａ及び第２副磁性導体部２１０ｂの開口部は、第１レンズ部磁性導体部２１０ａ及び第２レンズ部磁性導体部２１０ｂの開口部と略等しいことが好ましい。
図１７は、多軸電子レンズのレンズ強度を調整するレンズ強度調整部の一例を示す。第１レンズ強度調整部１７、第２レンズ強度調整部２５、第３レンズ強度調整部３５、及び第４レンズ強度調整部３７は、それぞれ同様の構成及び機能を有してよい。以下、代表して第１レンズ強度調整部１７を例に用いて説明する。
図１７（ａ）は、第１レンズ強度調整部１７及び多軸電子レンズに含まれるレンズ部２０２の断面図を示す。第１レンズ強度調整部１７は、多軸電子レンズに対して略平行に設けられた基材５３０と、基材５３０に設けられ、多軸電子レンズのレンズ強度を調整するレンズ強度調整器の一例である調整電極５３２とを備える。
第１レンズ強度調整部１７は、調整電極５３２に所定の電圧を印加することにより所望の電界を発生させる。そして、発生した電界により、レンズ開口部２０４に入射される電子ビームは減速又は加速される。減速されてレンズ開口部２０４に入射された電子ビームは、減速されずに入射された場合と比較して、レンズ開口部２０４を通過する時間が長い。即ち、入射された電子ビームに対して、レンズ開口部２０４に形成された磁界が与えるレンズ強度を調整することができる。従って、減速されずに入射された場合もしくは他のレンズ開口部２０４に入射された電子ビームより、第１レンズ部磁性導体部２１０ａ及び第２レンズ部磁性導体部２１０ｂによりレンズ開口部２０４に形成される磁界の影響を長く受けるため、電子ビームの焦点位置及び電子ビームの露光像の回転を調整することができる。各レンズ開口部２０４に対して調整電極５３２を設けることにより、レンズ開口部２０４を通過する各電子ビームに対して独立に焦点位置や露光像の回転等を調整することができる。
調整電極５３２は、基材５３０からレンズ開口部２０４に渡って、レンズ部磁性導体部２１０と絶縁されるように設けられるのが望ましい。本実施例において調整電極５３２は、円筒型の電極であって、レンズ開口部２０４を通過する電子ビームに対して周設される。また、本実施例において基材５３０は、多軸電子レンズと電子ビームを発生する電子ビーム発生部１０との間に、第２レンズ部磁性導体部２１０ｂに対向するように設けられる。また、調整電極５３２は、電子ビームの照射方向に、調整電極５３２の内径より長く設けられる。更に調整電極５３２は、第２レンズ部磁性導体部２１０ｂと異なる他のレンズ部磁性導体部である第１レンズ部磁性導体部２１０ａより電子ビームの照射方向に対して突出するように設けられる。他の例において、基材５３０は、多軸電子レンズとウェハ４４との間であって第１レンズ部磁性導体部２１０ａに対向するように設けられてもよい。
図１７（ｂ）は、第１レンズ強度調整部１７の調整電極５３２が設けられた面の上面図を示す。第１レンズ強度調整部１７は、各調整電極５３２に対して所望の電圧を印加する調整電極制御部５３６を更に有する。調整電極５３２は、基材５３０に設けられた配線５３８を介して調整電極制御部５３６と電気的に接続されるのが望ましい。また、第１レンズ強度調整部１７は、複数の調整電極制御部５３６を有し、各調整電極５３２に印加する電圧を個別にするのが更に好ましい。また、各調整電極５３２は、複数の電極を有する構造であってよく、例えば、図８（ａ）に示すように、対向する８極の電極を有してもよい。当該複数の電極は、電子ビームの照射方向に対して実質的に垂直な方向に電界を形成するように設けられればよい。このとき、第１レンズ強度調整部１７は、当該８極の電極に異なる電圧を印加する手段を更に有することが好ましい。調整電極５３２に含まれる各電極に異なる電圧を印加することにより、更に電子ビームの非点補正や偏向を行うことができる。また、電子ビームの偏向位置や断面サイズに起因する焦点ずれを補正することができる。
図１８は、多軸電子レンズのレンズ強度を調整するレンズ強度調整部の他の例を示す。図１８（ａ）は、第１レンズ強度調整部１７及び多軸電子レンズに含まれるレンズ部２０２の断面図を示す。第１レンズ強度調整部１７は、多軸電子レンズに対して略平行に設けられた基材５４０と、基材５４０に設けられ、多軸電子レンズのレンズ強度を調整するレンズ強度調整器の一例である調整コイル５４２とを備える。第１レンズ強度調整部１７は、調整電極５３２に所定の電流を供給することにより所望の磁界を発生させ、レンズ開口部２０４において第１レンズ部磁性導体部２１０ａ及び第２レンズ磁性導体部２１０ｂが形成する磁界強度を調整することができる。即ち、レンズ開口部２０４に形成された磁界が、当該レンズ開口部を通過する電子ビームに対して与える力であるレンズ強度を調整することができる。そして、レンズ開口部２０４に入射された電子ビームは、第１レンズ部磁性導体部２１０ａ及び第２レンズ磁性導体部２１０ｂが形成する磁界と、調整コイル５４２が形成する磁界との影響を受けるため、電子ビームの焦点位置及び電子ビームの露光像の回転を調整することができる。更に、各レンズ開口部２０４に対して調整コイル５３２を設けることにより、レンズ開口部２０４を通過する各電子ビームに対して独立に焦点、及び／又は像の回転等を調整することができる。
調整コイル５４２は、基材５３０からレンズ開口部２０４に渡って、レンズ部磁性導体部２１０と絶縁されるように設けられるのが望ましい。本実施例において調整コイル５４２は、ソレノイドコイルであって、レンズ開口部２０４を通過する電子ビームに対して周設される。また、本実施例において基材５４０は、多軸電子レンズと電子ビームを発生する電子ビーム発生部１０との間に、第２レンズ部磁性導体部２１０ｂに対向するように設けられ、第２レンズ部磁性導体部２１０ｂと異なる他のレンズ部磁性導体部である第１レンズ部磁性導体部２１０ａより電子ビームの照射方向に対して突出するように設けられる。他の例において調整コイル５３２は、レンズ開口部２０４の外部においてレンズ開口部２０４に形成される磁界に影響を与えるように電子ビームの光軸に対して周設されてもよい。また、第１レンズ強度調整部１７は、調整コイル５４２の近傍もしくは調整コイル５４２に接するように設けられ、調整コイル５４２において発生した熱を誘導する放熱部材を更に有してもよい。放熱部材は、例えば筒状の非磁性導体部材であってよく、調整コイル５４２の周囲に設けられる。
図１８（ｂ）は、第１レンズ強度調整部１７の調整コイル５４２が設けられた面の上面図を示す。第１レンズ強度調整部１７は、各調整コイル５４２に対して所望の電流を供給する調整コイル制御部５４６を更に有する。調整コイル５４２は、基材５４０に設けられた配線５４８を介して調整コイル制御部５４６と電気的に接続されるのが望ましい。また、第１レンズ強度調整部１７は、複数の調整コイル制御部５４６を有し、各調整コイル５４２に供給する電圧を個別にするのが更に好ましい。
図１９は、第１成形偏向部１８及び遮蔽部６００の構成を示す。図１９（ａ）は、第１成形偏向部１８及び遮蔽部６００の断面図である。図１９（ｂ）は、第１成形偏向部１８及び遮蔽部６００の上面図である。以下、第１成形偏向部１８を用いて説明するが、第２成形偏向部２０及びブランキング電極アレイ２６も、第１成形偏向部１８と同様の構成を有してよい。
第１成形偏向部１８は、電子ビームの照射方向に略垂直に設けられた基材１８６と、基材１８６に設けられた開口部１９４と、開口部１９４のそれぞれに電子ビームの照射方向に沿って設けられた偏向器１９０とを有する。また、遮蔽部６００は、電子ビームの照射方向に略垂直に設けられた第１遮蔽基板６０２と、第１遮蔽基板６０２に電子ビームの照射方向に沿って設けられた第１遮蔽電極６０４と、基材１８６を挟んで第１遮蔽基板６０２と対向する位置に、電子ビームの照射方向と略垂直に設けられた第２遮蔽基板６０８と、第２遮蔽基板６０８に電子ビームの照射方向に沿って設けられた第２遮蔽電極６１０とを有する。
第１遮蔽電極６０４は、複数の偏向器１９０の間に、電子ビームの照射方向に沿って、偏向器１９０の一端より電子ビーム発生部１０（図１参照）に近い位置から、偏向器１９０の一端よりウェハ４４（図１参照）に近い位置まで設けられることが好ましい。また、第１遮蔽電極６０４は、接地されることが好ましい。第２遮蔽電極６１０は、基材１８６を挟んで第１遮蔽電極と対向する位置に、電子ビームの照射方向に沿って設けられることが好ましい。また、第２遮蔽電極６１０は、接地されることが好ましい。また、図１９（ｂ）に示すように、第１遮蔽電極６０４及び第２遮蔽電極６１０は、複数の偏向器１９０のそれぞれの間に格子状に設けられることが好ましい。
図２０は、第１遮蔽電極６０４及び第２遮蔽電極６１０の構成を示す。第１遮蔽電極６０４及び第２遮蔽電極６１０は、電子ビームの照射方向と略垂直な方向に複数の開口部を有することが好ましい。また、図２０に示すように、第１遮蔽電極６０４及び第２遮蔽電極６１０は、網目状であることがさらに好ましい。筐体８内部に設けられた第１遮蔽電極６０４及び第２遮蔽電極６１０に開口部を設けることにより、排気孔７０８から筐体８を真空排気する場合において、排気のコンダクタンスを下げることなく、複数の偏向器によって生成される電界による電子ビームへの干渉を防ぎ、電子ビームを精度よく照射させることができる。
図２１は、第１成形偏向部１８及び遮蔽部６００の構成の他の例を示す。図２１（ａ）は、第１成形偏向部１８及び遮蔽部６００の断面図を示す。図２１（ｂ）は、第１成形偏向部１８及び遮蔽部６００をウェハ４４の方向から見た図を示す。
図２１（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１遮蔽電極６０６は、複数の偏向器１９０のそれぞれの周囲に円筒形状に設けられてもよい。また、遮蔽電極は、所定の第１成形偏向部１８によって生成された電界が、当該所定の第１成形偏向部１８の開口部１９４を通過する電子ビーム以外の電子ビームに影響を及ぼさないように、所定の第１成形偏向部１８と他の第１成形偏向部１８とにより生成される電界を遮蔽する形状であればよい。
図２２は、第１成形偏向部１８の構成の他の例を示す。図２２（ａ）に示すように、本例による第１成形偏向部１８は、電子ビームの照射方向に略垂直に設けられた基材１８６、基材１８６に設けられた開口部１９４と、開口部１９４のそれぞれに電子ビームの照射方向に沿って設けられた偏向器１９０と、複数の開口部１９４のそれぞれの間に設けられた第１遮蔽電極６０４と、基材１８６を挟んで第１遮蔽電極６０４と対向する位置に、基材１８６と略垂直な方向に沿って設けられた第２遮蔽電極６１０とを有する。
偏向器１９０は、基材１８６から、基材１８６と略垂直な方向である第１の方向に沿って設けられており、第１遮蔽電極６０４は、基材１８６から、当該第１の方向に沿って偏向器１９０より長く設けられることが好ましい。第１遮蔽電極６０４及び第２遮蔽電極６１０は、複数の開口部１９４のそれぞれの間に格子状に設けられてもよい。また、第１遮蔽電極６０４及び第２遮蔽電極６１０は、複数の開口部１９４のそれぞれの周囲に設けられてもよい。
さらに、第１遮蔽電極６０４及び第２遮蔽電極６１０は、基材１８６と略垂直な方向に複数の開口部を有してもよい。また、第１遮蔽電極６０４及び第２遮蔽電極６１０は、網目状であることがさらに好ましい。また、第１遮蔽電極６０４及び第２遮蔽電極６１０は、基材１８６の上面及び下面のそれぞれに、複数の開口部のそれぞれの間に設けられていればよい。
図２３は、偏向部６０、第５多軸電子レンズ６２、及び遮蔽部９００の構成の一例を示す。図２３（ａ）に示すように、偏向部６０は、基材１８６と、第５多軸電子レンズ６２のレンズ開口部の内部に設けられた複数の偏向器１９０とを有する。また、第５多軸電子レンズ６２は、複数の電子ビームが通過する複数の第１開口部を含む第１レンズ部磁性導体部２１０ａと、第１レンズ部磁性導体部２１０ａと略平行に設けられ、第１開口部のそれぞれを通過した複数の電子ビームのそれぞれが通過する複数の第２開口部を含む第２レンズ部磁性導体部２１０ｂとを有する。
また、遮蔽部９００は、第１レンズ部磁性導体部２１０ａから電子ビーム発生部１０の方向に設けられた第１遮蔽電極９０２と、第１レンズ部磁性導体部２１０ａと略平行に設けられ、第１遮蔽電極を保持する第１遮蔽基板９０４と、第２レンズ部磁性導体部２１０ｂからウェハ４４の方向に設けられた第２遮蔽電極９１０と、第２レンズ部磁性導体部２１０ｂと略平行に設けられ、第２遮蔽電極９１０を保持する第２遮蔽基板９０８と、第１レンズ部磁性導体部２１０ａと第２レンズ部磁性導体部２１０ｂとの間に設けられた第３遮蔽電極９０６とを有する。
第１遮蔽電極９０２、第２遮蔽電極９１０、及び第３遮蔽電極９０６は、複数のレンズ開口部のそれぞれの間に格子状に設けられてもよい。また、第１遮蔽電極９０２、第２遮蔽電極９１０、及び第３遮蔽電極９０６は、複数のレンズ開口部のそれぞれの周囲に設けられてもよい。さらに、第１遮蔽電極９０２、第２遮蔽電極９１０、及び第３遮蔽電極９０６は、基材１８６と略垂直な方向に複数の開口部を有してもよい。また、第１遮蔽電極９０２、第２遮蔽電極９１０、及び第３遮蔽電極９０６は、網目状であることがさらに好ましい。
また、遮蔽部９００は、第１遮蔽基板９０４を有さず、第１遮蔽電極９０２は基材１８６に保持されてもよい。また、遮蔽部９００は、第２遮蔽基板９０８を有さず、第２遮蔽電極９１０は第２レンズ部磁性導体部２１０ｂに保持されてもよい。また、図２３（ｂ）に示すように、偏向器１９０が第２レンズ部磁性導体部２１０ｂよりウェハ４４の方向に突出しない場合に、遮蔽部９００は、第２遮蔽電極９１０を有しなくてもよい。
図２４は、遮蔽部（６００、９００）により遮蔽された電界を示す。ここでは遮蔽部（６００、９００）により遮蔽される電界の一例として、第１成形偏向部１８において複数の偏向器１９０により形成される電界を示す。電極間に遮蔽部（６００、９００）を設けることにより、所定の偏向器によって生成された電界が、当該所定の偏向器を通過する電子ビーム以外の電子ビームに及ぼす影響を大幅に低減することができる。
具体的な例として、開口部１９４ａを通過する電子ビームを偏向すべく偏向器１９０ａが有する偏向電極に負の電圧を印加し、また開口部１９４ｃを通過する電子ビームを偏向すべく偏向器１９０ｃが有する偏向電極に正の電圧を印加し、さらに開口部１９４ｂを通過する電子ビームを直進させるべく偏向器１９０ｂが有する偏向電極には電圧を印加しないような場合である。このとき、図２４に示すように、第１遮蔽電極６０４及び第２遮蔽電極６１０は、偏向器１９０ａ及び偏向器１９０ｃによって生成される電界を遮蔽して、偏向器１９０ａ及び偏向器１９０ｃが偏向器１９０ｂを通過する電子ビームへの影響を大幅に低減させることができ、複数の電子ビームを精度よくウェハに照射させることができる。
図２５は、第１成形部材１４及び第２成形部材２２の一例を示す。第１成形部材１４は、電子ビーム発生部１０が発生した各々の電子ビームが照射される複数の成形部材照射領域５６０を有する。第１成形部材１４は、それぞれの成形部材照射領域５６０において、照射された各々の電子ビームを成形する第１成形開口部を有する。当該第１成形開口部は、矩形形状を有することが好ましい。
同様に、第２成形部材２２は、第１成形偏向部１８及び第２成形偏向部２０が、第１成形部材１４において成形されたそれぞれの電子ビームを偏向し、第２成形部材２２に照射する領域である複数の成形部材照射領域５６０を有する。第２成形開口部材２２は、成形部材照射領域５６０において、照射された各々の電子ビームを成形する第２成形開口部を有する。第２成形開口部は、矩形形状を有することが好ましい。
図２６は、第２成形部材２２における成形部材照射領域５６０の他の例を示す。図２６（ａ）に示すように、成形部材照射領域５６０は、図２５において説明した第２成形開口部５６２、及び第２成形開口部５６２と異なる形状を有するパターン開口部が設けられる領域である複数のパターン開口部領域５６４を有する。パターン開口部領域５６４の大きさは、第１成形部材１４において成形される電子ビームの最大の大きさと実質的に同じ、又は当該最大の大きさより小さいことが好ましい。また、パターン開口部領域５６４の形状は、第１成形部材１４において成形された電子ビームの断面形状と同じ形状、又は相似形であることが好ましい。
図２６（ｂ）〜（ｅ）は、パターン開口部５６６の一例を示す。図２６（ｂ）及び図２６（ｃ）に示すように、パターン開口部５６６は、例えばウェハに設けられるトランジスタと配線とを電気的に接続するためのコンタクトホールや、配線同士を電気的に接続するためのスルーホールなどの一定の間隔や一定の周期で設けられた穴形状を露光するための開口部であるのが好ましい。また、図２６（ｄ）及び図２６（ｅ）に示すように、パターン開口部５６６は、例えばトランジスタのゲート電極や配線などの一定の間隔や一定の周期で設けられたライン・アンド・スペースのパターンを露光するための開口部であってもよい。
第１成形部材１４において成形されたそれぞれの電子ビームが、対応するそれぞれの成形部材照射領域５６０が有するパターン開口部領域５６４の全面に照射されることにより、当該電子ビームが照射されたパターン開口部領域５６４に含まれる複数のパターン開口部５６６を通過したそれぞれの電子ビームが形成するパターンを一括してウェハ４４の所望の領域に照射することができる。
図２７は、図１において説明した制御系１４０の構成の一例を示す。制御系１４０は、統括制御部１３０、個別制御部１２０、多軸電子レンズ制御部８２、及びウェハステージ制御部９６を備える。統括制御部１３０は、制御系１４０を統括制御する中央処理部２２０と、ウェハ４４に対して露光すべき露光パターンを格納する露光パターン格納部２２４と、露光パターン格納部２２４に格納された露光パターンに基づいて、各電子ビームが露光すべき領域における露光パターンである露光データを生成する露光パターン生成部２２２と、露光データを記憶する記憶部である露光データ記憶部２２６と、露光データを他の制御部に対して共有させる露光データ共有部２２８と、露光データ及びウェハステージ４６の位置情報を算出する位置情報算出部２３０とを有する。
個別制御部１２０は、電子ビーム発生部１０を制御する電子ビーム制御部８０と、成形偏向部（１８、２０）を制御する成形偏向制御部８４と、レンズ強度調整部（１７、２５、３５、３７）を制御するレンズ強度制御部８８と、ブランキング電極アレイ２６を制御するブランキング電極アレイ制御部８６と、偏向部６０を制御する偏向制御部９８とを有する。また、多軸電子レンズ制御部８２は、中央処理部２２０からの指示に基づいて、多軸電子レンズ（１６、２４、３４、３６、６２）に設けられたコイルに供給する電流を制御する。
次に、本実施例における制御系１４０の動作について説明する。露光パターン格納部２２４に格納された露光パターンに基づいて、露光パターンデータ生成部２２２は、露光データを生成し、露光データ記憶部２２６に格納する。露光データ共有部２２８は、露光データ記憶部２２６に格納された露光データを読み出し、記憶し、位置情報算出部２３０及び電子ビーム毎制御部１２２に供給する。露光データ記憶部２２６は、露光データを一時的に記憶するバッファ記憶部であるのが好ましく、露光データ共有部が有する露光データが対応する露光領域の、次に露光すべき露光領域に対応する露光データを格納するのが好ましい。そして、電子ビーム毎制御部１２２は、受け取った露光データに基づいて、各電子ビームを制御する。また、位置情報算出部２３０は、受け取った露光データに基づき、ウェハステージ４６が移動すべき位置を調整する情報をウェハステージ制御部９６に供給する。そして、ウェハステージ制御部９６は、当該情報及び中央処理部２２０からの指示に基づき、ウェハステージ４６を所定の位置に移動させるべくウェハステージ駆動部４８を制御する。
図２８は、個別制御系１２０に含まれる各構成の詳細を示す。ブランキング電極アレイ制御部１２６は、基準クロックを発生し、受け取った露光データに基づいて、当該電子ビームに対応する偏向電極１６８に電圧を印加するか否かを、当該クロックに応じて電極毎に制御する個別ブランキング電極制御部１２６と、個別ブランキング電極制御部１２６から出力された信号を増幅してブランキング電極アレイ２６に供給する増幅部１４６とを有する。
成形偏向制御部８４は、受け取った露光データに基づいて、成形偏向部（１８、２０）が有する各偏向電極に対して印加する電圧を示す電圧データをそれぞれ出力する複数の個別成形偏向制御部１２４と、個別成形偏向制御部１２４から受け取ったディジタルデータである当該電圧データをアナログデータに変換し、出力するディジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）１３４と、ＤＡＣ１３４から受け取ったアナログデータを増幅して成形偏向部（１８、２０）に供給する増幅部１４４とを有する。
レンズ強度制御部８８は、各レンズ強度調整部（１７、２５、３５、３７）に印加する電圧及び／又は供給する電流を制御するデータを出力する個別レンズ強度制御部１２５と、個別レンズ強度制御部１２５から受け取った当該データをアナログデータに変換して出力するＤＡＣ１３５と、ＤＡＣ１３５から受け取ったアナログデータを増幅してレンズ強度調整部（１７、２５、３５、３７）に供給する増幅部１４５とを有する。
レンズ強度調整部８８は、中央処理部２２０からの指示に基づいて、各多軸電子レンズにおけるレンズ開口部２０４のレンズ強度が、略均一になるように各レンズ強度調整部（１７、２５、３５、３７）に印加する電圧及び／又は供給する電流を制御する。本実施例においてレンズ強度調整部８８は、露光処理中、各レンズ強度調整部（１７、２５、３５、３７）に一定の電圧及び／又は電流を供給する。この場合においてレンズ強度調整部８８は、露光処理を行う前に取得した各電子ビームのウェハ４４に対する焦点及び／又は回転を校正するデータに基づいて、各レンズ強度調整部（１７、２５、３５、３７）を制御する。即ち、レンズ強度制御部８８は、露光処理中、露光データに基づかないで各レンズ強度調整部（１７、２５、３５、３７）を制御してよい。
偏向制御部９８は、受け取った露光データに基づいて、偏向部６０が有する偏向電極に対して印加する電圧を示す電圧データを出力する個別偏向制御部１２８と、個別偏向制御部１２８から受け取ったディジタルデータである当該電圧データをアナログデータに変換し、出力するＤＡＣ１３８と、ＤＡＣ１３８から受け取ったアナログデータを増幅して偏向部３８に供給するＡＭＰ１４８とを有する。偏向制御部９８は、偏向部６０が有するそれぞれの偏向電極に対して、個別偏向制御部１２８、ＤＡＣ１３８、及びＡＭＰ１４８を有することが望ましい。
成形偏向制御部８４、ブランキング電極アレイ制御部８６、及び偏向処理部８８の動作について説明する。まず、個別ブランキング電極制御部１２６が、露光データ及び基準クロックに基づいて、ブランキング電極アレイ２６が有する各偏向電極１６８に対して電圧を印加するタイミングを定める。本実施例において個別ブランキング電極制御部１２６は、複数の電子ビームを異なるタイミングでウェハ４４に照射するか否かを制御する。即ち、各電子ビームに対してそれぞれ独立して電子ビームをウェハ４４に対して照射するタイミングを発生し、ブランキング電極アレイ２６を通過する各電子ビームを、それぞれ当該タイミングに応じてウェハ４４に照射するか否かを制御する。また、個別ブランキング電極制御部１２６は、受け取った露光データ及び基準クロックに基づいて、各電子ビームをウェハ４４に対して照射する時間を定めるのが好ましい。
個別成形偏向制御部１２４は、個別ブランキング電極制御部１２６が発生したタイミングに応じて、受け取った露光データに基づき電子ビームの断面形状を成形すべく成形偏向制御部（１８、２０）が有する偏向電極に対して印加する電圧を示す電圧データを出力する。また、個別偏向制御部１２８は、個別ブランキング電極制御部１２６が発生したタイミングに応じて、受け取った露光データに基づき、ウェハ４４に対して電子ビームが照射されるべき位置に、当該電子ビームを制御すべく、偏向部６０が有する偏向電極に対して印加する電圧を示す電圧データを出力する。
図２９は、反射電子検出装置５０の構成を一例を示す。反射電子検出装置５０は、複数の電子ビームが通過する複数の開口部７０４が設けられた基板７０２と、ウェハ４４又はウェハステージ４６に設けられたマーク部（図示せず）から放射された電子を検出して、検出された電子量に基づく検出信号を出力する電子検出部７００とを備える。本実施例における電子検出部７００は、基板７０２に設けられた複数の開口部７０４の間に設けられる。つまり、電子検出部７００は、隣接する２つの開口部７０４をそれぞれ通過する２つの電子ビームの間に設けられる。
また、電子検出部７００と、当該電子検出部に隣接する２つの開口部７０４を通過する２つの電子ビームの光軸とは、実質的に同一直線上に設けられることが好ましい。さらに、電子ビーム発生部１０は、３つ以上の電子ビームを略等しい間隔を隔てて発生し、電子検出部７００は、３つ以上の開口部７０４をそれぞれ通過する３つ以上の電子ビームのそれぞれの間に設けられることが望ましい。また、開口部７０４は、格子状に設けられることが好ましく、電子検出部７００は、格子状に設けられた開口部７０４のそれぞれの間に設けられることが望ましい。また、電子検出部７００は、最外周に設けられた開口部７０４の外周にさらに設けられてもよい。
図３０は、反射電子検出装置５０の構成の他の例を示す。反射電子検出装置５０は、複数の電子ビームが通過する複数の開口部７０４が設けられた基板７０２と、ウェハ４４又はウェハステージ４６に設けられたターゲットマークから放射された電子を検出して、検出された電子量に基づく検出信号を出力する電子検出部７００とを備える。本実施例における電子検出部７００は、基板７０２に設けられた複数の開口部７０４の間に複数設けられる。つまり、電子検出部７００は、隣接する２つの開口部７０４をそれぞれ通過する２つの電子ビームの間に複数設けられており、２つの開口部７０４のそれぞれに対応して設けられる。また、電子検出部７００は、基板７０２に設けられた複数の開口部７０４のそれぞれの周囲に設けられる。
複数の電子検出部７００と、当該電子検出部に隣接する２つの開口部７０４を通過する２つの電子ビームの光軸とは、実質的に同一直線上に設けられることが好ましい。さらに、電子ビーム発生部１０は、３つ以上の電子ビームを略等しい間隔を隔てて発生し、電子検出部７００は、３つ以上の開口部７０４をそれぞれ通過する３つ以上の電子ビームのそれぞれの間に複数設けられることが望ましい。また、開口部７０４は、格子状に設けられることが好ましく、電子検出部７００は、格子状に設けられた開口部７０４のそれぞれの間に複数設けられることが望ましい。また、電子検出部７００は、最外周に設けられた開口部７０４の外周にさらに設けられてもよい。
図３１は、反射電子検出装置５０の構成の他の例を示す。反射電子検出装置５０は、複数の電子ビームが通過する複数の開口部７０４が設けられた基板７０２と、ウェハ４４又はウェハステージ４６に設けられたターゲットマークから放射された電子を検出して、検出された電子量に基づく検出信号を出力する電子検出部７００と、複数の開口部の間に設けられた遮蔽板７０６とを備える。本実施例において電子検出部７００は、基板７０２に設けられた複数の開口部７０４の間に複数設けられる。また、複数の電子検出部７００は、複数の開口部７０４のそれぞれに対応して設けられる。
電子検出部７００は、基板７０２に設けられた複数の開口部７０４のそれぞれの周囲に更に設けられるのが好ましい。また、所定の電子ビームと、当該所定の電子ビームと隣接して照射される電子ビームとの間に、遮蔽板７０６が設けられるのが好ましい。つまり、遮蔽板７０６は、所定の開口部７０４の周囲に設けられた電子検出部７００と、当該所定の開口部７０４に隣接する開口部の周囲に設けられた電子検出部７００との間に設けられる。
遮蔽板７０６は、所定の電子ビームと、電子検出部との間に設けられていればよい。また、遮蔽板７０６は、電子ビームのウェハが載置される面における照射位置と、第２電子ビームに設けられた電子検出部との間に設けられることが好ましい。また、遮蔽板７０６は、非磁性導体材料により形成されることが望ましい。さらに、遮蔽板７０６は、基板７０２に電気的に接続されることにより、接地されるのが望ましい。
図３２は、反射電子検出装置５０の構成の他の例を示す。遮蔽板７０８は、格子状に設けられた複数の開口部７０４のそれぞれの周囲に設けられた電子検出部７００のそれぞれの間に、格子状に設けられてもよい。また、遮蔽板７０８は、所定のターゲットマークから放射された電子が、当該所定のターゲットマークに対応して設けられた所定の電子検出部以外の他の電子検出部に放射されないように、所定の電子検出部と他の電子検出部とを遮蔽する形状であればよい。
図３３は、本発明に係る電子ビーム露光装置１００の他の例を示す。本実施例において各電子ビームは隣接する他の電子ビームに対して狭い間隔に設けられる。例えば、全ての電ビームが、ウェハに設けられるべき１つのチップの領域に収まるような間隔であってよい。また、図１における電子ビーム露光装置、及び図３３における電子ビーム露光装置で、同一の符号を付した構成は、同様の構成及び機能を有してもよい。以下、主に図１において説明した電子ビーム露光装置の構成及び機能と異なる構成、動作、及び機能について説明する。
電子ビーム成形手段は、複数の電子ビームを発生させる電子ビーム発生部１０と、発生した電子ビームを放出させるアノード１３と、電子ビームを通過させることにより電子ビームの断面形状を成形する複数の開口部を有するスリットカバー１１、第１成形部材１４、及び第２成形部材２２と、複数の電子ビームを独立に集束し、電子ビームの焦点を調整する第１多軸電子レンズ１６と、アノード１３を通過した電子ビームを独立して偏向するスリット偏向部１５と、第１成形部材１４を通過した複数の電子ビームを独立に偏向する第１成形偏向部１８及び第２成形偏向部２０とを有する。
スリットカバー１１、第１成形部材１４、及び第２成形部材２２は、電子ビームが照射される面に、接地された白金などの金属膜を有することが望ましい。また、スリットカバー１１、第１成形部材１４、及び第２成形部材２２は、それぞれスリットカバー１１、第１成形部材１４、及び第２成形部材２２を冷却する冷却部を有するのが望ましい。スリットカバー１１、第１成形部材１４、及び第２成形部材２２は、冷却部を有することにより、照射された電子ビームの熱による温度上昇を抑えることができる。
スリットカバー１１、第１成形部材１４、及び第２成形部材２２に含まれる複数の開口部の断面形状は、電子ビームを効率よく通過させるために、電子ビームの照射方向に沿って広がりを有してもよい。また、スリットカバー１１、第１成形部材１４及び第２成形部材２２に含まれる複数の開口部は、矩形に形成されるのが好ましい。
照射切替手段は、複数の電子ビームを独立に集束し、電子ビームの焦点を調整する第２多軸電子レンズ２４と、複数の電子ビームを、電子ビーム毎に独立に偏向させることにより、電子ビームをウェハ４４に照射するか否かを、電子ビーム毎に独立に切替えるブランキング電極アレイ２６と、電子ビームを通過させる複数の開口部を含み、ブランキング電極アレイ２６で偏向された電子ビームを遮蔽する電子ビーム遮蔽部材２８とを有する。電子ビーム遮蔽部材２８に含まれる複数の開口部の断面形状は、電子ビームを効率良く通過させるために、電子ビームの照射方向に沿って広がりを有してもよい。
ウェハ用投影系は、複数の電子ビームを独立に集束し、ウェハ４４に照射される電子ビームの回転を調整する第３多軸電子レンズ３４と、複数の電子ビームを独立に集束し、ウェハ４４に照射される電子ビームの縮小率を調整する第４多軸電子レンズ３６と、複数の電子ビームを、ウェハ４４の所望の位置に、電子ビーム毎に独立に偏向する独立偏向部である副偏向部３８と、対物レンズとして機能し、電子ビームを集束する第１コイル４０及び第２コイル５０を有する同軸レンズ５２と、複数の電子ビームを略同一の方向に所望量だけ偏向させる共通偏向部である主偏向部４２とを有する。副偏向部３８は、第１コイル５４と第２コイル４０との間に設けられてもよい。
主偏向部４２は、電界を利用して高速に複数の電子ビームを偏向することが可能な静電型偏向器であることが好ましく、対向する４組の電極を有する円筒型均等８極型の構成、もしくは８極以上の電極を含む構成を有することが更に好ましい。また、同軸レンズ５２は、ウェハ４４に対して、多軸電子レンズより近傍に設けられることが好ましい。また、本実施例において第３多軸電子レンズ３４及び第４多軸電子レンズ３６は一体に形成されているが、他の例においては別個に形成されてもよい。
制御系１４０は、統括制御部１３０と、多軸電子レンズ制御部８２と、同軸電子レンズ制御部９０と、主偏向制御部９４と、反射電子処理部９９と、ウェハステージ制御部９６と、複数の電子ビームに対する露光パラメータをそれぞれ独立に制御する個別制御部１２０とを備える。統括制御部１３０は、例えばワークステーションであって、個別制御部１２０に含まれる各制御部を統括制御する。多軸電子レンズ制御部８２は、第１多軸電子レンズ１６、第２多軸電子レンズ２４、第３多軸電子レンズ３４及び第４多軸電子レンズ３６に供給する電流を制御する。同軸電子レンズ制御部９０は、同軸レンズ５２を構成する第１コイル４０及び第２コイル５４に供給する電流量を制御する。主偏向制御部９４は、主偏向部４２に印加する電圧を制御する。反射電子処理部９９は、反射電子検出装置５０において検出された反射電子や２次電子等の量に基づく信号を受け取り、統括制御部１３０に通知する。ウェハステージ制御部９６は、ウェハステージ駆動部４８を制御し、ウェハステージ４６を所定の位置に移動させる。
個別制御部１２０は、電子ビーム発生部１０を制御する電子ビーム制御部８０と、第１成形偏向部１８及び第２成形偏向部２０を制御する成形偏向制御部８４と、ブランキング電極アレイ２６に含まれる偏向電極に印加する電圧を制御するブランキング電極アレイ制御部８６と、副偏向部３８が有する複数の偏向器に含まれる電極に印加する電圧を制御する副偏向制御部９８とを有する。
本実施例における電子ビーム露光装置１００の動作について説明する。まず、電子ビーム発生部１０が、複数の電子ビームを生成する。電子ビーム発生部１０において発生された電子ビームはアノード１３を通過し、スリット偏向部１５に入射する。スリット偏向部１５は、アノード１３を通過した電子ビームのスリットカバー１１への照射位置を調整する。
スリットカバー１１は、第１成形部材１４に照射される電子ビームの面積を小さくすべく各電子ビームの一部を遮蔽し、電子ビームの断面を所定の大きさに成形する。スリットカバー１１において成形された電子ビームは、第１成形部材１４に照射され更に成形される。第１成形部材１４を通過した電子ビームは、第１成形部材１４に含まれる開口部の形状に対応する矩形の断面形状をそれぞれ有する。また、第１多軸電子レンズ１６は、第１成形部材１４において矩形に成形された複数の電子ビームを独立に集束し、第２成形部材２２に対する電子ビームの焦点を、電子ビーム毎に独立に調整する。
第１成形偏向部１８は、矩形に成形された複数の電子ビームを、第２成形部材に対して所望の位置に照射すべく電子ビーム毎に独立して偏向する。第２成形偏向部２０は、第１成形偏向部１８で偏向された複数の電子ビームを、第２成形部材２２に対して略垂直方向に照射すべく電子ビーム毎に独立に偏向する。その結果、電子ビームが、第２成形部材２２の所望の位置に、第２成形部材２２に対して略垂直に照射される。矩形形状を有する複数の開口部を含む第２成形部材２２は、各開口部に照射された矩形の断面形状を有する複数の電子ビームを、ウェハ４４に照射されるべき所望の矩形の断面形状を有する電子ビームに更に成形する。
第２多軸電子レンズ２４は、複数の電子ビームを独立に集束して、ブランキング電極アレイ２６に対する電子ビームの焦点を、電子ビーム毎に独立に調整する。第２多軸電子レンズ２４より焦点が調整された電子ビームは、ブランキング電極アレイ２６に含まれる複数のアパーチャを通過する。
ブランキング電極アレイ制御部８６は、ブランキング電極アレイ２６に形成された各アパーチャの近傍に設けられた偏向電極に電圧を印加するか否かを制御する。ブランキング電極アレイ２６は、偏向電極に印加される電圧に基づいて、電子ビームをウェハ４４に照射させるか否かを切替える。電圧が印加されたときは、アパーチャを通過した電子ビームは偏向され、電子ビーム遮蔽部材２８に含まれる開口部を通過できず、ウェハ４４に照射されない。電圧が印加されないときには、アパーチャを通過した電子ビームは偏向されず、電子ビーム遮蔽部材２８に含まれる開口部を通過することができ、電子ビームはウェハ４４に照射される。
ブランキング電極アレイ２６により偏向されない電子ビームは、第３多軸電子レンズ３４によりウェハ４４に照射される電子ビーム像の回転を調整する。第４多軸電子レンズ３６は、入射された電子ビームの照射径を縮小する。そして、第３多軸電子レンズ３４及び第４多軸電子レンズ３６を通過した電子ビームのうち、ブランキング電極アレイ２６により偏向されない電子ビームが、電子ビーム遮蔽部材２８を通過し、副偏向部３８に入射する。
副偏向制御部９２が、副偏向部３８に含まれる複数の偏向器を独立に制御する。副偏向部３８は、複数の偏向器に入射される複数の電子ビームを、電子ビーム毎に独立にウェハ４４の所望の位置に偏向する。副偏向部３８を通過した複数の電子ビームは、第１コイル４０及び第２コイル５０を有する同軸レンズ５２により、ウェハ４４に対する焦点が調整され、ウェハ４４に照射される。
露光処理中、ウェハステージ制御部９６は、一定方向にウェハステージ４８を動かす。ブランキング電極アレイ制御部８６は露光パターンデータに基づいて、電子ビームを通過させるアパーチャを定め、各アパーチャに対する電力制御を行う。ウェハ４４の移動に合わせて、電子ビームを通過させるアパーチャを適宜、変更し、更に主偏向部４２及び副偏向部３８により電子ビームを偏向することにより、ウェハ４４に所望の回路パターンを露光することが可能となる。電子ビームの照射方法については、図３７及び図３８に関連して詳述する。
本実施例における電子ビーム露光装置１００は、複数の電子ビームを独立に集束するため、各電子ビーム自身にクロスオーバは発生するが、複数の電子ビーム全体としては、クロスオーバは発生しない。そのため各電子ビームの電流密度を上げた場合であっても、クーロン相互作用による電子ビームの焦点ずれや位置ずれの原因となる電子ビーム誤差を大幅に低減することができる。
図３４は、図３３における電子ビーム発生部１０の構成を示す。図３４（ａ）は、電子ビーム発生部１０の断面図を示す。本実施例において、電子ビーム発生部１０は、碍子１０６と、例えばタングステンやランタンヘキサボランなどの熱電子放出材料などにより形成されたカソード１２と、カソード１２を囲むように形成されたグリッド１０２と、カソード１２に電流を供給するためのカソード配線５００と、グリッド１０２に電圧を印加するためのグリッド配線５０２と、絶縁層５０４とを有する。本実施例において、電子ビーム発生部１０は、碍子１０６に複数の電子銃１０４を所定の間隔に有することにより、電子銃アレイを形成する。
電子ビーム発生部１０は、例えば出力電圧が５０ｋＶ程度である、各カソード１２に対して共通のベース電源（図示せず）を有することが好ましい。カソード１２は、カソード配線５００を介して、ベース電源に電気的に接続される。カソード配線５００は、例えばタングステンなどの高融点金属により形成されるのが好ましい。他の例においては、電子ビーム発生部１０が、各カソード１２に対して個別にベース電源を有してもよい。このとき、カソード配線５００は、各カソード１２と対応する各電源とを個別に接続するように形成される。
本実施例において、電子ビーム発生部１０は、例えば出力電圧が２００Ｖ程度である個別電源（図示せず）を、複数のグリッド１０２毎に有する。各グリッド１０２は、グリッド配線５０２を介して、対応する個別電源に接続される。グリッド配線５０２は、例えばタングステンなどの高融点金属により形成されるのが好ましい。また、グリッド１０２及びグリッド配線５０２は、カソード１２及びカソード配線５００と、絶縁層５０４により電気的に絶縁されるのが望ましい。本実施例において、絶縁層５０４は、例えば酸化アルミニウムなどの絶縁性及び耐熱性を有するセラミック材料により形成される。
図３４（ｂ）は、電子ビーム発生部１０の、ウェハ４４（図３３参照）からの図を示す。本実施例において、電子ビーム発生部１０は、碍子１０６に、複数の電子銃１０４を所定の間隔で設けることにより、電子銃アレイを形成する。グリッド配線５０２は、絶縁層５０４の帯電を抑制するように、絶縁層５０４に形成されるのが好ましい。具体的には、グリッド１０２と絶縁層５０４とを結ぶ直線上に、グリッド配線５０２が形成されるのが好ましい。各グリッド配線５０２を、各グリッド配線間が短絡しないに設けてもよく、好ましくは、図３４（ｂ）に示すように、各グリッド配線間が、短絡しない範囲で、できる限り近接した距離に設ける。
本実施例において、電子ビーム発生部１０は、カソード１２に電流を供給することにより、カソード１２を加熱し、熱電子を発生させる。カソード１２と、カソード配線５００との間に、例えば炭素などの発熱部材を設けてもよい。更に、カソード１２に５０ｋＶの負電圧を印加することにより、カソード１２とアノード１３（図３３参照）との間に電位差を生じさせる。そして、当該電位差を利用して、発生した熱電子を引き出し、加速することにより電子ビームを得る。
そして、グリッド１０２に、カソード１２の電位に対して数百Ｖの負電圧を印加し、アノード１３の方向へ、熱電子を押し出す量を調整することにより、電子ビームを安定化させる。電子ビーム発生部１０は、複数の個別電源により、グリッド１０２毎に独立に電圧を印加し、カソード１２で発生した熱電子を、アノード１３の方向へ押し出す量を調整することにより、発生する複数の電子ビーム毎に、電子ビーム量を調整することが好ましい。また、他の例においてはスリットカバー１１（図３３参照）をアノードとして用いてもよい。
他の例においては、電子ビーム発生部１０は、電界放射デバイスを有することにより、電子ビームを発生させてもよい。また、電子ビーム発生部１０は、安定した電子ビームを発生するのに所定の時間がかかるので、電子ビーム発生部１０は、露光処理期間において常に電子ビームを発生するのが好ましい。
図３５は、図３３におけるブランキング電極アレイ２６の構成を示す。図３５（ａ）は、ブランキング電極アレイ２６の全体図を示す。ブランキング電極アレイ２６は、電子ビームが通過する複数のアパーチャを有するアパーチャ部１６０と、図３３におけるブランキング電極アレイ制御部８６との接続部となる偏向電極パッド１６２及び接地電極パッド１６４とを有する。アパーチャ部１６０は、ブランキング電極アレイ２６の中央部に配置されることが望ましい。偏向電極パッド１６２及び接地電極パッド１６４は、プローブカードやポゴピンアレイなどを介して、ブランキング電極アレイ制御部８６から電気信号を受け取る。
図３５（ｂ）は、アパーチャ部１６０の上面図を示す。図中、アパーチャ部１６０の横方向をｘ軸で表現し、縦方向をｙ軸で表現する。ｘ軸は、露光処理中、ウェハステージ４６（図３３参照）がウェハ４４を段階的に移動させる方向を示し、ｙ軸は、露光処理中、ウェハステージ４６がウェハ４４を連続的に移動させる方向を示す。具体的には、ウェハステージ４６に関して、ｙ軸は、ウェハ４４を走査露光させる方向であり、ｘ軸は、走査露光終了後、ウェハ４４の未露光領域を露光するためにウェハ４４を段階的に移動させる方向である。
アパーチャ部１６０は、複数のアパーチャ１６６を有する。複数のアパーチャ１６６は、走査領域の全てを露光するように配置される。図示される例においては、複数のアパーチャが、ｘ軸方向の両端に位置するアパーチャ１６６ａと１６６ｂの間の領域全面を覆うように形成される。ｘ軸方向に近接するアパーチャ１６６同士は、互いに一定の間隔で配置されていることが好ましい。このとき、図３３を参照して、アパーチャ１６６同士の間隔は、主偏向部４２が電子ビームを偏向する最大偏向量以下に定められるのが好ましい。
図３６は、電子ビームを偏向する第１成形偏向部１８の構成を示す。図３６（ａ）は、第１成形偏向部１８の全体図である。尚、電子ビーム露光装置１００に含まれる第２成形偏向部２０及び副偏向部３８も、第１成形偏向部１８と同様の構成を有しており、以下において、偏向部の構成に関して、代表して第１成形偏向部１８の構成に基づいて説明する。
第１成形偏向部１８は、基材１８６に、偏向器アレイ１８０及び偏向電極パッド１８２を有する。偏向器アレイ１８０は、基材１８６の中央部に設けられ、偏向電極パッド１８２は、基材１８６の周辺部に設けられる。偏向器アレイ１８０は、複数の偏向電極及び開口部により形成される複数の偏向器を有する。偏向電極パッド１８２は、プローブカードなどに接続されることにより、成形偏向制御部８４（図３３参照）と電気的に接続される。
図３６（ｂ）は、偏向器アレイ１８０を示す。偏向器アレイ１８０は、電子ビームを偏向する複数の偏向器１８４を有する。図中、偏向器アレイ１８０の横方向をｘ軸で表現し、縦方向をｙ軸で表現する。ｘ軸は、露光処理中、ウェハステージ４６（図３３参照）がウェハ４４を段階的に移動させる方向を示し、ｙ軸は、露光処理中、ウェハステージ４６がウェハ４４を連続的に移動させる方向を示す。具体的には、ウェハステージ４６に関して、ｙ軸は、ウェハ４４を走査露光させる方向であり、ｘ軸は、走査露光終了後、ウェハ４４の未露光領域を露光するためにウェハ４４を段階的に移動させる方向である。
ｘ軸方向に近接する偏向器１８４同士は、互いに一定の間隔で配置されていることが好ましい。このとき、図３３を参照して、偏向器１８４同士の間隔は、主偏向部４２が電子ビームを偏向する最大偏向量以下に定められるのが好ましい。図３５（ｂ）を参照して、偏向器アレイ１８０に設けられた複数の偏向器１８４は、ブランキング電極アレイ２６に設けられた複数のアパーチャに対応して各々設けられる。
従来技術においては、ビームを縮小するために、同軸レンズが使用されていた。縮小系同軸レンズは、電子ビーム径を縮小するとともに、複数の電子ビームを集束して、電子ビーム間隔をも縮小する。そのため、従来では、特に副偏向部３８において、到達する電子ビーム間隔が非常に密であるために、電子ビームを偏向する偏向器１８４を、電子ビーム毎に形成するのは困難であった。
本発明においては、多軸電子レンズを使用することにより、電子ビームを縮小する多軸電子レンズを電子ビームが通過した後も、電子ビーム径は縮小されるが、電子ビーム間隔は縮小されない。そのため、電子ビームが縮小された後も、各電子ビームの間隔には余裕があるため、電子ビームを所望量まで偏向できる偏向能力を有する偏向器１８４を容易に、且つ偏向器アレイ１８０上の偏向能率の良い位置に配置することができる。
図３７は、本実施例における電子ビーム露光装置１００のウェハ４４上の露光動作を示す。まず、ウェハステージ４６の露光処理中の動作について説明する。図中、ウェハ４４の横方向をｘ軸で表現し、縦方向をｙ軸で表現する。露光幅Ａ１は、ｘ軸方向にウェハステージ４６を移動することなく露光できる幅であり、図３５を参照して、ブランキング電極アレイ２６に含まれるアパーチャ１６６のｘ軸方向の配置幅に対応する。図３３を参照して、露光処理中、成形偏向部８４が、照射されるビーム形状を制御し、ブランキング電極アレイ制御部８６が、電子ビームを照射するか否かを制御する。主偏向部９４及び副偏向部９２が、ウェハ４４への電子ビームの照射位置を制御しながら、ウェハステージ制御部９６が、ウェハステージ４６をｙ軸方向に移動させることにより、露光幅Ａ１を有する第１露光領域４００を露光することができる。第１露光領域４００を露光した後、ウェハステージ４６をｘ軸方向に露光幅Ａ１だけ移動し、ウェハステージ４６を逆方向に移動させることにより第２露光領域４０２を露光することができる。以上の露光動作をウェハ４４の全面に対して繰り返し行うことにより、ウェハ４４の全面に所望の露光パターンを露光することができる。図３７の例においては、一回の走査で、ウェハ４４の端から端までを露光しているが、他の例においては、ウェハ４４の一部の領域を露光走査してもよい。
図３８は、主偏向部４２及び副偏向部３８の露光処理中の偏向動作を模式的に示す。図３８（ａ）は、各電子ビームが、主に主偏向部４２の偏向動作により、ウェハ４４を露光する主偏向範囲４１０を示す。主偏向範囲４１０の一辺Ａ２は、主偏向部４２が露光処理中に電子ビームを偏向する量に対応する。各電子ビーム偏向範囲３１０は、ｘ座標において近接する電子ビーム偏向範囲３１０に接するように配置されていることが好ましいが、ｘ座標上で重なりを含むように配置されてもよい。
図３８（ｂ）は、各電子ビームが、電子ビーム偏向範囲３１０を露光する動作を模式的に示す。副偏向部３８の偏向動作により、ウェハ４４を露光する副偏向範囲４１２の一辺Ａ３は、副偏向部３８が、露光処理中に電子ビームを偏向可能な量に対応する。本実施例においては、主偏向範囲４１０は、副偏向範囲４１２の８倍程度の偏向範囲を有する。
副偏向部３８の偏向動作により、副偏向範囲４１２ａに所望の露光パターンを露光する。副偏向範囲４１２ａの露光が完了した後、主偏向部４２が、電子ビームを副偏向範囲４１２ｂに移動する。そして、副偏向部３８の偏向動作により、副偏向範囲４１２ｂに所望の露光パターンを露光する。同様に、図中の矢印方向に沿うように主偏向部４２及び副偏向部３８の偏向動作を繰り返し、所望の露光パターンを露光することにより、主偏向範囲４１０の露光が完了する。
図３９は、第１多軸電子レンズ１６の一例を示す。尚、電子ビーム露光装置１００に含まれる第２多軸電子レンズ２４、第３多軸電子レンズ３４及び第４多軸電子レンズ３６も、第１多軸電子レンズ１６と同様の構成を有しており、以下において、多軸電子レンズの構成に関して、代表して第１多軸電子レンズ１６の構成に基づいて説明する。
第１多軸電子レンズ１６は、磁界を発生するコイル部２００及びレンズ部２０２を備える。レンズ部２０２は、電子ビームが通過するレンズ開口部２０４、及びレンズ開口部が含まれる所定の領域であるレンズ領域２０６を有する。レンズ領域２０６は、ウェハステージ４６（図３３参照）が走査する方向が、ｙ軸方向に対応し、ウェハステージ４６が段階的に移動する方向が、ｘ軸方向に対応する。
電子ビームが通過するレンズ開口部２０４は、各レンズ開口部２０４の中心点のｘ座標が、一定の間隔を有するように配置され、好ましくは、図３３を参照して、電子ビームがウェハ４４を露光するときに、主偏向部４２が電子ビームを偏向する偏向量に対応する間隔を有して配置される。具体的には、図３５及び図３６を参照して、ブランキング電極アレイ２６に含まれるアパーチャ１６６、及び偏向器アレイ１８０に含まれる偏向器１８４の位置に対応して配置されるのが好ましい。また、レンズ部２０２が、図８から図１１において説明したダミー開口部２０５を有するのが好ましい。
図４０は、第１多軸電子レンズ１６の断面の一例を示す。図４０（ａ）は、第１多軸電子レンズ１６の断面図を示す。レンズ部２０２は、非磁性導体部２０８を、レンズ部磁性導体部２１０を挟むように有してもよい。また、レンズ部２０２は、図４０（ｂ）に示すように、レンズ部磁性導体部２１０を厚く有してもよい。このとき、レンズ開口部２０４を通過する複数の電子ビームにおいて、隣接する各電子ビーム間に働くクーロン力は更に遮蔽される。この例では、レンズ部２０２の表面が、コイル部２００に略同一面上となるように、レンズ部磁性導体部２１０を形成してもよい。また、レンズ部２０２の厚さが、コイル部２００の厚さより厚くなるように、レンズ部磁性導体部２１０を形成してもよい。
図４１は、本発明における電子ビーム露光装置１００の他の例を示す。本実施例における電子ビーム露光装置１００は、照射制御手段として、図１において説明した電子ビーム露光装置におけるブランキング電極アレイ２６に代えてブランキング・アパーチャ・アレイ（ＢＡＡ）デバイス２７を備える。また、本実施例における電子ビーム露光装置１００は、ＢＡＡデバイス２７において分割された（成形部材で分割された）電子ビームを、図３３において説明した電子ビーム露光装置が有する電子レンズ及び偏向部と同様の構成及び機能を有する電子レンズ及び偏向部を備えることにより、ウェハに対して電子ビームを照射する。図４１における電子ビーム露光装置と、図１及び／又は図３３において説明した電子ビーム露光装置とで、同一の符号を付した構成は、同様の構成及び機能を有してよい。以下、主に図１及び図３３において説明した電子ビーム露光装置の構成及び機能と異なる構成、動作、及び機能について説明する。
電子ビーム露光装置１００は、電子ビームによりウェハ４４に所定の露光処理を施すための露光部１５０と、露光部１５０に含まれる各構成の動作を制御する制御系１４０とを備える。
露光部１５０は、複数の排気孔７０が設けられた筐体８と、複数の電子ビームを発生し、電子ビームの断面形状を所望に成形する電子ビーム成形手段と、複数の電子ビームをウェハ４４に照射するか否かを、電子ビーム毎に独立に切替える照射切替手段と、ウェハ４４に転写されるパターンの像の向き及びサイズを調整するウェハ用投影系を含む電子光学系を備える。また、露光部１５０は、パターンを露光すべきウェハ４４を載置するウェハステージ４６と、ウェハステージ４６を駆動するウェハステージ駆動部４８とを含むステージ系を備える。
電子ビーム成形手段は、複数の電子ビームを発生させる電子ビーム発生部１０と、発生した電子ビームを放出させるアノード１３と、アノード１３を通過した電子ビームを独立して偏向するスリット偏向部１５と、複数の電子ビームを独立に集束し、電子ビームの焦点を調整する第１多軸電子レンズ１６と、第１多軸電子レンズ１６のレンズ開口部に形成された磁界が、当該レンズ開口部を通過する電子ビームに対して与える力を独立して調整する第１レンズ強度調整部１７と、第１多軸電子レンズ１６を通過した電子ビームを分割するＢＡＡデバイス２７とを有する。
照射切替手段は、電子ビームをウェハ４４に照射するか否かを、電子ビーム毎に独立に切替えるＢＡＡデバイス２７と、電子ビームを通過させる複数の開口部を含み、ＢＡＡデバイス２７で偏向された電子ビームを遮蔽する電子ビーム遮蔽部材２８とを有する。本実施例においてＢＡＡデバイス２７は、照射された電子ビームの断面形状を成形する電子ビーム成形手段としての機能と、照射切替手段としての機能とを有する。電子ビーム遮蔽部材２８に含まれる複数の開口部の断面形状は、電子ビームを効率良く通過させるために、電子ビームの照射方向に沿って広がりを有してもよい。
ウェハ用投影系は、複数の電子ビームを独立に集束し、ウェハ４４に照射される電子ビームの回転を調整する第３多軸電子レンズ３４と、複数の電子ビームを独立に集束し、ウェハ４４に照射される電子ビームの縮小率を調整する第４多軸電子レンズ３６と、複数の電子ビームをウェハ４４の所望の位置に、電子ビーム毎に独立に偏向する偏向部６０と、対物レンズとして機能し、電子ビームを集束する第１コイル４０及び第２コイル５０を有する同軸レンズ５２とを有する。同軸レンズ５２は、ウェハ４４に対して、多軸電子レンズより近傍に設けられることが好ましい。また、本実施例において第３多軸電子レンズ３４及び第４多軸電子レンズ３６は一体に形成されているが、他の例においては別個に形成されてもよい。
制御系１４０は、統括制御部１３０と、多軸電子レンズ制御部８２と、同軸電子レンズ制御部９０と、反射電子処理部９９と、ウェハステージ制御部９６と、複数の電子ビームに対する露光パラメータをそれぞれ独立に制御する個別制御部１２０とを備える。統括制御部１３０は、例えばワークステーションであって、個別制御部１２０に含まれる各制御部を統括制御する。多軸電子レンズ制御部８２は、第１多軸電子レンズ１６、第３多軸電子レンズ３４及び第４多軸電子レンズ３６に供給する電流を制御する。同軸電子レンズ制御部９０は、同軸レンズ５２を構成する第１コイル４０及び第２コイル５４に供給する電流量を制御する。反射電子処理部９９は、反射電子検出装置５０において検出された反射電子や２次電子等の量に基づく信号を受け取り、統括制御部１３０に通知する。ウェハステージ制御部９６は、ウェハステージ駆動部４８を制御し、ウェハステージ４６を所定の位置に移動させる。
個別制御部１２０は、電子ビーム発生部１０を制御する電子ビーム制御部８０と、レンズ強度調整部１７を制御するレンズ強度制御部８８と、ＢＡＡデバイス２７に含まれる偏向電極に印加する電圧を制御するＢＡＡデバイス制御部８７と、偏向部６０が有する複数の偏向器に含まれる電極に印加する電圧を制御する偏向制御部９８とを有する。
本実例における電子ビーム露光装置１００の動作について説明する。まず、電子ビーム発生部１０が、複数の電子ビームを生成する。電子ビーム発生部１０において発生された電子ビームはアノード１３を通過し、スリット偏向部１５に入射する。スリット偏向部１５は、アノード１３を通過した電子ビームのＢＡＡデバイス２７への照射位置を調整する。
第１多軸電子レンズ１６は、スリット偏向部１５を通過した複数の電子ビームを独立に集束し、ＢＡＡデバイス２７に対する電子ビームの焦点を、電子ビーム毎に独立に調整する。また、第１レンズ強度調整部１７は、第１多軸電子レンズ１６のレンズ開口部に入射された各電子ビームの焦点位置を補正すべく、第１電子レンズ１６の各レンズ開口部におけるレンズ強度を調整する。第１多軸電子レンズ１６より焦点が調整された電子ビームは、ＢＡＡデバイス２７に設けられた複数のアパーチャ部にそれぞれ照射される。
ＢＡＡデバイス制御部８７は、ＢＡＡデバイス２７に形成された各アパーチャの近傍に設けられた偏向電極に電圧を印加するか否かを制御する。ＢＡＡデバイス２７は、偏向電極に印加される電圧に基づいて、電子ビームをウェハ４４に照射させるか否かを切替える。電圧が印加されたときは、アパーチャを通過した電子ビームは偏向されて、電子ビーム遮蔽部材２８に含まれる開口部を通過できず、ウェハ４４に照射されない。電圧が印加されないときには、ＢＡＡデバイス２７において成形され、アパーチャを通過した電子ビームは、偏向されず電子ビーム遮蔽部材２８に含まれる開口部を通過することができ、電子ビームはウェハ４４に照射される。
ＢＡＡデバイス２７により偏向されない電子ビームは、電子ビーム遮蔽部材２８を通過し、第３多軸電子レンズ３４に入射される。そして、第３多軸電子レンズ３４は、ウェハ４４に照射される電子ビーム像の回転を調整する。また、第４多軸電子レンズ３６は、入射された電子ビームの照射径を縮小する。
偏向制御部９８が、偏向部６０に含まれる複数の偏向器を独立に制御する。偏向部６０は、複数の偏向器に入射される複数の電子ビームを、電子ビーム毎に独立にウェハ４４の所望の露光位置に偏向する。偏向部６０を通過した複数の電子ビームは、第１コイル４０及び第２コイル５０を有する同軸レンズ５２により、ウェハ４４に対する焦点が調整され、ウェハ４４に照射される。
露光処理中、ウェハステージ制御部９６は、一定方向にウェハステージ４８を動かす。ＢＡＡデバイス制御部８７は露光パターンデータに基づいて、電子ビームを通過させるアパーチャを定め、各アパーチャに対する電力制御を行う。ウェハ４４の移動に合わせて、電子ビームを通過させるアパーチャを適宜、変更し、更に偏向部６０により電子ビームを偏向することにより、ウェハ４４に所望の回路パターンを露光することが可能となる。
本実施例における電子ビーム露光装置１００は、複数の電子ビームを独立に集束するため、各電子ビーム自身にクロスオーバは発生するが、複数の電子ビーム全体としては、クロスオーバは発生しない。そのため各電子ビームの電流密度を上げた場合であっても、クーロン相互作用による電子ビームの焦点ずれや位置ずれの原因となる電子ビーム誤差を大幅に低減することができる。
図４２は、ＢＡＡデバイス２７の構成を示す。図４２（ａ）に示すようにＢＡＡデバイス２７は、電子ビームが通過する複数のアパーチャ１６６を有する複数のアパーチャ部１６０と、図４１におけるブランキング電極アレイ制御部８６との接続部となる偏向電極パッド１６２及び接地電極パッド１６４とを有する。各アパーチャ部１６０は、第１多軸電子レンズ１６が有するレンズ開口部と同軸に設けられるのが望ましい。また、ＢＡＡデバイス２７は、アパーチャ部１６０の周囲に電子ビームが通過しないダミー開口部（図１参照）を有することが好ましい。ＢＡＡデバイス２７がダミー開口部を有することにより、筐体８内部の排気のインダクタンスを低くすることができるため、効率よく筐体８内部を減圧することができる。
図４２（ｂ）は、アパーチャ部１６０の上面図を示す。アパーチャ部１６０は、複数のアパーチャ１６６を有する。アパーチャ１６６は、矩形形状を有するのが好ましい。そして、各アパーチャ部１６０に照射された電子ビームは、それぞれアパーチャ１６６の形状に成形される。本実施例における電子ビーム露光装置は、ＢＡＡデバイス２７を有することにより、電子ビーム発生部１０において発生した電子ビームを更に分割してウェハ４４に照射することができる。従って、多数の電子ビームをウェハに照射することができ、極めて短時間でウェハにパターンを露光することができる。
図４３は、第３多軸電子レンズ３４の上面図を示す。なお、第４多軸電子レンズ３６も第３多軸電子レンズ３４と同様の構成を有してよく、代表して第３多軸電子レンズ３４の構成について説明する。
図４３（ａ）に示すように第３多軸電子レンズ３４は、磁界を発生するコイル部２００及びレンズ部２０２を備える。レンズ部２０２は、電子ビームが通過する開口部である複数のレンズ開口部が設けられる領域である複数のレンズ領域２０６を有する。レンズ部２０２においてレンズ領域２０６は、第１多軸電子レンズ１６が有するレンズ開口部、及びＢＡＡデバイス２７が有する複数のアパーチャ部１６０と同軸に設けられるのが望ましい。
図４３（ｂ）は、レンズ領域２０６を示す。レンズ領域２０６は、複数のレンズ開口部２０４を有する。各レンズ開口部２０４は、ＢＡＡデバイス２７におけるアパーチャ部１６０に設けられた複数のアパーチャ１６６、及び偏向器アレイ１８０に含まれる偏向器１８４と同軸に配置されるのが望ましい。また、レンズ部２０２が、図８から図１１において説明したダミー開口部２０５を有するのが好ましい。この場合においてレンズ部２０２は、当該レンズ部２０２において複数のレンズ領域２０６が設けられた領域の外周に、ダミー開口部２０５を有するのが好ましい。
図４４は、偏向部６０の上面図を示す。偏向部６０は、基材１８６と、複数の偏向器アレイ１８０と、偏向電極パッド１８２とを有する。複数の偏向器アレイ１８０は、基材１８６の中央部に設けられ、偏向電極パッド１８２は、基材１８６の周辺部に設けられるのが望ましい。各偏向器アレイ１８０は、ＢＡＡデバイス２７におけるアパーチャ部１６０、並びに第３多軸電子レンズ３４及び第４多軸電子レンズ３６におけるレンズ領域２０６と同軸に設けられるのが望ましい。また、偏向電極パッド１８２は、例えばプローブカードやポゴピンアレイ等の接続手段を介して接続されることにより、偏向制御部９８（図４１参照）と電気的に接続される。
図４４（ｂ）は、偏向器アレイ１８０を示す。偏向器アレイ１８０は、複数の偏向電極及び開口部により形成される複数の偏向器１８４を有する。偏向器１８４は、ＢＡＡデバイス２７におけるアパーチャ部１６０に設けられた複数のアパーチャ１６６、並びに第３多軸電子レンズ３４及び第４多軸電子レンズ３６におけるレンズ領域２０６に設けられたレンズ開口部２０４と同軸にそれぞれ設けられるのが望ましい。
図４５は、本発明の一実施形態に係る多軸電子レンズに含まれるレンズ部２０２の製造方法の工程の一例を示す。まず、導電性基板３００を用意する。図４５（ａ）は、導電性基板３００に、感光性膜３０２を塗布する塗布工程を示す。感光性膜３０２は、例えばスピンコート法や、所定の厚さを有する厚膜レジストを貼り付けるなどの方法により形成されるのが好ましい。また、感光性膜３０２は、製造されるレンズ部２０２の厚さ以上の厚さを有するように形成される。
図４５（ｂ）は、感光性膜３０２に、所定のパターンを露光することにより形成する露光工程、及び感光性膜３０２の所定の領域を除去する第１除去工程を示す。所定のパターンは、図８〜１１、図３９、及び図４３を参照して、レンズ部２０２の径及び複数のビームが通過する複数のレンズ開口部２０４のパターンに基づいて形成される。具体的には、所定のパターンは、レンズ部２０２の径と、レンズ開口部２０２の径及び位置とにより定められる。そして、露光工程及び第１除去工程により、後述する電鋳工程において、レンズ部２０２の径に基づく、レンズ部２０２を形成するための成形型となるレンズ部成形型３０４と、レンズ開口部２０４に基づく、レンズ開口部２０４を形成するための成形型となるレンズ開口部成形型３０６とが形成される。
所定のパターンは、電子ビームが通過しないダミー開口部のパターンに更に基づいて形成されてもよい。このとき、露光工程及び第１除去工程により、ダミー開口部を形成するための成形型となるダミー開口部成形型を更に有するように形成されてもよい。ダミー開口部成形型は、レンズ開口部成形型３０６と異なる径を有するように形成されてもよい。
露光工程は、レンズ開口部２０４の開口径及び開口深さの比であるアスペクト比に対応する露光方法を用いることが好ましい。レンズ開口部２０４の開口径は、０．１ｍｍ〜２ｍｍであることが好ましく、また、開口深さは、５ｍｍ〜５０ｍｍであることが好ましい。本実施例においては、レンズ開口部２０４の開口径は約０．５ｍｍで、開口深さは約２０ｍｍであり、アスペクト比は約４０となる。そのため、感光性膜に対する透過率が高く、アスペクト比の高いパターンが容易に形成できるＸ線露光方法により露光するのが好ましい。このとき、感光性膜３０２は、ポジ型もしくはネガ型を有するＸ線露光用のフォトレジストであることが好ましく、レンズ部成形型３０４及びレンズ開口部成形型３０６のパターンに対応するパターンを有するＸ線露光用のマスクを用いて、露光される。そして、感光性膜３０２がポジ型であれば、感光性膜３０２の露光部分を、感光性膜３０２がネガ型であれば、感光性膜３０２の未露光部分を除去することにより、レンズ部成形型３０４及びレンズ開口部成形型３０６を形成する。
図４５（ｃ）は、第１レンズ部磁性導体部２１０ａを電鋳により形成する第１磁性導体部形成工程を示す。第１レンズ部磁性導体部２１０ａは、例えばニッケル合金であり、導電性基板３００を電極とする電解めっきなどにより約５ｍｍ形成する。
図４５（ｄ）は、非磁性導体部２０８を電鋳により形成する非磁性導体部形成工程を示す。非磁性導体部２０８は、例えば銅であり、第１レンズ部磁性導体部２１０ａを電極とする電解めっきなどにより約５〜２０ｍｍ形成する。
図４５（ｅ）は、第２レンズ部磁性導体部２１０ｂを電鋳により形成する第２磁性導体部形成工程を示す。第２レンズ部磁性導体部２１０ｂは、例えばニッケル合金であり、非磁性導体部２０８を電極とする電解めっきなどにより約５〜２０ｍｍ形成する。
図４５（ｆ）は、感光性膜３０２を除去する第２除去工程を示す。第２除去工程において、感光性膜３０２の残存するレンズ部成形型３０４及びレンズ開口部成形型３０６を除去する。そして、第１レンズ部磁性導体部２１０ａに含まれる複数の第１開口部と、非磁性導体部２０８に含まれる複数の第１開口部と略同軸の複数の貫通部と、第２非磁性導体部２１０ｂに含まれる、複数の第１開口部と複数の貫通部に略同軸の複数の第２開口部とを有する、レンズ開口部２０４が形成される。
図４５（ｇ）は、導電性基板３００を剥離する基板剥離工程を示す。導電性基板３００を剥離することにより、レンズ部２０２を得る。導電性基板３００は、第１レンズ部磁性導体部２１０ａ、非磁性導体部２０８及び第２レンズ部磁性導体部２１０ｂとほとんど反応せずに、導電性基板３００を除去することができる薬液を用いて除去してもよい。
図４６は、突出部２１８を形成する工程の一例を示す。図４６（ａ）は、図４５（ｃ）に示す工程において、形成された導電性基板３００及び第１レンズ部磁性導体部２１０ａを示す。第１レンズ部磁性導体部２１０ａに、図１４において説明した突出部２１８が設けられるべき位置に対応するようにレンズ開口部成形型３０６を形成する。続いて、図４６（ｃ）に示すように、図４５において説明した工程と同様に、第１突出部２１８ａ、非磁性導体部２０８、及び第２突出部２１８ｂを形成する。
続いて、レンズ開口部成形型３０６を除去し、レンズ開口部成形型３０６が除去された開口領域に、充填部材３１４を充填する。充填部材３１４は、磁性導体部２１０、突出部２１８及び非磁性導体部２０８を形成する材料に対して選択的に除去できる材料に形成されるのが望ましい。また、充填部材３１４は、第２突出部２１８ｂと略同じ高さに形成されるのが望ましい。充填部材３１４を形成した後、図４５において説明した工程と同様に、再度、レンズ開口部成形型３０６を形成し、第２レンズ部磁性導体部２１０ｂを形成する。そして、図４６（ｅ）に示すように、レンズ開口部成形型３０６、充填部材３１４及び導電性基板３００を除去し、レンズ部２０２を得る。
第１突出部２１８ａ及び第２突出部２１８ｂは、レンズ部磁性導体部２１０を形成する材料と異なる透磁率を有する材料により形成されてもよい。また、図４６（ｂ）に示すレンズ開口部成形型３０６と反転したパターンを有するレンズ開口部成形型をレンズ部磁性導体部２１０に形成し、当該レンズ開口部成形型をマスクとして、レンズ部磁性導体部２１０をエッチングすることにより、切欠部を形成してもよい。
図４７は、レンズ部２０２の製造方法の他の例を示す。第２磁性導体部形成工程が完了した後、更に第１磁性導体部形成工程と、非磁性導体部形成工程と、第２磁性導体部形成工程とを複数回行った後、第２除去工程と、基板剥離工程とを行うことにより、図４７（ａ）に示すように、複数個のレンズ部２０２を有するレンズ部塊３２０を形成する。そして、レンズ部塊３２０をスライスすることにより、複数のレンズ部２０２を得てもよい。また、図４７（ｂ）に示すように、レンズ部塊３２０に含まれる複数のレンズ部２０２の間に、各レンズ部を分離する分離部材３２２を有するようにレンズ部塊３２０を形成した後、レンズ部２０２に含まれる非磁性導体部２０８及び第２レンズ部磁性導体部２１０ｂとほとんど反応せずに、分離部材３２２だけを除去することができる薬液などを用いて除去することにより、複数のレンズ部２０２を得てもよい。このとき、塗布工程において、感光性膜３０２は、製造されるレンズ部塊３２０の厚さ以上の厚さを有することが望ましい。
図４８は、コイル部２００とレンズ部２０２とを固定する固定工程を示す。図４８（ａ）は、磁界を発生するコイル部２００を示す。コイル部２００は、レンズ部２０２の径に対応する内径を有し、環状に形成されるのが好ましい。また、コイル部２００は、磁界を発生するコイル２１４の周囲にコイル部磁性導体部２１２及びスペース３１０を有する。スペース３１０は、非磁性導体部を有してもよく、また、非磁性導体部により埋められてもよい。コイル部磁性導体部２１２及びコイル２１４は、例えば精密機械加工により形成されるのが好ましい。そして、コイル部磁性導体部２１２及びコイル２１４が、例えば螺嵌や溶接あるいは接着などの精密機械加工により接合されることにより、コイル部２００が形成される。コイル部磁性導体部２１２は、レンズ部磁性導体部２１０を形成する材料と異なる透磁率を有する材料により形成されるのが好ましい。
図４８（ｂ）は、コイル部２００に、レンズ部２０２を固定するための支持部３１２を形成する支持部形成工程を示す。コイル部２００を形成した後、非磁性導体である支持部３１２を、螺嵌や溶接あるいは接着などの精密機械加工により、コイル部２００に接合する。後述する固定工程において、コイル部に含まれるスペース３１０と、レンズ部に含まれる非磁性導体部２０８とを合わせるように、支持部３１２によりレンズ部２０２が支持される位置に、支持部３１２が設けられるのが望ましい。支持部３１２は、単一の環状部材であってもよく、又は、レンズ部２０２を複数の支点として支持する複数の凸状部材を有してもよい。また、磁性導体部２１２を形成するときに、支持部３１２を一体として形成してもよい。具体的には、磁性導体部２１２が、支持部３１２である凸部を含むように形成される。このとき、支持部３１２は、第１レンズ部磁性導体部２１０ａと第２レンズ部磁性導体部２１０ｂにより、レンズ開口部２０４に形成される磁界に影響しない大きさに形成されるのが望ましい。
図４８（ｃ）は、支持部３１２を用いて、コイル部２００とレンズ部２０２を固定する固定工程を示す。レンズ部２０２は、コイル部に含まれるスペース３１０と、レンズ部に含まれる非磁性導体部２０８とを合わせるように、接着や嵌合あるいは咬合によりコイル部２００と接合し、固定することが好ましい。また、レンズ部２０２は、支持部３１２を用いて、コイル部２００に固定してもよい。支持部３１２は、レンズ部２０２をコイル部２００に固定した後、除去されてもよい。
図４９は、ウェハから半導体素子を製造する、本発明の一実施形態に係る半導体素子製造工程のフローチャートである。Ｓ１０で、本フローチャートが開始する。Ｓ１２で、ウェハの上面に、フォトレジストを塗布する。図１及び１７を参照して、それから、フォトレジストが塗布されたウェハ４４が、電子ビーム露光装置１００におけるウェハステージ４６に載置される。ウェハ４４は、図１、図３３及び図４１に関連して説明したように、第１多軸電子レンズ１６、第２多軸電子レンズ２４、第３多軸電子レンズ３４及び第４多軸電子レンズ３６により複数の電子ビームの焦点を、電子ビーム毎に独立に調整する焦点調整工程と、ブランキング電極アレイ２６により、ウェハ４４に、複数の電子ビームを照射するか否かを、電子ビーム毎に独立に切替える照射切替工程により、電子ビームをウェハ４４に対して照射することにより、パターン像が露光され、転写される。
それから、Ｓ１４で露光されたウェハ４４は、現像液に浸され、現像され、余分なレジストが除去される（Ｓ１６）。ついで、Ｓ１８で、ウェハ上のフォトレジストが除去された領域に存在するシリコン基板、絶縁膜あるいは導電膜が、プラズマを用いた異方性エッチングによりエッチングされる。またＳ２０で、トランジスタやダイオードなどの半導体素子を形成するために、ウェハに、ホウ素や砒素などの不純物を注入する。またＳ２２で、熱処理を施し、注入された不純物の活性化を行う。またＳ２４で、ウェハ上の有機汚染物や金属汚染物を取り除くために、薬液によりウェハ６４を洗浄する。また、Ｓ２６で、導電膜や絶縁膜の成膜を行い、配線層及び配線間の絶縁層を形成する。Ｓ１２〜Ｓ２６の工程を組み合わせ、繰り返し行うことによって、ウェハに素子分離領域、素子領域及び配線層を有する半導体素子を製造することが可能となる。Ｓ２８で、所要の回路が形成されたウェハを切り出し、チップの組み立てを行う。Ｓ３０で半導体素子製造フローが終了する。
以上発明の実施の形態を説明したが、本出願に係る発明の技術的範囲は上記の実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態に種々の変更を加えて、特許請求の範囲に記載の発明を実施することができる。そのような発明が本出願に係る発明の技術的範囲に属することもまた、特許請求の範囲の記載から明らかである。
産業上の利用可能性
以上の説明から明らかなように、本発明によれば多軸電子レンズ及び照射切替手段を備えることにより、複数の電子ビームを独立に集束し、独立してウェハに照射するか否かを制御することができる。そのため、複数の電子ビームによるクロスオーバを発生させずに、それぞれ独立して制御可能となるため、スループットを大幅に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、 本発明の一実施形態に係る電子ビーム露光装置１００の構成を示す。
図２は、 電子ビーム発生部１０に所定の電圧を印加する電源制御手段５２０を示す。
図３は、 電子ビーム成形手段の他の実施例を示す。
図４は、 ブランキング電極アレイ２６の構成を示す。
図５は、 ブランキング電極アレイ２６の断面図を示す。
図６は、 電子ビームを偏向する第１成形偏向部１８の構成を示す。
図７は、 偏向器１８４の構成を示す。
図８は、 本発明の一実施形態に係る電子レンズである第１多軸電子レンズ１６の上面図を示す。
図９は、 第１多軸電子レンズ１６の他の実施例を示す。
図１０は、 第１多軸電子レンズ１６の他の実施例を示す。
図１１は、 第１多軸電子レンズ１６の他の実施例を示す。
図１２は、 第１多軸電子レンズ１６の断面図を示す。
図１３は、 多軸電子レンズの他の実施例を示す。
図１４は、 レンズ部２０２の他の実施例を示す。
図１５は、 レンズ部２０２の他の実施例を示す。
図１６は、 レンズ部２０２の他の実施例を示す。
図１７は、 多軸電子レンズのレンズ強度を調整するレンズ強度調整部の一例を示す。
図１８は、 多軸電子レンズのレンズ強度を調整するレンズ強度調整部の他の例を示す。
図１９は、 第１成形偏向部１８及び遮蔽部６００の構成を示す。
図２０は、 第１遮蔽電極６０４及び第２遮蔽電極６１０の構成を示す。
図２１は、 第１成形偏向部１８及び遮蔽部６００の構成の他の例を示す。
図２２は、 第１成形偏向部１８の構成の他の実施例を示す。
図２３は、 偏向部６０、第５多軸電子レンズ６２、及び遮蔽部９００の構成の一例を示す。
図２４は、 遮蔽部（６００、９００）により遮蔽された電界を示す。
図２５は、 第１成形部材１４及び第２成形部材２２の一例を示す。
図２６は、 第２成形部材２２における成形部材照射領域５６０の他の例を示す。
図２７は、 図１において説明した制御系１４０の構成の一例を示す。
図２８は、 個別制御系１２０に含まれる各構成の詳細を示す。
図２９は、 反射電子検出装置５０の構成を一例を示す。
図３０は、 反射電子検出装置５０の構成の他の実施例を示す。
図３１は、 反射電子検出装置５０の構成の他の実施例を示す。
図３２は、 反射電子検出装置５０の構成の他の実施例を示す。
図３３は、 本発明に係る電子ビーム露光装置１００の他の実施例を示す。
図３４は、 電子ビーム発生部１０の構成を示す。
図３５は、 ブランキング電極アレイ２６の構成を示す。
図３６は、 電子ビームを偏向する第１成形偏向部１８の構成を示す。
図３７は、 本実施例における電子ビーム露光装置１００のウェハ４４上の露光動作を示す。
図３８は、 主偏向部４２及び副偏向部３８の露光処理中の偏向動作を模式的に示す。
図３９は、 第１多軸電子レンズ１６の一例を示す。
図４０は、 第１多軸電子レンズ１６の断面の一例を示す。
図４１は、 本発明における電子ビーム露光装置１００の他の実施例を示す。
図４２は、 ＢＡＡデバイス２７の構成を示す。
図４３は、 第３多軸電子レンズ３４の上面図を示す。
図４４は、 偏向部６０の上面図を示す。
図４５は、 本発明の一実施形態に係る多軸電子レンズに含まれるレンズ部２０２の製造方法の工程の一例を示す。
図４６は、 突出部２１８を形成する工程の一例を示す。
図４７は、 レンズ部２０２の製造方法の他の実施例を示す。
図４８は、 コイル部２００とレンズ部２０２とを固定する固定工程を示す。
図４９は、 ウェハから半導体素子を製造する、本発明の一実施形態に係る半導体素子製造工程のフローチャートである。

Claims (23)

1. 複数の電子ビームにより、ウェハを露光する電子ビーム露光装置であって、
   複数の開口部を有する略平行に配置された複数のレンズ部磁性導体部、及び前記複数のレンズ部磁性導体部の間に設けられ、複数の貫通部を有する非磁性導体部を有する多軸電子レンズ
   を備え、
   前記複数のレンズ部磁性導体部は、前記複数の開口部及び前記複数の貫通部において、前記複数の電子ビームをそれぞれ集束させる複数のレンズを形成する電子ビーム露光装置。
2. 前記多軸電子レンズは、前記複数のレンズ部磁性導体部の周囲に設けられ、磁界を発生するコイルと、前記コイルの周囲に設けられたコイル部磁性導体部とを有するコイル部を更に有する請求項１に記載の電子ビーム露光装置。
3. 前記コイル部磁性導体部と前記複数のレンズ部磁性導体部とは、異なる透磁率を有する材料により形成される請求項２に記載の電子ビーム露光装置。
4. 前記複数の電子ビームを発生する複数の電子銃と、
   前記複数の電子銃に電気的に接続され、前記複数の電子銃に対して異なる電圧を印加する電圧制御手段と
   を更に備える請求項１から３のいずれかに記載の電子ビーム露光装置。
5. 前記電圧制御手段は、前記多軸電子レンズにより前記複数の電子ビームが受ける磁場強度に応じて、前記複数の電子銃に対して異なる電圧を印加する手段を有する請求項４に記載の電子ビーム露光装置。
6. 前記電圧制御手段は、前記ウェハに照射される前記複数の電子ビームの断面に含まれる辺が、略平行になるように前記複数の電子銃に異なる電圧を印加する手段を有する請求項４に記載の電子ビーム露光装置。
7. 前記電圧制御手段は、前記ウェハに照射される前記複数の電子ビームの焦点位置が等しくなるように前記複数の電子銃に異なる電圧を印加する手段を有する請求項４に記載の電子ビーム露光装置。
8. 前記電圧制御手段は、
   所定の電圧を生成する手段と、
   前記所定の電圧を昇圧又は降圧して、前記複数の電子銃に異なる電圧を印加する手段と
   を有する請求項４に記載の電子ビーム露光装置。
9. 前記複数の電子ビームの断面を縮小する多軸電子レンズを少なくとも一段更に備える請求項１から８のいずれかに記載の電子ビーム露光装置。
10. 前記複数の電子ビームを成形する複数の第１成形開口部を有する第１成形部材と、
    前記第１成形部材を通過した前記複数の電子ビームを独立に偏向する第１成形偏向部と、
    前記第１成形偏向部により偏向された前記複数の電子ビームを、所望の形状に成形する複数の第２成形開口部を有する第２成形部材と
    を更に備える請求項１から９のいずれかに記載の電子ビーム露光装置。
11. 前記第１成形偏向部により偏向された前記複数の電子ビームを、独立に且つ前記ウェハにおいて前記電子ビームが照射される面に対して略垂直方向に偏向する第２成形偏向部を更に備え、
    前記第２成形偏向部は、前記第２成形偏向部により偏向された前記複数の電子ビームのそれぞれを、前記複数の第２成形開口部を通過させることにより、前記所望の形状に成形する請求項１０に記載の電子ビーム露光装置。
12. 前記第２成形部材は、前記第１成形偏向部および前記第２成形偏向部により偏向された前記複数の電子ビームが照射される領域である成形部材照射領域を有し、
    前記第２成形部材は、前記成形部材照射領域において、前記複数の第２成形開口部、および前記複数の第２成形開口部と異なる形状の開口部を有する請求項１１に記載の電子ビーム露光装置。
13. 前記複数の電子ビームを発生する複数の電子銃を更に備え、
    前記多軸電子レンズは、前記複数の電子銃が発生した前記複数の電子ビームを独立に集束して前記第１成形部材に照射し、
    前記第１成形部材は、前記多軸電子レンズから照射された前記複数の電子ビームを分割する請求項１０から１２のいずれかに記載の電子ビーム露光装置。
14. 前記多軸電子レンズを複数段備える請求項１から１３のいずれかに記載の電子ビーム露光装置。
15. 複数の電子ビームを独立に集束する電子レンズであって、
    複数の開口部を有する略平行に配置された複数の磁性導体部と、
    前記複数の磁性導体部の間に設けられ、複数の貫通部を有する非磁性導体部と
    を備え、
    前記複数の磁性導体部は、前記複数の開口部及び前記複数の貫通部において、前記複数の電子ビームをそれぞれ集束させる複数のレンズを形成する電子レンズ。
16. ウェハに半導体素子を製造する半導体素子製造方法であって、
    複数の開口部を有する略平行に配置された複数の磁性導体部、及び前記複数の磁性導体部の間に設けられ、複数の貫通部を有する非磁性導体部を有し、前記複数の開口部及び前記複数の貫通部が、複数の電子ビームをそれぞれ集束させる複数のレンズを形成する多軸電子レンズを用いて、前記複数の電子ビームの焦点調整を独立に行う焦点調整工程と、
    前記ウェハに前記複数の電子ビームを照射して、前記ウェハにパターンを露光する工程と
    を備える半導体素子製造方法。
17. 複数のビームを独立に集束するレンズの製造方法であって、
    磁界を発生するコイル部を形成するコイル部形成工程と、
    前記複数のビームが通過する複数のレンズ開口部を有するレンズ部を形成するレンズ部形成工程と、
    前記コイル部と前記レンズ部とを固定する固定工程と
    を備え、
    前記レンズ部形成工程は、
    複数の第１開口部を有する第１レンズ部磁性導体部を形成する工程と、
    前記第１レンズ部磁性導体部上に、前記複数の第１開口部と略同軸の複数の貫通部を有する非磁性導体部を形成する工程と、
    前記非磁性導体部上に、前記レンズ部が、前記複数のレンズ開口部を有するように、前記複数の第１開口部と前記複数の貫通部に略同軸の複数の第２開口部とを有する第２レンズ部磁性導体部を形成する工程と
    を有するレンズの製造方法。
18. 前記レンズ部形成工程は、
    前記第１レンズ部磁性導体部に、前記複数の第１開口部と異なる大きさを有する開口部を有する磁性導体部である突出部を形成する工程
    を更に有する請求項１７に記載のレンズの製造方法。
19. 前記レンズ部形成工程は、
    基板上に感光性膜を塗布する塗布工程と、
    前記感光性膜に、前記複数のレンズ開口部のパターンを露光する露光工程と、
    前記パターンに基づいて、前記感光性膜の所定の領域を除去する第１除去工程と、
    前記第１レンズ部磁性導体部を、電鋳により形成する第１磁性導体部形成工程と、
    前記非磁性導体部を、電鋳により形成する非磁性導体部形成工程と、
    前記第２レンズ部磁性導体部を、電鋳により形成する第２磁性導体部形成工程と、
    前記感光性膜を除去する第２除去工程と
    を更に有する請求項１８に記載のレンズの製造方法。
20. 前記露光工程は、異なる大きさを有する前記複数のレンズ開口部のパターンを露光する工程を有する請求項１９に記載のレンズの製造方法。
21. 前記露光工程は、前記複数のビームが通過しないダミー開口部のパターンを露光する工程を有する請求項１９または２０に記載のレンズの製造方法。
22. 前記コイル部形成工程は、
    前記磁界を発生するコイルを形成する工程と、
    前記第１レンズ部磁性導体部を形成する材料が有する透磁率と異なる透磁率を有する材料により、前記コイルの周囲にコイル部磁性導体部を形成する工程と
    を有する請求項１７から２１のいずれかに記載のレンズの製造方法。
23. 前記コイル部形成工程は、
    前記コイル部に、前記レンズ部を固定するための支持部を形成する支持部形成工程
    を有し、
    前記固定工程は、
    前記支持部を用いて、前記コイル部と前記レンズ部とを固定する工程
    を有する請求項１７から２２のいずれかに記載のレンズの製造方法。

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