JPH05251317A - ステップ・アンド・スキャン描画を含むデバイス作製 - Google Patents

ステップ・アンド・スキャン描画を含むデバイス作製

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JPH05251317A
JPH05251317A JP4343913A JP34391392A JPH05251317A JP H05251317 A JPH05251317 A JP H05251317A JP 4343913 A JP4343913 A JP 4343913A JP 34391392 A JP34391392 A JP 34391392A JP H05251317 A JPH05251317 A JP H05251317A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本件発明はサブミクロン設計則で作製される
大規模集積回路に代表されるデバイスの作製に関する。 【構成】 本件発明は像形成情報を含む荷電粒子の像形
成材料上への投影からなるデバイスの作製方法であっ
て、像形成情報はマスク要素に依存し、複数のマスク要
素は像形成材料上にこのような連続した像を規定するの
に必要であり、要素は、（１）支持支柱によって機械的
な信頼性を保障するための寸法と堅さを有する支柱と、
（２）そのような支柱に隣接したリソグラフィで規定さ
れるスカート、とに起因して像形成領域と支柱の中間に
連続したスカートを規定し、像形成は、構成されたこの
ような像形成の支柱とスカートの双方を除くよう粒子が
図方向づけされるようなタイミングと大きさの方向変化
電解との相互作用による像形成粒図の偏向が必要である
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明の背景 技術分野 本発明はたとえば＜０．５μm といったサブミクロン設
計則で作製される大規模集積回路で最もよく代表される
デバイスの作製に係る。適切な作製には、電子又はイオ
ンの荷電粒子描画エネルギーを用いた投影リソグラフィ
を含む。
【０００２】従来技術の記述
【外１】
【０００３】現在用いられている近紫外リソグラフィ
は、恐らく位相マスクの使用を通して、ある程度更に小
さな設計則にまで延長される可能性がある。ある程度
は、近紫外あるいは遠紫外スペクトルにおける電磁放射
に対してさえも、波長の限界により、異なる放射源が必
要となろう。この時点における適切な努力は、大きくＸ
線スペクトルにおける放射の使用に向けられている。
【０００４】
【外２】
【０００５】吸収ステンシル（開口）マスクを使用する
ことにより、リソグラフィにかなりの制約が課せられ
る。この方式は環状及び他のそのような周囲をもつマス
クの使用を除外する。この制約は相補マスク対の使用で
克服されるが、しかし、レベル毎の露出の必要性が２倍
になり、生産コスト、位置合せ及び歩留りの価格を増す
結果となる。加えて、マスクの阻止領域中での加速電圧
上昇を伴う吸収の増加により、像コントラストと分解能
の間の妥協が強いられることになる。
【０００６】
【外３】
【０００７】ＳＣＡＬＰＥＬ方式に対する確信、特に考
えられているミクロン以下の設計に対する確信は、吸収
ではなく散乱角に対する依存性により可能となるマスク
厚の減少に起因する。簡単に言うと、十分な像コントラ
ストが、はるかに薄くなったマスクにより得られる。５
０mradオーダーの散乱角は、統計的には５回の電子−原
子相互作用（衝突又は電界の相互作用により明白な偏向
を生じる十分接近した通過）により実現しうるが、５０
０−２０００Åオーダーの阻止領域厚で達成される。
【０００８】
【外４】
【０００９】像縮小によりマスクサイズが拡大すること
による欠点は、すなわち約５cm幅のマスク（５×の縮小
で１cmのチップを生じる）は、必要な機械的な完全性を
持たない。たとえば、部分的又は不完全な粒子吸収から
生じた局部的な加熱により生じた曲り／歪は、そのよう
な設計則に要求される極度な精密さを達成する妨げとな
る。
【００１０】本発明の要約 支柱分割マスクの使用に基く対物面上への像再生であ
る。精密に制御された電子又はイオンの荷電粒子描画ビ
ームの利点を利用している。マスク厚の減少に対応した
改善された像特性が実現しうる。考えているマスクは、
十分な吸収又は散乱を示す阻止領域、５００−２０００
Åの範囲かそれより薄い支持された厚さの阻止領域に依
存してもよい。通過領域は開口又は透明領域で作られて
いてよい。それは吸収領域に対して必要なコントラスト
を与えるのに十分な透明度をもつか、散乱に基く阻止領
域を使用するのに必要な条件を満すのに十分な透明度を
もつ。本発明のプロセスに従って用いるためのマスク
は、必要な機械的完全性、すなわち剛性、曲げ抵抗等
と、熱的に導入される歪等のため及びマスク要素間に介
在するために、支柱により支持されている。考えられて
いるマスク構造は、介在する機能性マスク領域を規定す
るため、平行な支柱を含む。マスク領域は長い方の寸法
がその方向に複写されるべきパターン全体を生じるよう
な長方形である。一実施例は、Ｘ及びＹ方向支柱の交差
によりできた連続格子に依存するか、あるいは長方形の
要素を作ってもよい。そのようなマスク領域（又は要
素）は、チップパターン全体とともに延びてもよい。
【００１１】特定の支柱のパターンには依存せず、本発
明の指針は、支柱間の内側の“スカート”と複写すべき
パターンに、厳密に依存する。ほとんどの例では、その
ようなスカートは支柱の両側を包む。交差する支柱の例
では、スカート構造は各支柱が規定する要素の“画像フ
レーム”内の境界に似ている。
【００１２】スカートの基本的な機能は、投影される像
の構成／再構成を可能にするため、精密に配置され、寸
法をもつ使用要素を提供することである。簡潔に言う
と、本発明は２つの機能、すなわち支柱から基本的に生
じる機械的なマスクの完全性と、スカートから生じる像
の精密さを分離することに依存している。支柱像を省
き、マスク上で支柱により分離された要素をつなぐため
に構成／再構成し、それによりウエハ上に連続した像を
生成させることは、好ましい実施例により進められる。
その実施例は付随したデバイスパターン形成中のスカー
ト描画／作製及び描画／作製の一部を提供する。この実
施例に従うと、スカートは吸収（イオンマスクの場合に
多い）又は散乱（たとえばＳＣＡＬＰＥＬ用の電子線マ
スクに有用）のマスク像のパターン形成領域と、同じ材
料及び同じ厚さに作ると便利である。この方式により、
プロセス価格と歩留りの点で経済的なチップパターン形
成プロセスの一部としてスカートを生成するために、パ
ターン描画と現像が可能になる。
【００１３】一次元又は二次元格子の一部としてのスカ
ートのそれ以外の機能は、“ビーム形成”と述べてもよ
い。電子又はイオンの描画粒子エネルギーは、ソースか
ら見た時、強度が弱くなる“減衰”領域又は“ウィン
グ”領域を含むことがある。ウィングは一般にパターン
形成には有用ではなく、望ましくない加熱を起すことが
ある。特に支柱の加熱は、好ましくない像の歪を生じ
る。本発明のプロセスの最適設計により、そのようなウ
ィングにより生じる支柱の加熱を減すことができる。マ
スクスカートはビームウィングを本質的に防止すため
に、支柱に対し垂直方向に、最小幅の寸法をもつよう設
計される。散乱に依存する（たとえば散乱−非散乱マス
クの一部として）スカートは、ウィングエネルギーを放
散させるのに、最も効果的である。スカートが吸収を特
徴とする別の構造も、好ましくない支柱の加熱を減少さ
せる。マスク材料、すなわち阻止領域とともに薄膜は、
熱伝導率の点から、ウィングにより導入された熱を分散
させ、それにより局部的な熱勾配に起因する歪を減すよ
う選択するのが望ましい。
【００１４】横方向のスカート寸法は、詳細な記述で述
べるように、寸法的な変動、位置的な誤差に適応すると
ともに、そのような”ビーム形成”機能を果すような幅
をもつとよい。この点での本発明の寄与は、そのような
不規則性に対する許容度をより大きくし、マスク価格を
下ることを可能にすることである。
【００１５】そのような支柱支持マスクを使用すること
の柔軟性は、荷電粒子照射が、入射ビーム位置の精密で
短時間の制御を可能にすることによる。スカート寸法に
内在する精密さにより促進されるように、マスクパター
ン生成に付随するのと同じ精密さ、すなわち必要な精密
さをもつ像再生は、磁界又は静電界との相互作用により
得られるビーム制御に直接起因する。
【００１６】本発明は一般に、像再構成が順次投影され
る隣接した要素の”ぬいあわせ”に依存する単一要素マ
スクによるよく用いられる方式を例にして述べられる。
この方式を実施する上での制御性は、荷電粒子ビームの
容易な精密制御によるが、別の方式にも適用される。た
とえば、プログラムは１つ（又は複数）の要素のくり返
し使用にも適用でき、くり返す要素のぬいあわせができ
る。この点おいて、マスクは”要素カタログ”の働きを
し、全体又は一部に、像形成の際、離れた、あるいは近
接した位置で選択し、何度か使われる比較的少数の要素
を含んでもよい。ある意味で、この変化により、”再構
成”というより像”構成”という方が適切に表現できる
像形成プロセスが行える。前者の用語は総称的と考えら
れ、一般に以下のように用いられる。荷電粒子描画によ
り行われる同じ機構の方式によって、像構成の１ないし
複数の要素を省くことができる。同様なやり方で、要素
カタログで冗長性をもたせてもよい。すなわち、２ない
しそれ以上の同一の要素をマスクが含み、最初欠陥があ
ったか、後に損傷を受けた要素を置きかえてもよい。
【００１７】単純に分割された連続チップパターンとい
う単純な考えから離れると、装置の大きさとともに、価
格の点でも更に経済的になる可能性がある。冗長性をも
たせるためであっても、要素カタログは、くり返し使用
のために設計されたものより本質的に少い要素を含んで
もよい。このことにより、様々な利点とともに、より小
さなマスクの使用が可能になる。たとえば、マスクの価
格が下る。マスクの寸法が減少すると、装置もそれに伴
って小さくなる。マスクに付随するという点で、恐らく
より重要なのは、レンズ系が小さくなるという点の両方
において小さくなる。装置の大きさが小さくなるという
ことは、必要な空間及び価格という点で有利である。あ
るいは、要素の可能な縮小は、マスクに依存し、それは
与えられた装置の大きさに対し、マスクからウエハへの
より著しい縮小を可能にする。
【００１８】本発明のプロセスは”散乱フィルタ”の使
用により利益が生じ、このフィルタは一般にマスクによ
り課される散乱角に基き、選択的に描画放射を通過又は
阻止する。散乱−非散乱マスクにより放射に導入される
パターン描画情報に依存したプロセスの場合、散乱フィ
ルタは名目上散乱されない放射を、選択的に通過又は阻
止してもよい。前者の機能は光学軸上に配置された開口
を有する。そうでなければ阻止用のプレート中の簡単な
開口が果す。散乱された放射を選択的に通過させること
は、同様に配置された環状開口の形をとってもよい（も
ちろん、恐らく１ないし複数の精密に寸法を決めた要素
により、中心に配置された阻止領域の支持をする。）。
散乱フィルタはシステムとしては散乱−非散乱ととも
に、吸収−透過マスクに依存するが、端部散乱を減す働
きもすることがある。この目的のために、それは中心に
配置された開口に依存してもよい。
【００１９】マスクにおいて平行光線で作られる描画放
射を例に、適切な光学システムについて述べることは一
般的である。マスクから放射される名目上散乱されない
描画光線が光学軸に平行なこれらの例では、散乱フィル
タはシステムの後焦点面上に置かれる。これらの条件下
で、後焦点面はそのような光線が交差する位置を規定す
る。他の条件下で、交差面は後焦点面とは一致せず、他
の場所に散乱フィルタの配置を指定する。交差面上に散
乱フィルタを置くことにより、開口寸法が減少でき、散
乱角に基く識別が可能になる。散乱−非散乱画形成の例
では、分解能は最大になる。
【００２０】注意をつけ加えると、散乱フィルタは開口
数を規定するという機能を余分に果すことができる。あ
るいは、第２の開口フィルタは特にこの機能を果すよう
に設計してもよい。
【００２１】詳細な記述 図面 図１ この図はこの例では隣接した要素（２５）及び（２６）
である２つの隣接した要素を照射する場合について、マ
スク（１０）を時間を追って照射する例を概略的に描い
ている。従って、要素（２５）は最初粒子線（１１）に
より照射され、次に要素（２６）が粒子線（１２）によ
り照射される。図示されるように、マスク（１０）は薄
膜（１３）から成り、それは描かれた装置の例では、開
口は作られていない。他で議論されたように、イオン描
画用によく用いられる開口マスクは、示されているよう
な図において、他の変化はもたらさない。線（１１）及
び（１２）が電子から成る実施例では、５０−２００kV
の範囲の加速電圧で生じる速度（５０−２００keV の電
子が生じる）が好ましく、薄膜（１３）は必要な像形成
に対して、十分透明な連続したシートと、不十分な散乱
から成る。たとえば、そのような薄膜は０．１μm 厚の
多結晶シリコンのシートから成ってもよく、その結晶寸
法は最小パターン寸法の５分の１といった像形成の条件
が許容されるものである。現像されたマスク像は、たと
えばこの例では、多結晶タングステンから成る散乱領域
である阻止領域（１４）により規定される。薄膜（１
０）と同じオーダーの厚さの阻止領域（１４）を使用す
ることにより、満足できる実験結果が得られた。一実験
例では、０．０５μm （５０nm又は５００ ）の厚さの
阻止領域を使用した。本発明の好ましい視点に従うと、
スカート領域（１５）は阻止／散乱領域（１４）と同じ
材料及び厚さをもち、その結果同程度の阻止、たとえば
（好ましいＳＣＡＬＰＥＬプロセスに対して）同程度の
散乱を生じる。図２の説明で述べる支持支柱（１６）
は、たとえば０．１mmの厚さと、線（１１／１２）から
みて高さ１．０mmをもち、たちえば支柱（１６）間の１
mmの要素であるマスク要素を規定するように、離れてい
る。
【００２２】再び現れた線（１１ａ）及び（１２ａ）は
阻止領域（１４）又はスカート領域（１５）に出会わ
ず、従って散乱されない描画エネルギーの一部を描いて
いる。パターン形成領域（１４）及びスカート領域（１
５）上に入射する、たとえば電子線である照射放射の一
部は、ウエハ面まで到達しない程度まで統計的に散乱さ
れるが、それは図示されていない。
【００２３】基本的に線（１１ａ）及び（１２ａ）から
成る阻止されない照射は、順次電磁気／静電気第１投影
レンズにより集められ、それにより図示されるように、
再び現れた線（１１ｂ）及び（１２ｂ）を開口散乱フィ
ルタ（１９）上の位置（１８）において、交差させ線
（１１ｃ）及び（１２ｃ）を発生させる。上述のよう
に、フィルタ（１９）は線（１１ａ）及び（１１ｂ）が
光学軸に平行な例では、後焦点面上にある。
【００２４】線（１１ｃ）及び（１２ｃ）を平行な関係
で束ねたように、それぞれの線を束ねるような構成とパ
ワーを、第２の投影レンズ（２５）はもつ。線（１１
ｄ）の例では、線は照射のため光学軸上で束ねられ、レ
ンズ（２２）の機能はウエハ（２４）に対し垂直で軸上
に入射するのに十分である。たとえば線（１２ｃ）で作
られた束のような軸からずれた束の場合、再方向づけが
必要である。すなわち、スカート（１５）とともに支柱
（１６）をとび越えるように、補償する必要がある。こ
の”ぬいあわせ”機能はぬいあわせ偏向器（２０）及び
（２１）が行う。偏向器（２０）には、線（１２ｃ）の
ような軸からずれた線を、（１２ｄ）と印された位置の
線を生じるように、方向を変えるためにエネルギーが加
えられる。偏向器（２１）の機能は、線（１２ｅ）を生
じるように、ほぼ最終的な方向制御をすることである。
描かれたプロセスの場合、線（１１ｄ）と並置され、支
柱（１６）及びスカート（１５）に付随した像をとり除
く。
【００２５】本明細書の他の部分のように、説明は本発
明に独特の装置及びプロセスの点に限定して主に述べ
る。適用しうる技術は洗練されたレベルにある。すなわ
ち、遭遇する可能性のある異常さとともに、内在する有
害な効果を最小にするレベルにある。本発明の指針はそ
のような装置及び将来の変化とともにプロセスを用いて
実施できる。（１７）及び（２２）のようなレンズは例
である。詳細な設計／プロセス条件を含めることは適当
でない。それらのすべては、文献から容易に得られる。
この分野の専門家は荷電粒子の焦点をあわせ、より一般
的には方向に影響を与えるのに適した装置及び設計に気
づく。ピー・ダール（Ｐ．Dahl）の、「電子及びイオン
光学入門(Introduction to Electron and Ion Optics)
」、（アカデミック・プレス、ニューヨーク（１９７
３））のような標準的な教科書を参照すると、静電及び
磁気（恐らく電磁）レンズは交換しうることが明らかに
なる。
【００２６】従って、要素（１７）及び（２２）に関し
て分析すべきである。描かれている代表的な構造は、環
状の双極性で、図示されていない励起コイルを有する。
市販の装置は少くとも最初はこの形をとることが多い
が、描かれているのは、単に代表的なものを示すことを
目的とする。これらの要素を”レンズ”とよぶのは、慣
例に従ったものである。レンズ機能は描かれた構造によ
り生じる電界パターンが果す。図示されている番号のつ
いた要素は、実際は信頼のおかれる電界パターンの発生
器であり、結果ではない。同様に、そのような”レン
ズ”を２個だけ描いたのは、それ自身例を示すためのも
のである。像形成は２個のレンズという最小が望まし
い。実際の装置は生じるであろう各種の収差を補償する
ように設計され、１ないし複数の追加された有用なレン
ズを含んでもよい。
【００２７】電流、すなわち検出器上に入射する荷電粒
子の数をモニターする目的で、後方散乱電子検出器（２
３）が含まれる。用途は計算された結果又はあらかじめ
適切と見出されている単純な経験的な観察に適合させる
ことに基いてよい。
【００２８】上で注意したように、適切な投影装置の設
計は、以下のような適切な教科書に基いて設計してよ
い。すなわち、たとえばピー・デール（Ｐ．Dahl）の
「電子及びイオン光学入門、」（アカデミック・プレ
ス、ニューヨーク（１９７３））、エル・エム・マイヤ
ーズ（Ｌ．Ｍ．Myers ）の「電子光学(Electron Optic
s) 」（ファン・ノストランド社、ニューヨーク（１９
３９））及び「磁気電子レンズ(Magnetic Electron Len
ses)、」（ピー・ダヴリュ・ホークス（Ｐ．Ｗ．Hawke
s）編、スプリンガーフェアラグ、ニューヨーク（１９
８２））である。電子線描画の有用な設計方式は、電子
顕微鏡及び直接書き込み装置から得られる経験から、利
点が得られる可能性がある。
【００２９】本明細書の他の所と同様、具体的な説明
は、一例である。たとえば、ぬいあわせはウエハに対し
垂直入射する線束に関して述べた。事実、そのような支
柱が必ずしも垂直入射する必要がない状況、線束が変化
する入射角をもつ状況が考えられる。米国特許出願、第
０７／８５２，２７２号は特に本発明の好ましい種類と
して役立つ可能性のある方式に向けられている。その出
願は像形成情報の移動を含む。すなわち、走査ビームの
要素、又は全体のいずれかが含まれ、その場合ウエハ上
へのパターン形成照射を曲げてもよい。図３に描かれて
いるような支柱（４２）は、そのような”曲った走査”
に適合させるために必要な程度に、傾斜させてもよい。
【００３０】この図の説明は他の所での議論と一致し、
基本的に本発明から得られる変形に関してである。図は
たとえば線（１１）及び（１２）を構成する適切な粒子
源を仮定している。イオン照射とともに電子に対しても
適切な周知の源については、他の所で述べられている。
ラドヴィク・ライマ(Ludwig Reimer) 「透過電子顕微鏡
(Transmission Electron Mioroscopy)」、（８６−９９
頁、スプリンガーフェアラグ、ニューヨーク（１９８
４））及び「ビームプロセス技術(Beam Processing Tec
hnologies)」、（ＶＬＳＩ エレクトロニクス微細構造
科学、エヌ・ジー・アインスプラハ（Ｎ．Ｇ．Einspruc
h)ら編、アカデミック・プレス、２１巻、１５７−２０
３頁（１９８９））を参照のこと。
【００３１】適当な源は７０keV エネルギーに加速され
た単結晶ランタンヘキサフロライドにより放出された電
子を供給する。（適切な陰極源については、上で引用し
た透過電子顕微鏡中に述べられている。）現時点で、適
切な源は約１×１０6 A/cm2／strad 及び約５mAの電流
の７０keV ±５eVに加速された電子を生じる。約１mrad
の開口は照射レンズに対する入口として働き、約１mm2
の断面積と本質的に均一な強度の実効的に平行なビーム
を生じる。図１のマスク（１３）のようなマスク上に入
射する放出ビームは、この図の議論で考えられる１mmの
要素の全体を同時に照射する。今やパターン形成された
放出レンズは、（レンズ（１７）のような）第１の投影
レンズの効果により焦点があわされ、散乱フィルタの１
００μm径開口内に、焦点を生じる。（１０cmの焦点距
離と図１に示されたフィルタ（１９）のような開口散乱
フィルタに許容される１mradの角と一致する。）その後
第２の投影レンズを通過し、ぬいあわせ双極子偏向器
（２０）及び（２１）によりシフトすることにより、ウ
エハ像が再構成される。
【００３２】説明はマスクからウエハへの縮小について
述べてきた。よくあるのは４×ないし５×の縮小比であ
る。本発明の原理は１：１系とともに他のマスクからウ
エハへの縮小にも等しく適用される。拡大にすらも適用
できる。（ただし、現時点では後者についてはほとんど
必要性は予想されない。）
【００３３】図２
【外５】
【００３４】
【外６】
【００３５】
【外７】
【００３６】図４は４Ａ、４Ｂ、及び４Ｃの３つの図か
ら成るが、マスクの構成及び最終的なウエハ像の構成に
おける要素を示す。図示されるように、マスク及びウエ
ハパターンは、１：１のマスクからウエハへの投影に対
応して、同じ寸法をもつ。本発明の指針では許されてい
るが、現時点での好ましい実施例は、縮小用である。
【００３７】図４Ａにおいて、パターン（５０）は破線
で示された位置において、支柱（５５）及び（５６）に
適合するように、四分の１づつ（５１、５２、５３、５
４）に分割されている。図４Ｂはマスク又はマスク部分
（５９）の対応する領域を示し、例を示す目的で、材料
（６０）の環状部分上に支持されているように示されて
いる。この図において、今構成された支柱（５７）及び
（５８）（位置（５５）及び（５６）において）は、そ
れぞれスカート（５９）及び（６０）により囲まれてい
る。パターン要素（５１、５２、５３、５４）はそれぞ
れマスク要素（６１、６２、６３、６４）中に含まれて
いる。
【００３８】支柱及びスカート（５７、５８、５９、６
０）を除くために並列に配置し、要素をとじるように、
要素（６１ないし６４）を順次印刷することにより、図
４Ｃに示されるような像（７０）が構成される。
【００３９】一般的事項 本発明の要約の中で示唆したように、マスクは多くの形
をとってもよく、選択すべき要素のカタログとして働く
か含んでもよく、構成されたウエハ像中に、ぬいあわせ
るように配置してもよい。マスク要素の数を減すことが
可能ならば、利点が生じる。すなわち、価格の低下、寸
法の減少等であり、それによって冗長度が増す可能性が
ある（Ｚないしそれ以上の同一の要素を含み、欠陥を許
せるようになり、それによってマスク寿命が延び
る。）。本発明を最初に使用する場合は、連続したチッ
プパターンを（支柱及びスカートにより）単に分割する
現在実施していることを、直接延長する形をとることに
なろう。図面の本体と矛盾せず、この節では主としてそ
のような点に関して述べる。
【００４０】本発明は電子又はイオンの荷電粒子照射の
使用に依存する。多くの分割されたマスクからの投影に
より、順次要素印刷することにより、照射のいずれの形
に対しても、精密な質量／電荷比をとれるという利点が
得られる。本発明のモードを与えられた要素の印刷中、
像又は対物ステージの移動を伴うか、あるいは伴わない
ステップ−アンド−リピートを含んでも含まなくても、
位置を精密に制御するためには、その比が不変であると
いう利点を必要とする。
【００４１】支柱に指定された要素全体が同時に投影さ
れる最も単純なモードの場合、ぬいあわせるようにする
には、図１の要素（２０）及び（２１）のような偏向器
に、プログラムで制御してエネルギーを供給するといっ
た独得の分野になる可能性がある。１つのモードでは、
ぬいあわせを含むリソグラフィ工程は、機械的な移動も
含む。このモードにおいて、マスク及びウエハステージ
の両方は、マスクからウエハへの寸法比に適合するため
の速度比で動く。（たとえば、速度比とともに考えられ
ている４：１のマスクからウエハへの像比率は、支柱／
スカート要素分割に必要な量まで増加した。）図示され
た２−レンズ系の場合、マスクとウエハの移動は反対で
ある。
【００４２】他の動作モードが考えられ、本発明の方式
から同等の価値が導かれる。そのようなものの１つは、
投影すべき要素に比べ小さな径のビームを用いたラスタ
走査を含む。この方式は米国特許出願第０７／８５２，
２７２号の斜め走査からも利点が得られるかもしれな
い。
【００４３】マスク設計 先に述べたように、マスク設計について、ここでは単純
な連続パターンではあるが、指針の支柱とスカートを備
えたマスクについて議論する。更に、議論は一般に、電
子照射及び特に電子照射に適した連続、非開口、散乱−
非散乱マスクの使用を含む好ましい実施例に関してであ
る。ここでは、マスクの具体的な説明は、例として１７
×３５mmＤＲＡＭチップの像形成用に設計された４×縮
小システムに関して行う。最小マスク寸法は支柱及びス
カートに適合するよう線形寸法に対し３０％高くするこ
とを許し、９０×１８０mmマスクを生じる。マスク平坦
さを±２μm 以内に保つため、格子が設計される。
【００４４】薄膜領域−支持されていない薄膜の最大面
積は、以下の式から導かれる。この式は薄膜に加わる微
分圧力Ｐを、薄膜の最大偏向δ及び薄膜中に生じた応力
σと関係づけている。
【００４５】
【数１】
【外８】
【００４６】格子構造−具体的な要件は、この説明の外
で考えられる。構造の一例は、図２に関連して述べられ
ている。最も重要なことは、本発明の方式はスカートに
より印刷すべき領域の規定に依存している。スカートは
印刷すべき領域上への形状生成に用いられるのと同じ描
画／現像プロセス中、規定されるのが望ましい。所望の
精密さを生じるための便利なぬいあわせは、そのように
許容される。上述のように、スカートは適当な動作条件
下で、補助的な役割を果してもよい。それらは本質的に
支柱の加熱を避けるか減すために、ビームワイヤ中の描
画エネルギーを吸収又は散乱させるような幅をもっても
よい。そうでないと、加熱により支柱は膨張し、マスク
をひずませることになり、よりぬいあわせの制御を必要
とすることになる。実験条件下で、１mmの名目断面をも
つ５０kVに加速された電子ビームは、１００μm の加熱
可能距離まで延びる降下領域（“ウィング”）をもつこ
とが、観察されている。従って、支柱加熱を避けること
は、同様な寸法をもったスカートにより実現される。こ
の例において、要素は１００μm の支柱を含み、それよ
り高く、全体で３００μm である。従って、１×１mm2
のマスク印刷面積は、支柱間に１．３×１．３mmの薄膜
面積（＝３０％高い）を必要とする。
【００４７】マスク設計に適用しうる他の考えについて
は、ティモシェンコ(Timoshenko)“プレート及びシェル
の理論(Theory of Plates and Shells) ”（マグローヒ
ル（１９４０））に与えられている。第２２８頁及び第
２２９頁に述べられた関係は、１ないし２μm の最大ひ
ずみに対する許容マスク寸法を与えている。対応する全
体の格子寸法すなわち計算されたワーキングマスクの全
体の寸法は、２：１の長方形格子の場合のより短い支柱
間隔に対して１０cm、正方形格子の場合は１５cmであ
る。フォトフォームガラスはポリシリコン薄膜と両立
し、他の点では上で仮定した要件にあう感光性ガラスの
類の一例である。
【００４８】本発明を実施するのに適当なソフトウエ
ア、特にぬいあわせ／像構成に関しての詳細な考察は、
この説明の範囲内では扱わない。本発明について基本的
に、イオン又は電子の質量：電荷の信頼しうる関係及び
得られる速度制御により実現される道具を適切に用いる
ことに関して述べてある。本発明の進歩性を生じさせる
のは、この特性を実現することである。各種の要因を考
慮に入れ、精密な像再構成を生じさせるためのプログラ
ミング／ソフトウエハは知られている。
【００４９】組み立て手順 考えている像再構成を確実にするのに必要な各種要因に
ついて、適切に述べてきた。プロセス全体をウエハ毎の
製造と同時に行ってもよい。しかし、多くの同一ウエハ
の製造が考えられている多くの状況下では、様々な修正
をすることにより、ある程度時間と費用が節約できる。
すなわち、最初のプロセスにおけるゆがみ／ひずみの修
正は、製造中の適切な補正及び修正になる。条件を変え
るには、多くの補正／修正のくり返しが必要と予想され
るが、多くのウエハの製造は、変化せず可能であると予
測される。一連の考えられる状況下で、補正は一日単位
を基礎に行ってよいと期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】像形成面上にパターンを構成できるような装備
をもつ投影装置の一例上に配置された本発明の分割され
たマスクの透視図。
【図２】本発明の代表的なマスクを描いた図で、ともに
透視図でマスクを描いた図２Ａと拡大部分を示す図２Ｂ
を含む図。
【図３】支柱とスカートの両方を示すマスク要素の透視
図。
【図４】マスク形成用要素としてパターンを描いた図４
Ａと、そのようなマスクの対応した領域を示す図４Ｂ及
びレジスト上に現れた構成された像を示す図４Ｃを含む
図。
【符号の説明】
１０ マスク １１、１２ 粒子線、線 １３ 薄膜、マスク １４ 阻止領域、阻止散乱領域 １５ スカート領域 １６ 支柱 １７ レンズ、要素 １８ 位置 １９ フィルタ ２０、２１ 偏向器 ２２ レンズ、要素 ２３ 電子検出器 ２４ ウエハ ２５、２６ 要素 ３０ 薄膜マスク ３１ リング ３２ 要素 ３３ 格子、支柱 ３４ スカート ４１、４２ 支柱 ５１、５２、５３、５４ パターン要素 ５５、５６ 支柱 ５７、５８ スカート ５９ マスク部分、スカート ６０ 材料、スカート ６１、６２、６３、６４ パターン要素
フロントページの続き (72)発明者 マーヴィン レヴェンザル アメリカ合衆国 07901 ニュージャーシ ィ，サミット，サンセット ドライヴ 28 (72)発明者 ジェームス エー．リッドル アメリカ合衆国 07928 ニュージャーシ ィ，カザム，アパートメント シー20，ヒ ッコリー プレイス 25

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 連続した像を含む像形成情報を含む荷電
    粒子の像形成材料上への投影からなる少なくとも一つの
    リソグラフィ描画工程を含むデバイス製造方法であっ
    て、このような粒子は加速電荷によって決定される速度
    を有し、マスクの像形成領域を通過することにより像形
    成情報がこのような粒子に課せられるデバイスの製造方
    法において、 含まれる像形成情報はマスク要素に依存し、複数のマス
    ク要素は像形成材料上にこのような連続した像を規定す
    るのに必要であり、要素は、（１）支持支柱によって機
    械的な信頼性を保障するための寸法と堅さを有する支柱
    と、（２）そのような支柱に隣接したリソグラフィで規
    定されるスカート、とに起因して像形成領域と支柱の中
    間に連続したスカートを規定し、像形成は、構成された
    このような像形成の支柱とスカートの双方を除くよう粒
    子が再方向づけされるようなタイミングと大きさの方向
    変化電解との相互作用による像形成粒子の偏向が必要で
    あることを特徴とするデバイス製造方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、マスク
    要素は本質的に平行な少くとも１組の支柱及びスカート
    により規定されることを特徴とするデバイス製造方法。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の方法において、そのよ
    うな要素を規定するため交差する少くとも２つのそのよ
    うな組があることを特徴とするデバイス製造方法。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の方法において、要素は
    ２つのそのような組により垂直な関係に規定され、それ
    によって長方形の要素が生じることを特徴とするデバイ
    ス製造方法。
  5. 【請求項５】 請求項２に記載の方法において、そのよ
    うなデバイスは、０．５μm より小さな最小機能寸法を
    もつ集積回路から、本質的に成ることを特徴とするデバ
    イス製造方法。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の方法において、そのよ
    うな粒子は電子で、加速電圧は少くとも約５０kVで、要
    素領域は連続した開口のない前記阻止領域及びスカート
    を支持する薄膜を含み、阻止領域及びスカートの両方は
    前記像形成材料上に到達する可能性が本質的に減少する
    ように、透過電子を統計的に散乱し、それによってその
    ような像を、阻止領域間のマスク領域を通過した統計的
    に散乱されなかった電子により構成されるよう規定する
    ことを特徴とするデバイス製造方法。
  7. 【請求項７】 請求項５に記載の方法において、投影像
    形成はマスク像の縮小を含むことを特徴とするデバイス
    製造方法。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載の方法において、縮小は
    少くとも２：１の比で直線的で、前記複数の領域中の前
    記薄膜は、約２０００Åの最大厚をもつことを特徴とす
    るデバイス製造方法。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載の方法において、投影は
    順次像を含む要素を瞬時に順次像投影することを含むこ
    とを特徴とするデバイス製造方法。
  10. 【請求項１０】 請求項２に記載の方法において、その
    ような粒子はイオンで、加速電圧は少くとも５０kVであ
    り、要素領域は加速されたイオンを本質的に吸収する薄
    膜を含み、そのような薄膜は開口をもち、像情報が囲ま
    れた像形成領域中の開口及び保持され開口のない薄膜材
    料から本質的になるようになっていることを特徴とする
    デバイス製造方法。
  11. 【請求項１１】 請求項２に記載の方法において、マス
    ク上に配置されるような少くとも２つの隣接した要素
    は、少くとも一度、像形成材料上の連続した像中の隣接
    した像領域を生ずるために用いられ、要素はカタログ要
    素と表わされるマスクとは異って像形成材料上に配置さ
    れることを特徴とするデバイス製造方法。
  12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の方法において、マ
    スク上に配置されるような本質的にすべての隣接した領
    域は、そのような連続した像中で隣接し、そのような連
    続した像の本質的に全体が、カタログ要素で構成される
    ことを特徴とするデバイス製造方法。
  13. 【請求項１３】 請求項２に記載の方法において、マス
    ク上に配置されるような少くとも２つの隣接した要素
    は、少くとも一度、像形成材料上の連続した像中の１な
    いし複数の他の投影された要素により分離され、カタロ
    グ要素と表わされるマスクとは異って像形成材料上に配
    置されることを特徴とするデバイス製造方法。
  14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の方法において、少
    くとも１つのカタログ要素は、少くとも２度投影され、
    そのような像の構成において、くり返し像形成をするこ
    とを特徴とするデバイス製造方法。
  15. 【請求項１５】 請求項１３に記載の方法において、少
    くとも２つのカタログ要素は同一で、前記方法はそのよ
    うな少くとも２つのカタログ要素間の選択を含むことを
    特徴とするデバイス製造方法。
  16. 【請求項１６】 請求項１３に記載の方法において、マ
    スク要素の数は、構成されつつある前記像に必要な投影
    要素の数に比べ減らされることを特徴とするデバイス製
    造方法。
  17. 【請求項１７】 請求項１に記載の方法において、マス
    ク要素は位置的に像形成領域に対応し、各マスク要素は
    像構成中一度投影されることを特徴とするデバイス製造
    方法。
  18. 【請求項１８】 請求項１ないし１７のいずれかの方法
    により作製されたデバイス。
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