JPH08274020A - 荷電粒子による投影リソグラフィー装置 - Google Patents

荷電粒子による投影リソグラフィー装置

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JPH08274020A
JPH08274020A JP8022853A JP2285396A JPH08274020A JP H08274020 A JPH08274020 A JP H08274020A JP 8022853 A JP8022853 A JP 8022853A JP 2285396 A JP2285396 A JP 2285396A JP H08274020 A JPH08274020 A JP H08274020A
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lithographic apparatus
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particle
charged particles
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Gerhard Stengl
シュテンクル ゲルハルト
Alfred Chalupka
チャルプカ アルフレット
Herbert Vonach
フォナハ ヘルベルト
Hans Loeschner
ロエシュナー ハンス
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Ims Ionen Mikrofabrikations Systems GmbH
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 従来よりも映像のための画面(フレーム)が
拡大され、映像誤差が減少した投影リソグラフィー装置
を提供する。 【解決手段】 実質的に点状の粒子源Qと、この粒子源
Qから発散性の粒子線の形で特定の種類の荷電粒子を引
き出すシステムExと、マスクMまたは基板Sを照射す
るため、前記発散性粒子線を少くともほぼ平行な粒子ビ
ームに集束する手段とを含み、マスクの後に配置された
基板上にマスク構造の投影像を形成するための、荷電粒
子による投影リソグラフィー装置であって、前記粒子線
を集束する手段が、加速用静電界Eを発生するための電
極装置B、E11、E12、E13、…… E1nを有する
とともに、その電位Uが、粒子ビームの放射方向に、少
くとも部分的に一定の勾配を有し、かつ、粒子ビームの
方向に垂直な、少くともビーム横断面内で実質的に一定
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、実質的に点状の粒
子源と、この粒子源から発散性の粒子線(divergenten T
eilchenstrahls) の形で特定の種類の荷電粒子を引き出
すシステムと、マスクまたは基板を照射するため、前記
発散性粒子線を少くともほぼ平行な粒子ビームに集束す
る手段とを含み、マスクの後に配置された基板上にマス
ク構造を投影するための、荷電粒子による投影リソグラ
フィー装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種のリソグラフィーシステムは、た
とえば、米国特許第4757208号から公知である。
この公報には、通常MIBL(= Masked Ion BeamLitho
graphy, マスクドイオンビームリソグラフィー)と呼ば
れている投影投射によるイオンリソグラフィーのための
システムが記述されている。このシステムには、イオン
取りだしシステムを有する水素イオン源が設けられてお
り、このシステムは、イオン源から出てくる粒子の濾過
のための磁気セクターフィールドを有している。セクタ
ーフィールドの後のビームの方向に、2つの同軸管から
構成された静電集束レンズがあり、このレンズが、粒子
ビームを、いわゆるクロスオーバーにより見掛けの(vi
rtual)源の像点に収束する。このクロスオーバーも、
同様に、第2の2つの同軸管から構成された集束レンズ
の対物側の焦点面にあり、この集束レンズが、発散性の
粒子ビームを平行ビームに集束する上記の手段を形成し
ている。この平行ビームによって、基板のすぐ上に配置
されているリソグラフィー用マスクが照射されることに
より、この基板上にマスクの構造を直接投影することが
可能となる。
【0003】この種のさらに他のシステムは、雑誌「光
学」、第15巻、第5号、1979年のR.スパイデル
およびU.ベーリンジャーの「近接効果のないPMMA
層のリチウム・イオン・ビーム照射(exposure)」と題
する記事に記述されている。2つの同軸管を有するレン
ズの代りに、この公知のシステムでは、2つの独立した
レンズが設けられていて、これ等のレンズは、それぞれ
3つの同軸リング電極を有している。マスクまたはウェ
ファー側に配置された個々のレンズが、発散性の粒子ビ
ームを平行ビームに集束する手段を形成している。
【0004】そのような公知のシステムによって達成可
能な解像力(Auflosung)は多くの要因に左右される。
すなわち、粒子源から出る粒子のエネルギーの不鮮明
さ、および、見掛けの源の大きさ、すなわち源の粒子が
発生すると思われる領域の最も狭い直径に左右される。
さらに、投影像の画質は、集束レンズ誤差、詳細には、
第2の平行ビーム発生に使用したレンズによって影響を
受ける。粒子ビームが正確に平行でなく、わずかに収歛
または発散している場合には、さらに、マスクと基板と
の間の間隔の不正確さが、投影画像誤差として現われ
る。それにはまた基板またはマスクの凹凸も含まれる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、公知のシステムに比べて投影画像誤差が減
少されるように、冒頭に挙げた種類の投影リソグラフィ
ー装置を改良することにある。この場合、投影画像のた
めの画面(フレーム)は公知の装置に比べて拡大され得
る。また、本発明の他の課題は、比較的少ない費用で実
現可能であり、かつ、コンパクトな装置を作ることであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
実質的に点状の粒子源と、この粒子源から発散性の粒子
線の形で特定の種類の荷電粒子を引き出すシステムと、
マスクまたは基板を照射するため、前記発散性粒子線を
少くともほぼ平行な粒子ビームに集束する手段とを含
み、マスクの後に配置された基板上にマスク構造の投影
像を形成するための、荷電粒子による投影リソグラフィ
ー装置であって、前記粒子線を集束する手段が、加速用
静電界を発生するための電極装置を有するとともに、そ
の電位が、粒子ビームの放射方向に、少くとも部分的に
一定の勾配を有し、かつ、粒子ビームの方向に垂直な、
少くともビーム横断面内で実質的に一定であることを特
徴とするものである。上記の課題は、本発明により、粒
子ビーム集束手段が、加速用静電界発生のための電極装
置を有し、その電位が、ビームの方向に少くとも部分毎
に一定の勾配を有し、かつビームの方向に対し直角な少
くともビーム横断面内で実質的に一定であり、それによ
って荷電粒子が、放物線軌道上に導かれ、そして発散性
粒子ビームが実質的に平行ビームに集束されることによ
り解決される。本発明における電極装置によって形成さ
れた均一な静電界は、公知のリソグラフィーシステムが
有する投影投射の分解能(鮮明度)に限界がある問題、
いわゆるレンズ誤差を生じない利点がある。したがっ
て、本発明によるリソグラフィーシステムでは、投影画
像の全誤差をかなりの程度まで減少させることができ
る。
【0007】また、請求項2記載の発明は、請求項1記
載の発明の構成において、静電界発生のための電極装置
が、ビームの方向に間隔をへだてて連続的に配置された
複数の同軸のリング電極を有し、それ等のリング電極に
は異なる電位がかけられており、ビームの方向に、ビー
ム横断面内に均一な加速用電界が形成されることを特徴
とするものである。請求項3記載の発明は、請求項1記
載の発明の構成において、静電界発生のための電極装置
が、ビームの方向に向いていて、単位長さ当りほぼ一定
の電気抵抗を有する同軸の中空円筒を有し、この中空円
筒の端部面には、所定の電位がかけられていることを特
徴とするものである。請求項4記載の発明は、請求項2
記載の発明の構成において、中空円筒が格子によって形
成されていることを特徴とするものである。また、請求
項5記載の発明は、請求項1記載の発明の構成におい
て、静電界発生のための電極装置が、単位長さ当りほぼ
一定の電気抵抗を有しビームの方向に向いた仮想同軸の
円筒外面上に平行に配置された複数の長い棒を有すると
ともに、この長い棒の端部にはそれぞれ所定の電位がか
けられていることを特徴とするものである。
【0008】また、請求項6記載の発明は、請求項1〜
5のいずれかに記載の発明の構成において、点状の粒子
源が見掛け源点を有するイオン源であり、それが、特定
のエネルギーのイオン取りだしシステムと、所望の種類
のイオンを分離するための分離手段とを有していること
を特徴とするものである。また、請求項7記載の発明
は、請求項1〜6のいずれかに記載の発明の構成におい
て、源と電極装置との間のビーム径路内に、少くとも1
つの静電集束レンズが設けられており、これが、点状の
源から出てくる発散性粒子ビームを源の像に集束すると
ともに、この像は、電極装置の最初の電位面に、または
その前にあることを特徴とするものである。点状の源は
たとえば、電界放出ヘッドの形の点状電子源あるいは見
掛け源点を有するイオン源であり得る。これは、場合に
よっては、たとえば、ウイン・フィルター(Wien Filte
r)等、所望の種類のイオン粒子の分離のための手段を
有する。
【0009】また、請求項8記載の発明は、請求項1〜
7のいずれかに記載の発明の構成において、電極装置の
内径が粒子ビームの最大直径の少くとも倍の大きさであ
ることを特徴とするものである。請求項9記載の発明
は、請求項1〜8のいずれかに記載の発明の構成におい
て、マスクがビームの方向の、基板のすぐ前に配置され
ており、そしてマスクと基板との間の間隔が10μmと
1cmとの間の範囲内にあることを特徴とするものであ
る。
【0010】請求項10記載の発明は、請求項1〜9の
いずれかに記載の発明の構成において、電極装置が入口
遮光板(シャッター)を有し、その開口が源点または点
状の源の像を含み、かつ実質的に源点または像点の直径
以下の大きさであり、遮光板には、源または像点におけ
る荷電粒子のエネルギーに相当する電位がかけられてい
るとともに、ビームの方向に、均一な加速用静電界が実
質的に直接この遮光板(シャッター)の後方に続いてい
ることを特徴とするものである。この場合には、勿論レ
ンズ誤差が現われないので、最適分解能(鮮明度)が達
成できる。投影画像の誤差は、単に最終的な拡大による
ものおよび源エネルギーの分解能不足(不鮮明)による
ものである。電界の不均一による偏差は誤差源としては
単に二次的役割を果たしている。そのような集束の場合
には、発散性の粒子ビームは、正確に平行ビームに集束
するのではなく、加速電圧によって、僅かに発散性の粒
子ビームに集束される。マスクはそれによって僅かに拡
大して基板上に投影される。これは、マスクと基板との
間が所定の間隔であるマスク構造を作るときに考慮に入
れることができる。
【0011】また、請求項11記載の発明は、請求項1
〜9のいずれかに記載の発明の構成において、電極装置
が、遮光板(シャッター)を有し、その遮光板が、ビー
ムの方向に、源または源の像から間隔をへだてて配置さ
れており、かつ入口開口を有し、遮光板(シャッター)
には、実質的に源または像点における荷電粒子のエネル
ギーに相当する電位がかけられているとともに、均一な
加速用静電界が直接この遮光板(シャッター)から後方
に続いていることを特徴とするものである。遮光板の入
口開口は、粒子ビームに集束レンズのように作用するの
で、実質的に平行な粒子ビームへの集束を行なうことが
できる。この場合、均一な加速用静電界は直接この遮光
板の後方に続いている。しかしながら、遮光板のレンズ
作用によって、僅かなレンズ誤差を生じ、それが、投影
投射の分解能を僅かに減少させるが、このシステムは、
基板とマスクとの間の間隔にさほど影響されないという
重要な利点をもっている。
【0012】請求項12記載の発明は、請求項1〜11
のいずれかに記載の発明の構成において、静電界がビー
ムの方向に基板まで延びていることを特徴とするもので
ある。請求項13記載の発明は、請求項12記載の発明
の構成において、基板が電極装置の電極を構成してお
り、これには、静電界を形成するためのこの位置におけ
る電位がかけられていることを特徴とするものである。
請求項14記載の発明は、請求項12または13のいず
れかに記載の発明の構成において、マスクが電極装置の
電極を構成しており、これには、静電界を形成するため
のこの位置における電位がかけられていることを特徴と
するものである。
【0013】さらに、この種の装置は、均一な加速用電
界の強さが、所定の限界内で可変であり、したがって基
板の領域における粒子ビームの平行性の偏差は変化し、
マスクの構造は多少拡大して基板上に投影されることに
よって改良することができる。
【0014】本発明による装置は、マスクと基板との間
の間隔が比較的大きいとき、たとえば1mmでも、高解
像力を可能とするものである。したがって、マスクがビ
ームの方向の、基体のすぐ前に配置されており、マスク
と基板との間の間隔が10μmと1cmとの間の範囲内
であるのが有利である。
【0015】請求項15記載の発明は、請求項1〜14
のいずれかに記載の発明の構成において、粒子ビーム集
束手段がさらにビームの方向に垂直に粒子ビームを傾斜
する手段とビーム横断面変更手段とを有し、これ等の手
段は静電界の領域内に配置されており、かつ、静電界を
形成するためのこの位置における電位がかけられている
ことを特徴とするものである。請求項16記載の発明
は、請求項15記載の発明の構成において、粒子ビーム
傾斜手段が、2重極(双極子)として動作する、粒子ビ
ームの軸線の周りに同軸に配置された多重極であり、こ
れがビームの方向に、複数の連続的に配置された部分に
よって形成されており、それ等の各々の部分には、基本
電位として、その該当する位置における加速用静電界の
ための電位がかけられるとともに、2重極電界発生のた
めの電位がこの基本電位に加えられることを特徴とする
ものである。請求項17記載の発明は、請求項15記載
の発明の構成において、ビーム横断面変更手段が、4重
極または6重極として動作する、粒子ビームの軸の周り
に同軸に配置された多重極であり、それが、ビームの方
向に、複数の連続的に配置された部分によって形成され
ており、それ等の各々の部分には、基本電位として、そ
の該当する位置における加速用静電界のための電位がか
けられるとともに、4重極または6重極電界発生のため
の電位がこれ等の基本電位に加えられることを特徴とす
るものである。また、請求項18記載の発明は、請求項
15〜17のいずれかに記載の発明の構成において、粒
子ビームの変位手段または、ビーム横断面変更手段が、
均一な加速用電界発生のための電極装置内に組み込まれ
ており、その場合に、電極装置が多くのセクターに分け
られているとともに、それ等のセクターがそれぞれ多重
極の極を形成していることを特徴とするものである。
【0016】また、請求項19記載の発明は、請求項1
〜18のいずれかに記載の発明の構成において、ビーム
径路に、間隔をへだてて、基板およびマスクの前に、標
準プレートを有する整合システムが設けられ、前記標準
プレートは、その中央部に、集束した粒子ビームの部分
ビームをマスクまたは基板に向かって通過させるための
貫通開口を有するとともに、この中央の貫通開口の縁に
は複数の小さな調整開口を有し、部分的に遮光された領
域に粒子ビームによる調整ビームが形成され、この調製
ビームが調整開口を通りマスクの方向に通過するように
構成されていることを特徴とするものである。
【0017】請求項20記載の発明は、請求項19記載
の発明の構成において、標準プレートの調整開口のすぐ
後に、各調整ビームの両側に対に配置された偏向板が設
けられており、その偏向板を通り、調整ビームが、電圧
信号の助けをかりて、マスクの所定位置に設けられたマ
ーカーに導くことができるように構成されるとともに、
マスクのマーカーから出る測定信号と、偏向板の電圧信
号とを比較する手段が設けられており、標準プレートに
対するマスクの位置を決定するようになっていることを
特徴とするものである。請求項21記載の発明は、請求
項20記載の発明の構成において、偏向板が電界領域内
に配置されており、ビームの方向に複数の連続的に配置
された部分を有し、それ等の部分には、対応する位置に
おける電界を生じるような電位がかけられていることを
特徴とするものである。請求項22記載の発明は、請求
項20または21のいずれかに記載の発明の構成におい
て、標準プレートの後に、それによってマスクの代りに
ビームの整合(芯合せ)が実施可能な別の標準プレート
が設けられており、この別の基準プレートには、対応す
る位置における電界を生じるような電位がかけられてい
ることを特徴とするものである。請求項23記載の発明
は、請求項19〜22のいずれかに記載の発明の構成に
おいて、標準プレートが、光学的装置により、基板また
は基板保持器と整合(芯合せ)可能であることを特徴と
するものである。
【0018】また、請求項24記載の発明は、請求項1
〜23のいずれかに記載の発明の構成において、均一な
加速用電界の電界の強さが所定の範囲内で可変であり、
したがって、粒子ビームと平行線との偏差を基板領域で
変化させることができ、マスクの構造をある程度拡大ま
たは縮小して基板上に投影することができることを特徴
とするものである。請求項25記載の発明は、請求項1
〜24のいずれかに記載の発明の構成において、均一な
静電界発生のための電極装置の電極間の電位差が25k
Vと200kVとの間の範囲内にあることを特徴とする
ものである。請求項26記載の発明は、請求項25記載
の発明の構成において、一回、正または負に荷電した粒
子が、均一な加速用電界に入るとき、2keVと200
keVとの間の範囲内にあることを特徴とするものであ
る。請求項27記載の発明は、請求項26記載の発明の
構成において、均一な静電界の電界強さが、25kV/
mと180kV/mとの間の範囲内にあることを特徴と
するものである。請求項28記載の発明は、請求項1〜
27のいずれかに記載の発明の構成において、集束した
粒子ビームの直径が、基板直前で、20mmと30mm
との間の範囲内にあることを特徴とするものである。
【0019】本発明のさらに他の特徴および利点は、以
下に説明される本発明による投影リソグラフィー装置の
実施の形態およびより具体的な実施例により明らかとな
るであろう。
【0020】
【発明の実施の形態】図1は本発明の投影リソグラフィ
ー装置の原理を説明するための概略図であり、均一な加
速用静電界内において発散性の発散粒子ビームがほぼ平
行に集束する粒子軌道を示している。この図において、
Qは点状の粒子源、たとえばイオン源または電子源であ
り、これは、軸rおよびzを有する円柱座標における点
(r0/z0)にあり、電位U0を有している。また、マ
スクMはある源Qからある間隔をへだてた位置にあり電
位UEを有している。マスクMのすぐ後の、たとえばz1
の位置に基板Sが配置されている。r0と最大ビーム半
径r1との間において、r方向に測定される電位は一定
であり、それに対して、z方向では一定の勾配がある。
したがって源QとマスクMまたは基板Sとの間には、z
方向に均一な静電界が形成され、その電界の強さEZ
z方向に一定であり、そしてr方向ではゼロに等しい。
この電界EZ内で、源から特定の角度δで、z方向に送
られた荷電粒子は、放物線軌道上を基板Sの方向に加速
される。z方向に平行に送られた粒子のみが直線的に加
速される。この物理的プロセスは、ちょうど、摩擦のな
い地球の重力場の中で、質量(または物体)が斜め下方
に投げられ、放物線上を地球表面の方向に加速される場
合に類似している。
【0021】均一な静電界EZ内における荷電粒子運動
の軌道カーブについては下記の関係がある。 z = r/δ + (1/4)・(EZ/U0)・(1
/δ2)・r2 ここで、δは、粒子源から出るとき、または均一な電界
に入るときのz方向と粒子ビームの方向との間の角度を
表わす(0≦δ≦δMAX)。粒子qの電荷は、上記の関
係式とは無関係であり、したがって、たとえば、1回ま
たは2回荷電した粒子に対して同じ軌道カーブが期待で
きる。
【0022】図1から明らかなように、発散性の放散粒
子ビームは、均一な静電界によって、ほぼ平行なビーム
に集束され得る。粒子ビームのビーム外縁と平行線との
偏差ε、すなわち、粒子の軌道カーブの接線とz方向に
平行な直線との間の角度であるεは、実質的に、均一な
加速用電界内に入るときの粒子ビームの発散度2δ
MAXと、静電界の電界の強さEZと、源QとマスクMもし
くは基板Sとの間の間隔とに左右される。
【0023】したがって、このほぼ平行なビームは、こ
れを基板上に投影投射することによってマスク構造の投
影に使用することができる。放物線状の粒子軌道は、常
にzの増加と共に小さくなるz方向の角度を含んでいる
から、マスクまたは基板の場所における、ビームのこの
小さな角度により発生する拡大投影投射は、投影画像を
形成するためのマスク構造製作の際、容易に考慮に入れ
ることができる。その場合に、マスクと基板との間の間
隔も考慮に入れられなければならない。また、角度εは
電界の強さEZに左右されるため、マスク構造の拡大の
程度は、電界の強さを変えることによって一定の範囲内
で変えることができる。
【0024】リソグラフィーシステムは、原則的には静
電レンズなしでも可能であるため、投影画像の解像力は
レンズ誤差によって損なわれることはない。すなわち、
映像(投影画像)誤差は、実際には存在する粒子源の大
きさおよび粒子源を出る粒子のエネルギー不確定性(不
鮮明さ)によってのみ決定されるということである。静
電界の不均一性によって生ずる誤差は、たとえば、ビー
ム横断面内の均一性△E/Eの相対偏差が10-5以内の
静電界の発生は大きな技術的問題を与えるものではない
ため、映像誤差に比べて無視できる程小さい。
【0025】全映像誤差を出来る限り少なく保つため
に、したがって本発明の範囲内で可能な限り点状の、単
一エネルギーの粒子源、すなわち広がりがわずかであ
り、エネルギー不確定(不鮮明)が小さい電子源または
イオン源を使用することが重要である。この種の好適な
イオン源または電子源はよく知られている。そのような
源は、たとえば、ニューヨーク、プレナムプレス社発
行、K.A.バリーブの「サブミクロン リソグラフィ
ーの物理学」と題する刊行物、あるいは、VDI出版
社、電子技術、第9巻、第160号、VDI研究(進
歩)報告書に発表された「反応性イオンビームエッチン
グのための放射励起電極装置を有している容量結合高周
波イオン源」と題する工学士ドリウズ ユルゼクの記事
に詳細に記述されている。したがって、以下の説明にお
いて、粒子源の種類および正確な構成については詳述し
ない。
【0026】図2は、図1を参照して説明したような均
一な加速用電界を形成するための電極システムを持つ本
発明による装置の第1の実施の形態を示している。この
実施の形態において、粒子源として見掛け源点Qを有す
るイオン源Iqが設けられている。このイオン源Iqは
イオンビームを引き出すための引き出しシステムEx
備えており、この引き出しシステムExは、引き出され
るビームイオンが出来るだけ点状の領域Qから発生する
ように形成されている。源Iqから出てくる粒子ビーム
は、公知の方法で、たとえば静電集束レンズAによって
像点Q’(クロスオーバー)に集束、結像される。この
場合、像点Q’の場所における粒子のエネルギーq・U
0(qは粒子の電荷である)は実質的に引き出しエネル
ギーに相当する、すなわち、粒子が粒子源Iqの引き出
しシステムから引き出されるエネルギーに相当してい
る。
【0027】イオン源Iqを有している図示の場合
(例)には、図のシステムAは、さらに所望の種類のイ
オン、たとえばH+イオンを、望ましくないイオン、た
とえばH2 +またはH3 +イオンから分離するための分離手
段を有している。そのため、たとえばウイン(Wien)フ
ィルターが使用される、この場合、静電2重極(双極
子)電界および均一な磁界は互に垂直に、そして双方
は、ビームの方向に垂直に向けられている。電子源に対
しては、そのようなフィルター装置は一般的に必要がな
い。
【0028】図2から明らかなように、源の像Q’は、
この像点において粒子エネルギーq・U0から得られる
電位U0がかけられている遮光板(シャッター)Bによ
って囲まれている(=クロスオーバーの電位)。一般的
に、この点における粒子エネルギーは2keVと20k
eVとの間の範囲内にある。遮光板Bは、ビーム方向に
この遮光板Bにつながって形成される均一な静電界Eを
発生させるための電極装置の最初の電極を形成してい
る。
【0029】電極装置の遮光板の後にある部分は、複数
の連続的に配置された同軸のリング電極E11、E12
E13……E1nを有しており、これ等のリング電極は実
質的に互に等間隔に配置され、そしてビームの方向に直
線的に増加または減少するような関係の所定の電位
1、U2、U3……Unがかけられている、したがってリ
ング電極E11、E12、E13……E1nによって規定さ
れた円筒状の電界スペース内には均一な静電界Eが形成
される。これ等のリング電極は、この目的のため、たと
えば、所定の同一の抵抗R1、R2、R3……Rnを介して
直列に接続することができる。電界Eは、実際には、リ
ング電極間隔を所定の大きさとすることによって均一性
への厳しい要件を満すことができる。したがって、この
リング電極の直径は最大ビーム直径のほぼ倍の大きさに
選ばれる。図2には、ビームの方向に垂直に電極装置の
リング電極間に形成される等電位ライン(U=一定)
が、均一な静電界Eの部分に概略的に図示されている。
【0030】図2の実施の形態では、均一な静電界Eは
基板Sまで延びている、この基板Sはこの場合には、電
極装置の第2の電極を形成し、これには、均一な静電界
Eを生じるためのこの位置における電位USがかけられ
ている。基板Sは、この目的のため、たとえば、抵抗R
Sを経て、最後のリング電極E1nに直列に接続されてい
る。
【0031】基板Sのすぐ前に、マスクMが配置されて
おり、このマスクもまた、遮光板Bと基板Sとの間に一
貫して形成される均一な静電界Eを保証するため、この
位置における静電界Eのための電位UMがかけられてい
る。しかしながら、そのための前提条件は、マスクMが
十分に導電性であることである。この目的のため、マス
クは場合によって、薄い金属コーティングを備えること
ができる。図示の実施の形態においては、マスクMは、
抵抗RMを経て、直列に、最後のリング電極E1nおよび
抵抗RSに接続されている。
【0032】電位USと遮光板Bの電位U0との差は、使
用条件により異なるが、約50kVと200kVの間の
範囲内にあるのが好ましい。たとえば、電極装置の長さ
が約1mから2mまでの場合、均一な静電界Eの強さは
25kV/mと200kV/mとの間の範囲内にある。
【0033】本願には図示されていない電極装置のその
他の実施の形態においては、遮光板Bの後にリング電極
の代りに、所定の中空円筒の全長にわたり、単位長さ当
りの電気抵抗が一定の中空円筒が配置され、その端面の
一方には遮光板Bの電位U0が、他方には電位Unがかけ
られるようになっている。中空円筒内には、ビームの方
向に均一な静電界Eが形成される。基板またはマスクも
また、均一な静電界内に組み込まれ、それ等は、たとえ
ば、対応する抵抗を経て直列に中空円筒に接続される。
マスクおよび基板には勿論、中空円筒に関係なく、別の
直流電圧を供給することが可能である。
【0034】上記の電極装置の1つが十分に熱伝導性で
あれば、放射熱を吸収することができる。すなわち、上
記の電極装置の1つを低い温度に冷却し、いわゆる放射
冷却することにより、内側に向いたマスクまたは基板表
面を冷却することが可能となる。この種の装置は、特許
番号EP−A−325575の出願人のヨーロッパ特許
に詳述されている。
【0035】本願には図示されていない他の実施の形態
では、中空円筒は、格子形状で、あるいは、同軸の円筒
の仮想外面上に平行に配置された、単位長さ当り一定の
抵抗を有する複数の同じ長さの棒によって形成すること
もできる。
【0036】実現可能な図2による一実施例の基準デー
タが以下の表1に示されている。
【0037】図3は、電極装置が入口遮光板B’を有す
る本発明による装置の第2の実施の形態を概略的に示し
ている。この遮光板B’は、粒子源の像Q’または見掛
けの源点からビームの方向に間隔をへだてて配置されて
おり、ここには、点Qまたは源の像点Q’における荷電
粒子のエネルギーq・U0に相当する電位U0がかけられ
ている。遮光板B’には、実質的に基板Sまで延びる均
一な静電界Eの発生に適した電極装置が接続されてい
る。電極装置の具体的な例は図3に図示されていない
が、このためには、図2によるリング電極、あるいは単
位長さ当り一定の抵抗を有する中空円筒または長い棒等
を使用することができる。
【0038】遮光板B’の開口において、電極装置の電
界は見掛けの源Q’の像または見掛けの源点Qと、遮光
板B’との間の空間内に入り、発散性の粒子ビームの部
分的集束に使用される集束レンズが形成される。さら
に、遮光板B’と基板Sとの間の均一な加速用静電界内
で別の粒子ビームの集束が行なわれる、しかも実質的に
放物線軌道に対して行なわれる。勿論この場合には、基
板も、図示されていないマスクも、上記部分が対応する
電位をかけられる均一な電界内に収めることができる。
【0039】集束レンズとしての遮光板B’の開口作用
は、発散性の粒子ビームを強力に集束する効果を有する
ものであるため、マスクまたは基板の領域におけるビー
ムは、前の実施例に比べて、僅かな平行度の偏差しか生
じない。したがって投影画像の質(画質)は、殆んど、
マスクと基板との間の間隔を正確に維持できるかどうか
には左右されない。同様に、この場合には、マスク製作
の際に、粒子ビームの発散度を考慮に入れる必要はな
い。しかしながら、他方において、遮光板B’のレンズ
作用によってレンズ誤差を生じ、それが、歪に関して基
板上へのマスク構造の投影性能を悪化させる、すなわ
ち、像点とその設定位置との多少の偏差が認められる。
図3の実施の形態による一実施例についての基準データ
が、以下の表2に、具体的な数字例によって示されてい
る。
【0040】周縁ビームとz軸との間の角度εは、この
実施例では、主として周縁ビームが見掛けの源の像から
送られる角度δaと、粒子の初期エネルギーと粒子最終
エネルギーの比とに左右される。しかも、最初と最終角
度との差δ−εは、ほぼ(U E/U01/2に比例して増
大する。その場合、UEは、粒子の最終エネルギーに相
当する電位であり、そしてU0は、粒子の最初のエネル
ギーに相当する入口遮光板における粒子の電位である。
【0041】したがって、本発明による種類のリソグラ
フィーシステムでは、角度εを変化させることによっ
て、基板上におけるマスク構造の投影画像を、特定の範
囲内で拡大または縮小することができる利点がある。こ
れは、加速用静電界の電界の強さEの増減によって容易
に行なうことが可能である。マスク構造の拡大または縮
小の程度は、電界の強さの変化によって、および、マス
クと基板との間の間隔によって変わる。
【0042】図4は、基板Sのすぐ前にある動作可能な
リソグラフィー装置の第3の実施の形態の一部を示す縦
断面図である。この部分断面は、実質的に、すべて電極
装置により作られる均一な加速用静電界Eの中にある。
この実施の形態は、リソグラフの目的のためのイオンビ
ーム・投影投射装置(MIBL)に関するものであり、
これにおいて、イオンによって、光硬化性樹脂Phをコ
ーティングした基板S上に、マスクMの構造の画像を投
影する。また、この装置は、リソグラフィーとして他の
目的、たとえば、選択イオンビーム誘導エピタキシーに
使用することも可能である。さらに、この種の装置は、
電子ビーム、投影投射器に使用することもできる。
【0043】図示の部分断面は、粒子ビームの周りに同
軸に配置された多くの部分(セクター)を有している。
たとえば、これには12電極を持つ静電多重極MPが図
示されている。これによって、粒子ビームは、側方に傾
けられ、あるいはその横断面を変更することが可能とな
っている。したがって基板S上におけるマスクMの構造
の投影画像を、任意の方向に変位させることができ、ま
た、歪を除去することもできる。X方向またはY方向の
粒子ビームの変位は、多重極が2重極として動作させる
ことによって達成され得る。X方向またはY方向の変位
量は、実質的にビームの傾斜(2重極電界の強さ)と、
マスクと基板との間の間隔とに依存する。それに対して
ビーム横断面の幅は、多重極が、4重極または6重極と
して動作することによって制御できる。多重極MPが2
重極として動作するときは、像情報を含むビーム横断面
は、正方形から長方形に、またこの逆に変更できる。6
重極としての動作では、正方形のビーム横断面から台形
のビーム横断面となる。またこの逆も真である。この目
的のための多重極の使用は、とりわけ、公開番号EP−
A−344646の出願人のヨーロッパ特許出願に詳細
に記述されている。
【0044】図4の装置には、粒子ビームのビーム径路
内に、基板およびマスクMの前に間隔をへだてて、標準
プレートRが設けられている。このプレートRはその中
心に貫通開口を有し、この開口が、粒子ビームの横断面
を特定の直径に制限している。すなわち、集束した粒子
ビームの中心部分ビームをマスクMに向かって通過させ
る。また、標準プレートR内の中央開口の縁のすぐそば
に、複数の小さい調整開口J1、J2があけられてお
り、これを通ることによって調整ビームが形成され、そ
してマスクMの方向にビームを通過させるようになって
いる。たとえば、調整開口として、上から見て仮想正方
形の各コーナーにそれぞれ2つの互に垂直に向いたスロ
ット、つまり合計8つの調整開口J1、J2……J8が
設けられている。
【0045】標準プレートRの調整開口J1、J2のす
ぐ後に、各調整ビームの両側に対に配置された偏向板A
1、A2が設けられている。この偏向板A1、A2は、
適切な電圧信号たとえば鋸歯状信号の助けをかりて、粒
子ビームの調整ビームを、マスクMの所定位置に設けら
れたマーカーM1、M2を経て導くのに役立つ。8つの
調整開口の場合には、勿論8つのマーカーM1、M2…
…M8が設けられている。マーカーM1、M2は、たと
えば、くぼみ、突起、オーバーレイ、あるいはマスクM
の開口とすることができる。この場合、調整ビームが露
出(Belichten)した基板にあたるのを妨げるため、マ
スクと基板との間に遮光板B1を設けることができる。
マスクMのマーカーM1、M2に調整ビームを走査する
ことによって、二次信号、たとえば二次電子信号が発生
し、それは検出器D1、D2、たとえば、二次電子検出
器によって検出されることができる。偏向板A1、A2
に加えられた電圧信号と、検出器D1、D2によって検
出された二次ビーム信号とを比較することによって、標
準プレートRの所定位置に設けられた調整開口に関す
る、マスクMの各マーカーM1、M2の正確な位置に関
する情報を得ることができる。
【0046】たとえば8つの適切な調整開口J1、J2
……、J8を用いて、X−Y位置、回転(捩れ)、標準
プレートRとマスクMとの間の寸法差(また別々にXお
よびY方向に)そしてマスクMの梯形状の歪が決定でき
る。調整開口J1、J2……、J8およびこれらに対応
するマーカーM1、M2……M8の所定の測定位置で
は、特にマーカー位置におけるマスク上へのイオンビー
ムの方向を測定することができる。したがって、基板S
上へのマスクMの投影の大きさを正確に予め決定するこ
とができる。
【0047】この種の装置では、調整開口J1、J2、
……J8に関するマーカーM1、M2……M8の上記の
位置測定を、多重極MPの極に対する電圧信号にフィー
ドバックすることによって、標準プレートRとマスクM
との間の相対位置変化あるいはビーム方向の変化を直ち
に決定し、また、多重極の一極または多くの極における
電圧変化により修正することができる。そのような修正
は、特に、基板の所定箇所にマスク構造を投影するため
に、粒子ビームによって基板を照射している間でも行な
うことができる。この種の連続フィードバックは「パタ
ーンロックシステム」と呼ばれており、他のタイプの装
置、つまりイオンビーム・投射リソグラフィー装置(I
PL)に関連し、とりわけ、公開番号EP−A−344
646の本出願人の既述のヨーロッパ特許出願に詳述さ
れている。
【0048】図示の投影リソグラフィー装置では、標準
プレートRの後に、さらに別の(図示せず)標準プレー
トをマスクの代りにこのシステム内に設けることができ
る。この別の標準プレートは、マスクと同様、調整開口
に対し所定の位置に設けられ、システム内にマスクは設
けられず、イオンビームの調整を可能にするのに役立つ
マーカーを有している。特に角度を、すなわち、イオン
ビーム方向とz方向との偏差を測定することができる、
そして場合によっては、上記の方法によって、予め調整
することができる。
【0049】基準プレートRまたはマスクMに対する基
板Sの必要な整合(芯合せ)は、図示の実施例では、光
学的整合(芯合せ)システムOAによって行なわれる。
図4に示されたように、標準プレートRおよび光学的整
合システムOAは、プレートZPL(たとえば、小さい
熱膨張係数のためツエロデュール(Zerodur製の))上
に取付けられている。基板Sは、適切な基板保持器Sh
上にあり、この保持器Shは、光学的干渉装置OAの測
定信号によって、ビームの方向に垂直および平行な2つ
の方向に移動することができ、あるいは、ビーム方向の
周りに回転することができるようになっている。
【0050】基板保持器Shの運動は、図4にレーザー
鏡LSpによって示されたレーザー干渉計によって制御
されることができる。設けられている多重極に基づい
て、基板位置を機械的に微調整する代りに、X、Y方向
の基板保持器の運動の助けをかりて粒子ビームを傾斜
し、これによって所望の基板位置におけるマスク構造の
イオン照射を行なうことも効果的である。この傾斜はナ
ノメートルの精度ですばやく(ms)行なわれる。した
がって、基板は、多重極の作動域内で数マイクロメート
ル動かして位置づけすることだけでよく、それは、真空
・テーブルシステム(Vakuum-Tischsystemen)によって
容易に達成され得る。レーザー干渉計の助けをかりて、
テーブル運動を行った後、基板の位置が精密に測定さ
れ、そしてX、Y偏差は、イオン投影の多重極傾斜によ
って補正される。所望の大きさの投影を達成するため
の、マスクと基板との間の間隔の機械的微調整の代り
に、好ましくは、イオン投影における基準(サイズ)の
変更は、上述のように、電極装置の電界の強さの変化に
よって達成されることができる。多少大きな角度εによ
る基本調整の選択によって、拡大調製のみならず縮少調
整をもすることができる。そしてそれは特に、製造プロ
セス中に基板の寸法が変更されたときに必要である。
【0051】標準プレートRと多重極MPとの間に、遮
光板Bs(シャッター)が設けられており、それによっ
て、たとえば、基板が交換されるとき、全粒子ビームを
遮光することができる。このシャッターBsを特殊な幾
何学的形状にすれば、たとえば、クロススロット(Quer
schlitz)によって、調整測定がシャッターのどの位置
でも行なうことができるように、調整ビームをマスクの
方向に、シャッターのどの位置でも通過させることがで
きる。しかもこのシャッターは、マスクと基板との間に
配置することができる。その場合には、調整ビームに対
する特殊な方策が必要である。
【0052】図5は、特に、均一な静電界の構成を持つ
リソグラフィー装置の第4の実施の形態を示すものであ
る。
【0053】この場合、多重極MPは、ビームの方向に
多くの多重極リングMP1、MP2、……MPnによって
構成されており、それ等のリングの各々には、空間内に
おいて均一な加速用静電界が生じるような電位がかけら
れている。多重極MPの特定の極の、粒子ビーム傾斜に
必要な電圧信号は、均一な加速用静電界Eの対応する電
位に重ねられる。電極装置が、図2に示されたようなリ
ング電極E11、E12、……E1nによって形成されて
いる場合には、多重極MPは、直接電極装置内に組込ま
れ、連続して配置されたリング電極のグループ、たとえ
ば、E15、E16、……E1nは、円形リングセクタ
ー、たとえば12のセクターに分けられる、これ等のセ
クターは電気的に互に絶縁されているので、これ等のセ
クターに分けられたリング電極E15、E16、……E1
nは同時に多重極MPのリングMP1、MP2、……MPn
を形成する。電極装置が長い棒によって実現されている
ときは、たとえば、多重極の各極は、それぞれ長い棒に
よって形成されるか、あるいは、多くのこれ等の棒を、
それぞれ多重極の1つの極にまとめることができる。そ
のような実施の形態の変形において、電極装置は、マス
クの方に向いた棒が多重極の形成に使用される2つの連
続して配置された一連の長い棒によって実現するのが有
利である。また、均一な電界発生のため、電極装置が中
空円筒の形に形成される場合には、多重極は場合によっ
ては電極装置内に組み込むことができる。その場合に
は、円筒壁の対応するセクターは互に絶縁されていて、
そして加速用電界のための電位に加えて、多重極のため
の電圧信号が供給される。
【0054】同様にまた、加速用電界の不均一性を出来
るだけ避けるため、標準プレートには、加速用静電界に
対応する電位がかけられる。偏向板A1、A2が均一な
静電界の領域に配置されているので、これは、好ましく
は、ビームの方向に、多くの連続して配置された部分か
ら構成される、これ等の部分もまた該当する箇所におい
て、均一な静電界E形成のための所定の電位がかけられ
ている。電圧信号(鋸歯状電圧)は、この静電位に公知
の方法で重ねられる。均一な静電界の障害をさらに減少
するため、二次ビーム検出器D1、D2の使用電圧も、
加速用静電界のための電位に適合させることができる。
【0055】上述のように、ビームの周りに同軸に、冷
却面(図示せず)を設けることができる。これは、照射
によって生じた標準プレートRおよびマスクMの放射熱
の少くとも一部を吸収するので、マスクMは、熱的に安
定保持される。この冷却面は、伝熱性、または導電性の
中空円筒状に形成できる。この中空円筒は、電極装置か
ら電気的に絶縁され、かつこの電極装置を囲むように形
成される。電極装置を適切に作れば、この電極装置自体
が冷却され、かつマスクの放射冷却に役立つようにする
ことができる。均一な加速用電界のための電極装置を中
空円筒の形に作れば、この中空円筒の内面によってこの
機能を満たすことができる。
【0056】なお、均一な加速用静電界を基板のすぐ近
くまで延ばし、そして基板もマスクも加速用電界内に組
み込むということは、あらゆる場合に必要なわけではな
いことを付け加えて述べておかなければならない。加速
用電界が単にマスクまで延びているときは、しかし加速
用電界の電位ラインはマスク開口を通り突出するので、
各マスク開口に静電的ミニレンズが形成され、これが投
影映像を制御する。上記の効果は、「フリーズアイズ効
果(Flies Eyes Effect)と呼ばれる。この所謂ミニレ
ンズによって、たとえば、マスクと基板との間の粒子ビ
ームの再焦点合せが行なわれる。そのような作用は、S
RIインターナショナル、ジュリアス、Jムウリイの
「多重ビーム機の特性および応用」の記事、マイクロエ
ロクトロニックエンジニアリング、第9号(1989
年)305頁等に記述されている。本発明による装置で
は、この所謂フリーズアイズ効果が、マスクと基板との
間の僅かな距離および僅かな電界の強さによって極めて
弱く現われるので、それによって、実際に投影画像特性
の悪化が生じることは考えられない。マスクおよび基板
が、図3の実施の形態で説明したように、均一な加速用
電界内に組み込まれているときは、この効果は勿論現わ
れない。
【0057】
【実施例】以下に、図2および3に図示され、かつ上記
にすでに詳述した、本発明によるリソグラフィーシステ
ムの実施の形態に基づく実施例を特性値により説明す
る。この場合出発点としてイオン源が一回荷電イオンに
使用されており、この見掛けイオン源の直径は約10μ
mである。現在実現可能なイオン源の輝度は、104
ンペア/cm2・ステラド(sterad)と仮定する。投影
画像の質は、実質的にイオン源の輝度に影響されず、単
に、たとえば、リソグラフの目的のための基板への照射
時間のみにより決まる。感度0.3μC/cm2 を有す
る適切な光硬化性樹脂の露光については、直径約200
mmの画像面(イメージフィールド)で、約1秒の露出
時間が好ましいと考えられる。このような装置によれ
ば、きわめて良好な生産性を達成することができる。
【0058】
【表1】
【0059】
【表2】
【0060】上記の表に挙げた標準データは、本発明に
おいては下記のように理解される。 1.「全長」というのは、図2および3の方式では、マ
スクMまたは基板Sと像点Q’の間隔を言う。 2.「直径」というのは、電極装置の外径を言う。 3.「映像面」の記載は、マスクの位置におけるビーム
直径に相当する。 4.「映像の幾何学的誤差」というのは、粒子源の実際
の大きさ(ここでは10μm)によって生ずるすべての
誤差を言う。マスクから出てくるすべての粒子ビームの
最大角度で表わされる。 5.エネルギーの解像力不足(ここでは±1または±3
eV)によって生ずるいかなる誤差も「映像の色収差」
と言われる。マスク点から出るすべての粒子ビームの最
大角度で表わされる。 6.「全誤差Θ」は、幾何学的誤差および色収差の2乗
の和の平方根によって計算される: Θ = ((幾何
学的誤差)2+(色収差)21/2 7.映像の「解像力」は全誤差およびマスクと基板との
間の間隔(ここでは1mmまたは1cm)から得られ
る。 8.パラメータ「歪」は、像点と設定位置との最大偏差
で表わされ、これは、レンズ誤差3および電極装置、詳
細には遮光板(シャッター)B’の高次数(hoherer Or
dnung)によって生ずる。純粋な加速用電界(図2)に
よるビーム発生の場合、この誤差はゼロに等しい。 9.「周縁ビームの放散ε」というのは、粒子ビームの
最外方の部分ビームと中央ビーム方向との偏差、すなわ
ち平行との差を言う。直径200mm(図1参照)のと
きの放散角で表わされている。映像誤差は、マスクの製
作および位置づけのとき、または電界の強さによって考
慮されるので、この放散(発散性の)は映像誤差を生じ
ない。 10.「基板の凹凸に対する感度」というのは、マスク
と基板との間の間隔と所定の値(1mmまたは1cm)
の偏差によて生ずるすべての映像誤差を言う。この誤差
は、周縁ビームの放散εから生じ、かつ基板またはマス
クの凹凸によって起こることがある。
【0061】
【発明の効果】以上に記載したように、本発明は、実質
的に点状の粒子源(Q)と、この粒子源(Q)から発散
性の粒子線の形で特定の種類の荷電粒子を引き出すシス
テム(Ex)と、マスク(M)または基板(S)を照射
するため、前記発散性粒子線を少くともほぼ平行な粒子
ビームに集束する手段とを含み、マスクの後に配置され
た基板上にマスク構造の投影像を形成するための荷電粒
子による投影リソグラフィー装置であって、前記粒子線
を集束する手段が、加速用静電界(E)を発生するため
の電極装置(B、B’、E11、E12、E13、…… E
n)を有するとともに、その電位(U)が、粒子ビー
ムの放射方向に、少くとも部分的に一定の勾配を有し、
かつ、粒子ビームの方向に垂直な、少くともビーム横断
面内で実質的に一定であるように構成されているため、
荷電粒子は放物線軌道上に導かれ、発散性粒子ビームを
実質的に平行ビームに集束することができる。これによ
り、本発明における電極装置によって形成された均一な
静電界は、公知のリソグラフィーシステムが有する投影
投射の分解能(鮮明度)に限界がある問題、いわゆるレ
ンズ誤差を生じない効果を奏する。したがって、本発明
による投影リソグラフィー装置によれば、投影画像の全
誤差をかなりの程度まで減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の投影リソグラフィー装置の原理を説明
するための概略図である。
【図2】均一な加速用電界を形成するための電極システ
ムを持つ本発明による装置の第1の実施の形態を示す概
略図である。
【図3】電極装置が入口遮光板B’を有する本発明によ
る装置の第2の実施の形態を示す概略図である。
【図4】マスクと、基板と、種々の調整補助装置とを含
む本発明による装置の第3の実施の形態を示す正面図で
ある。
【図5】本発明による装置の第4の実施の形態を示す正
面図である。
【符合の説明】
Q 点状の粒子源 M マスク S 基板 Ez 電界の強さ(静電界) B 遮光板(シャッター) E11、E12、E13……E1n 電極 U1、U2、U3……Un 電位 R1、R2、R3……Rn 抵抗
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01J 37/305 9508−2G H01J 37/305 B H01L 21/30 551 (72)発明者 ヘルベルト フォナハ オーストリア、アー−3400 クロステルノ イブルク、マルチンシュトラッセ 83 (72)発明者 ハンス ロエシュナー オーストリア、アー−1190 ウィーン、ベ ガガッセ6

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 実質的に点状の粒子源(Q)と、この粒
    子源(Q)から発散性の粒子線の形で特定の種類の荷電
    粒子を引き出すシステム(Ex)と、マスク(M)また
    は基板(S)を照射するため、前記発散性粒子線を少く
    ともほぼ平行な粒子ビームに集束する手段とを含み、マ
    スクの後に配置された基板上にマスク構造の投影像を形
    成するための荷電粒子による投影リソグラフィー装置で
    あって、 前記粒子線を集束する手段が、加速用静電界(E)を発
    生するための電極装置(B、B’、E11、E12、E1
    3……E1n)を有するとともに、その電位(U)が、粒
    子ビームの放射方向に少くとも部分的に一定の勾配を有
    し、かつ、粒子ビームの方向に垂直な少くともビーム横
    断面内で実質的に一定であることを特徴とする荷電粒子
    による投影リソグラフィー装置。
  2. 【請求項2】 静電界(E)発生のための電極装置が、
    ビームの方向に間隔をへだてて連続的に配置された複数
    の同軸のリング電極(E11、E12、E13……E1n
    を有し、それ等のリング電極には異なる電位(U1
    2、U3、……U4)がかけられており、ビームの方向
    に、ビーム横断面内に均一な加速用電界が形成される請
    求項1に記載の荷電粒子による投影リソグラフィー装
    置。
  3. 【請求項3】 静電界発生のための電極装置が、ビーム
    の方向に向いていて、単位長さ当りほぼ一定の電気抵抗
    を有する同軸の中空円筒を有し、この中空円筒の端部面
    には、所定の電位(U0,Un)がかけられている請求項
    1に記載の荷電粒子による投影リソグラフィー装置。
  4. 【請求項4】 中空円筒が格子によって形成されている
    請求項3に記載の荷電粒子による投影リソグラフィー装
    置。
  5. 【請求項5】 静電界発生のための電極装置が、単位長
    さ当りほぼ一定の電気抵抗を有しビームの方向に向いた
    仮想同軸の円筒外面上に平行に配置された複数の長い棒
    を有するとともに、この長い棒の端部にはそれぞれ所定
    の電位(U0,Un)がかけられている請求項1に記載の
    荷電粒子による投影リソグラフィー装置。
  6. 【請求項6】 点状の粒子源が、見掛け源点(Q)を有
    するイオン源であり、それが、特定のエネルギーのイオ
    ン取りだしシステム(Ex)と、所望の種類のイオンを
    分離するための分離手段(ExB)とを有している請求
    項1〜5のいずれか1つの項に記載の荷電粒子による投
    影リソグラフィー装置。
  7. 【請求項7】 源(Q)と電極装置(B、B’、E
    1、E12、E13……E1n)との間のビーム径路内
    に、少くとも1つの静電集束レンズ(A)が設けられて
    おり、これが、点状の源(Q)から出てくる発散性粒子
    ビームを源の像(Q’)に集束するとともに、この像
    (Q’)は、電極装置(B、B’、E11、E12、E1
    3……E1n、H2)の最初の電位面に、またはその前に
    ある請求項1〜6のいずれか1つの項に記載の荷電粒子
    による投影リソグラフィー装置。
  8. 【請求項8】 電極装置(E11、E12、E13……E
    n)の内径が、粒子ビームの最大直径の少くとも倍の
    大きさである請求項1〜7のいずれか1つの項に記載の
    荷電粒子による投影リソグラフィー装置。
  9. 【請求項9】 マスク(M)がビームの方向に、基板
    (S)のすぐ前に配置されており、そしてマスク(M)
    と基板(S)との間の間隔が10μm〜1cm範囲内に
    ある請求項1〜8のいずれか1つの項に記載の荷電粒子
    による投影リソグラフィー装置。
  10. 【請求項10】 電極装置が入口遮光板(シャッター)
    (B)を有し、その開口が源点(Q)または点状の源
    (Q)の像(Q’)を含み、かつ実質的に源点(Q)ま
    たは像点(Q’)の直径以下の大きさであり、遮光板
    (シャッター)(B)には、源(Q)または像点
    (Q’)における荷電粒子のエネルギーに相当する電位
    (U0)がかけられているとともに、ビームの方向に、
    均一な加速用静電界(E)が実質的に直接この遮光板
    (シャッター)(B)の後方に続いている請求項1〜9
    のいずれか1つの項に記載の荷電粒子による投影リソグ
    ラフィー装置。
  11. 【請求項11】 電極装置が、遮光板(シャッター)
    (B’)を有し、その遮光板(B’)が、ビームの方向
    に、源(Q)または源(Q)の像(Q’)から間隔をへ
    だてて配置されており、かつ入口開口を有し、遮光板
    (シャッター)(B’)には、実質的に源(Q)または
    像点(Q’)における荷電粒子のエネルギーに相当する
    電位(U0)がかけられているとともに、均一な加速用
    静電界(E)が直接この遮光板(シャッター)から後方
    に続いている請求項1〜9のいずれか1つの項に記載の
    荷電粒子による投影リソグラフィー装置。
  12. 【請求項12】 静電界(E)が、ビームの方向に基板
    (S)まで延びている請求項1〜11のいずれか1つの
    項に記載の荷電粒子による投影リソグラフィー装置。
  13. 【請求項13】 基板(S)が電極装置の電極を構成し
    ており、これには、静電界(E)を形成するためのこの
    位置における電位(US)がかけられている請求項12
    に記載の荷電粒子による投影リソグラフィー装置。
  14. 【請求項14】 マスク(M)が電極装置の電極を構成
    しており、これには、静電界(E)を形成するためのこ
    の位置における電位(UM)がかけられている請求項1
    2および13のいずれか1つの項に記載の荷電粒子によ
    る投影リソグラフィー装置。
  15. 【請求項15】 粒子ビーム集束手段がさらにビームの
    方向に垂直に粒子ビームを傾斜する手段とビーム横断面
    変更手段とを有し、これ等の手段は静電界の領域内に配
    置されており、かつ、静電界を形成するためのこの位置
    における電位がかけられている請求項1〜14のいずれ
    か1つの項に記載の荷電粒子による投影リソグラフィー
    装置。
  16. 【請求項16】 粒子ビーム傾斜手段が、2重極(双極
    子)として動作する、粒子ビームの軸線の周りに同軸に
    配置された多重極(MP)であり、これがビームの方向
    に、複数の連続的に配置された部分(MP1、MP2 …
    …、MPn)によって形成されており、それ等の各々の
    部分には、基本電位として、その該当する位置における
    加速用静電界のための電位がかけられるとともに、2重
    極電界発生のための電位がこの基本電位に加えられる請
    求項15に記載の荷電粒子による投影リソグラフィー装
    置。
  17. 【請求項17】 ビーム横断面変更手段が、4重極また
    は6重極として動作する、粒子ビームの軸の周りに同軸
    に配置された多重極(MP)であり、それが、ビームの
    方向に、複数の連続的に配置された部分(MP1、MP
    2、……、MPn)によって形成されており、それ等の各
    々の部分には、基本電位として、その該当する位置にお
    ける加速用静電界のための電位がかけられるとともに、
    4重極または6重極電界発生のための電位がこれ等の基
    本電位に加えられる請求項15に記載の荷電粒子による
    投影リソグラフィー装置。
  18. 【請求項18】 粒子ビームの変位手段または、ビーム
    横断面変更手段が、均一な加速用電界発生のための電極
    装置内に組み込まれており、その場合に、電極装置が多
    くのセクターに分けられているとともに、それ等のセク
    ターがそれぞれ多重極の極を形成している請求項15〜
    17のいずれか1つの項に記載の荷電粒子による投影リ
    ソグラフィー装置。
  19. 【請求項19】ビーム径路に、間隔をへだてて、基板
    (S)およびマスク(M)の前に、標準プレート(R)
    を有する整合システムが設けられ、前記標準プレート
    (R)は、その中央部に、集束した粒子ビームの部分ビ
    ームをマスク(M)または基板(S)に向かって通過さ
    せるための貫通開口を有するとともに、この中央の貫通
    開口の縁には複数の小さな調整開口(J1、J2)を有
    し、部分的に遮光された領域に粒子ビームによる調整ビ
    ームが形成され、この調製ビームが調整開口を通りマス
    ク(M)の方向に通過するように構成されている請求項
    1〜18のいずれか1つの項に記載の荷電粒子による投
    影リソグラフィー装置。
  20. 【請求項20】 標準プレート(R)の調整開口のすぐ
    後に、各調整ビームの両側に対に配置された偏向板(A
    1、A2)が設けられており、その偏向板を通り、調整
    ビームが、電圧信号の助けをかりて、マスク(M)の所
    定位置に設けられたマーカー(M1、M2)に導くこと
    ができるように構成されるとともに、マスク(M)のマ
    ーカー(M1、M2)から出る測定信号と、偏向板(A
    1、A2)の電圧信号とを比較する手段が設けられてお
    り、標準プレート(R)に対するマスク(M)の位置を
    決定するようになっている請求項19に記載の荷電粒子
    による投影リソグラフィー装置。
  21. 【請求項21】 偏向板(A1、A2)が電界領域内に
    配置されており、ビームの方向に複数の連続的に配置さ
    れた部分を有し、それ等の部分には、対応する位置にお
    ける電界を生じるような電位がかけられている請求項2
    0に記載の荷電粒子による投影リソグラフィー装置。
  22. 【請求項22】 標準プレート(R)の後に、それによ
    ってマスクの代りにビームの整合(芯合せ)が実施可能
    な別の標準プレートが設けられており、この別の基準プ
    レートには、対応する位置における電界を生じるような
    電位がかけられている請求項20または21に記載の荷
    電粒子による投影リソグラフィー装置。
  23. 【請求項23】 標準プレート(R)が、光学的装置に
    より、基板(S)または基板保持器と整合(芯合せ)可
    能である請求項19〜22のいずれか1つの項に記載の
    荷電粒子による投影リソグラフィー装置。
  24. 【請求項24】 均一な加速用電界の電界の強さ(E)
    が所定の範囲内で可変であり、したがって、粒子ビーム
    と平行線との偏差(ε)を基板領域で変化させることが
    でき、マスクの構造をある程度拡大または縮小して基板
    上に投影することができる請求項1〜23のいずれか1
    つの項に記載の荷電粒子による投影リソグラフィー装
    置。
  25. 【請求項25】 均一な静電界発生のための電極装置の
    電極間の電位差が25kVと200kVとの間の範囲内
    にある請求項1〜24のいずれか1つの項に記載の荷電
    粒子による投影リソグラフィー装置。
  26. 【請求項26】 一回、正または負に荷電した粒子が、
    均一な加速用電界に入るとき、2keVと200keV
    との間の範囲内にある請求項25に記載の荷電粒子によ
    る投影リソグラフィー装置。
  27. 【請求項27】 均一な静電界の電界強さが、25kV
    /mと180kV/mとの間の範囲内にある請求項26
    に記載の荷電粒子による投影リソグラフィー装置。
  28. 【請求項28】 集束した粒子ビームの直径が、基板直
    前で、20mmと30mmとの間の範囲内にある請求項
    1〜27のいずれか1つの項に記載の荷電粒子による投
    影リソグラフィー装置。
JP8022853A 1995-02-13 1996-02-08 荷電粒子による投影リソグラフィー装置 Pending JPH08274020A (ja)

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