JPS6237808B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 電子ビームと試料１０，１２の間に相対的な
動きを、第１のあらかじめ決められた速度でＸ方
向に、また第２のあらかじめ決められた速度でＸ
方向に垂直なＹ方向に起こさせ、電子ビームによ
り試料を照射するためのラスタ走査電子ビームリ
ソグラフイシステムの操作方法において、 電子ビームを、試料の選択された複数の部分の
それぞれの上に、該第１および第２のあらかじめ
決められた速度で、試料の表面を正規のラスタ走
査する間に各部分が露出される時間より著しく長
い時間滞在させるよう、Ｘ方向およびＹ方向の両
方の動きを補償するために、補償偏向信号を発生
することを特徴とする操作方法。

２ 請求の範囲第１項に記載された方法におい
て、試料はあらかじめ決められた該速度で走査さ
れた時、電子ビームに対し相対的に感度がなく長
時間露出された時、ビームに対し感度があるレジ
スト膜で被覆され、ビームは試料表面の大部分を
走査している間はブランクで、特定のＹ方向走査
に沿つた選択された点においてブランクでなくな
り、該点は試料の選択された複数の部分の中心を
規定することを特徴とする操作方法。

３ 請求の範囲第２項に記載された方法におい
て、次に続くＹ方向走査期間中、特定の該Ｙ方向
走査線に沿つた選択された複数の部分上にビーム
を滞在させるため、そのＹ方向走査期間中、Ｘ方
向の補償偏向信号を発生することを特徴とする操
作方法。

４ 請求の範囲第３項に記載された方法におい
て、補償用Ｘ方向偏向信号を発生する工程は、更
に、次の該Ｙ方向走査期間のそれぞれにおける所
定の時間幅の間、該補償用Ｘ方向信号の大きさを
一定に保ち、Ｙ方向走査期間ごとに、順次該大き
さを増すようにすることを特徴とする操作方法。

５ 請求の範囲第４項に記載された方法におい
て、該レジスト被膜は高分解能と処理が容易であ
ることを特徴とするポジ形フオトレジストを特徴
とする操作方法。

技術分野 本発明は半導体デバイス及び回路の製作、より
具体的には、光ビーム及び電子ビームリソグラフ
イ工程の両方を含むマイクロリソグラフイ・プロ
セスに係る。

発明の背景 微細構造の集積デバイス製作プロセスの各異な
る工程中、直接電子リソグラフイとフオトリソグ
ラフイを用いることは知られている。そのような
プロセスにおいてデバイスのより厳密さを必要と
する部分のいくつかを規定するのに、電子ビーム
露出システムを用いると有利である。その他の部
分はフオトリソグラフイにより規定される。

そのようなハイブリツドプロセスのリソグラフ
イ工程の場合、高感度の電子ビームレジストが用
いられる。これらのレジストを用いることによ
り、レジストで被覆されたウエハの広い面積まで
も、電子ビームシステムで露光することが、場合
によつては経済的である。しかし、実際にはその
ようなレジストは、典型的な場合、(1)厚い膜中の
現像されたパターンの解像度は、比較的悪い、(2)
実際上重要な多くのドライエツチングに対し、比
較的許容度が小さい、(3)電子ビームレジストをフ
オトリソグラフイ製作工程中のフオトレジストに
置きかえると、露出工程それ自身以外に、標準の
フオトリソグラフイプロセスの多くの工程を修正
する必要があるという不利益がある といつた特
徴がある。特にこれらの理由により、電子ビーム
システムをフオトリソグラフイ・デバイス製作プ
ロセスの代りに使用しようとする提案は、これま
でふつう魅力がなかつた。

更に、そのようなハイブリツド製作プロセスに
おいては、（感度のよい電子ビームレジストでは
なく）比較的感度の低いフオトレジストを、ラス
タ走査型の高速電子ビームシステムで露光するこ
とは、不適当であることがわかつた。

本発明の要約 本発明の原理の基本的な特徴に従うと、電子ビ
ーム露出システムのラスタ走査モードを、独特の
モードに修正することにより、高分解能及び高プ
ロセス性を示す比較的感度の低いポジ型フオトレ
ジストの低密度の形状を直接規定するのに適用で
きることが認識できる。その結果、そのような電
子ビーム露出システムを、そうでなければ微細構
造デバイスのある種の重要な部分を規定するの
に、フオトリソグラフイ製作プロセスを用いる工
程の補助手段として用いると便利である。

具体的には、本発明は連続的に移動するテーブ
ル上に支持されたフオトレジスト被覆試料を照射
するラスタ走査モード操作電子ビームリソグラフ
イシステムの新しい操作法に係る。本方法は、テ
ーブルの移動と、システムのラスタ走査偏向信号
を補償する偏向信号を発生し、電子ビームを低密
度パターンの選択された複数の部分のそれぞれの
上にのみ、各部分が試料面の正規のラスタ走査中
露出される時間より、本質的に長い時間当る工程
を含む。

本発明の１実施例においては、ラスタ走査型の
通常の電子ビーム露出システムに、静電偏向器が
つけ加えられる。選択された時間の間、ビームは
ブランクにはせず、追加された偏向器が露出シス
テムの標準的な電磁偏向ユニツトにより生じたラ
スタ走査信号を、正確に補償するように、制御さ
れる。そのようにして、電子ビームはフオトレジ
スト被覆試料の選択された各部分に対し、実効的
に静止状態で十分長い時間維持され、特別の化学
反応が起り、続く現像で所望のパターンが形成さ
れる。

もう一つの実施例においては、先に述べた静電
偏向器は露出システムの電子柱には含まれていな
い。その場合、標準的な電磁偏向ユニツトにより
発生されるラスタ走査信号は、電磁及び補償静電
偏向信号の両方を発生することにより得られる合
成信号に等価な一組の信号を発生するように修正
される。

本発明のいくつかの実施例においては、電子露
出システムにスポツトサイズ可変能力を加えると
有利である。その場合、照射される選択されたフ
オトレジスト部分の寸法は、選択的に制御でき
る。たとえば、これは電子柱中に偏向ユニツトを
間にして、二つの分離された穴を設けることによ
り、実現できる。そのようなシステムにおいて
は、最初の電子ビーム照射口の像を急速に偏向
し、それによりビームで照射された第２の窓の部
分を変えることが可能である。従つて、第２の窓
を通して伝播されるビームは、レジスト被覆試料
の表面上に、サイズ可変書き込みスポツトを形成
するよう縮小される。

書き込みスポツトの寸法を制御する他の方法も
可能である。たとえば、柱に含まれている電磁レ
ンズの一つの強さは、より大きなあるいはより小
さな像を形成するため、変化させるよう制御でき
る。その場合、変化するレンズの下流にあるもう
一つの電磁レンズは、試料の表面上にサイズ可変
スポツトビームの焦点のあつた像を形成するよう
に、対応して調整される。

【図面の簡単な説明】

本発明、その上に述べた特徴及びその他の特徴
を完全に理解することは、図面に伴い以下で述べ
る詳細な記述を考察することにより、可能とな
る。第１図は本発明の原理に従い作られた電子ビ
ーム露出システムの具体例をダイアグラムで示す
図、第２図は照射すべき３個の電極窓領域を表す
フオトレジスト被覆半導体ウエハの一部を、簡単
化して示す配置図、第３図はフオトレジスト層の
照射が行なわれる位置において、正規のＹ方向ラ
スタ走査偏向信号が補償される方式を示す図、第
４図はそれに続くＹ方向走査中、露出システムの
Ｘ偏向が制御される方式を示す図である。

詳細な説明 第１図は基板１２上に支持されたフオトレジス
ト層１０の上面上の任意の指定された位置に、サ
イズ可変電子スポツトを制御して移動させる具体
的なリソグラフイ装置の例を示す。一方、基板１
２は通常のＸ―Ｙ―移動テーブル１６上にマウン
トされている。

第１図の電子ビーム装置は、二つの主要成分か
ら成ると考えてもよい。一方は柱それ自身であ
り、他方は柱の中の各種要素の動作を制御するた
め、柱に接続された装置１４である。柱は1974年
４月２日 エル・エイチ・リンに承認された米国
特許第3801792号及び1975年８月19日 アール・
ジエイ・コリア及びデイー・アール・エリオツト
に承認された米国特許第3900737号に述べられて
いる柱に示されているものに一般的に似ている高
精度高速偏向及びブランキング能力を特徴とす
る。加えて、第１図に示された具体的な柱は、サ
イズ可変スポツト走査能力を更に特徴とする。

第１図の装置は他の主要な要素として、制御装
置１４を含む。たとえば、装置１４は先に述べた
コリア―エリオツトの特許に示されている一般の
形のものである。装置１４は電子ビームを組織的
に制御、偏向、走査し、ブランクするために、上
に述べた柱に電気信号を供給する。更に、装置１
４は電子ビーム走査動作中、当業者に周知の方式
で、試料表面１０を機械的に移動させるため、Ｘ
―Ｙテーブル１６に制御信号を供給する。

第１図の具体的な電子柱は、通常の電子源１８
を含む。たとえば、源１８は標準的な六硼化ラン
タン電子エミツタから成る。源１８のすぐ下流
で、源１８から放出された電子軌道は、たとえば
直径約50ミクロンのいわゆるクロスオーバ又はソ
ース・イメージ点２０を通る。その後、電子の軌
道は次第に広がり、電子が縦軸２２に沿つて試料
表面１０まで下流に進むとともに、一点に集ま
る。

たとえば、第１図の電子柱は標準的なコイル２
４を含み、それによつてクロスオーバ点２０から
出た電子の軌道は、縦軸２２に対し、正確に中心
に来る。その後、電子ビームは貫通する正確に形
成された窓２８を含むマスクプレート２６に向け
られる。ビームはプレート２６中の開口又は窓２
８の全体を一様に照射するように、かつプレート
２６の直下で、窓２８の形状に正確に対応する断
面領域を有するように制御される。

例としてのみ、第１図のマスクプレート２６
は、電磁界レンズ３０とともにマウントされ集積
ユニツトを形成しているように示されている。第
１図の柱の中にレンズ３０を含むことは、常に必
要ではない。そして、含まれた場合でも、レンズ
３０は必要ならばプレート２６とは別にして、離
してもよい。もし含まれても、レンズ３０は常に
電子ビームの断面形状を、プレートの下流側で拡
大あるいは縮小するよう制御される訳ではない。
しかし、以下で述べる次の下流レンズと組合せ
て、レンズ３０は上に述べた柱に沿つた電子の伝
播を最大にし、軸２２上に続くクロスオーバ点の
位置を選択的に制御するのに役立つ。

第１図のマスクプレート２６を通過する電子ビ
ームの断面形状は、窓２８の形状で決る。そし
て、このビーム形状は通常の電磁レンズ３６（た
とえば、鉄磁極ピースをもつた環状コイル）を通
つて伝播する。レンズは第２のマスクプレート４
０の上に、先に述べた窓の像を形成する。プレー
ト４０は正確に形成された窓４２を含み、たとえ
ば電磁界レンズ４４とともにマウントされ集積ユ
ニツトを形成する。

第１図のプレート４０上にマスクプレート２６
中の窓の像を、あらかじめ決められたように静止
させて位置合せすることは、たとえば、上に述べ
た柱の中に、位置合せコイル４６を含ませること
により、確実に行える。

第１図の第２のマスクプレート４０上の電子ビ
ーム照射口２６の像の位置は、電子ビームが試料
表面１０上を走査している間、高速で選択的に制
御される。これはビームをＸ又はＹ方向の一方又
は両方に移動させるよう配置された、たとえば第
１図に示された偏向器４８により、行われる。偏
向器４８は２対の垂直に配置された静電偏向板か
ら成ると有利である。静電プレートの代りに電磁
偏向コイルを用いてもよいが、これは通常偏向速
度と精度を幾分損うことになる。静電偏向又は電
磁偏向のいずれを用いるにしても、偏向器４８は
第２のマスクプレート４０上のプレート２６中の
窓の像の位置を合わせるのに用いることができ
る。これは偏向器４８に定常状態の中央配置信号
を供給することにより、行える。その場合、もち
ろん分離された位置合わせコイル４６は柱から省
いてもよい。

第１図の電子柱の窓のあいたプレート４０を通
つて伝播される電子ビームの断面積は、次に縮小
される。これは、プレート４０の下流に配置され
た３個の通常の電磁レンズ６４，６６及び６８に
より、行われる。本発明の原理に従う具体的な一
実施例においては、これらのレンズはそれを通つ
て伝播するビームの縮小の割合を、全体で400に
するよう設計される。より具体的には、これらの
レンズはマスクプレート４０により伝播されるビ
ームの先に述べた断面積を縮小し、かつその減少
したものを試料表面１０上に像として結ばせるよ
うに、選択される。全体の縮小率が400で、プレ
ート直下におけるビームの断面が、200×800ミク
ロンという具体的な場合には、表面１０上に像を
結んだ電子スポツトは、幅0.5ミクロン、高さ２
ミクロンの静止した長方形になるであろう。

第１図の列に含まれた他の要素は、特性上は通
常のものである。―偏向ユニツトを除いては、こ
れらの要素は、たとえば先に述べた特許及び明細
書に述べられている柱に含まれている対応する部
分と同一でよい。これらの要素はビーム制限開口
プレート７０、開口ブランキング・スポツトプレ
ート７６及び電磁偏向コイル７８〜８１を含む。

もし、第１図のビームブランキングプレート７
２及び７４が駆動されると、軸２２に沿つて伝播
する電子ビームは、プレート７６の窓のあいてい
ない部分に当るように偏向される。そのようにし
て、電子ビームは先に述べた時間中、表面１０に
現れるのを阻止される。もし、ビームがそのよう
に阻止されないと、それはコイル７８〜８１によ
り、試料表面１０の指定された任意の所定の位置
に、現われるように選択的に偏向される。表面１
０の他の領域への駆動は、たとえば当業者には周
知のように、計算機制御マイクロマニユピレータ
により、機械的に移動することにより行える。

加えて、第１図の柱は偏向器８２を含む。これ
らの偏向器の目的については、以下で述べる。

第１図に示された柱は、装置１４により、いわ
ゆるラスタ走査モード動作をするように制御され
る。このモードについては、先に述べたコリア―
エリオツトの特許に述べられており、試料表面１
０上で、平行で等間隔の走査線に沿つて、順次ビ
ームを走査することが含まれる。たとえば、その
ような走査線のそれぞれは、多数の等間隔のアド
レス位置を含むと考えてよい。走査線の移動して
いる間、各アドレス位置において、電子ビームは
上に述べたようにして、ブランクになるかそうで
なくなる。加えて、各アドレス位置において、試
料表面１０上に当るビームの面積は、選択的に制
御される。

サイズ可変電子スポツトが走査場の行に沿つて
偏向されるとともに、スポツトはビームブランキ
ングプレート７２及び７４により、たとえば20メ
ガヘルツの速度で強度変調される。この変調速度
は、50ナノセカンドの信号アドレス露出時間に対
応し、使用できる電子に感じるレジスト材料の感
度と両立する。

先に述べたラスタ走査モード動作は、実際は電
子ビーム露出システムの、高精度、高速度動作の
基礎となる有利なモードを構成する。この有利な
モードを実施するシステムは、微細半導体デバイ
ス及び回路を製作するために、産業的に用いられ
ている。

前の方で述べたように、デバイスのより厳密な
部分のいくつかを規定するために、ハイブリツド
デバイス製作プロセスにおいて、直接電子リソグ
ラフイ法が用いられ、それによつて、たとえば速
度及びパワ特性の改善とともに、充填密度が増す
ことが知られている。しかし、前に述べた理由に
より、そのようなハイブリツドプロセスの電子リ
ソグラフイ工程に、電子に感度をもつレジストは
魅力がない。更に、（感度の高い電子レジストで
はなく）相対的に感度の低いフオトレジストを、
先に述べたラスタ走査型の高速電子ビームシステ
ムで露出することは不適当であることが明らかに
なつた。

本発明の原理の基本的な点に従い、電子ビーム
露出システムのラスタモード動作を修正すること
により、高分解能と良好なプロセス特性を示す比
較的低感度ポジレジスト中の、低密度部分を直接
規定するのに実用できることを申請人は認識し
た。その結果、そのような電子ビーム露出システ
ムを、もしそれを用いなければ、微細デバイスの
厳密に規定すべき部分を、規定するのに用いるフ
オトリソグラフイ・プロセスに加えて用いるのが
便利である。

特に、その構成要素が多かれ少なかれウエハの
各チツプ上に均一に分布しているある種の低密度
パターンが、ラスタ走査電子ビーム露出システム
の全体の操作スピードを落すことなく、比較的低
感度のフオトレジスト中に露出できることを、申
請人らは認識した。これをするために、標準的な
ラスタ走査方式を、以下で詳細に述べる独特の方
式に変更することが必要であることがわかつた。

より具体的には、多数の入手できるフオトレジ
ストは、ラスタ走査型の通常使用できる電子ビー
ムリソグラフイシステムで、十分露出できること
を、申請人らは確信した。たとえば、コリア―エ
リオツト型のそのようなシステムは、10キロボル
トの陽極電位において、１平方ミクロン当り約
160ナノアンメータのビーム電流密度を示す。そ
のような電流密度の場合、露出すべき各フオトレ
ジスト要素上の電子ビームの滞在時間は、標準の
ラスタ走査で実現される各要素の露出時間の、約
20ないし100倍増加することを、申請人らは認識
した。実際には、このことはもし標準のラスタ走
査機械の生産量が著しく減少しないならば、試料
上の標準のアドレス位置の20ないし100のうちの
約１だけが露出できることを意味する。しかし、
露出される面積は、全面積の１ないし５パーセン
ト高くできる。その理由は、基本的なコリア―エ
リオツトシステムの標準的なビーム径（たとえば
0.5ミクロン）は、より大きな露出要素中でほぼ
同じ電流密度を保つたまま、サイズ可変スポツト
柱を用いることにより、広げる（たとえば2.0ミ
クロンに）ことができるからである。

ここでの具体例の目的の場合、ラスタ走査電子
ビーム機械は、ポジ型フオトレジスト層の、規則
的に空間的に分離された低密度領域の組を照射す
るように、修正できると仮定される。具体的に
は、照射すべき領域は微細デバイス中の電極窓を
規定するものであると仮定する。更に、そのよう
な窓の各々は、たとえば１辺が１ミクロンの正方
形であると仮定する。（第１図に示されたサイズ
可変スポツト柱により、正方形又は長方形のスポ
ツトが形成される。） ３個のそのような電極窓１００ないし１０２
が、第２図の配置図に示されている。この配置図
のためにあらかじめ決められた配置則により、一
辺６ミクロンの破線の正方形内に中心をもつ他の
窓はない。テーブル１６（第１図）の連続的な移
動は、第２図中示されたＸ方向に起る。電子ビー
ムの走査はＹ方向に起る。

ここでテーブルの移動と、Ｘ，Ｙ方向の走査と
の関係を具体的に示す。テーブル１６は、Ｘ方向
へ連続的に動かされる。第２図に示すように、ワ
ークピースは右から左へ動く。第２図において、
電子ビームの走査はワークピースの上部から下部
へ行われる。このように、第２図に示すワークピ
ースの位置において、通常の走査で（従来技
術）、電子ビームは正方形１０９の左端の上部角
部から開始し、正方形１０９および１２７の左端
に沿つて下方に進み、そして更にワークピース
（図示せず）の残りを進む。走査の終点におい
て、すなわちワークピースの下部において、ビー
ムはワークピースの上部、Ｙ位置の０へ戻る。こ
の時までに、ワークピースは、左側へ0.5μｍの
距離だけ動かされる。そして、次の走査におい
て、電子ビームは正方形１０９，１２７等の左側
の端部に平行な通路に沿つてワークピースを下方
へ進む。しかし、この通路は0.5μｍだけその端
部よりも右側である。すなわち、ワークピースの
継続的な動きにもかかわらずワークピースのＹ軸
に平行な走査が行われる。

先に述べたコリア―エリオツトの特許で述べた
ように、テーブル１６の動きを補償するために、
修正信号が偏向コイル７８ないし８１（第１図）
に印加される。そのようにして、ゆがんだ走査が
避けられる。走査ビームはそれによつてＹに平行
な線に沿つて、順次位置を書き込むように制御さ
れる。

本発明の基本的な点に従うと、第１図のコイル
７８ないし８１により供給される規則的なラスタ
走査偏向信号（電子ビームを変更するためにコイ
ル７８，８１より発生される静電信号）を、正確
に補償するためにも信号が発生される。一実施例
においては、これらの補償信号は静電偏向コイル
ユニツト８２により供給される。これが行われる
具体的な方式は、第３図中に示された一つのＹ軸
に沿つてである。

第３図において、点１０４と１０５の間に延び
る直線は、電磁偏向コイル７８ないし８１のみに
よつて電子ビームに起る偏向を示す。そのような
偏向は、標準のラスタ走査方式中の一つのＹ方向
走査を起す。（空間的に分離された窓１００及び
１０２は、この具体的な走査線に沿つて中心があ
ると仮定する。）この実施例に従うと、補償偏向
信号はユニツト８２により供給され、ビームを先
に述べた走査線に沿つた二つの領域に有効的に滞
在させる。これらの領域は、窓１００及び１０２
を構成する。重要なことは、照射すべき領域の中
心は、経済的な生産量を確実にするため、標準の
ラスタ走査システムで通常用いられる比較的荒い
アドレス構造に限定されない。

第１図の偏向ユニツト８２により発生される補
償信号は、第３図中に破線で示されている。点１
０６及び１０７の間の線で表されている補償信号
及び点１０６と１０８の間の線で表されている規
則的な偏向信号で、点１０６と点１１０の間の線
で現わされる合成信号が生じる。この合成信号が
約0.6マイクロセカンドの間、Ｙ位置No.０に静止
した中心をもつ一時的にブランクではなくなつた
ビームを維持する。これは典型的な場合、入手で
きるポジ形フオトレジスト材料を適切に露出する
のに十分ではない。その時間中、電極窓１００
（第２図）に対応する領域は、部分的に照射され
る。

偏向ビームは次に再びブランクになり、生じた
偏向信号は点１１０から点１０８，１１２への道
をたどる。点１１２において、ビームは再びブラ
ンクでなくなる。次の0.6マイクロセカンドの間
に生じた偏向信号は、点１１２と１１４の間の線
で表される。その間ビームは実効的にＹ位置No.８
に静止した中心をもち、電極窓１０２に対応する
領域を、局部的に露出する。

上に述べた具体的な補償方式においては、走査
ビームは標準のラスタ走査モードが修正されない
場合に比べ、約12倍長い時間、二つの規定された
フオトレジスト領域にとどまるように制御される
ことが明らかである。しかし、以下で具体的に示
す比較的低感度高分解能の特定のポジ形フオトレ
ジストの場合、この滞在時間はフオトレジスト材
料の適切な露出を確実にするには、なお十分長い
訳ではない。（しかし、より感度の高い材料を用
いる興味の対象となる実際的な場合には、単一の
Ｙ走査線に沿つたその程度の滞在時間は、それに
沿つた１ないしそれ以上の領域を適切に照射する
のに十分である。しかし、ここで強調したいこと
は、なお照射領域を追加する必要がある場合に関
してである。） 従つて、本発明のもう一つの視点に従うと、標
準的なラスタ走査モードはその後に続くＹ走査
中、部分的に露出される領域が追加できるよう
に、更に修正される。

第４図において、Ｙ方向走査線１１６は上に述
べ第３図に示された特殊な非直線Ｙ走査に対応し
たＸ位置０から始る。通常、次のあるいは第２の
Ｙ方向走査線は、Ｘ位置0.5に始り、線１１６に
平行に延びるように描かれるはずである。しか
し、本発明のもう一つの視点に従うと、この第２
の走査線路は、選択的に修正される。第４図に示
されるように、第２のＹ方向走査線は、Ｘ位置
0.5から始り、線路の一部１１８では線１１６に
平行に最初は延びる。次に、破線の正方形１０９
（第２図）の上端に対応するＹ位置において、補
償Ｘ方向偏向信号が発生され、ビームを第４図に
示された点１２０にほぼ中心位置を置くように、
移動させる。この点は窓１００の中心を表す。た
とえば、このＸ方向偏向信号は、先に述べた偏向
ユニツト８２により供給される。（上で注意した
ように、点１２０は標準のラスタ走査システムの
比較的荒いアドレス構造を規定する点の一つに一
致するとは限らない。点１２０と他の中心点の高
精度の配置が、それにより可能になる。） 先に述べた形のＸ方向偏向信号は、領域１００
が照射されるべき全時間中、維持される。この時
間中、ビームはブランクではなくなり、第３図と
の関連で上で述べた形の補償偏向信号もまた、露
出システム中で発生される。その結果、ビームは
さらに0.6マイクロセカンドの間、余分に領域１
００上に滞在する。

本発明の原理に含まれる動作方式の一実施例に
従うと、標準のラスタ走査モードは、ビームが第
２図中に表された破線の正方形の一つの外側に延
びた時には、いつでも再開される。従つて、第４
図に示されるように、走査ビームは続いてブラン
クになり点１２０にほぼ中心のある位置から、急
速に点１２２へ移動する。点１２２は破線の正方
形１０９の下側の左角の点１０３（第２図）に対
応する。その点において、先に述べた補償Ｘ方向
偏向信号が除去される。すると、これによつてビ
ーム路は線の一部１２３及び１２４に従うように
なる。線要素１２４は標準のラスタ走査電子ビー
ム露出システム中の、修正されないＹ走査の一部
を表すことは明らかである。次に、点１２６にお
いて、下側左の破線の正方形１２７の上端に当
る。それに対応して走査システムはもう一つの補
償Ｘ方向偏向信号を発生するよう制御され、それ
によつてビームは線要素１２８を横切る。領域１
０２（第２図）の中心に対応する点１３０におい
て、ビームは再びブランクになり、一方Ｘ方向偏
向信号は一定に保たれ、第３図に示された形の補
償Ｙ方向信号が発生される。その結果、照射電子
ビームは再び領域１０２上に滞在するように、制
御される。

続いて空間的に分離されたＸ位置から始る次の
Ｙ走査が、第４図に示されている。第２図の破線
の正方形のうちの一つに入るような走査の場合、
補償Ｘ方向偏向信号の大きさは、第４図から明ら
かなように、次第に増さなければならない。その
ような方式において、上に述べたように、ビーム
をブランクにし、補償Ｙ方向偏向信号を発生する
ことにより、更に領域１００ないし１０２の照射
が行われる。第４図に示された実施例に従うと、
たとえば領域１００及び１０２のそれぞれは、
0.6マイクロセカンドの長さの滞在時間だけ13回
にわたつて、順次照射されることが明らかであ
る。これらの露出の累積効果は、先に述べた電極
用窓開けを規定する領域中のポジ形フオトレジス
ト材料を、本質的に完全に露出するためである。

第４図から、正規のラスタ走査はＸ位置6.5，
７，及び7.5で始ることがわかる。これらの走査
は、第２図の上側の二つの破線正方形の間の空間
で行われる。もちろん、もし領域１００及び１０
２を余分に照射するために、三つの滞在時間が必
要ならば、これらの標準的な走査でも、フオトレ
ジストを余分に露出するため上で具体的に述べた
ように、修正することができる。

すなわち、補償信号は、ビームを約0.6マイク
ロセカンドの間、維持するために効果がある。こ
れは“滞在時間”である。すなわち、通常のビー
ム走査において、ビームは継続的に動く。本発明
の１つの目的に従えば、規則的なＹ方向走査が中
断され、そして、ビームは、ワークピース表面の
種々な部分において停止される。各Ｙ方向走査の
間において、ビームは、走査に沿つた種々の位置
のそれぞれにおいて、一度（１滞在時間）滞在す
る。例えば、第２図において、その位置は位置１
００および１０２である。

そのような信号滞在時間は、レジストを露出す
るほど十分に長くできないので、第４図に示され
る構成が用いられる。

ここに、各垂直ラインはワークピースのＸ方向
に沿つて異なつた位置において、電子ビームの走
査（Ｙ方向に沿つて）を現わす。このようなＸ方
向への移動は、Ｘ方向へテーブルが移動すること
によつて生ずる。第４図に示す例において、テー
ブルは、ビームをＹ方向へ走査する間に0.5μｍ
だけ移動する。第４図の構成は、ワークピースの
Ｘ方向0.5，1.0，1.5………６において開始するそ
れぞれのＹ方向走査において、電子ビームが、Ｙ
方向への走査の間に信号滞在時間だけそれが滞在
する点（１２０，１３０等）で、周期的に左へ偏
向されることを示している。

第４図に示すように、各点１２０，１３０等は
13の滞在時間の間露出され、13の滞在時間のそれ
ぞれは、Ｘ位置０から６まで0.5μｍずつ増大さ
せた位置で開始するＹ方向へのビーム走査に対応
する。第４図は、Ｘ位置6.5，7.0，7.5におけるＹ
方向走査が、通常の形式（従来技術）で行われ左
へ移動されないことを示す。しかしながら、望む
ならば、これら３つの余分な走査を、左へ、すな
わち点１２０，１３０等へ先の12の偏向走査のよ
うに偏向させることができる。これにより３つの
余分な滞在時間が与えられる。

上で強調したことは、独立の補償偏向ユニツト
８２を有するサイズ可変スポツト電子柱に関して
であつたが、実際に興味のあるいくつかの場合に
は、本発明の原理の中で、柱を各種の方式に修正
するのが有利である。たとえば、コリア―エリオ
ツトの特許で述べられている形の電子ビーム露出
システムは、第１図に示されたコイル７８ないし
８１に対応する高速高効率の電磁偏向コイルの組
合せを含んでいる。そのようなシステムにおいて
は、補償偏向ユニツト８２を省き、代りにコイル
７８ないし８１に合成信号を印加するのが便利で
ある。合成信号はビーム偏向信号を発生する。こ
れらの合成信号は実効的に、上で述べたテーブル
移動修正信号、補償Ｙ方向信号及び補償Ｘ方向信
号を発生する。

さらに、先に述べたサイズ可変スポツトの機能
は、別の方法でも実現できる。たとえば、窓のあ
いたマスクプレート２６及び４０、偏向ユニツト
４８を第１図に示された具体例としての柱から除
去してもよい。その場合、サイズ可変スポツトの
円形ビームが、たとえば電磁レンズ３６の強さを
選択的に弱めたり強くしたりし、対応してレンズ
６４，６６及び６８の焦点をそれぞれ合わせ、フ
オトレジスト層１０の表面上により小さなあるい
はより大きな焦点のあつた像を形成することによ
り実現できる。単純な円形の場合、各サイズ可変
像は本質的に同じ電流密度をもつことを特徴とす
る。（円形のビームではなく、長方形の寸法を変
える方が望ましいならば、単一のビーム規定用開
口プレートを、第１図中の柱に含めても良い。） ここで述べた電子ビーム露出プロセスに含める
のに適した多くの高分解能フオトレジストが知ら
れている。そのような適当な材料の一つは、二酸
化イオウとスチレンの重合体（スチレン―スルフ
オン）である。この材料は10キロボルトにおい
て、１平方センチメートル当り４−８×10^-5クー
ロンの感度を示し、プラズマエツチングのような
ドライエツチングプロセスに対し、レジストの効
果があり、１ミクロンの分解能が可能である。こ
の材料はジヤーナル・オブ・ザ・エレクトロケミ
カル・ソサイアテイ，122巻，10号，1370頁，
1975年10月に述べられている。

ここで述べたプロセスで使用するのに適した他
のポジ形フオトレジストには、シプレイAZ―
1350J（シプレイ株式会社，ニユートン，マサチ
ユーセツツ，から市販品が入手できる。），ハント
HPR―104（フイリツプ エイ・ハント・ケミカ
ル株式会社，パリサデスパーク，ニユージヤージ
ーから市販品が入手できる。）及びジーエイエフ
PR―102（ジーエイエフ株式会社，ビン ハンプ
トン，ニユーヨークから市販品が入手できる。）
が含まれる。先に述べたシプレイ及びハントの化
学式と類似のものは米国特許第3201239号に、ま
たジーエイエフの化学式と類似のものは米国特許
第3637384号に記載されている。これら及び周知
の他のフオトレジスト材料は、システムの全体的
な速度に本質的に影響を与えることなく、ここで
述べた独自の方式で、ラスタ走査電子ビーム露出
システム動作をさせるのに便利である。

最後に、上に述べた構成及び手順は、本発明の
原理を説明するためだけのものであることを理解
すべきである。それらの原理に従えば、本発明の
精神及び視野から離れることなく、多くの修正や
変形が当業者には可能であろう。たとえば、上で
強調したことは、パターンを作成するプロセス中
の基本工程として、レジストを露出することに基
本的な対象をおいていたが、本発明の原理はま
た、たとえば微細機械加工や半導体メモリの特性
変更などに適用されるラスタ走査電子ビーム機械
など他の形のものを修正するのにも応用できるこ
とは明らかである。ここで述べた滞在方式は、レ
ジスト層を含まない場合でも、新しくかつ有利な
動作モードを実現する他の形の機械にも適用でき
る。

加えて、実用的に重要な応用の中で、同じレジ
スト層中で、フオトビームと電子ビームの両方を
用いることが有利であることを、申請人らは確信
した。小さな厳密さを必要とする形状と、比較的
大きく厳密さをあまり必要としない形状の組合せ
を要求するパターンの場合、小さな形状は上に述
べた形の電子ビームリソグラフイ工程により露出
でき、大きな形状は標準的なフオトリソグラフイ
工程で露出できる。それに続く工程では、フオト
ビームで規定された形状及び電子ビームで規定さ
れた形状の両方を含む層全体が、一体として処理
される。