JPH05243112A - イオン光学描写装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 欠陥のあるイオンリソグラフィを許容し、大
きな像欠陥に関して歪のない鮮明な像を得ることのでき
るイオン光学描写装置を提供する。 【構成】 マスクＭとウエーハＷとの間に配置された２
枚の収束レンズＬ１、Ｌ２からなる組み合わせを備え、
マスクが該マスクに続いている収束レンズのほぼ物体側
の焦点面内にかつウエーハがマスクに続いている第２収
束レンズの像側焦点面の周囲に位置決めされ、マスク上
に存在する構造が１以上の開口の形状においてレンズ系
を介してウエーハ上に形成されるイオン光学描写装置に
おいて、２つの収束レンズからなる組み合わせが、ａ）
２つの加速ユニットレンズ、ｂ）加速及び遅延液浸レン
ズ、ｃ）加速液浸及び非対称遅延ユニットレンズ、ｄ）
加速非対称及び遅延液浸レンズ、ｅ）加速ユニット及び
遅延非対称ユニットレンズのいずれかである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マスクとウエーハとの
間に配置された２枚の収束レンズからなる組み合わせを
備え、そのさい前記マスクが該マスクに続いている収束
レンズのほぼ物体側の焦点面内にかつ前記ウエーハが前
記マスクに続いている第２収束レンズの像側焦点面の周
囲に位置決めされかつ好ましくは前記マスクに続いてい
る第２収束レンズのクロスオーバーを含む、前記マスク
上に存在する構造が１またはそれ以上の開口の形状にお
いてレンズ系を介してウエーハ上に形成されるイオン光
学描写装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体構成素子の製造に実施されねばな
らない種々の工程によりリソグラフイ工程はとくに重要
である。簡単に言えば、各リソグラフイ工程は、とくに
シリコンからなるウエーハ上への感光性材料からなる薄
い層、いわゆるフオトレジストまたは短い「レジスト」
の取り付けにより開始する。リソグラフイ装置はその場
合にマスク上にある構造をレジストを備えたウエーハ上
に投影し、そのさいウエーハ上のこの投影された構造の
大きさは非常に小さい。投影に続いて、ウエーハが移動
されかつマスクの同一の構造がウエーハの他の位置に投
影される。

【０００３】この投影および移動の過程は、ウエーハ表
面全体が利用されるまで繰り返される。レジストの後に
続く展開によりウエーハ上にレジストなしの位置の形に
おいて所望のパターンを得る。ウエーハはその場合にさ
らに他の工程においてエツチング、イオン注入またはド
ーピング材料の塗布または拡散のごとき公知の加工過程
を任意に従わされることができる。これらのさらに他の
工程後ウエーハは再びレジストにより被覆されかつ全体
の上記工程の連続が、最後にウエーハ上に同一の超小型
回路の市松模様の配置が発生されるまでおよそ８ないし
１５回繰り返される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】最近利用される投影リ
ソグラフイ方法はレジストの照射のために光を利用する
が、超小型回路の構成要素のより小さい構造およびより
高い密度の要求は、その解決においてその比較的大きい
波長の光の利用におけるように制限されない他の照射方
法により集中的に試みることとなつた。リソグラフイ装
置にレントゲン線を利用することに大きな努力が試みら
れ、一方例えばイオンリソグラフイのごとき他の方法も
確かにあったがほとんど考慮されなかつた。

【０００５】本発明の主たる目的は現存する装置の制限
および欠点を十分に回避するかまたは克服するイオン光
学描写装置を開発することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このために冒頭に述べた
種類の描写装置に関して、２つの収束レンズからなる組
み合わせが以下のレンズの種類、すなわち、 ａ）２つの加速ユニツトレンズ、 ｂ）そのさい加速液浸レンズが前記マスクに続いてい
る、加速および遅延液浸レンズ、 ｃ）そのさい前記加速液浸レンズが前記マスクに続いて
いる、加速液浸レンズおよび非対称遅延ユニツトレン
ズ、 ｄ）そのさい加速非対称ユニツトレンズが前記マスクに
続いている前記加速非対称ユニツトレンズおよび遅延液
浸レンズ、または ｅ）そのさい非対称の加速ユニツトレンズが前記マスク
に続いている非対称の、加速ユニツトレンズおよび遅延
非対称ユニツトレンズにより形成されることが提案され
る。

【０００７】液浸レンズにより、異なる電位にある２つ
の同軸の、回転対称の電極（例えば２つの同軸管）を有
する装置を理解することができる。イオンが第１および
第２電極間の移行に際して加速されると、加速液浸レン
ズを、反対の場合に遅延液浸レンズに係わる。レンズの
遮断または短縮のためにレンズは光通過に必要な大きさ
の開口を単に有するフロントダイアフラムをしばしば備
えている。

【０００８】ユニツトレンズに際して３の同軸の回転対
称電極からなる装置に係わり、それにより第１および第
３電極は同一電位にありそして中間の電極はそれと異な
る電位にある。イオンがレンズの入口において先ず加速
されかつ続いて第２のレンズ半体において再び本来のエ
ネルギに制御されると、加速ユニツトレンズを、他の場
合には遅延ユニツトレンズを話題にする。全体的に小さ
なエネルギは、始めと終わりが常に同一電位にあるの
で、ユニツトレンズを通る通過に際して変化しない。

【０００９】非対称のユニツトレンズにより、レンズは
そのさい３つの電極が３つの異なる電位にあることを理
解することができる。この場合にレンズを通る粒子の通
過は液浸レンズにおけるように小さなエネルギの変化を
生じそして同一の方法において液浸レンズに際してと同
様に、第１電極の電位から第３電極の電位への移行によ
りイオンエネルギが増大されるかまたは減少されると
き、加速または遅延の、しかしながら非対称のユニツト
レンズを話題にする。

【００１０】非対称のユニツトレンズは、それが等価液
浸レンズとして、すなわち、同一の開始および終了電圧
および同一の電極直径を備えた液浸レンズとしてかなり
小さい像欠陥を有するので、利用される。

【００１１】第２の収束レンズの本発明による組み合わ
せの各々によつてレジストの照射のために非常に低いエ
ネルギのイオンを利用することができる。それに伴って
光に対して実質的に高い焦点深度に際してサブミクロン
構造は０．２５μｍ以下で実現されそしてこれに対して
同様に可能なレントゲンリソグラフイのけっつてん、す
なわちシリコン基板中の欠陥の発生が、ここに提案され
る低いエネルギ（１０ｋｅＶ）のイオンがすでに例えば
０．５μｍにおいて強力なレジスト層において停止させ
られることができかつそれゆえ基板が達成されることが
できないので、回避される。

【００１２】本発明により形成されたイオン光学描写装
置はしたがつて欠陥のあるイオンリソグラフイを許容
し、それによりマスク上にある構造は縮小してウエーハ
上に形成されることができかつまた大きな像欠陥（２０
×２０ｍｍ² ）に関してほぼ歪みのない（最大歪み＜
０．２μｍ）および鮮明な（色彩の欠陥による像深度＜
０．１μｍ）像が得られることができる。像に利用され
た静電収束レンズでの電圧の適切な選択により、イオン
エネルギがウエーハ（Ｅ_W ）でマスク（Ｅ_M ）でのイオ
ンエネルギと同じように大きい。関係Ｅ_M ／Ｅ_W （ウエ
ーハの方向でのイオンエネルギに対するマスクの方向で
のイオンエネルギ）がそのさい範囲０．．５ないし２内
に横たわる。それに伴ってウエーハでのイオンエネルギ
をおよそ５ないし１０ＫｅＶに減少することができる。
この場合にイオンはレジストにおいて完全に抑制されか
つＳｉ基板に達成せず、その結果リソグラフイ方法によ
つて基板に欠陥が発生されないことを保証する。レジス
トが完全に通過されないということはそのさい、適宜な
開発方法が部分通過されたレジストを付与するので、有
害ではない。

【００１３】さらに本発明によるイオン光学描写装置は
また上記作用がそれがイオン注入装置に関して現在普通
であるように空間内に取り付けられることができるイオ
ン投射装置において達成されることができることにより
顕著になる。本発明による描写装置においてマスクとウ
エーハとの間のおよそ３ｍの距離により、およそ６ｍ
（２０×２０ｍｍ² の像区域の大きさ）のイオン源とウ
エーハとの間の全体長さにおいてねじれが認められる。

【００１４】従来のすべてのイオン投射リソグラフイ装
置に対して本発明による装置は初めにウエーハでの非常
に低いイオンエネルギの実現を可能にしかつ加えて付与
された機械の大きさに対してかなり大きな像区域の利用
を許容する。

【００１５】２つの加速ユニツトレジストが収束レンズ
として挿入される実施例に関して、正確な同一のイオン
エネルギがマスクおよびウエーハに生じ、それによりこ
のれらの両方の重要な構成要素はそれと同時に接地電位
に置かれることができ、それは両位置に必要な制御、測
定および調整装置に関して実質的な簡単化およびコスト
節約を導く。

【００１６】マスクに続いている収束レンズとしての加
速液浸レンズのおよびウエーハの前に配置されたレンズ
としての遅延液浸レンズの使用に関して、それぞれ２つ
の電極がレンズごとに設けられねばならないだけなの
で、構造的にとくに簡単な実現が存在する。この配置は
ウエーハ上のイオンエネルギがマスク上のイオンエネル
ギより小さくすることができる装置の実現にとくに適す
る。マスクに続いているレンズとしての加速液浸レンズ
のおよびウエーハの前に配置されたレンズとしての非対
称の、遅延ユニツトレンズの組み合わせまたはマスクに
続いているレンズとしての非対称の加速ユニツトレンズ
のおよびウエーハの前に配置されたレンズとしての遅延
液浸レンズの組み合わせは第２の加速ユニツトレンズの
配置とほぼ実質的に同一の結果を生じるが、加えてしか
しながらそのさいウエーハの位置でのイオンエネルギは
マスクの位置でのイオンエネルギより小さい。

【００１７】一般にこのレンズの組み合わせに際してで
あるがしかし付与されたレンズジオメトリに際して最初
に引用した作用を達成せしめるイオン投射リソグラフイ
装置の実現は、装置が任意のエネルギ関係に関して最適
にすることができるように僅かに自由に選択可能なパラ
メータ（レンズ電位）を有するので、ウエーハでのイオ
ンエネルギとマスク上のイオンエネルギとの間の一定の
関係に関してのみ可能である。

【００１８】マスクに続いているレンズとして非対称
の、加速ユニツトレンズおよびウエーハの前に配置され
たレンズとして非対称の、遅延ユニツトレンズが使用さ
れる本発明による実施は確かに最高の消費（４つの異な
るレンズ電位）と結合されるが、多数の自由なパラメー
タのために最大の柔軟性を有し、その結果このレンズの
組み合わせは、装置が、一方と異なる、マスクでのイオ
ンエネルギとウエーハでのイオンエネルギとの間の任意
に付与されたエネルギ関係を有するとき、利用される。

【００１９】本発明によるイオン投射リソグラフイ装置
の実用的な実現に際して、マスクの「照明」はイオン源
により直接実施されるだけでなく、直列に接続された照
明装置により、マスクの照明に関して有力な実際の原点
の位置を任意に変化することができかつこれによりおよ
そ３ないし４ｍより大きくない実質的に実際のイオン源
とウエーハとの間の間隔を保持するように生じ、それは
構造的な理由から努力される。実際の原点に関してしか
し２つの理由から実質上大きな間隔が必要である。ま
ず、最適なひずみの解放（実施例参照）の達成のために
ほぼ平行な光入射がマスク上で必要であり、それは数１
０ｍの実際のイオン源とマスクとの間の距離が必要とさ
れ、そしてさらに安定性の理由から必要な数μｍのマス
ク強度のために、イオンがマスク上でほぼ垂直に現れる
ことが必要である。これからおよそ０．１°のマスク上
の入射角の制限がマスク上の小さな構造（例えば５μｍ
幅のスリツト）をウエーハ上に顕著な輪郭なしに投射す
るように生じる。またこれは６０×６０ｍｍ² の設けら
れたマスクの大きさに際してマスクからの実際のイオン
源の同様な最小の間隔を導く。

【００２０】さらに、考慮すべきことは、イオン源が望
ましいイオンの他に一連の望ましくないイオンの種類を
さらに放出することであり、そのためにウエーハの前の
遮断を考慮すべきである。上述した課題を達成するため
に、イオン光学描写装置におけるマスク用照明装置に関
して、とくにイオン光学描写装置における使用に関して
本発明による構成が設けられそしてイオン源、場合によ
つては（加速または遅延）ユニツトレンズから形成され
るいわゆるイオン源レンズならびに該イオン源レンズに
続いている、とくにＥｘＢフイルタとして形成される質
量分離器を備え、本発明によれば、質量分離器にいわゆ
る照明レンズが続き、該照明レンズが交互に液浸レンズ
としてまたは加速または遅延ユニツトレンズとして形成
されるかまたは１またはそれ以上のソレノイドから形成
されることを提案する。

【００２１】この描写装置に際して短い焦点距離のユニ
ツトレンズによりイオン源はウイーンフイルタ（ＥｘＢ
フイルタ）の、質量分離器の中心において、すなわち均
一の電界がそれに対して垂直の磁界に重ねられる装置が
描写される。所望の質量のイオンに関して電界および磁
界から発生された力が正確に保管され、他のすべてのイ
オンに際してそれはその場合でなく、そしてそれは偏向
により光から除去される。続いて照明レンズはイオン源
の実際の像を発生し、それにより数１０ないし数１００
ｍの範囲に横たわることができる、マスクからの実際の
イオン源の間隔が実現される。

【００２２】そのさい照明レンズは、そのひずみが追加
のひずみ５に対して描写レンズの歪みと協働するので、
両方の収束レンズとどうように高い品質を有する。全体
のひずみを実質上減少することができる構造となる。照
明レンズとしてそのさい描写レンズの寸法および品質の
静電ユニツトレンズの利用がとくに好ましい。

【００２３】以下に本発明をさらに本発明の実質的な細
部が示される図面を参照してより詳細に説明する。図面
においてＭでマスクが示され、該マスクはウエーハＷ上
ら描写される描写すべき構造を有している。描写すべき
構造を薄片（例えばシリコンからなる）内の開口の形に
おいて有するマスクＭは非常に僅かな実際の基準の大き
さ（〜１０μｍ）を有するイオン源により照明されかつ
第１の収束レンズＬ１の焦点面におおよそ存在する。こ
の収束レンズＬ１は、イオン源ＱとマスクＭ上に続いて
いる収束レンズＬ１との間の間隔がこの収束レンズＬ１
の焦点距離に対してより大きい限り、クロスオーバー
（イオン源Ｑの実際の像）を位置Ｃに、その像側の焦点
の後ろに短く発生する。ウエーハＷの前に配置された第
２の収束レンズＬ２の物体側の焦点はクロスオーバーＣ
の位置にある。それにより光線はしゅそくレンズＬ２を
全体に軸方向平行に去りそしてほぼテレセントリツク装
置を獲得する。これは描写基準がウエーハＷの小さい移
動に際してイオン光学軸線の方向に変化しないという利
点を有する。

【００２４】この装置は（ユニツト、液浸または非対称
のユニツトレンズとして収束レンズＬ１およびＬ２の考
慮すべき実現から独立して）以下の特性を有する。 ａ）マスクの構造を分解する像区域は両方の収束レンズ
Ｌ１，Ｌ２の組み合わせにより、設けられるように、そ
れがマスクＭに続いている収束レンズＬ１の物体側焦点
にあるとき、ウエーハＷのの前に配置された収束レンズ
Ｌ２の像側の焦点の周辺に描写される。 ｂ）光束はマスクＭに続いている収束レンズＬ１により
クロスオーバーＣの後でクツシヨン形状のひずみに移行
する（範囲Ｂ）樽形状のひずみ（範囲Ａ）を獲得する。

【００２５】図２は、ウエーハＷの前に配置された収束
レンズＬ２のひずみにより光線がこのクツシヨン形状の
ひずみ（範囲Ｂ）を減少しかつ再び樽形状のひずみ（範
囲Ａ’）に移行させる追加の偏向を獲得する。そのさい
ウエーハＷの前に配置された収束レンズＬ２の後ろに、
両方の収束レンズＬ１およびＬ２により引き起こされた
ひずみが補償される平面を付与する。それは確かに第３
の配置をひずみの誤差に関してのみ生じ、それは（非常
に小さい）ひずみ誤差５に留まる。配置、すなわちひず
みが全く消滅せず、ただ顕著な最小を有する。付与され
た像区域の大きさにおいてこの残りのひずみはマスクと
ウエーハとの間の光学装置においてすべての寸法の同一
の変化に際してマスク−ウエーハ間隔の５乗に比例して
反転される。

【００２６】ｃ）図２によるる装置において（図３に明
らかにされるように）また色彩の誤差に関して、両方の
収束レンズＬ１およびＬ２の作用り補正が一定の像面に
関してウエーハＷの前に配置された収束レンズＬ２の後
ろで生じる。現在エネルギＥ ₀ より幾らか小さいエネル
ギＥ₀ −ΔＥ₀ を有する光線（図３Ｉ破線で示される）
はマスクＭに続いている第１の収束レンズＬ１において
強力に偏向され、その結果としてウエーハＷの前に配置
された第２のレンズが（実線で示される）現在光線より
大きい軸方向ずれを生じそしてそれゆえこの理由からか
つその僅かなエネルギのために、一定のずれにおいてウ
エーハＷの前に配置された収束レンズＬ２の後ろに現在
光線を生じるように戻される。またここで残りの誤差は
色彩誤差２である。配置、すなわち誤差は現在光線のエ
ネルギ偏向の２乗に比例する。

【００２７】ｄ）３つの関連の平面、マスクＭのガウス
像平面、最小ひずみの平面および最小の色彩誤差の平面
Ｅは一般に一致されない。収束レンズＬ１およびＬ２お
よびイオン源装置の適切な選択により、しかしながら、
平行な光線通路の保持により上記３つの平面が一致する
ように達成されることができる。ウエーハＷが３つの平
面が一致するところに配置されると、マスクの像平面
（すなわちウエーハＷの位置）においてひずみの最小も
また色彩誤差の最小も存在するように生じる。

【００２８】描写基準、すなわちそれによりマスクの構
造がウエーハＷ上に描写される縮小係数はウエーハＷの
前に配置された第２の収束レンズＬ２の物体側の焦点距
離に対するマスクＭに続いている第１収束レンズＬ１の
像側焦点距離の関係によりほぼ付与される。等級付け
（Ｌ２の同様な拡大または縮小）により、それゆうえ、
描写装置の縮小係数を残りのすべての特性（マスクのガ
ウス像点でのひずみおよび色彩誤差の同時の修正）の維
持により変化させることができる。

【００２９】２つの収束レンズのかかる装置の実用的な
実現のために種々の静電レンズが利用される。すなわ
ち、 １）加速または遅延液浸レンズ、 ２）加速または遅延ユニツトレンズ、 ３）加速または遅延非対称レンズ。

【００３０】本発明によるイオン光学描写装置の実用的
な実現のために収束レンズＬ１およびＬ２に対する以下
の本発明による組み合わせ、すなわち、 ａａ）加速ユニツトレンズ−加速ユニツトレンズ ｂｂ）加速液浸レンズ−遅延液浸レンズ ｃｃ）加速液浸レンズ−遅延非対称ユニツトレンズ ｄｄ）加速非対称ユニツトレンズ−遅延液浸レンズ ｅｅ）加速非対称ユニツトレンズ−遅延非対称ユニツト
レンズ が設けられる。

【００３１】図９には２つの互いに同軸に配置された、
回転対称の電極１，２によつて形成され、そのさいこれ
らの電極が絶縁材料からなるケース３内に組み込まれる
液浸レンズが軸方向長手方向断面において示される。各
電極１，２は底部４または５を有し、この底部は光軸に
おいてそれぞれイオンの入口または出口用の孔６または
７を備えている。電極１および２は異なる電圧Ｖ１また
はＶ２に置かれる。レンズにおいてイオンが加速される
と、そこで加速液浸レンズが存在する。イオンが遅延さ
れると、遅延液浸レンズと言う。

【００３２】図１０はユニツトレンズの基本的な構成を
示す。かかるレンズは絶縁材料からなるケース１１およ
び１２により互いに離される３つの電極８，９および１
０を有する。「通常の」ユニツトレンズに際して電極９
は末端にある電極８および１０の電位Ｖ１およびＶ３と
異なっている電位に置かれる。電位Ｖ１およびＶ３が等
しくかつイオンが中間電極９の電位Ｖ２の影響により加
速されると、加速ユニツトレンズ（ＥＬ⁺ ）と言われ、
他の場合には遅延ユニツトレンズ（ＥＬ^- ）と言われ
る。末端にある電極８および１０の電位Ｖ１およびＶ３
が互いに異なると、非対称ユニツトレンズを取り扱う。
またかかる非対称ユニツトレンズに際して中間電極での
電位に依存してイオンは通過に際してレンズにより加速
または遅延される。かかるレンズはその場合に非対称
の、加速ユニツトレンズ（ＡＥＬ⁺ ）または非対称の、
遅延ユニツトレンズ（ＡＥＬ^- ）として示される。

【００３３】実施例 収束レンズ対の異なる組み合わせに関してイオン投射リ
ソグラフイ装置の描写特性は数値的に検査され、そのさ
い、場合１は照明レンズとして静電加速ユニツトレンズ
を有する加速静電液浸レンズと遅延静電液浸レンズから
なる組み合わせとして、場合２は照明レンズとして静電
加速ユニツトレンズを有する加速静電液浸レンズと遅延
非対称静電ユニツトレンズからなる組み合わせとして、
そして場合３は照明レンズとしてさらに他の静電加速ユ
ニツトレンズを有する２つの静電加速ユニツトレンズか
らなる組み合わせが計算により検査された。

【００３４】これらすべてのレンズの組み合わせに関し
てそのさい３の縮小係数を有する、したがつて２０×２
０ｍｍ² のウエーハ上の、６０×６０ｍｍ² の構造を有
する像区域を備えたマスクの描写が検査された。数値的
な検出はこの場合に以下の工程により行われた。

【００３５】１）両方の組み合わせるべきレンズに関す
る電位同一からの付与されたレンズジオメトリに際して
の電位分布の計算。液浸レンズおよびユニツトレンズに
関して計算過程はそれに対して十分である。非対称のユ
ニツトレンズに際して一連の異なる電圧に関しての計算
は両方の末端にある電極において行われる。図５ないし
図７は利用されたレンズの計算により検出された電位経
過に関する例を示している。 ２）レンズの電極間の電圧関係の関数としての第１およ
び第３配置のレンズパラメータの計算（または両方の電
圧関係の非対称のユニツトレンズの場合において）。そ
れは以下のように区別する。

【００３６】まず電位同一から計算された電位値から電
界が決定され、そのさい十分な精度の獲得のために２次
元の３次インターポレーシヨンが必要であることが示さ
れる。次いでレンズを通る多数の微小通路（同様にレン
ズの関心のある照明範囲にわたつて分布する）が計算に
よる積分により追随する。レンズ端での通路の位置から
次いで転送マトリクスが第１、第３および第５配置にお
いて決定され、そのさいまたマトリクス素子の欠陥が決
定される。イオンの異なる入射エネルギを有するこの種
の計算は異なる電圧関係に関する転送マトリクスを生じ
る。この一連の計算の結果として検査されたレンズに関
して転送マトリクスは第５配置において電圧関係（また
は非対称のユニツトレンズに際しての電圧関係）の関数
として得られる。

【００３７】３）マトリクス乗算の標準方法により、光
線の進行は付与された開始位置（マスク）から付与され
た終了位置（ウエーハ）かつそれにより転送マトリクス
への２つのレンズおよびドリフト長さからなる装置によ
り計算される（図１参照）。そのさいレンズ用マトリク
スは電極での電圧関係の関数として工程２）の結果から
引き継がれる。

【００３８】検出された転送マトリクスから像位置がマ
スク上の一連の開始点に関して算出され、そのさい計算
において常に図８から明らかな開始点の配置が選択され
た。これらの開始点から出ている光線の方向はそのさい
イオン源の採用された位置ならびに照明レンズの位置お
よび強さにより決定され（図４参照）そして同様に算出
されることができる。像点の位置から次いで直線フイツ
トによりひずみの中間および最大値が対応するフイツト
直線から計算された像位置のずれから検出される。さら
に、このような像位置計算ははまた選択された現在エネ
ルギ（Ｅ）から少量（ΔＥ）だけ異なるエネルギに関し
て実施され、それからレンズ装置の色彩の欠陥に関する
値が決定されることができる。

【００３９】４）本発明による描写装置（両方の収束レ
ンズの組み合わせ）は像欠陥に関して最適にされること
ができる。反復により最適化はひずみおよび色彩の欠陥
の同時の最小化に関して企てられそしてそのさい所望に
より一連の付随条件が満たされる。

【００４０】ここに述べられた実施例においてそのさい
以下のように設定される。 １）満たすことができる付随条件 １ａ）描写装置（すなわちウエーハの前、該ウエーハの
後に置かれた収束レンズ）の出口での平行な光線進行。 １ｂ）ウエーハＷ上のマスクＭのガウス像。 １ｃ）像基準マスク−ウエーハ（最小１／３）。

【００４１】２）以下の大きさが（上述した付随条件の
遵守により）像欠陥の最小化のために変化される。 ２ａ）マスクＭとこれに続くレンズＬ１との間の間隔、 ２ｂ）両方の収束レンズＬ１とＬ２との間の間隔、 ２ｃ）ウエーハＷとウエーハＷに置かれた収束レンズＬ
２との間の間隔、 ２ｄ）等級分け係数、すなわちウエーハＷに置かれた収
束レンズＬ２による同様な拡大または縮小。 ３）さらに他の最適化に関して両方の収束レンズＬ１と
Ｌ２間の電圧関係が変化される。この計算の結果は表１
にまとめられる。それらは以下のように要約される。

【００４２】１）全部で３つのレンズの組み合わせによ
りマスクＭの６０×６０ｍｍ² の大きさの像区域がウエ
ーハＷ上に１／３に縮小されて描写され、そのさいウエ
ーハＷの位置（像位置に）ひずみ（最大ひずみ＜０．２
μｍ）および像不鮮明（＜０．１μｍ）の最小が同時に
達成されることができる。 ２）すべての場合においてそれに加えておよそ３．５ｍ
の機械の長さ（マスクＭとウエーハＷとの間の間隔）が
必要であり、それは３つの検査されたレンズの組み合わ
せに実質上等価である。

【００４３】３）検査された場合においてウエーハＷで
のイオンエネルギとマスクＭでのイオンエネルギとの間
のエネルギ関係はおよそ０．７ないし１．０の範囲にお
いて実現されることができる。 ４）２つの非対称のユニツトレンズの組み合わせの場合
に関して、マスクＭに続いているユニツトレンズが加速
レンズとして、第２のユニツトレンズが遅延レンズとし
て作用するとき、表に列挙された３つの場合に比較して
さらに他の自由なパラメータ（追加の電圧関係）が全体
装置の最適化に自由になるので、同様な品質が達成され
る。

【００４４】実施例によりまた、本発明による投射リソ
グラフイ装置がすべての提案されたレンズの組み合わせ
により僅かなイオンエネルギならびに僅かなひずみ、高
い分解およびテレセンタリングに関して達成されること
ができることが示される。

【００４５】マスクが１つのみの開口を有するマスクと
して利用されるならば、本発明によるレンズの組み合わ
せにより低いエネルギの単一光線をより高い分解におい
て供給する装置が、マスクおよびチツプでの繰り返しま
たはチツプおよびマスクでの変更により企てられること
ができる。

【００４６】

【表１】

【００４７】¹ ）像区域２０×２０ｍｍ² に関して 理想像の任意の像点の最大ずれ。² ）イオン源出口でのイオンのエネルギの汚れに関して ΔＥ／Ｅ＝±０．００１、そのさいＥはイオン源の出口
でのイオンのエネルギである。 ＥＬ⁺ は加速ユニツトレンズ ＩＬ⁺ は加速液浸レンズ ＩＬ^- は遅延液浸レンズ ＡＥＬ^- は遅延、非対称ユニツトレンズを示す。

【００４８】

【発明の効果】上述のごとく、本発明は、マスクとウエ
ーハとの間に配置された２枚の収束レンズからなる組み
合わせを備え、そのさい前記マスクが該マスクに続いて
いる収束レンズのほぼ物体側の焦点面内にかつ前記ウエ
ーハが前記マスクに続いている第２収束レンズの像側焦
点面の周囲に位置決めされかつ好ましくは前記マスクに
続いている第２収束レンズのクロスオーバーを含む、前
記マスク上に存在する構造が１またはそれ以上の開口の
形状においてレンズ系を介してウエーハ上に形成される
イオン光学描写装置において、２つの収束レンズからな
る組み合わせが以下のレンズの種類、 ａ）２つの加速ユニツトレンズ、 ｂ）そのさい加速液浸レンズが前記マスクに続いてい
る、加速および遅延液浸レンズ、 ｃ）そのさい前記加速液浸レンズが前記マスクに続いて
いる、加速液浸レンズおよび非対称遅延ユニツトレン
ズ、 ｄ）そのさい加速非対称ユニツトレンズが前記マスクに
続いている前記加速非対称ユニツトレンズおよび遅延液
浸レンズ、または ｅ）そのさい非対称の加速ユニツトレンズが前記マスク
に続いている非対称の、加速ユニツトレンズおよび遅延
非対称ユニツトレンズにより形成される構成としたの
で、現存する装置の制限および欠点を十分に回避するか
または克服するイオン光学描写装置を提供することがて
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】２つの収束レンズを備えたイオン投射リソグラ
フイ装置における光線進行を説明する概略図である。

【図２】実線が理想的な、ひずみの無いレンズに関する
光線の進行をかつ破線がひずみを考慮した光線の進行を
示す図１と同様な装置の概略図である。

【図３】実線において現在値Ｅ₀ において発生されるよ
うな光線の進行が、それに対して破線により、色彩の像
区域の補正の具体的な説明のために、現在エネルギから
ΔＥだけずれた（低下させられた）エネルギにおける光
線の進行を記入している図１と同様な装置の概略図であ
る。

【図４】２つの収束レンズにより実施する本発明による
すべての組み合わせに関して挿入されることができるよ
うな照明装置を示す概略図である。

【図５】図４による照明装置に関して、記入された電位
線を有するユニツトレンズの実施例を示す軸方向の長手
方向断面図である。

【図６】第１の収束レンズが加速液浸レンズとしてかつ
第２の収束レンズが遅延液浸レンズとして形成される、
付属の電位線経過を有する本発明による描写装置の実施
例をしめす軸方向の長手方向断面図である。

【図７】同様に、加速液浸レンズとともに収束レンズと
して利用することができる、挿入された電位線を有する
遅延の、非対称のユニツトレンズを示す軸方向の長手方
向断面図である。

【図８】その運動が２つの収束レンズからなる装置によ
り検査される、マスク上のイオンの開始点の位置を略示
する説明図である。

【図９】回転対称の形状の液浸レンズの構成を示す概略
図である。

【図１０】同様に回転体としての形成において、ユニツ
トレンズの基本的な構成を略示する軸方向の長手方向断
面図である。

【符号の説明】

Ｑ イオン源 Ｍ マスク Ｗ ウエーハ Ｌ１ 第１収束レンズ Ｌ２ 第２収束レンズ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクとウエーハとの間に配置された２
   枚の収束レンズからなる組み合わせを備え、前記マスク
   が該マスクに続いている収束レンズのほぼ物体側の焦点
   面内にかつ前記ウエーハが前記マスクに続いている第２
   収束レンズの像側焦点面の周囲に位置決めされかつ好ま
   しくは前記マスクに続いている第２収束レンズのクロス
   オーバーを含み、前記マスク上に存在する構造が１また
   はそれ以上の開口の形状においてレンズ系を介してウエ
   ーハ上に形成されるイオン光学描写装置において、２つ
   の収束レンズからなる組合わせが以下のレンズの種類、 ａ）２つの加速ユニツトレンズ、 ｂ）加速液浸レンズが前記マスクに続いている、加速お
   よび遅延液浸レンズ、 ｃ）前記加速液浸レンズが前記マスクに続いている、加
   速液浸レンズおよび非対称遅延ユニツトレンズ、 ｄ）加速非対称ユニツトレンズが前記マスクに続いてい
   る前記加速非対称ユニツトレンズおよび遅延液浸レン
   ズ、または ｅ）非対称の加速ユニツトレンズが前記マスクに続いて
   いる非対称の、加速ユニツトレンズおよび遅延非対称ユ
   ニツトレンズにより形成されることを特徴とするイオン
   光学描写装置。
2. 【請求項２】 イオン源、場合によつてはユニツトレン
   ズから形成されるいわゆるイオン源レンズならびに該イ
   オン源レンズに続いている、とくにＥｘＢフイルタとし
   て形成される質量分離器を備えた、とくに請求項１に記
   載のイオン光学描写装置におけるマスク用照明装置にお
   いて、前記質量分離器にいわゆる照明レンズが続き、該
   照明レンズが交互に液浸レンズとしてまたは加速または
   遅延ユニツトレンズとして形成されるかまたは１または
   それ以上のソレノイドから形成されることを特徴とする
   イオン光学描写装置におけるマスク用照明装置。