JP2857384B2 - リソグラフィプロセスを含むデバイス製作法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】技術分野 本発明はリソグラフィ描画を含むプロセスによるデバイ
スの製作に係る。考察の対象とするデバイスは個別のも
のでも集積化されたものでもよいが、ミクロンかそれ以
下の大きさであるパターン寸法や間隔に依存することを
共通の特性とする。半導体集積回路は小さな寸法に厳密
に依存し、将来は本発明により有利となると予想され
る。集積回路は次第に光デバイスを含むようになると予
想され、これらも本発明の指針により進展するであろ
う。

【０００２】用語の定義 本技術は科学的な意味とともに産業的に、必ずしも使用
法が一定しない各種の用語を用いる。本明細書で用いる
ように、用語を定義することが便利である。以下の定義
は定義が最も必要であるとともに基本的に重要な領域で
ある電子線リソグラフィに関してである。Ｘ線又は他の
電磁放射に対しても、用語は同様に適用できる。

【０００３】電子線投影リソグラフィ マスクの少なくとも特定の一部を電子線で同時に照射す
るリソグラフィシステムは、そのような部分の投影像を
生じる。考察するシステムは、加速された電子が照射さ
れたマスクにより像を作ることに依存する。記述のほと
んどは透過マスクに関してであるが、パターン形成は反
射マスクによってもよい。用語はフォトカソードに光照
射する際直接生じる加速されない低エネルギー電子によ
る結像は含めないとしている。

【０００４】ここで述べるシステムにより、パターン端
部の荒れといった不完全さの影響を最小にしたり、ある
いは単に必要な微細化を行うというように、マスクから
像への縮小が可能になる。多くの用途に対し、縮小率は
１０分の１かそれよりも小さくする。拡大とともに、１
対１の結像も可能である。

【０００５】マスク 形状加工されていない電子放射により照射された時、そ
のような放射を最終的に照射面上（一般に製作されつつ
あるデバイスの表面上に）に、相対的に低及び高電子強
度により規定された像を生成可能にする道具である。マ
スクは一般に特定の用途に対して考えられるが、結晶格
子のような自然に発生する像−生成パターンで構成する
かそれを含む可能性も考えられる。

【０００６】便宜上、用語“マスク”は透過より反射を
必要とする本発明の形で用いるようなパターン源を記述
する時に用いられる。記述のほとんどを変える必要はな
いが、想像されるように、本発明の指針は反射マスクの
使用を考えている。一般的な指針と同じく、分解能の程
度は、散乱角に基づいて、像形成エネルギーを微分する
（以下で定義するように）背面焦点面（ｂａｃｋ ｆｏ
ｃａｌ ｐｌａｎｅ）に依存する。厳密にいうと、反射
マスクモードは（“阻止”及び“透過”ではなく）“非
反射”及び“反射”領域に依存する。以下で示されるよ
うに、反射マスクは透過マスクと同様に機能させてもよ
いが、条件は緩和される。反射マスクは光学軸上にない
から、非反射は入射光の大きな割合を使う必要がなく、
吸収又は用途によっては透過で置きかえてもよい。従っ
て、極端な場合、反射マスクは鏡のように反射する反射
領域と機能的に一致してもよい。

【０００７】阻止 たとえば、レジスト又は他の像形成材料に関して、デバ
イス製作において重要な像の中で一定の電子の減衰を生
じるマスク領域。

【０００８】透過 たとえば、レジストあるいは他の結像材料に関して、デ
バイス製作において、阻止領域に比べ相対的に小さな割
合で、電子の減衰を生じるマスク領域。

【０００９】吸収 一般に阻止領域に関して、照射エネルギーに対して透過
したエネルギーの減少の程度を予測する特性。

【００１０】散乱 一般にマスクを通過中のビーム電子に関し、材料を透過
する間電子が経験する方向の変化。散乱は弾性又は非弾
性で、多くの条件下では両方が現れる。非弾性散乱は対
象とする電子エネルギーで吸収を起こす材料で最も明ら
かであるが、“色収差”すなわち波長の変化を起こす可
能性があり、焦点距離、従って、像の質の変化を伴うこ
とがある。

【００１１】記述を容易にするため、“散乱”及び“非
散乱”エネルギーについて、言及しておく。原則とし
て、透過エネルギーは何らかの実際の材料すなわち散乱
体を通過する時、ある程度の散乱を経験するが、それは
小さい。しかし、透過エネルギーから離れると、原則と
して方向がある程度変化する。用語はリソグラフィ上重
要な効果について、定義される。例えば、“非散乱”は
いくつかのその後の開孔を選択的に通過する最大散乱角
までの範囲を含んでもよい。

【００１２】端部散乱 この用語は機構にかかわらず、阻止及び非阻止領域間の
界面を通って伝達される電子をさす。（マスク面に対し
垂直な）名目上垂直な界面を想定する通常の場合、影響
を受けた電子はビーム外の方向へ移動する。散乱は弾性
又は非弾性で、１つの原因でも、あるいは２つないしそ
れ以上の原因の結果でもよい。端部回折は通常いわれる
ように、端部散乱に対する考えられる原因ではあるが、
通常大きさは小さく、従ってリソグラフィ上の重要性は
ほとんどないか全くない。（考察の対象としているｅ−
ビームリソグラフィでは、波長は最小パターン寸法に比
べ小さい。）

【００１３】背面焦点面フィルタ 同じ速度の電子に対し、異なる透過率の２つ又はそれ以
上の領域をもつフィルタ。ここで用いるように、領域の
選択は散乱に依存する。一実施例において、フィルタは
“非散乱”（小角で散乱されたものも含む）電子選択的
に透過させ、吸収体の形をとり、所望の散乱角の限界で
決まる大きさをもつ開孔を有する。あるいは、フィルタ
は任意の所望の散乱角内の値に、散乱された電子を選択
的に透過させるよう設計してもよい。フィルタの位置は
いずれの場合も、対物レンズの背面焦点面かその付近あ
るいは結像系における任意の共役面かその付近になる。
ここで用いられるような“背面焦点面フィルタ”という
用語は、任意のそのようなフィルタ位置を含むものとさ
れている。（少なくとも通常の円形の光軸上の開孔の場
合）開孔寸法は入射放射を受ける最大角について述べら
れている。（数学的には、この角の正接は開孔の半径
を、付随したレンズの焦点距離で割ったものに等し
い。）

【００１４】結像材料 投影像が内に生じる材料。一般に、一時的に使用する材
料、たとえば“レジスト”が考えられるが材料は現像に
より反応又は未反応として、製作されるデバイス中に残
ることはある。

【００１５】最小パターン寸法 ここで用いるように、これはデバイス上で測定した時、
通常生成されるパターン間の最小形状又は間隔である。
議論されるように、これはデバイスの記述で通常用いら
れる。たとえば、“１メガビットチップ”は一般に現在
の技術の半導体チップをさすが、それは最小パターン寸
法が〜１μｍ、すなわち電界効果トランジスタに含まれ
る任意のゲート寸法を意味する。

【００１６】多数の他の用語が文献で用いられている。
定義は複雑でしばしば変わるが、そのような用語は一般
に最小パターン寸法をさしている。“設計ルール”とい
うのは多くの場合同義語である。“最小線幅”は幾分異
なった用語であるが、同義語に近い。そのような用語及
び他の寸法に関する用語は、文献中で述べられているよ
うに、非常に注意深く解釈すべきである。

【００１７】透過 マスク上に入射した強度に対して規格化した透明マスク
領域に対応する像領域中の照射電子の強度。

【００１８】像コントラスト 透明マスク領域に対応する像領域中の強度に対して規格
化した阻止領域と透明マスク領域に対応する像領域間の
照射電子の強度差。

【００１９】端部鋭敏さ 阻止及び透明マスク領域に対応する像領域間の境界にお
いて測定した像コントラストの２分の１にコントラスト
が落ちる距離。

【００２０】反射モード用語 当業者は本発明の指針を透過マスクではなく反射の使用
に適用する上で、何の問題も持たないであろう。透過の
場合と同様、用語のある程度の簡単化は迅速に行える。
たとえば、実際の表面は真に鏡面の反射を生じない。透
過モードの“透過”及び“阻止”領域に機能的に対応す
る領域間と同様、識別はやはり完全な鏡面反射からの角
度のずれに関して行われる。背面焦点面フィルタは真の
鏡面反射に比べ、許された角度変化内又は（逆のトーン
の場合）それを越えて選択的に像規定情報を通過させる
働きをする。記述を複雑にするより、多くは透過につい
て述べるが、（透過とともに反射にも依存して）指針を
一般的な感覚で受けとれるように信頼性を置く。

【００２１】従来技術 重要な技術は１ないし複数のリソグラフィ描画プロセス
を含むデバイスの製作に関するものである。現在この分
野で最も重要なデバイスは、プロセスは他にも適用さ
れ、なお他の形のデバイスも将来見込まれるが、半導体
デバイスである。現在の技術の半導体集積回路は、最小
パターン寸法は〜１μｍで製作されている。そのような
デバイスは、たとえばエッチング、注入、拡散、堆積等
の選択プロセスを行うため、ポジ形又はネガ形像を生じ
るよう設計された各種のリソグラフィプロセスを用い
る。次世代のデバイスに対してとるべき方向とともに、
設計とプロセスの展開については、“半導体リソグラフ
ィの原理、実際及び材料”ダヴリュ・エム・モラン
（Ｗ．Ｍ．Ｍｏｒｅａｕ）、プレナンプレス、ニューヨ
ーク、１９８８中に述べられている。

【００２２】１センチメートル径で、最小形状寸法が〜
１μｍであるように作られた百万個までのデバイスを含
むＩＣを生成する典型的なプロセスは、たとえば吸収形
マスクにより、近紫外放射の照射による露出及び現像に
依存する。近接露光及び投影露光の両方が使用できる。
将来のＩＣを生み出すために、かなりの思考と実験が世
界的に向けられた。近い将来の最小形状寸法の減少（最
小形状寸法〜０．５μｍ）は、近紫外スペクトル中のよ
り短い波長の照射に基づく同様のシステムに依存すると
予想される。光学的設計やレジストの処理などの条件
は、進んだ段階にある。

【００２３】最小形状寸法〜０．３５μｍまでの次世代
は、あまり進んでいない。リソグラフィの描画は遠紫外
スペクトルにおけるより短い波長に依存するということ
は、かなり信じられる。

【００２４】０．３５μｍより小さい最小形状寸法及び
０．２μｍ以下の最小形状寸法に製作されたデバイスの
ようなその後の世代についても、すでに活発に研究され
ている。マスク製作の方式は、開発の非常に早い段階に
ある。そのような仕様で作られたデバイスの加工につい
ては、電子ビーム直接描画を用いた製作に基づいて、確
立されている。（この“直接描画”技術は、生産性が比
較的低いことが特徴で、たとえばメモリデバイスのよう
な大量生産用に必要な要求を満足することは予想されな
い。）

【００２５】この領域のデバイスを明確に市販用に実現
することは、デバイスのマスク製作が更に進展すること
に依存することが認識されている。現在使用されている
紫外放射の波長の限界が、結像用に使用できないことは
明らかである。マスクからの像への縮小を用いることに
より、そのような放射はマスクを通過することが可能で
あるが、この波長より小さな最小形状を規定するのには
使用できない。適切な歩留りで信頼性よく生産するに
は、最小形状寸法のある程度の割合まで、更に波長を短
くする必要があると信じられている。０．２μｍの最小
形状寸法の場合、５００Å（０．０５μｍ）又はそれよ
り小さな波長の放射が望ましい。この最後の領域におけ
る投影マスクの製作には、一般にＸ線スペクトル中の電
磁放射を用いると考えられている。

【００２６】適当なＸ線描画方式の開発は困難であっ
た。それにもかからわず、多くの障害を認識しながら
も、世界的に活発な研究により、進歩がみられる。主な
問題は光源の輝度が限られていること、Ｘ線光学系がな
いこと及び吸収が小さいことである。最も進んだシステ
ムはシンクロトロン源に依存している。

【００２７】Ｘ線光学系の現在の開発は、近接露光の形
をとることに最も力が注がれている。（それはマスク及
び露出媒体の間を非常に近接させる必要性が生じる。）
一例として、約１０の場合、約１０μｍのマスク−基板
間隔を必要とする。この間隔の場合、マスクが破損する
危険性が大きい。そのような機械が発表されているが、
それは容易には市販生産には適用できない光源、マスク
方式及び他の条件を用いる。たとえば、そのような試作
機での露出時間は、典型的な場合、１時間以上の持続を
必要とした。

【００２８】かつて電磁放射の代わりに加速された電子
を使用することに、かなりの努力が向けられた。そのよ
うな努力はｅ−ビーム直接描画とともに急速に進めら
れ、電子光学とレジスト化学においてある程度の寄与を
した。具体的な努力は米国、ドイツ及び日本で払われ
た。（ジャーナル・バキアム・サイエンス・テクノロジ
ー（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．）第１２
巻、第６号、１１月／１２月、１９７５、“電子投影微
細加工システム”、ジャーナル・バキアム・サイエンス
・テクノロジー（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏ
ｌ．）１６（６）、１１月／１２月、１９７９、“電子
微細投影により生成した整合した多層構造”；第１１回
（１９７９）国際固体素子コンファレンス・プロシーデ
ィング、（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ １
１ｔｈ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（１９７９）Ｉｎｔｅｒ
ｎａｔｉｏｎａｌ ｏｎ ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ Ｄ
ｅｖｉｃｅｓ）東京、１９７９；ジャパニーズ、ジャー
ナル・オブ・アプライド・フィジックス（Ｊａｐａｎｅ
ｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙ
ｓｉｃｓ）第１９巻（１９８０）補遣１９−１、４７−
５０頁“非拡大電子投影システム”を参照のこと）この
努力は７０年代後半に最も活発に行われたと考えられる
が、一般にその頃の通常の製作プロセスで得られる以上
に微細化することに向けられていた。報告は一般に最小
形状寸法を〜１μｍから０．５μｍレベルにすることに
向けられている。用いられる装置はかなりの進展を示
し、確かに電子光学系及び位置合わせによる可能性とと
もに、適当な強度、従って適切な露出時間を生じる可能
性を示している。

【００２９】努力はほとんどの部分が（その当時及び現
在可視及びＵＶリソグラフィ製作で用いられている）吸
収マスクを利用した。Ｘ線製作に用いる型の膜支持構造
は置換できることが後に示されたが、引用した研究はそ
れ自身で指示した開孔マスクを使用する（アイビーエム
・テクニカル・ディスクロジャ・ブリテン（ＩＢＭＴｅ
ｃｈ．Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ Ｂｕｌｌ．）（米国）、
１９７７年１２月、第２０巻、第７号、２８６８−７１
頁、“支持フレーム上へのｅ−ビーム投影及びＸ線マス
クの製作”を参照のこと）。

【００３０】歴史的には電子マスク方式の主な目的は、
近ＵＶスペクトル内の波長の電磁放射に基づいたリソグ
ラフィで十分満たされることか示されている。文献を調
べると、更に、小さな最小形状寸法を得ようとする努力
は、電磁放射の道筋に集中してきた（最初は遠ＵＶ、最
後はＸ線）ことが示される。

【００３１】最近はｅ−ビーム投影製作に向けられた文
献はほとんどない。吸収マスクを用いる場合に必ず付随
する色収差（及びある程度小さいが弾性散乱）は、Ｘ線
の重要さを説明する。図４に関連して述べるように、吸
収現象それ自身の（不完全な）性質に関連した必要な厚
い吸収領域は、吸収領域の端部から電子を放出させる。
付随した分解能の限界は、二つの機構のいずれかにより
不適切に透過／阻止される電子の結果による。最初散乱
された電子又はエネルギーの減少により方向が違った電
子は、不適切に捕獲されたり除外されたりする。

【００３２】従来の透過電子顕微鏡の歴史は、この議論
に適している。より微細な形状の分解能に対する変わら
ぬ要求には、設計の変更が伴ってきた。そのような小さ
な形状の分解能を挙げる高加速電圧と非常に薄い試料が
その結果である。両方に低吸収ということが付随し、そ
の程度はパターンを解像するには不適切で、同様に重要
なことは、“阻止”領域内の詳細を解像するために必要
なグレイスケールを置きかえるのには不適切である。こ
の問題に対する現在よく知られた解は、“散乱コントラ
ストと透過電子顕微鏡”として知られた電子顕微鏡モー
ドによる。このモードは試料を貫いて透過した時、電子
が経験する散乱の程度に基づく結像に依存する。そのよ
うな結像は開孔のある背面焦点面フィルタに依存する。
動作の原理はよく知られている。散乱されない電子は開
孔の位置に依存して、選択的に透過又は阻止される。グ
レイスケールを適切に転写することは、散乱角に対する
依存性による。

【００３３】ＳＣＴＥＭは否定できない重要さをもって
きたが、吸収に基礎をおく従来の結像では解決できない
ある種の問題も提供している。主要な問題は、開孔のサ
イズについてである。矛盾する設計上の要件が、小さな
開孔寸法に明らかに依存する像のコントラストから生じ
るが、それは回折の限界により解決される可能性のある
形状寸法を制限する。それにより、散乱コントラストが
減少するよう開孔が拡大されることになる。その結果、
たとえば位相コントラストに基礎を置いた新しい結像方
法が現れた。

【００３４】電子顕微鏡の歴史は、典型的な場合≧１
０，０００（恐らく１００×-１０⁶×の範囲内）の値へ
の必要な拡大とともに、ここで述べているコントラスト
及び寸法のような避けられない特性例で理解される。

【００３５】本発明の概要 デバイスの製作及び得られるデバイスは、最小寸法１μ
ｍ及びそれ以下の最小寸法形状を規定できる１ないし複
数のリソグラフィ投影プロセスに依存する。本発明の方
向は０．５μｍかそれ以下のサブミクロン最小形状寸法
を必要とする。本件で述べられるデバイスの例では、た
とえば０．３５μｍ、０．２５μｍ、０．２μｍ及びそ
れ以下といった各種の最小形状寸法を必要とする。本発
明はそのようなデバイスの製作に応用するのが適当であ
る。製作プロセスはマスクを透過中、散乱に依存して、
リソグラフィ的に規定したエネルギーを選択的に通過さ
せることにより、ある本質的な程度まで影響を受ける像
形成を必要とする。

【００３６】（上で述べたように、便宜上記述は主とし
て透過マスクを使用することについて行う。考えられる
反射マスクの使用については、用いる言葉の意味を少し
説明する必要がある。このモードにおいて、たとえば
“選択的通過”というのは、（背面焦点面フィルタによ
り生じる角度変化内で）“鏡面反射”と等価なものまで
含むと考えられるといったことである。）

【００３７】重要な一連のそのようなリソグラフィプロ
セスは、“阻止”及び“透過”領域により規定されたパ
ターンを含むマスクをビームが照射することに依存す
る。パターンは透過した照射エネルギーを、それぞれ大
きな割合及び小さな割合で散乱させ、結像面上にパター
ンの転写を可能にする。散乱に依存する透過はフィル
タ、一般に開孔フィルタにより、それはマスクの目標面
に対し、レンズ系の（等価な共役面を含むよう規定され
た）“背面焦点面”上にある。そのように制限はされな
いが、この背面焦点面フィルタは、通常吸収性である。
（ここでの記述で用いられる他の用語と同様、“吸収
性”というのは、リソグラフィ上重要なレベル、たとえ
ば考えているプロセスにおいて、小さな割合で十分なら
ば、１００％の吸収は必要ない）。レンズ系の光学軸上
にあるフィルタ開孔を投影すると、散乱されないエネル
ギーが選択的に透過することになる。すなわち、透明マ
スク領域を通して選択的にエネルギーを透過させること
になる。散乱されたエネルギーを選択的に透過させるた
めの相補的なシステムは、フィルタの軸上の領域を通過
することを阻止する。選択的に散乱エネルギーを通過さ
せるそのようなフィルタは、透明材料又は１ないし複数
の開孔で囲まれた中心部の吸収領域の形をとってよい。
やはり、いずれかのフィルタは散乱の範囲に依存して、
実際にエネルギーを通過させたり通過させなかったりす
る。

【００３８】適当なリソグラフィ的に規定されたエネル
ギーは、（たとえば構造材料及び厚さにおいて）適宜作
られ使用されているマスクの上の用語では“阻止”及び
“透明”領域により、散乱又は透過させられるような性
質のものでなければならない。各種の形のエネルギー
が、この点からは適している。本発明で重要なことは、
ミクロン及びサブミクロン形状寸法の規定に本質的に適
した特性をもつエネルギーに基本的によるということで
ある。好ましいシステムは適当な微細形状分解能を得る
よう十分加速された電子に依存する。具体的な議論は５
０−２００ｋＶ範囲内の加速エネルギーについて行う。
最大加速はデバイス、すなわち結果的に生じる材料損傷
によって制限されることが多い。一般に、より大きな加
速では改善される。たとえば焦点の深さ及び浸透深さが
改善され、デバイス設計の条件に依存して示される。本
発明の製作システムは、たとえばＸ線スペクトルにおい
て、電磁放射エネルギーとともに用いられるような生産
上の利点が得られる可能性がある。本発明により一般的
に考えられる電子ビーム投影方式は、先に加速された電
子をマスクに最初に照射することを必要とするが、本発
明には他の価値をもつ。たとえば、加速されない電子に
よりマスクを照射するためにフォトカソードを光照射す
ることは、本発明の指針により利益を得る可能性があ
る。本発明のこの特徴には、先にマスクパターン形成さ
れた放射の加速が含まれる。背面焦点面フィルタにより
得られる加速された電子は、焦点の深さ及び進入深さに
関して、上で述べたような利点をもつ。加えて、背面焦
点面フィルタは、散乱角に基づく変異によって、端部の
鋭敏さを増す可能性がある。

【００３９】本発明を用いる最も重要な点に近いこと
は、レジスト材料のパターン形成を含むことである。一
般に高分解能又は低損傷のために選択される描画エネル
ギーは、加工される通常の材料のデバイス機能特性に
は、ほとんど直接的な影響を及ぼさない。このことは５
０−２００ｋＶの範囲又はそれ以上に加速された電子に
依存するプロセスで、特に重要な点である。そのように
エネルギーを得た電子は局部的にはこの表面領域内で吸
収されず、かなりの深さまで浸透するが、しばしば制作
中の製品を完全に透過する。非常に低密度の損傷により
誘導された欠陥が、デバイスの重要な特性の劣化を最小
におさえることは、本発明の特徴である。

【００４０】それにもかかわらず、本発明のあるもの
は、パターン形成された照射に基づくデバイス特性の直
接又は間接の変化に依存する可能性がある。ある種のも
のは、同時照射とプロセスを含み、照射により選択的に
導入される分解又は反応の結果、たとえば選択的堆積と
いったプロセス速度の照射依存性の変化を起こす。エッ
チング速度もまた、照射によりプラス又はマイナスに影
響を受ける可能性がある。

【００４１】本発明の方式は、近接露光及び投影露光の
両方において、Ｘ線製作に比べ、明らかな利点をもつ。
通常のＸ線システムにおいて、結像は吸収及び透明マス
ク領域を通過するエネルギー間の差に依存する。一般に
探される最小形状寸法に適当なＸ線波長は、端部散乱に
よる分解能損失を生じるのに十分な厚さのマスク中の阻
止領域を必要とする。背面焦点面フィルタを用いると、
端部散乱による分解能の限界を小さくすることができ
る。この利点は、他の散乱−非散乱マスクシステムの場
合と同様、他の形の電磁波を用いた吸収−透過マスクシ
ステムの場合、特に重要となる可能性がある。この関係
で、本発明の方式は、他のリソグラフィ技術の波長限界
によっては除外されない最小形状寸法に基礎をおいたデ
バイスの製作において、価値があることに注意すると有
益である。たとえば、そのような寸法が１μｍを越える
場合ですら、選択的に散乱されないエネルギーを通過さ
せる本発明の方式に固有の端部の鋭敏さが改善されるこ
とは、たとえば迅速な位置合せの結果である可能性があ
る。０．２μｍ及び０．１μｍという端部鋭敏さの値
が、実験的に観察されている。

【００４２】考えられているサブミクロン最小形状に適
していることであるが、本発明の方式はその場観察に適
している。たとえば、本発明の好ましい形に従う電子の
結像は、真空雰囲気中で行うのが望ましい。これは結像
の前又は後に行われる他のプロセスと一致する。例とし
ては分子線エピタキシー及び化学気相堆積のような堆積
プロセスがある。そのような両立性は装置を変えたり、
真空を破る必要がなく、従って汚染を減らすため、デバ
イス製作に都合がよい。

【００４３】本発明の指針の重要な部分は、デバイス製
作及び得られる製品に関してである。主として、そのよ
うな説明では、適切に加速された電子方式を用いた少な
くとも１つのレベルの結像について考え、基本的には散
乱−非散乱結像に関してである。上で述べたように、一
般的に１００ｋＶに等しいかそれ以上の加速電圧が好ま
しい。

【００４４】電子結像を用いた製作プロセスは、電気的
に行える（電磁放射パターン形成で共通して使われてい
る機械的な支持台の移動を必要としない）位置合せ及び
検査装置からその利点が生じる。主要な利点は焦点深さ
で、特に深さにより大きくなる。これらの組合せによ
り、結像が（エッチング除去で生じるような）段差のあ
る表面上で行われるレベルを含む適切なデバイス製作が
可能になる。１００ｋＶの電子で可能な焦点の深さは、
μｍ以下の設計則で一般に用いられ考えられる１μｍ又
はそれ以上の段差に、容易に適合する。

【００４５】侵入深さはまた、１μｍ又はそれ以上の距
離に適合するのに十分で、たとえば露出した垂直表面を
レジストで被覆するように、プロセスを促進する。その
ような利点は電子的露出が、材料（たとえばレジスト）
の厚さに対し比較的依存しないことによる。

【００４６】本発明の方式は偏光の必要はないが、必要
ならば偏光が適切なこともある。たとえば、〜０．４μ
ｍの設計則で行われているデバイスの製作において、金
属の被覆を確実にするような時は、偏光が有用と考えら
れることがある。

【００４７】加速された電子結像に付随した“近接効
果”に対して大きな注意が払われてきた。散乱された電
子による好ましくない露出に起因する効果は、分解能と
小さなパターン領域と大きなパターン領域間の露出の違
いによる問題を生じることがある。走査ビーム描画にお
いては、その効果による影響は、走査速度やビーム強度
を変えることにより、減らせる可能性がある。本発明の
投影リソグラフィにおいて、マスクの異なる領域では、
パターン強度を変える形で適合させる。加速電圧の値を
適切に選択することにより、その効果は小さくされる。
製作上の経済性とともに歩留りの改善が、マスク又は基
板のわずかなそりや位置合せ誤差の許容度が大きいこと
から得られる。

【００４８】実施例の説明 （１）図面図１ 描かれている単一レンズシステムは、ビーム電子又は他
の描画エネルギーを使用し、光線１と印され、阻止領域
３と透明領域４を含むマスク２上に入射する。透明領域
４を透過した光線は、光線１ａと印され、阻止領域３を
透過した光線は、光線１ｂと印されている。そのような
光線はレンズ５により屈折し、現れた光線は背面焦点面
フィルタ６に入射する概略的に描かれているように、光
線１ａはフィルタ開孔７を通過し、転写された照射領域
１０と非照射領域１１から成る像９を生じる。臨界散乱
角を越えて散乱された光線１ｂは開孔７を通過せず、代
わりにフィルタ６の非開孔領域８で吸収されるか阻止さ
れる。

【００４９】図２ この図中に像を形成するように、散乱されたエネルギー
が選択的に用いられる相補的なシステムである。ここ
で、散乱された光線１ｂは開孔１７を通過し、一方透過
した光線１ａはフィルタ領域１８により阻止される。像
９のネガである像１９は、領域２１の選択的な照射から
生じる。領域２０は照射されない。考えている装置にお
いては、背面焦点面フィルタは、（別の設計ではブラッ
グ散乱のような散乱の形を利用することもあるが）吸収
性である。

【００５０】光線１ｃはエネルギーが阻止領域３内で散
乱され、その結果完全に透過する前に逃げるように描か
れている。この現象は、ここで原理を述べている本発明
の方式、すなわち散乱−非散乱マスクに基本を置いた結
像に依存する方式に対しては、非常に大きさは小さい。
図５についての記述でわかるように、吸収−透過マスク
で必然的に用いられるような、より厚い阻止領域の場
合、統計的により起こりやすい。

【００５１】描かれているように、十分な角度の端部散
乱は、光線１ｂの場合と同様、背面焦点面フィルタによ
り、阻止される。後に議論するように、光線１ｃは単一
の弾性散乱又は１ないし複数のエネルギー吸収による非
弾性散乱の結果である可能性がある。非弾性散乱は、固
有のエネルギー減少を伴い、色収差を生じ、開孔７に入
る角内で捕獲される可能性、すなわちレンズ分散（エネ
ルギー損失による焦平面の変化）による捕獲の可能性が
統計的に減るというもう１つの可能性をつけ加える。

【００５２】意図することは明らかである。吸収に依存
する結像システムとともに背面焦点面フィルタを用いる
ことは、それにもかかわらず、本発明の指針によって利
益が得られる。電子放射とともに、電磁放射の場合に、
端部劣化、吸収像投影システムの制限は、軽減される。

【００５３】図３ コントラスト曲線３０及び透過曲線３１の形でここに示
されたデータは、ｅ−ビームシステムの場合について計
算された値に基づいている。このシステムにおいて、１
７５，０００電子ボルトのレベルに加速された電子は、
元素金の６５０Åの厚さのパターンを支持しているシリ
コンオキシナイトライドの０．５μｍ厚の膜から成るマ
スク上に入射する。そのような金阻止領域は、リソグラ
フィ機能全体に役立つが、間にはさまれた１００Åのク
ロムの層は、固着性を確実にする働きがある。放射を選
択するためのこの形の情報は、たとえばレジスト特性に
より適当な動作特性を選択するのに用いてもよい。（シ
リコンオキシナイトライドすなわち、この分野における
多くの研究者に周知の材料についての記述に関しては、
ジェイ・エル・ボサン（Ｊ．Ｌ．Ｖｏｓｓｅｎ）及びダ
ヴリュ・カーン（Ｗ．Ｋｅｒｎ）編“薄膜プロセス”ア
カデミックプレス、ＮＹ１９７８、２９９−３００頁を
参照のこと）。

【００５４】図４ この図に描かれた装置４０は、電子又は他のエネルギー
源４１、コンデンサレンズシステム４２、阻止領域４４
及び透明領域４５を含むマスク４３、対物レンズ４６、
軸上開孔４８に有するように示された背面焦点面フィル
タ４７、投影レンズシステム４９、両方で位置合せシス
テム５３を構成する要素５１及び５２によって包含する
よう示された露出媒体５０を含む。装置４０は真空容器
５４により完全となり、後者は試料の交換用である。

【００５５】描かれた装置は適切な光学系を説明するた
めの基礎として役立つ。これらの例において、ここに含
まれる基本的な原理を議論するために役立つことだけを
意図した図１と比較すべきである。図４の装置は、別々
のコンデンサ及び投影レンズシステムを有する。これは
最小の機械的な調整で焦点を容易にする上で好ましい。
プロセス中、マスク又はデバイスを物理的に移動させる
と、確実に装置の価格が増し、時間的にも不利になりや
すい。更に、投影システム中に多くのレンズを用いる有
利さがある。たとえば、２ないしそれ以上のレンズを用
いることは、像の歪及び他の収差を補正し、像の回転を
も制御するのに有用である。（エム・ビー・ヘリテージ
（Ｍ．Ｂ．Ｈｅｒｉｔａｇｅ）：“電子−投影微細加工
システム”、ジャーナル・バキアム・サイエンス・テク
ノロジー（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．）第
１２巻、第６号、１１月／１２月、１９７５、１１３５
−１１３９頁を参照のこと）。

【００５６】１．０μｍ及びそれ以下の最小形状寸法で
のリソグラフィ製作に関係している人は、縮小システム
について考えてきた。マスクの品質は改善され、像の劣
化の原因は小さくなる。生じる不利に対して、利点はつ
りあいがとれなければならない。たとえば、半径方向の
強度の低下、特に電子照射の場合、より大きなマスクを
用いることにより、いっそう悪くなる。現在の開発段階
では、これはステップ−アンド−リピートを必要とする
ことがある。

【００５７】装置の設計により、縮小及び１：１ととも
に像拡大が可能になる。一般的に上で述べた理由によ
り、不利ではあるが、他の条件がこの方式を示唆してい
る。自然に起こるパターンに基づくマスク、恐らく原始
的寸法は拡大を必要とすることがある。

【００５８】マスク４３は電子源に対し、膜の下側にあ
るパターンを構成する阻止領域４４を有するように示さ
れている。これは“最上部−底部”効果により好まし
い。（透過電子顕微鏡：像形成及び“微小解析の物
理”、エル・ライマー（Ｌ．Ｒｅｉｍｅｒ）、スプリン
グ−フェアラグ、１９８４、１７２−１７６頁参照）。

【００５９】上で引用したエム・ビー・ヘリテージ
（Ｍ．Ｂ．Ｈｅｒｉｔａｇｅ）を参照すると、電子光学
系の開発状況が示されている。一般に、レンズ及び他の
設計パラメータは非常に進んでいる。本発明の好ましい
形に従う散乱形マスクの置きかえによる設計の変化はほ
とんど考えられない。

【００６０】図５ 図５は阻止領域６１を支持する膜６０を含むマスク部分
の断面図である。この図の目的は、阻止領域内にリソグ
ラフィ的に規定するエネルギーが経験する可能性のある
各種の現象に関連した議論の基礎として役立たせること
である。

【００６１】阻止領域６１中に透過させるべき膜６０上
に入射させる４つのエネルギー光線について参照する。
光線６２は単一の散乱現象６６を経験し、阻止領域６１
から逃げるように示された端部散乱光線６７を生じる。
現象６６は弾性的又は非弾性的でよい。光線６３も単一
の散乱現象を経験し、阻止領域６１の厚さ全体を透過後
出ていく光線６９を生じる。現象６８は６１及びこの図
に描かれている他の現象と同様、弾性的でも非弾性的で
もよい。光線６４は３つの散乱現象７０、７１、７２を
経験し、光線７３を生じ、６９と同様阻止領域６１の下
側から出る。光線６５もまた、複数の散乱現象７４、７
５、７６を経験し、端部散乱光線７７を生じる。

【００６２】光線６９及び７３は本発明の各種の形の役
割を果たす可能性のある散乱エネルギー光線を示す。光
線６３が経験することは、本発明の散乱−非散乱結像が
依存する現象を示す。本発明のこの形において、阻止領
域６１の材料及び厚さは、少数の弾性散乱に都合の良い
ように選択される。結像に重要な散乱の程度の統計的な
確実さは、光線６４に対して描かれた３回の衝突を起こ
すような設計の形をとるとよい。この統計的な確実さ
は、吸収マスクに必要な阻止領域に対し、薄い阻止領域
と一致する。製作の観点から望ましい薄い阻止領域、温
度の安定性等は、光線６２及び６５について描かれた端
部散乱の可能性を本質的に減らす。

【００６３】図１の光線１ｃについて述べたように、吸
収に依存した阻止領域で起こるような端部散乱は、非弾
性散乱による可能性が高い。部分的な吸収の結果である
エネルギー損失は、放射のエネルギーレベルを下げ（電
子放射の場合、速度を減らす）、色吸収を生じる。議論
されているように、光学システムを構成するレンズの周
波数分散特性は、像平面上で移動するそのような放射を
発生させる方向の変化を決定する。一般に、色収差は、
影響を受けたエネルギーが軸上のフィルタ開孔が作る角
内で捕獲される可能性を増加させる。

【００６４】図６ この図は反射モード中で使用するマスクを示す。透過モ
ードと比較しやすいように、構成の透過マスクについて
図１及び図２のプライムをつけない数字と対応して、プ
ライムをつけた数字を用いる。この図において、マスク
２′はパターン形成された領域３′を支持する基板４′
で作られている。照射は光線１′で示されるように、平
行にされた電子による。示された具体的な装置の場合、
基板４′の自由表面は光線１′を鏡面反射し、反射光線
１ａ′を生じ、一方領域３′は非鏡面反射を生じる（光
線１ｂ′は鏡面反射された光線１ａ′に対し、十分異な
る統計的な角度の変化を発生させる。）図示されていな
い装置の残りの部分は、図１及び図２に示されたフィル
タと同様に、放射を鏡面的又は非鏡面的に選択的に通過
させるよう背面焦点面フィルタに依存する。

【００６５】加速された電子照射システム中の反射モー
ドマスクについての設計の考え方は、知られている。た
とえば、“透過電子顕微鏡：像形成及び微細解析の物
理”、エル・ライマ（Ｌ．Ｒｅｉｍｅｒ）、スプリンガ
ーフェアラーグ刊、１９８４、たとえば４０２頁を参照
のこと。望ましい最小の侵入と両立する鏡面反射は、ブ
ラッグ動作に依存する。一般に、基板４′の表面内で、
図示されていない（たとえば〜１０で使われる。鏡面か
らの光線１ｂ′のずれは、領域３′内の散乱の結果であ
る。反射モードマスクとともに使用するための装置構成
は、マスク２′と角度的に相補的な基板位置に依存して
もよい（すべてのパターン上重要な光線の全透過距離を
等しくする目的である）。たとえば、裏面をあわせたマ
スク及び基板を用いた別の装置は、用いる要素の追加が
必要である。

【００６６】図７ 図７は好ましい実施例に従って製作されている途中のデ
バイスの一部を示す。この段階のデバイスは、基体８０
内に段差のある領域を含み、段差は段差表面８１により
相互に接続された水平表面８３及び８４から成る。描か
れた段階において、そのような表面はたとえばレジスト
８２のような保護材料で被覆されている。この段階のプ
ロセスでは、光線８５ａ、８５ｂ、８５ｃによる照射を
伴い、この目的のためには、示されている平行になった
電子は、１００ｋＶかそれ以上に加速されている可能性
が高い。議論しているように、そのようなエネルギーを
もった電子は、表面８３及び８４上で同時に考えている
設計則を満たすよう、十分な焦点深度を得るため焦点を
あわせてよい（たとえば０．４μｍから０．１μｍまで
といったμｍ以下の設計則で製作さえている考察中のデ
バイスの場合、典型的な段差の高さ８１は１ないし２μ
ｍである）。

【００６７】スピンにより生成すると便利であるレジス
ト層８２の形は、厚さの均一性を犠牲にして、表面８
１、８３、８４のすべての面を確実に保護するような材
料及び条件を用いる。本発明の方式の重要な利点は、遮
断する材料８２の厚さに関して、光線８５ａ、８５ｂ、
８５ｃの露出深さに本質的に依存しないことである。

【００６８】図８において、図７に示されたのと同じ製
作段階になるデバイスは、偏光を含む別の方式で行われ
ているように示されている。この時点で多くの人は偏光
は好ましくないプロセスと考えるであろうが、〜０．６
μｍ及びそれ以下の設計則で用いられるように、他の人
はそれは望ましいと信じる可能性がある。示されている
段階において、デバイスは段階表面９３−９１−９４を
含む基体９０を含む。偏光は材料９２を用いると行うこ
とができる。パターン形成は光線９５ａ、９５ｂ、９５
ｃにより行われ、それらは焦点深さ及び侵入深さの両方
の点で、考えている段差高さ／材料厚には依存せず、〜
１００ｋＶの電子により、平面９３及び９４上で同時
に、たとえば０．２μｍの設計則を満たすことができ
る。

【００６９】（２）一般的事項 像の規定に加速された電子を使用することに依存する本
発明の基本的な特徴は、プロセス及び製品の両方の点
で、特別の価値をもつ。設計則が小さくなるにつれ、位
置合わせは基本的な障害になると、多くの人が考えてい
る。電子という荷電粒子を用いることにより、機械的で
はなく電子的な像要素の位置制御が可能になる。そのよ
うな位置制御は、電界的なものと同様、磁界的なものを
用いてもよく、既知の方法である。有用な位置制御機構
については、エム・ビー・ヘリテージ（Ｍ．Ｂ．Ｈｅｒ
ｉｔｇｅ）により、“電子投影微細加工システム”ジャ
ーナル・バキアム・サイエンス・テクノロジー（Ｊ．Ｖ
ａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．）、第１２巻、第６
号、１１月／１２月、１９７５、１１３５−１１３９頁
に述べられている。“位置制御”という言葉は、恐らく
基板上のマークに対して、像の単純な移動（平行移動又
は回転）とともに、同じマークを用いた縮小／拡大の程
度も含むとする。荷電粒子と位置制御電界との間の相互
作用は、各種の形をとってよい。たとえば、信号の差に
基づき、フィードバック電流を最小にする方式をとるよ
うにしてもよい。

【００７０】本発明の重要な利点は、加速された電子の
等価な短い波長から生じる比較的大きな焦点深さに依存
する。焦点のこの深さは、得られる電子的な侵入深さと
ともに利用すると価値がある。具体的には１００ｋＶか
それ以上の述べられている好ましい電圧範囲で加速され
た電子は、十分な侵入深さを示し、従来の投影システム
で得られるよりはるかに大きな深さで、材料の描画−修
正ができる。

【００７１】焦点深度と侵入深さという２つの特性によ
り、結像平面と基板表面の意図しない不適合（たとえば
非平行、マスク及び基板の移動といった不適切さあるい
はそったマスク又は基板による）に関して、利点が生じ
る。歩留りの利点あるいは時間／材料の節約も明らかで
ある。

【００７２】同じ特性は一般には０．５μｍ又はそれよ
り小さい設計則に基づくデバイスの製作では得られない
と考えられているプロセス方式が可能になる。遠紫外光
の使用によるそのようなデバイスの製作は、“偏光”を
用いることが予測されている。偏光は多くの形をとる
が、焦点深度と描画フォトンエネルギーの侵入深さの制
約を考慮するよう、一様に設計される。各種の偏光技術
が用いられている。（“半導体リソグラフィ原理、実際
及び材料”ダヴリュ・エム・モロウ（Ｗ．Ｍ．Ｍｏｒｅ
ａｕ）、プレナンプレス、ニューヨーク、１９８８の第
６章を参照のこと）。

【００７３】本発明の方式により、偏光を用いない製作
が可能になる。重要な特徴は、従来のプロセスで生じた
ような意図的な段差表面上の描画を含むプロセス工程の
形をとるということである。許された条件により、その
ような表面に適合するある程度の柔軟性が生じる。加速
電圧の選択に依存する電子速度の範囲により、所望の侵
入深さを得るための条件の選択が可能になる（たとえば
与えられた深さにおける露出といった所望の電子が誘導
する相互作用の統計的な可能性による）。たとえば、１
００ｋＶ又はそれ以上の加速電圧を選択すると、通常考
えられている段差の高さに等しいレジスト深さを通した
レジストの露光が得られる。この効果は焦点の深さとと
もに、デバイス製作を補い簡単化する可能性がある。段
差表面を加工する上で認識されている問題は、垂直な端
部でレジストの厚さの均一性を保つことである。その問
題は電子加速電圧を適切に選択することにより避けられ
る。過剰のレジスト材料を用いることは、通常深さとと
もに厚さを増加させ、垂直端部の被覆の信頼性を増す
が、ほとんど問題は生じない。

【００７４】本発明のこの特徴により、偏光の必要性は
避けられるが、偏光それ自身は適切であることは注意す
べきである。従って、プロセスの複雑さをもつ多機能被
覆（たとえば二層又は三層レジストにする）に頼ること
は、必要ではない。段差表面が許容されることにより、
もう１つのプロセス目標、すなわち、異なる平面上のパ
ターンの同時描画に適合できる。

【００７５】波長に対する焦点深さの関係は周知で、具
体的に考察したり、更に詳細にこの件を知るためには、
標準的な教科書を参照されたい。そのような教科書の１
つは、ローグマン（Ｌｏｒｇｍａｎ）（ノルウィッツ
１９６７）により発行された“幾何学的・物理的光
学”、アール・エス・ロングハルスト（Ｒ．Ｓ．Ｌｏｎ
ｇｈｕｒｓｔ）で、特に第１４章に注意されたい。

【００７６】回折により分解能が制限されている屈折率
一定の媒体中で動作する適切な光学システムの場合の焦
点深度に関する有用な方程式は、次にように与えられ
る。

【数１】 ここで、Ｄは、ある値（ここでは一般的に５０％として
議論する）だけ分解能を減す焦平面からの距離で表わし
た焦点深度である。 γ＝電子ドーズが、ある値（ここでは一般的に５０％と
して議論する）まで減される端部鋭敏さ−距離で表わし
た分解能。 λは加速された電子の等価な波長で、 Ｃ＝すべてが両方するユニットとなるようＤ及びγを精
密に定義することにより決まる一定の値。 この定義は光学システムについて述べているが、得られ
る電子の侵入深さは、考えている距離に亘って意図した
反応の十分な均一性を保障するのに十分である。

【００７７】本発明の指針は、波長による限界に基づい
てのみ予測されるより大きな範囲を含む設計則について
である。上で述べた利点は、述べた範囲内のより大きな
設計則において、光による描画より有用性を生じると期
待される。一例として、段差被覆の容易さ、あるいは適
切な偏光プロセスの容易さは、たとえば０．４μｍ設計
則における紫外放射より優れていることを予測させる。

【００７８】近接効果 “近接効果”という用語は、加速された電子パターン描
画を含むプロセスにおける一連の重要な現象を表わして
いる。その現象は、散乱された電子、特に後方散乱され
た電子による露光による。散乱はレジスト又はパターン
形成すべき他の材料あるいは基板材料内でよい。

【００７９】加速された電子の後方散乱による“近接効
果”は、描画に対して２つの有害な結果をもたらすこと
が知られている。第１は、（たとえばレジストの）マス
クされた領域中で後方散乱された電子が吸収されると、
分解能の低下を生じる。このことは端部鋭敏さで測定さ
れ、可能な線間隔に限界をつくる可能性がある。下の基
板からの後方錯乱によるほとんどの場合、他の結果は領
域内での電子密度の変化をもたらす。この露出の変化は
面積に依存し、大きな面積ほどより大きな結果をもつ。

【００８０】面積依存性の露出は、走査電子ビーム露光
システムにおいて、単に電子密度の変化をプログラムす
るか、たとえば走査速度を変えることにより制御でき
る。マスク投影システムにおいて、マスクの厚さが密度
を変えることにより、散乱入射を変化させれば、補償で
きる可能性がある。別の方式では、形状寸法に基づい
て、マスクレベルを２ないしそれ以上の別々のレベルに
わける。いずれの方式によっても、面積依存性の補償
は、より大きな面積に対しては露出を減すことによる。
一例として、交差するのは、形状寸法が１０μｍより下
か上かということであろう。有効な交差値は、経験によ
って決めればよい。この分野の知識をもつ人は、この効
果を加速電子によるマスクリソグラフィに対する重大な
障害と訴える。事実、多くはよく出あう条件を適切に表
わすと考えられるＰＭＭＡ（ポリメチル・メタクリレー
ト・ポジ形レジスト）とシリコン基板についての今日ま
での実験では、その効果は小さな結果をもつべきである
ことを示している。これまでの実験条件下で許される結
果は、近接効果を補償するために調整する必要がない。
プロセス条件又は材料特性がより大きな要求を生じる場
合には、ここでのプロセスはその効果を補償するよう修
正してよい。

【００８１】この点についてのこれ以上の議論は必要な
い。知識のある人は、その効果に対し、各種の方法で対
処するであろう。たとえば、経済的に各レベル間のプロ
セスの違いを予測するであろう。たとえば、面積を基本
にした分け方は、異なる電子露光密度に対する適応性の
点で議論されているが、電磁放射はより大きな形状寸法
（ＵＶ又は可視光ですら満たす可能性がある）に限定さ
れたマスクレベル用として指摘されることもあり得る。

【００８２】考察する製品 ハイブリッド回路とともに、フォトニック回路について
も述べてきたが、議論は主に大規模集積の一般的な電子
回路に関して行ってきた。本発明のプロセスはマスク製
作にも同様に適用できると期待される。現在マスク合わ
せに要求される分解能の条件は、電子ビーム描画で満た
される。本発明の方式は実際のデバイス製作に用いるた
めのそのようなマスクの再生に、高価でない方法を提供
する縮小の容易さに特に価値がある。端部の鋭敏さに対
する要求という点から選択されたスケールのマスターマ
スクは、たとえば１：１の作製を行うため、より小さい
寸法に複写される。そのようなマスクは別の形のパター
ン形成エネルギー、すなわち電子投影と同様ＵＶ又はＸ
線とともに用いられるであろう。

【００８３】本発明の進んだ点について、デバイスの製
作という点で、議論するのが適切である。デバイスとい
うのは、たとえば小さな最小形状寸法、高い充てん密度
とともに、生産性及び歩留り等に基づいたそれらの価格
に基礎をおいた動作特性で、関心のもたれるものであ
る。製作プロセスの多くのものは、開発の進んだ段階に
ある。電子ビーム直接ビーム描画製作プロセスは、レジ
スト、位置合わせ技術及び本発明のｅ−ビーム投影シス
テムに直接使用できるよう移せる他のプロセスを用い
る。同じことはリソグラフィ的に規定するエネルギーの
他の形を用いるプロセスにもあてはまる。Ｘ線は近接露
光の点で最も進んでいるが、投影システムで用いるよ
う、さかんに研究されているところである。やはりＸ線
レジスト、位置合わせ技術は知られている。近紫外及び
真空紫外スペクトルの両方において、紫外投影システム
は使用中あるいは開発中である。

【００８４】本発明のすべての方式に共通の唯一の点
は、マスクにより導入された散乱の角に依存して、透過
したリソグラフィエネルギーを選択的に通過させるとい
うことである。面フィルタは、透過されるエネルギーの
形にかかわらず、この機能を果たし、これまで示された
ように、恐らく散乱の程度に基づいて、（１）散乱され
ないエネルギーか、（２）散乱されたエネルギーを選択
的に通過させてよい。ほとんどの目的に対し、散乱され
ないエネルギーを選択的に通過させるのが好ましい方式
である。なぜなら、それは端部で散乱されたエネルギー
の透過を本質的に阻止するからである。

【００８５】機能的な点からは、面フィルタは、もし散
乱されないエネルギーを選択的に通過させるよう設計さ
れるなら、レンズシステムの光学軸上に開孔が配置され
る。一般に、フィルタ要素は吸収材料で構成され、阻止
するためのこの特性（この例では散乱されたエネルギー
を阻止する）に依存する。加熱、特に不均一な加熱は、
開孔を移動させたり歪ませる重大な結果をもたらすこと
になり、そのため冷却又はヒートシンクを設けるとよ
い。この問題はフィルタを水平に配置するか、開孔周辺
の温度を均一に保つための他の注意により軽減される。

【００８６】フィルタの設計原理は知られている（そし
て、散乱コントラスト透過電子顕微鏡に規則的に用いら
れている）。主として開孔径という点での設計は、単に
散乱角に基づきエネルギーを選択的に通過させることを
目的とするが、本発明の目的でもある。

【００８７】本発明の散乱−非散乱方式の特徴は、マス
ク中の熱放射の必要性を小さくすることで、フィルタの
信頼性を更に高くしている。恐らく≧５ワットの熱分散
は、少なくとも軸上開孔を有するフィルタでは容易に得
られる。マスクとは異なり、高熱伝導性の比較的厚い材
料（たとえば銅又は他の金属）でフィルタを構成するの
が実際的である。

【００８８】トーン反転 面フィルタを適切に設計することにより、同じマスクの
トーン反転が容易に実現できることが示されている。こ
の容易さは、パターン形成されない（平行な）入射放射
に対し、散乱の程度が相互に異なるマスク領域の２つの
基本的な形から成るマスクにより導入されるパターンに
依存した本発明の好ましい方式に従い、実現される。そ
の効果は電子放射に対して最も顕著で、従ってトーン反
転はそのような本発明の特徴とともに用いるのが最も望
ましい。

【００８９】本発明の好ましい方式に従い、散乱−非散
乱マスクを用いることは、トーン反転を容易にすること
が知られている。透過電子顕微鏡において、ネガ像を生
成する“暗視野結像”は面フィルタの開孔を軸上からず
らすように動かすか、電子放射の入射を傾けることによ
り、達成される。上で引用したライマ（Ｒｅｉｍｅ
ｒ）、“透過電子顕微鏡：像形成の物理と解析”を参照
のこと。リソグラフィプロセスに移すと、この容易さに
より、いくつかのプロセス上の改善が図られる。たとえ
ば、トーン反転はネガレジストよりポジレジストを選
び、ポジレジストを反転を伴うその後の製作工程に用い
てもよくなるということを利用する。単一トーンのレジ
ストを用い、プロセスを簡単化することそれ自身は望ま
しい。

【００９０】考えているトーン反転は、フィルタの修正
（適切に設計されたフィルタの再配置又は調整）又は照
射角の変更の形をとってよい。フィルタの修正はプロセ
スの要求からは、ネガ形結像の場合、中心開孔をずらす
という簡単な形はとらないことが最も望ましい。像の明
るさは、端部の鋭敏さとともに、阻止軸上領域を囲む適
切に設計された環状開孔で、ポジ形フィルタの中央の環
状開孔を置きかえることにより、改善される可能性があ
る。環の半径方向の幅は、分解能を決める。なぜなら、
それは通過した照射の散乱角の範囲を決める。環の内側
の半径は、像のコントラストを決める重要な要因であ
る。一般に、これによりポジ形フィルタの中央開孔の半
径より大きな環の内径を用いることになる。環の面積
は、ネガ形像の明るさを決める。他の設計上の考察とし
ては、レンズシステムの固有の収差について行わなけれ
ばならない。

【００９１】示されているように、本発明の指針に従う
通常のモードでは、そうでなければ阻止（通常吸収）フ
ィルタ中の小さな軸上環状開孔から成る面フィルタを用
いる。開孔の寸法は、通過する（たとえば加速された電
子の）最大散乱角を決め、寸法を小さくすると、回折の
限界がくるまで、分解能は増す。

【００９２】簡単化の点から、議論は“開孔”について
であり事実フィルタは真の開孔に依存するかもしれな
い。ネガ形フィルタ中でウェブを保持するというような
必要性を考えると、透明な“窓”に依存する別の構造が
導入されるかもしれない。上で述べた設計上の考察は、
そのような別の構造にもあてはまる。

【００９３】ポジ形及びネガ形フィルタの最適な設計
は、多くの考察に依存する。多くの要因が重要な役割を
果たす。所望の像の明るさ、恐らくは２つの像間を等し
くするという点において、恐らくはいくつかの指示され
た比という点において、恐らくは具体的な製作プロセス
に必要な特定の露出という点において、それは支配的で
ある可能性がある。レンズの不完全性もそれらの分布に
応じて働きをもつ可能性があり、より小さいかより大き
な開孔を選ぶことになる可能性もある。

【００９４】“ネガ形”フィルタも原理的には使用でき
るが、照射角の変更によるトーン反転については、軸上
の面フィルタを用いた例をあげて述べる。顕微鏡でよく
用いられるように、単に傾けるだけで中空の円錐状照射
ができる。ネガ形結像の動作の原理は、（ａ）散乱され
ない放射がフィルタを通過しないような照射角、（ｂ）
通過を起こさせるような阻止領域中の統計的散乱に依存
する。中空の円錐状の照射は、照射システム中に環状フ
ィルタを置くことによって、実現される。ジェイ・エム
・ギブソン（Ｊ．Ｍ．Ｇｉｂｓｏｎ）及びエイ・ホーヴ
ィ（Ａ．Ｈｏｗｉｅ）、ケミカ・スクリプタ（Ｃｈｅｍ
ｉｃａ Ｓｃｒｉｐｔａ）第１４巻、１０９−１１６頁
（１９７８／９）を参照のこと。フィルタの設計、特に
環の半径方向の幅は、阻止領域中に導入された散乱の統
計的な結果を近似するようにすることが望ましい（照射
角は散乱されない照射の進路に対するずれが、面フィル
タ上でみて、阻止領域内の散乱により生じたものと近似
できるようであると有用である）。散乱の確率はトーン
間で本質的に不変であるから、上で述べた中空の円錐状
照射は適切である。

【００９５】中空の円錐状照射で明瞭な方位角の広がり
を含む垂直方向に対する角度の広がりは、反転のいずれ
のモードに対しても、他の利点をもつ。多結晶マスク材
料の場合、異なる微結晶に付随した散乱角の変化を平均
化し、より一様に近い像の明るさを生じる。フィルタを
変える必要性がなくなることから、プロセスの簡単化が
生じ、通常それは利点である。

【００９６】マスク 本発明に用いるのに適したマスクは、面フィルタにより
選択的に通過又は阻止するため、散乱の十分小さな角を
与える領域に、不変的に依存する。マスクについての重
要な設計上の考察は、必要な分解能に適切な開孔寸法
は、通常の透過電子顕微鏡のはるかに大きな要求に対し
て必要とされるものと同程度に大きいということを観察
することに依存する。透過マスクの場合、この観察によ
り、多くの条件下でマスクに十分厚い透明領域をもたら
し、それはそれ自身を支持するとともに、要求されるほ
とんどの条件下で、十分安定な寸法をもち、すべて入手
できるレジスト及び予測されるレジストに対する迅速で
短時間の露出と両立する。実験によると、０．３μｍな
いし０．７μｍの薄膜の厚さは、１００ｋＶ及び１７５
ｋＶの電子にそれぞれ十分透明で、６５０Å厚の金阻止
領域に依存して、散乱−非散乱システムで７０％−９５
％のコントラストが得られた。

【００９７】一般に、本発明のプロセスは“薄いマス
ク”に依存し、それは厚さが１μｍである透明領域を有
するマスクを意味する（通常これはその厚さの支持薄膜
に転写される）。精密な厚さは多くの要因に依存し、そ
の基本は薄膜材料の性質と放射エネルギーである。Ｓ_i3
Ｎ₄ 中の１００ｋＶの平均自由工程は、約６００Åであ
る。構造の安定性を望むと、薄膜の厚さは１０λのオー
ダー（１０回の散乱を起こさせる厚さ）、許容される最
大厚は〜３０λ入となる。（上で引用した“透過電子顕
微鏡”８−１１、１３８頁を参照のこと。ここでの記述
は、比較的高い散乱阻止材料を支持する相対的に低散乱
角の薄膜材料を例にする。一般的には、そのような規定
で、入手できるレジスト材料に必要な程度のコントラス
トは確実に得られる。

【００９８】他の型のマスクについては、技術的な文献
に述べられている。ジャーナル・バキアム・サイエンス
・テクノロジ−（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏ
ｌ．）第１２巻、第６号、（１９７５）１１３５頁に述
べられている研究報告は、自己支持フォイルマスクに依
存する電子ビーム投影システムについて述べている。

【００９９】吸収マスクに必要なものに比べ熱放散の必
要性を減らすことは、散乱−非散乱方式を用いることに
より、実現される。たとえば、１×１０^-5Ａ／ｃｍ² の
電流密度において、マスク中で吸収されるパワーは０．
００１ｗ／ｃｍ² のオーダーである（あるいは、比較の
ため、同じレジストの露出の必要性を仮定すると、吸収
マスクは〜１ｗ／ｃｍ² の放散を必要とする）。

【０１００】電荷を帯びることは、少くとも散乱−非散
乱の場合、重要な問題とはなりにくい。もし必要なら
ば、アモルファスカーボンのような低原子数導電体でマ
スクを被覆してもよく、リソグラフィの特性にはほとん
ど影響はない。マスク：像の縮小モードを利用すると、
マスク制作中直接描画を避けることが可能である。１
０：１の縮小により、像平面中に０．２μｍの最小形状
を得るための通常の電磁（ＵＶ）マスク製作が使用でき
る。

【０１０１】リソグラフィ規定エネルギー 図３は１７５ｋＶ電子に基づく、他の実験は〜０．２−
０．３５μｍ製作（最小形状寸法）での使用に適した少
くとも２００ｋＶまでの電子エネルギー範囲を示唆して
いる。本質的により低いエネルギー（〜５０ｋＶ以下）
は時には適切であるが、そのような最小形状寸法に対し
ては、分解能の限界となりうる。本質的により高いエネ
ルギーは一般に不必要であり、少くともここで考えてい
る形状寸法では不必要で、それに伴う経費増は正当化さ
れない。

【０１０２】入手しうる電子源は、多くの考えられるプ
ロセス上の要件に合っている。現在のチップ製作におい
て、チップ全体を同時に照射することを仮定すると、電
子源は強度及び均一性の点で、２ｃｍ×２ｃｍのチップ
を照射する能力を持つはずである。これらの条件は得ら
れる。たとえば、典型的な１００ｋＶ透過電子顕微鏡中
のヘアピンタングステン・フィラメントエミッタは、約
１００μＡの全放出電流を放射でき、２×２ｃｍの像面
積上で２．５×１０^-5Ａｃｍ^-2の電流密度を意味してい
る。１００ｋＶの加速電圧におけるＰＭＭＡを用いる
と、露出はこの電流密度において、＜１００秒で行うべ
きである。以下では分解特性とともに、ｅ−ビームレジ
スト感度について述べる。

【０１０３】より高い強度源が入手できる。電子ビーム
溶解で用いられる大面積熱エミッタは、０．５Ａかそれ
以上の電流で放出する。より高感度なレジストとともに
用いると、考えているシステムは露出時間では制約され
ることはあまりない。１時間当り４０ウエハの生産が可
能である。より大きな生産性は、他の考察すべき点、た
とえば試料の交換及び位置合せにより制限されている。

【０１０４】現在入手しうるレジストは、電子源により
得られる適合特性に対し、平坦性とコントラストをも
つ。〜１０％の時間依存性及び位置依存性両方の輝度変
化は、典型的なシステム／レジスト条件にあうと予想さ
れる。実効的な位置の不均一性は、露光中のビームの振
動を減らすことにより、小さくできる。電磁的又は静電
的な偏向システムが、この目的に適している。電子照射
は分解能を制限しないよう、十分平行かつ垂直（十分な
脱心性）であるべきである。このことにより許容角度変
化は〜１ｍｒａｄとなり、得られる。

【０１０５】結像装置 特性は図１及び図４に関連して一般的に述べた。散乱角
に基づく選択的透過に関連した規定を除き、条件はよく
知られている。投影ｅ−ビームシステムに関する論文
は、ジャーナル・バキアム・サイエンス・テクノロジ−
（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．）第１２巻、
第６号、１１３５頁、１１月／１２月、１９７５、ジャ
ーナル・バキアム・サイエンス・テクノロジ−（Ｊ．Ｖ
ａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．）１６（６）、１１月
／１２月、１９７９、上で引用、及び第１１回固体素子
国際コンファレンス（１９７９）プロシーディングズ
（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ １１ｔｈ
Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（１９７９）Ｉｎｔｅｒｎａｔｉ
ｏｎａｌ ｏｎ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｅｖｉｃ
ｅｓ）東京（１９７９）、上で引用、に含まれている。
これらのシステムは吸収マスクに依存しているが、それ
らは図４に描かれた要素の設計に関しても、かなり詳細
に述べている。ＵＶ（近ＵＶ及び真空ＵＶの両方）とと
もに用いるためのシステムは、市販用か開発の進んだ段
階にある。（ダヴリュ・エム・モロウ（Ｗ．Ｍ．Ｍｏｒ
ｅａｕ）により“半導体リソグラフィ原理、共通的な実
際及び材料”プレナンプレス、ニューヨーク、１９８８
を参照のこと）。

【０１０６】電子光学系の認識されている欠陥により、
明らかな像の歪と収差が生じる。レンズの収差はリソグ
ラフィ上は重要であるが、適切な設計により避けられ
る。多レンズシステムにおける歪と収差は、補償レンズ
により軽減できるが、サブミクロンリソグラフィには問
題が残る。レンズ間での重大な収差の大きさに関して、
薦められる方式は、各デバイスのプロセス依存性のすべ
ての描画に対し、単一の投影装置を用いることである。
しかし、毎日のプロセスでこれを用いることは現実的で
ない。単一の装置中におかれたマスクのすべての部分を
印刷するのに、それは有用であるかもしれない（特に
１：１のマスクセットの製作の場合）。このようにし
て、パターン全体では歪んでも、十分な精度で局部的に
チップ形状を位置合せすることは可能である。

【０１０７】エイシーエス・シンポジウム・シリーズ
（ＡＣＳ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｓｅｒｉｅｓ）“マイ
クロリソグラフィ入門”、ＩＳＳＮ ００９７−６１５
６；２１９（１９８３）はレジスト組成及びリソグラフ
ィプロセスの優れた調査一覧を含む。シー（Ｓｚｅ）編
の“ＶＬＳＩ技術”マグローヒル、オークランド、１９
８５は、デバイス製作に適した技術的材料を示してい
る。

【０１０８】結像材料 これまで述べたように、本発明の重要な形は加速電子又
は電磁放射に感度をもつレジスト結像に依存する。以下
の議論は主として加速された電子放射に関してである
が、一般的に他のレジスト及び直接プロセスに適用でき
る。

【０１０９】生産のためには、レジストには特定のドー
ズが必要であるといわれている。電子レジストの場合、
ドーズの単位はマイクロクーロン／ｃｍ² である。指定
された値は、一般にたとえば１０μｍ×１０μｍといっ
た“大面積”露出に対して必要なものである。その説明
は、影響を受ける厚さを決めるために必要な測定という
形による。一般に、測定装置はそのような面積を必要と
する。実験によると、本発明のミクロン又はサブミクロ
ン形状に基づく製作は、（近接効果が減少したため）具
体的なドーズの約２倍が必要であることが予測される。

【０１１０】ポジ形レジストの場合、最小ドーズは通常
指定されるように、一般に露出されない領域の厚さがほ
とんど失われないか全く失われずに、露出された領域が
照射されるようなものである。ほとんどの目的の場合、
露出されない厚さの７０％−８０％が保持されれば十分
で、生産上指定される範囲内である。ネガ形レジストの
場合、指定されたドーズは、通常露出された領域の薄膜
の厚さの〜５０％が保持される。

【０１１１】市販のレジストのコントラスト特性は具体
的に示され、しばしば軸にコントラストパーセントとド
ーズをとり、グラフで示される。曲線の形は通常低ドー
ズの場合ほぼ水平な小さな傾きで、次に通常の露出条件
の領域で急に傾斜が増し、最後に飽和レベルでほぼ水平
になる。

【０１１２】現在の技術におけるレジスト組成、特にｅ
−ビーム用について述べているものとして、２つの技術
論文を引用するのが適当である。（ソリッド・ステート
・テクノロジー（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｔｅｃｈｎ
ｏｌｏｇｙ） “レジスト研究の先端”エム・ジェイ・
ボウデン（Ｍ．Ｊ．Ｂｏｗｄｅｎ）、１９８１年６月、
７３−８７頁及びアニュアル・レビュー・マテリアル・
サイエンス（Ａｎｎ．Ｒｅｖ．Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．）
“マイクロリソグラフィ用ポリマ材料”、１９８７、２
３７−２６９頁を参照のこと）。この情報及び他の情報
から、本発明で使用するのに適した各種のネガ及びポジ
トーンレジストが、入手可能か開発中であることがわか
る。少くとも０．２５μｍの分解能をもつ市販のレジス
トの例には、ネガトーンのクロロメチルスチレン及びポ
ジトーンのノボラク・ポジ形・レジストが含まれる。

【０１１３】実験結果 これまでの記述で明らかな特性は報告されている具体例
に基づいたり、あるいは物理的原理に基づいて計算でき
るが、検証のため実験を行った。これまでの議論で多く
述べたように、報告されている研究は、本発明の目的の
ために必要な特性の適切さを示すのに十分である。加速
された電子を用いる好ましい本発明の方式は、あまり見
出されない。実験は主として電子リソグラフィに適用し
てそのような特性を確認するという点で行われた。

【０１１４】通常の半導体材料中の損傷を発生させるの
に必要な加速電圧は、文献中に述べられている。２つの
機構が基本的に重要である。すなわち、イオン化損傷と
運動量の移動による損傷（“ノックオンダメージ”）で
ある。最初の機構がデバイスの結果を減らす可能性があ
るのは、比較的高い加速電圧を用いたときに固有であ
る。イオン化損傷はより大きな進入深さまで分布してお
り、そのため損傷密度は減少し、デバイスの結果に影響
を与えるレベル以下であることが多い。デバイス機能を
果たす材料以下の深さで、ある程度まではそのような損
傷は発生することが期待される。

【０１１５】第２の損傷機構は、エネルギーの閾値（加
速電圧の閾値）を特徴とする。閾値は知られている。シ
リコンについて報告されている値は〜１９０ｋＶで、化
合物半導体ＩＩＩ−Ｖ、ＩＩ−ＶＩ及び高次材料の場
合、質量が大きいため、閾値は一般に幾分高い。従っ
て、実験を行い、そのような閾値またはそれ以下の加速
電圧が便利であることは、重要である。この研究の報告
において、本発明をこれらの例に限定することは意図さ
れていない。損傷についてのそのような検討は、デバイ
スの結果には通常ほとんどあるいは全く影響を及ぼさな
い。上で注意したように、本質的に閾値以上の加速電圧
を用いることは、損傷に付随した効果を利用するために
設計してもよい。

【０１１６】実験は入手しうるレジスト材料について必
要な放射ドーズという点で可能性を明らかにするために
行われた。やはり電子放射の例では、そのような値は直
接電子ビーム描画（一般に〜２０−３０ｋＶの加速電圧
を用いる）に関連して、よく知られている。本発明の投
影リソグラフィ方式は、より高い加速の使用から生じる
分解能の改善を利点とする。従って、実験は加速電圧に
対するドーズの依存性に向けられた。一組の実験では、
ポリメチルメタクリレートすなわちほとんどの直接描画
製作で共通的に用いられているポジトーンｅビームレジ
ストを扱った。加速電圧を２５ｋＶから２００ｋＶに増
すと、必要なドーズは約１０×になることが見出され
た。上で示した参考書や技術論文を参照すると、市販レ
ジストとともに開発中のレジストのアレイの有効性が示
され、多くはＰＭＭＡより本質的に高い感度をもつこと
がわかる。

【０１１７】マスクの可能性は明らかになっている。た
とえば、厚さが０．１μｍより小さな支持された元素金
阻止領域に依存した薄膜の厚さは、１００ｋＶ及び１７
５ｋＶで加速された入射電子放射に露出された時、適切
な分解能とコントラストの像を生成した。図３中に示さ
れたデータの形は、理論に基づいて計算した。実験デー
タは一貫している。８０％−１０％／６０％−９０％と
いう実験的に決められた透過／コントラスト値は、報告
されたものとしては、〜８０ｍｒａｄまでの範囲の開孔
角に対応した。

【０１１８】１５ｍｒａｄｓの角度で保持された面フィ
ルタ開孔を用い、１７５ｋＶで行われた実験は、〜１０
０そのような像は４０００のトーン反転は面開孔を、軸
上から〜２０ｍｒａｄｓだけ軸からずらすことにより行
えた。像のコントラストは、軸上の約９０％であった。
測定されてはいないが、相補的な像は、ほぼ同じコント
ラストをもつことがわかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】散乱されないエネルギーを選択的に通過させる
よう設計された面フィルタの動作の原理を概略的に示す
図である。

【図２】図１と非常ににているが、散乱されたエネルギ
ーを選択的に通過させる相補的なシステムの動作原理を
概略的に示す図である。

【図３】縦軸はコントラストと透過の単位で、横軸は角
度の単位で、２つの軸の量は“透明”マスク領域を透過
したエネルギーを、選択的に通過させるよう設計された
面フィルタの許容角度を関係づける図である。

【図４】本発明とともに適切に用いられる投影システム
の概略図である。

【図５】阻止領域内で経験する散乱の幾つかのタイプを
示し、“端部散乱”されるか領域の下側から出る時散乱
されるエネルギーを発生させる非弾性散乱とともに、弾
性散乱の効果を示すための図である。

【図６】たとえば図１に描かれたシステムにおいて、透
過マスクに置き換わる可能性のある反射マスクの一部分
を概略的に示す図である。

【図７】電子結像が段差表面上で行われる制作中のデバ
イスの一部を概略的に示す図である。

【図８】図７とにているが、偏向表面で行われる結像を
概略的に示す図である。

【符号の説明】

２・・・・・マスク ５・・・・・レンズ ６・・・・・フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン マレイ ギブソン アメリカ合衆国 07960 ニュージャー シィ，モリスタウン，ブラックベリー レーン 30 (56)参考文献 特公 平８−34169（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 21/027

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビーム電子を発生する電子源（４１）、 該電子源により発生されたビーム電子により照射される
   マスク（４４）、該マスクを通過したビーム電子を受け
   る電子レンズ系及び該電子レンズ系の背面焦面又はいく
   つかの等価な共役面上に位置するフィルタとからなるリ
   ソグラフィ描画装置において、 該電子源は５０ｋＶ以上の加速電圧によるビーム電子を
   発生するものであり、 該マスクは描画パターンを形成する第１と第２の部分か
   らなるものであり、該マスクを通過したビーム電子の散
   乱の大きさの程度が該第１と第２の部分との間で異なっ
   ており、 該フィルタは該マスクの第１の部分を通過し該電子レン
   ズ系を経由したビーム電子を阻止する第１の領域と該マ
   スクの第２の部分を通過し該電子レンズ系を経由した電
   子ビームを通過させる第２の領域とからなるものであ
   り、そして照射ビーム電子に関する電流密度１×１０^-5
   Amp/cm² での該マスクの散乱の程度の大きい方の部分に
   おける吸収電力は１watt/cm²以下であることを特徴とす
   るリソグラフィ描画装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のリソグラフィ描画装置
   において、 該電子源の加速電圧、該マスクの散乱の程度及び電子レ
   ンズ系は該マスクの第１と第２の部分で散乱されたビー
   ム電子の実質的な量が該フィルタに到達するよう構成さ
   れているリソグラフィ描画装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のリソグラフィ描画装置
   において、 照射ビーム電子に関する電流密度１×１０^-5Amp/cm² で
   の該マスクの散乱の程度の大きい方の部分における吸収
   電力は０．００１watt/cm²のオーダ以上であるリソグラ
   フィ描画装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のリソグラフィ描画装置
   において、該電子加速電圧は１００ｋＶ以上であるリソ
   グラフィ描画装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載のリソグラフィ描画装置
   において、該フィルタは１５mrad以上の散乱角に対して
   該マスクで散乱されたビーム電子を阻止するものである
   リソグラフィ描画装置。
6. 【請求項６】 請求項１に記載のリソグラフィ描画装置
   において、該マスクは低原子番号の電気的導体で被覆さ
   れているものであるリソグラフィ描画装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載のリソグラフィ描画装置
   において、該電気的導体はアモルファスカーボンである
   リソグラフィ描画装置。
8. 【請求項８】 ビーム電子を発生する電子源（４１）、
   該電子源により発生されたビーム電子により照射される
   マスク（４４）、該マスクを通過したビーム電子を受け
   る電子レンズ系及び該電子レンズ系の背面焦面又はいく
   つかの等価な共役面上に位置するフィルタとからなる装
   置におけるリソグラフィ描画方法において、 該電子源において５０ｋＶ以上の加速電圧によるビーム
   電子を発生し、 該マスクが描画パターンを形成する第１と第２の部分か
   らなり、該マスクを通過したビーム電子の散乱の程度が
   該第１と第２の部分との間で異なるようにし、 該フィルタが該マスクの第１の部分を通過し該電子レン
   ズ系を経由したビーム電子を阻止する第１の領域と該マ
   スクの第２の部分を通過し該電子レンズ系を経由した電
   子ビームを通過させる第２の領域とからなるようにし、
   そして照射ビーム電子に関する電流密度１×１０^-5Amp/
   cm² での該マスクの散乱の程度の大きい方の部分におけ
   る吸収電力は１watt/cm²以下であるよう該マスクを構成
   していることを特徴とするリソグラフィ描画方法。