JP2002124462A

JP2002124462A - リソグラフィ装置、デバイス製造方法、およびそれにより製造されたデバイス

Info

Publication number: JP2002124462A
Application number: JP2001244320A
Authority: JP
Inventors: Jager Pieter Willem Herman De; ヴィレムヘルマンデヤガーピーター; Pieter Kruit; クルイトピーター; Arno Jan Bleeker; ヤンブレーカーアルノ; Der Mast Karel Diederick Van; ディーデリックファンデルマストカレル
Original assignee: Agere Systems Guardian Corp; eLith LLC
Current assignee: Agere Systems LLC; eLith LLC
Priority date: 2000-08-14
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2002-04-26
Anticipated expiration: 2021-08-10
Also published as: KR100572253B1; US20030206283A1; JP4741115B2; US20020054284A1; TW539926B; US7102732B2; KR20020013788A; US6633366B2; DE60134922D1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】電子ビーム・リソグラフィ装置のスループッ
トを改良するための様々なオプションを提供すること。【解決手段】放射システムと投影システムの少なくと
も一方が、スキャン動作と同期して電磁場の光軸が該軸
と垂直な少なくとも一方向に移動されるように投影ビー
ムに作用する電磁場を発生するための摺動電子光学要素
を備えるリソグラフィ装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放射線の投影ビー
ムを供給するための放射システムと、パターニング手段
を支持するための支持構造であって、パターニング手段
が所望のパターンに従って投影ビームにパターンを付け
る働きをする支持構造と、基板を保持するための基板テ
ーブルと、パターンを付けられたビームを基板のターゲ
ット部分に投影するための投影システムとを備えるリソ
グラフィ投影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】用語「パターニング手段」は、基板のタ
ーゲット部分に形成するパターンに対応してパターンを
付けた断面を入射放射線ビームに与えるために使用する
ことができる手段を表すものと広く解釈すべきである。
用語「光バルブ」をこの文脈で使用することもできる。
一般に、前記パターンは、集積回路やその他のデバイス
（以下参照）などターゲット部分に作成されるデバイス
内の特定の機能層に対応する。このようなパターニング
手段の例としては、次のようなものが挙げられる。−マ
スク。マスクの概念は、リソグラフィでよく知られてお
り、二相、交流移相、減衰移相などのマスク・タイプ、
ならびに様々なハイブリッド・マスク・タイプを含む。
放射線ビーム中にそのようなマスクを配置することによ
り、マスク上のパターンに従って、マスクに衝突する放
射線の選択透過（透過性マスクの場合）または反射（反
射性マスクの場合）が生じる。マスクの場合、支持構造
は通常マスク・テーブルであり、マスク・テーブルは、
入射放射線ビームにおける所望の位置にマスクを保持す
ることができることを保証し、かつ望みであればマスク
をビームに対して移動することができることも保証す
る。−プログラム可能ミラー・アレイ。そのようなデバ
イスの一例は、粘弾性制御層および反射表面を有するマ
トリックス・アドレス可能な表面である。そのような装
置の背後にある基本原理は、（例えば）反射表面のアド
レスされた領域が入射光を回折光として反射し、アドレ
スされていない領域が入射光を非回折光として反射する
ことである。適切なフィルタを使用して、前記非回折光
を反射ビームからフィルタ除去し、後ろに回折光のみを
残すことができる。このようにすると、マトリックス・
アドレス可能表面のアドレス指定パターンに従ってビー
ムにパターンを付けられるようになる。必要なマトリッ
クス・アドレス指定は、適切な電子手段を使用して行う
ことができる。そのようなミラー・アレイに関するより
多くの情報は、例えば参照により本明細書に組み込む米
国特許第５２９６８９１号および米国特許第５５２３１
９３号から得ることができる。プログラム可能ミラー・
アレイの場合、支持構造は、例えば、必要に応じて固定
する、または可動にすることができるフレームやテーブ
ルとして実施することができる。−プログラム可能ＬＣ
Ｄアレイ。そのような構成の一例は、参照により本明細
書に組み込む米国特許第５２２９８７２号に与えられて
いる。上述したように、この場合の支持構造は、例え
ば、必要に応じて固定する、または可動にすることがで
きるフレームやテーブルとして実施することができる。
話を簡単にするために、この本文ではここから先、いく
つかの箇所でマスクおよびマスク・テーブルに関わる例
に特に注目することがある。しかし、そのような例で論
じられる一般的な原理は、本明細書で上に記述したパタ
ーニング手段のより広い文脈で見られるべきである。

【０００３】リソグラフィ投影装置は、例えば集積回路
（ＩＣ）の製造で使用することができる。そのような場
合、パターニング手段は、ＩＣの個々の層に対応する回
路パターンを生成することができ、このパターンを、放
射線感受性材料（レジスト）の層で被覆されている基板
（シリコン・ウェハ）上のターゲット部分（例えば１つ
または複数のダイを備える）にイメージすることができ
る。一般に、単一のウェハが、１度に１つずつ投影シス
テムによって連続的に放射される隣接ターゲット部分の
回路網全体を含む。マスク・テーブル上のマスクによる
パターニングを採用する現行装置では、２つの異なるタ
イプの機械に区分することができる。１つのタイプのリ
ソグラフィ投影装置では、各ターゲット部分が、マスク
・パターン全体を一括してターゲット部分に露光するこ
とによって照射される。そのような装置は、一般にウェ
ハ・ステッパと呼ばれる。代替装置（一般にステップア
ンドスキャン装置と呼ばれる）では、各ターゲット部分
が、所与の基準方向（「スキャン」方向）に投影ビーム
下でマスク・パターンを漸次スキャンし、それと同時に
この方向に平行に、または反平行に基板テーブルを同期
してスキャンすることによって照射される。一般に、投
影システムが倍率Ｍ（通常＜１）を有するので、基板テ
ーブルがスキャンされる速度Ｖは、マスク・テーブルが
スキャンされる速度のＭ倍となる。ここに記述したリソ
グラフィ・デバイスに関するより多くの情報は、例えば
参照により本明細書に組み込む米国特許第６０４６７９
２号から得ることができる。

【０００４】スキャン装置では、ただ１度のスキャンで
１つまたは複数のダイを提供することができる。あるい
は、各ダイが複数のストライプからなっていてよく、そ
れぞれがただ１度のスキャンでプリントされ、ストライ
プが互いにステッチされている、または突き合わされて
いる。

【０００５】リソグラフィ投影装置を使用する製造プロ
セスでは、（例えばマスクでの）パターンが、放射線感
受性材料（レジスト）の層によって少なくとも部分的に
カバーされた基板にイメージされる。このイメージング
・ステップの前に、基板にプライミング、レジスト・コ
ーティング、ソフト・ベークなど様々な処置を施すこと
ができる。露光後に、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、
ハード・ベーク、およびイメージされたフィーチャの測
定／検査など他の処置を基板に施すこともできる。この
一連の処置は、デバイス、例えばＩＣの個々の層にパタ
ーンを付けるための基礎として使用される。次いで、そ
のようなパターン付き層に、エッチング、イオン注入
（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械
研磨など様々なプロセスを施すことができる。これらは
全て、個々の層を完成させるためのものである。複数の
層が必要な場合、手順全体、またはその変形が、各新た
な層ごとに繰り返されなければならない。最終的に、デ
バイスのアレイが基板（ウェハ）上に存在することにな
る。次いで、これらのデバイスを、ダイシングやソーイ
ングなどの技法によって互いに分離し、個々のデバイス
を、例えばキャリアに取り付ける、またはピンに接続す
ることができる。そのようなプロセスに関するさらなる
情報は、例えば参照により本明細書に組み込むＰｅｔｅ
ｒｖａｎＺａｎｔの著書「ＭｉｃｒｏｃｈｉｐＦ
ａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：ＡＰｒａｃｔｉｃａｌＧｕ
ｉｄｅｔｏＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＰｒｏｃ
ｅｓｓｉｎｇ」，ＴｈｉｒｄＥｄｉｔｉｏｎ，Ｍｃ
ＧｒａｗＨｉｌｌＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＣｏ．，
１９９７，ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４から得
ることができる。

【０００６】話を簡単にするために、投影システムを本
明細書では以後「レンズ」と呼ぶ場合がある。しかし、
この用語は、例えば屈折光学系、反射光学系、反射屈折
光学系を含めた様々なタイプの投影システムを包含する
ものとして広く解釈すべきである。また、放射システム
は、放射線の投影ビームを指向する、成形する、または
制御するためのこれら設計タイプのいずれかに従って動
作する構成要素を含むことができ、そのような構成要素
も以下で総称して、または個別に「レンズ」と呼ぶ。さ
らに、リソグラフィ装置は、２つ以上の基板テーブル
（および／または２つ以上のマスク・テーブル）を有す
るタイプのものであってよい。そのような「多段」デバ
イスでは、追加のテーブルを並列に使用することがで
き、あるいは１つまたは複数のテーブルに関して予備ス
テップを行い、その一方で１つまたは複数の他のテーブ
ルを露光することができる。二段リソグラフィ装置は、
例えば、参照により本明細書に組み込む米国特許第５９
６９４４１号およびＷＯ９８／４０７９１号に記載され
ている。

【０００７】リソグラフィ装置では、ウェハ上にイメー
ジすることができるフィーチャのサイズが投影放射線の
波長によって制限される。より高密度のデバイスを備え
る集積回路を製造するために、したがって動作速度をよ
り高くするために、より小さなフィーチャをイメージす
ることができることが望ましい。最新のリソグラフィ投
影装置は、水銀ランプまたはエキシマ・レーザによって
発生される紫外線を採用しているが、荷電粒子、例えば
電子やイオンなどのビームを使用することも提案されて
いる。

【０００８】スループットは、リソグラフィ・デバイス
が正常に機能するための最も重要な因子の１つである。
スループットが十分に高くない場合、ツールは高いコス
ト効果で動作することができない。低スループットは、
電子リソグラフィ装置の既存の設計で特に問題である。

【０００９】電子ビーム・ツールのスループットは、電
子光学上の考慮事項ならびに機械的（段）設計によって
決定される。光学上の考慮事項のうち、所与の分解能で
の最大ビーム電流、ならびにパターン・カバレージおよ
びレジスト感度が露光時間を決定する。加速度および速
度などの段パラメータが段オーバーヘッドを決定する。
既存の電子ビーム・リソグラフィ装置では、ダイまたは
フィールドのイメージが、互いにステッチされている複
数のストライプからなる。さらに、複数のダイを、ステ
ッピングまたはステップアンドスキャン原理を使用して
基板上にプリントすることができる。主要な段オーバー
ヘッドは、１つのストライプから次のストライプへ進む
所要時間に見られる。

【００１０】本発明者は、電子ビーム・リソグラフィ装
置のスループットの様々な因子に対する依存性をモデル
化した。スループットを計算するために使用される段パ
ラメータおよび他のパラメータを以下の表に提示する。

【表１】

【表２】

【００１１】添付図面の図２は、１〜５０μＡのビーム
電流Ｉ（または実効ビーム電流Ｉ_e）および２５〜２．
５ｍｍ（すなわち、ダイ当たり１〜１０ストライプ、Ｓ
／Ｄ）のストライプ・サイズに関するスループットＴを
示す。曲面が滑らかに示されているが、実際はそうでな
い。グラフは、整数のストライプ数でのみ有効である。
しかし、与えられた表示は、パラメータに対するスルー
プットの感度に関してより良い印象を与えている。

【００１２】本発明者は、上述したパラメータを用い
て、最大スループットはストライプ・サイズによって主
に決定されると判断した。８つのストライプは、２０Ｗ
ＰＨよりも大きい値を生じず、５つのストライプは３０
ＷＰＨよりも大きい値を生じない。所与のストライプ幅
でビーム電流を増大すると、スループットがさらに低く
なる場合がある。これは、より大きな加速および減速時
間をもたらすより大きな段速度を必要とするためであ
る。それにより、オーバーヘッド時間が増大し、これが
スループットを低減させる。

【００１３】電子ビーム・リソグラフィ装置の投影シス
テムの性能は、総ぶれ（ｂｌｕｒ）に対する以下の３つ
の寄与因子によって主に決定される。・フィールド曲率・軸方向色収差・クーロン相互作用

【００１４】フィールドの曲率の効果は、軸上のイメー
ジ平面に接する曲面に構造がイメージされることであ
る。したがって、イメージ平面内にこの効果がゼロであ
る円が存在する。この円がイメージ・フィールドの中心
から周縁への途中に位置決めされる場合、ぶれに対する
最大効果は、システムの光軸上の一点に円が縮小される
場合に比べてサイズが半分になる。以下の関係が適用さ
れる。

【数１】ここで、ｄ_fc＝フィールド・ディスクの曲率のＦＷ５０（ｍ）Ｃ_fc＝フィールドの曲率の係数（１／ｍ）Ｆ＝露光フィールドのサイズ（０．２５×１０^-3ｍ） σ＝ウェハでの半開き角（６×１０^-3ｒａｄ）

【００１５】ガウス・イメージ平面でのフィールド曲率
が５２．６ｎｍの場合、上述の等式を以下のように書き
直すことができる。ｄ_fc＝１４０．２（ｍ^-1）Ｆ²．σ （２）

【００１６】軸方向色収差は、異なるエネルギーを有す
る粒子に関してイメージ平面が異なるということによっ
てもたらされる。

【数２】ここで、ｄ_Cha＝色収差ディスクのＦＷ５０（ｍ）Ｃ_Cha＝色収差の係数（ｍ） ΔＶ＝エネルギー分布の半最大値での全幅（ＦＷＨＭ）
（ｅＶ）Ｖ＝ビーム・エネルギー（ｋｅＶ）

【００１７】ガウス・イメージ平面での軸方向色収差
は、周知の電子ビーム・リソグラフィ装置では例えば９
５．１ｎｍである。焦点板でのプラズモン損失によりエ
ネルギー拡散が大きいためこの収差が大きくなる。上述
の等式は以下のように書き直すことができる。ｄ_Cha＝１．５８×１０^-5（ｍ）σ （４）

【００１８】確率的クーロン相互作用は、ビーム中の個
々の粒子の半径方向移動をもたらす場合がある。この効
果を記述するための理論はいくつかある。ここでは、Ｊ
ａｎｓｅｎ理論（「Ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｄｉｓｐｌ
ａｃｅｍｅｎｔｅｆｆｅｃｔｉｎｐａｒｔｉｃｌ
ｅｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙｓ
ｙｓｔｅｍｓ：Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｔｏｔ
ｈｅｅｘｔｅｎｄｅｄｔｗｏ−ｐａｒｔｉｃｌｅ
ｔｈｅｏｒｙａｎｄＭｏｎｔｅＣａｒｌｏｓｉ
ｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅ」，Ｊｏｕｒｎ
ａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ８４
（８），１９９８，ｐｐ．４５４９−４５６７）を使用
する。

【数３】

【００１９】総クーロン相互作用ぶれは、一部は広域空
間電荷効果によるものであり、一部は確率的性質による
ものである。ここでは、スケーリング則が同一であると
仮定する。

【００２０】添付図面の図３は、周知の電子ビーム・リ
ソグラフィ装置に関するこれらの寄与因子の合計を示
す。ゼロ電流でのぶれｂは、フィールド曲率および軸方
向色収差である。焦点の最適化により、ガウス・イメー
ジ平面で収差の値を約５０％低減することができると結
論付けることができる。ビーム電流Ｉの増加に伴うぶれ
の増大はクーロン相互作用によるものである。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、スル
ープットが改善された電子ビーム・リソグラフィ装置を
提供することである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、放射線
の投影ビームを提供するための放射システムと、パター
ニング手段を支持するための支持構造であって、前記パ
ターニング手段が所望のパターンに従って投影ビームに
パターンを付ける働きをする支持構造と、基板を保持す
るための基板テーブルと、前記パターンを付けられたビ
ームをスキャン動作で基板のターゲット部分に投影する
ための投影システムとを備えるリソグラフィ投影装置で
あって、前記放射システムと前記投影システムの少なく
とも一方が、前記スキャン動作と同期して電磁場の光軸
が前記軸に垂直な少なくとも一方向に移動されるように
前記投影ビームに作用する電磁場を発生するための摺動
電子光学要素を備えることを特徴とするリソグラフィ投
影装置が提供される。

【００２３】電子光学要素は、投影ビームを用いてスキ
ャンするため、スキャン動作中に横切られるボリューム
全体にわたってではなく、所与の瞬間に投影ビームによ
って横切られるボリュームにわたって場を発生しさえす
ればよい。したがって、場をより正確に発生することが
でき、複数のビームレットを同時に通すことができる。
本発明のさらなる利点は以下の本文で説明する。

【００２４】本発明の第２の態様によれば、マスクでの
マスク・パターンを基板上にイメージするためのリソグ
ラフィ投影装置であって、荷電粒子の投影ビームを供給
するように構成され、配置された照明システムと、マス
クを保持するように構成された第１の対象物ホルダを備
える第１の対象物テーブルと、基板を保持するように構
成された第２の対象物ホルダを備える第２の対象物テー
ブルと、マスクの照射部分を基板のターゲット部分にイ
メージするように構成され、配置された投影システムと
を備え、前記発生源から放出されるオフアクシス荷電粒
子に角速度成分を与えるために、前記荷電粒子ビームの
発生源の近傍に磁場を発生する手段を備えることを特徴
とする装置が提供される。

【００２５】本発明の第３の態様によれば、マスクでの
マスク・パターンを基板上にイメージするためのリソグ
ラフィ投影装置であって、荷電粒子の投影ビームを供給
するように構成され、配置された照明システムと、マス
クを保持するように構成された第１の対象物ホルダを備
える第１の対象物テーブルと、基板を保持するように構
成された第２の対象物ホルダを備える第２の対象物テー
ブルと、マスクの照射部分を基板のターゲット部分にイ
メージするように構成され、配置された投影システムと
を備え、前記投影システムが少なくとも４つの四重極レ
ンズを備えることを特徴とする装置が提供される。

【００２６】本発明の第４の態様によれば、マスクでの
マスク・パターンを基板上にイメージするためのリソグ
ラフィ投影装置であって、荷電粒子の投影ビームを供給
するように構成され、配置された照明システムと、マス
クを保持するように構成された第１の対象物ホルダを備
える第１の対象物テーブルと、基板を保持するように構
成された第２の対象物ホルダを備える第２の対象物テー
ブルと、マスクの照射部分を基板のターゲット部分にイ
メージするように構成され、配置された投影システムと
を備え、前記投影システムが、マスクと、基板と、マス
クから基板へのビーム・パスとの近傍に磁場を発生する
ための磁場発生器を備え、前記磁場が、前記ビーム・パ
スに略平行であり、前記マスクから前記基板へ強度を増
していることを特徴とする装置が提供される。

【００２７】本発明の第５の態様によれば、マスクでの
マスク・パターンを基板上にイメージするためのリソグ
ラフィ投影装置であって、荷電粒子の投影ビームを供給
するように構成され、配置された照明システムと、マス
クを保持するように構成された第１の対象物ホルダを備
える第１の対象物テーブルと、基板を保持するように構
成された第２の対象物ホルダを備える第２の対象物テー
ブルと、マスクの照射部分を基板のターゲット部分にイ
メージするように構成され、配置された投影システムと
を備え、前記投影システムが少なくとも２つの電磁石を
備え、マスクおよび基板に最近接する電磁石が、それぞ
れマスクおよび基板に隣接する磁極片を有さないことを
特徴とする装置が提供される。

【００２８】本発明の第６の態様によれば、マスクでの
マスク・パターンを基板上にイメージするためのリソグ
ラフィ投影装置であって、荷電粒子の投影ビームを供給
するように構成され、配置された照明システムと、マス
クを保持するように構成された第１の対象物ホルダを備
える第１の対象物テーブルと、基板を保持するように構
成された第２の対象物ホルダを備える第２の対象物テー
ブルと、マスクの照射部分を基板のターゲット部分にイ
メージするように構成され、配置された投影システムと
を備え、前記投影システムが、約３５０ｍｍ未満、好ま
しくは約３２０ｍｍ未満の長さを有することを特徴とす
る装置が提供される。

【００２９】本発明の第７の態様によれば、マスクでの
マスク・パターンを基板上にイメージするためのリソグ
ラフィ投影装置であって、荷電粒子の投影ビームを供給
するように構成され、配置された照明システムと、マス
クを保持するように構成された第１の対象物ホルダを備
える第１の対象物テーブルと、基板を保持するように構
成された第２の対象物ホルダを備える第２の対象物テー
ブルと、マスクの照射部分を基板のターゲット部分にイ
メージするように構成され、配置された投影システムと
を備え、前記投影システムが、イメージング・レンズと
して働く電磁システムと、投影システムでのビーム・エ
ネルギーを変えるための静電システムとを備える装置が
提供される。

【００３０】本発明は、電子ビーム・リソグラフィ装置
のスループットおよび拡張性を実質的に改良することが
できる。本発明による改良は、実効フィールドのサイズ
を改良し（オーバーヘッド時間低減）、かつビーム電流
を改良する（照明時間）。第１の項目は露光時間を低減
し、第２の項目は段オーバーヘッドを低減する。１ウェ
ハ当たりのオーバーヘッド時間は、段のただ１度のスキ
ャンでダイをプリントすることによって低減される。主
要な要素はスライダ・レンズであり、ダイの全幅にわた
って露光フィールドを移動させる（摺動させる）ことを
可能にする。それにより、ビーム電流と実効フィールド
を同時に改良することによってスループットが改善され
る。

【００３１】ビーム電流は、収束角を例えば６〜８ｍｒ
ａｄから１ｍｒａｄ未満に減少し、同時に、露光フィー
ルドを基板（ウェハ）で例えば０．２５×０．２５ｍｍ
²から１×１ｍｍ²に増大することによって改善すること
ができる。これは、クーロン相互作用と、マスク（焦点
板）でのプラズモン損失のために大きくなっている色収
差とを減少させる。さらなる改良は、投影カラムを例え
ば約４０ｃｍから約３２ｃｍに短縮することによって可
能である。その結果、ビーム電流は、１００ｎｍノード
で６０μＡになる。本発明の実施形態のより大きなフィ
ールド・サイズを用いると、それに応じて焦点板レイア
ウトは、ストライプの幅が１ｍｍでなく例えば４ｍｍに
増大するように修正される。

【００３２】クーロン相互作用ぶれは、二次減算によっ
て上の等式５から切り離すことができる。２５μＡビー
ム電流では、クーロン相互作用ぶれは、周知の電子ビー
ム・リソグラフィ・デバイスで１３３．５ｎｍである。

【数４】

【００３３】添付図面の図４は、収束角ｃａと露光フィ
ールド・サイズとに応じて投影システムで許容すること
ができる総ビーム電流Ｉを示す。０．２５×０．２５ｍ
ｍ²露光フィールドおよび６ｍｒａｄ収束角を用いる
と、ビーム電流は約１２μＡに制限される。本発明の実
施形態を用いると、露光フィールド・サイズは、ウェハ
で１×１ｍｍ²に拡大され、このとき、ビーム電流を３
５μＡに増大することができる。この増大の理由は、こ
のときにはるかに小さい収束角（＜１ｍｒａｄ）を使用
することが可能であることである。これは、軸方向色収
差寄与を低減する。

【００３４】より小さな収束角は、フィールドの曲率お
よび軸方向色収差だけでなく、他の全ての角度依存収差
も減少する。収束角の減少に伴って増大する唯一のぶれ
寄与因子は回折であり、

【数５】ここでλ＝電子の波長（１００ｋｅＶで３．７×１０
^-12ｍ）である。

【００３５】これは、収束角を０．３ｍｒａｄほどに小
さくしたときでさえわずか７ｎｍである。

【００３６】露光フィールド・サイズを増大することに
よって本発明がビーム電流の大幅な増大を提供すること
ができることが明らかである。さらに、偏向電子工学の
速度要件を４分の１に低減することができる。

【００３７】原則として、歪曲は、露光フィールド・サ
イズの３乗で増大するが、本発明の実施形態で使用され
るダブレット状システムでは、これを補償することがで
きる。

【００３８】本発明の実施形態によるいくつかの投影シ
ステムは、以下に論ずるように、クーロン相互作用およ
び／または収差の影響を低減することができる。

【００３９】四重極システム：これは、異方性収差を有
さず、大きな交差点が可能であり、焦点板に電場を印加
することによってフィールド曲率補正器と組み合わせる
ことができる。

【００４０】小さな収束角を伴う大きな交差点：周知の
電子ビーム・リソグラフィ装置では、小さな収束角が小
さな交差点と関係しており、これは、収差とクーロン相
互作用の間の根本的なトレードオフを与える。本発明の
実施形態はこれらのパラメータを切り離す。

【００４１】マルチビームを用いる摺動レンズ：摺動レ
ンズには、いくつかのビームレットを同時に通すことが
できる。これらのビームレットは小さな領域でしか干渉
しないので、クーロン相互作用は、ビーム電流よりも低
い累乗でスケールを取る。したがって、総電流を一定に
保つことができ、その一方で、クーロン相互作用ぶれが
低減する。場合によっては、いくつかのダイで同時にプ
リントすることさえ可能である。

【００４２】本発明の実施形態は、以下の基準を満たす
電子ビーム・リソグラフィ装置を提供することができ
る。１．実効フィールド・サイズ：ウェハ上で＞２２ｍｍ２．システム長さ：＜４００ｍｍ３．サブフィールド・サイズ：ウェハ上で０．２５×
０．２５ｍｍ² ４．倍率：０．２５５．テレセントリック設計：１μｍウェハ高さ変化によ
るイメージ・シフト：＜１ｎｍ６．交差点：１７．交差点位置：コントラスト・アパーチャを容易にす
るために静止８．ビーム・エネルギー：〜１００ｋＶ９．ベース分解能：＜３０ｎｍ＠〜６ｍｒａｄ開き角お
よび０電流

【００４３】本発明はまた、本発明の様々な態様による
リソグラフィ装置を使用する半導体デバイスを製造する
方法を提供する。

【００４４】この本文では、本発明による装置のＩＣ製
造での使用に特に言及する場合があるが、そのような装
置が多くの他の可能な適用例も有することをはっきりと
理解されたい。例えば、集積光学系、磁区メモリ用の誘
導および検出パターン、液晶表示パネル、薄膜磁気ヘッ
ドなどの製造に使用することができる。そのような代替
適用例の文脈では、この本文における用語「焦点板」、
「ウェハ」、または「ダイ」の使用を、より一般的な用
語「マスク」、「基板」、および「ターゲット領域」で
それぞれ置き換えられるものとみなすべきであることを
当業者は理解されよう。

【００４５】この文書では、用語「放射線」および「ビ
ーム」を、イオン・ビームや電子ビームなどあらゆるタ
イプの粒子ビームを包含するものとして使用する。

【００４６】以下、本発明およびそれに付随する利点
を、例示的実施形態および添付の概略図面を参照しなが
ら説明する。

【００４７】

【発明の実施の形態】様々な図面において、同じ部分を
同じ参照符号で示す。

【００４８】実施形態１図１は、本発明のある特定の実施形態によるリソグラフ
ィ投影装置を概略的に示す。この装置は、以下のものを
備える。・放射線（例えば電子ビーム）の投影ビームＰＢを供給
するための放射システムＥｘ、ＩＬ。この特定の場合に
は、放射線源ＬＡも備える。・マスクＭＡ（例えば焦点板）を保持するためのマスク
・ホルダを備え、アイテムＰＬに関してマスクを正確に
位置決めするための第１の位置決め手段に接続された第
１の対象物テーブル（マスク・テーブル）ＭＴ。・基板Ｗ（例えばレジスト被覆シリコン・ウェハ）を保
持するための基板ホルダを備え、アイテムＰＬに関して
基板を正確に位置決めするための第２の位置決め手段に
接続された第２の対象物テーブル（基板テーブル）Ｗ
Ｔ。・基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数の
ダイを備える）にマスクＭＡの照射部分をイメージする
ための投影システム（「レンズ」）ＰＬ（例えば、電磁
および静電レンズ）。本明細書で示すように、この装置
は、透過性タイプの（すなわち透過性マスクを有する）
ものである。しかし一般には、例えば反射性タイプの
（反射性マスクを有する）ものであってもよい。別法と
して、この装置は、上で言及したタイプのプログラム可
能ミラー・アレイなど別の種類のパターニング手段を使
用することができる。

【００４９】放射線源ＬＡ（例えば熱電子カソードやイ
オン銃）は電子ビームを生成する。このビームは、直接
的に、または例えばビーム拡大器Ｅｘなどの調整手段を
通過した後に、照明システム（照明器）ＩＬに供給され
る。照明器ＩＬは、ビームの強度分布の外側および／ま
たは内側放射範囲（一般にそれぞれσ外側およびσ内側
と呼ばれる）を設定するための調節手段ＡＭを備える。
さらに、一般には、積分器ＩＮや集光レンズＣＯなど様
々な他の構成要素も備える。このようにして、マスクＭ
Ａに衝突するビームＰＢが、その断面で所望の強度分布
を有するようにする。

【００５０】図１に関して、放射線源ＬＡは、（例えば
放射線源ＬＡが水銀ランプであるときにしばしばそうで
あるように）リソグラフィ投影装置のハウジング内部に
ある場合があり、しかしリソグラフィ投影装置から離れ
ていて、生成する放射線ビームが（例えば適切な方向付
けミラーによって）装置内に導かれる場合もあることに
留意されたい。この後者のシナリオは、放射線源ＬＡが
エキシマ・レーザであるときにしばしばそうである。本
発明および特許請求の範囲はこれら両方のシナリオを包
含する。

【００５１】ビームＰＢはその後、マスク・テーブルＭ
Ｔ上に保持されているマスクＭＡに交差する。ビームＰ
Ｂは、マスクＭＡを横切った後、レンズＰＬを通過し、
レンズＰＬが、基板Ｗのターゲット部分ＣにビームＰＢ
を合焦する。第２の位置決め手段（および干渉計測定手
段ＩＦ）によって、基板テーブルＷＴを、例えばビーム
ＰＢのパス内に様々なターゲット部分Ｃを位置決めする
ように正確に移動することができる。同様に、第１の位
置決め手段を使用して、例えばマスク・ライブラリから
マスクＭＡを機械的に検索した後、またはスキャン中
に、ビームＰＢのパスに関してマスクＭＡを正確に位置
決めすることができる。一般に、対象物テーブルＭＴ、
ＷＴの移動は、図１には明示していない長ストローク・
モジュール（粗い位置決め）と短ストローク・モジュー
ル（精密位置決め）とを用いて実現される。しかし、
（ステップアンドスキャン装置と異なり）ウェハ・ステ
ッパの場合には、マスク・テーブルＭＴを短ストローク
・アクチュエータにのみ接続することができる、または
固定することができる。

【００５２】図示した装置は、２つの異なるモードで使
用することができる。１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴが本
質的に静止して保たれ、マスク・イメージ全体が、ター
ゲット部分Ｃに１度に（すなわちただ１回の「フラッシ
ュ」で）投影される。次いで、基板テーブルＷＴがｘお
よび／またはｙ方向にシフトされ、それにより別のター
ゲット部分ＣをビームＰＢによって照射することができ
る。２．スキャン・モードでは、所与のターゲット部分Ｃが
ただ１回の「フラッシュ」で露光されない点を除き、本
質的に同じシナリオが適用される。１回のフラッシュで
露光するのではなく、マスク・テーブルＭＴが速度ｖで
所与の方向（いわゆる「スキャン方向」、例えばｙ方
向）に移動可能であり、それにより投影ビームＰＢがマ
スク・イメージ全体にわたってスキャンするようになっ
ている。それと並行して、基板テーブルＷＴが、速度Ｖ
＝Ｍｖで同方向または逆方向に同時に移動される。ここ
でＭはレンズＰＬの倍率である（典型的にはＭ＝１／４
または１／５）。このようにすると、分解能を損なわず
に、比較的大きなターゲット部分Ｃを露光することがで
きる。

【００５３】投影システムが図５に断面図で示されてい
る周知の電子ビーム・リソグラフィ装置では、実効フィ
ールドのサイズが、焦点板付近およびウェハ付近でビー
ムの周囲に位置決めされた材料によって制限されてい
る。本発明の第１の実施形態によれば、最大実効フィー
ルド・サイズｅｆｓ_mは、上部レンズ１１の上部磁極片
と下部レンズ１２の下部磁極片とに、より大きな穴を作
成することによって増大される。これは図６に概略的に
示されている。磁極片のみが描かれているが、円筒形状
ではなく、フェライト・スタックの円錐形状を採用する
こともできる。この実施形態によれば、各レンズに非対
称磁極片を有することによって実効フィールドが増大さ
れる。システムはそれでもアパーチャで対称であり、完
全なダブレットを容易にする。フィールド・クランプ１
３が、上部レンズ１１と下部レンズ１２の間に提供され
る。

【００５４】実施形態２以下に述べることを除いて第１の実施形態と同じである
場合がある本発明の第２の実施形態では、投影レンズ・
システムを短縮することによって許容可能ビーム電流が
増大される。図７は、４００ｍｍのカラムと比べた、短
縮率ＳＦの様々な値に関する許容可能ビーム電流Ｉの増
大を示す。この図に関するデータは、短縮投影システム
の効果をモデル化することにより導出される。モデル化
された収差係数は以下のように与えられる。

【表３】

【００５５】最初の列（元のサイズ）と最後の列（長さ
を２分の１に短縮、バランスの取れた回転角）での結果
は、以下のスケーリング則をもたらす。

【数６】ここで、Ｌ＝カラムの長さ（ｍ）である。

【００５６】

【数７】であることは上に示した。

【００５７】図７は、短縮率に応じて、限界寸法１００
ｎｍに関して許容されるビーム電流を示す。このデータ
は、０．２５×０．２５ｍｍ²露光フィールドおよび６
ｍｒａｄ収束角を有する電子ビーム・リソグラフィ装置
に基づいている。

【００５８】短縮率１．２５が、許容ビーム電流を１．
８６倍に増大すると結論付けることができる。この場合
のカラムの長さは３２ｃｍである。

【００５９】より短いカラムは、交差点での角度が増大
するため実効フィールド・サイズに影響を与え、５次お
よび７次収差がより早い段階で発生される。実効フィー
ルド収差がこの角度でスケールを取ると仮定すると、カ
ラムの長さと同じ短縮率だけ実効フィールド・サイズを
低減しなければならないと結論付けることができる。収
差の大幅な増大を伴わずに従来の長さのカラムと共に
６．５６３ｍｍの実効フィールドを使用する（４ストリ
ップ）ことができる場合、カラムを３２ｃｍに減少する
と、実効フィールドは約５．３ｍｍ（５ストリップ）に
制限される。それにもかかわらず、ビーム電流の増大に
よってスループットの正味の増大を達成することができ
る。

【００６０】実施形態３上述した第１または第２の実施形態と同じである場合が
ある第３の実施形態は、図８に示されるように、電磁イ
メージング・レンズと、静電加速および減速光学系との
組合せを使用する。

【００６１】純粋な静電システムに伴う問題は、強い静
電レンズを作成するのが非常に難しいことであり、これ
が長いカラムを与える。したがって、第３の実施形態
は、その代わりに静電光学系と磁気光学系の組合せを提
供する。磁気光学系がレンズ場を提供し、静電光学系が
ビーム・エネルギーの変化を提供して、投影システムの
様々な部分に最適な性能を与える。マスクＭＡ（焦点
板）では、プラズモン励起による色収差を低減するよう
に高ビーム・エネルギーを有することが望ましい。ビー
ム・エネルギーの増加と共にクーロン相互作用が低減
し、確率的ぶれを低減するので、交差点でも高ビーム・
エネルギーが望まれる。しかし、レジスト感度がビーム
・エネルギーに比例してスケールを取られるので基板Ｗ
では低ランディング・エネルギーが望ましい。低ランデ
ィング・エネルギーは、ウェハを露光するのに必要な電
荷を低減し、付着エネルギーを低減する。

【００６２】焦点板領域およびランディング時には１０
０ｋｅＶ、しかし交差点では３００ｋｅＶのビーム・エ
ネルギーが望ましい。図８に示されるように、これは、
焦点板と上側磁気レンズ１１の間に１組の適切な荷電加
速プレート２１を提供し、かつ下側磁気レンズ１２とウ
ェハの間に１組の適切な荷電減速プレート２２を提供す
ることによって達成される。上側および下側レンズ１
１、１２は、磁気ダブレットを形成する。

【００６３】加速および減速領域は、総カラム長に比べ
てかなり短くすることができる。したがって、追加され
る領域でのクーロン相互作用を無視することができると
仮定することにより、許容ビーム電流の印加を得ること
ができるという仮定が成り立つ。

【数８】ここで、Ｉ＝ビーム電流＝１５μＡ、Ｖ＝ビーム・エネ
ルギー＝１００ｋｅＶ（従来）、＝３００ｋｅＶ（この
実施形態）

【００６４】したがって、この実施形態で許容可能なビ
ーム電流は、クーロン相互作用に関してぶれの同じ部分
を保つことができる場合１３５μＡである。

【００６５】実施形態４以下に述べることを除き第１から第３の実施形態と同じ
である場合がある本発明の第４の実施形態では、実効フ
ィールド・サイズは、投影レンズまたはその一部分をビ
ームのスキャン動作に同期して移動するように配置する
ことによって増大される。このようにすると、全スキャ
ンにおいてビームが横切られる空間にわたって必要な精
度の場を生成する必要はなく、電磁レンズが当該の位置
でビーム断面のサイズでありさえすればよい。したがっ
て、より大きな実効フィールド・サイズに必要とされる
大きなビームに対処することができる。

【００６６】スライダ・レンズの概念は、レンズの軸が
移動する場合に非常に大きな実効フィールドを可能にす
るものである。これは、レンズを機械的に移動させるこ
とによって行うことができるが、より良い方法は、レン
ズの電子的な動作である。このようなレンズは、ストラ
イプの量を、最終的にはダイ当たり１つに低減すること
によってオーバーヘッド時間を最小限に抑えるのに重要
な要素である。

【００６７】本発明の第４の実施形態による磁気摺動レ
ンズが図１０および１１に示されており、図１０および
１１はそれぞれ、摺動レンズを作成するための磁石シス
テムの側面図および平面図である。このシステムでは、
四重極ではなく、円形（球状）レンズ場が生成される。
したがって、小さな選択可能コイル３１の列が、実効フ
ィールドの各側に位置決めされる。ビームのスキャン運
動に同期して適切なシーケンスでこれらのコイルそれぞ
れの励磁状態を変えることにより、レンズを移動させる
ことができる。図９は、機能的円形レンズを生成するた
めに、主（スリット）コイル３２および小コイル３１の
場を加える方法を示す。小コイル３１は（中央の図を見
るとわかるように）四重極場を生じる。ある磁場をそこ
に加える（左図）ことによって、円形レンズが生成され
る（右図）。

【００６８】このレンズの性能は、プログラムＬＯＲＥ
ＮＴＺ３Ｄを用いて計算された。図１２、１４、１
５、および１６にレンズ構成および性能結果を示す。図
１３は、構成原理を例示しており、部分３２は、ギャッ
プ内に磁場を生じるためのコイルであり、この磁場は３
５００アンペアを有する場合がある。また、中心には、
四重極３１を有する列が示されている。これらのコイル
は重なる場合があり、一般には図示したよりも数が多
い。図１２は、数値シミュレーションで使用される構成
のワイヤフレーム図である。矢印３３は、高い無収差性
をもつ「円形」レンズ内の電流を示す。四重極コイル３
１が１組のみ中央に示されている。図１４および１５に
は、ＸＺおよびＹＺ平面での磁場が矢印によって示され
ている。図１６では、より低い振幅ピークを有する曲線
は（スリットからのＢｙに比例する）ギャップ内でのＢ
ｚの導出値であり、もう一方は四重極によるＢｙであ
る。

【００６９】第４の実施形態の第１の変形形態は、より
正確に「円形」のレンズを生成する。第４の実施形態の
第１の変形形態の原理を図１７に示し、その構成を図１
８および１９に示す。

【００７０】第４の実施形態の第１の変形形態では、コ
イル３２間のスリットの各側にある２つの選択可能コイ
ル３１ａによって四重極場が発生される。この選択可能
コイル３１ａは、それらがスリットの平面に垂直な（一
般に投影ビームの伝搬方向に平行な）方向にのみあり、
スリットの長さに沿ってはいないという点で第４の実施
形態のコイルと異なる。図１７に示されるように、スリ
ット場と四重極場が加わり、第４の実施形態と同様に円
形場を生成する。この図および後続の図では、影付きの
選択可能コイルは、コイルが励磁されていることを示
し、十字線は、ページへ向かう電流を示し、十字線がな
いときは、ページから出る電流を示す。より正確な円形
場を生成するためには、以下の等式を満足しなければな
らない。

【数９】ここでＢ_sはスリット磁場であり、Ｂ_Qは四重極場であ
る。この等式は、第４の実施形態の第１の変形形態によ
ってより正確に満足することができる。

【００７１】円形レンズ場は、他のコイルに電流を印加
することによって移動させることができる。したがっ
て、単に４つのコイルではなく、コイルの列を使用す
る。使用される総電流が１組の四重極に必要とされる電
流と同一になるようにして同時に２組の隣接四重極に電
流を印加することによって、円形レンズ場をｘ軸上の任
意の点に位置決めすることができる。四重極の２つの隣
接組間の励磁比が、円形レンズ場の正確な位置を決定す
る。四重極コイルがすべて同一である場合、各四重極の
コイルに等しい電流が印加されるはずである。

【００７２】第４の実施形態の第２の変形形態では、四
重極コイル３１ｂは、等式１１を満足するために単純な
巻線よりも複雑な形をしている。これは図２０に示され
る。

【００７３】スリット・コイル３２の磁場が比較的乱さ
れず、一方、四重極コイル３１ｂの磁場は等式１１を満
足するように成形される様式で、フェライトを磁気スリ
ット中に配置することができる。

【００７４】磁気スリットのレンズ鉄もまた、等式１１
を満足する四重極磁場を生成するように、より複雑な形
に成形することができる。これは、局所的に磁場の強さ
を変化させ、それにより焦点距離をスリット内の長手方
向位置に応じて局所的に適合させることができる。

【００７５】磁気スリットの幅は、磁気スリットのコイ
ルの電流を変化させることなく様々な円形レンズ場位置
に関して異なる焦点距離を可能にするように変えること
ができる。１つの円形レンズ場の周りでのスリットの非
対称性による収差は、例えば六重極など、より高次の電
子光学要素を用いて補償することができ、これは、四重
極コイル列のワイヤに補正電流を印加することによって
生成される（以下参照）。

【００７６】レンズ鉄は分割することができ、追加のコ
イルを使用して等式１１を満足する磁場を生み出すこと
ができる。

【００７７】コイルは、磁気スリットの入口で４列に、
出口で４列に配置することができ、外側列のコイルは内
側列コイルよりもはるかに薄くなっている。薄いコイル
を使用して、四重極に小さな補正場を加えて、例えば材
料公差およびミスアラインメントを補正することができ
る。

【００７８】第４の実施形態の第３の変形形態では、四
重極コイルはｚ方向で２つ以上のより小さなコイル３１
ｃ、３１ｄに分割されており、両コイル中の電流の比を
変えることによってｚ軸に沿って四重極場をシフトする
ことができる。これは例えば、スライダ・レンズの実効
主平面がｘおよびｙ方向に関して異なるｚ位置を有して
いるときの補正に使用することができる。これは図２１
および２２に示され、後者は四重極場がｚ方向にシフト
される様子を例示する。

【００７９】ｙ方向の水平方向電流によって誘導される
四重極コイルの場は、レンズ鉄またはフェライトからな
る追加のスリットを使用することによってビームから遮
蔽することができ、この追加のスリットは、スライダ・
レンズの磁気スリット、いわゆるフィールド・クランプ
の上方および下方に配置される。

【００８０】フィールド・クランプを使用して、構成外
部での正および負ｚ方向のスライダ・レンズの磁場の大
きさを制限することもできる。

【００８１】フィールド・クランプは、スライダ・レン
ズの上方または下方に配置されたスライダ・デフレクタ
と共に「共有」することができる。

【００８２】複数の円形レンズ場を、磁気スリット内の
異なる位置に同時に発生することができ、それによりマ
ルチビーム適用が可能になる。

【００８３】マルチビーム適用にスライダ・レンズが使
用される場合に配置誤差を最小限に抑えるため、ビーム
を合焦するために実際に使用される全てのレンズ場が２
つの等距離レンズ場間に位置決めされるような形で、２
つの余剰レンズ場を発生すべきである。これは対称性の
考慮から出てくるものである。

【００８４】第４の実施形態の第４の変形形態では、第
１の変形形態と同様に２つの列としてスリットの両側に
指向された選択可能コイル３４のみが提供される。この
とき、これらを使用して、図２３〜３４に示されるよう
に、様々な他の形の摺動電子光学要素を作成することが
できる。

【００８５】図２３〜２６では、２列のコイル３４を使
用してスライダ・デフレクタを形成する。これらの列の
方向はｘ軸に平行である。コイル３４は、列の方向に垂
直、ｚ軸に平行に指向される。ｘ方向での偏向を得るた
めには、ｙ方向の磁場が必要とされる。この場は、各列
２つずつの４つのコイル３５を励磁することによって得
られ、図２３および２４に示されるように、異なる列に
ある２つの対向するコイルが同一の電流を有し、同じ列
のコイルは、大きさが等しく反対向きの電流を有する。

【００８６】ｙ方向での偏向には、ｘ方向の磁場が必要
とされる。これは同じデバイスで得ることができるが、
この場合は、図２５および２６に示されるように、同じ
列にあるコイルに同じ方向の等しい電流が印加され、第
１の２つのコイルに面している他の列にある２つのコイ
ルに、大きさが等しく、しかし反対向きの２つの電流が
印加される。

【００８７】偏向場を重なり合わせて、ｘ方向とｙ方向
との両方での偏向を同時に得ることができる。これは、
２つの偏向方向に必要な電流を加算し、結果として得ら
れた電流を同じ４つのコイルに印加することによって、
またはデフレクタを「ネスティング（ｎｅｓｔｉｎ
ｇ）」することによって、すなわち偏向場の中央を介す
るｙ，ｚ平面のまわりで電流が対称になるように８つの
コイルに同時に電流を印加することによって行うことが
できる。

【００８８】列内の他のコイルに電流を印加することに
よって、各タイプの偏向場（すなわちｘ、ｙ、またはｘ
＆ｙ偏向場）をｘ軸に沿って移動させることができる。
さらに、２組の隣接デフレクタに、総電流を１組のデフ
レクタの場合と同じままにして電流を印加することによ
って、ｘ軸に沿って任意の点に位置決めすることができ
る。２つの隣接組間の励磁比が偏向場の正確な位置を決
定する。

【００８９】やはり２列のコイル３４を使用して四重極
を作成するには２つの基本原理があり、それは、これら
の列の方向がｘ軸に沿っていること、およびコイルが列
の方向に垂直に指向されていることである。これらの原
理は図２７〜３０に例示する。

【００９０】各列で反対向きの電流が存在し、それら
が、他の列にあるコイルでのやはり反対向きの電流に面
するように、各列２つずつ４つのコイル３５に大きさの
等しい電流が印加される。この構成は、電流の符号に応
じて、ｘ方向で正の焦点距離を、ｙ方向で負の焦点距離
を与える、またはｘ方向で負の焦点距離を、ｙ方向で正
の焦点距離を与える。この配置は図２７および２８に示
されている。

【００９１】ｘ，ｚ平面を電流とコイルとの両方に対称
な平面として、各列３つずつ６つのコイルに電流が印加
される。外側４つのコイルでの電流は、２つの中心コイ
ルと符号が逆である。外側４つのコイルでの電流は等し
く、中心コイルの電流も等しく、しかし外側コイル電流
と必ずしも同じでなくてよい。この構成は、電流の符号
に応じて、前の四重極構成に関して４５°回転した四重
極場を与える。この構成は、図２９および３０に示され
ている。

【００９２】どちらのタイプの四重極も、隣接コイル
に、それらのコイルがやはり四重極場を生成するように
電流を印加することによって、ｘ軸に沿った任意の点に
位置決めすることができる。四重極場の移動は、隣接四
重極のコイル励磁の比によって決定される。

【００９３】上述した２つのタイプのスライダ四重極の
場を組み合わせて、任意の角度で回転する総四重極場を
生み出すことができる。合成四重極は、図３１および３
２に示されるように、隣接コイル３５に必要な電流を印
加することによってｘ軸に沿った任意の点に位置決めす
ることができる。四重極場の移動は、隣接する合成四重
極のコイル励磁の比によって決定される。この回転四重
極は、非点補正装置として使用することができる。

【００９４】再び２列のコイル３４を使用して、図３３
および３４に示されるようにスライダ六重極を形成する
ことができる。これらの列の方向はｘ軸に沿っている。
コイルは、列の方向に垂直に指向されている。六重極場
は、電流が各列３つずつ６つのコイル３５に印加される
ときに誘導され、励磁コイル３５は、ｘ，ｚ平面のまわ
りに対称的に配置されている。コイルでの電流の方向
は、対向するコイルとも隣接するコイルとも反対向きで
あり、４つの外側コイルの電流は全て大きさが等しく、
２つの中心コイルの電流も大きさが等しい。

【００９５】第４の実施形態の全ての変形形態におい
て、選択可能コイルをレンズ鉄またはフェライト・コア
３６の周りに巻きつけて場の強さを高めることができ
る。レンズ鉄またはフェライトのプレートは、スライダ
・デフレクタの上方および下方でフィールド・クランプ
として使用することができ、電子ビームからの水平方向
電流を遮蔽して、光軸に沿った磁場の大きさを制限す
る。コイルは、単一ターンまたは湾曲ワイヤからなって
いてもよい。性能を最大限高め、収差を最小限に抑える
ために、コイルを単純な巻線よりも複雑な形で作成する
こともできる。コイルを、ｚ方向で２つ以上のより小さ
なコイルに分割することができ、両コイルでの電流の比
を変えることによってデフレクタの枢支点をシフトする
ことができる。

【００９６】実施形態５本発明の第５の実施形態では、図３５に示されるよう
に、交差点４３の両側でダブレットの形で２つの摺動レ
ンズ４１、４２が組み合わされている。実効発生レンズ
の移動が矢印によって示されている。本発明の第５の実
施形態は、その他の点では上述した実施形態と同じであ
る。

【００９７】第５の実施形態の投影システムの第１の変
形形態を図３７に示す。これは、マスクＭＡから基板Ｗ
まで、順に、スライダＸデフレクタ１０３スライダ・レンズ１０１スライダＸデフレクタ１０４アパーチャ１０６スライダＸデフレクタ１０７スライダＸデフレクタ１０８スライダ・レンズ１０２スライダＸデフレクタ１０９スライダＸデフレクタ１１０を備える。この投影システムは縮小率４のダブレットで
あり、歪曲および収差の影響を最小限に抑える。したが
って、交差点で点対称となる。

【００９８】ダブレットはまた、焦点板からレンズ主平
面までの光路長が、レンズ主平面から交差点までの光路
長と等しいことを必要とする。この条件は、レンズの主
平面の上方および下方にデフレクタを等距離で配置する
ことによって満足される。

【００９９】偏向角度は重要である。これは偏向非点収
差をもたらす。デフレクタを四重極と組み合わせること
によって補償可能である。

【０１００】この構成は、最小数の要素を使用してダブ
レット条件を満足するが、デフレクタの位置は、その位
置がスライダ・レンズの対象物および像焦点距離の対称
性を決定するので、関連付けられている。

【０１０１】図３８は、第５の実施形態の投影システム
の第２の変形形態を示す。これは、マスクＭＡから基板
Ｗまで、順に、スライダＸデフレクタ１１３アパーチャ１０６スライダＸデフレクタ１０８スライダ・レンズ１０２スライダＸデフレクタ１０９スライダＸデフレクタ１１０を備える。

【０１０２】この場合も、投影システムは縮小率４のダ
ブレットであり、歪曲および収差の影響を最小限に抑
え、交差点で点対称となっている。

【０１０３】ダブレットはまた、焦点板からレンズ主平
面までの光路長が、レンズ主平面から交差点までの光路
長と等しいことを必要とする。この条件は、レンズ上方
およびレンズ下方での特定の偏向比によって満足するこ
とができる。

【０１０４】ビームは直進してスライダ・レンズを通過
する。これにより、第６の実施形態の第１の変形形態の
場合よりも収差が少なくなる。

【０１０５】追加のデフレクタが、スライダ・レンズの
上方および下方に直接位置決めされる。ビームがレンズ
場を去った後でのみ偏向場を開始することが好ましい。
これは、この場がビームを回転させるためである。した
がって、レンズを小さくすべきであり、フィールド・ク
ランプが、ｚ軸に沿って場を制限しなければならない。
これは図３９および４０に示され、これらの図はそれぞ
れデフレクタ・レンズ・デフレクタ・グループ１１１、
１０２、１０４および１０８、１０２、１０９を示す。
これらの図では、スライダ・レンズの選択可能コイルが
１２１ａ、１２１ｂおよび１３１ａ、１３１ｂで表さ
れ、スリット・コイルが１２２、１３２で表される。ス
ライダ・デフレクタは、コア１２６、１３６に巻き付け
られた選択可能コイル１２５、１３５によって形成され
る。フィールド・クランプは、１２４、１２７、１３
４、１３７で表される。

【０１０６】偏向角度は重要である。これは偏向非点収
差をもたらす。デフレクタを四重極と組み合わせること
によって補償可能である。

【０１０７】この変形形態では、ビームが、システム軸
に平行にスライダ・レンズを通過する。これにより、収
差ぶれが最小限に抑えられ、しかし偏向角はより大きく
なり、したがって偏向収差も大きくなる。これは、レン
ズ領域で偏向がないためである。

【０１０８】図４１に、第５の実施形態の投影システム
の第３の変形形態を示す。これは、マスクＭＡから基板
Ｗまで、順に、スライダＸデフレクタ１０３スライダＸデフレクタ１１１スライダ・レンズ１０１スライダＸデフレクタ１１３スライダＸデフレクタ１０４アパーチャ１０６スライダＸデフレクタ１１２スライダＸデフレクタ１０８スライダ・レンズ１０２スライダＸデフレクタ１０９スライダＸデフレクタ１１０を備える。

【０１０９】前と同様に、投影システムは縮小率４のダ
ブレットであり、歪曲および収差の影響を最小限に抑
え、交差点で点対称となっている。

【０１１０】ダブレットはまた、焦点板からレンズ主平
面までの光路長が、レンズ主平面から交差点までの光路
長と等しいことを必要とする。この条件は、レンズの主
平面の上方および下方にデフレクタを等距離に配置する
ことによって満足される。

【０１１１】ビームは直進してスライダ・レンズを通過
する。これにより、第１の変形形態の場合よりも収差が
少なくなる。

【０１１２】第１の変形形態と比べると、追加のデフレ
クタ１１１、１１３が、スライダ・レンズの上方および
下方に直接位置決めされている。ビームがレンズ場を去
った後でのみ偏向場を開始することが好ましい。これ
は、この場がビームを回転させるためである。したがっ
て図３９および４０に示されるのと同様に、レンズを小
さくすべきであり、フィールド・クランプが、ｚ軸に沿
った場を制限しなければならない。

【０１１３】偏向角度は重要である。これは偏向非点収
差をもたらす。デフレクタを四重極と組み合わせること
によって補償可能である。この変形形態では、スライダ
・レンズ１０１、１０２の上方および下方でのデフレク
タの場所および励磁状態に対称性がある。これはまた、
四重極レンズ場の場合にも当てはまる。

【０１１４】この変形形態では、ビームは、システム軸
に平行にスライダ・レンズを通過する。これにより、収
差ぶれが最小限に抑えられる。また、四重極場を加える
ことによって非点収差デフレクタの場合にもダブレット
条件が満足される。しかし、偏向角度はより大きく、し
たがって偏向収差もより大きい。これは、レンズ領域内
および交差点付近で偏向がないためである。

【０１１５】図４２に、第５の実施形態の投影システム
の第４の変形形態を示す。これは、マスクＭＡから基板
Ｗまで、順に、スライダＸデフレクタ１０３３つのスライダ四重極１１４、１１５、１１６スライダＸデフレクタ１０４アパーチャ１０６スライダＸデフレクタ１０７３つのスライダ四重極１１７、１１８、１１９スライダＸデフレクタ１１０を備える。

【０１１６】前と同様に、投影システムは縮小率４のダ
ブレットであり、歪曲および収差の影響を最小限に抑
え、交差点で点対称である。

【０１１７】この変形形態では、複数の四重極１１４〜
１１６および１１７〜１１９の組合せが円形レンズとし
て働く。この利点は、ビームがそのようなレンズで回転
しないことである。したがってデフレクタを偏向場と組
み合わせて、より小さい偏向角度をもたらすことができ
る。これは偏向収差を最小限に抑える。

【０１１８】ダブレットの条件を満足するために、対称
円形レンズを用いて以下のシステム要件が満足される。
−焦点板平面に垂直に出る光線が、交差点面で光軸を横
切らなければならない。これはｘおよびｙ方向で満足さ
れなければならない。−焦点板平面での光軸上の一点か
ら光軸に対して特定の角度で出る光線が、光軸に平行に
交差点面を通過しなければならない。これはｘおよびｙ
方向で満足されなければならない。

【０１１９】偏向角度は重要である。これは偏向非点収
差をもたらす。デフレクタを四重極と組み合わせること
によって補償可能である。この変形形態では、スライダ
・レンズの上方および下方でのデフレクタの場所および
励磁状態に対称性がある。これは、四重極レンズ場の場
合にも当てはまる。

【０１２０】この変形形態では、マルチビーム装置にお
いてビームレットごとに焦点距離を調節することができ
る。これはスライダ・レンズでのスリット場の場合と同
様、全体的な場が存在しないためである。ビーム回転が
なく、したがってデフレクタを四重極と組み合わせるこ
とができる。ダブレット条件は、四重極場を加えること
によって非点収差補正デフレクタの場合にも満足され
る。

【０１２１】図４３は、第５の実施形態の投影システム
の第５の変形形態を示し、マスクＭＡから基板Ｗまで、
順に、スライダＸデフレクタ１０３ハイブリッド・スライダ・デフレクタ四重極１４１スライダ四重極１４２ハイブリッド・スライダ・デフレクタ四重極１４２スライダＸデフレクタ１１３アパーチャ１０６スライダＸデフレクタ１０７ハイブリッド・スライダ・デフレクタ四重極１４４スライダ四重極１４５ハイブリッド・スライダ・デフレクタ四重極１４５スライダＸデフレクタ１１０を備える。

【０１２２】前と同様に、投影システムは縮小率４のダ
ブレットであり、歪曲および収差の影響を最小限に抑
え、やはり交差点で点対称である。

【０１２３】複数の四重極の組合せが円形レンズとして
働く。この利点は、ビームがこのレンズで回転しないこ
とである。したがってデフレクタを偏向場と組み合わせ
て、より小さい偏向角度をもたらすことができる。これ
は偏向収差を最小限に抑える。

【０１２４】ダブレットの条件を満足するために、円形
レンズとして働く対称トリプレットを用いて以下のシス
テム要件が満足される。−焦点板平面に垂直に出る光線
が、交差点面で光軸を横切らなければならない。これは
ｘおよびｙ方向で満足されなければならない。−焦点板
平面での光軸上の一点から光軸に対して特定の角度で出
る光線が、光軸に平行に交差点面を通過しなければなら
ない。これはｘおよびｙ方向で満足されなければならな
い。

【０１２５】ビームは直進して中心レンズを通過する。
おそらく、これは第４の変形形態の場合よりも収差が少
なくなる。しかし、四重極間の領域で偏向が可能でない
ため、偏向角度はより大きくなる。

【０１２６】偏向角度は重要である。これは偏向非点収
差をもたらす。デフレクタを四重極と組み合わせること
によって補償可能である。この変形形態では、スライダ
・レンズの上方および下方でのデフレクタの場所および
励磁状態に対称性がある。これは、四重極レンズ場の場
合にも当てはまる。

【０１２７】この変形形態では、マルチビーム装置にお
いてビームレットごとに焦点距離を調節することができ
る。これはスライダ・レンズでのスリット場の場合と同
様、全体的な場が存在しないためである。ビーム回転が
なく、したがってデフレクタを四重極と組み合わせるこ
とができる。ビームは光軸に平行に中心四重極を通過す
る。ダブレット条件は、四重極場を加えることによって
非点収差補正デフレクタの場合にも満足される。しか
し、四重極間での偏向がないため、第４の変形形態より
も偏向角度が大きくなる。

【０１２８】図４４に示される第６の変形形態は、第５
の変形形態と同様であるが、スライダ・デフレクタを省
き、したがって、ハイブリッド・スライダ・デフレクタ
四重極１５１、１５３、１５４、１５６およびスライダ
四重極１５２、１５５のみを備える。この変形形態は、
最小数の構成要素を有しており、四重極を互いに大きく
離して配置することができる場合には、偏向角度が第５
の変形形態と同様になる。

【０１２９】実施形態６本発明の第６の実施形態は、第５の実施形態の一変形で
ある。図３６に示されるように、摺動レンズ５１、５２
は、この場合も交差点５３の両側に位置決めされ、湾曲
しており、それにより発生球状レンズは矢印によって示
されるように弓形パスをたどる。投影ビームを曲げるた
めの追加の磁場が領域５４、５５、５６、および５７内
に発生する。全体的な効果は、投影ビームの曲がりの鋭
さを低減し、収差を低減することである。

【０１３０】実施形態７上述した実施形態と同じである場合がある本発明の第７
の実施形態は、小さい収束角を有して、システムでのク
ーロン相互作用の影響を低減する。小さな収束角は、大
きな露光フィールドを可能にし、軸方向色収差を低減す
る。

【０１３１】第６の実施形態によれば、オフアクシス電
子が軸を横切るのを禁止するために、電子源で磁場が提
供される。電子はこの軸の周りを、らせん状に動くこと
になる。したがって、この実施形態で「渦巻き」の形を
取る交差点を大きくすることができ、一方、ウェハでの
収束角は小さくなる。ランディング角度は垂直でなく、
しかしそれでも照明角度の許容範囲内にある。フィール
ド曲率ぶれは、このときフィールド曲率歪曲に変換され
る。これらは、マスクの予歪によって補正することがで
きる。

【０１３２】より具体的には、電子源での磁場Ｂ_sが、
電子にφ方向の速度成分を与える。電子の運動に垂直な
速度は、軸からの距離γ_cに比例する。この速度
（Ｖ_⊥s）、ウェハでの横方向速度（Ｖ_⊥w）、およびウ
ェハでのｚ方向速度（Ｖ_za）は、

【数１０】によって与えられる。

【０１３３】ウェハでの傾斜角（Ｖ_⊥w／Ｖ_za）が１０
ｍｒａｄのとき、露光フィールドＦが０．２５×０．２
５ｍｍ²である場合には１Ｔの磁場が必要である。露光
フィールドが１×１ｍｍ²の場合は０．２５Ｔとなる。

【０１３４】これは以下の電子源特性を必要とする。８
５×８５μｍ²（３４０×３４０μｍ²）の正方形からの
８０μＡが電流密度Ｊ＝１．１１×１０⁴Ａ／ｍ²（４×
１０³Ａ／ｍ²）を意味する。これは、２０００Ｋでの低
減された明るさＢ_r＝Ｊ／ｋＴ＝６．５×１０⁴Ａ／
ｍ²．ｓｒ．ｅＶ（４×１０³Ａ／ｍ²．ｓｒ．ｅＶ）に
対応し、ＬａＢ₆または酸化物カソードの典型的な明る
さである。列挙した値は、０．２５×０．２５ｍｍ²の
露光フィールドの場合である。括弧内の値は、ウェハで
の露光フィールドが１×１ｍｍ²の場合に有効である。

【０１３５】許容可能ビーム電流のゲインを、以下の２
つの場合で比較する。１．大きな露光フィールド・サイズ（１×１ｍｍ²）お
よび小さな収束角（０．３ｍｒａｄ）を有する従来のシ
ステム２．大きな露光フィールド・サイズ（１×１ｍｍ²）お
よび渦巻き交差点を有するシステム。最大傾斜角は１０
ｍｒａｄであり、収束角は０．３ｍｒａｄである。アパ
ーチャはこの場合、正方形である。コーナでは、ビーム
が１０ｍｒａｄ×４０ｍｍ焦点距離であり、したがって
５６０×５６０μｍ²の正方形である。主要な相互作用
はこの場合も交差点において起こる。これはウェハでビ
ームが１０００×１０００μｍ²であるためである。確
率的クーロン相互作用に関してＪａｎｓｅｎのスケーリ
ング則が有効であると仮定する。したがって、

【数１１】ここでｒｃ＝交差点の半径であり、ケース１＝１２μ
ｍ、ケース２＝３９６μｍである。

【０１３６】渦巻き交差点は、５．７倍の電流増加を与
えると計算することができる。この計算の不確かさのた
め、その改善を控え目に想定すると、少なくとも２倍と
いうことになる。これは、ウェハでの露光フィールドが
１×１ｍｍ²のとき約６０μＡの電流を与える。装置の
残りの部分に対していくつか修正することがこの実施形
態では望ましい。・ランディングが垂直でない。角度は照明に使用される
円錐範囲内にあるが、これは、ウェハの高さ誤差がぶれ
ではなくパターンの移動をもたらすことを意味し、配置
に対する要件がぶれに対する要件よりも厳しくなる。・マスクが予歪されていなければならない。傾いた照明
によって生じる歪曲は、露光フィールド・サイズが大き
いため従来のシステムの約１６倍になる。したがって、
ウェハで３００〜８００ｎｍ程度であり、そのためマス
ク・パターンはコーナで約１．５〜３．５μｍだけ歪曲
されなければならない。・スキャニングではなくステッピング。予歪されたマス
クはまた、別の書込みストラテジを必要とする。照明を
１つのストライプにわたって連続的にスキャンすること
はできない。これは、フィールドの各点がまず正の傾斜
角で照明され、その後照明の他端で、負の傾斜角となる
ためである。したがって、その代わりに、正方形照明フ
ィールドによって照明される明確に画定された正方形の
サブフィールドが提供される。各サブフィールドは予歪
を有し、これは、照明時のオフアクシスの程度によって
異なる。１時間あたり４０ウェハでは、１×１ｍｍ²サ
ブフィールドの照明時間が１〜２ミリ秒程度である。サ
ブフィールド間で、デフレクタおよび補正器がリセット
され、維持されなければならない。露光中、両方向に例
えば１０μｍの照明スキャンによってシーム・ブレンデ
ィングを行うことができる。１つの代替形態は、可変形
状照明である。

【０１３７】図４５および４６は、４つの計算された電
子軌道に関する横方向位置Ｔｐと長手方向位置Ｌｐの関
係を示す。電子は、１０ｍｒａｄ（図４５に示された従
来のシステム）および０．３ｍｒａｄ（第６の実施形
態、渦巻き交差点を有する）の角度で発射される。この
結果は、イメージがウェハから４０５ｍｍで合焦される
こと、および縮小率４が達成されることを示す。

【０１３８】この計算では、電子源付近の磁場がシミュ
レートされている。粒子は、φ方向に追加の方向を得
る。縁部およびコーナでの粒子は、それぞれ７．９６ｍ
ｒａｄおよび１１．３ｍｒａｄを得る。半開き角は、同
時に１０ｍｒａｄから０．３ｍｒａｄへ減少する。この
計算は、以下のスポット・サイズを予測する。

【表４】

【０１３９】スポット・サイズの減少は、コーナで約１
０分の１である。両計算から求められたフィールド曲率
は、５分の１に減少する（適合係数：１０ｍｒａｄに関
して−０．７８６、０．３ｍｒａｄに関して−０．０３
４８）。

【０１４０】電子は、マスクを通過するときにエネルギ
ーを損失する。実験測定値は、損失が約２２ｅＶである
ことを示す。上の計算は、９９．９７８ｋｅＶのエネル
ギーを有する電子に関して繰り返された。スポット・サ
イズに対する影響は最小限であった（０．０２ｎｍの変
化）。これは、従来の設計に比べて軸方向色ぶれを２０
分の１に低減する小さな収束角のためである。焦点は、
より遅い電子に関して約−１０μｍだけシフトした。

【０１４１】電子がウェハに到達する角度は、電子が１
０ｍｒａｄの角度で発射される通常の場合には±４０ｍ
ｒａｄである。磁場がオンに切り換えられると、開き角
は小さくなり、しかし電子は、マスクに到達するときに
ある角度を有する。スポット・サイズはいくつかの長手
方向位置に関して計算した。図４７に、マスクで４．０
ｍｍ正方形サブフィールド・サイズを取った場合の計算
結果を示す。電子のエネルギーは１００ｋｅＶであっ
た。３つの曲線は、４０４ｍｍと４０８ｍｍの間の長手
方向位置Ｌｐに関するスポット・サイズの標準偏差であ
る。ウェハは、マスクから約４０５ｍｍの位置に位置決
めすることができる。これは、中心および縁部でほぼ同
じになるぶれサイズを与える。矢印Ｃ、Ｃｏ、およびＥ
はそれぞれ、基板の中心、コーナ、および縁部の方向を
示す。

【０１４２】電子は、マスクでのφ方向の運動により、
ウェハに到達したときに追加の角度を有する。図４８
は、長手方向位置Ｌｐの様々な値に対する、非摂動の場
合に関するコーナの回転Ｒｃを示す。電子は４×４ｍｍ
²のグリッドから発射された。これは、ウェハとマスク
の間の距離に応じてマスクの歪曲を考慮することができ
ることを意味する。

【０１４３】上の計算は基本的に以下の２つのことを実
証する。・渦巻き交差点を用いると良好なイメージング品質を実
現することができる。・システム・パラメータの再最適化（より大きな露光フ
ィールド、より小さな収束角）が、収差の影響を低減す
るのに有利である。これは拡張性を改善する。

【０１４４】特に有利には、第７の実施形態の渦巻き交
差点の概念を、第４、第５、および第６の実施形態によ
るスライダ・レンズと組み合わせて、実効フィールドを
ダイ全体に対して改善することができることに留意され
たい。

【０１４５】実施形態８以下に述べることを除き上述の実施形態と同じである場
合がある本発明の第８の実施形態も、小さな収束角を有
して、システムのクーロン相互作用の影響を低減する。

【０１４６】第８の実施形態によれば、マスクＭＡは磁
場内部に配置され、この磁場は、ウェハＷで１６倍強い
場に収束する。したがって、電子はフィールド・ライン
の周りをほぼ１回旋回して、ウェハ上に４分の１に縮小
されたマスク・イメージを形成する。この目的のための
最も簡単な磁場形態は、Ｐ．ＫｒｕｉｔおよびＭ．Ｌｅ
ｎｃ（ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙ
ｓｉｃｓ７２，１９９２，ｐｐ．４５０５）に記述さ
れた磁気単極場または１／ｚ²磁場である。これを図４
９に示す。Ｒ＝５ｍｍおよびＳ＝０．２ｍｍであると
き、図５０に示される大きなリング形状の露光フィール
ドを、例えば８ｍｍ幅で生成することができる。これ
は、光軸から同じ半径にある全ての位置が同じ収差を受
けるので可能である。

【０１４７】ビームの傾斜角はフィールド・サイズに比
例する。例えば、マスク・ウェハ距離が４００ｍｍであ
り、ウェハでの環状露光フィールドの半径が５ｍｍ（焦
点板では２０ｍｍ）である場合、傾斜角は３７．５ｍｒ
ａｄである。これは、ウェハでテレセントリック・ラン
ディングが可能であり、しかし焦点板での角度が２９ｍ
ｒａｄ（３７．５ｍｒａｄの３／４）であることを意味
する。これは当然、焦点板の位置決めに必要な精度を決
める。ウェハで１０ｎｍの配置誤差がある場合、焦点板
の位置は、光軸に沿って１．２μｍ未満の近軸位置内に
なければならない。

【０１４８】ビームの傾斜角がフィールド・ラインに関
して０である場合は全ての歪曲がゼロであることを実証
することができる。

【０１４９】ウェハでの垂直ランディングに関するこの
タイプの投影システムの幾何的光学性能を計算するため
に、プログラムＭＬＤ（磁気レンズ設計）を使用してシ
ミュレートが行われる。図５１に、いくつかの結果を示
す。図５１では、ｚ＝０ｍｍがウェハ平面に対応し、ｚ
＝４００ｍｍが焦点板平面に対応する。焦点板およびウ
ェハの位置での磁場の強さはそれぞれ０．０３１Ｔおよ
び０．５Ｔである。

【０１５０】以下の表に、磁気単極レンズのいくつかの
収差係数を与える。

【表５】

【０１５１】上の表の係数を用いて、環状フィールドで
の収差ぶれを計算することができる。ｄ_fc＝Ｃ_fcＦ²σ＝Ｃ_fc（Ｒ＋Ｓ）²σ＝Ｃ_fc（Ｒ²＋２ＲＳ＋Ｓ²）σ （１５）ｄ_di＝Ｃ_diＦ³＝Ｃ_di（Ｒ＋Ｓ）³＝Ｃ_di（Ｒ³＋３Ｒ²Ｓ＋３ＲＳ²＋Ｓ³）（１６）括弧内の第１項は、環状露光フィールドにわたって一定
であり、補正することができる。したがって、最も大き
な寄与因子は、ｄ_fc＝２Ｃ_fcＲＳσ （１７）ｄ_di＝３Ｃ_diＲ²Ｓ（１８）である。

【０１５２】第８の実施形態は、動的デフレクタを必要
としない点で有利である。磁気単極を使用する第８の実
施形態では、マスクとウェハ両方でのランディングを鉛
直にすることができる。

【０１５３】実施形態９以下に述べることを除き上述の実施形態と同じである場
合がある第９の実施形態もまた、小さな収束角を有し
て、システムでのクーロン相互作用の影響を低減する。

【０１５４】第９の実施形態では、マスクがやはり磁場
内部に配置され、この磁場は、ウェハで１６倍強い場に
収束し、それにより電子がフィールド・ラインの周りを
ほぼ１回旋回して、ウェハ上に４分の１に縮小されたマ
スク・イメージを形成する。１つまたは複数のアパーチ
ャをビームの周りに配置することによって、スキャッタ
リング・コントラストが高まる。交差点がないので、開
口数を非常に小さくすることができ、それによりフィー
ルドを大きくすることができる。予歪マスクは必要な
い。電子源は磁場内にある。フィールドの構成が図５２
に示され、結果として生じる電子軌道（実線）が、従来
レンズの軌道（点線）と比較して図５３に示されてい
る。

【０１５５】第９の実施形態では、焦点板からウェハへ
の距離が４００ｍｍの場合、焦点板は、２．８×１０^-3
Ｔの均質磁場内に配置される。１６０ｍｍ後に、場は、
実質的に段階的な形で１．１×１０^-2Ｔに増大する。こ
の場において、電子が半円をなし、軸に向かって３／４
進む。マスクから３６０ｍｍで、場は、やはり実質的に
段階的に４．５×１０^-2Ｔまで増大する。これにより、
電子は螺旋運動を止められ、ウェハに向かって直進し、
ウェハに垂直に照射する。第２の場のジャンプは、ほぼ
負の電子レンズとして働く。ウェハで、ビームはフィー
ルドよりも決して小さくなく、そのため空間電荷効果が
低減される。導入される１つの収差は、色回転誤差であ
る。オフアクシス・サブフィールドが照明されるとき、
デフレクタおよび補正器場がビームを「曲線」軸上に保
つことができ、垂直ランディングを維持することができ
る。しかし、ビームは決してシステムの軸上にはなく、
したがってコントラスト・アパーチャはその位置で動的
でなければならない。これを実現するにはいくつかの方
法がある。・コントラスト・アパーチャを簡単な構成にすることが
でき、位置精度が非常に高くなく、したがって機械的移
動を構成することができる。４０ＷＰＨでの１×１ｍｍ
²フィールドの場合、移動は、約１０ミリ秒の間に８ｍ
ｍ、したがって約１ｍ／秒でなければならない。・書込みストラテジを、アパーチャが回転する必要がな
いように順序付けすることができる。このとき、一連の
アパーチャを回転ディスク上に提供することができる。
回転が必要である場合、反対方向に回転するアパーチャ
を有する２つのディスクを使用することができる。・コントラスト・アパーチャはスリットであってもよ
い。

【０１５６】この概念の光学的特性は、プログラムＭＬ
Ｄ（磁気レンズ設計）を用いて計算された。結果を以下
の表、ならびに図５４および５５に示す。

【表６】

【０１５７】上の表は、第９の実施形態でのほとんどの
収差係数が、従来システムのものに匹敵することを示
す。１つだけ例外がある。それは横方向色収差である。
このぶれ寄与因子は、マスクでのエネルギー損失を低減
した場合に改善することができる。

【０１５８】図５４に、第９の実施形態におけるレンズ
・レイアウトおよび磁場の強さを示し、図５５に、電子
ビーム光線を示す。曲線６１および６２に、それぞれＸ
ＺおよびＹＺ平面での光線を示す。曲線６３にＸＹ平面
での光線を示す。

【０１５９】特に有利には、第１０の実施形態を、本発
明の第４から第６の実施形態の摺動レンズ概念と組み合
わせて、実効フィールドをダイ全体に対して改善するこ
とができることに留意されたい。

【０１６０】実施形態１０以下に述べることを除き上述した実施形態と同じ場合が
ある本発明の第１０の実施形態では、従来の磁気ダブレ
ットの代わりに２つの円形（球形）レンズを用いること
によって非点収差交差点が提供される。図５６に示され
るように、両垂直方向での等しい倍率（Ｍ＝０．２５）
や、焦点板およびウェハでのテレセントリシティ（ｔｅ
ｌｅｃｅｎｔｒｉｃｉｔｙ）などの制約を満たすことが
できる。中心光線のみを考慮すると、交差点は、第１０
の実施形態では、１点から、最小錯乱円を間に有する２
つの交差点線の組に変わる。特に、小さな開き角を有す
るシステムでは、クーロン相互作用「ホット・スポッ
ト」がより分散される。小さな収束角がウェハでの１×
１ｍｍ²の大きな露光フィールドと組み合わされる場合
にこれは有利である。

【０１６１】図５６は、４つの四重極を有し、テレセン
トリックであり、倍率０．２５を有するシステムに関す
る原理光線を示す。異なる第１の添字を有する光線は、
２つの垂直方向でのビームを表す。点線は、露光フィー
ルドの縁部にある焦点板に対する公称値から始まる。実
線は、軸上の特定の開き角から始まる。

【０１６２】上述のシステムは、線源Ｒ＝０．７５ｍｍ
（露光フィールド０．２５×０．２５ｍｍ²）と、開き
角α＝０．７５ｍｒａｄ（ウェハ・レベルで３ｍｒａ
ｄ）を有する収差のない（理想）システムに関してＰＯ
ＣＡＤでモデル化された。誤差の丸めにより、焦点板上
の一点が、直径７．５ｎｍを有するスポットとしてイメ
ージされた。四重極要素に関する楽観推定値Ｃ_s＝ｆに
従う収差を加える場合、コーナ・フィールドでの収差
は、ミクロン程度になる。

【０１６３】四重極では、はるかに小さい開き角が想定
される。収差のない投影システムは、α＝０．０７５ｍ
ｒａｄ（焦点板レベル）または０．３ｍｒａｄ（ウェハ
・レベル）でモデル化された。所望の倍率でのイメージ
ングがこの理想システムに関して完全に行われる。ぶれ
サイズのディスクは、全てのフィールド座標に関して
０．４ｎｍ未満である。誤差の丸めにより正確な点合焦
は見られなかった。したがって、ＰＯＣＡＤモデルが働
く。Ｃ_s＝１／Ｓ＝ｆ（楽観最小推定値）と等しい球面
収差を全ての四重極要素に加えた後、ぶれのディスクは
直径１００ｎｍ程度で生じる。

【０１６４】モデル化されたシステムが図５７に示さ
れ、４つの四重極が７１、７２、７３、および７４であ
る。７５はウェハである。簡単な光線トレース・プログ
ラムを用いて、焦点板縁部（しかしコーナではない）で
の点に関して（予想される）様々な角度で（一方向のみ
に）放出された光線に関してランディング位置が計算さ
れた。結果は、以下の表に列挙され、１０光線の２組の
座標を与える。２組の光線は、それぞれフィールド位置
（ｘ＝２ｍｍ、ｙ＝０ｍｍ）および（ｘ＝０ｍｍ、ｙ＝
２ｍｍ）から発し、焦点板で０〜０．０７５ｍｒａｄの
範囲にある角度α＝ａｒｃｔａｎｘ’およびβ＝ａｒｃ
ｔａｎｙ’で放出される。

【表７】

【０１６５】ランディング位置が約４μｍ離れ、しかし
全ての光線に関する差はわずか約１８２ｎｍ（ｘ方向）
および１００ｎｍ（ｙ方向）であると結論付けることが
できる。これらの数値は、大きな歪曲、および何らかの
他の収差を提示しており、そのうち最悪のものを補償す
ることができる。したがって、解析モデルに従って、四
重極に基づく投影システムが可能であると結論付けられ
る。初期結果は、１×１ｍｍ²露光フィールドおよび
０．３ｍｒａｄ収束角で大きな歪曲を示し、この歪曲
は、マスク内で補正することができるが、かなりの他の
収差がある。確率的クーロン相互作用は、収束角とは無
関係にライン交差点間で、ディスクのサイズの約半分の
交差点直径に相当する。

【０１６６】四重極システムの概念は、上述した第４か
ら第６の実施形態に関係して述べたように、スライダ・
レンズと組み合わせて、実効フィールドをダイ全体に対
して改善することができる。このスライダ・レンズは、
ここでは四重極レンズでなければならない。これは、ス
リット・レンズの場を除去することによって上述した設
計を用いて得られる。

【０１６７】第１０の実施形態の変形形態では、非対称
ダブレットを作成するために２×２四重極を使用するの
ではなく、２つの（反対称）四重極トリプレットを使用
することもできる。このトリプレットは、円形レンズと
して効果的に働く。これは、非点収差交差点がないこと
を意味する。しかし、システムを介するビーム・パス
は、通常のダブレットと同様であり、コントラスト・ア
パーチャに関して（反）対称である。これは、収差補償
がより良いことを意味する。ビーム・パスでの回転がな
いため、異方性収差がない。これは、焦点板で静電場を
使用してフィールド曲率の補正をした後に、収差がより
小さくなることを意味する。これは、より大きいビーム
電流を見込む。焦点板に電場が存在するとき、フィール
ドの曲率の補償が可能である。フィールド曲率の補正お
よび大きなショット・フィールド・サイズにより、対応
する円形レンズ・ベースのダブレット・システムよりも
ビーム電流が大きくなる。

【０１６８】実施形態１１第１１の実施形態は、上述した第４から第６の実施形態
のスライダ概念の変形形態である。図５８は、スライダ
・レンズ８０のスリット８１における投影ビームＰＢ
と、矢印によって示されるそのスキャン動作とを示すス
ライダ概念の断面図である。第１０の実施形態では、ス
ライダ概念の実効フィールド・サイズがショット・サイ
ズに比べて大きいということを用いて、システム内部に
第２のビームを提供することを可能にする。２つのビー
ムは、交差点領域を除き、システム内部で比較的離れて
いる。交差点領域以外でのクーロン相互作用は無視でき
る。この領域は総ビーム・パスに比べて短いので、クー
ロン相互作用は、二重の電流を用いた単一ビーム・シス
テムの場合よりも小さい。これは、総ビーム電流を、単
一ビーム電流の２倍よりも実質的に大きくすることがで
きることを意味する。また、ぶれの確率的部分は、ぶれ
が主に交差点領域で発生するため大きくなる。広域空間
電荷ぶれは、交差点以外の領域で主に発生するため、非
常に大きく増大することは考えられない。

【０１６９】１つのスライダ・レンズに２つのビームを
使用することに加え、図５９に示されるように２つのレ
ンズ８２、８３を並べて組み合わせることも可能であ
る。これらのビームレットＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３、お
よびＰＢ４は、１つのダイで異なる露光フィールドをプ
リントすることができる。しかし、複数のダイにプリン
トすることも可能である。例えば１６のビームレットの
アレイが４×４ダイにプリントするとき必要な偏向は最
小である。

【０１７０】図６０は、複数ビームを有するスライダ・
レンズ・システムを示す。図６１は、単一ビーム対複数
ビーム・システムでのクーロン力を示す。複数ビームを
有するスライダ・システムでは、両ビームが重なる軌道
部分が小さく、図６１に斜線を付けた領域である。これ
らのビームレットは非常に小さな領域でしか干渉しない
ため、クーロン相互作用は、ビーム電流のより低い累乗
でスケールを取る。したがって、等しいクーロン相互作
用ぶれで単一ビームを用いるよりも多くの電流が投影シ
ステムを通過できる。この概念では、複数のダイで同時
にプリントすることさえ可能になる。これは、ウェハの
加熱を低減する。

【０１７１】図６２に、第１１の実施形態の第１の変形
形態の投影システムを示す。この変形形態では、当該の
装置２０２を通過して当該のスキャン電子光学システム
２０１、２０３によって、５つのビームレットが基板Ｗ
上に合焦される。各電子光学システムは、図４４と同様
に構成される。

【０１７２】複数のビームレットが単一のスライダ・シ
ステムに組み合わされ、その一方で、ビームレットは個
別のダイに書込みを行う。ビームレットに左から右へ１
〜５の番号を付けて、書込みストラテジを以下のように
説明することができる。−各機械的スキャンで、ダイ全
体が露光される。ただし、ストライプ１はダイ１に露光
され、ストライプ２はダイ２に露光され、以下同様であ
る。−次に、ウェハ段が次のダイ位置に移動される。こ
のとき、ストライプ１がダイ２に露光され、ストライプ
２がダイ３に露光され、以下同様である。−次に、ウェ
ハ段がその次のダイ位置に移動される。このときは、ス
トライプ１がダイ３に露光され、ストライプ２がダイ４
に露光され、以下同様である。このようにして、ダイ全
体が露光される。

【０１７３】ビームレット間の距離はダイ・サイズによ
って決まる。したがって、アパーチャ・アレイも別のダ
イ・サイズに対しては変えなければならない。

【０１７４】各ビームレットに関する光軸は直線であ
る。これは、ビームレットが追加の偏向を伴わずに組み
合わされることを意味する。図４４に示されるデフレク
タを使用して、例えばダイ・サイズが１／５の実効フィ
ールドを露光する。

【０１７５】回転および倍率を較正するために、Ｗａｓ
ｋｏｔｒｏｎ（Ｗａｓｋｉｅｗｉｃｚ氏によって考えら
れた、基板レベルで電場／イメージのサイズおよび／ま
たは回転オフセットを補正するために使用されるデバイ
ス）などの要素を各ビームレットごとにアパーチャの周
りに位置決めすることができる。このシステムは、四重
極セットに調節可能な焦点距離を提供することができ
る。全ての構成要素が特定のビームレットに関して局所
的にのみ働くので、これが可能である。あるいは、特定
の力学および電子光学的な製造公差を考えると調節する
必要がない焦点深度を使用することができる。

【０１７６】このシステムは、各ビームレットの光軸が
直線であるため、各ビームレットごとに等しい焦点距離
を提供する。また、回転および倍率補正器をアパーチャ
平面で交差点内に位置決めすることができる。

【０１７７】第１１の実施形態の第２の変形形態の投影
システムを図６３に示す。この変形形態では、図４４に
示される光学系２０４、２０５が再び使用されるが、ビ
ームレット偏向は、アパーチャ２０２内に共通の交差点
があるように構成される。

【０１７８】この構成では、複数のビームレットが単一
のシステムに組み合わされ、ビームレットが同じダイに
書込みを行う。その結果、ダイ全体を露光するのにただ
１度の機械的スキャンで十分である。共通交差点が追加
のクーロン相互作用を与える。ビームレットを独立した
ものと考えることはできない。ビームレット間の距離
は、ダイ・サイズによって決まる。しかし、これはアパ
ーチャに関しては重要でない。各ビームレットに関する
光軸が大きく曲がっている。これは、ビームレットが追
加の偏向を伴って組み合わされ、その結果、偏向収差が
より大きくなることを意味する。

【０１７９】この構成の利点は、ただ１度の機械的スキ
ャン中のダイ全体への書込みが、現行光学スキャナに等
しいことである。しかし、各ビームレットの光軸が曲が
っているため、各ビームレットごとに異なる焦点距離が
存在する。また、全てのビームが干渉するため、アパー
チャ平面で交差点に回転および倍率補正器を位置決めす
ることができず、個別ビームレットの場合よりもクーロ
ン相互作用が大きくなる。さらに、ビームレットの記録
密度が、ダイ・サイズの低減と共に増大し、静止偏向角
度が大きくなる（０．４ｒａｄ）。

【０１８０】図６４にその投影システムが示されている
第１１の実施形態の第３の変形形態は、各ビームレット
ごとに個別の交差点を利用し、しかし全てのビームレッ
トが同じダイに書込みを行う。ここでも、電子光学系２
１０、２１１は図４４と同様であり、しかしアパーチャ
２１２での個別の交差点を介してビームレットが単一の
ダイに達するように偏向角度が設定されている。

【０１８１】したがって、複数のビームレットが単一の
スライダ・システムに組み合わされ、ビームレットは同
じダイに書込みを行う。その結果、ダイ全体を露光する
にはただ１度の機械的スキャンで十分である。焦点板上
のパターンはストラットによって分離されたストライプ
からなる。各ストライプのパターンは、ビームレットの
光軸に関して鏡映になっている。一例を図６４に示す。

【０１８２】ビームレット間の距離はダイ・サイズによ
って決まる。したがって、アパーチャ・アレイも別のダ
イ・サイズに対しては変えなければならない。ビームレ
ットは完全に分離され、最小のクーロン相互作用を与え
る。各ビームレットに関する光軸は大きく曲がってい
る。これは、追加の偏向を伴ってビームレットが組み合
わされ、より大きな偏向収差をもたらすことを意味す
る。

【０１８３】この変形形態は、ただ１度の機械的スキャ
ン中のダイ全体への書込みが、現行光学スキャナに等し
いという利点を有する。また、回転および倍率補正器
を、アパーチャ平面で交差点内に位置決めすることがで
き、個別ビームレットによりクーロン相互作用は最小に
なる。しかし、各ビームレットの光軸が曲がっているの
で、各ビームレットごとに様々な焦点距離が存在する。
また、アパーチャの位置はダイ・サイズに依存し、ビー
ムレットの記録密度はダイ・サイズの減少とともに増大
し、静止偏向角度が大きくなる（０．１２ｒａｄ）。

【０１８４】本発明の特定の実施形態を上述してきた
が、本発明を上述した以外の方法で実施することもでき
ることを理解されたい。この記述は本発明を限定するも
のではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態によるリソグラフィ投
影装置を示す図である。

【図２】周知の電子ビーム・リソグラフィ投影装置で
の、ビーム電流Ｉと、ダイ全体をプリントするためにス
テッチしなければならないストリップの数とに応じたス
ループットＴ（３００ｍｍＷＰＨ）を示すグラフであ
る。

【図３】周知の電子ビーム・リソグラフィ投影装置で
の、ビーム電流Ｉに応じたぶれｂを示すグラフである。

【図４】許容可能なビーム電流に対する露光フィールド
・サイズの効果を示すグラフである。

【図５】周知の電子ビーム・リソグラフィ投影装置の投
影システムでのコイルおよび磁極片の線図である。

【図６】本発明の第１の実施形態による電子ビーム・リ
ソグラフィ投影装置の投影システムでのコイルおよび磁
極片の線図である。

【図７】許容されるビーム電流に対するビーム・カラム
短縮の効果を示すグラフである。

【図８】本発明の第３の実施形態によるリソグラフィ投
影装置での合成静電／電磁投影システムの線図である。

【図９】球状磁場を生成するために磁場を加える方法を
示す図である。

【図１０】本発明の第４の実施形態による電磁スライダ
・レンズの横方向断面図である。

【図１１】本発明の第４の実施形態による電磁スライダ
・レンズの上面図である。

【図１２】本発明の第４の実施形態による電磁スライダ
・レンズのワイヤフレーム図である。

【図１３】本発明の第４の実施形態による電磁スライダ
・レンズの斜視図である。

【図１４】ＸＺ平面での、本発明の第４の実施形態の電
磁スライダ・レンズによって発生された磁場の線図であ
る。

【図１５】ＹＺ平面での、本発明の第４の実施形態の電
磁スライダ・レンズによって発生された磁場の線図であ
る。

【図１６】本発明の第４の実施形態の電磁スライダ・レ
ンズによって発生されたギャップ内での場および場勾配
のグラフである。

【図１７】円形レンズ場を生成するために磁場を加える
方法を示す図である。

【図１８】第４の実施形態の第１の変形形態による電磁
スライダ・レンズの側面図である。

【図１９】第４の実施形態の第１の変形形態による電磁
スライダ・レンズの上面図である。

【図２０】第４の実施形態の第２の変形形態による電磁
スライダ・レンズの側面図である。

【図２１】第４の実施形態の第３の変形形態による電磁
スライダ・レンズの側面図である。

【図２２】第４の実施形態の第３の変形形態で、四重極
の垂直位置を変える方法を示す図である。

【図２３】スライダ・デフレクタを形成するようにコイ
ルが励磁されている第４の実施形態の第４の変形形態の
上面図である。

【図２４】スライダ・デフレクタを形成するようにコイ
ルが励磁されている第４の実施形態の第４の変形形態の
断面図である。

【図２５】図２３と同様の図であるが、垂直スライダ・
デフレクタを形成するようにコイルが励磁されている図
である。

【図２６】図２４と同様の図であるが、垂直スライダ・
デフレクタを形成するようにコイルが励磁されている図
である。

【図２７】図２３と同様の図であるが、ある角度で四重
極を形成するようにコイルが励磁されている図である。

【図２８】図２４と同様の図であるが、ある角度で四重
極を形成するようにコイルが励磁されている図である。

【図２９】図２３と同様の図であるが、ある角度で四重
極を形成するようにコイルが励磁されている図である。

【図３０】図２４と同様の図であるが、ある角度で四重
極を形成するようにコイルが励磁されている図である。

【図３１】図２３と同様の図であるが、ある角度で四重
極を形成するようにコイルが励磁されている図である。

【図３２】図２４と同様の図であるが、ある角度で四重
極を形成するようにコイルが励磁されている図である。

【図３３】図２７と同様の図であるが、六重極を形成す
るようにコイルが励磁されている図である。

【図３４】図２４と同様の図であるが、六重極を形成す
るようにコイルが励磁されている図である。

【図３５】本発明の第５の実施形態によるリソグラフィ
装置での投影システムの線図である。

【図３６】本発明の第６の実施形態によるリソグラフィ
装置での投影システムの線図である。

【図３７】第５の実施形態の第１の変形形態によるリソ
グラフィ装置での投影システムの線図である。

【図３８】第５の実施形態の第２の変形形態によるリソ
グラフィ装置での投影システムの線図である。

【図３９】第５の実施形態の第２の変形形態での第１の
スライダ・レンズ・デフレクタ・グループの断面図であ
る。

【図４０】第５の実施形態の第２の変形形態での第２の
スライダ・レンズ・デフレクタ・グループの断面図であ
る。

【図４１】第５の実施形態の第３の変形形態によるリソ
グラフィ装置での投影システムの線図である。

【図４２】第５の実施形態の第４の変形形態によるリソ
グラフィ装置での投影システムの線図である。

【図４３】第５の実施形態の第５の変形形態によるリソ
グラフィ装置での投影システムの線図である。

【図４４】第５の実施形態の第６の変形形態によるリソ
グラフィ装置での投影システムの線図である。

【図４５】周知の電子ビーム・リソグラフィ装置の投影
システムでの粒子軌道の線図である。

【図４６】本発明の第７の実施形態によるリソグラフィ
投影装置の投影システムでの粒子軌道の線図である。

【図４７】本発明の第７の実施形態によるリソグラフィ
投影装置での基板の長手方向位置に応じたぶれサイズを
示すグラフである。

【図４８】本発明の第７の実施形態のリソグラフィ投影
装置での基板の長手方向位置に応じたイメージ回転を示
すグラフである。

【図４９】本発明の第８の実施形態による投影システム
の動作原理を示す図である。

【図５０】本発明の第８の実施形態のリング形状露光フ
ィールドの一部を示す図である。

【図５１】本発明の第８の実施形態の磁気単極レンズの
特性を示すグラフである。

【図５２】本発明の第９の実施形態によるリソグラフィ
装置の投影システムでの場の強さを示すグラフである。

【図５３】周知の電子ビーム・リソグラフィ装置および
本発明の第９の実施形態のリソグラフィ装置の投影シス
テムの粒子軌道を示す図である。

【図５４】本発明の第９の実施形態の投影システムでの
磁気レンズ・レイアウトおよび場の強さの線図である。

【図５５】本発明の第９の実施形態の投影システムでの
粒子軌道の線図である。

【図５６】本発明の第１０の実施形態によるリソグラフ
ィ装置の投影システムでの原理光線の線図である。

【図５７】本発明の第１０の実施形態の投影システムの
線図である。

【図５８】単一スリット・スライダ・レンズでの単一ビ
ームの線図である。

【図５９】本発明の第１１の実施形態によるリソグラフ
ィ装置の投影システムでの、スライダ・レンズの複数ス
リット中の複数ビームを示す図である。

【図６０】本発明の第１１の実施形態の投影システムの
線図である。

【図６１】本発明の第１１の実施形態での、ビームに作
用するクーロン力の線図である。

【図６２】第１１の実施形態の第１の変形形態の線図で
ある。

【図６３】第１１の実施形態の第２の変形形態の線図で
ある。

【図６４】第１１の実施形態の第３の変形形態の線図で
ある。

【符号の説明】

１１、１２磁気レンズ１３フィールド・クランプ２１荷電加速プレート２２荷電減速プレート３１選択可能コイル、四重極コイルＣＯ集光レンズＥｘ放射システム、ビーム拡大器ＩＬ放射システム、照明器ＩＮ積分器ＬＡ放射線源ＭＡマスクＭＴマスク・テーブルＰＢ投影ビームＰＬ投影システムＷＴ基板テーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ピーターヴィレムヘルマンデヤガーオランダ国ロッテルダム、ブイテンバッシンヴェク 142 (72)発明者ピータークルイトオランダ国デルフト、コールンマルクト 49 (72)発明者アルノヤンブレーカーオランダ国ヴェステルホーフェン、シュテーノフェンス 67 (72)発明者カレルディーデリックファンデルマストオランダ国ヘルモント、ゲーナイントゼヴェク７Ｆターム(参考） 2H097 CA16 GB00 LA10 5C033 DD10 DE07 5C034 BB07 5F056 AA22 CB30 CC14 EA04 EA05 EA08 FA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放射線の投影ビームを提供するための放
射システムと、パターニング手段を支持するための支持構造であって、
前記パターニング手段が所望のパターンに従って投影ビ
ームにパターンを付ける働きをする支持構造と、基板を保持するための基板テーブルと、前記パターンを付けられたビームを基板のターゲット部
分に投影するための投影システムとを備えるリソグラフ
ィ投影装置であって、前記放射システムと前記投影システムの少なくとも一方
が、前記スキャン動作と同期して電磁場の光軸が前記軸
に垂直な少なくとも一方向に移動されるように前記投影
ビームに作用する電磁場を発生するための摺動電子光学
要素を備えることを特徴とするリソグラフィ投影装置。
【請求項２】前記電子光学要素が、レンズ、デフレク
タ、または非点補正装置のうち１つまたは複数を備える
請求項１に記載の装置。
【請求項３】前記電子光学要素が、前記軸に略平行な
磁場と、前記軸に略垂直な四重極磁場との和によって形
成される磁気レンズを備える請求項１に記載の装置。
【請求項４】前記軸に略平行な前記磁場が静止してお
り、前記四重極磁場が、前記スキャン動作に同期して移
動される請求項３に記載の装置。
【請求項５】前記電子光学要素が、前記軸に略平行な
前記磁場を発生するためのヨークを備える１対のスリッ
ト・コイルと、前記投影ビームがスキャンされる空間の
両側に対の形で配置された、前記四重極場を発生するた
めの選択可能コイルのアレイとを備えて、前記１対のス
リット・コイルが静止しており、前記選択可能コイルの
各対が、１対、２対、３対、または４対以上の組として
選択的に励磁されて、前記電磁レンズの軸を移動させる
請求項４に記載の装置。
【請求項６】それぞれ１対、２対、または３対のコイ
ルを備える前記選択可能コイルの前記２組が同時に励磁
されて、２対のコイルの間の位置に軸を有する場を形成
する請求項５に記載の装置。
【請求項７】前記電子光学要素が、前記投影ビームが
スキャンされる空間の対向する側に配置され、前記投影
ビームの伝搬方向に垂直な平面で磁場を発生するための
導体を有する２列の選択可能コイルを備え、前記コイル
が、前記空間内の任意の位置にデフレクタまたは多重極
場を形成するように選択的に励磁可能である請求項１に
記載の装置。
【請求項８】前記選択可能コイルがそれぞれ、前記投
影ビームの伝搬方向に平行な方向で離隔された第１の部
分と第２の部分を備え、前記第１の部分と第２の部分が
個別に励磁可能である請求項５、請求項６、または請求
項７に記載の装置。
【請求項９】前記電子光学要素が、前記スキャン動作
に同期して物理的に移動される請求項１から請求項４ま
でのいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】前記電子光学要素が、前記スキャン動
作に同期して電子的に移動される請求項１から請求項４
までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】前記投影システムが、レンズとして働
く２つの摺動電子光学要素を備える前記請求項のいずれ
か一項に記載の装置。
【請求項１２】前記２つの摺動電子光学要素が、一方
がビーム交差点の前に、他方がビーム交差点の後に配置
されている請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】前記摺動電子光学要素が、前記投影シ
ステムの軸に略垂直な略直線パスに沿って前記光軸を移
動させるように配置されている前記請求項のいずれか一
項に記載の装置。
【請求項１４】前記摺動電子光学要素が、略弓形パス
に沿って前記光軸を移動させるように配置されている請
求項１から請求項１２までのいずれか一項に記載の装
置。
【請求項１５】さらに、前記摺動光学要素の前後に前
記投影ビームを偏向するための追加の電磁石を備える請
求項１４に記載の装置。
【請求項１６】前記放射システムが、前記投影システ
ム内で離隔され、それにより同時にスキャンされる複数
の投影ビームを発生するように適合されている前記請求
項のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】前記投影システムが複数の略平行スロ
ットを備え、各スロットに沿って、１つまたは複数の前
記投影ビームがスキャンされる請求項１６に記載の装
置。
【請求項１８】マスクでのマスク・パターンを基板上
にイメージするためのリソグラフィ投影装置であって、荷電粒子の投影ビームを供給するように構成され、配置
された照明システムと、マスクを保持するように構成された第１の対象物ホルダ
を備える第１の対象物テーブルと、基板を保持するように構成された第２の対象物ホルダを
備える第２の対象物テーブルと、マスクの照射部分を基板のターゲット部分にイメージす
るように構成され、配置された投影システムとを備え、前記発生源から放出されるオフアクシス荷電粒子に角速
度成分を与えるために、前記荷電粒子ビームの発生源の
近傍に磁場を発生する手段を備えることを特徴とするリ
ソグラフィ投影装置。
【請求項１９】前記磁場が、前記荷電粒子に与えられ
た追加の速度成分が前記軸からの距離に比例するような
ものである請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】マスクでのマスク・パターンを基板上
にイメージするためのリソグラフィ投影装置であって、荷電粒子の投影ビームを供給するように構成され、配置
された照明システムと、マスクを保持するように構成された第１の対象物ホルダ
を備える第１の対象物テーブルと、基板を保持するように構成された第２の対象物ホルダを
備える第２の対象物テーブルと、マスクの照射部分を基板のターゲット部分にイメージす
るように構成され、配置された投影システムとを備え、前記投影システムが少なくとも２つの多重極レンズを備
えることを特徴とするリソグラフィ投影装置。
【請求項２１】前記投影システムが略テレセントリッ
クである請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】前記４つの四重極レンズが非対称ダブ
レットを備える請求項２０または２１に記載の装置。
【請求項２３】前記投影システムが、２つのトリプレ
ットを形成する６つの四重極レンズを備える請求項２０
に記載の装置。
【請求項２４】前記２つのトリプレットが反対称であ
る請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】前記四重極レンズが磁気四重極レンズ
である請求項２０から請求項２４までのいずれか一項に
記載の装置。
【請求項２６】前記四重極レンズの少なくとも１つ
が、前記投影ビームのスキャン動作に同期してスキャン
する四重極場を発生するためのスライダ・レンズである
請求項２０から請求項２５までのいずれか一項に記載の
装置。
【請求項２７】マスクでのマスク・パターンを基板上
にイメージするためのリソグラフィ投影装置であって、荷電粒子の投影ビームを供給するように構成され、配置
された照明システムと、マスクを保持するように構成された第１の対象物ホルダ
を備える第１の対象物テーブルと、基板を保持するように構成された第２の対象物ホルダを
備える第２の対象物テーブルと、マスクの照射部分を基板のターゲット部分にイメージす
るように構成され、配置された投影システムとを備え、前記投影システムが、マスクと、基板と、マスクから基
板へのビーム・パスとの近傍に磁場を発生するための磁
場発生器を備え、前記磁場が、前記ビーム・パスに略平
行であり、前記マスクから前記基板へ強度を増している
ことを特徴とするリソグラフィ投影装置。
【請求項２８】前記磁場の強度が単調増加している請
求項２７に記載の装置。
【請求項２９】前記磁場が磁気単極場である請求項２
８に記載の装置。
【請求項３０】前記投影レンズが環状露光フィールド
を形成する請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】前記磁場が段階的に強度を増している
請求項２７に記載の装置。
【請求項３２】前記磁場が２段階で強度を増している
請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】前記磁場の強度が前記段階増加の間で
一定である請求項３１または請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】前記基板前での強度の最終段階増加
が、負レンズとして働く請求項３１から請求項３３まで
のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３５】さらに、マスクと基板の間に、スキャ
ッタリング定数を増加するための１つまたは複数のアパ
ーチャ・ストップを備える請求項３１から請求項３４ま
でのいずれか一項に記載の装置。
【請求項３６】さらに、前記荷電粒子の発生源の近傍
に磁場を発生するための第２の磁場発生器を備える請求
項２７から請求項３５までのいずれか一項に記載の装
置。
【請求項３７】前記磁場が強度を（１／Ｍ）²倍増加
し、ここでＭは、マスクから基板への、基板上でのマス
ク・パターンのイメージの倍率である請求項２７から請
求項３６までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項３８】前記磁場が強度を約１６または約２５
倍増加する請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】マスクでのマスク・パターンを基板上
にイメージするためのリソグラフィ投影装置であって、荷電粒子の投影ビームを供給するように構成され、配置
された照明システムと、マスクを保持するように構成された第１の対象物ホルダ
を備える第１の対象物テーブルと、基板を保持するように構成された第２の対象物ホルダを
備える第２の対象物テーブルと、マスクの照射部分を基板のターゲット部分にイメージす
るように構成され、配置された投影システムとを備え、前記投影システムが少なくとも２つの電磁石を備え、マ
スクおよび基板に最近接する電磁石が、それぞれマスク
および基板に隣接する磁極片を有さないことを特徴とす
るリソグラフィ投影装置。
【請求項４０】マスクおよび基板に最近接する前記電
磁石が円錐フェライト・スタックを有する請求項３９に
記載の装置。
【請求項４１】マスクでのマスク・パターンを基板上
にイメージするためのリソグラフィ投影装置であって、荷電粒子の投影ビームを供給するように構成され、配置
された照明システムと、マスクを保持するように構成された第１の対象物ホルダ
を備える第１の対象物テーブルと、基板を保持するように構成された第２の対象物ホルダを
備える第２の対象物テーブルと、マスクの照射部分を基板のターゲット部分にイメージす
るように構成され、配置された投影システムとを備え、前記投影システムが、約３５０ｍｍ未満、好ましくは約
３２０ｍｍ未満の長さを有することを特徴とするリソグ
ラフィ投影装置。
【請求項４２】マスクでのマスク・パターンを基板上
にイメージするためのリソグラフィ投影装置であって、荷電粒子の投影ビームを供給するように構成され、配置
された照明システムと、マスクを保持するように構成された第１の対象物ホルダ
を備える第１の対象物テーブルと、基板を保持するように構成された第２の対象物ホルダを
備える第２の対象物テーブルと、マスクの照射部分を基板のターゲット部分にイメージす
るように構成され、配置された投影システムとを備え、前記投影システムが、イメージング・レンズとして働く
電磁システムと、投影システムでのビーム・エネルギー
を変えるための静電システムとを備えるリソグラフィ投
影装置。
【請求項４３】前記静電システムが、前記マスクの近
傍で前記投影ビームの荷電粒子を加速するための第１の
電場発生器と、前記基板の近傍で荷電粒子を減速するた
めの第２の電場発生器とを備える請求項４２に記載の装
置。
【請求項４４】前記投影ビームが電子ビームである前
記請求項のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４５】荷電粒子の投影ビームを供給するよう
に構成され、配置された照明システムと、マスクを保持するように構成された第１の対象物ホルダ
を備える第１の対象物テーブルと、基板を保持するように構成された第２の対象物ホルダを
備える第２の対象物テーブルと、マスクの照射部分を基板のターゲット部分にイメージす
るように構成され、配置された投影システムとを備える
リソグラフィ装置を使用するデバイス製造方法であっ
て、パターンを含むマスクを前記第１の対象物ホルダに提供
するステップと、エネルギー感受性材料の層によって少なくとも部分的に
カバーされた基板を前記第２の対象物ホルダに提供する
ステップと、マスクの一部を照射して、前記マスクの前記照射部分を
前記基板の前記ターゲット部分にイメージするステップ
とを含み、前記リソグラフィ装置が請求項１から請求項４４までの
いずれか一項に記載のものであることを特徴とする方
法。
【請求項４６】請求項４５に記載の方法に従って製造
されるデバイス。