JPH06216011A - リソグラフィプロセスを含むデバイス作製 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ミクロン及びサブミクロン最小パターン寸法
のデバイス作製が、後焦平面フィルタを含むリソグラフ
ィプロセスにより、実現される。 【構成】 特に重要な作製方式は、加速電子による散乱
及び非散乱放射間の区別に基づき像を生成するマスクパ
ターンに依存する。そのようなマスクを使用すること
は、走査システムに適用すると価値があり、光学軸を走
査する情報を含んだビームと一致させて保つよう、対物
レンズの物理的な収差又は電界整形により、収差を動的
に補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明の背景 技術分野 本発明はリソグラフィ描画を含むプロセスによるデバイ
スの作製に係る。考えられるデバイスは、個別又は集積
化されたものでよいが、ミクロン又はそれ以下の小さい
パターン寸法又は空間に依存する共通の特性をもつ。半
導体集積回路は小さな寸法にぎりぎりの依存をしてお
り、将来は本発明により、利益が生じると期待される。
将来的には集積回路は次第に多くの光デバイスを含むよ
うになり、それらも本発明の指針により進展するであろ
う。

【０００２】用語 含まれる技術は、化学的であるとともに商業生産的なも
ので、一様には適用できない各種の用語を用いる。本明
細書で用いる用語を定義しておくことは便利である。以
下の定義は、基本的に重要な領域であるとともに、定義
の必要性が大きな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への応用も類似である。電子線投影リソグラフィ 電子線でマスクの少なくとも主要な部分を同時に照射す
ることを含むリソグラフィシステムにより、そのような
部分の投影像が生じる。考えられるシステムは、加速さ
れた電子により照射されるマスクによる像形成に依存す
る。記述の多く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。用語は光陰極の光
照射で直接生じるような加速されない低エネルギー電子
による像形成を含むことは意図していない。説明されて
いるシステムにより、パターンエッジ荒さ、あるいは単
に最小化の必要性といった不完全の効果を最小にするた
めのマスク−像縮小が可能になる。多くの目的に対し、
縮小は十分の一かそれ以下になる。拡大とともに、一対
一の像形成も可能である。

【０００３】マスク 作製の道具で、パターン形成されない電子放射の照射に
より、像平面（一般に作製中のデバイスの表面）上に、
相対的に低及び高電子強度により規定される像を最終的
に生じるように、そのような放射のパターンを形成す
る。マスクは一般に慎重に作製され、用途が考えられる
が、結晶格子のパターンのような自然に生じる像生成パ
ターンを構成したり含むことが考えられる。

【０００４】便宜上、“マスク”という用語は透過より
反射を含む本発明の形で用いられるパターン源を説明す
るために用いられる。説明はあまり変わらないが、今明
らかなように、本発明の指針は、反射マスクの使用も考
える。一般的な指針と矛盾せず、解像度の優秀さは、散
乱角に基づいて像形成エネルギーを変化させる（以下で
定義されるような）後焦平面フィルタに依存する。厳密
に言うと、反射マスクモードは（“阻止”及び“透明”
ではなく）“非反射”及び“反射”領域に依存する。反
射マスクは以下で示されるように、透過マスクと同じ方
式で機能させてもよいが、条件は緩和される。反射マス
クは光学軸と同一直線上にないから、非反射は入射放射
の大きな割合を必要とせず、ある種の例では吸収又は透
過で置きかえてもよい。従って、極端な場合、反射マス
クは鏡面反射する反射領域と機能的に一致してもよい。

【０００５】阻止 デバイス作製の結果、像中のある程度の電子の減衰を生
じるマスク領域。たとえば、レジストあるいは他の像形
成材料に関して、

【０００６】透明 デバイス作製という点で、阻止領域に対してわずかな程
度の電子減衰を像中に生じるマスク領域。たとえばレジ
スト又は他の像形成材料に関して、

【０００７】吸収 照射エネルギーに対して、透過するエネルギーがある程
度減少することを含む阻止領域に関して、一般的にいう
特性。

【０００８】散乱 電子が材料を貫いて透過される間に経験する方向の角度
の変化で、一般にマスクを貫いて透過する間のビーム電
子に関して。散乱は弾性的でも非弾性的でもよく、多く
の条件下では両方が現れる。非弾性散乱は関心のもたれ
る電子エネルギーで吸収する材料中で最も顕著で、色収
差すなわち焦点距離での波長の変化を起こすことがあ
り、従って像の質と関係する。説明を容易にするため、
“散乱”及び“非散乱”エネルギーに関して述べる。原
理的に、透過エネルギーはある程度の散乱を経験する。
しかし、現実の材料を透過する時は、小さい。すなわち
散乱パターンが存在する。しかし、透過エネルギーから
離れると、原理的にある程度の方向の変化を生じる。用
語はリソグラフィ上重要な効果に関して、規定される。
たとえば、“非散乱”はいくつかのその後に続く開口を
貫いて選択的に透過する最大散乱角までの範囲を意味す
る。

【０００９】端部散乱 この用語は機構にかかわらず、阻止及び非阻止マスク領
域間の境界を貫いて透過される電子に関係する。境界が
名目上垂直（マスク面に対して垂直）である通常の状況
では、影響を受けた電子は、ビームの限界の外側の方向
に移動している。散乱は弾性又は非弾性でよく、唯一の
原因によっても、あるいは２つまたはそれ以上の散乱原
因によってもよい。通常見られるような 端部回折は、
端部散乱の一原因と考えられるが、一般に大きさは小さ
く、従って（波長が最小パターン寸法に対して小さい今
考えているｅ−ビームリソグラフィに対して）リソグラ
フィ上はほとんどあるいは全く重大ではない。

【００１０】後焦平面フィルタ 同じ速度の電子に対して、透過率が異なる２又はそれ以
上の領域を有するフィルタ。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”（低角散乱を含む）電子の選択的な透過
を可能にし、所望の散乱角の限界で決まる寸法の開口を
有する吸収部という形をとる。あるいは、フィルタは所
望の散乱角の範囲内の値に散乱された電子を、選択的に
透過させる設計にしてもよい。フィルタの配置は、いず
れの場合も対物レンズの後焦平面又はその近くあるい
は、像形成システム中の共役面内又はその付近である。
“後焦平面フィルタ”という用語は、ここで用いるよう
に、そのようなフィルタの配置を含むことを意図する。
開口寸法（少なくとも通常の円形軸上開口の場合）は、
入射放射に対して許される最大角に関していう。（数学
的には、この角の正接は、付随したレンズの焦点距離で
割った開口の半径に等しい。）

【００１１】像形成材料 投影像が中に生成する材料。一般に、像露出のために修
正又は未修正のまま、材料は作製されるデバイス中に保
持されても良く、たとえば“レジスト”のような一時的
に存在する材料。

【００１２】最小パターン寸法 ここで用いられるように、これはデバイス上で測定され
た時、日常的に生じるパターン間の最小の形状又は間隙
の寸法、上述のように、これは一般にデバイスの説明で
用いられる寸法である。たとえば、“１メガビットチッ
プ”というのは、一般に現在の技術の半導体チップで、
〜１μｍの最小パターン寸法は、含まれる全ての電界効
果トランジスタのゲート寸法をさす。

【００１３】本明細書では多くの他の用語が用いられて
いる。複雑でかつしばしば定義は変わるが、そのような
用語は一般に、最小パターン寸法を有する大きさをさ
す。“最小線幅”というのは、幾分異なった用語として
定義されるが、ほぼ同じ意味である。そのような用語及
び他の寸法に関する用語のすべては、本明細書中で報告
されているように、非常に注意深く解釈すべきである。

【００１４】透過 マスク上に入射する強度に対して規格化されるような、
透明なマスク領域に対応した像形成領域中の照射電子の
強度。

【００１５】像コントラスト 透明マスク領域に対応した像形成領域中の強度に対して
規格化した阻止及び透明マスク領域に対応した像形成領
域間の、照射電子の強度差。

【００１６】端部鋭敏度 阻止及び透明マスク領域に対応した像形成領域間の境界
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。

【００１７】反射モード用語 技術者は本発明の指針を、透過ではなく反射マスクの使
用に応用する上で、問題を感じないであろう。透過の場
合のように、用語をある程度簡略化するのが手取り早
い。たとえば、現実の表面は真の鏡面反射を生じない。
透過モードの“透明”及び“阻止”領域と機能的に対応
する領域間の差で、やはり完全な鏡面反射からの角度の
ずれの程度に関連する。後焦平面フィルタはまた、真の
鏡面反射に対して許された散乱角の内又は（色調の反転
のための）外に、選択的に像規定情報を透過させる働き
をする。説明を複雑にするより、ここでの説明は主に透
過に関してであるが、（透過と同様反射に依存して）読
者が本発明の指針を、一般的な意味にとるであろうこと
は信頼されている。

【００１８】従来技術の記述 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作製に係る。現在この分野で最も重
要なデバイスは、半導体デバイスであるが、プロセスは
別に適用され、将来性のある他の形のデバイスもある。
現在の技術の半導体集積回路は、現在最小パターン寸法
〜１μｍに作製される。そのようなデバイスはたとえば
エッチング、注入、拡散、堆積といった選択的なプロセ
スを行うために、ポジ又はネガ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
イスがとるであろう方向とともに、設計及びプロセスの
発展については、半導体リソグラフィ原理、実施及び材
料、ダヴリュ・エム・モロー（W. M. Moreau）４２０−
４３１頁、プレナム・プレス、ニューヨーク、１９８８
に述べられている。

【００１９】１センチメートル平方で１００万個もの〜
１μｍの最小パターン寸法で作られたデバイスを含む典
型的なＩＣ生産プロセスは、たとえば吸収型マスクによ
り、近紫外放射への照射により、レジスト層を露出し、
現像することに依存している。近接露光及び投影露光の
両方の用途が見出される。思考及び実験は、世界的に将
来のＩＣに向けられている。近い将来の最小パターン寸
法の減少（〜０．５μｍの最小パターン寸法まで）は、
近紫外スペクトル中のより短い波長の照射に基づいた同
様のシステムに依存している。光学系の設計及びレジス
トの公式化といった必要条件は、現在進歩しつつある。

【００２０】〜０．３５μｍの最小パターン寸法までの
次の世代は、あまり進んでいない。リソグラフィ描画が
遠紫外スペクトル中のより短い波長の放射に依存するで
あろうことは、かなり信じられている。

【００２１】その後の世代、すなわち０．３５μｍ以下
の最小パターン寸法に作られるデバイス及び０．２μｍ
又はそれ以下の最小パターン寸法で作られるデバイスに
ついても、すでに活発な研究が行われている。マスク製
作は発展の非常に初期の段階にある。そのような設計指
針で作られるデバイスが使用可能であることは、直接電
子線描画を含む作製に基づき、確立されている。（この
技術、“直接描画”は比較的生産性が低く、たとえばメ
モリデバイスのような大量生産に必要な条件を満たすこ
とが期待できない。）

【００２２】この分野のデバイスの、重要な商業生産を
実現することは、デバイスのマスク作製が更に進むこと
に依存している。現在用いられている紫外放射の波長限
界は、像形成に不適切なものとしている。マスク−像縮
小を用いることにより、そのような放射がマスクを貫い
て通過することが可能であるが、その波長より小さな最
小パターンを規定することはできない。適切な生産性で
信頼性のある生産を行うには、最小パターン寸法の何分
の１まで、波長を更に小さくすることがなお必要である
と信じられている。０．２μｍの最小パターンの場合、
５００オングストローム（０．０５μｍ）又はそれ以下
の波長の放射が望ましい。この最後の分野の投影マスク
作製は、一般にＸ線スペクトル中の電磁放射の使用が考
えられている。

【００２３】適当なＸ線描画の発展は、困難であった。
それにもかかわらず、多くの障害を認識しながら、世界
的に熱心な活動により、進展をみせている。主要な問題
には、光源輝度の限界、Ｘ線光学がないこと及び吸収が
劣ることが含まれる。最も進んだシステムは、シンクロ
トロン光源に依存する。

【００２４】Ｘ線光学の現在の発展は、近接露光の形を
とることに、最も努力が向けられている。（それによっ
て、マスクと露出媒体間が非常に近接している必要が生
じる。）一例として、約１０オングストロームのＸ線波
長を用いると、典型的な場合、０．２μｍパターンの解
像度に対し、マスク−基板間隔は約１０μｍであること
が必要となる。マスクが破損する危険性は、この間隙で
は大きい。そのような装置は実演されており、それは光
源、マスク近接手段及び市販用には容易には適さない他
の条件を用いている。たとえば、そのような実演での露
出時間は、典型的な場合、１時間以上の継続時間であっ
た。

【００２５】かつては、電磁放射の代りに、加速された
電子を用いることに、かなりの努力が向けられていた。
その努力はｅ−ビーム直接書き込みで急速に進み、ある
程度電子光学及びレジスト化学に貢献した。具体的な一
連の試みは、米国、ドイツ及び日本で行われた。（ジャ
ーナル・バキアム・サイエンス・テクノロジー（J. Va
c. Sci. Technol.）１２（６）、１１月／１２月、１９
７５、“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. Tech
nol.）、１６（６）、１１月／１２月、１９７９、“電
子微細投影による整合した多層構造の生成”、第１１回
（１９７９）固体素子（国際）コンファレンス・プロシ
ーディングズ、東京、１９７９；ジャニーズ・ジャーナ
ル・オブ・アブライド・フィジックス（Japanese Journ
al of Applied Physics）、第１９巻（１９８０）サプ
リメント１９−１、４７−５０頁、“拡大電子投影シス
テム”を参照のこと）、７０年代後半に最も活発に行わ
れたと考えられるこの努力は、一般にその後の通常の作
製プロセスで得られた考えを越えた微細化に向けられて
いた。報告は一般に〜１μｍないし０．５μｍレベルの
最小パターン寸法に向けられている。用いられている装
置は、かなりの程度の露光について表わし、確かに電子
光学、位置合わせとともに、適切な強度、従って適度な
露光時間を生じる源という点で、柔軟性を示している。

【００２６】努力はほとんどの部分、吸収マスク（その
時及び現在可視及びＵＶリソグラフィ作製で用いられて
いる）を使用している。引用した仕事では、自己支持開
口マスクを使用しているが、Ｘ線作製で用いられている
型の薄膜支持構造に置き代えられることが、後に示され
た。（ＩＢＭテクニカル・ディスクロージャ・ブリテン
（IBM Tech. Disclosure Bull.）（米国）１９７７年１
２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線マスクの作製”を参
照のこと）

【００２７】歴史は、電子マスク方式の主な目的は、近
ＵＶスペクトル内の波長をもつ電磁放射に基づくリソグ
ラフィ描画で十分満足されることを示している。文献を
調べると、なお小さな最小パターン寸法に向けての努力
は、電磁放射の進む道（最初は深ＵＶで、最後はＸ線）
に集中していたことがわかる。

【００２８】最近はｅ−ビーム投影加工に向けた文献は
ほとんどない。吸収マスクの使用に潜在的な色収差（及
び程度は小さいが弾性散乱）が、Ｘ線に対する強調を説
明する。図４に関連して述べるが、吸収現像それ自身の
（不完全な）性質に関連した必要な厚い吸収領域は、吸
収領域の端部からの電子の逃げを起こしている。付随し
た解像度の限界は、２つの機構のいずれかにより、その
ように電子が不適切に透過／阻止される結果である。最
初散乱されたかあるいはエネルギーの減少により方向が
違うと、電子は不適切に捕獲又は排除される。

【００２９】従来の透過電子顕微鏡の歴史は、この議論
に適切である。より微細なパターンの解像度に対する常
にある要求は、設計の変更によって対処されてきた。結
果は高加速電圧とともに非常に薄い試料で、両方ともそ
のように小さなパターンの解像度を上げる。両方とも吸
収を低くすること、パターンの解像には不適切な程度の
吸収にすること、及び特に重要なことは、“阻止”領域
内の詳細を解像するのに必要な灰色尺度を複写するのに
不適切な吸収にすることにより対処されている。現在よ
く知られているこの問題の解は、“散乱コントラスト透
過電子顕微鏡”として知られる電子顕微鏡のモードにあ
る。このモードは試料を貫いて透過する際電子が経験す
る散乱の程度に基づく像形成に依存する。そのような像
形成は開口のある後焦平面フィルタに依存する。動作の
原理はよく知られている。すなわち、散乱されない電子
は開口の位置に依存して、選択的に透過又は阻止され
る。適切な灰色尺度の複写は、散乱角に対する透過の依
存性による。

【００３０】ＳＣＴＥＭは否定できない重要さがある
が、吸収に基づく従来の像形成にはなかったある種の問
題を提している。主な問題は開口寸法に関するものであ
る。矛盾する設計の要件は、潜在的に小さなパターン寸
法に依存し、従って回折の限界により解決される可能性
のあるパターン寸法を制限する像コントラストから生じ
る。これは開口を大きくし、散乱コントラストを減少さ
せることになる。その結果、たとえば位相コントラスト
に基づいた新しい像形成法が現れた。

【００３１】電子顕微鏡の歴史は避けられない試料の特
性、たとえば典型的な場合＞１０，０００の値（恐らく
１００×−１０⁶ ×の範囲内）への必要な拡大ととも
に、上述のようなコントラスト及び寸法という点で理解
される。

【００３２】本発明の概要 デバイス作製及び得られるデバイスは、１μｍ及びそれ
以下の最小寸法をもつ最小寸法パターンを規定する能力
を有する１ないし複数のリソグラフィ投影プロセスに依
存する。本発明の形態は、０．５μｍ又はそれ以下のサ
ブミクロンパターン寸法を含む。本明細書で述べる各デ
バイスは、たとえば０．３５μｍ、０．２５μｍ、０．
２μｍ及びそれ以下の各種の最小パターン寸法を必要と
する。本発明はそのようなデバイスの作製に応用するの
が適当である。作製プロセスは、本質的にある程度、マ
スクを貫く透過中、散乱に依存してリソグラフィ的なエ
ネルギーを規定する選択的な通過により、影響を受け
る。

【００３３】（便宜上、上述のように、説明は主として
透過マスクの使用に関して行う。反射マスクの考えられ
る使用には、用いる言葉を、わずかに再度説明する必要
がある。たとえば、このモードにおいては、“選択的通
過”というのは（後焦平面フィルタにより可能になる角
度の変化内で）等価な“鏡面反射”を含むと考えられ
る、等々である。）

【００３４】重要な種類のそのようなリソグラフィプロ
セスは、“阻止”及び“透明”領域により規定されたパ
ターンを含むマスクを、ビームで照射することに依存す
る。領域は透過した照射エネルギーを、それぞれ大きく
及び小さく散乱し、像形成面上にパターンの複写ができ
るようにする。散乱に依存する透過は一般に開口フィル
タであるフィルタにより、それはマスクの対物面に対し
て、レンズ系の“後焦平面”（等価な共役面を含むと定
義される）上にある。そのように限られてはいないが、
この後焦平面フィルタは、通常吸収性である（この説明
で用いられている他の用語と同様、“吸収性”という用
語は、リソグラフィ上重要であるレベルを意味し、たと
えばもし考えているプロセスにおいてより少ないパーセ
ントで十分なら、１００％の吸収は要求されない。）レ
ンズ系の光学軸上にあるフィルタ開口を設けることによ
り、散乱されないエネルギーが選択的に通過することに
なる。すなわち、透明マスク領域を貫いて、選択的にエ
ネルギーが通過する。散乱されたエネルギーを選択的に
通過させるための相補的システムは、フィルタの軸上領
域を貫いて通過することを阻止する。散乱されたエネル
ギーを選択的に通過させるそのようなフィルタは、透明
材料又は１ないし複数の開口で囲まれた中心吸収領域の
形をとってよい。やはり、いずれかのフィルタが、散乱
の範囲に依存して、実際にエネルギーを通過又は非通過
させる。

【００３５】適切なリソグラフィ規定エネルギーは、便
利に作製され、使われる（たとえば構造材料及び厚さの
点で）マスクの、“阻止”及び“透明”領域により、上
述のように散乱又は透過されるような特性を持たなけれ
ばならない。各種のエネルギーの形が、この観点から適
している。本発明の重要な点は、基本的にミクロン及び
サブミクロンパターン寸法規定に本質的に適した特性の
エネルギーに関してである。好ましいシステムは、適切
な微細パターン解像度のために、十分加速された電子に
依存する。具体的な議論は、５０−２００ｋＶ範囲内の
加速に関してである。最大加速はデバイス−必然的な材
料損傷によって制限されることが多い。一般に、なお大
きな加速により、改善が行われる。たとえば、焦点の深
さ及び浸透深さという点で改善され、デバイス設計上の
要求に依存して示されることがある。本発明の作製シス
テムにより、たとえばＸ線スペクトル中の電磁放射エネ
ルギーとともに用いると、生産上の利益を生じることが
ある。電子ビーム投影方式は一般に本発明で考えられる
ように、すでに加速された電子により、最初にマスクを
照射することを含むが、本発明は他の価値をもつ。たと
えば、未加速電子によりマスクを照射するために、光陰
極に光を照射することは、本発明の指針により有利とな
ることがある。本発明のこの特徴は、すでにマスク−パ
ターン形成された放射を加速することを含む。後焦平面
フィルタにより可能となる得られる加速された電子は、
焦点深度及び浸透深さの点で、上述の利点を有する。加
えて、後焦平面フィルタは散乱角に基づく違いにより、
端部の鋭敏さを増すことがある。

【００３６】本発明の最も重要な近い将来の使用には、
レジスト材料のパターン形成が含まれる。一般に、高解
像度及び低損失のために選択された描画エネルギーは、
加工中の通常の材料のデバイス−機能特性には、ほとん
ど直接の影響を与えない。このことは５０−２００ｋＶ
範囲又はそれ以上で加速された電子に依存する重要な種
類のプロセスでは、特に正しい。そのようにエネルギー
を与えられた電子は、この表面領域内では局所的に吸収
されず、かなりの深さまで浸透し、しばしば作製中の製
品を完全に貫く。非常に低濃度の損傷誘導欠陥が、デバ
イスの重要な特性への害を最小にすることは、本発明の
特徴である。

【００３７】本発明の各種類は、それにもかかわらず、
パターン形成された照射に基づく、デバイス特性の直接
又は間接的変化に依存してもよい。ある種類は、同時に
照射及び加工し、プロセス速度に照射依存変化を起こさ
せることを含む。たとえば、照射により選択的に誘導さ
れた分解又は反応の結果としての堆積である。また、エ
ッチ速度も照射により、正又は負に影響を受けることが
ある。

【００３８】本発明の方式は近接及び投影露光の両方に
おいて、Ｘ線作製に比べ、明らかな利点をもつ。通常の
Ｘ線システムにおいて、像形成は吸収及び透明マスク領
域を透過するエネルギー間の差に依存する。一般に求め
られている最小パターン寸法に適したＸ線波長は、端部
散乱解像度損失を生じるよう、十分な厚さのマスク中
に、阻止領域を必要とする。この利点は他の散乱−非散
乱マスクシステムとともに、他の形の電磁放射を用いた
吸収−透過マスクシステムに対して、重要なことであ
る。この点において、本発明の方式が、他のリソグラフ
ィ技術の波長限界により除外されない最小パターン寸法
に基づくデバイスの作製で、価値があることに気がつく
ことは有用である。たとえば、そのような寸法が１μｍ
を越える場合ですら、本発明の選択的透過非散乱エネル
ギーの特徴に固有の、端部鋭敏性の改善は、たとえば位
置合わせを行う上で、重要となる可能性がある。０．２
μｍ及び０．１μｍの端部鋭敏値は、実験的に観察され
ている。

【００３９】考えているサブミクロン最小パターンに適
合して、本発明の方式はその場合プロセスに応用しても
よい。たとえば、本発明の好ましい形に従う電子像形成
は、真空雰囲気中で行うのが望ましい。これは像形成の
前又は後に行う他のプロセスと両立する。例は分子線エ
ピタキシー及び化学気相堆積のような堆積プロセスであ
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、そのため汚染は減少し、デバイス作製に都
合がよい。

【００４０】本発明の指針の重要な部分は、デバイス作
製と得られた生成物に関してである。主としてそのよう
な説明では、基本的に散乱−非散乱マスクによる好まし
い加速電子方式を用いた少なくとも１レベルの像形成を
考える。上述のように、一般に１００ｋＶかそれ以上の
加速電圧が望ましい。

【００４１】電子像形成を用いた作製プロセスは、電子
的に行ってよい（電磁放射パターン形成とともに共通し
て用いられている機械的なステージの移動を必要としな
い）位置合わせ及び検査装置から、利益を得る。主な利
点は、特に浸入深さにより強められる焦点深度である。
この組合わせにより、像形成が（エッチング除去で生じ
るような）段差表面上で行われるレベルを含むデバイス
作製が行えるようになる。１００ｋＶ電子で可能な焦点
深度は、一般に用いられる１μｍ又はそれ以上の段差に
容易に適合し、μｍ以下の設計則用に考えられる。

【００４２】浸入深さはまた、１μｍ又はそれ以上の距
離に適合するのに十分で、たとえば裸の垂直表面をレジ
ストで被覆するといったプロセスが行える。そのような
利点は材料（たとえばレジスト）厚に対して、電子の露
出が比較的依存しないことによる。

【００４３】本発明の方式では平坦化の必要性を除いて
もよいが、必要なら平坦化を行ってもよい。たとえば平
坦化は〜０．４μｍ設計則でのデバイス作製において、
金属の被覆を確実にする上で有用であるとも考えられ
る。

【００４４】研究者は投影された像が順次並んだマスク
領域に対応した結合された領域で作られるシステム中の
像品質を保つため、電子投影システム中で動的補正の形
を用いてきた。そのようなシステムの１つは、変化する
半径の環状部分像を含む像の形成に適合するように、焦
点距離の変化に依存する。たとえば中心領域から始ま
り、中心から半径方向の間隔が広がる環状領域を生じる
ような半径の変化である。もう１つのそのようなシステ
ムは、レンズの光軸と像規定走査ビーム間を矛盾なく保
つために、対物レンズの整形電界を供給する。この方式
に基づいたＶＡＬ、より最近ではＶＡＩＬシステムにつ
いては、文献に述べられている。（以下で引用する“像
形成装置”を参照のこと）そのようなシステムのすべて
は、先の仕事の吸収マスク−阻止領域に代って、現在の
散乱を置きかえることにより、利点が生じる。

【００４５】加速電子像形成に付随する“近接効果”
に、多くの注意が払われてきた。その効果は、散乱され
た電子による好ましくない露出により、小及び大パター
ン領域間の解像度及び露出差という点で、問題を生じる
可能性がある。走査ビーム書き込みにおいて、その効果
の影響は、走査速度又はビーム強度を変えることによ
り、減らしてもよい。本発明の投影リソグラフィにおい
ては、マスクの異なる領域中のパターン強度の変化とい
う形で、適合させてもよい。この効果は加速電圧値を適
切に選択しても減少する。作製上の経済性とともに、生
産性の改善が、マスク又は構造又はその両方のわずかな
ゆがみ又は位置のずれに対する許容度が大きいことから
得られる。

【００４６】詳細な記述 １．図面 図１ 描かれている単一レンズシステムは、阻止領域３及び透
明領域４を含むマスク２上に入射する線１と印された電
子ビーム又は他の描画エネルギーを使用する。透明領域
４を透過する線は、線１ａと印され、阻止領域３により
伝達されるそれらは、線１ｂと印されている。そのよう
な光線はレンズ５により回折され、現れる線は後焦平面
フィルタ６上に入射する。概略的に図示されるように、
線１ａはフィルタ開口７を通過し、複写された照射領域
１０と非照射領域１１から成る像９を生じる。臨界角を
越えて散乱された線１ｂは開口７は通過せず、代りにフ
ィルタ６の非開口領域８により吸収されるか、あるいは
他の様式で阻止される。

【００４７】図２ 散乱されたエネルギーがこの図中の像を形成するために
選択的に用いられる相補システム。ここで、散乱された
線１ｂは開口１７を貫いて透過し、一方透過した線１ａ
はフィルタ領域１８により停止される。像９のネガ像で
ある像１９は、領域２１の選択的照射から生じる。領域
２０は照射されない。考えている装置において、後焦平
面フィルタは吸収性である。（ただし、別の設計では、
ブラッグ散乱等のような散乱の形を利用してもよい。）

【００４８】線１ｃは完全な透過の前に、逃げるよう
に、阻止領域３内で散乱されたエネルギーとして、描か
れている。現像は原理的に述べた本発明の特徴すなわち
散乱−非散乱マスクに基本的に依存する像形成に基づく
特徴に対し、大きさは小さい。図５の説明から考えられ
るように、吸収−透過マスクに必然的に用いられるよう
なより厚い阻止領域で、統計的により起こりやすい。

【００４９】描かれているように、十分な角度の端部散
乱は、線１ｂと同様に、後焦平面フィルタ６により阻止
される。後に述べるように、線１ｃは単純な散乱による
ものでもよく、非弾性散乱を生じる１又は複数のエネル
ギー吸収現像の結果であってもよい。非弾性散乱は、そ
の固有エネルギーの減少とともに、色収差を生じ、開口
７により生じる角内の捕獲の可能性すなわちレンズ分散
による捕獲の可能性（エネルギー損失による焦平面の変
化）を統計的に減らすもう１つの効果を加える。暗示さ
れていることは、明らかである。吸収に依存する像形成
システムとともに後焦平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り利益が得られる。
電子放射とともに、電磁放射に対し、吸収像形成投影シ
ステムを制限する端部解像度の劣化は軽減される。

【００５０】図３ ここに示されたデータは、コントラスト曲線３０と透過
曲線３１の形をとっているが、ｅ−ビームシステムにつ
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、１７５，０００電子ボルトのレベルに加速された電
子は、元素金の６５０オングストローム厚パターンを支
えるシリコンオキシナイトライドの０．５μｍ厚の部分
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ち、はさまれた１００オン
グストローム厚のクロムの層は固着性を確実にするのに
役立つ。選ばれた放射に対するこの形の情報は、たとえ
ばレジスト特性といった適当な動作特性を選択するため
に用いてもよい。（この分野に従事する多くの者によく
知られた材料であるシリコンオキシナイトライドについ
ての説明は、ジェイ・エル・ボセン（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、ニューヨーク、１９７８、
２９９−３００頁を参照のこと）

【００５１】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から成るマスク４３、対物レンズ４
６、軸上開口４８を備えた後焦平面フィルタ４７、投影
レンズシステム４９、位置合わせシステム５３を両方で
構成する要素５１及び５２により包まれたように示され
た露出媒体５０を含む。装置４０は真空室５４及びエア
ロック５５により完成し、後者は試料交換のために設け
られている。

【００５２】描かれている装置は適当な光学系の説明の
基礎として役立つ。これらの点に関して、図１と比較す
べきである。図１は単に含まれる基本的原理を議論する
基礎として役立つ概略図を意図している。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調整で焦点合わせを容易にする
上で好ましい。プロセス中のマスク又はデバイスの移動
は、確かに装置価格を上げ、時間の無駄を増す可能性が
大きい。投影システム中で複数のレンズを用いる利点が
ある。たとえば、２個又はそれ以上のレンズを用いるこ
とは、像の歪や他の収差を補正し、像の回転を制御する
ために有用である。（エム・ビー・ヘリテージ（M. B.
Heritage）“電子投影微細作製システム”ジャーナル・
バキアム・サイエンス・テクノロジー（J. Vac. Sci. T
echnol.）第１２巻、第６号、１１月／１２月、１９７
５年、１１３５−１１３９頁を参照のこと）

【００５３】１．０μｍ及びそれ以下の最小パターン寸
法でのリソグラフィ作製に関係する多くの研究者は、縮
小システムを考えてきた。マスクの品質は改善され、像
劣化の１つの原因が小さくなった。利点は生じる不利益
に対してバランスをとらなければならない。たとえば、
強度の半径方向の低下の効果、特に電子照射に対して
は、より大きなマスクの使用により、軽減される。現在
の露光では、これはステップ−アンド−リピートを必要
とする。装置の設計により、縮小及び１：１とともに、
像の拡大が可能になる。上で述べた理由により、一般的
には不利であるが、他の状況はその方式を暗示する可能
性がある。恐らく原子サイズである自然に発生するパタ
ーンに基づくマスクは、拡大を必要とする可能性があ
る。

【００５４】マスク４３は電子源に対して薄膜の下側に
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“トップ−ボトム”効果により好ま
しい。（“透過電子顕微鏡：像形成及び微小分析”、エ
ル・ライマ（L. Reimer）スプリンガーフェアラグ刊、
１９８４、１７２−１７６頁を参照のこと）上で引用し
たエム・ビー・ヘリテージ（M. B. Heritage）の文献
は、電子光学の露光の現状を説明している。一般に、レ
ンズ及び他の設計パターンは非常に進歩した。本発明の
好ましい形に従う散乱型マスクの置き方により、設計に
ほとんど変化はないと予測される。

【００５５】図５ 図５は阻止領域６１を支持する薄膜６０を含むマスク部
分の断面図である。この図の目的は、阻止領域内のエネ
ルギーをリソグラフィで規定することにより経験する可
能性のある各種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。阻止領域６１中を通過させるべき薄膜
６０上に入射させるよう作られた４つのエネルギー線に
ついて、示されている。線６２は単一の散乱現象６６を
経験し、阻止領域６１を逃げるよう示された端部散乱線
６７を生じる。現象６６は弾性的でも非弾性的でもよ
い。線６３はまた１回のみの散乱現象６８を経験し、阻
止領域６１の厚さ全体を貫いて通過した後放出される線
６９を生じる。６１と同様、現象６８及びこの図に描か
れた他の同様の現象は、弾性的でも非弾性的でもよい。
線６４は３回の散乱現象７０、７１、７２を経験し、６
９と同様、阻止領域６１の下側から放出される線７３を
生じる。線６５はまた、複数の散乱現象７４、７５、７
６を経験し、端部散乱線７７を生じる。

【００５６】線６９及び７３は本発明の各種の形で役割
りを果たす可能性のある散乱エネルギー線を示す。線６
３が経験するのは、本発明の散乱−非散乱像形成が依存
する現象の例である。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よい
ように選択される。像形成に重要な程度の散乱を統計的
に確保するには、線６４と描かれた３回の衝突を起こす
ような設計をとってもよい。この統計的な確保は、吸収
マスクに必要なものに比べ薄い阻止領域と両立する。作
製の点、温度的安定性等から望ましい薄い阻止領域は、
線６２及び６５で描かれている端部散乱の可能性を、必
然的に小さくする。図１の線１ｃに関連して述べたよう
に、吸収に依存して阻止領域中で起こる端部散乱は、非
弾性散乱による可能性が大きい。部分的な吸収の結果で
あるエネルギー損は、放射のエネルギーレベルを下げ
（電子照射の例では速度を減少させ）色収差を生じる。
上述のように、光学システムを構成するレンズの周波数
分散は、方向の変化を示し、そのような放射を像形成面
上に移動させる。一般に、色収差は影響を受けたエネル
ギーが、軸上のフィルタ開口が作る角度内で捕獲されな
い可能性を増す。

【００５７】図６ この図は反射モードで働くマスクを描いている。透過モ
ードとの比較を容易にするため、透過マスクの構成につ
いてのプライムのついてない図１及び図２に対応して、
プライムのついた数字を用いる。図において、マスク
２’はパターン領域３’を支持する基板４’で作られて
いる。使用者はたとえば焦点のあった線１’と示される
ような電子による。図示された具体的な装置の場合、基
板４’の自由表面は、線１’の鏡面反射を起こし、反射
線１ａ’を生じ、一方領域３’は非鏡面反射を生じる。
（線１ｂ’は鏡面反射線１ａ’に比べ、十分異なるある
程度統計的な角度変化として現れる。）図示されていな
い装置の残りは、図１及び図２に示されたフィルタと同
様に、放射を鏡面的あるいは非鏡面的に、選択的に透過
させるために、後焦平面フィルタに依存する。

【００５８】加速された電子照射システム中の反射モー
ドマスクに対する設計上の考えは、知られている。たと
えば、“透過電子顕微鏡：像形成及び微小分析”エル・
ライマ（L. Reimer）、スプリンガーフェアラグ刊、１
９８４、４０２頁を参照のこと。望ましい最小化された
浸透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’の表面内の図示されていない（たとえ
ば〜１０オングストロームの厚さの）数格子面でできた
結晶表面層と組合せて、非常に小さな視射角１００を用
いる。鏡面からの線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用いる装置構
成は、マスク２’と角度的に相補的（すべてのパターン
形成上重要な線の全透過路を平均化する試みである）な
基板位置に依存してもよい。たとえば、裏面対裏面のマ
スク及び基板を用いた別の構成では、要素をつけ加えて
用いてもよい。

【００５９】図７ 図７は好ましい実施例に従い作製中のデバイスの一部を
描いたものである。この段階のデバイスは、基体８０内
の段差領域を含み、段差表面８１により相互に接続され
た水平表面８３及び８４から成る段差を有する。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８
２のような保護材料で被覆されている。この段階のプロ
セスは、線８５ａ、８５ｂ及び８５ｃによる照射を含
み、この目的のために焦点のあった図示されている電子
は、１００ｋＶかそれ以上のレベルに加速される可能性
がある。上述のように、そのようにエネルギーをもった
電子は、表面８３及び８４上に同時に必要な考えている
設計則を満たす結果を生じるのに十分な焦点深さを示す
ように、焦点をあわせてもよい。（たとえば０．４μｍ
ないし０．１μｍのμｍ以下の設計則で作製されている
考えているデバイスの場合、典型的な段差の高さ８１
は、１又は２μｍである。）

【００６０】レジスト層８２の形は、スピンニングによ
り形成すると便利で、厚さの均一性を犠牲にして、表面
８１、８３、８４のすべてを確実に保護するための量と
材料及び条件を用いる。本発明の方式の重要な利点は、
横切る材料８２の厚さに対して、線８５ａ、８５ｂ、８
５ｃの露出深さに、本質的に依存しないことである。

【００６１】図８において、図７に描かれたものと同じ
作製工程にあるデバイスが、平坦化を含む別の方式で加
工されている。この時点で多くの研究者が、恐らく〜
０．６μｍ及びそれ以下の設計則において用いられる可
能性のある平坦化を、望ましくないプロセスと考えるで
あろうが、他の者はそれは望ましいと信じる可能性があ
る。図示された段階において、デバイスは段差表面９３
−９１−９４を含む基体９０を含む。平坦化は材料９２
を用いることにより、実現される。焦点深度及び浸透深
さの両方の点で、やはり考えられる段差高さ／材料厚の
ない線９５ａ、９５ｂ、９５ｃによるパターン形成は、
平面９３及び９４上で同時に、〜１００ｋＶ電子によ
り、たとえば０．２μｍ設計則を満たす可能性がある。

【００６２】２．一般的事項 本発明の第１の特徴は、像形成に加速された電子を用い
ることに依存するもので、プロセス及び製品の両方の点
で、特に価値がある。位置合わせは、設計則が小さくな
るとともに、多くの者が第１の難点と考える。電子のよ
うな荷電粒子を用いることにより、機械的でなく電子的
な像形成要素の配置が可能になる。電界そのものととも
に、磁界を用いてもよいそのような配置は、既知の特徴
である。有用な配置については、上述の引用文献、エム
・ビー・ヘリテージ（M. B. Heritage）による“電子投
影微細作製システム”に述べられている。“配置”とい
う用語は、恐らく基板上の基準マークに対する像の単純
な移動（平行移動又は回転の一方又は両方）とともに、
同じマークを用いることによる縮小／拡大の程度も含む
ことを意図する。荷電粒子と配置用電界との相互作用
は、各種の形をとってよい。たとえば、差信号に基づ
き、電流帰還最小化方式を生じてもよい。

【００６３】本発明の重要な利点は、加速された電子の
等価な短波長から生じる比較的大きな焦点深度に依存す
る。この焦点深度は、得られる電子浸透深さとともに、
具体的な値をとることができる。上述の好ましい電圧範
囲、具体的には１００ｋＶ及びそれ以上の電圧で加速さ
れた電子は、十分な浸透深さを示し、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
−修正を行う。

【００６４】焦点深さ及び浸透深さの２つの特性によ
り、像平面及び基板表面の意図しない非平坦性に関し
て、利点が生じる。（非平坦性は、たとえば非平行、マ
スク及び基板のずれといった不適切さ、あるいはマスク
は基板のゆがみによる。）生じる利点又は時間／材料の
節約は、明らかである。０．５μｍ又はそれより小さな
設計則に基づくデバイス作製において、一般に得られる
とは考えられないプロセスが、同じ特性により得られ
る。深ＵＶを用いることによるそのようなデバイスの作
製は、“平坦化”を用いると期待される。平坦化は多く
の形をとるが、描画フォトンエネルギーの焦点深度及び
浸透深さの制限を改善するよう、共通して設計される。
各種の平坦化技術が用いられている。（半導体リソグラ
フィ原理、実施及び材料、６章、ダヴリュ・エム・モロ
ー（W. M. Moreau）、プレナム・プレス、ニューヨー
ク、１９８８を参照のこと）

【００６５】本発明の方式により、平坦化を伴わない作
製が可能になる。重要な特徴は、前のプロセスで生じた
かなり段差のある表面上への加工を含むプロセス工程の
形をとることである。可能な条件により、そのような表
面に適合させるための、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値の範囲により、（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
誘導相互作用の統計的な可能性という点で）所望の浸透
深さを生じる条件の選択が可能になる。たとえば、１０
０ｋＶ又はそれ以上の加速電圧値を選択すると、通常考
えられる段差高に等しいレジスト深さを通して、レジス
トの露出ができる。この効果は相補的で、焦点深度とと
もに、デバイス作製を簡単にする。段差表面のプロセス
において認識されている問題は、垂直端部上のレジスト
の厚さを均一に保つことにある。この問題は、適切に選
択された電子の加速電圧により、避けられる。過剰のレ
ジスト材料を用いると、通常深さとともに厚さが増し、
垂直端部の信頼できる被覆が確実になり、問題はほとん
どなくなる。

【００６６】本発明のこの特徴により、平坦化の必要性
はなくなるかもしれないが、平坦化それ自身は適切であ
る可能性がある。従って、プロセスの複雑さを伴いなが
ら、多機能被覆（たとえば２層又は３層レジストにす
る）に依存することは、必要ではない。段差のある表面
を許容することにより、別のプロセス目的、すなわち異
なる面上のパターンの同時描画に適合できる。波長に対
する焦点深度の関係はよく知られており、具体的に考え
るとともに、これ以上の詳細については、この問題に関
する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“幾何及び物理光学”、アール・エス・ロング
ルスト（R. S. Longhurst）、ロルグマン（ノルヴィッ
ク１９６７）刊であり、特に１４章に注意を払うべきで
ある。

【００６７】回折により解像度が制限された一定の屈折
率をもつ媒体中で動作する適切な光学システムの場合
の、焦点深度を与える有用な式は、次のようになる。

【数１】 ここで、Ｄはある値（ここでは一般的に５０％として議
論している）だけ解像度を下る焦平面からの距離に関す
る焦点深度である。 γ＝端部の鋭敏性に関する解像度すなわち電子ドーズが
ある値（ここでは一般的に５０％として議論している）
に減少する距離 λは加速された電子の等価波長である Ｃ＝すべてに両立する単位でＤ及びγの正確な規定によ
り決まる値の定数 この規定はすべて光学系に関して行ったが、得られる電
子浸透深さは、考えている距離に渡って、意図した反応
を十分均一に行わせることを保障するのに十分なもので
ある。

【００６８】本発明の指針は、単に波長の限界に基づい
て予測したものより大きな範囲を含む設計則に関するも
のである。上で述べた利点は、上述の範囲内のより大き
な設計則での光学的描画に用いると、良い結果を生じる
可能性がある。一例として、段差の被覆又は平坦化プロ
セスを行うための装置は、たとえば０．４μｍ設計則に
おける紫外放射に対して優れていることが予測される。

【００６９】近接効果 “近接効果”という用語は、加速電子パターン描画を含
むプロセスでの重要な一連の現象をさす。その現象は、
散乱された電子、特に後方散乱電子による露出が原因で
ある。散乱はパターン形成すべきレジスト又は他の材
料、又は基板材料内で起こる可能性がある。

【００７０】加速された電子の後方散乱による“近接効
果”は、描画という点で、２つの有害な結果をもたらす
ことが知られている。第１はマスクされた領域（たとえ
ばレジストの）中で後方散乱された電子が吸収されるこ
とが、解像度の損失を生じる。これは端部鋭敏度の損失
として測定しもよく、許容される線間隔に対して制限を
おく可能性がある。下の基板からの後方散乱によるほと
んどの情況下で、他の効果が領域内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、より大きな
面積ではより大きな効果をもつ。

【００７１】面積依存性の露出は、たとえば走査速度を
変えることによる電子密度の変化を単にプログラムする
ことにより、走査電子ビーム露光システム中で、制御で
きる。マスク投影システムにおいて、マスクの厚さか密
度を変えることにより、散乱入射を変えることによっ
て、補償してもよい。別の方式では、マスクレベルを、
パターン寸法に基づき、２つかそれ以上の別々のレベル
に分割する。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、露出を減らすことによ
る。一例として、交差は１０μｍ以下か以上かのパター
ン寸法に対してであろう。有用な交差値は、経験的に決
めてもよい。この分野の知識が豊富な研究者は、この効
果を、加速電子マスクリソグラフィへの重要な障害と訴
えている。事実、主にＰＭＭＡ（ポリメチル・メタクリ
レート・ポジ形レジスト）及びシリコン基板に関する現
在までの実験結果は、遭遇する可能性のある条件を適切
に代表する例を考え、その効果の影響を小さくすべきこ
とを示している。実験条件下で許容できる結果は、近接
効果を補償するために、これまで調整を必要としなかっ
た。プロセス条件又は材料特性がより大きな要求を生じ
るという場合には、ここでのプロセスは、その効果を補
償するために、修正してもよい。

【００７２】この点に関するこれ以上の議論は、適切で
ない。知識の豊富な研究者は、各種の方法でその効果に
対処するであろう。たとえば、経済性は一連のレベルの
間で、プロセスの変更を求めるかもしれない。たとえ
ば、面積に基づく分離は、異なる電子露出密度に対する
順応性という点から議論されるが、電磁放射はより大き
なパターン寸法（ＵＶ又は可視放射すら満たす）に限定
されたマスクレベルに対して示されてもよい。

【００７３】考える製品 議論は混成回路とともに光回路に関しても行ったが、主
として大規模集積の、一般的には電子回路に関して行っ
てきた。本発明のプロセスを、マスク作製に適用するこ
とが期待される。この時点で、マスクが要求する解像度
の条件は、電子ビーム書き込みにより得られる。本発明
の方式は、実際のデバイス作製にそのようなマスクを使
用する安価な複製法を提供する。具体的な値は、縮小の
能力に由来する。端部鋭敏性の要求という視点で選んだ
寸法におけるマスターマスクは、より小さな寸法に複写
してもよい。たとえば１：１の作製ができる。そのよう
なマスクはパターン形成エネルギーの別の形、すなわち
電子投影とともにＵＶ又はＸ線とともに用いてもよい。

【００７４】本発明の進展については、たとえば小さな
最小パターン寸法といった動作特性及び生産性、歩留ま
り等に基づく価格とともに高充てん密度の点で関心のも
たれるデバイスの作製に関して、適切に議論される。作
製プロセスの多くは、発展の進んだ状態にある。電子ビ
ーム直接書き込み作製プロセスは、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中で用いる
ように直接転換できる他のプロセスを用いる。同じこと
は、リソグラフィで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は最
も進んでいるが、投影システム中で用いるために、現在
精力的に研究されている。やはり、Ｘ線レジスト、位置
合わせ技術等は知られている。近ＵＶ及び真空ＵＶスペ
クトルの両方で、紫外投影システムは現在使用されてい
るか、開発中である。

【００７５】本発明のすべての視点に共通の唯一の特徴
は、マスクにより導入される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こ
とである。後焦平面フィルタは、透過されるエネルギー
の形にはかかわらず、この機能を果たす。そして、上で
示したように、選択的に（１）散乱されないエネルギー
又は（２）恐らく散乱の程度に基づいて、散乱されたエ
ネルギーを通過させる。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ことは、好まし
い方式である。なぜなら、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。

【００７６】機能的な観点からは、後焦平面フィルタ
は、もし選択的に散乱されないエネルギーを通過するよ
うに設計されるなら、レンズシステムの光学軸上に配置
された開口が設けられる。一般に、フィルタ要素は吸収
材料で構成され、この阻止特性（この例では、散乱され
たエネルギーを阻止するための特性）に依存する。加
熱、特に不均一な加熱は重大な影響をもち、開口の移動
や歪をひき起こす可能性があり、この目的のためには、
冷却又はヒートシンクを設けてもよい。この問題はフィ
ルタの水平な配置及び開口周辺で温度を均一に保つ他の
注意により、軽減される。

【００７７】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で日常的に用いら
れている。）設計、主として開口径に関しては、単に散
乱角に基づくエネルギーの選択的な通過という目的、す
なわち本発明の目的で行われる。本発明の散乱−非散乱
方式の特徴すなわち、マスク中の熱放散の必要性を減ら
す特徴により、フィルタの信頼性が更に増す。恐らく＞
５ワットの熱放散は、少なくとも軸上の開口を設けたフ
ィルタ中では、容易に行われる。マスクと異なり、高熱
伝導率の（たとえば銅又は他の金属の）の比較的厚い材
料のフィルタを構成することは、実際的である。

【００７８】色調反転 同じマスクの色調反転は、後焦平面フィルタの適当な設
計により、実現してもよいことは示されてきた。このこ
とは、パターン形成されない（平行）照射放射になる散
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形成に依存
する本発明の好ましい実施例に従い実現される。その効
果は電子放射の場合に最も顕著で、従って本発明の形式
とともに用いるのが、最も望ましい。

【００７９】本発明の好ましい特徴に従い、散乱−非散
乱マスクを用いることは、色調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
生じる暗視野像形成は、後焦平面フィルタ開口を軸から
ずらして動かすか、照射電子放射に対して傾けることに
より、実現される。ライマ（Reimer）、透過電子顕微
鏡：像形成及び微小分析（上で引用）を参照のこと。リ
ソグラフィプロセスに移された時、この方式はいくつか
のプロセスの改善を伴う。たとえば、色調反転はネガレ
ジストよりポジレジストに対して利点をもち、そのため
反転を含む一連の作製工程では、ポジ形を用いてもよ
い。単一トーンレジストのみを用いることによるプロセ
スの簡単化は、それ自身望ましい。

【００８０】考えている色調反転は、従ってフィルタ修
正（適当に設計されたフィルタの置きかえ、又は調整）
又は照射角の変更のいずれかの形をとってよい。プロセ
スの要求という観点でのフィルタ修正は、ネガ゛形像形
成用中心開口を移動させるという簡単な形をとらないと
いうことが、最も望ましい。端部鋭敏度とともに、像の
明るさは、今阻止するための軸上領域を囲む適切に設計
された環状開口を有するポジ形フィルタの中心円開口を
移動させることにより、改善してもよい。環状の半径方
向の幅は、通過した照射の散乱角範囲を決めるため、解
像度を決める。環状の内径は、像コントラストを決める
重要な役割をもつ。一般に、これはポジ形フィルタの中
心開口の半径より大きな内部環状半径を生じる。環状の
面積は、ネガ形像の明るさを決める。他の設計上の考え
は、レンズシステムに固有の収差と関係がある。

【００８１】上述のように、本発明の指針に従う通常の
モードは、そうでなければ阻止（通常吸収）フィルタ中
に、小さな軸上の円状開口を含む後焦平面フィルタを利
用する。開口の大きさは、通過する最大散乱角（たとえ
ば加速された電子の）を決め、大きさが減少するととも
に、回折が限界になるまで、解像度は上がる。簡単のた
めに、議論は“開口”に関して行ってきたが、事実フィ
ルタは真の開口に依存する。ネガフィルタ中のウェブを
支持する必要性といった考察により、透明な“窓”に依
存する別の構造が導かれるかもしれない。上述の設計の
考えは、そのような別の構造にもあてはまる。ポジ及び
ネガフィルタの両方の最適設計は、多くの考察に依存す
る。多くの要因が重要な役割りを果たす可能性がある。
所望の像の明るさは、恐らく２つの像の間で等しいとい
う点、ある程度先に決められた比及び具体的な作製プロ
セスに対して具体的に必要とする露出という点におい
て、制御される可能性がある。レンズの不完全性はそれ
らの分布に依存して、より小さいか、より大きな開口が
適していると決める役割りをするかもしれない。

【００８２】照射角の変更による色調反転は、原理的に
は“ネガ”フィルタを用いてもよいが、軸上後焦平面フ
ィルタの使用に関して、具体的に述べる。顕微鏡でよく
用いられる単純な傾斜により、中空円錐照射が生じるこ
とがある。ネガ像形成の動作原理は、（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及び（ｂ）
通過を生じる阻止領域中の統計的散乱に依存する。中空
円錐照射は、環状フィルタを照射システム中に置くこと
により、達成される。ジェイ・エム・ギブソン（J. M.
Gibson）及びエイ・ホビー（A. Howie）、ケミカ・スク
リプタ（Chemica Scripta）第１４巻、１０９−１１６
頁（１９７８／９）を参照のこと。フィルタの設計、特
に環状の半径方向の幅は、阻止領域中で導入された散乱
の統計的な結果を近似するようなものであることが望ま
しい。（照射の角は、後焦平面フィルタ上でみた散乱さ
れない照射の経路に対するずれが、阻止領域内の散乱に
より生じたそれを近似するようなものであると、有用で
ある。）散乱確率は色調間で本質的に不変であるから、
上述の中空円錐照射は適当である。名目上の方向を基準
とした角度の広がりは、中空円錐照射に固有の方位角の
広がりを含み、反転のいずれのモードに対しても、他の
利点をもつ可能性がある。多結晶マスク材料の場合、異
なる結晶粒に付随した散乱角の変化を、平均化して打ち
消してしまい、より均一な像の明るさを生じる可能性が
ある。フィルタの変更を必要としないことにより、プロ
セスが簡単化し、通常利点を生じることになる。

【００８３】マスク 本発明で用いるのに適したマスクは、十分小さな程度の
散乱を起こし、後焦平面フィルタにより選択的な透過又
は阻止を可能にする領域に、常に依存する。マスクに対
する重要な設計上の考えは、必要な解像度に適した開口
寸法が、通常の透過電子顕微鏡のはるかに大きな要求に
必要なものに比べ、大きいことを観察することに依存す
る。透過マスクという点で、この観察により、多くの状
況下で、透明領域の厚さが、マスクとして十分なものと
なる。マスクは両方ともそれ自身支持となり、ほとんど
の要求条件に対して十分安定なもので、市販及び将来の
レジストに対する適切な短い露出時間と、すべて両立す
る。実験的には、０．３μｍ及び０．７μｍの厚さの薄
膜は、それぞれ１００ｋＶ及び１７５ｋＶの電子に対し
て十分透明で、６５０オングストローム厚の金阻止領域
に依存して、散乱−非散乱システムの場合、７０％−９
５％のコントラストを生じることを示している。

【００８４】一般に、本発明のプロセスは、厚さ１μｍ
である透明領域（通常これはその厚さの支持薄膜中に移
される）を有するマスクを意図する“薄いマスク”に依
存する。精密な厚さは、基本的には薄膜材料と放射エネ
ルギーの多くの要因に依存する。Ｓｉ₃Ｎ₄中の１００ｋ
Ｖ電子の平均自由行程は、約６００オングストロームで
ある。構造的安定性が望ましいため、１０λのオーダー
の厚さ（１０回の散乱を起こしうる厚さ）から〜３０λ
の最大許容厚までの薄膜が好ましいことになる。（上で
引用した透過電子顕微鏡、８−１１、１３８頁を参照の
こと）ここでの説明は、比較的高い散乱角阻止材料を支
持する比較的低散乱角薄膜材料に関して行う。一般的に
言って、そのような規定により、得られるれレジスト材
料に必要なコントラストの程度が確実になる。経験的に
用いられているシリコンオキシナイトライドは、そのよ
うな規定にあう材料の例である。

【００８５】他の形のマスクについては、技術文献に述
べられている。ジャーナル・バキアム・サイエンス・テ
クノロジー（J. Vac. Sci. Technol.）、第１２巻、第
６号（１９７５）、１１３５頁等に報告されている研究
は、自己支持箔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。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、マスク中に吸収され
るパワーは、０．００１Ｗ／ｃｍ² のオーダーである。
（比較として、同じレジスト露光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。）

【００８６】少なくとも散乱−非散乱マスクでは、荷電
は重大な問題となる可能性は小さい。もし必要なら、リ
ソグラフィ特性にはほとんど影響のないアモルファス・
カーボンのような低原子番号導電体で、マスクを被覆し
てもよい。マスク像形成縮小モードの利点を用いると、
マスク作製における直接書き込みを避けることができ
る。１０：１縮小により、像形成面中の０．２μｍ最小
パターンを得るのに、従来の電磁（ＵＶ）マスク作製の
使用が可能になる。

【００８７】リソグラフィ規定エネルギー 図３は１７５ｋＶ電子に基づいている。他の実験は〜
０．２−０．３５μｍ作製（最小パターン寸法）で用い
るのに適した少なくとも２００ｋＶまでの、電子エネル
ギー範囲を示唆している。本質的に低エネルギー（〜５
０ｋＶ以下）は、時には適しているが、そのような最小
パターン寸法を制限する解像度となることがある。本質
的に高いエネルギーは、少なくとも今考えているパター
ン寸法範囲では、一般に必要なく、従って経費が増加す
ることは、正当ではない。得られる電子源は、すでに多
くの考えているプロセスの必要条件にあっている。現在
のチップ作製という点で、チップ全体の同時照射を仮定
すると、電子源は２ｃｍ×２ｃｍチップを照射するため
の強度及び均一性の両方の点で、能力をもつ必要があ
る。これらの条件は満たすことができる。たとえば、典
型的な１００ｋＶ透過電子顕微鏡ガン中のヘアピン・タ
ングステン・フィラメントは、２×２ｃｍ像面積上で、
２．５×１０^-5Ａｃｍ^-2の電流密度を暗示する約１００
μＡの全放出電流を導くことができる。１００ｋＶ加速
電圧でＰＭＭＡレジストを用いる場合、露出は＜１００
秒のこの電流密度で行うべきである。以下の節では、解
像度特性とともに、感度に注意して、ｅ−ビームレジス
トについて述べる。

【００８８】より高い強度源は得られる。電子ビーム溶
接に用いる大面積熱イオンエミッタは、０．５Ａ又はそ
れ以上の放出電流を導く。より感度の良いレジストとと
も組合わせると、考えているシステムは露出時間で制限
される可能性は小さい。１時間当り４０ワットの出力が
可能である。より大きな出力は、たとえば試料交換及び
位置合わせといった他の考えにより、制限される。

【００８９】現在得られるレジストは、電子源により得
られる特性に適合する大きさ及びコントラストの値を提
供する。〜１０％の時間依存性及び位置依存性の両方の
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、露出中ビーム
を振動させることにより、減少させてもよい。電磁的又
は静電的偏向システムは、この目的に適している。電子
照射は、解像度を制限しないように、十分平行でかつ垂
直（絞りが十分焦点にあう）である必要がある。このこ
とは、〜１ｍｒａｄの角度変化が許容されることに換算
され、実現されている。

【００９０】像形成装置 特性は一般的に、図１及び図４に関連して議論してき
た。散乱角に基づく選択的透過に関連した規定を除け
ば、必要条件は知られている。投影ｅ−ビームシステム
に関する技術論文は、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、１１３５頁等、１１月／１２月、１９７
５、上で引用したジャーナル・バキアム・サイエンス・
テクノロジー（J.Vac. Sci. Technol.）第１６（６）
巻、１１月／１２月、１９７９及び上で引用した第１１
回（１９７９）国際固体素子コンファレンス・プロシー
ディングズ、東京、１９７９に含まれている。これらの
システムは、吸収マスクに依存するが、それらは図４に
描かれた要素の設計に関して、かなり詳細に考察されて
いる。ＵＶ（近ＵＶ及び真空ＵＶの両方）とともに用い
るシステムは、市販されているか、開発の進んだ段階に
ある。（ダヴリュ・エム・モロー（W. M. Moreau）によ
る“半導体リソグラフィ原理、実施及び材料”、プレナ
ン・プレス、ニューヨーク、１９８８を参照のこと）

【００９１】上の節で２番目に引用した第１１回（１９
７９）国際固体素子コンファレンス・プロシーディング
ズ、東京、１９７９は、電子ビームリソグラフィシステ
ムへの影響及び生じる傾向の例である。走査システムを
みると、基本的な目的が単一露出工程で転写できる画素
数を増すことである技術を表わしている。これらの目的
を達成するための傾向は、ラウンド・ビーム直接描画シ
ステムから、電子ビームリソグラフィシステムを前進さ
せることであることがわかる。（整形ビーム直接描画に
関してはダヴリュ・エム・モロー（W. M. Moreau）によ
る半導体リソグラフィ原理、実施及び材料、４２０−４
３１頁、プレナン・プレス、ニューヨーク（１９８８）
を、セル投影に関しては、先の引用文献を、大視野マス
ク像形成システムに関しては、ジャーナル・バキアム・
サイエンス・エクノロジー（J. Vac. Sci. Technol.）
Ｂ、第８（６）巻、１８３６−１８４０、１１月／１２
月、１９９０を参照のこと）この進歩を表わす報告の中
で、この第２の文献は、たとえば整形ビームに基づくよ
うな走査システムに固有の問題の解決を示唆している。
問題は走査中最適解像度からのずれを生じる走査モード
による解像度の損失に関するものである。解は周知の各
種の動的修正方式のいずれかである。投影装置の一部を
機械的に動かすことが最初に考えられる動的修正は、そ
れ自身進歩した。参考文献には、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.）１５（３）、５月／６月、１９７８が含まれ、これ
は８４９頁から始まり、対物レンズの移動について述べ
るとともに、可変軸レンズの使用についても向けてい
る。このレンズは走査ビームと一致したまま保つため、
レンズの光学軸を実時間で再配置させる。可変軸レン
ズ、可変軸液浸レンズを含む後者のシステムの文献に
は、ジャーナル・バキアム・サイエンス・テクノロジー
（J. Vac. Sci. Technol.）１９（４）、１１月／１２
月、１９８１、微細回路工学８３ ＩＳＢＮ ０．１２
０４４９８０．３、ジャーナル・バキアム・サイエンス
・テクノロジー（J. Vac. Sci. Technol.）、Ｂ６
（６）、１１月／１２月、１９８８が含まれる。

【００９２】電子光学の認識された欠点により、重大な
像のゆがみと収差が生じる。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。
多レンズシステム中の歪及び収差は、補償レンズの使用
により減少するが、サブミクロンリソグラフィに対して
は、問題が残る可能性がある。レンズ毎で著しい収差の
違いの程度に対して、推められる方式は、各デバイスの
すべての描画依存プロセスに、単一投影装置を用いるこ
とである。ただし、日毎のプロセスで実現することは、
実際的ではないかもしれない。単一装置中のマスクのセ
ットの全ての部分を印刷するのにさえ、有用である可能
性がある。（特に１：１マスクセットの作製には、そう
である。）このようにして、パターン全体は歪んでいて
も、十分な正確さで、チップパターンを局部的に位置合
わせすることは可能である。

【００９３】教科書、ＡＣＳシンポジウム・シリーズ
“微細リソグラフィ入門”ＩＳＳＮ００９７−６１５
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まとめを含んでいる。シー（Ｓｚ
ｅ）編、“ＶＬＳＩ技術”マグロー・ヒル、オークラン
ド、１９８５はデバイス作製を実行する技術的な材料の
例である。

【００９４】像形成材料 上述のように、本発明の重要な形は、加速電子又は電磁
エネルギーに感度をもつレジスト像形成に依存する。以
下の議論は主として、加速電子放射に関してであるが、
他のレジスト及び直接加工に、一般的に適用できる。製
造者は必要な具体的ドーズで、レジストを記述する。電
子レジストの場合、ドーズはマイクロクーロン／ｃｍ²
の単位である。指定される値は一般に、たとえば１０μ
ｍ×１０μｍといった“大”面積露光に必要なものであ
る。説明は影響を受ける面積の厚さを決めるのに必要な
測定の形をとる。一般に、測定装置はそのような面積を
必要とする。実験より、本発明のミクロン又はサブミク
ロンパターンに基づく作製には、（近接効果が減ったた
めに）具体的なドーズの約２倍必要であることが示され
る。

【００９５】ポジレジストの場合、日常的に指定される
最小ドーズは、一般的に未露出領域中の厚さをほとん
ど、又は全く失わずに露出される領域が明確になるのに
必要なものである。ほとんどの目的に対して、未露出領
域の厚さの７０％〜８０％が保持されれば十分で、製造
者の指定範囲内である。ネガレジストの場合、指定され
た最小ドーズにより、露出領域の薄膜厚の〜５０％が保
持される。市販のレジストのコントラスト特性は、時に
はコントラストパーセントとドーズを軸とするグラフに
より指定される。曲線の形は通常、低ドーズに対して水
平に近い小さな勾配で、次に通常の露出条件の領域で急
激に勾配が増し、最後に飽和レベルでほぼ水平になる。

【００９６】２つの技術論文は現在の技術におけるレジ
スト組成、特にｅ−ビーム用レジスト組成を述べた適切
な文献である。（ソリッド・ステート・テクノロジー
（Solid State Technology）“レジスト研究の最前
線”、エム・ジェイ・ボーデン（M.J. Bowden）、１９
８１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、本発明のプロセスで用いるのに有用な各種のネガ及
びポジ調レジストが市販又は開発中であることがわか
る。たとえば、少なくとも０．２５μｍの解像度を有す
る市販レジストには、ネガ形のクロロメチルスチレン及
びポジ形のノボラクポジレジストが含まれる。

【００９７】実験結果 これまでの説明で明らかになった特性は、報告されてい
る仕様や物理的原理に基づいて計算できるが、確認のた
め、実験を行った。これまでの議論と同様、報告されて
いる仕事は、本発明の目的に必要な特性の適合性を確立
するために十分である。本発明の好ましい方式は、加速
された電子を含むが、必ずしも良く根拠がわかっていな
い。実験は主として電子リソグラフィに適用できるよう
な特性を確認するという観点で行った。

【００９８】通常の半導体材料中に損傷が入り始るのに
必要な加速電圧の値は、文献に述べられている。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
と運動量変換損傷（“ノック・オン・ダメージ”）であ
る。第１の機構がデバイスに対し、あまり影響しない可
能性が大きいということは、比較的高い加速電圧を用い
ることに特徴的である。イオン化損傷はより大きな浸透
深さまで分布しており、そのため損傷密度は、デバイス
上重要なレベル以下に下る可能性が大きい。ある程度そ
のような損傷は、デバイス機能材料以下の深さで発生す
ると、予想される。

【００９９】第２の機構は、エネルギーの閾値（加速電
圧の閾値）によって特徴づけられる。閾値は知られてい
る。シリコンについて報告されているのは〜１９０ｋＶ
で、ＩＩＩ−Ｖ、ＩＩ−ＶＩ及び高次の材料である化合
物半導体については、閾値は質量が大きいために、一般
に幾分大きい。従って、そのような閾値又はそれ以下の
加速電圧で行われ、可能性を示す実験は重要である。こ
の研究の報告において、これらの点において本発明を制
約することは意図していない。損傷のそのような導入
は、通常デバイスにはほとんど、又は全く影響を与えな
い。上述のように、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
されることがある。

【０１００】実験は入手しうるレジスト材料に必要な放
射ドーズの点で、可能性を明らかにするために行った。
やはり電子放射の例において、そのような閾値は（一般
に〜２０−３０ｋＶの加速電圧を用いた）直接電子ビー
ム書き込みという点で、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
解像度の改善を利点とする。従って、実験はドーズの加
速電圧依存性に向けられた。一連の実験はポリメチル・
メタクリレート、すなわちほとんどの必要な直接書き込
み作製で共通に用いられているポジ形ｅ−ビームレジス
トを扱った。加速電圧を２５ｋＶから２００ｋＶまで上
昇させると、必要なドーズは約１０×増加した。上述の
教科書及び技術論文を参照すると、開発中のレジストと
ともに、市販のレジストのアレイで、ＰＭＭＡより本質
的に高い感度をもつ多くのものが得られることがわか
る。

【０１０１】マスクの適合性が明らかになった。１００
ｋＶ及び１７５ｋＶで加速された入射電子放射に露出し
た厚さ０．１μｍ以下の支持された元素金阻止領域に依
存した。たとえば０．２５−０．７μｍの箔の厚さで、
適切な解像度とコントラストをもつ像が生じた。図３に
表わされた形のデータは、理論に基づいて計算された。
実験データは一致している。報告された点に関して、８
０％−１０％／６０％−９０％の実験的に決められた透
過／コントラスト値は、〜８０ｍｒａｄまでの範囲の開
口角に対応した。

【０１０２】１５ｍｒａｄの角をもつ後焦平面フィルタ
開口を用いて１７５ｋＶで行った実験は、〜１００オン
グストロームの端部鋭敏度を有する像を解像するために
用いられてきた。そのような像は、４０００オングスト
ローム厚のレジストを貫く０．１μｍ線を含んだ。像の
色調反転は、後焦平面開口を、軸上から〜２０ｍｒａｄ
だけ軸からずらすことにより、実現できた。像のコント
ラストは軸上で約９０％であった。測定されてはいない
が、相補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】選択的に非散乱エネルギーを透過するよう設計
された後焦平面フィルタの動作原理を示す概略図。

【図２】図１と非常に似ているが、後焦平面フィルタが
散乱エネルギーを選択的に透過する相補システムの動作
原理を示す概略図。

【図３】コントラストと透過率を縦軸に、角度を横軸に
とり、“透明”マスク領域を貫いて透過されるエネルギ
ーを選択的に通過させるよう設計された後焦平面フィル
タの許容角に、２つの縦軸の量を関係づける図。

【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。

【図５】阻止マスク領域内で経験するいくつかのタイプ
を示し、“端部散乱”又は領域の下側から放出される散
乱であるエネルギーを生じる非弾性散乱とともに、弾性
散乱の効果を示すことを意図した図。

【図６】たとえば図１及び図２に描かれたシステム中の
透過マスクを置きかえる反射マスクの一部を示す概略
図。

【図７】電子像形成が段差表面上に行われる作製中のデ
バイスの断面を示す概略図。

【図８】図７と同様であるが、平坦表面上に行われる像
形成を示す概略図。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ，１ｃ 線 ２ マスク ３ 阻止領域 ４ 透明領域 ５ レンズ ６ 後焦平面フィルタ、フィルタ ７ フィルタ開口、開口 ８ 非開口領域 ９ 像 １０ 照射領域 １１ 非照射領域 １６ （文中にはなし） １７ 開口 １８ フィルタ領域 １９ 像 ２０，２１ 領域 ３０ コントラスト曲線 ３１ 透過曲線 ４０ 装置 ４１ エネルギー源 ４２ コンデンサシステム ４３ マスク ４４ 阻止領域 ４５ 透明領域 ４６ 対物レンズ ４７ 後焦平面フィルタ ４８ 開口 ４９ 投影レンズシステム ５０ 露出媒体 ５１，５２ 要素 ５３ 位置合わせシステム ５４ 真空室 ５５ エアロック ６０ 薄膜 ６１ 阻止領域 ６２，６３，６４，６５ 線 ６６ 散乱現象、現象 ６７ 端部散乱線 ６８ 散乱現象 ６９ 線 ７０，７１，７２ 散乱現象 ７３ 線 ７４，７５，７６ 散乱現象 ７７ 端部散乱線 ８０ 基体 ８１ 段差表面、高さ ８２ レジスト ８３，８４ 水平表面、表面 ８５ａ，８５ｂ，８５ｃ 線 ９０ 基体 ９１ 段差表面 ９２ 材料 ９３，９４ 段差表面、平面 ９５ａ，９５ｂ，９５ｃ 線 １’ 線 １ａ’ 反射線、鏡面反射線 １ｂ’ 線 ２’ マスク ３’ パターン領域 ４’ 基板 １００ 視射角

───────────────────────────────────────────────────── 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 61821 イリノイズ，チ ャンパイン，ガレン ドライヴ 2803

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リソグラフィ描画工程を含む少なくとも
   １つの作製工程が含まれ、前記描画工程は電界規定レン
   ズを含むレンズシステムを使用し、前記作製工程中、パ
   ターン像を選択的に生成させる目的で、作製中のデバイ
   スを含む基体上に、パターン形成された像を生成させる
   ため、パターン形成された電子放射の投影を含み、マス
   クは電子で照射し、前記パターン形成された放射を透過
   させ、前記パターン形成された放射の透過経路は、その
   ようなレンズシステムの後焦平面上又はいくつかの共役
   平面上に配置されると定義される“後焦平面フィルタ”
   を含み、前記フィルタは２つの形のフィルタ領域を含
   み、その第１のものは第２のものより、前記パターン形
   成された放射に対してより透明で、そのため第１のフィ
   ルタ領域／複数の領域は、前記フィルタの通過部分を規
   定し、前記フィルタは前記マスクにより生じた散乱の程
   度に依存して、前記パターン形成された放射の一部の透
   過を阻止する働きをし、そのようなリソグラフィ描画工
   程はそれ自身、複数の描画プロセスを含み、それによっ
   て基体上のパターン形成された像は複数の部分像を含む
   デバイスの作製方法において、 電界規定レンズの形は、異なる部分像に対して、その光
   学軸の位置を変えるために変えられることを特徴とする
   方法。
2. 【請求項２】 レンズの形は磁界により決められ、形の
   変化はそのような磁界の変化により導入される請求項１
   記載の方法。
3. 【請求項３】 レンズの形は静電界により決められ、形
   の変化はそのような静電界の変化による請求項１記載の
   方法。
4. 【請求項４】 システム光学軸は異なる部分像に対して
   変化し、レンズの形の変化により、その光学軸がシステ
   ムのそれと適合する請求項１記載の方法。
5. 【請求項５】 わずか毎の精密さを実現するために、部
   分像の配置を確実にする目的で、形が変えられる請求項
   １記載の方法。
6. 【請求項６】 リソグラフィ描画工程は、マスク及びデ
   バイスの相対的再配置を含む請求項１記載の方法。
7. 【請求項７】 リソグラフィ描画は０．２μｍ又はそれ
   以下の設計則である請求項１記載の方法。
8. 【請求項８】 パターン形成像は電子感受性レジスト上
   に生じる請求項１記載の方法。