JPS60258922A - タ−ゲツトに粒子線を照射する方法と装置 - 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】 本発明は、ターゲットに粒子線、中でも電子線を照射す
るための方法およびこの方法を実施する装置に関し、そ
の際露光用のパターンが半導体ウェハ上に設けられてい
る層の上に形成されるものである。この発明は材料の加
工のために荷電された粒子によって粒子線照射を行う種
々の装置、中でもサブミクロン範囲の素子サイズを有す
るデバイスを製造する際にマイクロ石版印刷技術によっ
て薄層に構造を作り出すための電子線照射装置において
用いることができる。このような粒子線照射装置におい
ては特に、成る形に形成された断面内で制御可能にパタ
ーン化されるような、成形さ−９・ ８− れた電子線を用いるパターン化粒子線の原理が採用され
る。

種々の粒子によって照射することにより、種々の材料を
マイクロ石版印刷技術的にパターン化することを可能と
するような、薄層内に局部的変化部分を作り出すための
多くの方法と装置とが公知になっている。このような関
連において、粒子線モジュレータが成る予め形状化され
た粒子線コンプレックスに作用を及ぼすようなパターン
化粒子線の原理を利用することによって、そのパターン
化の高い精密度において生産性に関して先導的な技術手
段としてより有利であるような種々の方式が公知となっ
ている。

米国特許第４，１５３，８４３号および同４，１３０，
７６１号公報には粒子線束が多数の部分線束に分解され
るようにして粒子線束を制御可能にパターン化するそれ
ぞれの発明が記述されている。このような類の分解技術
に特徴的なのは穿孔マスクによって多数のチャンネルに
絞り込むことである。各チャンネルはその部分線束の明
／暗制御のために個別１０− の偏向システムを有し、それによって、それら隣合った
各穿孔の間隔が孔の直径に比して大きく、そのため１次
線束流の僅かな部分しかその穿孔マスクを通過すること
ができず、また従ってこれをそれ以降のパターン化に利
用することができないと言う欠点がもたらされる。この
多数粒子線の断面はターゲットの面においてはその穿孔
マスクの縮小された写像となる。任意の図形を制御して
写し出すのは複雑であり、というのは同一のパターンが
時間的に前後して異なった部分粒子線によって何度も照
射されるからである。

ＤＤ−１１Ｐ特許公報第１５８，１９７号によって公知
となっている技術手段は、アスチグマチックに予め成る
形に形成された粒子線コンプレックスに対する粒子線モ
ジュレータの影響によって条線ゾンデの線強度をパター
ン化することを記述している。

第一の焦点線（Ｂｒａｎｎｌｉｎｉｅ）は櫛歯状電極ユ
ニットの歯の上に、そして第二の焦点線はスリットオリ
フィスの開口の上に焦点合わせされている。第一の焦点
線はターゲットの上にピントを合わせて　１１− （アナスチグマチック）写し出される。

上記の櫛歯状電極は多数の、櫛歯状に配置された桟部を
有し、これらにはそれぞれ個別に成る制御可能な２通電
位が印加されている。２個の隣り合った電極が等しくな
い電位を有している場合には、これらはその周囲に成る
電場を作り出す。

電子線コンプレックスの、上記の周囲部を通過する部分
はその電場によって偏向される。これらは本質的に、そ
の該当する残量間隙によって標識される区間内で第一焦
点線を通過するような粒子線である。そのコントラスト
偏向感度は異方性である。コントロールに有効なのはそ
の櫛歯の方向の電場強度成分のみであり、と言うのはこ
の成分が粒子線をそのスリット開口に対して垂直に偏向
させるからである。ｍ歯状電極の各桟部は、成る外部制
御ロジック回路のデータ出力によって作動されるそれぞ
れの電子的スイッチを介して成る電位源のそれぞれの端
子と結合されているので、個々の残量間隙の電場によっ
てそれぞれ一個の電子的チャンネルおよび一個の電子光
学的チャンネＪしが　１９− 制御可能に互いに結合されている。一方でその第一焦点
線が非常に細く、他方でその桟状電極の桟の方向への延
長長さが残量間隙に較べて非常に小さい場合には、隣り
合った電子光学的チャンネルへの誘導障害（Ｕａｂｅｒ
ｓｐｒａｅｈｅｎ）は起らない。これらの要求条件は実
際には近似的にしか満足されないので１種々の欠点が生
じ得る。

時制御された各区間の継目部分から、その焦点線の幅が
広ければ広いほど益々大きなコントラスト損失（白化部
）が現われる。隣り合った二つの時制御された区間の電
場強さの方向は反対向きであり、これは２Ｍ！電位で制
御されるからである。

このことは、隣り合った二つの時制御された区間が、そ
の制御に有効な電場強さの成分がゼロであるかまたはこ
れが暗キーイングの全く起らない程に小さい帯域によっ
て、分離されていると言う結果をもたらす。これによっ
てその制御に有効な櫛歯状電極の電場範囲は櫛歯に対し
て垂直方向に限定され、これが仕事能率と調節許容限度
に不都合な影響を及ぼす。

＝１３− 上記ＤＤ−１１Ｐ特許公報第１５８，１９７号に記述さ
れている発明から出発して、本発明によれば、連続した
一つの表面を形成して条線ゾンデと名づけられる予め成
形された粒子線断面の中でその強度の変調および制御可
能なパターン化を可能とするような、改善された方法お
よびこれを実施するための装置を提供することができる
。粒子線モジュレータの、制御に有効な、上記条線ゾン
デに対して垂直方向の電場幅は、互いに前後して並んだ
二つの区間の中央間隔よりも小さくてはならない。粒子
線モジュレータによって条線ゾンデが分解される各像要
素内の線強度は変調できる必要がある。

それによって、粒子線断面の粒子線モジュレータに対す
る調節についての許容限度が軽減され、および／または
その露光されるパターンの各面要素内の照射量がそのタ
ーゲットの面内で近接効果（Ｐｒｏｘｉｉ＋ｉｔｙ　Ｅ
ｆｆｅｋｔ）の補正のために変調可能であると言うこと
がもたらされる。粒子線モジュレータのこの改善された
態様によってこのものを製造するための技術的労作が軽
減され、散乱電子に１４− よる静電帯電が避けられ、そしてその櫛歯状電接への電
位設定のための最適のデータの提供と言う要求に対して
より良く対応することができる。

本発明の利点は１本発明に従い提案されるこの技術手段
を用いた場合に比較的薄い種々の層をサブミクロンの範
囲内にまで構造化することが可能となり、その際作業速
度の上昇によってその構造化の高い精度と共に生産性の
上昇が達成されると言う点にある。

本発明は、その異方性のコントラスト偏向感度が条線ゾ
ンデの像要素に対して制御可能に選択的に作用を及ぼし
、その際条線ゾンデの像要素内の強度の、近接効果補正
の目的のための変調、および条線ゾンデに対して垂直方
向への制御に有効なより大きな電場幅を可能とするよう
な、粒子線モジュレータを用いて条線ゾンデをパターン
化するための方法と装置とを提供すると言う課題を基礎
とするものである。

本発明はこの課題を次のように解決するものであり、す
なわちターゲットを粒子線で照射する方法において、中
でも半導体の上に設けられた層をこの中に露光パターン
を形成させる目的でこの層に成る電子線放射源から発せ
られる、条線ゾンデの形に形成された断面の電子線束が
その加工されるべきターゲットの成る一部分にその都度
指向されていて且つこのものの強度が上記条線ゾンデの
長手方向に制御可能にパターン化されているような電子
線を照射し、その際、成る櫛歯状電極ユニットの上に焦
点合わせされている第一の焦点線と、スリット開口の上
に焦点合わせされている第二の焦点線とからなる、アス
チグマチックに形成された粒子線コンプレックスに異方
性のコントラスト偏向感度を有する粒子線モジュレータ
を作用させ、それによって上記条線ゾンデをその長手方
向に隙間なく且つ数えあげることができるように多数の
像要素に分解し、そしてこれらの像要素は条線パターン
を再現するために、成る櫛歯状電極ユニットの上の、暗
制御された各像要素と共役している区間を成る電位差の
印加により活性化することによって暗キーイングするこ
とができ、そしてここで有効な場の強さが上記のそれぞ
れの区間の線束を成るスリットオリフィスの開口を介し
て偏向させるような、ターゲットに粒子線、中でも電子
線を照射する方法において下記のような作業過程を組み
入れるるのである。

すなわち、条線パターンの再現のためにコントラスト偏
向を段階的に作り出し、その際第−のモジュレータ段階
においては奇数番号の像要素と共役の区間のみが活性化
され、そして第二のモジュレータ段階において偶数番号
の像要素と共役の区間のみが活性化され、そして個々の
区間における電位差の大きさは条線ゾンデの上記暗キー
イングしようとする部分に沿って上記各像要素を暗キー
イングするのに、これら暗キーイングしようとする像要
素の数よりも少ない数の区間が活性化されるように調節
されていて、それにより、その像要素が暗キーイングさ
れる各区間のそれぞれの連係範囲に沿って活性化された
区間と活性化されなかった区間との一連の周期的なシー
ケンスが生じ、そして外部的な制御ロジックがその条線
ゾンデの＝１７− １６− 暗キーイングされるべき各部分の位置と長さとに対応し
て一連の活性化区間／非活性化区間の周期的なシーケン
スを２進的にシミュレートし、そして中でも電子的回路
を介して並行運転において上記櫛歯状電極ユニットの各
電極を特定の電位に設定することにより、その露光用パ
ターンに相当して条線ゾンデのパターン化が制御される
ようにする。

条線ゾンデの暗キーイングしようとする部分を限定して
いる像要素と共役の区間において他の活性化された区間
におけるよりも小さな電位差が作り出されるのが有利で
ある。これによってその条線ゾンデの照射された部分か
ら照射されなかった部分への移行部におけるエツジの尖
鋭なコントラストを最適に維持することができる。更に
またこれは、その条線ゾンデの暗キーイングしようとす
る部分内においてその電位差の片勾配（Ｕａｂｅｒ−ｈ
ｏｅｈｕｎｇ）に基づいてその櫛歯状電極ユニットの櫛
歯と垂直方向の制御に有効な場の強さがこの電極ユニッ
トの格子間隔に比して大きく、またコン１８− １−ラストに有効な場の強さの成分がその符合を変える
ような帯域においてコントラスト損失が全く生じないと
言う利点をもたらす。

露光装置の作業速度を高めるためには、活性化区間／非
活性化区間の一連の周期的なシーケンスを作り出すため
にそのパターン化の制御過程のための外部制御ロジック
の常に同じ初期状態より出発するのが好ましく、またこ
の初期状態が中でも各活性化された区間の可能な最大間
隔によって決定され、その際全ての像要素がなお暗キー
イングされているのが好ましい。このような関係におい
て、第一および第二のモジュレータ段階の電位設定を条
線パターンと無関係な成る固定的関係にするのが好都合
であり、その際それぞれの暗条線の、第一および第二の
モジュレータ段階の活性化された各区間を互いに次のよ
うな関係、すなわち好ましくはその第一および第二のモ
ジュレータ段階の電位設定がそれぞれの哨条線の中央に
関して鏡像対称的に逆向きになっていることよりなるよ
うな関係に設定するのが好ましい。

更にまた。第二の焦点線とスリット開口の長手軸との間
の角度を調節することによってその粒子線モジュレータ
の異方性コントラスト偏向感度を変化させるのが有利で
あり、と言うのはこれによって、照射された部分から照
射されていない部分への移行部における線強度の経過の
傾斜を変化させることが可能になるからである。

電子的スイッチの制御の時間的経過についての好ましい
態様の一つは、条線ゾンデの暗キーイングしようとする
位置と長さとに対応してその条線ゾンデの制御可能なパ
ターン化のために種々の電位設定パターンを時間的に並
行して作り出し、そして待機させるようにした場合に与
えられる。

上述した方法を実施するためには次のような装置を使用
する必要があり、この装置は次のように構成されされて
いるものである。すなわちその両方のモジュレータ段階
にそれぞれ一個の櫛歯状電極ユニットが従属しており、
そしてその電位差の大きさを調節するために、外部制御
ロジックによって作動されるそれぞれの電子的スイッチ
と結合されている上記櫛歯状電極ユニットの各電極が異
なった電位、中でも４つの異なった電位に設定されるよ
うになっている。

粒子線モジュレータの調節を容易にし且つこれを製作す
るための労作を軽減することに関しては、上記両櫛歯状
電極ユニットがその光学軸の方向に直接前後して且つ互
いに平行に配置されているようにするのが有利である。

これら両櫛歯状電極ユニットが半導体ウェハの狭幅側の
上に設けられている場合に粒子線光学的構造のより簡単
なものが与えられる。

第二の焦点線とスリットオリフィスの開口との間の角度
を調節する場合に、第、−および第二の焦点線の間で粒
子線モジュレータの中に電気的および／または磁気的な
、回転対称的または４極子対称的な形状の場を形成させ
る公知の手段が設けられている場合に種々の利点がもた
らされる。

櫛歯状電極ユニットにおける静電帯電およびこれに基づ
く望ましくない有害な偏向作用を避けるために、この櫛
歯状電極ユニットの各電極を次の２１− ２０− ような形状に、すなわちこれらの電極を偏平に形成し、
且つこれらが第一焦点線および光学軸に対して共に平行
な成る平面内に存在しているような形状に構成すること
ができ、そしてこれらが、この櫛歯状電極ユニットの各
隣り合った電極を互いに分離している狭い溝に至るまで
この電極ユニットの粒子線側に向いた殆ど全表面が導電
性であるような幅を持つようにするのが好ましい。

なおまた、この櫛歯状電極ユニットを半導体の表面内で
第一焦点線と平行に設けることも可能である。そのよう
にして櫛歯状電極ユニットおよび半導体ウェハの上に一
緒に設けられていることのある制御用電子装置の種々の
部分の製作のためにプレーナ技術を有利に利用すること
ができる。このような関係において、そのアスチグマチ
ックに成る形状に形成された粒子線コンプレックスの軸
をわん曲させるための公知の手段が設けられていること
、そしてまたこのアスチグマチックに成形された粒子線
コンプレックスの軸をわん曲させる目的で粒子線伝播方
向に多数の電気的偏向システ２２− ムを次のように配置し且つそれらの電場を次のように形
成すること、すなわちその出て来る粒子線束の軸が入射
する粒子線束の軸と平行であるようにすることが好都合
である。半導体ウェハの上に制御用ロジックの幾つかの
部分を設けることは必要な制御用導線の長さと数とを少
なく保つことができると言う利点をもたらす。

また本発明に従う装置は、その櫛歯状電極ユニットの制
御に有効な表面の汚染を防ぐための公知の手段が設けら
れているように修飾することも可能でありまた有利であ
る。

外部制御ロジックは好ましくは次のように構成され、す
なわち周期的な初期設定電位の記憶のためのレジスタと
、電位設定パターンを形成するためのユニバーサルシフ
トレジスタと、条線ゾンデの明キーイングしようとする
部分の電位設定を形成するためのグリッド並びにバッフ
ァーと、およびその櫛歯状電極ユニットの各電極に種々
の電位を与えるスイッチの制御のための制御レジスタと
が備えられている。

以下本発明を添付の図面の参照のもとに更に詳細に説明
する。

第１図は本発明に従う装置の実施態様の−っを示すもの
であって、これは電子銃１を有し、このものは電子線束
２を放射するのに用いられ、そしてこの電子線束はクロ
スオバー３から発射されて矩形の粒子線限定オリフィス
４によってカットされる。４極子レンズシステム５がこ
の粒子線束をアスチグマチックに軸方向に垂直に且つ互
いに直交した二つの焦点線、すなわち第一焦点線６とこ
れから軸方向に隔たった第二焦点線７にそれぞれ焦点合
わせする。

回転対称的および／または４極子対称的な構成態様のレ
ンズシステム８がターゲット１０の上に条線ゾンデ９と
して第一焦点線６をアナスチグマチックに写し出す。こ
のターゲットを支持するテーブル】１は互いに垂直な二
つの方向に水平にスライドさせることができ、それによ
って条線ゾンデ９はターゲット１０の全ての位置をカバ
ーすることができ、このためにはテーブル１１は好まし
くは蛇行状に動かされる。

上記４＃＠子レンズシステム５によってアスチグマチッ
クに成形された粒子線束に粒子線モジュレータが作用を
及ぼす。このものは第一焦点線６と平行で且つそれと同
じ高さにおいて支持プレート１３に取り付けられている
電極ベルト１２と、および第二焦点線７と平行で且つこ
れと同じ高さに配置されているスリットオリフィスとか
らなっている。この電極ベルト１２の各電極１５は種々
の電位に設定されており、それによってこの電極ベルト
】２の周囲にはコントラスト偏向感度が異方性であって
且つ条線９の制御可能なパターン化を可能とするような
電場が形成されている。

粒子線モジュレータの基本的な機能は前述したＤＤｉＰ
特許公報第１５８，１９７号に既に記述されている。本
発明の課題に従ってこの粒子線モジュレータには、従来
の装置によっては部分的でしかも欠陥的にしか満足され
ていないような種々の要求条件が課せられる。

先ず第一にそのコントラストに有効な場の、電２５− ２４− 極ベルト１２と垂直の方向の幅は、電極スクリーンの格
子間隔と合致されて高い作業性の理由がら規定されてい
る焦点線幅よりも大でなければならない。第二に、この
場合にそのパターン化の非尖鋭さ、すなわち明条線から
暗条線への、または暗条線から明条線への移行部の距離
がこの電極スクリーンの格子間隔（Ｇｉｔｔｅｒｋｏｎ
ｓｔａｎｔｅ）よりも小さくなければならない。第三に
は、電極ベルト１２のその都度の条線パターンに必要な
電位設定がその条線パターンの一次データ、すなわち暗
条線の始点と終点との各縦座標によって高い精度で制御
できる必要がある。

上記第一の要求条件を満たすために本発明に従えば粒子
線モジュレータを二つのモジュレータ段階に分け、その
際電極ベルト１２が第一の櫛歯状電極ユニット１６と粒
子線伝播方向に見てその後方向に配置され且つ格子間間
隔の半分だけ位置をずらして配置された第二の櫛歯状電
極ユニット１２とに分割されている。これによって、比
較的大きな核間間隙を有する多数の細い桟状電極の代２
６− りに今や、中でも小さな間隔を有する広幅の帯状電接の
使用が許容されると言う利点がもたらされ、これは技術
的により好ましいものである。２進的に制御される電位
設定を用いる唯一個の櫛歯状電極との決定的な違いは、
暗条線の部分において逆方向に向いたコントラスト偏向
を有する各帯域が同一方向に向いたコントラスト偏向を
有する各区間によって分離されており、そしてこれらの
区間の長さがコントラスト損失なく変化可能であると言
う点である。

それぞれの櫛歯状電極ユニット１６および１７の各電極
１５は図示の実施例においてそれぞれ−２、−１，＋１
　および＋２の電位に設定される。これらの電位は成る
基本電位の、標準化し且つ符合を付した整数倍を象徴的
に示している。

逆方向のコントラスト偏向を有する各帯域は、電位−２
に有する同じ櫛歯状電極ユニットＩ６または１７の、そ
れらと隣り合った各電極に対して反対の電位、すなわち
＋２に設定されているような電極の周囲に現われる。唯
一個の櫛歯状電極ユニットに限定した場合には暗条線の
部分において交番的な電位設定、すなわち−２、＋２、
−２、＋２、−２、・・・・を必要とする。二重の櫛歯
状電極ユニット１６および１７を用いた場合には暗条線
の部分において本発明に従いこれら両櫛歯状電極ユニッ
ト１６および１７の電位設定は鏡像的に逆転されており
、そして同一方向へ向かうコントラスト偏向を有する各
区間の最大許容長さを用いる場合に第一の櫛歯状電極ユ
ニット１６においては−２、−２、−２．−２、＋２の
周期を、そして第二の櫛歯状電極ユニット１７において
は−２、＋２、＋２、＋２、＋２の周期を有する。単一
櫛歯状電極ユニットに比して２．５倍だけ大きな周期で
コントラストに有効な場の幅がもたらされる。

第二の要求条件を満足させるために、第一の櫛歯状電極
ユニット１６または第二の櫛歯状電極ユニット】７の、
暗条線を閉じ、または開く電極は中間電位−１または＋
１に設定されており、それによってそれに統く明条線の
部分への誘導障害が避けられる。この４つの電位による
制御は電位設定の２進的な形成には不都合ではなく、と
言うのは上記の中間電位の印加が暗条線のその都度の末
端のところでのみ行われるからであるが、但しこれはい
ずれにせよデータ的にマーキングされている。

電極ベルト１２は、好ましくは半導体ウェハであるよう
な基板１３の狭幅側の上に存在しているのが好都合であ
る。このものの上側の広幅側の上にマイクロ石版印刷技
術によって幾つかのスイッチ１８が設けられており、こ
れらの各各は第一の櫛歯状電極ユニット１６のそれぞれ
の電極１５とリード線１９によって固く結合されており
、そしてこれによってそれぞれの電極１５に好ましくは
４つの切り換え可能な電位のうちの一つの電位を選択的
に与えることができ、これらの電位はリード線２０を介
して電圧源２１から供給されている。

これらのスイッチはマルチプレクサ２２を介して第一の
モジュレータ段階の、電位設定が第一の櫛歯状電極ユニ
ット１６の電位設定と同じであるような制御レジスタ２
３によって並行的に制御され、−四− ２８− その際この制御レジスタ２３の各記憶セルには第一の櫛
歯状電極ユニット１６のそれぞれの電極１５が結線技術
的に従属されている。基板１３の下側広幅側の上に同様
に幾つかのスイッチ、マルチプレクサおよび接続導線が
設けられている。それらのスイッチにも同様にリード線
２０を介して電圧源２１の各電位が加えられている。第
一モジュレータ段階の、マルチプレクサ２２によって数
の減少された制御導線２４は、電子銃１、電子線限定オ
リフィス４．４極子レンズシステム５、レンズシステム
８、基板１３およびスライド可能なテーブル１１が格納
されている真空ハウジング２６を通して気密な引出し部
２５を有している。

制御導線２４は第一モジュレータ段階の制御レジスタ２
３の並列出力部に通じている。第二のモジュレータ段階
の制御レジスタ２７の出力は制御導線２８によって第二
の櫛歯状電極ユニット１７の各スイッチとマルチプレク
サを介して結合されている。制御レジスタ２７の電位設
定は第二の櫛歯状電極ユニット１７の電位設定と同じで
ある。

３０− 前記第三の要求条件を満たすために、その都度の条線パ
ターンのために必要な電位設定が、第２および第３図に
説明されているような、ユニバーサルシフトレジスタ２
９．３０および３１．３２の中で進行しているシフトタ
クト（このタクト数ｔはその条線パターンには無関係で
あって且つ例えばｔ≦１０に限定されている）の一連の
シーケンスの結果として制御レジスタ２３および２７の
中で作り出される。これら両方の制御レジスタ２３およ
び２７はそれぞれ二つの並列出力部を有し、これらに上
記４つのユニバーサルシフトレジスタ２９ないし３２の
並列出力が加えられている。

各並列導線の中にそれぞれ３つの並列出力部を有する各
−個のバッファー３３およびグリッド３４が、四条線の
プログラムされた部分に残存している暗条線の残りを明
キーイングするために設けられている。

各ユニバーサルシフトレジスタ２９ないし３２の並列入
力は、東線パターンと無関係の初期電位設定、すなわち
周期−２、−２、−２、−２、＋２または３１− −２、＋２、＋２、＋２．＋２を有する暗条線電位設定
が記憶されているそれぞれの固定値記憶袋［２５の並列
出力に加えられている。

コンピュータ３６が、並行運転においてその条線パター
ンの諸データに依存して制御レジスタ２３および２７の
部分制御レジスタへの分解と、およびシフトタクトの休
止時においてユニバーサルシフトレジスタ２９ないし３
２の部分シフトレジスタへの分解とを制御する。このコ
ンピュータはまた、左または右のシフトの方向およびそ
のシフトタクトの数をも制御する。

第２．１図および２．２図は本発明に従う方法と装置と
の、櫛歯状電極ユニットの櫛歯に垂直方向の、制御に有
効な電場範囲の拡大に関連する部分を説明するものであ
る。

第２．１図には二重の櫛歯状電接ユニット３７が示され
ている。第一モジュレータ段階の櫛歯状電極ユニットは
１６で、そして第二のそれは１７で示しである。第一の
櫛歯状電極ユニット１６の上では、交互にそれぞれ二つ
づつの、隣り台った３２− 線条の形に形成された各電極１５が電気的に短絡されて
おり、そして第二の櫛歯状電極ユニット１７の上におい
ても同様であるが、但し第一の櫛歯状電極ユニット１６
の各ブリッジされた残量間隙３８が第二の櫛歯状電極ユ
ニット１７のそれらと互い違いになるように配置されて
いる。ブリッジされていない区間だけが活性化可能であ
る。粒子線の伝播方向は図面の面でそれらの桟体と平行
であり、そして櫛歯状電極ユニット１６から櫛歯状電極
ユニット１７への方向を向いている。粒子線伝播方向に
前後して並んだ区間、すなわちそれぞれ第一の櫛歯状電
極ユニット１６の中の一つの区間と第二の櫛歯状電極ユ
ニット１７の中の−っの区間とが条線ゾンデ７の一つの
像要素と共通的に共役しており、と言うのはそれら両方
の櫛歯状電極ユニットの各桟体の長さが一括してなおそ
のアナスチグマチックに像を写し出す光学システムの焦
点深度（Ｓｃｈａｅｒｆｅｎｔｉｅｆｅ）の範囲内にあ
るからである。しかしながら、前後して配置された上記
両方の区間のうち、常に一方の区間のみが活３３− 性化可能であり、と言うのはもう一方の区間のそれら桟
体が短絡されているからである。条線ゾンデ９の各像要
素に順番に番号を付した場合に奇数番号の像要素には第
一のモジュレータ段階（１６）の活性化可能な各区間が
、そして偶数番号の像要素には第二のモジュレータ段階
（１７）の各活性化可能な区間が対応する。一方の櫛歯
状電極ユニットのそれぞれ隣り合った二つの電極１５が
交互に短絡されているので、第一の櫛歯状電極ユニット
１６の格子間間隔、また同様に第二の櫛歯状電極ユニッ
ト１７のそれも２の係数で拡大されてしまう。これは１
：１の比のパターンスクリーンの格子間隔に合わせられ
ている。

一方が活性化可能で他方が活性化不可能な上記第一のモ
ジュレータ段階の二つの隣り合った区間およびこれの背
後に存在する、一方が活性化不可能で他方が活性化可能
である上記第二のモジュレータ段階の二つの区間が一つ
のチャンネルを確定する。上方から下方へ通してその格
子間隔の相互間距離で記入されている直線３９がこのよ
うな幾−詞一 つかのチャンネルへの分割を象徴的に示している。

一つのチャンネルの入口は第一の焦点線６の上の、互い
に隣り合った二つの区間によってマークされた部分であ
り、そしてその出口は上記部分と共役の、条線ゾンデ９
の−にの像要素対に続いている。この入口と出口との間
でこのチャンネル幅のほぼ半分の解像度のアナスチグマ
チックな像形成状態が生じている。

このチャンネルのなかを流れる電子流は上記入口に接す
る部分の電場の、コントラストに有効な電場強度によっ
て制御される。本発明においては、この電場強度は第一
または第二のモジュレータ段階の上記チャンネル入口を
マークする各電極の間に存在する電位差によってのみ専
ら作り出されるものではない。第一の櫛歯状電極ユニッ
ト１６または第二の櫛歯状電極ユニット１７の、上記チ
ャンネル４０の入口をマークしている両方の区間４１　
および４２は第２．２図の電位の粁過かられかるように
活性化されていない。それにも拘らずこのチャンネルの
出口にある像要素対は暗制御され３５− ている。これは二つのモジュレータ段階を用いることに
よって可能になり、と言うのは隣り合った二つのチャン
ネルの各活性化可能な区間内で同一符合の電位差、すな
わちコントラストに有効な同一方向の電場強度が形成さ
れるからである。これらがその活性化されていないチャ
ンネル４０の上に両側から張り出し、ここでこれらが加
え合わされてこれを暗く制御する。この挙プｌは片勾配
の電位差を設定することによって支持される。

チャンネル４３および４４の中でそれら活性化をもたら
す電位差は異なった符合を有し、そしてそれらコントラ
ストに有効な電場強度は逆方向を向いている。これによ
ってそれら両方の電場強度が引き算されるような、一方
のチャンネルから他方のチャンネルへの移行部分におい
て、コントラスト偏向が弱められ、これは第２．３図に
おいて線を引いて陰影付けした各部分４６と４７とを分
離している無地のままに残した楔形部４５で示しである
。この楔形部４５はそのアナスチグマチックに像を写し
出す光学システムによっては解像さ　７３６− れずに、その該当するチャンネル像要素対の僅かな白化
のみをもたらし、これはターゲット１０を被覆している
塗膜層を貫通して露光するには不充分であり、従ってマ
イクロ石版印刷技術に障害を及ぼさない。

本発明によればこの明るい楔形部４５は、それら逆向き
の電位差が暗条線の縁部のところの電位差に比して本質
的に片勾配的に設定されていることによって狭小化され
る。暗条線の縁部においてはパターンスクリーンとのチ
ャンネルスクリーンの重なり合いの正確さの理由から、
最後の暗制御されたチャンネルの、次の最初のチャンネ
ルへの誘導障害は許容されない。この理由によって本発
明は、二重櫛歯状電極ユニットの各電極１５にそれぞれ
４分電位の一つが加えられており、その際この二重櫛歯
状電極ユニットの各電極１５が電子的スイッチ１８を介
して４極子分圧器のそれぞれの端子と結合されている場
合を包含する。

総合的に見て、前にあげたＤＤ−ＭＰ特許公報第１５８
．１９７号に記述されている発明に較べて、二重３７− の櫛歯状電極ユニット３７の表面に対して垂直の方向の
、そのコントラストに有効な電場範囲のより大きな幅が
与えられており、それによって第一焦点線６の幅をより
広く、および／またはこのものの櫛歯状電極の櫛歯との
間隔をより大きく調節することが可能となる。

第２．２図より、第二のモジュレータ段階の、図に破線
で示した電位設定が実線で示した第一モジュレータ段階
の電位設定に対して鏡像的に逆転した形で経過すること
が明らかである。種々の暗条線を作り出すに当って、パ
ターンスクリーンの網目寸法に、好ましくはそれら両方
の櫛歯状電極ユニットの電位設定の上述の関係を用いる
ことが本発明の特徴の一つである。

二重櫛歯状電極ユニット３７の第３．１ないし３゜１３
図に示した電位設定パターンは、長さがそのパターンス
クリーンの単位において整数的であって２よりも大きい
ような全ての暗条線を作り出すのに用いられる。それら
はコントラスト偏向の縁部尖鋭度および電場幅に関して
の諸要求条件を３８− 満足し、そしてその露光用パターンの圧縮された諸デー
タを電（＆設定のためのデコードされたデータに変換す
るのに用いられる。

条線９のそれぞれの条線パターンのために必要な電位設
定は内容的に第１図の各制御レジスタ２３および２７の
中で予め形成され、そしてこれはデータが予め一次的に
与えられている各暗条線の位置と長さとに対応する電位
設定パターンの一連のシーケンスよりなる。条線ゾンデ
９のそれぞれの条線パターンの全電位設定パターンの形
成は並行運転において例えば１０個のタクトステップ以
内に行われる。

成る条線パターンの各暗条線の長さＱには、特定の幾つ
かのグループが従属しており、これらは、そのインデッ
クスｎが、図形的にその下側レベルを」二側レベルに対
して支持している支持部４９の数を示しているようなグ
ループである。第３．１ないし３．５図においてｎ＝５
であり、そして一定のｎにおいて制御できる暗条線の長
さはｉ　”＝＋４′：＋１６”−“ｏ＊−ｃ’ｔ、−ａ
ぶ・１°、６）’Ｊ！いし３．９図においてはｎ’＝＝
３であり、そして一定のｎにおいて制御可能な暗条線の
長さはｎ＝９からｎ＝６に達する。第３．１０ないし３
．１３図においてはｎ　＝　１であって、その一定のｎ
において制御可能な暗条線の長さはｎ＝５からｎ＝２に
達する。

破線で示した第二のモジュレータ段階の電位設定は実線
で示した第一のモジュレータ段階の電位設定と鏡像対称
的に逆転している。

長さがＱ−１４よりも大きな暗条線の電位設定パターン
は第３．１　ないし３．５図と同様にして形成される。

インデックスｎを有するグループにおいて代表される最
大長さＱ　ｍａｘはＱｒｎａｘ　＝＝　−１＋　５Ｘ（
ｎ　＋　１）／２であり、そしてＤｍａｘ−Ｄの値は、
電位設定パターンの中心に対して対称的に、第３．１な
いし第３．５図と同様に狭められているべき支持部４９
の数の４倍と等しいか、またはそれよりも小さい。

Ｑｍａｘの長さの暗条線の電位設定パターンがそそれぞ
れの縁部の電位段状変化部を無視ずれば内３９− 容的に、その電位設定が−２、−２、−２、−２、＋２
または−２、＋２、÷２．＋２、＋２のパターンに従っ
て周期的に連続するそのシミュレートして暗制御された
条線ゾンデ９の初期電位設定と同一である。

最高で４つの升目単位だけ例えば右方へこの初期電位設
定をタクトすることによって、成るグループのそれぞれ
の、ｎ　ｍａｘに設定されている暗条線の電位設定パタ
ーンの位置においてこの初期電位設定を正しい位相で位
置合わせすることができる。

この電位設定パターンの長さをそれぞれの暗条線の予め
与えられている長さに合致させるためには、同様に最大
で４つのタクトしか必要とせず、と言うのは成る一つの
グループ内では最高で４つの支持部４９だけしか狭める
ことができないからである。

第４．１ないし４．３図には櫛歯状電極ユニットの電極
１５の幾つかの実施態様があげられている。

本発明に従う方法は、前述のＤＤ−ｖＰ特許公報第１５
８．１９７号においてあげられているような、その第２
．１図に示す桟体５０がそれらの相互間の間隔４ｌ −４０＝ に比して細いと言う要求条件を除き得る利点をもたらす
。それら細い桟体または薄い導電体の代りに帯状の電極
５１　を使用することができる。

第４．１図においてはそれら帯状電極５１の幅は第２．
１図に示されていると同様に櫛歯状電極ユニットの桟体
間隙の幅と等しい。

第４．２図では電極間間隔５２は電極幅よりも小さく、
これは各ＮＩ！を互いに半導体的に絶縁している基材の
帯電に基づく種々の障害を避けるために好ましい。

第４．３図では各電極はその絶縁性基材５３から耳状に
突出している。

二重櫛歯状電極ユニットの各電極への、第１図に示され
ているリード線１９および２０は、この二重櫛歯状電極
ユニットが狭幅側の上に載っている半導体ウェハの開広
幅側の上に設けられていることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う装置の一実施例の図式説明図、第
２．１ないし２４３図は本発明に従う方−４２＝ 法と装置との、電子流制御に有効な電場域の拡大に関連
する部分の説明図、第３．１ないし３．１３図は暗条線
を作り出すための二重櫛歯状電極ユニットの電位設定パ
ターンの説明図、第４．１ないし４．３図は櫛歯状電極
ユニットの種々の実施態様を示す。 １・・・電子銃　２・・・電子線束 ５・・・４極子レンズシステム ６．７・・・焦点線 ８・・・レンズシステム ９・・・条線ゾンデ　１０・・・ターゲット１１・・・
テーブル　１２・・・電極ベルト１３・・・基板 １４・・・スリットオリフィス １５．５１凌・・電極 １６．１７．３７・・・櫛歯状電極ユニット２１・・・
電圧源　２２・・・マルチプレクサ２３．２７・・・制
御レジスタ ２９．３０．３１．３２・・ユニバーサルシフトレジス
タ３５・・・固定値記憶装置　３６・・・コンピュータ
４０．４３．４４・・・チャンネル 手続補正用 昭和６０年７月９Ｅｌ 特許庁長官　殿 １、事イ！１の表示 昭和５９年　特　許　願　第１３５３／１６月２、発明
の名称 ターゲラ！へに粒子線を照射する方法と装置３、補正を
する者 事１１との関係　特許出願人 住　所　ドイツ民主共和国　６９　イエーナカール・ツ
アイス・ストラツセ　１ 名　称　ベブ・カール・ツアイス・イエーナｍ　籍　ド
イツ民主共和国 ４、代理人 住　所　東京都港区西新橋２１５−１７１　６・補″Ｔ
−（７）対象　明細書お１°“図面別　紙 （１）明細書中「４、図面の簡単な説明」の欄を次の通
り訂正する。 イ）第２行目（第４２頁末行）「第２．１ないし２．３
図」を、「第２図」と訂正する。 口）第４３頁第２行目「第３．１ないし３．１３図」を
、［第３図（その１）おＪ：び（イの２）」と訂正する
。 （２）第２図および第３図を別添の通り訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）中でも半導体の上に設けられている層の中に露光
   用の原パターンを形成させる目的でこの層に、成る粒子
   線放射源、特に電子線放射源より発せられる、条線ゾン
   デの形に形成された断面の電子線束がその加工されるべ
   きターゲットの成る１部分にその都度ノｕ向されていて
   且つこのものの強度が上記条線ゾンデの長手方向に制御
   可能にパターン化されているような電子線を照射し、そ
   の際。 成る櫛歯状電極ユニットの上に焦点合わせされた第１の
   焦点線と、スリット開口の上に焦点合わせされた第２の
   焦点線とからなる、アスチグマチックに形成された電子
   線コンプレックスに対して、異方性のコントラスト偏向
   感度を有する電子線モジュレータを作用させ、それによ
   り上記条線ゾンデをその長手方向に隙間なく且つ数えあ
   げることができるように多数の像要素に分解するよう１
   − にし、そしてこれら像要素は条線パターンを再現するた
   めに、成る櫛歯状電極ユニットの上の、時制御された各
   像要素と共役の区間を成る電位差の印加により活性化す
   ることによって制御可能に晴キーイングすることができ
   、そしてここで有効な場の強さが上記のそれぞれの区間
   の線束を成るスリットオリフィスの開口を介して偏向さ
   せるような、ターゲットに粒子線、中でも電子線を照射
   する方法において、上記条線パターンの再生のためにコ
   ントラスト偏向を段階的に作り出し、その際第１のモジ
   ュレータ段階においては奇数番号の像要素と共役の区間
   のみが活性化され、そして第２のモジュレータ段階にお
   いて偶数番号の像要素と共役の区間のみが活性化される
   こと、そして個々の区間における電位差の大きさは、条
   線ゾンデの上記暗キーイングしようとする部分に沿って
   上記各像要素を暗キーイングするのに、これらの暗キー
   イングしようとする像要素の数よりも少ない数の区間が
   活性化されるように調節されていて、それにより、その
   像要素を暗キーイングする各区２− 間のそれぞれの連係範囲に沿って活性化された区間と活
   性化されなかった区間との一連の周期的なシーケンスが
   生じること、および外部的な制御ロジックがその条線ゾ
   ンデの暗キーイングされるべき各部分の位置と長さとに
   対応して一連の活性化区間／不活性化区間の周期的なシ
   ーケンスを２進的にシミュレートし、そして中でも電子
   的回路を介して並行運転において上記櫛歯状電極ユニッ
   トの各電極を特定の電位に設定することにより、その露
   光用パターンに相当して条線ゾンデのパターン化が制御
   されることを特徴とする、上記粒子線照射方法。 （２）条線ゾンデの暗キーイングしようとする部分を限
   定している像要素と共役の区間においては残余の活性化
   された区間におけるよりも小さい電位差が作り出される
   、特許請求の範囲第１項記載の方法。 （３）一連の活性化区間／不活性化区間の周期的なシー
   ケンスを作り出すために、そのパターン化の制御過程の
   ための外部制御ロジックの同一の初期状態より常に出発
   し４そしてこの初期状態は好ましくはその活性化された
   各区間の間の可能な最大間隔によって定められ、その際
   全ての像要素はなお暗キーイングされている、特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 （４）それぞれの暗条線の、第１および第２のモジュレ
   ータ段階の各活性化された区間の相互の関係を、好まし
   くはその第１および第２のモジュレータ段階の電位設定
   がそれぞれの暗条線の中心に関して鏡像的に逆対称であ
   ることよりなるような関係とすることにより、これら第
   １および第２のモジュレータ段階の電位設定を条線パタ
   ーンと無関係な固定的相互関係にする、特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 （５）粒子線モジュレータの上記異方性のコントラスト
   偏向感度を、第２の焦点線とスリット開口の長手軸との
   間の角度が調節されるように変化させる、特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 （６）条線ゾンデの制御可能なパターン化ののために条
   線ゾンデの暗キーイングしようとする部分の位置と長さ
   とに応じて電位設定パターンを時間的に並行して形成さ
   せ、そして電子的スイッチング装置を制御するために待
   機させる、特許請求の範囲第１項記載の方法。 （７）中でも半導体の上に設けられている層の中に露光
   用の原パターンを形成させる目的でこの層に、成る粒子
   線放射源、特に電子線放射源より発せられる、条線ゾン
   デの形に形成された断面の電子線束がその加工されるべ
   きターゲットの成る１部分にその都度指向されていて且
   つこのものの強度が条線ゾンデの長手方向に制御可能に
   パターン化されているような電子線束を照射し、その際
   、成る櫛歯状電極ユニットの上に焦点合わせされた第１
   の焦点線と、スリット開口の上に焦点合わせされた第２
   の焦点線とからなる、アスチグマチックに形成された電
   子線コンプレックスに対して、異方性のコントラスト偏
   向感度を有する電子線モジュレータを作用させてそれに
   より、上記条線ゾンデをその長手方向に隙間なく且つ数
   え上げることができるように多数の像要素に分解するよ
   ５− ４− うにし、そしてこれら像要素は条線パターンを再現する
   ために、成る櫛歯状電極ユニットの上の、暗制御された
   各像要素と共役している区間を成る電位差の印加により
   活性化することによって制御可能に暗キーイングするこ
   とができ、そしてここで有効な場の強さが上記のそれぞ
   れの区間の線束を成るスリットオリフィスの開口を介し
   て偏向させるような、ターゲットに粒子線、中でも電子
   線を照射する方法を実施するための装置において、両方
   のモジュレータ段階のそれぞれに各１個の櫛歯状電極ユ
   ニットが従属しており、そして電位差の大きさの調節の
   ために、外部的な制御ロジックによって作動される電子
   的スイッチング装置−と結合している櫛歯状電極ユニッ
   トの各電極を異なった電位、中でも４つの異なった電位
   に設定しであることを特徴とする、上記装置。 （８）両方の櫛歯状電極ユニットが光軸の方向に直接前
   後して且つ互いに平行に配置されている、特許請求の範
   囲第７項記載の装置。 （９）両方の櫛歯状電極ユニットが半導体ウエハ６− の狭幅側の上に設けられている、特許請求の範囲第７ま
   たは第８項記載の装置。 （］０）第２の焦点線とスリットオリフィスの間口との
   間の角度の調節のために粒子線モジュレータ内にその第
   １および第２の焦点線の間に回転対称的または４極子対
   称的な形状の、電気的および／または磁気的な場を形成
   するための公知の手段が配置されている、特許請求の範
   囲第７項記載の装置。 （１］）櫛歯状電極ユニットの各電極が偏平状に構成さ
   れていて且つ、第１の焦点線に対して平行で、また光軸
   に対しても平行な１平面内に設けられており、そして好
   ましくはその幅が次のような大きさ、すなわち櫛歯状電
   極ユニットの各隣り合った電極を互いに分離している狭
   い溝に至るまでこの櫛歯状［極ユニットの粒子線に向い
   た側の殆ど全表面が導電性であるような大きさである、
   特許請求の範囲第７項記載の装置。 （］２）櫛歯状電極ユニットが半導体ウェハの表面；　
   内１°第１″′焦・直線８乎行１°設置すられ１パる・
   特許請求の範囲第７項記載の装置。 （１３）アスチグマチックに形成された粒子線コンプレ
   ックスの軸をわん曲させるための公知の手段が設けられ
   ている、特許請求の範囲第７または第１２項記載の装置
   。 （１４）アスチグマチックに形成された粒子線コンプレ
   ックスの軸をわん曲させるために、その出てくる粒子線
   束の軸が入射する粒子線束の軸と平行となるように、多
   数の電気的偏向系がその粒子線の伝播方向に配置され且
   つそれらの場が形成される、特許請求の範囲第１２また
   は第１３項記載の装置。 （１５）制御ロジックの幾つかの部分が半導体ウェハの
   上に設けられている、特許請求の範囲第９または第１２
   項記載の装置。 （１６）櫛歯状電極ユニットの制御有効表面の汚染を防
   止するため゛の公知の手段が設けられている、特許請求
   の範囲第７項記載の装置。 （１７）外部制御ロジックが、周期的な初期電位設定を
   記憶するための記録装置と、電位設定パターンを形成す
   るためのユニバーサルシフトレジスタと、条線ゾンデの
   明キーイングしようとする部分の、上記電位設定を形成
   するグリッドおよびバッファーと、および櫛歯状電極ユ
   ニットの各電極を種々の電位に設定するスイッチ装置の
   制御用の制御レジスタとを特徴する特許請求の範囲第７
   項記載の装置。