JP2002134404A - 荷電粒子による放射線感応層の露光装置および方法、ならびにこの目的のためのマスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】投影荷電粒子ビームによって、放射線感応層を
含む基板上にマスクのパターンを撮像する投影装置を提
案する。 【解決手段】マスク31は、第１の材料から構成されるメ
ンブレン層37と、パターンを形成し、メンブレン層37よ
りも荷電粒子を強く散乱させる第２の材料から構成され
る散乱領域39と、互いに間隔を空けて配置され、散乱領
域39とともにメンブレン層37を支持する、複数の直線状
に延びる支持支柱群33とを含む。投影装置は、マスク面
中で所定の投影ビーム断面をもつ投影ビーム41を生成す
るビーム形成装置45と、投影ビーム断面をマスク面中
で、支柱群33が延びる方向と平行にマスク31の上を所定
経路に沿って移動させる位置決め装置57,55とを含む。
投影装置は、マスク31上に設けられるマーク領域61上に
当射する荷電粒子数によって異なる測定信号69を供給す
るセンサー65が設けられることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リソグラフィー法
による装置製造の分野に関し、より特定的には、荷電粒
子、より特定的には電子ビームによる放射線感応層の露
光に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような装置は主として、例えば微細
機械構造または集積回路（ＩＣ）等の高度に微細化され
た装置である。集積回路に関しては、レチクルとも呼ば
れるマスクが、シリコンウェハ等の適当な基板上に形成
される一層の回路に対応する回路パターンを含む。基板
のダイとも称される目標領域上にパターンを撮像するた
めには、まず基板をレジストとも呼ばれる放射線感応層
で覆う。その後、放射線感応層を露光または照射し、マ
スクのパターンを荷電粒子によって放射線感応層上に撮
像する。その後、放射線感応層を現像し、照射後もしく
は露光後の領域、または未照射もしくは未露光領域のい
ずれかを除去する。その後、残された放射線感応層の構
造を、エッチング工程、イオン注入工程、材料蒸着工程
等においてマスクとして用いる。

【０００３】この目的のため、電子またはイオン等の荷
電粒子を用いて、回折上の制約によって従来の写真光学
撮像法では製造不可または製造が非常に困難なかかる微
細構造の形成を可能にする。

【０００４】放射線感応層の露光に電子ビームを用いる
方法として、ＳＣＡＬＰＥＬ（Scattering with Angula
r Limitaion in Projection Electron-beam Lithograph
y：投影電子ビームリソグラフィーにおける角度制限付
き散乱）法が公知である。この方法は、白書"SCALPEL:
A Projection Electron-Beam Approach to Sub-Optical
Lithography", Technology Review, December 1999, b
y J.A. Liddle, LloydR. Hariott, A.E. November and
W.K. Waskiewicz, Bell Laboratories, Lucent Technol
ogies, 600 Mountain Avenue, Murray Hill, New Jerse
y 07974, USA.に記載されている。この文献の全開示を
本出願に引用して援用する。さらに、米国特許第５，０
７９，１１２号、第５，１３０，２１３号、第５，２６
０，１５１号、第５，３７６，５０５号、第５，２５
８，２４６号、第５，３１６，８７９号、ならびに欧州
特許出願第０，９５３，８７６Ａ２および０，９６９，
３２６Ａ２もＳＣＡＬＰＥＬ法に関するものである。上
記特許文献の全開示も、同様に本出願に引用して援用す
る。

【０００５】以下、図１を参照してＳＣＡＬＰＥＬ法を
説明する。

【０００６】図１は、電子ビームによる基板３上の放射
線感応層の露光に適したマスク１を概略的に示す。マス
クは、電子をやや透過するメンブレン（膜）層５に設置
された支持支柱７を含む。基板３上に撮像すべきパター
ンは、やや透過性のメンブレン層上に設けられる散乱領
域９によって形成される。メンブレン層５のみを通過し
散乱領域９は通過しない電子ビーム１１および１２は、
マスク１をほぼ未散乱でほぼ直進するか、または比較的
小さな散乱角度で通過する。一方、メンブレン層５およ
び散乱領域９を通過する電子ビーム１３は、散乱領域９
中でより大きな散乱角度で元の方向から偏向される。電
子ビーム１１，１２，１３は電磁または／および静電投
影レンズ系１５を通過し、未散乱の電子ビーム１１，１
２が開口フィルター１７中に形成された開口を通過し、
一方、大きな散乱角度で散乱した電子１３は開口フィル
ター１７によって阻止されるように該レンズ系によって
偏向される。開口フィルター１７通過後、より小さな散
乱角度で散乱した電子ビーム１１，１２は、ビーム１
１，１２を集光するさらなる投影レンズ系１９を通過し
て、パターン９を基板３上に撮像する。

【０００７】マスク１上に当射する電子電界はまたビー
ム２１を含み、これは上述のビーム１１，１２，１３の
場合のように支柱群７間の空間は通過せず、支柱７上に
当射する。支柱７の厚みのため、ビーム２１は、メンブ
レン層５を単に通過するビーム１１および１２よりも散
乱することが多い。このため、電子電界に沿って支柱の
投影方向下流に位置するマスク領域はパターンの形成に
は使用されない。従って、支柱７およびメンブレン層を
未散乱で通過するビーム２１は、開口フィルター１７を
通って基板３上には当射されない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この目的のため、欧州
特許出願第０，９６９，３２６Ａ２は、マスク面中で、
その断面が、隣接した支柱間の空間は通過するが支柱に
は衝突しないように制限された空間制限電子ビームを提
案している。その後、この空間的に制限されたビーム
は、支柱が延びる方向に沿ってマスクに対して移動し
て、パターンの形成に用いられるマスクの全領域をスキ
ャンする。ビーム断面を空間的に規定するには、例えば
欧州特許出願０，９６９，３２６Ａ２は開口フィルター
の使用を提案している。これにより、ビーム自体がマス
クに対して十分な精度で位置決めされ、かつビーム電界
が支柱に当射しないようにビームのマスクに対するスキ
ャン動作が同様に十分な精度で行われるという条件下
で、ビームの断面が隣接する支柱間の内幅に正確に対応
し、支柱での電子の散乱が防止できるようにビームを形
成することができる。また、マスクの支柱間の領域は、
露光する基板上の隣接するストリップ上に撮像される。
従ってマスクのスキャンにおける位置の不正確さは、基
板上で露光不足または二重露光を生じうる。

【０００９】しかし、先行技術ではこのように十分な精
度でビームの誘導が可能な方法は知られていない。

【００１０】

【課題を解決するための手段】従って本発明の目的は、
上述の種類のマスクを用いて、荷電粒子のビームを、該
ビームができれば所定の経路に沿ってマスク上を移動す
るように案内して基板上にパターンを撮像する装置およ
び方法を提供することである。本発明の他の目的は、こ
の種の装置および方法を実現できるように、上述の種類
のマスクを改良することである。

【００１１】このため、本発明は、第１の材料から構成
されるメンブレン層と、パターンを形成し、荷電粒子を
メンブレン層より強く散乱させる第２の材料から構成さ
れる散乱領域と、互いに間隔を空けて配置され、散乱領
域とともにメンブレン層を支持する複数の直線状に延び
る支持支柱群とを含むマスクを提供する。

【００１２】さらに、本発明は、荷電粒子のビームによ
って放射線感応層を含む基板上にマスクのパターンを撮
像する投影装置に由来する。この投影装置は、マスク面
中で所定の投影ビーム断面をもつ投影ビームを生成する
ビーム形成手段と、投影ビーム断面を、マスク面中で支
柱が延びる方向と平行な所定経路に沿ってマスク上を移
動させる位置決め装置とを含む。

【００１３】本発明は、メンブレン層材料およびパター
ン形成材料とは荷電粒子との相互作用が異なる材料から
構成される特定のマーク領域をマスク上に設ける、とい
う考えに基づく。このマーク材料の特徴である荷電粒子
との相互作用の違いは適当なセンサーによって検出可能
であり、センサーはマーク領域上に当射する荷電粒子数
に応じて測定信号を与えるようになっている。マーク領
域がマスク上の適切な位置に設けられていれば、測定信
号を用いてマスク面中の投影ビーム断面の位置を求め、
マスクに対する投影ビーム断面の移動を「誘導」するこ
とができる。

【００１４】マーク材料の特性を示し、かつこの材料を
メンブレン層の材料および散乱領域の材料と区別する相
互作用は、荷電粒子に対する別のまたは異なる散乱効
果、反射効果、または吸収効果でありうる。またはこの
特徴的な相互作用は、Ｘ線放出、オージェ電子放出等の
二次的粒子についての別のまたは異なる放出効果でもあ
りうる。重要なことは、単に、この特徴的な相互作用が
適当な測定方法によって検出可能であり、これにより任
意の適当かつ検出可能な物理的効果がこの目的のために
考慮できることである。有利には、この特徴的な相互作
用は、オージェ電子検出器、後方散乱電子検出器、Ｘ線
検出器、または蛍光放射線検出器によって検出可能であ
る。かかる検出器は、マスクのビーム形成手段に向かう
側に配置してもよいが、マスクのビーム形成手段と反対
の側に配置してもよい。

【００１５】有利には、マーク領域は、支柱のメンブレ
ン層と反対側の端面に塗布されるマーク材料の層から構
成される。この構造は、支柱がマスクのビーム形成手段
に向かう側に設けられる時は特に有利である。

【００１６】さらに、この構造は、支柱がエッチング工
程によって基板から形成され、マスクがエッチング工程
前に基板上に塗布された支柱のジオメトリを表す場合は
有利である。適当なマスク材料を選択すれば、マスク材
料は支柱をエッチングした後に支柱上に残ってマーク材
料として機能する。

【００１７】または、マーク領域は、メンブレン層と支
柱との間に配置されるマーク層から形成してもよい。こ
れはメンブレン層と支柱がエッチングによって除去・形
成される材料との間にエッチストップ層が配置される、
エッチング工程による支柱形成の場合は特に有利であ
る。エッチング工程後、このエッチストップ層は支柱形
成のために支柱間の空間からは除去されるが、支柱とメ
ンブレン層との間には残る。エッチストップ層に適当な
材料を選択すれば、支柱とメンブレン層との間に残るエ
ッチストップ層の領域は、その後マーク領域として使用
されうる。

【００１８】または、マーク領域は、メンブレン層の支
柱と反対側に形成してもよい。この構造は、支柱自体が
マスクのビーム形成手段と反対側に設けられる場合に特
に適している。

【００１９】支柱自体がマーク領域を構成する場合は、
ビームを誘導する特に簡単な方法を有利に得ることがで
きる。

【００２０】本発明の第１の他のアスペクトでは、位置
決め装置は、測定信号に応答して所定経路からのずれを
抑える。これにより、可能ならば支柱上に不要に当射す
る投影ビームの荷電粒子がなくなるように、またはほん
のわずかとなるように、投影ビーム断面をマスク上で誘
導することができる。

【００２１】このため、投影ビーム断面は、支柱延長方
向を横切る方向に、隣接する支柱間の内幅にほぼ相当す
る幅を有することが有利である。この場合、投影ビーム
断面がマスクに対して所定経路上に位置決めされていれ
ば、もしマーク領域がビーム方向から見て支柱と一致す
るように配置されれば、センサーが検出する荷電粒子と
マーク領域との相互干渉はほとんどない。ビームが所定
経路からずれるとすぐに投影ビーム断面はマーク領域に
接触し、特徴的なマーク材料との相互作用を生じて、セ
ンサーによって検出される。その後位置決め装置は、こ
れに対応して、ビーム経路が所定経路をたどるようにビ
ーム経路を補正することができる。

【００２２】有利には２種類の異なるマーク領域が設け
られ、これらはセンサーが識別可能な態様で、荷電粒子
と相互作用する異なるマーク材料から構成される。一方
のマーク領域がビーム方向から投影して見た場合に支柱
上に形成され、他方のマーク領域が投影方向から見てこ
れに隣接する支柱上に形成されれば、ビームがこれら２
つの支柱間を移動すると、ビーム経路が所定経路から一
方の支柱へ向かって、または他方の支柱へ向かってずれ
ているかどうかが識別でき、これにより位置決め装置は
対応してより良好に補正を行うことができる。

【００２３】ビーム形成手段は、投影ビーム以外に、マ
ーク領域と相互作用するように設けられる少なくとも１
つの補助測位ビームを生成できるのが有利である。投影
ビーム断面が隣接する支柱間に正確に配置されると、補
助ビーム断面は、支柱上に当射するように投影ビーム断
面に対して位置決めされる。その後、マーク領域は、投
影ビームが正確に位置決めされた状態で、マーク材料と
の相互作用が投影ビーム自体ではなく補助ビームを介し
て生じるように、ビーム投影方向から見た場合に支柱上
に有利に位置決めされる。これにより投影ビームの位置
は、所定経路からずれていなくても検出できる。一方、
補助ビームは、パターンの基板上への撮像には使用され
ないマスク領域上に当射する。補助ビームの荷電粒子
は、その投影方向に設けられる支柱または／およびマー
ク領域によってこの領域から散乱させられるため、放射
線感応層の露光には実質的に寄与しないか、寄与しても
ほんのわずかである。

【００２４】補助測位ビームは、有利には、所定経路延
長方向を横切る方向から見て、連続的に先細りするよう
に構成される。この結果、投影ビーム断面の所定経路か
らのずれが増大すると、補助測位ビームのマーク領域に
当射する部分が大きくなり、所定経路からの経路のずれ
の増大にともなって、測定信号の強度が増減する。この
ため、測定信号は位置決め装置による経路補正に特に適
する。

【００２５】有利には、ビーム形成手段は２本の補助測
位ビームを生成する。２本のビーム間のマスク面中での
距離は、投影ビームが正確に位置決めされた状態で、２
本の補助ビームそれぞれが別の支柱に当射するが、支柱
間の領域には当射しない距離になっている。

【００２６】このためマーク領域は、ビーム方向から見
て、支柱の投影領域内で、かつ支柱の縁から所定距離だ
け離れた位置に配置されるのが特に有用である。その
後、投影ビームの実際の位置は、特にこの先細り補助ビ
ーム断面とともに特に正確に検出することができる。

【００２７】または、マーク領域を、隣接する支柱間で
一方の支柱寄りに配置することも可能である。しかし、
この場合、マーク領域はマスクを未散乱で通過する荷電
粒子数をほとんど減らさないことが必要である。支柱寄
りの領域中で支柱に向かって先細りする投影ビーム断面
を用いて、投影ビームの位置検出は、支柱間に配置され
たマーク領域を用いても可能である。

【００２８】有利には、さらにマスキング領域が設けら
れ、これは粒子ビームと平行に投影してみた場合、少な
くとも部分的にマーク領域に重なる。マスキング領域の
目的は、マーク領域によってわずかに散乱した荷電粒子
を、放射線感応層上には撮像されない程度に散乱させる
ことである。これにより、マーク領域との相互作用によ
って未散乱、または小さな散乱角度でのみ散乱した荷電
粒子は、マスキング領域との相互作用の結果、メンブレ
ン層だけを通過する荷電粒子の場合と同じように、露光
する層上には撮像されないような大きな散乱角度で散乱
させる。このためマスキング領域は、好適には、荷電粒
子をメンブレン層、または／およびマーク材料、または
／および支持支柱よりも強く散乱させる材料から構成さ
れる。

【００２９】このためマスキング領域の材料は、散乱領
域の材料を含むことがさらに好適である。特にマスキン
グ領域および散乱領域は、マスクの同じ製造工程で形成
することができる。

【００３０】以下、添付の図面を参照して、本発明の実
施形態をより詳細に説明する。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明に従うマスク３１の構造を
図２および図４に明示する。図２はマスク上面を示し、
図４は図２のＩＶ−ＩＶ線に沿ったマスク３１の断面を
示す。

【００３２】マスク３１は、長い支柱群３３と、これら
を横切る方向に延びる支柱群３５とからなる平坦な均一
かつ矩形の構造を含む。支柱群３３は、例えば１．１ｍ
ｍ〜１．５ｍｍの均等な距離ａだけ互いに間隔が空けら
れる。支柱群３５は、支柱群３３の間隔である距離ａよ
りも長い距離ｂだけ互いに間隔が空けられる。支柱群３
３，３５の構造は、電子をほとんど散乱しないメンブレ
ン層３７を支持する。マスク３１のパターンは、メンブ
レン層３７上で支柱群３３，３５間に配置される散乱領
域３９によって形成される。

【００３３】図４に明示するように、電子ビーム源（図
示せず）から発生し、例えば１００ｋｅＶのエネルギー
をもつ電子ビーム４１がマスク３１上へ向けて照射さ
れ、このビーム４３の断面（図３参照）はビーム形成手
段４５によってマスク３１のレベルで決定される。ビー
ム形成手段４５は、例えば開口フィルターによって構成
されうる。図３から明らかなように、投影ビーム断面４
３は六角形であり、中心の矩形領域４６と、この矩形４
６の両側の２つの隣接する三角形領域４７とを含む。

【００３４】位置決め装置は、ビーム断面４３を、隣接
する支柱３３間でＡ方向（図２）に所定経路４９にまっ
すぐに沿って移動させる。この所定経路４９は、投影ビ
ーム断面４３が隣接する支柱３３間の全領域上を通過す
るように、ポイント５１からはじまってポイント５３で
終了する。投影ビーム断面がポイント５３に到達すると
すぐに、投影ビームは電子ビーム源によってスイッチが
切られ、投影ビーム断面は支柱３３を飛び越えて、支柱
３３が延びる方向を横切る方向であるＢ方向に進む。そ
して投影ビーム断面は、次の隣接支柱対３３間の新たな
開始点５１に達し、ここで再び別の終点５３へと均一に
移動させられる。こうして、支柱群３３，３５間のメン
ブレン層３７の全領域がビーム断面４３によってスキャ
ンされていく。

【００３５】位置決め装置は、ビームをＡ方向に偏向さ
せる電子光学装置と、この電子光学系に対してマスクを
Ｂ方向に均一に移動させるドライブ５５とを含む。さら
に、位置決め装置は、投影ビーム４１をやはりＢ方向に
偏向する他の電子光学素子５７を含み、モータ５５によ
って制御されるマスク３１の連続移動中に、投影ビーム
断面４３を支柱３３間の所定経路４９沿いに電子光学系
に対して移動させる。

【００３６】投影ビーム断面およびマスク３１の構造、
ならびにその支柱群３３，３５の構造に関する詳細につ
いては、上述の白書に明記されている。位置決め装置は
さらに制御手段５８を含み、これは電子光学素子５７に
よって投影ビーム４１をＡ方向およびＢ方向に偏向させ
る偏向信号発生器５９を含む。

【００３７】本実施形態では、投影ビーム断面４３の両
三角形領域４７の先端間は、それぞれ距離ａずつ離れた
支柱群３３間の内幅ｄに相当する距離だけマスク面中で
離れている。投影ビーム断面が、ビーム中心Ｏで所定経
路４９上に正確に位置決めされていれば（図５参照）、
図４の実線で示すビーム４１および図５の上側のビーム
断面で示すように、投影ビーム４１の電子はまったく支
柱群３３には当射しない。投影ビーム断面が所定経路４
９から距離Δｙだけずれている場合、図４の一点鎖線で
示すビーム４１’および図５のビーム中心Ｄをもつ下側
のビーム断面によって示すように、三角形領域４７の一
方の電子が支柱３３に当たる。

【００３８】所定経路４９からのこのずれを検出するた
めに、支柱群３３のメンブレン層３７と反対側の各端面
上にマーク層６１が形成される。このマーク層６１は、
メンブレン層３７、散乱領域３９、および支柱３３に使
用される材料とは異なる材料から構成され、投影ビーム
の電子と相互作用すると、特徴的なＸ線放射６３を生成
する。このＸ線放射６３はＸ線検出器６５によって検出
される。Ｘ線検出器６５の出力は、制御手段５８中に設
けられるエネルギー分析器６７に接続されて検出器６５
の出力信号をろ波し、この特徴的Ｘ線放射６３を検出器
６５が検出しうる他の放射成分から識別する。このた
め、エネルギー分析器から与えられる信号は、支柱３３
またはマーク領域６１に衝突する投影ビーム４１の電子
数にほぼ比例し、かつまた図５の参照番号７０で示すビ
ーム断面４３とマーク領域６１とが重なる面積にほぼ比
例する。この信号は測定信号６９として偏向発生器５９
に与えられる。偏向信号発生器は測定信号６９を評価
し、該信号６９を最小化するように電子光学素子５７を
駆動して、投影ビーム断面４３を所定経路４９上に位置
決めする。

【００３９】マスク３１は、欧州特許出願０，９５３，
８７６Ａ２に従来のマスクについて記載されているのと
同じエッチング工程によって製造することができる。支
柱群３３，３５の材料から構成される基板の一方の面を
メンブレン層３７の材料でコーティングし、他方の面は
マスク材料でコーティングする。マスク材料は、支柱群
３３，３５のジオメトリーに対応する格子として形成さ
れる。格子空間中の基板材料は、格子マスクの下に残る
基板材料が支柱３３，３５となるようにエッチング工程
で除去される。格子マスクに適切な材料を選択すると、
その材料が支柱上に残って散乱領域６１となりうる。し
かし、格子マスクの材料を除去し、その後、支柱群３３
のメンブレン層３７とは反対側の端面をマーク領域６１
でコーティングしてもよい。

【００４０】マスク３１の形成には、例えば以下の材料
を使用できる。支柱群３３，３５用としてケイ素、メン
ブレン層３７用としてケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ
素、およびダイヤモンド、散乱領域３９用としてチタ
ン、クロム、アルミニウム、およびタングステン、なら
びにこれらの酸化物および合金。マーク領域６１用の材
料としては、散乱領域３９に使用される材料と特にＸ線
スペクトルで識別可能なイリジウム、プラチナ、金、
鉛、およびこれらの酸化物を重元素として、またゲルマ
ニウムおよびその組成物を中重元素として用いることが
できる。さらに、マーク領域６１は通常は電子をそれほ
ど強く散乱させないので、この領域には軽材料が好適で
ある。このため、荷電粒子による露光を行う製品の製造
に適合する元素が特に好適である。シリコンベースの半
導体製造においては、マーク領域６１用の材料として特
に好適なのはゲルマニウムである。またマーク領域６１
には、荷電粒子の照射によって閃光を発する材料が好適
である。かかる材料としては、例えばリンなどの透過電
子顕微鏡のビューイングスクリーンのコーティング用の
材料等が公知である。マーク領域に好適な他の材料に
は、アルミニウム、チタン、バナジウム、およびゲルマ
ニウムがあり、これらはオージェ電子による検出器識別
を行う上で特に有利である。当然ながら、マスク素子の
製造には、上記以外の材料および材料の組み合わせも可
能である。

【００４１】次に、上述した本発明の実施形態の変形例
について詳細に説明する。区別のため、構造上および機
能上、互いに対応する箇所は図２、図３、図４、および
図５で使用したのと同じ参照番号で示すが、ただし各番
号には追加文字を加える。説明上、どの実施形態におい
ても上記説明全体を参照するものとする。

【００４２】図７は、図４に示すマスクの変形例を示
す。図７に示すマスク３１ａと図４に示すマスクとの違
いは、マーク領域６１ａが支柱３３ａとメンブレン層３
７ａとの間に配置される点である。マスク３１ａは、図
４のマスクについて説明した製造方法を変形して製作す
ることができる。この方法は、支柱材料からなる基板上
にメンブレン層を塗布する前に、有利には該基板上にエ
ッチストップ層を塗布する工程を含む。これにより、基
板からの支柱３３ａのエッチング形成に用いられるエッ
チング工程によるメンブレン層の損傷を防止する。支柱
３３ａがエッチング形成された後、メンブレン層３７ａ
が支柱３３ａ間で露出した状態で残るように、別工程で
エッチストップ層が除去される。しかし支柱３３ａおよ
びメンブレン層３７ａの下方では、エッチストップ層の
材料が支柱３３ａに保護されており、無傷のまま残る。
エッチストップ層の材料を適切に選択すれば、この残り
の材料は、電子との相互作用がメンブレン層３７ａ、支
柱３３ａ、および散乱領域３９ａと異なればマーク領域
用の材料となりうる。

【００４３】図６に示す本発明の実施形態は、やはり矩
形の中心部分４６ｂと、この中心部分４６ｂの両側に位
置する２つの三角形部分４７ｂとからなる投影ビーム断
面４３ｂを含む。三角形部分４７ｂの先端間の距離はや
はり、隣接する支柱３３ｂ間の内幅に対応するように選
択される。図６に示す上側の投影ビーム断面４３ｂは、
そのビーム中心が所定経路４９ｂ上のＯ点にあるため、
投影ビーム断面４３ｂの電子はまったく支柱群３３ｂに
は当射しない。

【００４４】ただし図６の電子ビームは、それぞれ投影
ビーム４３ｂの両側かつ外側に配置された２本の補助測
位ビーム７５を含む。補助測位ビーム７５は、例えば図
４に概略的に示す開口フィルター４５によって投影ビー
ム４３ｂとともに形成されうる。これら補助ビーム７５
は、それぞれ支柱３３ｂの中心に配置され、支柱３３の
幅ｃよりも狭い、例えば２００μｍの幅ｅをもつマーク
領域６１ｂと相互作用する。投影ビーム断面４３ｂのビ
ーム中心が所定経路上のＯ点に位置する場合は、補助ビ
ーム７５は支柱３３ｂの端面のマーク領域６１ｂで覆わ
れない領域に当射する。

【００４５】しかし、投影ビーム断面が、図６に示すビ
ーム中心Ｄをもつ下側の投影ビーム断面４３ｂのよう
に、距離Δｙだけ所定経路からずれている場合は、図６
の右側の補助ビーム７５はマーク領域６１ｂに当たる。
これにより、補助ビーム７５の電子がマーク領域６１ｂ
の材料と相互作用し、この相互作用が図４に示すセンサ
ーによって検出されて、投影ビーム断面の位置を電子光
学系によって補正する。この補正は、センサーの測定信
号が最小化される、すなわち補助ビーム７５の電子がま
ったくマーク領域６１ｂに当射しなくなるように行われ
る。

【００４６】図６の実施形態に有用なマスク３１ｂの断
面図を図８に示す。図８のマスク３１ｂは図４のものと
同様であるが、マーク領域６１ｂは支柱３３ｂの端面全
体を覆わない。マスク３１ｂは図４のマスクと同様の製
造方法で製作可能だが、マーク領域６１ｂの幅が幅ｅと
なるように、マーク領域６１ｂの形成に使用される材料
が他のエッチング工程等で除去される。

【００４７】図９に他の実施形態のマスク３１ｃを示
し、このマスクは、支柱３３ｃの幅ｃよりも狭い幅ｅを
もつマーク領域６１ｃを有する。このマスクもやはり、
図４に示すマスクの製造に用いられるのと同じ方法で製
作可能だが、マーク領域６１ｃは追加工程でメンブレン
層３７ｃ上に堆積形成される。

【００４８】図１０は図６に示す実施形態の変形例を示
す。ここでもまた、投影ビーム断面４３ｄは、ビーム中
心Ｏが所定経路４９ｄ上に正確に配置されていれば、三
角形４７ｂの先端がマスクの支柱３３ｄと接触しないよ
うに構成される。同様に、マーク領域６１ｄは、ビーム
投影方向から見た場合に、その幅ｅが支柱３３ｄの幅ｃ
の一部だけしか覆わないように設けられる。

【００４９】補助測位ビームは、投影ビーム断面４３ｄ
が正確に配置された時に補助ビーム７５ｄの一部がマー
ク領域６１ｄに当たるように、補助ビーム断面７５ｄが
マスク面中で投影ビーム断面４３ｄに対して位置決めさ
れる。これにより、補助ビーム７５ｄの電子はマーク領
域６１ｄの材料と相互作用し、この相互作用がセンサー
によって検出され、エネルギー分析器を介して偏向信号
発生器に基準測定信号として供給される。

【００５０】補助ビーム断面７５ｄは、支柱群３３ｄの
延長方向を横切る方向に先細りするように三角形をして
いる。従って、投影ビーム中心がＯ点からずれると、補
助ビーム７５ｄがマーク領域６１ｄ上に当たる領域が、
図１０の拡大図に示すように変化する。すなわち、相互
作用の数は補助ビーム断面７５ｄがマーク領域６１ｄに
重なる面積に比例し、この面積Ｆは、補助ビーム７５ｄ
の三角形の開口角度を２αとすると、Ｆ＝ｓ²ｘｔａｎ
αとなる。

【００５１】偏向発生器は、この結果得られる測定信号
を評価し、測定信号が所定値に維持されるように電子光
学素子（図４の参照番号５７）を駆動して、投影ビーム
断面４３ｄを所定経路４９ｄ上に配置する。

【００５２】図１１は、本発明の他の実施形態を示す。
これは図１０に示す実施形態に非常に近いが、マーク領
域６１ｅを補助測位ビーム７５ｅとともに用いる目的
は、投影ビーム断面４３ｅのビーム中心Ｏを所定経路４
９ｅ上に配置するためだけではない。本実施形態では、
補助ビーム７５ｅおよびマーク領域６１ｅはさらに、投
影ビーム４３ｅが所定経路４９ｅに沿って移動する際の
終点５３ｅ（図３参照）への到達の判定にも使用され
る。

【００５３】終点５３ｅは、投影ビーム断面４３ｅの前
面７７からビーム中心Ｏまでの距離に対応する距離ｇだ
け横支柱３５ｅから離れた地点に設けられる。

【００５４】マーク領域６１ｅは、支柱３３ｅ沿いに横
支柱３５ｅへ向かって延びるが、投影ビーム中心Ｏが終
点５３ｅ上にきたときに補助ビーム７５ｅとマーク領域
６１ｅとが重ならないように、支柱３５ｅ前面からやは
り距離ｇに対応する距離だけ離れた地点で終了する。従
って、補助ビーム７５ｅの電子とマーク領域６１ｅとの
間の相互作用の数は０まで減じられ、これがセンサーに
よって検出されて、特に投影ビームをその所定経路４９
ｅの終点５３ｅで切る信号として使用されうる。

【００５５】図１１と同様の本発明の他の実施形態を図
１２に示す。

【００５６】投影ビーム４３ｆに加えて、投影ビーム４
３ｆの両側にそれぞれ１本、計２本の測位ビーム７５ｆ
が設けられる。投影ビーム４３ｆが所定経路４９ｆ上を
移動する間、補助測位ビーム７５ｆはマークストリップ
６１ｆ上を移動して、上述したように補助ビーム７５ｆ
の電子とマーク領域６１ｆとの相互作用によってビーム
中心Ｏを所定経路４９ｆ上に配置する。

【００５７】支柱群３３ｆの横支柱３５ｆに隣接する各
端部上にはエンドマーク７９が設けられ、ビーム中心Ｏ
が終点５３ｆに近づくとすぐに、補助ビーム７５ｆがこ
のエンドマーク上に当たるようになっている。エンドマ
ーク７９は、支柱群３３ｆ，３５ｆ、メンブレン層、散
乱領域、およびマーク層６１ｆの形成に用いられる材料
とは電子ビームとの相互作用が異なる材料から構成され
る。しかしこの相互作用も、上述したセンサーまたはこ
の目的のために別個に設けられるセンサーによって検出
できるため、終点５３ｆへの到達は、図１１に示す実施
形態と同じように検出することができる。

【００５８】図１３は、図５に示す実施形態の変形例を
示す。図５の実施形態とは異なり、本実施形態では、マ
ーク領域６１ｇは投影方向から見て支柱３３ｇ上には設
けられず、隣接する支柱群３３ｇ間の領域に設けられ、
そのビーム中心Ｏが所定経路４９ｇ上に正確に配置され
る投影ビーム断面４３ｇが、経路４９ｇの延長方向を横
切って先細りする部分、すなわち三角形部分４７ｇでマ
ークストリップ６１に重なるようになっている。重なっ
た部分の面積はビーム中心Ｏの所定経路４９ｇからのず
れΔｙによって異なり、図１３のビーム中心Ｄをもつ下
側のビーム断面で示すように、所定経路から右へずれる
と増大する。重なり合う面積が変化すると、ビームの電
子とマーク領域６１ｇの材料との相互作用の数が変化
し、これがセンサーによって検出されて、ビーム断面の
経路補正に使用される。

【００５９】本実施形態のように、マーク領域が支柱
間、すなわち散乱領域（図４の参照番号３９）を介して
マスクパターンの形成に用いられる領域に設けられる場
合、マーク領域６１ｇの材料による電子の散乱が非常に
少なく基板上へのパターンの撮像ができる限り邪魔され
ないように注意しなければならない。ただし、上述した
ようにビーム誘導の補正を行うためにセンサーが検出可
能な十分な相互作用は存在する。

【００６０】本発明の他の実施形態として、図５に示す
２つのマーク領域６１に、電子ビームとの相互作用が異
なる材料を用いることができる。これにより、適当な１
つのセンサー、または一対のセンサーによって、投影ビ
ーム４３の中心が所定経路４９から右または左へずれて
いるかどうかを判定できる。このようなマスクは、支柱
に２つの材料を交互に使用、すなわち支柱を１つおきに
同じ材料で構成することによって用意できる。

【００６１】支柱に用いられる材料にドーピングまたは
注入等によりマーク材料を加えることによって、図４に
示すマスクの他の変形例を製造できる。これにより支柱
自体がマーク領域となる。

【００６２】図１４は、図４、図７、図８、および図９
に概略的に示すマスクの他の変形例を示す。図１４に示
すマスク３１ｈと前述の図に示すマスクとの主たる違い
は、ビーム投影方向から見た場合に、マーク領域６１ｈ
は支柱３３ｈには重ならず、メンブレン層３７ｈ上で支
柱３３ｈの隣に配置される点である。

【００６３】このため、隣接するマーク領域６１ｈ間の
領域は、荷電粒子によって露光層上に撮像される領域、
すなわちその内幅が図１４に示すマーク領域６１ｈ間の
内幅に対応するか、またはそれより狭い領域として好適
には用いられる。

【００６４】このマスクは、上記で説明した投影ビーム
断面とともに使用可能である。特に、マーク領域６１ｈ
と投影ビーム断面とは、図５に関して説明したのと同じ
ように調整される。その場合、投影ビーム断面はマーク
領域６１ｈ間の内幅に対応する幅をもつ。その後ビーム
は、投影ビーム断面がマスクに対してその基準位置に配
置されると、図４の検出器６５がほぼ０の検出信号を検
出するように誘導される。

【００６５】だが投影ビーム断面と図１４のマスクとの
間の調整はまた、図６に関して説明したような方法でも
行うことができる。ここでは投影ビーム断面は側部に配
置された補助ビームを含み、これら補助ビームは検出器
６５への信号を生成するように働き、その後、ビームは
好適には、検出器６５によって生成される測定信号が所
定値で一定に維持されるように誘導される。

【００６６】さらにまた、図１３に関して説明したよう
な方法でも調整を行うことができる。ここでは投影ビー
ム断面の横方向に先細りする部分がマーク領域６１ｈ上
に当射し、ビームはやはり、検出器６５の検出信号が所
定値に一定に維持されるように誘導される。

【００６７】さらに、上記の各場合において、図１４の
隣接するマーク領域６１ｈに異なる材料を使用して、検
出器によって一方方向または他方方向のビーム誘導のず
れを検出可能することができる。

【００６８】図１４のマスク３１ｈはさらに、粒子ビー
ムと平行に投影してみた場合に、マーク領域６１ｈと重
なるマスキング領域８１を含む。マスキング領域８１
は、粒子ビームと平行に投影してみると、マーク領域６
１を越えて延び、かつ支柱３３ｈに重なる。図１のビー
ム１３に関して説明したように、マスキング領域８１
は、マーク領域６１ｈまたは支柱３３ｈによって散乱さ
れていない、またはほんのわずかだけ散乱された荷電粒
子を、露光層上に撮像されない程度まで散乱させるよう
に作用する。

【００６９】このため、マスキング層８１にはメンブレ
ン層３７ｈ上の散乱領域３９ｈと同じ材料が使用され
る。

【００７０】マスキング領域８１および散乱領域３９ｈ
は、上述した実施形態の散乱領域に関してすでに説明し
たように、同じ製造工程で形成することができる。

【００７１】特に図４、図７、図８、図９、および図１
４に関して説明したマスクでは、各支柱は、メンブレン
層に対して、ビーム形成方向に向かって配置された側に
設けられる。しかし、支柱をメンブレン層に対して反対
側、すなわちビーム形成方向と反対側に配置された側に
設けることもできる。

【００７２】また、マーク領域は、支持支柱のビーム形
成方向に向かって配置された側、またはメンブレン層自
体の上に設けることができる。この場合、マーク層はや
はり、図７に関して特に説明したようにメンブレン層と
支持支柱との間に配置されるか、または図９に関して特
に説明したように、メンブレン層上の支持支柱と反対側
に配置される。

【００７３】また、マーク層は、粒子ビームと平行に投
影してみた場合に、支柱の根元に重なる。この場合、マ
ーク領域は、図４および図７に関して特に説明したよう
に、支持支柱の幅全体の上に延びるか、または図８およ
び図９に関して特に説明したように、支持支柱の幅より
狭い幅を持ってもよい。

【００７４】また、マーク領域は、粒子ビームと平行に
投影してみた場合に、図１３に関して特に説明したよう
に、支持支柱の脇に支持支柱から間隔を空けて配置する
か、または、図１４に関して説明したように支持支柱に
直接隣接して配置してもよい。

【００７５】図４、図７、図８、および図９に示す実施
形態では、散乱領域は、メンブレン層のビーム形成装置
に向かった側に配置される。または、これらの実施形態
では、図１４に関して説明したように、散乱領域をメン
ブレン層のビーム形成装置と反対側に配置することもで
きる。これと逆に、図１４の実施形態では、散乱領域を
メンブレン層のビーム形成手段に向かった側に配置する
こともできる。

【００７６】また、選択する具体的な実施形態によって
は、散乱領域をメンブレン層の支柱と同じ側、または反
対側に設けることができる。

【００７７】上記の大半の実施形態では、三角形部分の
先端は、マスク面中で、隣接する支柱間の内幅に対応す
る距離だけ互いに離れている。しかし、より狭い先端間
の距離、すなわちビーム幅を選択することも容易に可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 先行技術に従う投影装置を示す図である。

【図２】 本発明に従うマスクの上面図であり、ビーム
誘導方向も示す図である。

【図３】 図２の拡大図であり、投影ビーム断面を所定
経路に沿って誘導する様子を示す図である。

【図４】 本発明に従う投影装置の図である。

【図５】 図４に従う投影ビーム装置において使用され
る投影ビーム断面のマーク領域に対する位置を示す図で
ある。

【図６】 補助測位ビームを用いる本発明の変形例の図
である。

【図７】 図４に示すマスクの変形例の図である。

【図８】 図６に従う補助測位ビームとともに用いるマ
スクの他の実施形態の図である。

【図９】 図６に従う補助測位ビームとともに用いるマ
スクの他の変形例の図である。

【図１０】 補助測位ビームを用いる本発明の他の変形
例の図である。

【図１１】 経路端を検出する本発明の他の変形例の図
である。

【図１２】 経路端を検出する図１１に示す実施形態の
変形例の図である。

【図１３】 図５に示す実施形態の変形例の図である。

【図１４】 図４に示すマスクの他の変形例の図であ
る。

【符号の説明】

３１ マスク、３３ 支柱、３７ メンブレン層、３９
散乱領域、４３ 投影ビーム断面、４５ ビーム形成
装置、５５，５７ 位置決め装置、６１ マーク領域、
６５ センサー、６９ 測定信号。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H097 CA16 LA10 5C034 BB05 BB07 5F056 AA22 BB10 BD05 CC01 FA05 FA06

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投影荷電粒子ビームによって、放射線感
   応層を含む基板上にマスク（３１）のパターンを撮像す
   る投影装置であって、 前記マスク（３１）は第１の材料から構成されるメンブ
   レン層（３７）と、 前記パターンを形成し、前記メンブレン層（３７）より
   も荷電粒子を強く散乱させる第２の材料から構成される
   散乱領域（３９）と、 互いに間隔を空けて配置され、前記散乱領域（３９）と
   ともに前記メンブレン層（３７）を支持する、複数の直
   線状に延びる支持支柱群（３３）とを含み、 前記投影装置はマスク面中で所定の投影ビーム断面（４
   ３）をもつ投影ビームを生成するビーム形成装置（４
   ５）と、 前記投影ビーム断面（４３）を、前記マスク面中で、前
   記支柱群（３３）が延びる方向と平行に前記マスク（３
   １）の上を所定経路（４９）に沿って移動させる位置決
   め装置（５７，５５）とを含み、 前記投影装置は、前記マスク（３１）上に設けられるマ
   ーク領域（６１）上に当射する荷電粒子数に応じて異な
   る測定信号（６９）を供給するセンサー（６５）が設け
   られることを特徴とする投影装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の投影装置において、前
   記位置決め装置（５７）は、前記測定信号（６９）に応
   答して前記所定経路（４９）からのずれ（Δｙ）を減じ
   る投影装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の投影装置にお
   いて、前記投影ビーム断面（４３）は、前記支柱群（３
   ３）が延びる方向を横切り、隣接する前記支柱群（３
   ３）間の内幅にほぼ対応する幅をもつ投影装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の投影装
   置において、前記ビーム形成装置はさらに、前記マスク
   上に設けられる前記マーク領域（６１）と相互作用する
   少なくとも１本の補助測位ビームを生成し、前記補助ビ
   ームの断面（７５）は、前記マスク面中で前記投影ビー
   ム断面（４３）に対して所定の一定距離の地点に配置さ
   れる投影装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の投影装置において、前
   記補助ビーム断面（７５）は、前記ビームが延びる前記
   経路（４９）を横切る方向に連続的に先細りする投影装
   置。
6. 【請求項６】 請求項４または５に記載の投影装置にお
   いて、前記ビーム形成手段は２本の補助測位ビーム（７
   ５）を生成し、その補助ビーム断面は、前記マスク面中
   で前記支柱群（３３ｂ）が延びる方向を横切って、隣接
   する前記支柱群（３３ｂ）間の内幅より広い内距離だけ
   互いに離れている投影装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の投影装
   置において、前記位置決め装置（５７）は、前記マーク
   領域（６１）上に当射する荷電粒子数が最小となるよう
   に、前記投影ビーム断面（４３）の経路を制御する投影
   装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜６のいずれかに記載の投影装
   置において、前記位置決め装置（５７）は、前記マーク
   領域（６１）上に当射する荷電粒子数が所定値に対応す
   るように、前記投影ビーム断面（４３）の経路を制御す
   る投影装置。
9. 【請求項９】 請求項１に記載の投影装置において、前
   記位置決め装置（５７）は、前記測定信号に応答して、
   前記投影ビーム断面（４３）の前記経路（４９）沿いの
   移動を停止させる投影装置。
10. 【請求項１０】 投影装置用のマスクであって、投影荷
    電粒子ビームによって放射線感応層を含む基板上に前記
    マスクのパターンを撮像し、 前記マスク（３１）は第１の材料から構成されるメンブ
    レン層（３７）と、 前記パターンを形成し、前記メンブレン層（３７）より
    も荷電粒子を強く散乱させる第２の材料から構成される
    散乱領域（３９）と、 互いに間隔を空けて配置され、前記散乱領域（３９）と
    ともに前記メンブレン層（３７）を支持する複数の支持
    支柱群（３３）とを含み、 マーク材料から構成される少なくとも１つのマーク領域
    （６１）を特徴とし、前記マーク材料は、前記荷電粒子
    との相互作用に関して前記第１および前記第２の材料と
    異なり、前記相互作用はセンサー（６５）によって検出
    可能であるマスク。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載のマスクにおいて、
    前記マーク材料は、前記荷電粒子に対して、前記第１お
    よび前記第２の材料と異なる散乱効果、または／および
    反射効果、または／および吸収効果を示すマスク。
12. 【請求項１２】 請求項１０または１１に記載のマスク
    において、前記相互作用は、オージェ電子検出器、また
    は／および後方散乱電子検出器、または／およびＸ線検
    出器（６５）、または／および蛍光放射線検出器によっ
    て検出可能であるマスク。
13. 【請求項１３】 請求項１０〜１２のいずれかに記載の
    マスクにおいて、前記マーク領域（６１）は、前記支柱
    （３３）の前記メンブレン層（３７）と反対側の端面上
    に塗布される第３の材料の層によって形成されるマス
    ク。
14. 【請求項１４】 請求項１０〜１２のいずれかに記載の
    マスクにおいて、前記マーク領域（６１ａ）は、前記メ
    ンブレン層（３７ａ）と前記支柱（３３）との間に配置
    される前記第３の材料からなる前記マーク層によって形
    成されるマスク。
15. 【請求項１５】 請求項１０〜１２のいずれかに記載の
    マスクにおいて、前記マーク領域（６１ｃ）は、前記メ
    ンブレン層（３７ｃ）の前記支柱（３３ｃ）と反対側に
    配置される、前記第３の材料からなるマーク層によって
    形成されるマスク。
16. 【請求項１６】 請求項１０〜１５のいずれかに記載の
    マスクにおいて、前記マーク領域（６１）は、割り当て
    られた支柱（３３）に平行に延びるマスク。
17. 【請求項１７】 請求項１６に記載のマスクにおいて、
    前記マーク領域（６１）は前記支柱（３３）によって形
    成されるマスク。
18. 【請求項１８】 請求項１０〜１７のいずれかに記載の
    マスクにおいて、前記マーク領域（６１）は、前記粒子
    ビーム（４１）と平行に投影して見た場合に、前記支柱
    （３３）の投影領域と一致するマスク。
19. 【請求項１９】 請求項１０〜１８のいずれかに記載の
    マスクにおいて、前記マーク領域（６１）は、前記粒子
    ビーム（４１）と平行に投影して見た場合に、前記支柱
    （３３）の投影領域内で、その端から所定距離だけ離れ
    て配置されるマスク。
20. 【請求項２０】 請求項１０〜１９のいずれかに記載の
    マスクにおいて、前記マーク領域（６１ｇ）は、前記粒
    子ビームと平行に投影して見た場合に、前記支柱（３
    ３）の投影領域の外側に配置されるマスク。
21. 【請求項２１】 請求項２０に記載のマスクにおいて、
    前記マーク領域は、前記支柱の端から所定距離だけ離れ
    て配置されるマスク。
22. 【請求項２２】 請求項１０〜２１のいずれかに記載の
    マスクにおいて、少なくとも１つのマスキング領域（８
    １）が設けられ、これは前記粒子ビームと平行に投影し
    て見た場合に、前記マーク領域（６１ｈ）に少なくとも
    部分的に重なり、前記メンブレン層（３７ｈ）、または
    ／および前記マーク材料、または／および前記支持支柱
    （３３ｈ）よりも強く荷電粒子を散乱させる材料から構
    成されるマスク。
23. 【請求項２３】 請求項２２に記載のマスクにおいて、
    前記マスキング領域（８１）の材料は、前記散乱領域
    （３９ｈ）の材料を含むマスク。
24. 【請求項２４】 請求項１０〜２３のいずれかに記載の
    マスクにおいて、前記マーク材料は、区別可能な相互作
    用をもつ２つの異なるマーク材料を含み、各材料は隣接
    する支柱にそれぞれ割り当てられるマスク。
25. 【請求項２５】 マスクを通って投射される荷電粒子に
    よる放射線感応層の露光方法であって、 請求項１０〜２４のいずれかに記載のマスクを提供する
    ステップと、 請求項１〜９のいずれかに記載の投影装置を提供するス
    テップと、 前記投影ビームを生成し、少なくとも前記測定信号に応
    答して、その前記所定の投影ビーム断面を前記マスク面
    中で前記支柱群が延びる方向と平行に移動させ、前記マ
    ーク領域に当射する荷電粒子数を最小にするか、または
    所定値に対応させるステップとを含む露光方法。
26. 【請求項２６】 マスクを通って投射される荷電粒子に
    よる放射線感応層の露光方法であって、 請求項１０〜２４のいずれかに記載のマスクを提供する
    ステップと、 請求項１〜９のいずれかに記載のマスクを提供するステ
    ップと、 前記投影ビームを生成し、その前記所定の投影ビーム断
    面を、前記マスク面中で前記支柱群が延びる方向と平行
    に移動させるステップと、 少なくとも前記測定信号に応答して前記移動を停止させ
    るステップとを含む露光方法。