JPH0265117A - イオン投射リソグラフイー装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本出願は引用によってこれに徂み込まれる「イオンリソ
グラフィにおける画像アラインメント方法および装置」
と題する１９８８年６月２日に出願されたアメリカ合衆
国特許出願筒２０１．９５９号の一部ｍ続出願である。

本発明は半導体装置等を製造するためのイオンビーム投
射リソグラフィである。

半導体装置等を製造するために要求される種々の方法の
うちで、リソグラフィは非常に重要な工程である。簡単
に説明すると、リソグラフィ方法はフォトレジスト、ま
たは簡単に「レジスト」とよばれる感光性材料でシリコ
ンウェーハを被覆することに始まる。リソグラフ露光手
段はレジスト被覆ウェーハ上のマスクまたはレチクル上
に収容されるパターンの画像を投射する。ウェーハはマ
スクの同一パターンがそれによりウェーハ上で多数回露
光される一連の露光位置を通って歩進される。現像はウ
ェーハ面上に所望の画像の輪郭を描くレジストパターン
を取り去る。ウェーハは次いでエツチング、酸化、イオ
ン注入、拡散および体積のごとき多数の考え得る方法の
いずれか１つに従わされる。ウェーハ処理が検査された
後、レジストで再び被覆されかつサイクルは８〜１５回
繰り返され、結果としてウェーハ上に同一の微小回路の
チエッカボードアレイを生じる。

現在までのほとんどの投射リソグラフィがウェーハの露
光のために光ビームを使用しているが、より小さな面の
大きさおよび高密度の構成要素についての要求はより高
い精密度についての研究に至った。

Ｘ線リソグラフ装置を提供するような探究に多くの努力
が費やされ、一方イオンビーム投射リソグラフィを含む
他の装置が幾つか受容されたが、注目度はかなり少なか
った。

本発明の主要な目的はイオンビーム投射リソグラフィに
ついての従来の提案の制限および欠点であると思われる
ことを克服することにある。他の目的はウェーハ上に塗
られたパターンに非常に小さな面を形成することができ
かつ商業的な使用に適する実用的なイオンリソグラフィ
装置全体を産業に提供することにある。

本発明の１つの態様によれば、イオンビームを供給する
手段、所望のビームパターンを製造するための装置とと
もに前記イオンビームの通路内にあるマスク、前記マス
クの後ろの光学コラム、イオン通路に沿って配置された
第１および第２主レンズによって画成される前記コラム
、該コラム内にクロスオーバーを形成するように配置さ
れた加速アインツエルレンズ（すなわち、イオンを最初
に加速し、次いで減速するように形成されたアインツエ
ルレンズ）である第１レンズ、クロスオーバーの後ろに
位置決めされかつマスクの縮小された画像を投射するよ
うに配置されたギヤ・ジブレンズである第２レンズ、お
よび画像を受光するターゲットを支持するための前記ギ
ャップレンズの後ろのターゲットステーションからなる
イオン投射リソグラフィ装置が提供される。

本発明のこの態様の好適な実施例は以下の特徴を有する
。マスクは第１レンズの第１焦点面において実質上配置
されかつターゲ７）ステーションは実質上第２レンズの
第２焦点面に置かれる。イオンビームを供給する手段は
イオン源および該イオン源よりコラムから離れた前記イ
オン源の虚像をレンズコラムに供給するような手段から
なり（１）そして第１レンズの第２焦点面と第２レンズ
の第１焦点面との間の、かつ（２）マスクとソース（イ
オン源）およびマスクの虚像を画成する点との間の距離
は同時に実質上最小にされるレンズから生起する色ぼけ
および幾何学的ひずみとともにターゲットにおいてマス
クの画像を発生するように選択される。レンズは第２レ
ンズに続いている実質上テレセントリックビームを発生
するように第２レンズの実質上第１焦点面に第１レンズ
のクロスオーバーを配置するように位置決めされる。

本発明のとくに好適な実施例において、レンズ系は実質
上以下の条件を同時に満足させそれにより第２レンズか
ら出ているビームは実質上テレセントリックであり、か
つそれが達するとき画像面が実質上色ぼけおよび幾何学
的ひずみがない、すなわち、（１１ｑｐ＝ｆ、ｆ２ （２）（δ　ｒｌ）　　二□ （δｒ　’　／ｆ＋　’　）　　　　ｐ＋ｆ。

ここで、 ｑは第１レンズの第２焦点面と第２レンズの第１焦点面
との間の距離；ｐはイオン源の虚像を画成する点とマス
クとの間の距離；ｆｌは第１レンズの第１焦点距離；ｒ
、゛は第２レンズの第１焦点距離ｉｆｚは第１レンズの
第２焦点距離；δ１およびδ１゛は、ビーム内のイオン
のエネルギ変化による、第１および第２レンズの第１焦
点距離の変化であり、そしてＧ　（ｐ）＝ａｐ′３＋ｂ
ｐ”　＋ｃｐ＋ｄである。定数ａ、ｂ、ｃおよびｄは第
３順位の収差の存在において、第１レンズの第２焦点面
への第１焦点面からの変換関数に関連づけられるレンズ
定数であり、前記変換関数は、 θｔ　　””Ｔ＊　　／ｆｚ　　＋ａ　７１　　＋ｂｙ
、　　θ、＋ＣＴ＋θ、　　＋ｄθ１０、 の式からなり、ｒｌ、θ１はマスクでの第１レンズの第
１焦点面での横座標でありかつθ２は第１レンズの第２
焦点面における一定のイオン放射線の変換された横方向
角度座標である。係数Ｄ゛は第１焦点面から第２レンズ
の第２焦点面への変換係数であり、γ２　＝ｆ１　θ２
＋Ｄ゛　θ２ ここで、ｒ２°は第２レンズの第２焦点面（すなわちタ
ーゲット位置）での放射線の半径方向座標である。

本発明の好適な実施例において、ターゲットでのイオン
ビーム中のイオンは好ましくは約５０〜２００ＫＶ間の
エネルギーである。マスクでのイオン中のイオンは好ま
しくは約１〜Ｉ　ＯＫＶ間のエネルギーである。クーゲ
ットでのマスクの画像は好ましくは１．５またはそ以上
の因数によって縮小れ、ターゲットでの画像は幅および
高さが１０ｍｍ以下でない。

本発明の好適な実施例はまた以下の特徴を有している。

一方がマスクのまわりの区域およびアインツエルレンズ
の第３電極の開口のまわりの区域において第２電極から
生起する電界強度を減じるためにアインツエルレンズの
第２電極の各側に配置される１対のフィールド制御開口
が設けられる。第１および第２レンズの各々の電極間に
７〜２０またはそれ以上の範囲において電圧比を印加す
るような手段が設けられる。イオンビームを供給するた
めの手段はイオン源および該イオン源とマスクとの間に
配置されたレンズからなり、該レンズは色ぼけおよびレ
ンズひずみを同時に最小にするために装置を精密同調す
るように光学コラムの軸線に沿って実際のソース点を選
択するために配置される。このレンズは好ましくはソレ
ノイドであり、８亥ソレノイドはそれらの質量に応じて
種類の異なる偏向によりイオン源から発せられた異なる
質量の種々の種類から所望のイオンの種類の選択に寄与
するようになされており、好ましくは、開口は所望の種
類の質量において異なるイオンの通過を阻止するように
第１および第２レンズ間に置かれている。

本発明の他の態様によれば、多極手段はＹ方向にける画
像の倍率に関連してＸ方向におけるターゲットでの画像
の倍率を変化するように４　ｔｌｌラフィールド適用に
わたってまたは第２レンズ内に配置れ、好ましくは多極
手段は実質上電界のない領域において第２レンズの後に
置かれる。

他の態様によれば、多極手段は光学コラムの軸線に対し
て垂直な平面内の画像の調整可能な運動のために双極子
界を印加するようになされた第１および第２レンズ間に
配置され、好ましくは多極手段は画像内のひずみおよび
ぼけの制御のために重畳された高順位界を発生するよう
になされている。好ましくは、多極手段はビームに対し
て平行なオフセットを導入するようになされたアーク状
電極の１対の連続する１６極の円形アレイである。また
本発明の好適な実施例において、画像内のひずみおよび
ぼけのバランスを微細同調するためのレンズ電圧の変化
のために電圧調整装置が設けられる。好ましくは電圧調
整装置はさらにターゲットにおいて画像の倍率を同調す
るためにレンズ電圧の比例しない調整が可能である。

本発明の最初に述べた態様の好適な実施例はまた以下の
特徴を有している。ギャップレンズの第１電極の電圧は
アインツエルレンズの第１および第３電橿の電圧と実質
上同一でありかつギャップレンズの第２電極の電圧はア
インツエルレンズの第２電極の電圧と実質上同一であり
、電源のリフプル作用はレンズコラムの電圧比を実質上
変化しないようになっており、かくしてターゲフトステ
ーションでの画像の品質を実質上保留する。

装置はターゲットでの画像の倍率を変えるためにギャッ
プレンズの直径を変化することができるように構成され
、変化時、第２レンズからでるビームは実質上テレセン
トリックのままでありかつ画像面において実質上色収差
および幾何学的ひずみがない。

レンズコラムは該レンズコラムの全長に実質上延在する
外部の、堅固な金属殻体を含み、該殻体は定電位であり
かつアインツエルレンズの第１および第３電極およびギ
ャップレンズの第１電極を直接支持する。アインツエル
レンズの中央電極は金属殻体の内部上に支持のために係
合される絶縁体によって支持されかつギャップレンズの
第２電極は堅固な殻体の下流端によって支持される絶縁
ブソシエを介して支持される。

好ましくは、高透磁率の磁性材料からなる筒状シールド
がまわりに延びかつ堅固な金属殻体によって支持される
。好ましくは、管状シールドは一連の除去可能な長手方
向セグメントからなりそして好ましくは高透磁率の磁性
材料からなる端板が管状シールドとの磁気的連続体を設
けるような方法において管状シールドの各端部に取り付
けらる。

本発明の他の態様において、イオン投射リソグラフ・イ
装置は、イオンビームを供給する手段、所望のビームパ
ターンを製造するための装置とともにイオンビームの通
路内にあるマスク、該マスクの後ろの光学コラム、イオ
ン通路に沿って配置された第１および第２主レンズによ
って画成される前記コラム、イオンビームを焦点合わせ
するように配置されている第１レンズ、該第１レンズの
後ろに位置決めされかつ縮小されたマスクの画像を投射
するように配置される第２レンズ、画像を受容するター
ゲットを支持するための第２レンズの後ろのターゲット
ステーション、および光学コラムのまわりに延在する高
透磁率の磁性材料からなるシールドからなり、該シール
ドが管状シールドを画成する一連の除去可能な長手方向
セグメン１−および管状エンクロージャとの磁気的連続
性の高透磁率の磁性材料からなる端板から構成される。

本発明のこの態様の好適な実施例は以下の特徴を有する
。導電体はシールド内に設けられ、イオンビームが露光
される磁界への調整を設けるように配置され、好ましく
は導電体はシールド内の細長いループのアレイからなる
。長手方向に延びる導電性ループのアレイはシールドと
関連づけられ、前記ループは管状シールド内に周方向に
磁束を確立するように配置される。好ましくは、シール
ドを消磁するよにループに交流電流を印加するための手
段およびシールドのＳ６ｎ率を増加するよにループに一
時的に小さなバイアス電流を印加するための手段が設け
られ、好ましくは各導電性ループは管状シールドの内外
部に沿って延在する長手方向に延びる導電性セグメント
からなりそして導電体はイオンビームが露光される磁界
への調整をもけるように配置されて、シールド内に設け
られる。

本発明の他の態様において、リソグラフィ装置は、イオ
ンビームを供給する手段、所望のビームパターンを製造
するための装置とともにイオンビームの通路内にあるマ
スク、該マスクの後ろの光学コラム、イオン通路に沿っ
て配置された第１および第２主レンズによって画成され
る前記コラム、イオンビームを焦点合せするように配置
されている第１レンズ、該第１レンズの後ろに位置決め
されかつ縮小されたマスクの画像を投射するように配置
される第２レンズ、および画像を受容するターゲットを
支持するための第２レンズの後ろのターゲットステーシ
ョンからなる。イオンビームを供給する手段はイオン源
および光学コラムの軸線に沿って実際のソース点を選択
するためにイオン源とマスクとの間に配置されるソレノ
イドレンズからなり、ソレノイドはそれらの質量に応じ
て種々の種類の異なる偏向によってイオン源から発出さ
れた種々の質量の前記種類からの所望のイオンの選択に
寄与するようになされている。好ましくは、ソレノイド
は該ソレノイドの通過の間中イオンビームの回転を阻止
するようになされた対向巻回の二重ソレノイドでありそ
して好ましくは開口が所望の種類からの質量の異なるイ
オンの通過を阻止するように寸法づけられた第１および
第２レンズ間に置かれる。

本発明のさらに他のＢ様において、イオン投射リソグラ
フィ装置は、イオンビームを供給する手段、所望のビー
ムパターンを製造するための装置とともにイオンビーム
の通路内にあるマスク、イオン通路に沿って配置された
第１および第２主レンズによって画成されるマスクの後
ろの光学コラム、イオンビームを焦点合せするように配
置されている第１レンズ、該第１レンズの後ろに位置決
めされかつ縮小されたマスクの画像を投射するように配
置される第２レンズ、および画像を受容するターゲ７１
−を支持するためのギャップレンズの後ろのターゲット
ステーションからなる。多極手段は第２レンズ内にまた
はそれを越えて配置されかつ電圧制御装置はＹ方向への
画像の倍率に関連してＸ方向のターゲットでの画像の倍
率を変えるために多極手段に４極子界を印加するように
なされている。好ましくは、多極手段は実質上電界のな
い領域内で第２レンズの後ろに配置されそして好ましく
は、アーク状電極の１６極の円形アレイである。

本発明の他の態様は、ターゲット界に０．１ミクロン程
度の大きさの面を製造するためのリソグラフ方法であり
、該方法は、ターゲット界にリソグラフマスクの所望の
面を作像することができるイオン投射リソグラフィ装置
を設け、装置が１組の調整可能なパラメータを有し、計
測面のアレイを有する計測マスクを使用し、経験に基づ
いてターゲラ１−界を横切る各パラメータの作用を決定
する一方性のパラメータが１組のクサビ関数を提供する
ように一定に保持され、前記界を横切って計測測定に基
礎が置かれる直線最適化により装置のパラメータを設定
し、露光を周期的に遮断し、リソグラフマスクを前記界
を横切って計測面のアレイを画成する計測マスクに置換
し、ターゲットフィールドを横切って投射されたイオン
ビームのほぼ幾何学的ひずみを測定し、前記測定から１
組の誤差値を決定し、そして直線最適化により、クサビ
関数を基礎にして誤差値を減じるように組のパラメータ
に対する調整を決定し、前記調整を行い、そしてターゲ
ットの露光を再び開始する工程からなる。

好ましくは、計測マスクはターゲ・ノドに先行する対の
計測イオンビームレットを発生するために直交スリット
対のアレイを画成しそしてターゲット界を横切る各パラ
メータの作用を経験に基づいて決定する一方性のパラメ
ータが一定に保持される工程は幅を測定しかつターゲッ
トでのビームレットの重心位置を決定することからなる
。

本発明の他の態様において、リソグラフィ装置は１組の
調整可能なパラメータを有し、Ｘ、Ｙステージに取り付
けられたターゲット上にリソグラフマスクの画像を投射
するようにされ、Ｘ、Ｙステージが多数の露光位置を横
切って割り出しするようになされている・イオンビーム
投射リソグラフィ装置において、リソグラフマスクに代
えられるようにされた計測マスク、Ｘ、Ｙステージに取
り付けられた精密計測ステージ、イオンビーム界を横切
って割り出されるようになされる一方計測マスクが前記
界を横切って分配される点において検知されたぼけおよ
び幾何学的ひずみに基づいて誤差値を決定することがで
きる計測ステージに取り付けられた検知器を有し、前記
誤差値は直線最適化技術により、前記装置のぼけおよび
幾何学的ひずみを減じるように前記組のパラメータに対
する補正を発生するのに有用である。

好ましくは、計測マスクはターゲットに先行する対応対
の計測イオンビームレットを発生するための直交スリッ
ト対のアレイを画成しかつ精密計測ステージに取り付け
られた検知器はは幅を測定しかつ検知器でのビームレッ
トの重心位置を決定するようになされそして好ましくは
検知器は直交対の１つのビームレットのみが１度に対応
するスリットに当たるような方法において計測ビームレ
ットを遮断するように配置された１対の直交スリットに
関連づけられる。

説明されたイオンビーム投射リソグラフィＶｔＭおよび
方法は低ひずみ、大きなフィールド、ウェーハでのマス
クパターンの縮小された画像の形成を許容する。述べら
れた形のイオン光学要素はイオンビームのエネルギ拡散
（色ぼけ）および実用的な大きさの光学コラムのレンズ
ひずみによって発生される画像収差のバランスの作用の
同時減少を可能にする。

これに関連して、注口されることができることは、２枚
のレンズがこれらのレンズ自体の固有な収差から生起す
る画像の低下を大幅に減少するような方法においてウェ
ーハでのマスクの実像を形成することである。公知のよ
うに、単一の静電レンズによるマスクの実像の形成にお
いて、バレルまたはピンクッシゴンひすみは、マスクの
画像がクロスオーバー前にかまたはクロスオーバー後に
形成されるかによって経験され、この場合にクロスオー
バーはイオン源によって発生されるほぼ煮物体の画像で
ある。

それ自体同一型の欠点を有する第１レンズに続いている
第２レンズを設けることにより、画像は第２レンズによ
って発生されるひずみが第１レンズによって発生される
ひずみを補正する第２レンズの後ろに形成される。実質
上幾何学的なひずみがない画像が、第２レンズから下流
に幾らかの間隔を置いた点に形成されることができる。

さらに、２枚のレンズの組合せは第２レンズの下流の特
定の点においてイオンのエネルギ拡散、すなわち色ぼけ
の存在に余り感知しない領域があるように選択されるこ
とができる。光学コラムのパラメータの統合された選択
により、本発明によれば、レンズひずみおよび色ぼけが
同時に最小にされる。

ギャップレンズに先行する加速アインツエルレンズの使
用により、ビームのエネルギは低く保持されることがで
きる一方その作動のためにイオン源には十分なイオンエ
ネルギがありそしてターゲットでの所望のイオンエネル
ギ・は所望のレベルにあり、コラムの長さに沿って極端
ま電圧がない。

上述のごとく、好適な実施例において、マスクは加速ア
インツエルレンズである第１レンズの第１焦点面近傍に
位置決めされ、かつウェーハはギャップレンズである第
２レンズの第２焦点面近くに位置決めされる。第１レン
ズの焦点合せから生じるビームのクロスオーバーは第２
レンズの第１焦点面近傍に配置される。これらの条件下
で、マスク画像要素からのイオン通路は２枚のレンズ間
で互いに実質上平行でありかつレンズコラムを出てかつ
ウェーハでマスクの実像を形成するビームは実質上テレ
セントリックである。

上述したように、イオン源の後ろにかつマスクの前に直
接ソレノイドを位置決めすることにより、ソレノイドは
ウェーハに衝突するイオンの質量を選択しかつそれゆえ
マスクの厚さにより発生するかも知れない陰影を減じる
マスク上のイオンビームの入射角を減じるのに有効であ
る。ソレノイドはまたイオン光軸に沿って実際のソース
点の位置をｉＪ［するのに好都合に使用される。この最
後の機能はイオン源のエネルギー拡散からの色ぼけのバ
ランスと相互に作用し合いかつそれによりイオン光学要
素の機械的なシフ；・を必要とすることなく微細同調を
許容する。さらに、実際のソース点の選択は、資本コス
トおよび計算の便宜を節約することの重要な目的のため
に、ウェーハ面での大きなフィールドの作像のための機
械の全長〔イオン源（ソース）とウェーハとの間の距離
〕の最小化を可能にする。

本発明は特にウェーハ上にグイまたはパターンを正確に
敷くような方法および装置に有用である。マークは例え
ば露光されているグイの隅部に隣接してウェーハ上に配
置される。ウェーハ上に作像されるビームパターンに隣
接するが別個である同一の光学系を通って進む１組のマ
イクロビームの各々は主フィールド位置に影宙を及ぼさ
ない小さな走査板によって走査されるが、ウェーハ表面
上の限定された範囲にわたって各々マイクロビームを走
査しない。各々マイクロビームが溝を横切って別個の走
査されるとき、２次粒子の信号はマークから作られる。

マイクロビームの相対的位置およびウェーハ上のマーク
の基準マツプに感応するこの信号はマイクロビーム位置
がマークに関連する場合に決定するように使用される。

チップの周辺のまわりに間隔が置かれた他のマイクロビ
ームに関連して、これはウェーハに関連するグイフィー
ルドの位置、倍率および方向付けを決定するための手段
を設ける。この方法において、信号を処理しかつフィー
ルド作像光学系に補正電圧を印加することにより、ウェ
ーハ上に存在するパターン上に１つのフィールドの正確
なオーバレイを作ることができる。

この技術は、新たなフィールドの露光時間の間中、存在
するパターンに関連して画像フィールド（領域）の位置
のリアルタイム測定を提供する。また、この技術はウェ
ーハが処理によってゆがめられたときでもウェーハ上の
現存するパターンフィールド（領域）に新たな領域を整
合するような手段を提供する。

好適な実施例の第１図の平面図および第２図の３次元切
り欠き図を参照して、エンクロージャ１０はイオンビー
ムリソブライ機を取り囲んでその構成要素の保護および
支持体を供給する。これらの構成要素はイオン源１２、
ソレノイド１８、マスク構体２ｏ、光学コラム１４およ
び端部ステーション６０である。高透磁性の鉄合金から
作られる磁気シールド３４０はコラム１４全体を取り囲
んで地球の磁界、構成材料および電源によって発生され
るような外部標遊静止および時間変化磁界を実質上除去
する。コラムの各端部での鉄シールドの磁気的連続性は
鉄板３５０．３５２によって設けられる。

第１ｂ図および第１Ｃ図を参照すると、シールドの切り
欠き側面および断面図が設けられる。シールドはオーバ
ラップしかつアルミニウム支持部材３５６によって順次
支持される複数のプレー１−３４４から構成される。長
手方向に延びるワイヤ３４５からなるアレイは磁界の内
側面かつ次いで外面上の折り返し３４６に沿って延在し
て別々の細長いループを形成する。制御装置３４７によ
りこれらのワイヤループはシールドを消磁するように、
時間により太きさを減じる交：流電流により励起される
。その後、装置３４７はシールドのＳ　磁率を増加する
ように瞬時な小さな直流を印加する。シールドの内部に
他の組の別々の細長いループを形成する追加の長手方向
に延びる電流支持ワイヤ３４８がイオンビームの領域の
標遊磁界の減少を可能にするように設けられる。

ワイヤ３４８を通りかつワイヤ３４５．３４６によって
画成されるループ内の電流はコラム内のイオンビームに
ついて最小磁気作用を得るように独立して可変である。

第１図および第２図に戻って、イオンはイオン源１２か
ら発生され、かつ二重コイルソレノイド１８を貫通し、
該ソレノイドはビーム２４４を分析して、イオン源から
発生される他の一イオンビームの種類から、所定のイオ
ンの種類、この実施例においてはヘリウムを分離するの
に役立つ。イオン源本体１２に続いて抑制電極１５２お
よび抽出電極１５０がある。（用制板電極はイオン源プ
ラズマに関連して抽出電極より高い負電位を有しかつし
たがって下流電極が加速されることがら阻止しかつそれ
によりイオン源本体１２の望ましくない加熱を生しる。

抑制および抽出７Ｓ極の電位および形状は小さな有効サ
イズ（２０μｍ径以下）を有するイオンビームを形成す
るように選ばれる。抽出電極１５０の電位は、抑制電極
１５２について選択された電位から独立して、マスクに
向って通過するビームのエネルギを定義する。

抽出１反１５０に続いて、イオン源Ｘ、Ｙアライメント
ステージ１５４が設けられ、これはコラム１４の軸線に
関連して適切なアライメントに対するイオン源全体の摺
動運動を許容する。ソレノイド１８の２つのコイル２４
０．２４２はビームがソレノイド貫通の結果としてその
軸線のまわりに回転させられるのを阻止するようにイオ
ンに作用する反対方向の磁気的励起を供給するように反
対方向の磁気的励起を供給するように反対に巻回される
。ソレノイドはまたビームがマスク構体２０に衝突する
角度を減じ、かくしてイオンビームの一様の角度を減じ
ることにより、より大きなフランクスがマスク１６４上
に衝突することができかつその開口を通ってコラムに入
る。この角度減少はまたマスクが有限の厚さ（代表的に
は１〜５．＋１ｍ）および代表的には非常に狭いパター
ンを画成する開口を有するため重要である。

入射角の減少はマスクの開口の縁部に発生する陰影を最
小にする。ソレノイドの第１巻線２４０内には多極アレ
イからなる電気シャック３８が双極子磁界を使用するコ
ラム軸線からビームを偏向するのに設けられる。この多
極はＸおよびＹ方向（ビーム軸線に対して垂直な平面内
において倍率を調整しかつそれによりイオン源内の楕円
形ひずみを補正するように４極磁界を印加することがで
きる。

またこの領域に設けられるのはイオン源交換または修理
の間中いおん源から密封されるような光学コラム１４を
許容する真空絶縁弁３６およびソレノイドを越えて位置
決めされるドーズモニタ１５６である。ビームの外周は
モニタ１５６の既知の区域に衝突しかつ誘起電流が測定
される。この方法においてコラムを通るビームのフラ・
ノクスが４出されかつ付与されたレジストに必要とされ
る露光時間が決定されることができる。

ドーズモニタ１５６に続いて、第２図に示されかつ第２
ａ図の拡大図において最も良く明瞭に示されるマスク構
体２０に連続する。マスク構体２０はその１つが示され
る相補的なセットのマスク１６４を回転ディスク上に含
んでいる「相補的なセント」により、我々はその各々が
各マスクを通るターゲットの連続露光が完全なパターン
にわたってビームに対してターゲットを露光するような
、所望の露光パターンのそれぞれの部分に対応する開口
を有する１ｍの異なるマスクに言及する。各マスクは圧
電変換器１６２　（第２ａ図）によって駆動されるプフ
シャロンド１６０の直線運動に応答してダイパターンの
回転を許容する屈曲マウント１５８に取り付けられる。

好適な実施例において、マスク１６４の回転かつそれゆ
え±５００マイクロラジアン程度のダイパターンの回転
は以下に説明されるビームアライメント装置に応答して
制御される。マスク構体２０に先行するのは機械的な露
光シャンク１０４　（第５図に詳細に示される）および
マスクの開口を通過しないが代わってマスクによって遮
断されるビームの部分によって発生される熱を除去する
のに役立つマスク冷却シリンダ１６８である。シリンダ
はマスク】６８を放熱的に冷却しかつビーム軸線のまわ
りに延在する。シリンダ自体は入口１７４を通って導入
され、同中心コイル１７０を通って循環されかつ出口１
７２を通って装置から流出される冷却剤によって冷却さ
れる。シャッタ１０４がマスクからのビームを阻止する
ように位置決めされるとき、シャッタはシリンダ１６８
の放熱冷却作用を同時に阻止する。冷却装置はほぼ一定
の温度においてマスクを保持し、それによりマスク上の
より高い順位に幾何学的寸法変化を最小にする。

第２図および第２ａ図にさらに言及すると、ビームは、
ソレノイドによって僅かに変化されるとその角度により
マスク１６４を通過しかつ大径の加速アインツエルレン
ズ２２に入る。アインツエルレンズ２２は公知のごとく
、３本の電極レンズである。この実施例において、第１
電極１７６および第３電極１７８は堅固な金属殻体のコ
ラムエンベロープから一体に形成されかつ等電位にある
。第２または中間の電極１８０は異なるイオン加速電位
である。１対の電界制御開口２１０は第２電極１８０の
両側のその電界を切さいするよに形成されかつそれによ
りそのような電界が発生することが知られているひずみ
の影響を回避する。

当該技術に熟練した者には良く知られているように、レ
ンズ電極から生起する電界はレンズの物理的外観によっ
て成形されることができる。理想的なレンズ装置におい
て、電界線は対称的でかつ断定し得る。実際のレンズ装
置にいて、レンズ電極の開口はイオンビームの通過を許
容するように要求されかつこれらの開口は電界線の理想
的形状を動揺させる。

中央電極によって発生される電界線は第１および第３電
極に開口全面的に広がることができる。第１電極１７６
側で中央電極の電界線はマスク開口に全面的に広がるこ
とができ、その点においてそれらは複雑な形状を取りか
つ画像に動揺誤差を結果として生じイオンビームおよび
マスク上に力を働かす。第３電極１７８側で、電界線は
また画像に望ましくない動揺誤差を発生する電極開口に
よって影響を及ぼされる。アインツエルレンズの第２電
極１８０の両側の電界制御開口２１０はレンズ開口によ
って発生される動揺を減じる。この方法での電界線の形
成はそれゆえ７ＦＬ＋ｈに印加されるようなより高い電
圧を許容する。

ビーム軌道はこれが収束しかつクロスオーバーまたはア
インツエルレンズ２２とイオンを加速しかつター’ｆ”
　７　ト２６上のマスクの画像を形成するのに使用され
る第２ギヤツプレンズ２４との間のイオン源の画像を形
成するようにアインツエルレンズによって変化される。

良く知られているように、ギャップレンズは電位差にお
いて第１および第２電極を有する２電極レンズである。

この場合にギャップレンズ２４の第１電極１８２は堅固
な殻体の一部分でありかつ第２電極８６は堅固な殻体の
端部で絶縁体プッシュ２２６によって支持される。対称
的に示されるビーム軌道によって示唆されるように、ギ
ャップレンズ２４はコラムの軸線に対して実質上平行の
走行するイオンビームを形成し、断面はそれがウェーハ
に衝突するときマスクの画像を形成する。この型の装置
はテレセントリックであると呼ばれる。光軸に沿ったウ
ェーハの位置決めにおける不規則性またはねじ曲ったウ
ェーハのごときウェーハ自体の不完全によって発性され
る画像の倍率の誤差を減少するためビームの実質上のテ
レセントリック性質は好都合である。

アインツエルレンズ２２がイオンビームのクロスオーバ
ーを形成する位置近傍には、適宜な双極子界の印加によ
りビーム位置をＸ、Ｙ平面（すなわち、ターゲット平面
）において変更する２つの連続する多極１８４および１
８６からなる多極構体２８がある。２つの多極（マルチ
ボール）への大きさが等しくかつ記号が反対の双極子界
の印加によりビームはその元の通路からずれることがで
きるがそれに対して平行のままである。これらの偏向の
大きさは以下に説明されるようなビームアライメント装
置によって制御されかつ例えば＋１−５ミクロンであっ
ても良い。多極は好ましくは筒状のロッドより筒状面に
より厳密に近くかつ１６極電界までの偶数倍の電界例え
ば、双極子、４極子、８極子等）を発生するのに使用さ
れることができる第２ｄ図に示されるような１６個の屈
曲円弧２５０のアレイである。好適な実施例の実用にお
いて、より高い順位の電界が装置のひずみを補正するよ
うにプリセントされるが偏向用双極子界は重畳される。

この実施例における実際の特徴として、クロスオーバー
近くに多極を配置することはビーム径がその焦点に向か
って集束しているので減少されるような多極の開口を許
容する。さらに、多極の長さ対直径比は周辺界作用を回
避するように約５：１かつ好ましくは１０：１である。

クロスオーバー近傍のその位置のため減じられる多極の
直径により、長さは設計段階において全体の装置長さに
影音を及ぼさないように対応して減じられられることが
できる。

多極構体２８にはソレノイドに関連してウェーハ上に作
像するために所望の質量のみのイオンを実質上選択する
のに役立つ質量選択開口３０が近接して追随する。開口
３０およびギャップレンズ２４から下流の、界のない区
域において、４極子界を発生するための多極構体３４は
互いに反対のウェーハ平面におけるＸ　（Ｍｘ）および
Ｙ（Ｍｙ）の方向において画像の相対的倍率を偏向する
ために設けられる。

例えば、Ｘ方向の倍率がより小さくされるならば、その
場合にＹ方向の倍率はより大きい。それゆえ、この要素
はＸとＹとの間の倍率差に積置な調整を行ってＸまたは
Ｙ軸のまわりの画像面におけるウェーハの僅かな１頃斜
のごとき誤差を補正するために使用される。倍率の絶対
的な調整のために主レンズ電圧は後述されるように使用
される。第２図の実施例において、４極子溝体３４は第
２ｄ図に示されるような１６個の屈曲円弧のアレイであ
りかつ約±５Ｘ１０４の因子によりＭｘおよびＭｙの変
化を行うために記載されるようなビームアライメント装
置によって制御される。ざらに、１６個の屈曲円弧はＸ
およびＹ軸の方向付けの任意の選択かつそれゆえ変化を
可能にする。

さらに、クロスオーバーから離れて、４極子溝体３４の
配置は光学系の収差およびひずみを最小にするための重
要な因子である。クロスオーバーでの４極子界は２つの
レンズのバランスが活動し始める位置に第１順位の期間
を附加する。それゆえ、４極子はクロスオーバーから離
れてかつ好ましくは界のない区域に配置される。４極子
に関しての選択的な位置はギャップレンズの第２電極内
であるがクロスオーバーから離れて置かれても良い。

加速アイフッエル／ギャップレンズ組合せ（第２図）は
所定の長さの多極の配置のためギャップレンズ２４とタ
ーゲット２６との間に十分な空間を設ける。レンズ間に
位置決めされた多極の検討において前述されたように、
一定の直径長さ比は最適な性能のために維持される。ギ
ャップレンズの後で、ビーム径はクロスオーバー（約１
ｍｍ）におけるより長く　（約１５ｍｍ）かつそれゆえ
対応して大きな多極アレイが４極子界の適用のために使
用されねばならない。しかしながら、イオン投影リソグ
ラフィレンズ系に４極子界を使用するＭｘおよびＭｙの
差動制御は第２図に示した実施例以外の他のレンズ組合
せにおいて有用であることは当該技術に熟練した者には
明らかである。

ビームがウェーハに衝突する直前に、ウェーハに形成さ
れた画像の位置、倍率および方向付けを監視しかつ誤差
が検知される範囲への光学要素の補正作用を誘起するよ
うな信号を発生するのに使用されるアライメントビーム
スキャナおよび検出装置３２がある。

第２ｂ図においてこのアライメントビームスキャナおよ
び検出装置３２が詳細に示される。ビームレット１８８
は絶縁部材１９０の外部を通過するビームレットを有す
ることによりスキャナ装置３２において主グイ界（フィ
ールド）２４６から分離され、一方ダイ界２４６は図示
のごとくその中心を通過する。この点においてビームレ
ットは走査板１９２上に発生される双極子界の適用によ
りダイ界から別個に走査される。ビームレットはウェー
ハ２４８上の基準マーク１９４を横切って走査される。

マーク上に衝突するビームレットから生起するバンクス
キャッタ電子はチャンネルトロンまたは電子増幅器であ
っても良い検知器１９６によって検知される。単一の検
知器のみが示されるけれども、理解されるべきことは検
知器が各アライメントマークに設けられるということで
ある。検知器からの信号はウェーハ２４８上のグイ界２
４６の位置および大きさを配置するのに使用される。信
号に応答して補正界（領域）はイオン光学要素によって
印加されることができるかまたは界の回転がマスク１６
４の回転によって調整されることができる。

ビームレットスキャナおよび検知器から下流にかつター
ゲットの直上に、開襟に基準マーク３０２を有するア、
ライメンドブロックまたはアライメントリング３００が
位置決めされることができる（第９図に略示されるよう
に；前述の実施例において、マスクは第９図に示される
計測段階３０６よりむしろウェーハ上に作像される）。

またブロック上に基準マークを有する、ビームレットス
キャナおよび検知器から下流にアラインブロックを位置
決めすることは、ヨーロッパ特許出願第２９４．３６３
号に、とくに第１、第２および１６図に略示される。

ウェーハに対するリングの位置は干渉計によって検知さ
れることができかつこの実施例におけるグイ界の位置決
めはリング上のアライメントマークにのみ対応すること
ができる。この場合にグイパターンはウェーハアライメ
ントマークの使用なしにウェーハ上に配置されることが
できかつウェーハはいわゆる「ブラインドステッピング
」モードにおいて繰返しパターンを形成するように位置
から位置へ簡単に歩進されることができる。アライメン
トリングは後述されるような計測モードにおける装置と
装置の画像誤差を測定するのにさらに有用性を有する。

第１図および第２図に戻って、ウェーハ２４８は咳ウェ
ーハが一方の位置から他方の位置へ歩進されることがで
きるように精密Ｘ、　Ｙ　（ウェーハ平面内の）および
Ｚ（光軸に沿う）運動を許容するステージ４０に取り付
けられ、そして画像パターンのレプリカはウェーハ上の
種々の位置において形成されることができる。光軸に沿
うウェーハの位置は調整されることができる。ウェーハ
はチャック４２によって固定される。ウェーハが繰返し
パターンによって完全に覆われるとき、すなわち、ウェ
ーハがビームの露光の選択されたシーケンスによって歩
進されたとき、そのチャ７り４２は次いでステージの背
部から除去されかつ真空ロック４６および４８を通って
真空装置から取り出されることができる。新たな未露光
ウェーハとともにチャックはステージ上の適切である位
置に挿入される。

第１図に示されるように、周辺装置の種々の部材が装置
を走査するのに使用される。ターボポンプとして示され
る適宜な真空ポンプはレンズコラムの空気を抜く。ポン
プはレンズ構体が外部に発生源からの如何なる振動も受
けないように電気的にもかつ機械計にもレンズから絶縁
される。可撓性のベローズ５２がこの絶縁を設けるのに
使用される。ベローズは内部で真空をかつ外部で大気圧
を存する。レンズ上に存在する大きな横向きな力は機械
の他側上の対向ベローズ５４によって整合される。レン
ズコラムはアースに対して高電位にあるので、高電圧絶
縁用の絶縁プッシュ５６が設けられる。同等のプッシュ
５８が機械の他側でアースから第２ベローズを絶縁する
。レンズ上の他のポンプおよびイオン源構体はアース電
位で配置されたポンプにより、同じ方法において処理さ
れる。

保守のために好都合である位置のアース電位にいて第１
図に示されるようなａ械の種々の他の電源および補助機
能がある。これらはレンズ電源６６、電力がそこで機械
に分配される電力分配パネル６８、高電位にある構成要
素および真空装置７２用の制御装置へ電力を供給するた
めに絶縁トランスを含むサービスモジュール７０を含ん
でいる。ＸＳＹ、Ｚステージ電子制御装置はキャビネッ
ト７４のステージ近傍に配置される。コンソール７６内
には機械を操作するのに使用されるより大きなマイクロ
プロセッサまたはコンピュータ装置を含んでいる主接触
スクリーン制御コンソールがある。制御装置の機能は保
守のため使用されることができる機械７８の後部に取り
付けられる補助制御装置に転送されることができる。機
械は、第１図に示したように、機械のウェーハ処理部が
クリーンルーム内にありかつ機械の残部がまたクリーン
状態に維持される経由または保守室内にあるような方法
において、隔壁で取り付けられているが、進んだ半導体
処理クリーンルームにおいて必要とされるように厳密に
クリーンではない。

壁は符号８０で黙示され、クリーンルームは符号８２、
保守室は符号８４で黙示される。

イオン源構体のまわりには第１ａ図のこの実施例の正面
図に示されるエンクロージャ３４２がある。

エンクロージャ３４２はポンプまたは電源または他の制
御装置が配置されることができかつ絶縁体６２を置くこ
とによりアース電位から絶縁されるキャビネットがある
。イオン源は、第１図に示した、イオン′ａ、６４のエ
ンクロージャ内にある、所望の種類、例えば、水素、ヘ
リウムまたはネオンのガス供給を有する。

装置の全長り、は６．１メートルでかつ共役長さＬ２　
　（マスクからターゲットへの距離）は２．１メートル
である。最大高さＨ、は２．５メートルである。イオン
ビームはイオン源１２での点からソレノイド２４０の第
１巻線での８勺１０ｍｍおよびマスク１６４での約６０
ｍｍに拡大する。アインツエルレンズ２２は約７９ｍｍ
のビームを約１ｍｍのクロスオーバー径に焦点を合せる
。クロスオーバー後ギヤ１／ンズ２・１でのビームは１
５〜２４ｍｍ（ギャップレンズについて選ばれた大きさ
に依存する）に拡大しその径はビームのテレセントリッ
ク性質により実質上ターゲソ；・２Ｃ上に維持される。

第２Ｃ図において、第２図の実施例に（吏用される電源
のブロック図が示される。正イオンに関して、イオン源
１２は、例えば０〜１０ＫＶからの抽出イオンの加速電
位を変化することができる電圧Ｖｏで第１電源１９８に
よって抽出板１５０に対して正電位に保持される。抑制
電源２２０は抑制板１５２を抑制電子のためにイオン源
に対して負電位に保持する。

第１装匝電源２２２は第１および第３電極１７６および
１７８に対してアインツエルレンズ１８０の中央電極に
負電圧を印加する。この形状の電極重位置において、ア
インツエルレンズは、イオン（この実施例において正イ
オン）が第１および第２電極間に加速され、次いで第２
および第３電極間で減速されるので、加速アインツエル
レンズとして言及される。この特別な実施例において、
第１および第３電極が同一電位であるとき、イオンの正
味エネルギはこのレンズによって影響を及ぼされない。

アインツエルレンズの第１および第３電極１７Ｇ、１７
８およびギヤ、ブレンズ１８２の第ｘＨＮはイオンコラ
ム１４の堅固な殻体の一体構成要素でありかつ図示のご
とく第２電源２２４から正の電位を受容する。

（中間および第３電極間のイオンのエネルギ減少が第１
および中間電極間のエネルギ利得に等しくないように第
１および第３電極間の電圧差がある他の加速アインツエ
ルレンズ配置が実用的である。このような配置は本発明
の多くの態様から逸脱することなく適切な絶縁体および
電源の付加によりここでは実行されることができる。） ギャップレンズを横切る電位は絶縁体２２６によってコ
ラムから絶縁されるギャップレンズの第２電極８６に第
２電源２２４の負端子を接続することにより設けられる
。それゆえギャップレンズはコラムからのそれらの退出
以前に正のイオンを加速する。

第１電源２２２は、例えばＯ〜１０Ｋｖ間のアインツエ
ルレンズ上にこの第２電極のアースに対して電圧Ｖｌを
七ソトすることができる。第２電源２２４は代表値がほ
ぼ１００Ｋｖである５　０　＝　２００　Ｋ　ｖの代表
的な範囲■２にわたって可変である。実際上電源２２２
および２２４は電源１９８によって設定された注入イオ
ンエネルギＶＯに依存して・７：１〜２０：１の範囲の
両レンズに関する代表的なレンズ電圧比を設けるように
使用される。

補足電源２２８および２３０は装置電源２２２および２
２４へそれぞれ小さな電圧調整δＶ、およびδ■２を供
給する。第３図に示される配置は、■０ の場合のＶおのアインツエルレンズについての電圧比を
、かつ の場合の■６のギャップレンズについての比を供給する
。

実際に、■、の値はアインツエルレンズおよびギャップ
レンズの電極を横切って印加される電圧比が電源の固有
のリップルによる不利益な作用を回避するのにほぼ等し
いように小さい。ターゲットに衝突するイオンのエネル
ギは次いで約５０〜２００１（ｖの範囲にある。

静電レンズの焦点距離はそれらの電極間の電位差の関数
として変化しかつそれゆえレンズを幾らか越えた位置に
おける画像の倍率が変化させられることができる。第２
図の、２枚レンズ配置の好適な実施例において、ターゲ
ット２６での画像の倍率は第１レンズの第２焦点距離に
わたる第２レンズの第１焦点距離の比または各レンズの
電圧比の比、すなわちＶ　２　／　Ｖ　＋に等しい。第
１および第２レンズの電圧比を選択することにより概略
の倍率が選択されることができる。さらに、レンズに印
加される電圧比が比例して増加されるならば、焦点距離
はほぼ比例的に減少するが倍率は変化しない。しかしな
がら、この調整は以下に説明されるように２枚のレンズ
のひずみに影響を及ぼす。それゆえ、レンズ電圧の変化
はひずみおよび倍率用の微細同調手段を供給する。

この微細同調のために、補足電源２２８および２３０は
好ましくは数パーセン！・（例えばＯ〜３００ボルト）
までのレンズ電圧の変化のためにコンピュータ制御下に
ある。補足電源は好ましくは数パーセントまでのレンズ
電圧の変化のためにアライメントビームによって発生さ
れる信号に応答して好ましくは調整される。

第２ｅ図において、アライメント装置のブロック図が設
けられる。上述したようにウェーハおよび／またはアラ
イメントブロック上にあっても良いアライメントマーク
１９４から発生されるバックスキャツタ電子はマークの
上方に位置決めされた検知器１９６によって検知される
。第２ｅ図に示した実施例において、ｍ１〜ｍ４が付さ
れたアライメントマークの４つの直交対がグイフィール
ドがその上に作像されることができるウェーハの区域の
まわりに配置される。この好適な実施例において対ｍ２
とｍ３間の距離ａ、および対ｍ、とｍ４間の距ｆ４ａ　
２は実質上等しくない。

第２ｅ図を参照すると、電極によって発生された信号Ｓ
、は補正信号発生器４６０に供給される。信号発生器、
ｉ６ｏはまた、例えば第２ｂ図に示した走査板１９２に
よって走査されたビームレットの走査位置を表わすビー
ムレット走査装置１９２からの信号Ｓ２を受信する。信
号発生器４６０は信号Ｓ、およびＳ２を処理することに
よりグイフィールドのアライメントのずれを検知しかつ
適切なアライメントにあるようにグイフィールドに適切
な補正作用を加えるように種々の画像補正要素に向けら
れる適切な補正信号Ｓ、を発生する。補正要素はｘ、ｙ
変異の制御のための多極（マルチボール）２８、倍率補
正のための手段３４および回転制御、例えば、マスク回
転制御かつそれによりウェーハ上の画像の回転アライメ
ントのための手段１６２を含むことができる。

ギャップレンズに先行するアインツエルレンズを有する
、設計の実用的な利点は、コラムの外方エンベロープが
信号電位にありかつそれゆえレンズ間に絶縁体の必要が
ないということである。これは安定なコラムアライメン
トを保証する非常な堅固な機械的構造を提供する。また
、機械的堅牢性はマスク２０とウェーハチャック４２と
の間の振動を低減しかつ堅固な方法においてコラムに対
するイオン源および質量フィルタの整列およびイオンが
軸線から離れて移動することの阻止を可能にする。

この発明のさらに他の重要な特徴は質量選択および第４
図に示されるような光軸に沿う実際のイオン源点の変化
用のイオンリソグラフィ装置におけるソレノイドの使用
である。イオン源からのビームは水素のごときより軽い
質量イオンが軸線に対してより大きな角度を取りかつヘ
リウムのごとき所望のイオンが軸線に対してほぼ平行に
動くようにその軸線に向けてイオンを屈曲するソレノイ
ドを貫通する。酸素のごとき所望のイオンより重いイオ
ンは顕著に屈曲されずかつイオン源から出発する直線を
分岐することにおいて実質上連続する。第１質量選択は
マスクの平面内で発生することができる。より重いイオ
ンは光軸から雛れかつマスク構体に衝突する。マスクを
通過するより重いイオンの種類はイオン源から分岐する
ように現われ、そして第１レンズによって顕著にフオー
カッレンズされない。クロスオーバー近傍で、質層選択
開口は、その場合に、通過しかつクーゲットに到達する
位置に達するより重い・イオンの小さな部分のめを許容
する。光イオンは軸線上に集中されるようになりかつそ
れゆえ光学コラムに向ってマスクを通過することができ
る。しかしながら、第１レンズの軸線への近接のため、
これらのイオンは焦点合せされずかつそれゆえまた質量
選択開口に衝突する。

ソレノイドはまた機械の軸線上の実際のイオン源の配置
を調整するのに使用される。この位置を調整することは
クロスオーバーの位置を変化しかつさらに以下に検討さ
れるイオン源内のエネルギ拡散から生ずる色収差のバラ
ンスと互いに影響し合う。第４図の頂部パネルにおいて
、ヘリウムイオンの実際のイオン源の位置はソレノイド
に印加される第１電流レベルｉ、についてＳ■１である
。これらの条件下で、ヘリウＪ、イオンの通路は質量選
択開口の位置においてクロスオーバーを形成するように
第１レンズによって焦点合せされる。第４図の下方パネ
ルにおいて、第２電流レヘル１２はＳＶ２においてヘリ
ウムイオンの実際のイオン源を発生する僅かに異なる・
イオン通路を結果として生じるソレノイド巻線に印加さ
れる。この場合にヘリウｌ、イオンは質■選択開口を僅
かに越える位置においてクロスオーバーに焦点１合一ピ
される。第２レンズ後のテレセントリックビームを発生
するための条件は第２レンズで第１焦点面近傍にクロス
オーバーを位置決めすることであるので、ソレノイドを
使用するクロスオーバー位置の調整は光軸に沿ってレン
ズを物理的に動かす必要なしに変化されるようなテレセ
ントリックの度合を許容する。これは好都合に置き換え
て顕著な利点でありかつ装置の光学的アライメントを維
持する。

理解できるように、第４図にける実際のイオン源の測位
ｒにおいて、ヘリウムイオンはターゲノ！・上への通過
のために選択されそしてより軽くかつより重いイオンが
濾過される。それゆえソレノイドは同時に両機能を実行
する。当該技術に熟練した者に明らかであることは、実
際のイオン源位置の質ｆｆ１４択および調整のためのソ
レノイドの操作はアインツエルの単一レンズ装置または
多重レンズ装置およびビーム通路に沿って種々のシーケ
ンスを発生するギャップレンズを含むことができる他の
静電！／ンズ配置において有用であるということである
。さらに、本レンズコラムとの使用のため、ソレノイド
は質量選択機能が異なって実行されるならば単一の電気
レンズによって置き換えられることができる。また実現
されるべきことは、開口の直径および光軸に沿うその位
置が最適な質量濾過のために選択されることができると
いうことである。

第２図に戻って、二重巻回ソレノイドが好適な実施例に
おいて使用される。対向巻線はビームの正味の回転を阻
止する対向磁界を発生する。さらに、約５０％までのよ
り短い焦点長さがビームが丁度２つに対向されるような
４　Ｍｉの周辺界（周辺フィールド）を経験するので単
一巻回装置を介して得られることができる。

円形コンベヤ１３６およびシャ・ツタ構体１０４は第５
図のイオン源から光軸に沿う図において示される。この
実施例において円形コンベヤは、以下に説明されるよう
に、機械のひずみを測定するような計測モードにおいて
所定位置に置かれる１枚の計測マスクに加えてパターン
全体を作る４枚の補足マスクを保持する。円形コンベヤ
はマスクが第２図および第５図に示したようなコラ１、
の軸線に入るように回転する。コラム上の所定位置にあ
るとき別個の機構（図示せず）は第１レンズの後壁にマ
スクを締めイ（ける。マスクの位置と反対には他のマス
ク上の保持する真空口・ツク室およびこの円形コンベヤ
にマスクを積み降ろしする機構（図示せず）がある。１
組のマスクが一旦降ろされると次いで真空弁が主室から
の組を絶縁するように使用されかつその組は除去されか
つ他の組と置き換えられることができる。円形コンベヤ
１３６はビームアライメント装置に要求されるようなマ
スク回転を監視すべく正確な方法において回転させられ
ることができる前述したマスク回転構体と矛盾がない。

回転する機械的シャッタ１０４は露光時間を制御するの
に使用される。マスクを被覆しかつ露光を阻止する２つ
のシャッタ位置２３４およびマスクが完全に露光される
２つのシャフタ位置２３６がある。

シャッタ１０４の周辺スロット２３２は第５図に示され
る。これらはマスクの中央グイフィールドを露光するこ
となく発生するようなビームアラ・イメント機能を許容
する。例えば、ダイフィールドの露光の直前に、シャッ
タはマスク中の３対のアライメントマークがスロットを
通ってビームに露光されるように位置決めされることが
できる。これは５個のパラメータ、すなわちウェーハ面
内のＸおよびＹ並進、回転Φおよび倍率ＭｘおよびＭｙ
を決定するのに十分であり、検知器１９６から結果とし
て生ずる信号は５個のパラメータの各々を制御するのに
使用されかつ第６のビームレットは他のビームレット信
号の精度の測定として誤差信号を供給するのに使用され
る。これらのパラメータが一旦確立されるならば、露光
は開始することができる。露光の間中の成る点において
、シャッタの回転の間中、対の１つが露光が終了される
ときアラ１′メントが露光によって正しく保持されるよ
うに７ライメントマークの他の対に交換される。露光シ
ャッタは同様に、露光間のマスクからビームを偏向する
ためにイオン源とマスクとの間に例えば位置決めされた
電気的シャッタと協調して使用されることができる。

シャッタがマスクを被覆するとき、それはまた、マスク
がマスク冷却機構の冷却面に露光されるのを阻止し、そ
こでマスクは周囲温度のままであり、かつビームはマス
クと同一方法においてすぐに冷却するシャッタにあたる
、それゆえ、過剰な冷却が機械的シャッタに必要とされ
ない。

イオン投射リソグラフィ装置において発生される画像の
不完全さが色ぼけと呼ばれるイオンのエネルギ拡散、お
よびレンズひずみと呼ばれるレンズ自体によって発生さ
れる固有のひずみを生起する。静電レンズの球面収差係
数が常に正であるため、このレンズひずみは係数がいず
れかの記号からなっても良い光学的特性において行われ
るようなレンズの組合わせによって除去されることがで
きない。しかしながら、静電レンズのひずみはそれ自体
に同一型式の欠点を有する第１レンズに追随する第２レ
ンズを付加することによりバランスさせられることがで
きる。画像は次いで第２レンズによって発生されるひず
みが第１レンズによって発生されたひ、ずみをバランス
させる第２　Ｌ−ンズの後で形成されることができる。

公知のごとく、単一の静ＴＬＬ’ンズによりマスクの実
際の画像を形成することにおいて、バレルまたはビンク
ツションひずみがマスクの画像が第６図に示されるよう
にクロスオーバー前にまたはクロスオーバの後で形成さ
れるかどうかに依存して、経験される。第２レンズが付
加されるならば、導入するかも知れないバレルひすみは
第１レンズのビンクツションひずみを補正するのに使用
されることができる。

第２レンズの下流からの幾らかの点において、第１レン
ズのバレルひすみおよび第２レンズのビンクツションひ
ずみがバランスさせられかつひずみのない画像が形成さ
れる。さらに、２枚レンズ装置における画像の色ぼけの
作用はレンズ間距離およびイオン源対マスク距離を含む
種々の光学的パラメータの関数である。これらの距離の
適切な組合せにいて、色ぼけが最小にされる画像は第２
レンズから下流に発生する。

この発明の２枚レンズ装置は実用的な大きさの装置にお
ける同一画像位置において最小にされるような色ぼけお
よびレンズの固有のひずみの作用を許容する。さらに、
最小にされるひずみおよびぼけを有するマスクの実際の
画像はターゲットでのテレセントリックビームに形成さ
れる。第１レンズは無限大においてマスク要素の虚像を
形成するように形作られる、すなわち特別なマスク要素
からの２枚のレンズ間のビーム通路は実質上圧いに平行
である。第２へレンズはその出口焦点面にその虚像の実
像を形成する。これらの上述した条件を達成するために
、マスクは第２レンズＦ、の第１焦点面近傍に置かれか
つウェーハは第７図に示されるように第２レンズＦ。

の第２焦点面近傍にある。それゆえ、それぞれの焦点面
近傍のマスクおよび画像により、２つのレンズ間の距離
は画像の倍率に影響を及ぼすことな（色ぼけを最小にす
るように設計段階において選択されることができる。２
枚のレンズ間の距離が選択されることができるので、イ
オン源／マスク距離の他に追加のパラメータが設けられ
、色収差および幾何学的またはレンズひずみに見い出さ
れるような一致の最小値を可能にする。

例えば、第８図において、レンズひずみΔＲｏは２枚の
レンズ間の２つの異なる間隔ｑについての実際のイオン
源／マスク距離ｐの関数としてプロットされる。イオン
源距離が変化されるとき、ひずみは最小で通過する。画
像の色ぼけΔＲ４が同様にプロットされるならば、それ
はまた各レンズ間隔についての特別なイオン源（ソース
）／マスク距＾１（において最小値で通過することが見
出される。かくして、ひずみ最小値が発生するソース距
離がありかつ一般に、色ぼけ最小値が発生する他のソー
ス距離がある。適宜に選択されたレンズ間隔に関してひ
ずみを有することができかっ色ぼけ最小値は同一の実際
のソース／マスク距離において発生する。

本発明の光学系の他の特徴は種々の倍率または縮小係数
を発生することに関する。縮小係数は最後のレンズの焦
点距離に正比例しかつ最後のレンズの焦点距離はレンズ
径に順次正比例する。最後のレンズの直径を単に３］１
整することにより、倍率の対応する変化は大きな柔軟性
を備えるひずみおよび収差のバランスに影響を与えるこ
となく得られることができる。例えば、第２図の実施例
においては単に、２：１〜１０：ｌからの種々の係数の
範囲をカバーするようにギャップレンズの最終電極の直
径を調整することが必要である。アイフッエル／ギャッ
プレンズの組合せの場合の実用的な特徴として、ギャッ
プレンズ最終電極８６の除去はそれが第２図に示したよ
うにコラムの端部に存するので容易になされる。他の実
施例において、ギャップレンズの第１電掻は充電される
ような画電極の直径を許容するようにレンズコラムから
取外し可能になされる。

数理的な処理のために、第３図はそれぞれ焦点面下Ｆ＋
　、ＦｚおよびＦ　、　ｌ、Ｆ２゛を有する２枚の主要
レンズＬおよびＬ“を特徴とするイオン光学系を示す。

マスクは焦点面Ｆ１に、かつウェーハは最終画像面Ｆ２
゛に配置される。名目上点ソースがＦｌの前方に距離を
置いて配置されかつＦ１゛でり、によって作像される。

このソースは虚像または実像であっても良い。

距Ｈｐはソースとマスク間にかつドリフト距離ｑは第１
レンズの第２焦点面Ｆ２と第２レンズの第１焦点面Ｆ、
゛間に画成される。実ｖＡＢはイオン源から画像への放
射線の理想的な第１順位通路を描写しかつ破ｉｂはレン
ズひずみおよび／または色収差によって動揺させられた
放射線炉の通路を示す。このような不完全の場合におい
て、焦点面はシフト位置に対して知られておりかつ垂直
破線Ｆ、およびＦ２によって第３図に示され、Ｆ＋およ
びＦ２はそれぞれ第１レンズの第１および第２焦点面で
あり、距離ｄ１＝Ｆ　＋　　Ｆ　＋およびｄｚ　＝Ｆｚ
　　Ｆｚを有し、そしてＦ１゛およびＦ２゛は第２レン
ズの第１および第２焦点面であり、ｄ、＝Ｆ、”−Ｆ、
”およびｄ２−Ｆ２ｒ　、１を有する。

第１順位の光学特性において特定の放射線（γ、θ）の
横座標は装置の軸線に沿って他の位置Ｓこおいて新たな
座標（γ°、θ゛）に直線的に変換する。

これはマトリクス変換として好都合に示される。

ここでＡは変換マトリクスである。

レンズＬを通る焦点面対焦点変換に関して変換マトリク
スＴは式 を有し、ここでｆ、およびＦ２はレンズＬの第１および
第２焦点距離であり、一方レンズＬ′に関して変換マト
リクスＴ′は ここでｆ、＋およびＦ２１はＬ゛の第１および第２焦点
距離でありかつＦ２からＦＩ′へのドリフトに関して変
換マトリクスＱは ”　　　　　　　　　　（ｑＰ　　　ｆ＋ｆｚ）　　θ
１である。

全体の変換マスク／ウェー八Ｆはかくして、ここで式５
は真直ぐ前進のマトリックス増倍から生じる。特別な変
換式はかくして、 ｒ２　ｆ。

ここで、名目上の点ソースに関して γ、ｗｐθＩ　　　　　　　　　　　（７）という事実
が使用された。

マトリックスｒの（１，２）要素がゼロであるため、軸
線に沿う最終位置はガウス画像に対応する。

すなわち、ｒ　１２はθ１から独立している。

さらに、式（６）から倍率は であり、これは負の記号のため逆転した実像を示す。ま
た、式（６）から、テレセントリック条件（θ２°＝０
）は ’１１＞＝ｆ＋ｆｔ　　　　　　　　　　　　　　（９
）を要求する。

留意されるべきことは、画像条件および倍率の値はｑお
よびｐから独立しており、一方テレセントリンク条件は
これら２つの距離間の関係を定義するということである
。

上述した簡単な直線変換は５作用（イオンビームのエネ
ルギ拡散）およびレンズしおよびＬｏの固有のレンズひ
ずみによって動揺させられる。ＴおよびＴ゛についての
動揺がΔおよびΔ°であるならば、動揺させられた変換
は ｒ’　　＝Ｔ＋Ｐ　（Ｔ’　　＋Δ’　）Ｑ　（Ｔ＋Ａ
）＝Ｔ’　ＱＴ＋Δ゛ＱΔ＋Ｔ’　ＱΔ＋Δ’　ＱＴ（
ｌ　Ｏ） である。

第１順位動揺項のみを維持することは動揺マトリックス
Ｐについて位かの表現、すなわちＰ＝ｒ’　　−ｒ＝Ｔ
’　ＱΔ＋Δ’ＱＴ　　　（１１）になる。

最終ビーム横断位置γ２゛が動揺させられないままであ
る条件が次に検査される。

式（１１）によれば、 Δｒｚ’＝Ｐ　＋＋Ｔｌ　”Ｐ＋ｚθ＋　　＝　　（ｐ
Ｐｚ−ＩＰ＋ｚ）　　θ１（ｌ　２） ここで、ｐＨはマトリックスＰの（１，１）要素および
Ｐｌ！は（１，２）要素である。かくしてΔＴ。

＝０およびビームは ｐＰ＋＋＋Ｐ＋ｚ＝０　　　　　　　　　　　（１３）
ならばすべての０１について動揺させられないままであ
る。

色ぼけに関して、イオンエネルギが公称値Ｅから量δＥ
を変化するとき焦点距離は ｆ、＝ｆｉ−６．；ｆ、’　　＝　　ｒ、　　　６　（
１４）そして 坦ｆｉ　　　　　　　３四。

δｉ＝　　　　　　　δＥ；　δｉｌ＝　　　　　　　
　　　δＥθＥ′２３Ｅ （ｌ　５） ならばｆ、からｆ、（ｉ＝１．２）に変化する。加えて
焦点面は第３図に示されるようなビーム軸線に沿う変位
にそれぞれ対応するＦｌからＦｉおよびＦからＦｉｏ　
へそれらの位置を変化しかつそれゆｄ　　ｉ＝Ｆ、Ｆｉ
　　；ｄ　　ｉｏ　−ＦＩ　　Ｆｉ　　　（１（ｉ）公
知のりウヴイルの定理がこれらの変化から独立して適用
される。近似のゼロ順位に対して同（ｐにレンズＬ゛に
関して ｒ、Ｎ２　＝ｒ、／ｆ２　；　　ｆ ／ｒｚ　　　＝ｆ、　　　／ｈ かつしたがって δ２　ｆ、＝δ１　ｒ２　；δ２ ＝　δ ｆｚ に追随する検討で十分である。

レンズに関して、Ｆ、からＦ、への変換は、となり、そ
れからｄおよびδにおいて第１順位項のみを維持して、
１つを引き出すことができる。

ΔおよびΔ′についてのこれらの表現を式（１１）に置
換しかつ式（１３）におけるＰ　Ｉ＋およびＰ、□につ
いて明快に引き出された表現を使用することはＬＵ（−
Ｂｆｚ）　　＋　Ｉ’＋°　（δ２°／ｄ２’）ｄｚ’
　ｆｚ　　　Ｂ　’　ｈ　　（ｄ＋ｆｚ／δ２ｒｌ　　
”ｐ／ｆ＋　）一般に、その場合に、色ぼけが画像面に
おいて不存在でありかつＲ柊のビームがテレセントリッ
クであることを意味して弐（９）および（２２）が同時
に）背定させられるようにｑおよびｐを選１尺すること
ができる。この一般的な結果の性質を変えることなしに
式（２２）を筒車化することができる。１０：１または
それ以上の電圧比で作動するアインツエルレンズおよび
ギャップレンズに関して、人！１トイオンのエネルギ変
化は主平面の位置の顕著な変化を結果として生じない。

言い換えれば、焦点面のシフトは主として焦点距離の変
化の結果である。すなわち、ｄｉ〜　δｉ；ｄｉ’　　
〜　δｉ’　　　　（２３）この近似および式中（１８
）の近似により、概略の結果は、テレセントリシティ条
件に関してｑｐ　　＝　　ｆ＋ｆｚ　　　　　　　　　
　　　（２４）テレセントリシティを有する色消し条件
に関して、（δｌｆ、）　　ニー上− （δ＋　’　　／ｒＩ’　）　　　　（ｐ＋ｆ＋　）　
　　　（２５）実際において解決はδ＋／ｆ＋　〈δ＋
　’　／　ｆ　ｌ　　ならばｐに関して見出されること
ができる。すなわち第１レンズは第２より小さい偽作用
を持たねばならない、留意すべきことは、弐（２４）お
よび（２５）を満足するようなｐおよびｑの選択はいず
れにしても上述した画像または倍率条件に影啓をおよぼ
さない。さらに、最後のレンズは式（２４）および（２
５）によって表現された条件に影宙を及ぼさない大きさ
にＮｉ＃に見積られることができる。これはδがレンズ
の大きさに拘らずｆＩｏ　に比例するためである。最後
のレンズの大きさのみを見積る（スケーリング）ことは
コラムについての倍率を変化するような好都合な方法を
提供する。

レンズのひずみの作用を次に検討する。イオンが丸いレ
ンズを通過するとき、第３順位の収差が発生する。これ
らの収差を含んでいる焦点面対焦点面変換は式、 ｒ２　　＝ｆｌ　　θ１　　＋ＡＴｌ　　＋Ｂｒ＋　　
θ、＋Ｃｒ、ｆ’θ２＝ｒ　ｌ　　／　ｒ　２　　＋　
ａ　７　、　−）　１）　７　、　　θ、＋ｃｒ、　　
θ、＋ｄθ、　　　　　　　　　　（２６）を有する。

ここでＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄおよびａ、ｂ、ｃ、ｄは特別なレ
ンズジオメトリおよび電圧比についての定数である。式
（７）の点ソース条件ｒ、　＝ｐθ、に加えて、レンズ
Ｌへのこの表現の適用は動揺マトリックスΔについての
以下の結果、用は、 γ　２ 〜　「 θ１ ＋Ｃ（ｑｐ＋／ｒｚ−ｒ、） になる。ここで、 Ｆ（ｐ）＝Ａｐ３＋Ｂｐ２＋Ｃｐｌ−Ｄ　　（２８）Ｇ
　（ｐ）＝、ａｐ’　十ｂｐ２＋ｃｐ−ＩｄレンズＬ“
のＦ１゛での放射線の座標はによって与えられる。

第３順位より大きい誘起された収差を無視すると、式（
７）、（２６）および（２９）はγ１°　〜　（ｆ＋　
−＋ｑｐ／、ｆｔ　）θ、　　　（３，０）θ１°　〜
−（ｐ／ｆｚ）θ になる。

テレセントリシティ条件がほぼ満足させられると仮定す
ると、７．゛　は小さくかつγ、°２より大きい倍率は
無視される。レンズＬ°への弐（２６）の適（ｐ／ｆｚ
）　　θ１　θ＋　　＋Ｄ　　（ｐ／ｒｔ　　）２θ、
　θ。

θ２”””ｒｌ　　°　／ｒｚ　　＋ｃ　　（ｑｐ、／
ｆｚ、−ｆ＋　　）（ｐ／「ｚ）　　θ１　θｔ　　　
＋　ｄ（ｐ／　ｒｚ　　）　　２θ、　θ、ｔ　　　　
　　　　　　　　　　　　　（３１）を付与する。

Ｌ゛についての動揺変換は直ぐ後に続くここで、 Ｆ’　　（ｐ）　　・　Ｃ’　　（ｑｐ／Ｉ’ｚ　　−
ｆ＋　　）　　（ｐ／ｆｚ　　）＋［）’　　（ｐ／　
ｆ　ｚ−）　　２Ｇ“　（ｐ）＝ｃ”　　（ｑｐ／ｒｚ
　　−ｆ＋　　）　　（ｐ／ｆｚ　　）＋ｄ’　　（ｐ
／ｆｚ）”　　　　　　　（３３）式（１１）に上記の
ΔおよびΔ′を置換することは合計動Ｉヱ変換マトリク
スＰ、 を付与する。

か（して、幾何学的収差を生じる画像面での動揺Δγ２
は Δｒｚ゛、＝１　　（ｆ＋°　Ｇ　（ｐ）　　　（ｐ／
ｆｚ　）Ｆ’（ｐ）〕　θ、（３５） である。

ひずみのない画像についての条件はかくして（ｆｚ　／
ｐ）Ｇ　（ｐ）＝Ｆ”　　（ｐ）／ｒｔ　　（３６）で
ありかつほぼテレセントリック状態に関して、式％式％
（３７） を意味し、それはテレセントリシティによりひずみのな
い条件、 Ｇ　（ｐ）／（Ｄ’　ｉｆパ）〜（ｐ、／　ｒ　２）　
”を付与する。

弐（３１）によれば、Ｄ゛は長さの寸法を有する。それ
ゆえ、最後のレンズが大きさにおいて見積られると、Ｄ
’／ｆ、’　　は＝定のままでありそして一旦満足させ
られた式（３８）は最後のレンズの実際の大きさに関係
なく常に満足させられる。上述したように、これはまた
色消し状態についての状態である。

Ｇ（ｐ）がｐにおいて多項式中であるので、ｐについて
の式（３８）の実際の解決は論理に基づいて保証されな
い。しかしながら、レンズおよびそれらの関連のパラメ
ータ、電圧比および大きさの選択は式中（２４）＃よび
（３８）によって表される３つの条件を同時に満足させ
るｐおよびｑについて見出されるような許容し得る実際
の値を可能にするように選択されることができかつした
がってテレセントノツクビームにおいて最小にされるよ
うなレンズのひずみおよび色ぼけの作用を確実にする。

これらの原理によれば、第１レンズが加速ア・インシェ
ルレンズでありかつ第２がギャップレンズである本発明
のレンズ装置は記載されたレンズ装置の他の重要な特性
とともに、色ぼけおよびれんずひずみの実質上同時の最
小化およびほぼテレセントリシティの）Ｗ得を可能にす
る。このような装置のイオンビームがマスクにおいて所
望の低レベルのエネルギおよびウェーハにおいて非常に
高いエネルギを有することができるということが特別な
特徴である。加速アインツエルレンズは第２図の設計に
おいて先行するギャップレンズより僅かだけ多く収差が
ある。

色消しδ１／ｆｌ〈δ１’　／ｆ　Ｉ’　を満足させる
ために、ギヤ・ノブレンズは加速アインツエルレンズよ
り低い電圧比において作動するように選択されることが
できる。しかしながら、−Ｃに、Ｇ　（ｐ）　　＞Ｄ’
／　ｒ　＋°　でかつ弐（３８）はこの配置に関してｐ
のかなり大きな値で満足させ易い。

完全なテレセントリシティの条件は基本的なりソゲラフ
の必要条件ではない。ビームが完全にテレセントす、り
であるよりむしろほぼテレセントリックである条件を許
容することは色消し、ひずめなしの搬送のための条件と
同時に合致することにおいて多くの範囲および柔軟性を
許容する。

第２図に示した好適な実施例のイオン光学概要を使用す
ると、装置はサブミクロンの特徴ををする上質のマイク
ロ千ンブの製造に関して以下の性能特性を同時に備える
ことができる。

■、マスクに比して少な（とも１．５：ｌまたは２．１
の率で減少されかつ画像面において適応させられる少な
くともｌＱｍｍである画像の形成。

２、画像のひずみは０．２ミクロン以下である。

３゜・イオンのエネルギ拡散による画像のぼけはｓＱｎ
ｍ位かである。

４、装置は画像面においてほぼテレセン１−リンクであ
る。

５、・イオンの初期エネルギ（マスク面での）は１〜１
０ＫｅＶである。

６、クーゲットに当たるイオンの最♀冬エネルギは５０
〜２００　Ｋ　ｅ　Ｖである。

７、機微の寸法はレンズ系の共役長さの短いことにより
代表的な集積回路製造設備の条件と一致する。

肚貰ヱ 走査に間中、ｘ、ｙ並進のごとき直線誤差、Ｍｘまたは
ＭｙおよびΦの８呉差はアライメントビームレットによ
って検知され、それからの信号はリアルタイムにおける
対応イオン光学要素へ補足電圧を印加するのに使用され
る。

しかしながら、必然的に、機械の物理的構成の不完全は
画像の非直線の幾何学的ひずみおよび色ぼけに至る。時
々、出来るだけ多くこれらの誤差を補正するために、こ
のようなひずみおよびぼけについての種々のイオン光学
パラメータの作用は装置の光学的要素が補正を行うよう
に設定されることができるように経験に基づいて決定さ
れねばならない。

誤差を測定するために、装置はビームレットのパターン
を作るためにスリットを有する計測マスク（第１Ｑａ図
）および精密ステージ３０６に取り付けられた検知器ス
リン１へ装置Ｓ、、５２（第９図、第１１ａ図）を使用
することにより計測モードに配置される。計測マスクの
スリット装置によって発生されるビームレットはＸ方向
またはＹ方向にステージを（ステージに固着された検知
器３０４とともに）移動することにより計測ステージ上
のスリットＳまたはＳ２によって遮断される。連続する
ビームレットを遮断するのに必要とされる運動量は各ビ
ーＪ、レットの実際の位置を決定しかつこの位置をマス
クの対応スリットの名目上の位置と（投射のスケールを
考慮して）比較することにより、ビーム界のそれぞれの
領域の幾何学的ひずみの誤差が決定される。同様に、付
与されたビームレットが検知信号を発生し続けるスロッ
トの運動量を決定することにより、ビーム界の領域にお
けるぼけの量を決定するような名目上のビームレット幅
に比較されることができるビームレットの幅が決定され
る。これらの誤差関数から必要な補正パラメータが引き
出されることができる。

この装置を使用する好適な実施例を以下に詳細に説明す
る。計測マスクによって発生されるパターンは投射領域
のＸおよびＹのリボン形状計測ビームレットの（２ｎ＋
１）”対（ｎ＝所望の解像度を備ええるのに十分な整数
）からなる。図示のため第１０図のパターンはｎ＝２に
関してである。第ｔｏｂ図に見ることができるように、
各対のビームレットは非干渉であるがそれらの長手方向
の投射の交点により独特なＸ、Ｙフィールド点を画成す
るように互いに近接している。特別な計測マスクによっ
てグイフィールドに作られかつコラムを通って投射され
たこれらのビームレットは光学系によって減じられる。

４の因数による縮小の場合において、最初のマスク開口
は、１０１０ｍｍＸ１０のフィールドにわたって、４：
１の縮小により、約４０ｍｍｘ４０ｍｍのフィールドを
横切ってかつウェーハ上に間隔が置かれる。

各リボンビームレットの重心位置および幅は、順次Ｘ、
Ｙステージ１１８（第９図）に取り付けられる計測ステ
ージ３０６（第９図、第１１ａ図）に支持される２次電
子を集める、例えばチャンネルトロンであってもよい小
さな検知器３０４を使用する００１ミクロンの絶対精度
により測定される。ビームレットはステージ上でスリッ
ト３３０　（第９ｂ図および第１１ａ図の８１またはＳ
２）に入りかつ金属面３０８上で衝突する。表面３０８
から放出される２次電子３１０がチャンネルトロン３０
４によって検知される。

第９ａ図および第９ｂ図を参照すると、計測マスク（第
９ａ図）の２つの垂直スリットは１対の直交ビームレッ
ト０．および０□を形成する。計測ステージ（第９ｂ図
参照）上には作像された逆のビームレットを受光するた
めのステージに取り付けた検知器の上方の２つの直交検
知スリットＳ＋　、ＳＲが設けられる。検知スリットは
作像された直交ビームレソ）の１つのみが１度にステー
ジ上のそのそれぞれのスリットを通過することができる
ように図示のごとく配置される。この実施例において、
ビームレットＯ１は負の軸線Ｘに対して垂直に心出しさ
れかつビームレット０□は第９ａ図に示されるよに作像
する前に正のＹ軸線に対して垂直に心出しされる。各ビ
ームレット逆転を作像した後、０□は負のＹ軸線に対し
て垂直に心出しされかつＯｌは正のＸ軸線に対して垂直
に心出しされる。検知スリットＳ２は逆転のビームレッ
ト０２と一致して位置決めされかつ検知されることがで
きる。検知スリットＳ、は０２が測定されているとき衝
突ビーム０．から離して位置決めれる。この配置は０□
からのみ生起する検知器によって測定された信号を保証
する。同様に、ステージ３０６は０□からの干渉なしに
０１を検知するように動かされることができる。

イオン投射機の種々の調整可能なパラメータの画像の品
質、ぼけおよびひずみについての結果は上述した計測装
置を使用する定量的な方法において描写されることがで
きる。順次これは画像の品質を最適化しかつ機械の物理
的構造に必然的に存在する不完全さおよびパターン化さ
れた製造マスクに存在するかも知れない幾つかの型の非
直線誤差を実質上補正するようにパラメータが規定の値
に設定されることができる。

Ｒ械に関して１組の代表的なｎ個の調整可能なパラメー
タがある。

１、第１レンズの軸線に対するソースのＸ位置。

２、第１レンズの軸線に対するソースのＹ位置。

３、第１レンズの軸線に対するソレノイドのＸ位置。

４、第１レンズの軸線に対するソレノイドのＹ位置。

５、第１レンズの軸線に対する第２レンズのＸ位置。

６、第１レンズの軸線に対する第２レンズのＹ位置。

７、第１レンズの軸線に対するマスクのＸ位置。

８、第１レンズの軸線に対するマスクのＹ位置。

９、ソレノイドを通過する電流。

１０、多極の各々の個々の電極上の電圧。

１１．２つの主レンズの電圧上の微調整。

１２、磁気シールドの電流要素を通過する電流。

１３、画像の軸方向位置。

１４、第１および第２レンズ間の間隔。

１５、　イオン源からの抽出電圧。

１６．　イオンビームエネルギ拡散に影響を及ぼずイオ
ン源の選択されたパラメータ　（または複数のパラメー
タ）（例えばイオン源での磁界、フィラメント加熱型ツ
ノまたはガス圧）。

調整可能なパラメータのために最適な設定を、Ｊｎする
ために、まず、次に示されるようなそれぞれの傾斜また
は「クザビ」作用を測定することである。

ｎ個のパラメータは名目上の初期値Ｐｊ　　Ｎ＝１２、
−−−−ｎ）で設定される。前述されたような計測（メ
１へロロジ）マスクおよびステージに取り付けた検知２
ｇおよび直交スリ、トを使用すると、誤差Ｑｉ（Ｘ、Ｙ
）はマスクから画像面に投射された直交幻のビームレノ
１−（第１０１）図に示した）Ｚ、こまって画成された
各フィールド点（Ｘ、Ｙ）において測定される。指数ｉ
は誤差の型に関連する。

例えば、 Ｑ、（Ｘ、Ｙ）−位置ＸからのＸのずれＱ２　　（Ｘ、
Ｙ）−位置ＹからのＹのずれＱ３　　（Ｘ、Ｙ）＝画像
ビームレットのＸのぼけ（コ４（Ｘ、Ｙ）−画像ビーム
レノ１−のＹのぼけパーラメータＩ）　Ｊの１つはその
場合に量ΔＰｊだけ値が変化されそして変化されない組
の誤差間９Ｑｊｉ（×、Ｙ）は計測装置により測定され
る。クザビ（）ｊ、、　）関数は以前の誤差Ｑｉと調整
ΔＰｊの犬きさてｌ：、′ｉ：算されるパラメータＰｊ
の調整後の誤差Ｑｊ１との間の単なる差である。

すなわち、 ｓ　ｊＩ　（Ｘ、、Ｙ）＝　（Ｑｊ　ｉ　　（Ｘ、Ｙ）
　−Ｑ。

（Ｘ、Ｙ）］／△Ｐｊ パラメータＪはその初期値Ｐｊに戻されかつ４ｊ＋ｌ定
過程はクナビ関数Ｓｊｉがすべてのパラメータｊ＝１２
−−−−　ｎに関して決定されるまで繰り返される。

１誤差関数上の動揺が調整可能なパラメータ、通常小さ
な調整の場合のＰ３の値のシフトΔＰｊに直線的に依存
する範囲まで、シフトの一般的な設定から′−１−シる
誤差関数は Ｑｉ（Ｘ、Ｙ）＝Ｑｉ（×、Ｙ）＋ΣｊΔＰｊＳｊｉ（
Ｘ、Ｙ） によって付与される。

数値的分析における公知の技術（例えば、１９８１年、
１００３３ニユーヨーク、第５アヘニユー１１１のアカ
デミツク・プレス発行のピー・イー・ギル・ダヴリュー
・ミューレイ、エム・エッチ・ライトによる実用最適化
技術（プラクティカル・オブティマイゼーション・テク
ニクス）を使用すると、最適な設定の調整ΔＰ」は誤差
関数Ｑ’　　（Ｘ、Ｙ）の幾つかの関数を最小にする機
械のコンピュータ装置によって決定されることができる
。例えば、代表的な最適化は各型の誤差１について限界
し、が設定されかつ画像フィールド全体乙こわた。って
観察される最大誤差ＱＭＡＸと■界■７．との間の差が
最小である。すなわち、 も知れない。さらに、最適化はパラメータ値ＰＪおよび
／または誤差Ｑｌについての実際の拘束乙こ従うことが
できる。代表的な有用な拘束は各パラメータ値の範囲を
制限することができる。すなわち、し−Ｃ＼ ｐ　　ｊ　＝ｐ　　ｊ　＋ΔＰｊ およびＰＭ八へｊはＰｊの最大許容値である。公知のマ
スク誤差を同時に補正することが望まれるならＱＭＡＸ
　　ｉ　　＝ＭＡＸ　　（Ｑｉ　　（Ｘ、　　Ｙ）　　
＋ＱＭＡＳＫ（Ｘ、　　Ｙ）） である。

：（’　ｉｔ、’ｊ装置および最適化方法の大きな利用
性はクリ゛ビ閏数５ｊｉ（Ｘ、Ｙ）が一般に時間により
全く安定でありかつ時折測定されるのみである。他方に
いて、変化がイオン投射機の物理的環境、例えば、温度
または気圧の変化において発性するとき、最適な性能を
得るようなりサビ関数（かつそれゆえパラメタＰｊ）の
特別な結合がまた一般に変化する。適宜なコンピュータ
プログラムを使用すると、所定の変化は計測装置が名目
上存在する誤差Ｑ、　　（Ｘ、　Ｙ）を−旦測定すると
上述した技術によって迅速に計算される。

好適な実施例において計測検知装置は第２図に示したス
テージ４０にまたは第１１ａ図および第１１ｂ図に示さ
れるようなステージ１１８に永続的に取り付けられる。

その場合にそれは調整可能なパラメータがその後最適化
されることができる現存の誤差Ｑｌ　　（Ｘ、Ｙ）をい
つでも迅速に測定するのに使用されることができる。

計測測定は画像フィールドの大きさにわたってのみなさ
れる必要があるので、代表的に２０Ｘ２０ｍｍより大き
くなく、スリットＳ、およびＳ７のＸ、Ｙ位置はレーザ
干渉計３３２および比較的小さな直交ミラー３１４を使
用して測定されることができる。計測スリットＳ、およ
びＳ２のＸ、Ｙ位置はレーザミラー３１６および堅固に
接続された干渉計１１６および３３２を介してコラムに
関連づけられる。

またビームは第９図に示した基準リング３００および前
述した走査および検知装置を使用することによりコラム
の端部で安定条件において維持される。リングはコラム
の端部に堅固に取着されかつアライメントマーク３０２
を有している。走査および偏向装置はこれらのマークを
検知しかつそれらに関連して露光の位置を維持する。

前述されたアライメント装置が使用される配置において
、第１ｔａ図および第１１ｂ図に示した粗製０）Ｘ、Ｙ
ステージ１１８はウェーハ２４８上に画像を作るための
レーザ干渉計位置制御に必要ない。ｎｌ；則検知スリ７
トに必要とされる位置積度は□別個の限定範囲ステージ
３０６にスリットＳＩおよびＳ２およびミラー３１４を
取り付けることにより実現される。

第１１ａ図および第１１ｂ図を参照して、計測ステージ
３０６は粗製のＸ、Ｙステージ１１８に取り付けられか
つ極めて迅速にビームレット位置のプラスまたはマイナ
ス５ミクロン内で移動されることができる。検知２３ケ
ージを有する計測ステージ自体が、例えばＸおよびＹ方
向にプラスまたはマイナス１５ミクロンで検知器を移動
することができる圧電変換器のごとき変換器を備えてい
る。Ｘ、Ｙステージが計ホ１１ステージを投射ビーｌ、
レットの１つの近似位置に一旦動かすと、計測ステージ
はビームレフ　１・の正確な中心および幅を見出すよう
に移動される。

オ且製のＸ１Ｙステージ１１Ｂは、例えばウェーハ２４
８が後側からそれに挿入されることができる約９インチ
四方の大きなプロ・７り３７４の使用を可能にする通路
３７０に取り付けられる。ウェーハを露光するのに必要
とされる−動きは、例えばガラス定規（ルール）または
２軸レーザ干渉計法からなる制御下の例えばｄｃ（直流
モータ）により達成される。

ステージはプラスまたはマイナス５ミクロン内の良好な
精度によりこの９×９インチ領域内のいずれの位置にも
歩進されることができる。ミラーがステージに取着され
るとその場合にレーザ干渉計との組合せで位置はミクロ
ンの何分の１内に設定されうことができる。

計測装置の有用性は検知器スリットのＸ、Ｙ位置決めの
精度かつそれゆえステージ３０６の精度に依存する。第
１１ａ図および第１１ｂ図に示した配置において、ステ
ージはレーザ干渉装置によって決定された種々のＸ、Ｙ
値におてウェーハ２４８上の計測基串マーカを押し付け
ることにより精密かつ目盛り付けされることができる。

ウェーハ上のこれらのマーカの位置はニコン２Ｉ光学系
または電子ビームツールのごとき、オフライン３１測手
段を使用して独立して確かめられることができる。

本発明の幾つかの変更および変形は上記教示に鑑めで検
討されるとき可能である。それゆえ理解されることは、
本発明の範囲はここに開示された詳細に限定されず、し
かも特別に説明された以外にも実用されることができ、
そして本発明は上述した特許請求の範囲によってのみ限
定されるということである。

【図面の簡単な説明】

第１図は好適な実施例のイオンビームリソグラフィ装置
の平面図、 第１ａ図は第１図の装置の正面図、 第１ｂ図は第１図の装置の磁気シールドの囲路側面図、 第１ｃ図は第１図の線１ｃ７１ｃの断面図、第２図は、
装置のイオンビーム軌道および内部構成要素を示す第１
図および第１ａ図の装置の３次元切欠き図、 第２ａ図は第２図に示したコラム領域の拡大図、第２ｂ
図は第１図のアラインメントビームス−１−ヤナおよび
検知装置の拡大概略図、 第２ｃ図は第１図の実施例により使用された電源のブロ
ック概略図、 第２ｄ図は第１図において使用した多極アレイの概略斜
視図、 第２ｅ図は本発明によるアラインメン１−装置のブロッ
ク図、 第３図はレンズひずみおよび７／または色ぼけの存在に
よって動揺させられている・イオンビーム放射線を示す
２枚レンズの光学装置の概略図、第４図は質量選択およ
び事実上のソース点を位置決めするためのソレノイドの
作動を示す概略図、第５図は第１図の実施例からのマス
ク円形コンヘヤおよびビームンヤノタの概略図、 第６図；よ２枚のレンズ系により達成されるバレルおよ
びビンクツションひずみの補正の概略図、第７図はレン
ズ間の領域の平行・イオン通路の形成および本発明によ
る第２レンズ後のテレセントリソクヒーームの創出を示
す（既略図、 第８図は２つのソース／マスク距離用のレンズ間の距離
の関数としてプロ・７トされた色ぼけからのレンズひず
みおよび線幅の広がりを示すグラフ説明図、第９図は計
測モードの装置により本発明のターゲタ１−領域の概略
図、 第９ａ図は計測モードに使用されたビームレットを形成
するための計測マスクの開口の概略図、第９ｂ図はマス
クによって形成されたビームレソの測定用の計測ステー
ジのスリットの概略図、第１０ａ図は計測モードにおけ
る装置による測定に使用される画像パターンの説明図、 第Ｊｏｂ図は第１０ａ図の画像パターンの構成要素の拡
大図、 第１１ａ図はターデノ［区域および計測ステージの上面
図、 第１１ｂ図は第ｔｔａ図の線Ａ−Ａに沿う断面図である
。 図中、符号１０はエンクロージャ、１２はイオン源、１
４は光学コラム、１８はソレノイド、２０はマスク構体
、２２はアインツエルレンズ、２４はギヤ、プレンズ、
２６はターゲノ１．２８．３１１は多極体、３０は開口
、３２はアラインメントビームスキャナおよび検知装置
、３８はシャッタ、４０はステージ、４２はチャック、
４６．４８は真空口、り５０は真空ポンプ、５２．５４
はへローズ、６６は電源、６８は電力分配パネル、７０
はサービスモジュール、７２は真空’ＡＭ、７６はコン
ソール、１５０は抽出電極、１５２は抑制電極、１６４
はマスク、１６８はシリンダ、１７０はコイル、１７６
は第１電極、１７８は第３電極、１８０は中央電極、１
９２は走査板、１９４はマスク、１９６は検知器２１０
は制？１１開口、２４４はビーム、２４８はウェーハ、
３００はアラインメン１−リング、３０２はマーク、３
０６は計測ステージ、４６０は補正信号発生器である。 ＦＩＧ、　ｌｃ ＦＩＧ、　２ｃ ＦＩＧ、５ ｕ８ ＦＩＧ、　９ ＦＩＧ、６ １．８０ つ０ ２．００ ＶｌドマＴＬツメＩＬｓＯＵＲｃＥ　Ｔｏ　ｈべＡ５に
ＤＩＳＴＡＮＣＥ　　ｐ（ｍ）ＦＩＧ、　８ ５ｔｔｒｙｏＮ　ＡＡ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）イオンビームを供給する手段、 所望のビームパターンを製造するための装置とともに前
   記イオンビームの通路内にあるマスク、前記マスクの後
   ろの光学コラム、 前記イオン通路に沿って配置された第１および第２主レ
   ンズによって画成される前記コラム、前記コラム内にク
   ロスオーバーを形成するように配置された加速アインツ
   エルレンズである前記第１レンズ、 前記クロスオーバーの後に位置決めされかつ前記マスク
   の縮小された画像を投射するように配置されたギャップ
   レンズである前記第２レンズ、 前記画像を受光するターゲットを支持するための前記ギ
   ャップレンズの後ろのターゲットステーションからなる
   ことを特徴とするイオン投射リソグラフイ装置。 （２）前記マスクは前記第１レンズの第１焦点面におい
   て実質上配置されかつ前記ターゲットステーションは実
   質上前記第２レンズの第２焦点面に置かれることを特徴
   とする請求項１に記載のイオン投射リソグラフイ装置。 （３）前記イオンビームを供給するような前記手段はイ
   オン源および該イオン源より前記コラムから離れた前記
   イオン源の虚像を前記レンズコラムに供給するような手
   段からなりそして（１）前記第１レンズの第２焦点面と
   前記第２レンズの前記第１焦点面との間に、かつ（２）
   前記マスクと前記ソースおよび前記マスクの虚像を画成
   する点との間の距離は同時に実質上最小にされる前記レ
   ンズから生起する色ぼけおよび幾何学的ひずみとともに
   前記ターゲットにおいて前記マスクの前記画像を発生す
   るように選択されることを特徴とする請求項２に記載の
   イオン投射リソグラフイ装置。 （４）前記レンズは前記第２レンズに続いている実質上
   テレセントリックビームを発生するように前記第２レン
   ズの実質上第１焦点面に前記第１レンズの前記クロスオ
   ーバーを配置するように位置決めされることを特徴とす
   る請求項３に記載のイオン投射リソグラフイ装置。 （５）前記レンズ系は実質以下の条件を同時に満足させ
   それにより第２レンズから出ているビームは実質上テレ
   セントリックでありかつそれが達するとき画像面が実質
   上色ぼけおよび幾何学的ひずみがない、すなわち、 （１）ｑｐ＝ｆ＿１ｆ＿２ （２）（δ＿１／ｆ＿１）／（δ＿１′／ｆ＿１）≒ｐ
   ／（ｐ＋ｆ＿１）（３）Ｇ（ｐ）／（Ｄ′／ｆ＿１）′
   ≒（ｐ／ｆ＿２）＾３ここで、 ｑは第１レンズの第２焦点面と第２レンズの第１焦点面
   との間の距離、 ｐは前記イオン源の虚像を画成する点と前記マスクとの
   間の距離、 ｆ＿１は前記第１レンズの第１焦点距離、 ｆ＿１′は前記第２レンズの第１焦点距離、ｆ＿２は第
   １レンズの第２焦点距離、 δ＿１およびδ＿１′は、前記ビーム内の前記イオンの
   エネルギー変化による、前記第１および第２レンズの第
   １焦点距離の変化であり、 Ｇ（ｐ）＝ａｐ＾３＋ｂｐ＾２＋ｃｐ＋ｄ ここで、ａ、ｂ、ｃおよびｄは第３順位の収差の存在に
   おいて、第１レンズの第２焦点面への第１焦点面からの
   変換関数に関連づけられるレンズ定数であり、前記変換
   関数は、 ▲数式、化学式、表等があります▼ の式からなり、ここで、θ＿２は前記第１レンズの第２
   焦点面における一定のイオン放射線の変換された横方向
   角度座標であり、ｒ＿１、θ＿１は前記マスクでの前記
   第１レンズの第１焦点面での横座標でありかつＤ′は第
   １焦点面から前記第２レンズの第２焦点面への変換係数
   であり、 ｒ＿２′〜ｆ＿１′θ＿２＋Ｄ′θ＿２ ここで、ｒ＿２′は第２レンズの第２焦点面での放射線
   の半径方向座標であることを特徴とする請求項１に記載
   のイオン投射リソグラフイ装置。 （６）約５０〜２００ｋＶの間のエネルギーで前記ター
   ゲットにおいて前記イオンビームのイオンを供給するよ
   うに適用されることを特徴とする請求項１ないし５のい
   ずれか１項に記載のイオン投射リソグラフイ装置。 （７）約１〜１０ｋＶの間のエネルギーで前記マスクに
   おいて前記イオンビーム内にイオンを供給するようにな
   されることを特徴とする請求項６に記載のイオン投射リ
   ソグラフイ装置。 （８）前記ターゲットでの前記マスクの前記画像は１．
   ５またはそれ以上の因数によって縮小され、前記ターゲ
   ットでの前記画像は幅および高さが１０ｍｍ以下でない
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記
   載のイオン投射リソグラフイ装置。 （９）さらに、１対のフィールド制御開口からなり、１
   方が前記マスクのまわりの区域および前記アインツエル
   レンズの第３電極の開口のまわりの区域において前記第
   ２電極から生起する電界強度を減じるために前記アイン
   ツエルレンズの第２電極の各側に配置されることを特徴
   とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のイオン
   投射リソグラフイ装置。 （１０）前記第１および第２レンズに７〜２０の範囲の
   電圧比を印加するようになされたことを特徴とする請求
   項１ないし５のいずれか１項に記載のイオン投射リソグ
   ラフイ装置。 （１１）前記イオンビームを供給するための前記手段は
   イオン源および該イオン源と前記マスクとの間に配置さ
   れたレンズとからなり、該レンズは色ぼけおよびレンズ
   ひずみを同時に最小にするために前記装置を精密同調す
   るように前記光学コラムの軸線に沿って実際のソース点
   を選択するために配置されることを特徴とする請求項１
   ないし５のいずれか１項に記載のイオン投射リソグラフ
   イ装置。 （１２）前記レンズはソレノイドであり、該ソレノイド
   はそれらの質量に応じて前記種類の異なる偏向により前
   記イオン源から発せられた異なる質量の種々の種類から
   所望のイオンの種類の選択に寄与するようになされてい
   ることを特徴とする請求項１１に記載のイオン投射リソ
   グラフイ装置。 （１３）さらに、所望の種類から質量において異なるイ
   オンの通過を阻止するように前記第１および第２レンズ
   間に置かれた開口からなることを特徴とする請求項１２
   に記載のイオン投射リソグラフイ装置。 （１４）さらに、Ｙ方向における画像の倍率に関連して
   Ｘ方向における前記ターゲットでの画像の倍率を変化す
   るように４極子フィールドの適用にわたってまたは前記
   第２レンズ内に配置された多極手段からなることを特徴
   とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のイオン
   投射リソグラフイ装置。 （１５）前記多極手段は実質上電界のない領域において
   前記第２レンズの後に置かれることを特徴とする請求項
   １４に記載のイオン投射リソグラフイ装置。 （１６）さらに、前記光学コラムの軸線に対して垂直な
   平面内の前記画像の調製可能な運動のために双極子界を
   印加するようになされた前記第１および第２レンズ間に
   配置された多極手段からなることを特徴とする請求項１
   ないし５のいずれか１項に記載のイオン投射リソグラフ
   イ装置。 （１７）前記多極手段はさらに前記画像内のひずみおよ
   びぼけの制御のために重畳された高順位界を発生するよ
   うになされていることを特徴とする請求項１６に記載の
   イオン投射リソグラフイ装置。 （１８）前記多極手段は前記ビームに対して平行なオフ
   セットを導入するようになされたアーク状電極の１対の
   連続する１６極の円形アレイであることを特徴とする請
   求項１６に記載のイオン投射リソグラフイ装置。 （１９）さらに、前記画像内のひずみおよびぼけのバラ
   ンスを微細同調するためのレンズ電圧の変化用電圧調整
   装置からなることを特徴とする請求項１ないし５項のい
   ずれか１項に記載のイオン投射リソグラフイ装置。 （２０）前記電圧調整装置はさらに前記ターゲットにお
   いて前記画像の前記倍率を同調するために前記レンズ電
   圧の比例しない調整が可能であることを特徴とする請求
   項１９に記載のイオン投射リソグラフイ装置。 （２１）前記ギャップレンズの第１電極の電圧は前記ア
   インツエルレンズの第１および第３電極の電圧と実質上
   同一でありかつ前記ギャップレンズの第２電極の電圧は
   前記アインツエルレンズの第２電極と実質上同一であり
   それにより電源のリップル作用はレンズコラムの電圧比
   を実質上変化せずかくして前記ターゲットステーション
   での画像の品質を実質上留保することを特徴とする請求
   項１ないし５のいずれか１項に記載のイオン投射リソグ
   ラフイ装置。 （２２）前記ターゲットでの前記画像の倍率を変えるた
   めに前記ギャップレンズの直径を変化することができる
   ように構成され、 前記変化時、前記第２レンズから出る前記ビームは、実
   質上テレセントリックのままでありかつ画像面において
   実質上色収差および幾何学的ひずみがないことを特徴と
   する請求項１ないし５のいずれか１項に記載のイオン投
   射リソグラフイ装置。 （２３）前記レンズコラムは該レンズコラムの全長に実
   質上延在する外部の、堅固な金属殻体を含み、該殻体は
   定電位であり、かつ前記アインツエルレンズの第１およ
   び第３電極および前記ギャップレンズの第１電極を直接
   支持し、前記アインツエルレンズの中央電極は金属殻体
   の内部上に支持のために係合される絶縁体によって支持
   されかつ前記ギャップレンズの第２電極は前記堅固な殻
   体の下流端によって支持される絶縁プッシュを介して支
   持されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか
   １項に記載のイオン投射リソグラフイ装置。 （２４）高透磁率の磁性材料からなる筒状シールドがま
   わりに延びかつ前記堅固な金属殻体によって支持される
   ことを特徴とする請求項２３に記載のイオン投射リソグ
   ラフイ装置。 （２５）前記管状シールドは一連の除去可能な長手方向
   セグメントからなることを特徴とする請求項２４に記載
   のイオン投射リソグラフイ装置。 （２６）高透磁率の磁性材料からなる端板が前記管状シ
   ールドとの磁気的連続性を設けるような方法において前
   記管状シールドの各端部に取り付けられることを特徴と
   する請求項２４に記載のイオン投射リソグラフイ装置。 （２７）イオンビームを供給する手段、 所望のビームパターンを製造するための装置とともに前
   記イオンビームの通路内にあるマスク、前記マスクの後
   ろの光学コラム、 前記イオン通路に沿って配置された第１および第２主レ
   ンズによって画成される前記コラム、前記イオンビーム
   を焦点合せするように配置されている前記第１レンズ、 前記第１レンズの後ろに位置決めされかつ縮小された前
   記マスクの画像を投射するように配置される前記第２レ
   ンズ、 前記画像を受容するターゲットを支持するための前記第
   ２レンズの後ろのターゲットステーション、および前記
   光学コラムのまわりに延在する高透磁率の磁性材料から
   なるシールド、および管状シールドを画成する一連の除
   去可能な長手方向セグメントおよび前記管状エンクロー
   ジャとの磁気的連続性の高透磁率の磁性材料からなる端
   板から構成される前記シールドからなることを特徴とす
   るイオン投射リソグラフイ装置。 （２８）前記管状シールドは前記光学コラムのまわりに
   取り付けられた１組の長手方向に延在する周囲で間隔を
   置いたリブ、および隣接リブ間のギャップにかつそれら
   と磁気的に連続性において広がる１組の除去可能な長手
   方向に延在する側板によって画成されることを特徴とす
   る請求項２７に記載のイオン投射リソグラフイ装置。 （２９）イオンビームが露光される磁界に対する調整を
   設けるように配置されたシールド内に導電体を含むこと
   を特徴とする請求項２４ないし２８のいずれか１項に記
   載のイオン投射リソグラフイ装置。 （３０）前記導電体は前記シールド内の細長いループの
   アレイからなることを特徴とする請求項２９に記載のイ
   オン投射リソグラフイ装置。 （３１）長手方向に延在する導電性ループのアレイは前
   記シールドと関連づけられ、前記ループは管状シールド
   内に周方向に磁束を確立するように配置されることを特
   徴とする請求項２４に記載のイオン投射リソグラフイ装
   置。 （３２）前記シールドを消磁するように前記ループに交
   流電流を印加するための手段および前記シールドの透磁
   率を増加するように前記ループに一次的に小さなバイア
   ス電流を印加するための手段を含むことを特徴とする請
   求項３１に記載のイオン投射リソグラフイ装置。 （３３）前記各導電ループは前記管状シールドの内外部
   に沿って延在する長手方向に延びる導電性セグメントか
   らなることを特徴とする請求項３１に記載のイオン投射
   リソグラフイ装置。 （３４）イオンビームが露光され磁界への調整を設ける
   ように配置された前記シールド内に導電体を含むことを
   特徴とする請求項３１に記載のイオン投射リソグラフイ
   装置。 （３５）イオンビームを供給する手段、 所望のビームパターンを製造するための装置とともに前
   記イオンビームの通路内にあるマスク、前記マスクの後
   ろの光学コラム、 前記イオン通路に沿って配置された第１および第２主レ
   ンズによって画成される前記コラム、前記イオンビーム
   を焦点合せするように配置されている前記第１レンズ、 前記第１レンズの後ろに位置決めされかつ縮小された前
   記マスクの画像を投射するように配置される前記第２レ
   ンズ 前記画像を受容するターゲットを支持するための前記第
   ２レンズの後ろのターゲットステーションからなり、 前記イオンビームを供給する手段がイオン源および前記
   光学コラムの引く線に沿って実際のソース点を選択する
   ために前記イオン源と前記マスクとの間に配置されるソ
   レノイドレンズからなり、 前記ソレノイドがそれらの質量に応じて種々の種類の異
   なる偏向によって前記イオン源から発生された種々の質
   量の前記種類からの所望のイオンの選択に寄与するよう
   になされることを特徴とするイオン投射リソグラフイ装
   置。 （３６）前記ソレノイドは前記ソレノイドの通過の間中
   前記イオンビームの回転を阻止するようになされた対向
   巻回の二重ソレノイドであることを特徴とする請求項３
   ５に記載のイオン投射リソグラフイ装置。 （３７）さらに、所望の種類から質量の異なるイオンの
   通過を阻止するように寸法づけられた前記第１および第
   ２レンズ間に置かれた開口からなることを特徴とする請
   求項３５または３６に記載のイオン投射リソグラフイ装
   置。 （３８）イオンビームを供給する手段、 所望のビームパターンを製造するための装置とともに前
   記イオンビームの通路内にあるマスク、前記マスクの後
   ろの光学コラム、 前記イオン通路に沿って配置された第１および第２主レ
   ンズによって画成される前記コラム、前記イオンビーム
   を焦点合せするように配置されている前記第１レンズ、 前記第１レンズの後ろに位置決めされかつ縮小された前
   記マスクの画像を投射するように配置される前記第２レ
   ンズ、 前記画像を受容するターゲットを支持するための前記ギ
   ャップレンズの後ろのターゲットステーション、 前記第２レンズ内にまたはそれを越えて配置される多極
   手段およびＹ方向への画像の倍率に関連してＸ方向の前
   記ターゲットでの画像の倍率を変えるために前記多極手
   段に４極子界を印加するようになされた電圧制御装置か
   らなることを特徴とするイオン投射リソグラフイ装置。 （３９）前記多極手段は実質上電界のない領域内で前記
   第２レンズの後ろに配置されることを特徴とする請求項
   ３７に記載のイオン投射リソグラフイ装置。 （４０）前記多極手段はアーク状電極の１６極の円形ア
   レイであることを特徴とする請求項３７または３８に記
   載のイオン投射リソグラフイ装置。 （４１）ターゲット上に０．１ミクロン程度の大きさの
   面を製造するためのリソグラフ方法において、ターゲッ
   ト界にリソグラフマスクの所望の面を作像することがで
   きるイオン投射リソグラフイ装置を設け、装置が１組の
   調整可能なパラメータを有し、計測面のアレイを有する
   計測マスクを使用し、経験に基づいてターゲット界を横
   切る各パラメータの作用を決定する一方他のパラメータ
   が１組のクサビ関数を提供するように一定に保持され、 前記界を横切って計測測定に基礎が置かれる直線最適化
   により前記装置のパラメータを設定し、前記露光を周期
   的に遮断し、前記リソグラフマスクを前記界を横切って
   計測面のアレイを画成する計測マスクに置換し、 前記測定から１組の誤差値を決定し、そして直線最適化
   により、前記クサビ関数を基礎にして前記誤差値を減じ
   るように前記組のパラメータに対する調整を決定し、前
   記調整を行い、そしてターゲットの前記露光を再び開始
   することを特徴とするリソグラフ方法。 （４２）前記計測マスクは前記ターゲットに先行する対
   応する対の計測イオンビームレットを発生するために直
   交スリット対のアレイを画成しそしてターゲット界を横
   切る各パラメータの作用を経験に基づいて決定する一方
   他のパラメータが一定に保持される工程は幅を測定しか
   つ前記ターゲットでの前記ビームレットの重心位置を決
   定することからなることを特徴とする請求項４１に記載
   のリソグラフイ方法。 （４３）１組の調整可能なパラメータを有し、Ｘ、Ｙ方
   向ステージに取り付けられたターゲット上にリソグラフ
   マスクの画像を投射するようになされ、前記Ｘ、Ｙステ
   ージが多数の露光位置を横切って割り出しするようにな
   されているイオンビーム投射リソグラフイ装置において
   、 前記リソグラフマスクに代えられるようにされた計測マ
   スク、前記Ｘ、Ｙステージに取り付けられた精密計測ス
   テージ、 イオンビーム界を横切って割り出されるようになされる
   一方前記計測マスクが前記界を横切って分配される点に
   おいて検知されたぼけおよび幾何学的ひずみに基づいて
   誤差値を決定することができる前記計測ステージに取り
   付けられた検知器を有し、前記誤差値は、直線最適化技
   術により、前記装置のぼけおよび幾何学系ひずみを減じ
   るように前記組のパラメータに対する補正を発生するの
   に有用であることを特徴とするイオンビーム投射リソグ
   ラフイ装置。 （４４）前記計測マスクはターゲットに先行する対応対
   の計測イオンビームレットを発生するための直交スリッ
   ト対のアレイを画成しかつ精密計測ステージに取り付け
   られた検知器が幅を測定しかつ該検知器でのビームレツ
   トの重心位置を決定するようになされることを特徴とす
   る請求項４３に記載のイオンビーム投射リソグラフイ装
   置。 （４５）前記検知器は直交対の１つのビームレットのみ
   が１度に対応するスリットに当たるような方法において
   計測ビームレットを遮断するように配置された１対の直
   交スリットに関連づけられることを特徴とする請求項４
   ３に記載のイオンビーム投射リソグラフイ装置。 （４６）イオンビームを供給する手段、 所望のビームパターンを製造するための装置とともに前
   記イオンビームの通路内にあるマスク、前記マスクの後
   ろの光学コラム、 前記イオン通路に沿って配置れた第１および第２主レン
   ズによって画成される前記コラム、 前記画像を受容するターゲットを支持するための前記第
   ２レンズの後ろのターゲットステーションからなり、 前記マスクは、所望の画像ビームを画成するためのマス
   ク構造に加えて、また、レンズコラムによって作像され
   るようになされた基準ビームを画成しかつウェーハ上の
   所望の位置と整列して画像ビームを持ち来たすように接
   続されるアライメント制御信号を発生するためにターゲ
   ットステーションにおいて対応する基準マークを検査す
   る１組の基準マークを有し、前記画像ビームから遮断さ
   れた偏向手段はターゲットステーションでそれぞれの基
   準マークを横切って前記基準ビームを繰り返して走査す
   るように設けられることを特徴とするイオン投射リソグ
   ラフイ装置。 （４７）別個の偏向手段が各基準ビームに関連づけられ
   ることを特徴とする請求項４６に記載のイオン投射リソ
   グラフイ装置。 （４８）前記偏向手段は静電偏向器からなりそして前記
   画像ビームは中空シールドを通過する一方基準ビームが
   前記シールドの外部に通過し、前記シールドが前記偏向
   器の電界から画像ビームを保護することを特徴とする請
   求項４７に記載のイオン投射リソグラフイ装置。 （４９）前記第１レンズは前記コラム内にクロスオーバ
   ーを形成するように配置された加速アインツエルレンズ
   であり、 前記第２レンズは前記クロスオーバーの後ろに位置決め
   されておりかつ前記マスクの縮小された画像を投射する
   ように配置されたギャップレンズであることを特徴とす
   る請求項４６ないし４８のいずれか１項に記載のイオン
   投射リソグラフイ装置。