JPH0831405B2 - イオン投射リソグラフイー装置および方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本出願は引用によってこれに組み込まれる「イオンリ
ソグラフイにおける画像アライメント方法および装置」
と題する1988年６月２日に出願されたアメリカ合衆国特
許出願第201、959号の一部継続出願である。

本発明は半導体装置等を製造するためのイオンビーム
投射リソグラフイである。

半導体装置等を製造するために要求される種々の方法
のうちで、リソグラフイは非常に重要な工程である。簡
単に説明すると、リソグラフイ方法はフオトレジスト、
または簡単に「レジスト」とよばれる感光性材料でシリ
コンウエーハを被覆することに始まる。リソグラフ露光
手段はレジスト被覆ウエーハ上のマスクまたはレチクル
上に収容されるパターンの画像を投射する。ウエーハは
マスクの同一パターンがそれによりウエーハ上で多数回
露光される一連の露光位置を通って歩進される。現像は
ウエーハ面上に所望の画像の輪郭を描くレジストパター
ンう取り去る。ウエーハは次いでエッチング、酸化、イ
オン注入、拡散および体積のごとき多数の考え得る方法
のいずれか１つに従わされる。ウエーハ処理が検査され
た後、レジストで再び被覆されかつサイクルは８〜15回
繰り返され、結果としてウエーハ上に同一の微小回路の
チエッカボードアレイを生じる。

現在までのほとんどの投射リソグラフイがウエーハの
露光のために光ビームを使用しているが、より小さな面
の大きさおよび高密度の構成要素については要求はより
高い精密度についての研究に至った。Ｘ線リソグラフ装
置を提供するような探究に多くの努力が費やされ、一方
イオンビーム投射リソグラフイを含む他の装置が幾つか
受容されたが、注目度はかなり少なかった。

本発明の主要な目的はイオンビーム投射リソグラフイ
についての従来の提案の制限および欠点であると思われ
ることを克服することにある。他の目的はウエーハ上に
塗られたパターンに非常に小さな面を形成することがで
きかつ商業的な使用に適する実用的なイオンリソグラフ
イ装置全体を産業に提供することにある。

本発明の一つの態様によれば、イオンビームを供給す
る手段、所望のビームパターンを発生するための開口を
有する前記イオンビームの通路内にあるマスク、前記マ
スクの後ろの光学コラム、前記イオン通路に沿って配置
された第１および第２主レンズによって画成される前記
光学コラム、該光学コラム内にクロスオーバーを形成す
るように配置された加速アインツエルレンズである前記
第１主レンズクロスオーバーの後ろに位置決めされかつ
マスクの縮小さた画像を投射するように配置されたギャ
ップレンズである第２主レンズ、前記画像を受光するタ
ーゲットを支持するための前記ギャップレンズの後ろの
ターゲットステーションからなるイオン投射リソグラフ
イ装置が提供される。

本発明のこの態様の好適な実施例は以下の特徴を有す
る。マスクは第１主レンズの第１焦点面に実質上配置さ
れかつターゲットステーションは実質上第２主レンズの
第２焦点面に置かれる。イオンビームを供給する手段は
イオン源および該イオン源より光源コラムから離れた前
記イオン源の虚像を前記光源コラムに供給する手段から
なり、そして（１）第１主レンズの第２焦点面と第２主
レンズの第１焦点面との間の距離、および（２）マスク
と前記イオン源およびマスクの虚像を画成する点との間
の距離は前記ターゲットで前記マスクの前記画像を発生
すべく選択され、前記第１および第２主レンズから生起
する色ぼけおよび幾何学的ひずみは同時に実質上最小に
される。第１および第２主レンズは第２主レンズに続い
ている実質上テレセントリックビームを発生するように
第２主レンズの実質上第１焦点面に前記第１主レンズの
前記クロスオーバーを配置するように位置決めされる。

本発明のとくに好適な実施例において、第１および第
２主レンズは実質的に以下の条件を同時に満足させ、そ
れにより前記第２主レンズから出ているビームは実質上
テレセントリックであり、かつそれが達するとき画像面
が実質上色ぼけおよび幾何学的ひずみがない、すなわ
ち、 （１）qp＝f₁f₂ ここで、 ｑは第１主レンズの第２焦点面と第２主レンズの第１焦
点面との間の距離;pはイオン源の虚像を画成する点とマ
スクとの間の距離；f₁は第１主レンズの第１焦点距離；
f₁′は第２主レンズの第１焦点距離；f₂は第１主レンズ
の第２焦点距離；δ₁およびδ₁′は、ビーム内のイオン
のエネルギ変化による、第１および第２主レンズの第１
焦点距離の変化であり、そしてＧ（ｐ）＝ap³＋bp²＋cp
＋ｄである。ここでａ、ｂ、ｃおよびｄは第３順位の収
差の存在において、第１主レンズの第２焦点面への第１
焦点面からの変換関数に関連づけられるレンズ定数であ
り、前記変換関数は、 の式からなり、r₁、θ₁はマスクでの第１主レンズの第
１焦点面での横座標でありかつθ₂は第１主レンズの第
２焦点面における一定のイオン放射線の変換された横方
向角度座標である。係数Ｄ′は第１焦点面から第２主レ
ンズの第２焦点面への変換係数であり、 ここで、r₂′は第２主レンズの第２焦点面（すなわちタ
ーゲット位置）での放射線の半径方向座標である。

本発明の好適な実施例において、約50〜200kVの間の
エネルギーで前記ターゲットにおいて前記イオンビーム
のイオンが供給され、約１〜10kVの間のエネルギーで前
記マスクにおいて前記イオンビームのイオンが供給され
る。ターゲットでの前記マスクの前記画像は少なくとも
1.5の率で縮小され、前記ターゲットでの前記画像は幅
および高さが10mm以下でない。

本発明の好適な実施例はまた以下の特徴を有してい
る。イオン投射リソグラフイ装置は、１対の電界制御開
口を有しており、該制御開口の一方がマスクのまわりの
区域およびアインツエルレンズの第３電極の開口のまわ
りの区域において第２電極から生起する電界強度を減じ
るためにアインツエルレンズの第２電極の各側に配置さ
れる。第１および第２主レンズに７〜20の範囲の電圧比
が印加される。イオンビームを供給するための手段はイ
オン源および該イオン源とマスクとの間に配置されたレ
ンズからなり、該レンズは色ぼけおよびレンズひずみを
同時に最小にするために装置を精密同調するように光学
コラムの軸線に沿って実際のイオン源点を選択するため
に配置される。前記レンズはソレノイドレンズであり、
該ソレノイドレンズは種々の種類の異なる偏向により前
記イオン源から発せられた異なる質量の種々の種類から
の所望のイオンの種類の選択に寄与し、好ましくは、開
口は所望の種類からの質量が異なるイオンの通過を阻止
するために第１および第２主レンズ間に配置される。

本発明の他の態様によれば、多極手段はＹ方向におけ
る画像の倍率に関連してＸ方向におけるターゲットでの
画像の倍率を変化するように４極子フイールドの適用に
わたってまたは第２主レンズ内に配置れ、好ましくは多
極手段は実質上電界のない領域において第２主レンズの
後に置かれる。

他の態様によれば、多極手段は光学コラムの軸線に対
して垂直な平面内の画像の調整可能な運動のために双極
子界を印加するようになされた第１および第２主レンズ
間に配置され、好ましくは多極手段は画像内のひずみお
よびぼけの制御のために重畳された高順位界を発生する
ようになされている。好ましくは、多極手段はビームに
対して平行なオフセットを導入するようになされたアー
ク状電極の１対の連続する16極の円形アレイである。ま
た本発明の好適な実施例において、画像内のひずみおよ
びぼけのバランスを微細同調するためのレンズ電圧の変
化のために電圧調整装置が設けられる。好ましくは電圧
調整装置はさらにターゲットにおいて画像の倍率を同調
するためにレンズ電圧の比例しない調整が可能である。

本発明の最初に述べた態様の好適な実施例はまた以下
の特徴を有している。ギャツプレンズの第１電極の電圧
はアインツエルレンズの第１および第３電極の電圧と実
質上同一でありかつギャップレンズの第２電極の電圧は
シインツエルレンズの第２電極の電圧と実質上同一であ
り、電源のリップル作用はレンズコラムの電圧比を実質
上変化しないようになっており、かくしてターゲットス
テーションでの画像の品質を実質上保留する。

装置はターゲットでの画像の倍率を変えるためにギャ
ップレンズの直径を変化することができるように構成さ
れ、変化時、第２主レンズからでるビームは実質上テレ
セントリックのままでありかつ画像面において実質上色
収差および幾何学的ひずみがない。レンズコラムは該光
学コラムは該光学コラムの全長に実質上延在する外部
の、堅固な金属殻体を含み、該殻体は定電位でありかつ
アインツエルレンズの第１および第３電極およびギャッ
プレンズの第１電極を直接支持する。アインツエルレン
ズの中央電極は電極殻体の内部上に支持のために係合さ
れる絶縁体によって支持されかつギャップレンズの第２
電極は堅固な殻体の下流端によって支持される絶縁ブッ
シュを介して支持される。

好ましくは、高透磁率の磁性材料からなる筒状シール
ドがまわりに延びかつ堅固な金属殻体によって支持され
る。好ましくは、管状シールドは一連の除去可能な長手
方向セグメントからなりそして好ましくは高透磁率の磁
性材料からなる端板が管状シールドとの磁気的連続生を
設けるような方法において管状シールドの各端部に取り
付けられる。

本発明の他の態様において、イオン投射リソグラフイ
装置は、イオンビームを供給する手段、所望のビームパ
ターンを発生するための開口を有するイオンビームの通
路内にあるマスク、該マスクの後ろの光学コラム、イオ
ン通路に沿って配置された第１および第２主レンズによ
って画成される前記光学コラム、イオンビームを焦点合
わせするように配置されている第１主レンズ、該第１主
レンズの後ろに位置決めされかつ縮小されたマスクの画
像を投射するように配置される第２主レンズ、前記画像
を受光するターゲットおよび前記光学コラムのまわりに
延在する高透磁率の磁性材料からなるシールドを支持す
るための前記第２主レンズの後ろのターゲットステーシ
ョンからなり、前記シールドが管状シールドを画成する
複数のプレートからなる除去可能な長手方向セグメント
および管状シールドとの磁気的連続性の高透磁率の磁性
材料からなる端板から構成される。本発明のこの態様の
好適な実施例は以下の特徴を有する。導電体はシールド
内に設けられ、イオンビームが露光される磁界への調整
を設けるように配置され、好ましくは導電体は管状シー
ルド内に細長いループのアレイからなる。長手方向に延
びる導電性ループのアレイは管状シールドと関連づけら
れ、前記ループは管状シールド内に周方向に磁束を確立
するように配置される。好ましくは、管状シールドを消
磁するよにループに交流電流を印加するための手段およ
び管状シールドの透磁率を増加するよにループに一時的
に小さなバイアス電流を印加するための手段を含む。各
導電性ループは管状シールドの内外部に沿って延在する
長手方向に延びる導電性セグメントからなる。管状シー
ルドはイオンビームが露光される磁界への調整が行える
ように配置される。

本発明の他の態様において、リソグラフイ装置は、イ
オンビームを供給する手段、所望のビームパターンを発
生するための開口を有するイオンビームの通路内にある
マスク、該マスクの後ろの光学コラム、イオン通路に沿
って配置された第１および第２主レンズによって画成さ
れる前記光学コラム、イオンビームを焦点合せするよう
に配置されている第１主レンズ、該第１主レンズの後ろ
に位置決めされかつ縮小されたマスクの画像を投射する
ように配置される第２主レンズ、および画像を受光する
ターゲットを支持するための前記第２主レンズの後ろの
ターゲットステーションからなる。前記イオンビームを
供給する手段がイオン源および光学コラムの軸線に沿っ
て実際のイオン源点を選択するために前記イオン源と前
記マスクとの間に配置されたソレノイドレンズからな
り、該ソレノイドレンズは種々の種類の異なる偏向によ
って前記イオン源から発出された種々の質量の前記種類
からの所望のイオン種類の選択に寄与する。好ましく
は、ソレノイドは該ソレノイドレンズに通過の間中イオ
ンビームの回転を阻止すべくされた対向巻回の二重ソレ
ノイドレンズであり、そして好ましくは開口が所望の種
類から質量の異なるイオンの通過を阻止すべく寸法づけ
られた第１および第２主レンズの間に置かれる。

本発明のさらに他の態様において、イオン投射リソグ
ラフイ装置は、イオンビームを供給する手段、所望のビ
ームパターンを発生するための開口を有するイオンビー
ムの通路内にあるマスク、前記マスクの後ろの光学コラ
ム、前記イオン通路に沿って配置された第１および第２
主レンズによって画成される前記光学コラム、前記イオ
ンビームを焦点合わせすべく配置された第１主レンズ、
該第１主レンズの後ろに位置決めされかつ縮小された前
記マスクの画像を投射するように配置された第２主レン
ズ、前記画像を受光するターゲットを支持するためのギ
ャップレンズの後ろのターゲットステーション、および
第２主レンズ内にまたはそれを越えて配置される多極手
段およびＹ方向への画像の倍率に関連してＸ方向の前記
ターゲットでの画像の倍率を変えるために前記多極手段
に４極子電界を印加する電圧制御装置からなる。好まし
くは、多極手段は実質上電界のない領域内で第２主レン
ズの後ろに配置されそして好ましくはアーク状電極の16
極の円形アレイである。

本発明の他の態様は、ターゲット上に0.1ミクロン程
度の大きさの面を製造するためのリソグラフ方法であ
り、該寸法は、ターゲット界にリソグラフマスクの所望
の面を作像することができるイオン投射リソグラフィ装
置を設け、装置が１組の調整可能なパラメータを有し、
計測面のアレイを有する計測マスクを使用し、経験に基
づいてターゲット界を横切る各パラメータの作用を決定
する一方他のパラメータが１組のクサビ関数を提供する
ように一定に保持され、前記界を横切って計測測定に基
礎が置かれる直線最適化により装置のパラメータを設定
し、露光を周期的に遮断し、リソグラフマスクを前記界
を横切って計測面のアレイを画成する計測マスクに置換
し、ターゲットフイールドを横切って投射されたイオン
ビームのほぼ幾何学的ひずみを測定し、前記測定から１
組の誤差値を決定し、そして直線最適化により、クサビ
関数を基礎にして誤差値を減じるように組のパラメータ
に対する調整を決定し、前記調整を行い、そしてターゲ
ットの露光を再び開始する工程からなる。

好ましくは、計測マスクはターゲットに先行する対の
計測イオンビームレットを発生するために直交スリット
対のアレイを画成しそしてターゲット界を横切る各パラ
メータの作用を経験に基づいて決定する一方他のパラメ
ータが一定に保持される工程は幅を測定しかつターゲッ
トでのビームレットの重心位置を決定することからな
る。

本発明の他の態様において、リソグラフイ装置は、１
組の調整可能なパラメータを有し、Ｘ、Ｙステージに取
り付けられたターゲット上にリソグラフマスクの画像を
投射するようにされ、Ｘ、Ｙステージが多数の露光位置
を横切って割り出しするようになされているイオンビー
ム投射リソグラフイ装置において、リソグラフマスクに
代えられるようにされた計測マスク、Ｘ、Ｙステージに
取り付けられた精密計測ステージ、イオンビーム界を横
切って割り出されるようになされる一方計測マスクが前
記界を横切って分配される点において検知されたぼけお
よび幾何学的ひずみに基づいて誤差値を決定することが
できる計測ステージに取り付けられた検知器を有し、前
記誤差値は直線最適化技術により、前記装置のぼけおよ
び幾何学的ひずみを減じるように前記組のパラメータに
対する補正を発生するのに有用である。好ましくは、計
測マスクはターゲットに先行する対応対の計測イオンビ
ームレットを発生するための直交スリット対のアレイを
画成しかつ精密計測ステージに取り付けられた検知器は
幅を測定しかつ検知器でのビームレットの重心位置を決
定するようになされそして好ましくは検知器は直交対の
１つのビームレットのみが１度に対応するスリットに当
たるような方法において計測ビームレットを遮断するよ
うに配置された１対の直交スリットに関連づけられる。

説明されたイオンビーム投射リソグラフイ装置および
方法は低ひずみ、大きなフイールド、ウエーハでのマス
クパターンの縮小された画像の形成を許容する。述べら
れた形のイオン光学要素はイオンビームのエネルギ拡散
（色ぼけ）および実用的な大きさの光学コラムのレンズ
ひずみによって発生される画像収差のバランスの作用の
同時減少を可能にする。これに関連して、注目されるこ
とができることは、２枚のレンズがこれらのレンズ自体
の固有な収差から生起する画像の低下を大幅に減少する
ような方法においてウエーハでのマスクの実像を形成す
ることである。公知のように、単一の静電レンズによる
マスクの実像の形成において、バレルまたはピンクッシ
ョンひずみは、マスクの画像がクロスオーバー前にかま
たはクロスオーバー後に形成されるかによって経験さ
れ、この場合にクロスオーバーはイオン源によって発生
されるほぼ点物体の画像である。

それ自体同一型の欠点を有する第１主レンズに続いて
いる第２主レンズを設けることにより、画像は第２レン
ズによって発生されるひずみが第１主レンズによって発
生されるひずみを補正する第２主レンズの後ろに形成さ
れる。実質上幾何学的なひずみがない画像が、第２主レ
ンズから下流に幾らかの間隔を置いた点に形成されるこ
とができる。さらに、２枚のレンの組合せは第２主レン
ズの下流の特定の点においてイオンのエネルギ拡散、す
なわち色ぼけの存在に余り感知しない領域があるように
選択されることができる。光学コラムのパラメータの統
合された選択により、本発明によれば、レンズひずみお
よび色ぼけが同時に最小にされる。

ギャップレンズに先行する加速アインツエルレンズの
使用により、ビームのエネルギは低く保持されることが
できる一方その作動のためにイオン源には十分なイオン
エネルギがありそしてターゲットでの所望のイオンエネ
ルギは所望のレベルにあり、光学コラムの長さに沿って
極端ま電圧がない。

上述のごとく、好適な実施例において、マスクは加速
アインツエルレンズである第１主レンズの第１焦点面近
傍に位置決めされ、かつウエーハはギャップレンズであ
る第２主レンズの第２焦点面近くに位置決めされる。第
１主レンズの焦点合せから生じるビームのクロスオーバ
ーは第２主レンズの第１焦点面近傍に配置される。これ
らの条件下で、マスク画像要素からのイオン通路は２枚
のレンズ間で互いに実質上平行でありかつ光学コラムを
出てかつウエーハでマスクの実像を形成するビームは実
質上テレセントリックである。

上述したように、イオン源の後ろにかつマスクの前に
直接ソレノイドレンズを位置決めすることにらりソレノ
イドレンズはウエーハに衝突するイオンの質量を選択し
かつそれゆえマスクの厚さにより発生するかも知れない
陰影を減じるマスク上のイオンビームの入射角を減じる
のに有効である。ソレノイドはまたイオン光軸に沿って
実際のイオン源点の位置を調整するのに好都合に使用さ
れる。この最後の機能はイオン源のエネルギー拡散から
の色ぼけのバランスと相互に作用し合いかつそれにより
イオン光学要素の機械的なシフトを必要とすることなく
微細同調を許容する。

本発明は特にウエーハ上にダイまたはパターンを正確
に敷くような方法および装置に有用である。マークは例
えば露光されているダイの隅部に隣接してウエーハ上に
配置される。ウエーハ上に作像されるビームパターンに
隣接するが別個である同一の光学系を通って進む組のマ
イクロビームの各々は主フイールド位置に影響を及ぼさ
ない小さな走査板によって走査されるが、ウエーハ表面
上の限定された範囲にわたって各々マイクロビームを走
査しない。各々マイクロビームが溝を横切って別個の走
査されるとき、２次粒子の信号はマークから作られる。
マイクロビームの相対的位置およびウエーハ上のマーク
の基準マップに感応するこの信号はマイクロビーム位置
がマークに関連する場合に決定するように使用される。
チップの周辺のまわりに間隔が置かれた他のマイクロビ
ームに関連して、これはウエーハに関連するダイフイー
ルドの位置、倍率および方向付けを決定するための手段
を設ける。この方法において、信号を処理しかつフイー
ルド作像光学系に補正電圧を印加することにより、ウエ
ーハ上に存在するパターン上に１つのフイールドの正確
なオーバレイを作ることができる。

この技術は、新たなフイールドの露光時間の間中、存
在するパターンに関連して画像フイールド（領域）き位
置のリアルタイム測定を提供する。また、この技術はウ
エーハが処理によってゆがめられたときでもウエーハ上
の現存するパターンフイールド（領域）に新たな領域を
整合するような手段を提供する。

好適な実施例の第１図の平面図および第２図の３次元
切り欠き図を参照して、管状シールド10はイオンビーム
リソグライ機を取り囲んでその構成要素の保護および支
持体となる。これらの構成要素はイオン源12、ソレノイ
ド18、マスク構体20、光学コラム14および端部ステーシ
ョン60である。高透磁性の鉄合金から作られる磁気シー
ルド340は光学コラム14全体を取り囲んで地球の磁界、
構成材料および電源によって発生されるような外部標遊
静止および時間変化磁界を実質上除去する。コラムの各
端部での鉄シールドの磁気的連続性は鉄板350、352によ
って設けられる。

第1b図および第1c図を参照すると、シールドの切り欠
き側面および断面図で表してある。シールドはオーバラ
ップしかつアルミニウム支持部材356によって順次支持
される複数のプレート344から構成される。長手方向に
延びるワイヤ345からなるアレイは磁界の内側面かつ次
いで外面上の折り返し346に沿って延在して別々の細長
いループを形成する。制御装置347によりこれらのワイ
ヤループはシールドを消磁するように、時間により大き
さを減じる交流電流により励起される。その後、装置34
7はシールドの透磁率を増加するように瞬時な小さな直
流を印加する。シールドの内部に他の組の別々の細長い
ループを形成する追加の長手方向に延びる電流支持ワイ
ヤ348がイオンビームの領域の標遊磁界の減少を可能に
するように設けられる。ワイヤ348を通りかつワイヤ34
5、346によって画成されるループ内の電流は光学コラム
内のイオンビームについて最小磁気作用を得るように独
立して可変である。

第１図および第２図に戻って、イオンはイオン源12か
ら発生され、かつ二重コイルソレノイド18を貫通し、該
ソレノイドはビーム244を分析して、イオン源から発生
される他のイオンビームの種類から、所定のイオンの種
類、この実施例においてはヘリウムを分離するヘリウム
を分離する。イオン源12に続いて抑制電極152および抽
出電極150がある。抑制電極はイオン源プラズマに関連
して抽出電極より高い負電圧を有しかつしたがって下流
電極が加速されることから阻止しかつそれによりイオン
源12の望ましくない加熱を抑制する。抑制および抽出電
極の電位および形状は小さな有効サイズ（20μｍ径以
下）を有するイオンビームを形成するように選ばれる。
抽出電極150の電位は、抑制電極152について選択された
電位から独立して、マスクに向って通過するビームのエ
ネルギを定義する。

抽出電極150に続いて、イオン源Ｘ、Ｙアライメント
ステージ154が設けられ、これは光学コラム14の軸線に
関連して適切なアライメントに対するイオン源全体の摺
動運動を許容する。ソレノイド18の２つのコイル240、2
42はビームがソレノイドレンズを貫通する結果としてそ
の軸線のまわりに回転されるのを阻止するためにイオン
に作用する反対方向の磁気的励起を供給するように巻回
される。またソレノイドレンズはビームがマスク構体20
に衝突する角度を減じ、かくしてイオンビームの一様の
角度を減じることにより、より大きなフラックスがマス
ク164上に衝突することができかつその開口を通って光
学コラムに入る。この角度減少はまたマスクが有限の厚
さ（代表的には１〜５μｍ）および代表的には非常に狭
いパターンを画成する開口を有するため重要である。入
射角の減少はマスクの開口の縁部に発生する陰影を最小
にする。ソレノイドの第１巻線240内には多極アレイか
らなる電気シャッタ38が双極子磁界を使用するコラム軸
線からビームを偏向するのに設けられる。この多極はＸ
およびＹ方向（ビーム軸線に対して垂直な平面内におい
て倍率を調整しかつそれによりイオン源内の楕円形ひず
みを補正するように４極磁界を印加することができる。

またこの領域に設けられるのはイオン源交換または修
理の間中イオン源から密封されるような光学コラム14を
許容する真空絶縁弁36およびソレノイドを越えて位置決
めされるドーズモニタ156である。ビームの外周はモニ
タ156の既知の区域に衝突しかつ誘起電流が測定され
る。この方法において光学コラムを通るビームのフラッ
クスが導出されかつ付与されたレジストに必要とされる
露光時間が決定されることができる。

ドーズモニタ156に続いて、第２図に示されかつ第2a
図の拡大図において最も良く明瞭に示されるマスク構体
20に連続する。マスク構体20はその１つが示される相補
的なセットのマスク164を回転ディスク136上に含んでい
る「相補的なセット」により、我々はその各々が各マス
クを通るターゲットの連続露光が完全なパターンにわた
ってビームに対してターゲットを露光するような、所望
の露光パターンのそれぞれの部分に対応する開口を有す
る１組の異なるマスクに言及する。各マスクは圧電変換
器162（第2a図）によって駆動されるプッシャロッド160
の直線運動に応答してダイパターンの回転を許容する屈
曲マウント158に取り付けられる。好適な実施例におい
て、マスク164の回転かつそれゆえ±500マイクロラジア
ン程度のダイパターンの回転は以下に説明されるビーム
アライメント装置に応答して制御される。マスク構体20
に先行するのは機械的な露光シャッタ104（第５図に詳
細に示される）およびマスクの開口を通過しないが代わ
ってマスクによって遮断されるビームの部分によって発
生される熱を除去するのに役立つマスク冷却シリンダ16
8が配置してある。該シリンダ168はマスクを放熱的に冷
却しかつビーム軸線のまわりに延在する。冷却剤が入口
174を通って導入され、同中心コイル170を通って循環さ
れかつ出口172を通って流出されることによって冷却さ
れる。露光シャッタ104がマスクへのビームを阻止する
ように位置決めされるとき、シャッタはシリンダ168の
放熱冷却作用を同時に阻止する。冷却装置はほぼ一定の
温度においてマスクを保持する。

ビーム軌道を収束しかつクロスオーバーまたはアイン
ツエルレンズ22とイオンを加速しかつターゲット26上の
マスクの画像を形成するのに使用されるギャップレンズ
24との間のイオン源の画像を形成するようにアインツエ
ルレンズによって変化される。良く知られているよう
に、ギャップレンズは電位差において第１および第２電
極を有する２電極レンズである。この場合にギャップレ
ンズ24の第１電極182は堅固な殻体の一部分でありかつ
第２電極86は堅固な殻体の端部で絶縁体ブッシュ226に
よって支持される。対称的に示されるビーム軌道によっ
て示唆されるように、ギャップレンズ24はコラムの軸線
に対して実質上平行に走行するイオンビームを形成し、
それがウエーハに衝突するときマスクの画像を形成す
る。この型の装置はテレセントリックと呼ばれる。光軸
に沿ったウエーハの位置決めにおける不規則性またはね
じ曲ったウエーハのごときウエーハ自体の不完全によっ
て発生される画像の倍率の誤差を減少するためビームの
実質上のテレセントリック性質は好都合である。

アインツエルレンズ22がイオンビームのクロスオーバ
ーを形成する位置近傍には、適宜な双極子界の印加によ
りビーム位置をＸ、Ｙ平面（すなわち、ターゲット平
面）において変更する２つの連続する多極184および186
からなる多極構体28がある。２つの多極（マルチポー
ル）への大きさが等しくかつ記号が反対の双極子界の印
加によりビームはその元の通路からずれることができる
がそれに対して平行のままである。これらの偏向の大き
さは以下に説明されるようなビームアライメント装置に
よって制御されかつ例えば＋／−５ミクロンであっても
良い。多極は好ましくは筒状のロッドより筒状面により
厳密に近くかつ16極電界までの偶数倍の電界（例えば、
双極子、４極子、８極子等）を発生するのに使用される
ことができる第2d図に示されるような16個の屈曲円弧25
0のアレイである。好適な実施例においては、より高い
順位の電界が装置のひずみを補正するようにプリセット
されるが偏向用双極子界は重畳される。

この実施例における実際の特徴として、クロスオーバ
ー近くに多極を配置することはビーム径がその焦点に向
かって集束しているので減少されるような多極の開口を
許容する。さらに、多極の長さ対直径比は周辺界作用を
回避するように約5:1好ましくは10:1である。クロスオ
ーバー近傍位置のため減じられる多極の直径により、長
さは設計段階において全体の装置長さに影響を及ぼさな
いように対応して減じられられる。

多極構体28にはソレノイドに関連してウエーハ上に作
像するために所望の質量のみのイオンを実質上選択する
のに役立つ質量選択開口30が近接して追随する。開口30
およびギャップレンズ24から下流の、界のない区域にお
いて、４極子界を発生するための多極構体34は互いに反
対のウエーハ平面におけるＸ（Mx）およびＹ（My）の方
向において画像の相対的倍率を偏向するために設けられ
る。例えば、Ｘ方向の倍率がより小さくされるならば、
その場合にＹ方向の倍率はより大きい。それゆえ、この
要素はＸとＹとの間の倍率差に精密な調整を行ってＸま
たはＹ軸のまわりの画像面におけるウエーハの僅かな傾
斜のごとき誤差を補正するために使用される。倍率の絶
対的な調整のために主レンズ電圧は後述されるように使
用される。第２図の実施例において、４極子構体34は第
2d図に示されるような16個の屈曲円弧のアレイでありか
つ約±５×10^-4の因子によりMxおよびMyの変化を行うた
めに記載されるようなビームアライメント装置によって
制御される。さらに、16個の屈曲円弧はＸおよびＹ軸の
方向付けの任意の選択かつそれゆえ変化を可能にする。

さらに、クロスオーバーから離れて、４極子構体34の
配置は光学系の収差およびひずみを最小にするための重
要な因子である。それゆえ、４極子はクロスオーバーか
ら離れてかつ好ましくは界のない区域に配置される。４
極子に関しての選択的な位置はギャップレンズの第２電
極内であるがクロスオーバーから離れて置かれても良
い。

加速アインツエル／ギャップレンズ組合せ（第２図）
は所定の長さの多極の配置のためギャップレンズ24とタ
ーゲト26との間に十分な空間を設ける。レンズ間に位置
決めされた多極の検討において前述されたように、一定
の直径長さ比は最適な性能のために維持される。ギャッ
プレンズの後で、ビーム径はクロスオーバー（約1mm）
におけるより長く（約15mm）かつそれゆえ対応して大き
な多極アレイが４極子界の適用のために使用されねばな
らない。しかしながら、イオン投影リソグラフイレンズ
系に４極子界を使用するMxおよびMyの差動制御は第２図
に示した実施例以外の他のレンズ組合せにおいて有用で
あることは当該技術に熟練した者には明らかである。

ビームがウエーハに衝突する直前に、ウエーハに形成
された画像の位置、倍率および方向付けを監視しかつ誤
差が検知される範囲への光学要素の補正作用を誘起する
ような信号を発生するのに使用されるアライメントビー
ムスキャナおよび検出装置32がある。

第2b図においてこのアライメントビームスキャナおよ
び検出装置32が詳細に示される。ビームレット188は絶
縁部材190の外部を通過するビームレットを有すること
によりスキャナ装置32において主ダイ界（フイールド）
246から分離され、一方ダイ界246は図示のごとくその中
心を通過する。この点においてビームレットは走査板19
2上に発生される双極子界の適用によりダイ界から別個
に走査される。ビームレットはウエーハ248上の基準マ
ーク194を横切って走査される。マーク上に衝突するビ
ームレットから生起するバックスキャッタ電子はチャン
ネルトロンまたは電子増幅器であっても良い検知器196
によって検知される。単一の検知器196のみが示される
けれども、理解されるべきことは検知器が各アライメン
トマークが設けられるということである。検知器からの
信号はウエーハ248上のダイ界246の位置および大きさを
配置するのに使用される。信号に応答して補正界（領
域）はイオン光学要素によって印加されることができる
かまたは界の回転がマスク164の回転によって調整され
ることができる。

ビームレットスキャナおよび検知器から下流にかつタ
ーゲットの直上に、同様に基準マーク302を有するアラ
イメントブロックまたはアライメントリング300が位置
決めされることができる（第９図に略示されるように；
前述の実施例において、マスクは第９図に示される計測
段階306よりむしろウエーハ上に作像される）。

またブロック上に基準マークを有する、ビームレット
スキャナおよび検知器から下流にアライメントブロック
を位置決めすることは、ヨーロッパ特許出願第294、363
号に、とくに第１、第２および16図に略示される。

ウエーハに対するリングの位置は干渉計によって検知
されることができかつこの実施例におけるダイ界の位置
決めはリング上のアライメントマークにのみ対応するこ
とができる。この場合にダイパターンはウエーハアライ
メントマークの使用なしにウエーハ上に配置されること
ができかつウエーハはいわゆる「ブラインドステッピン
グ」モードにおいて繰返しパターンを形成するように位
置から位置へ簡単に歩進させることがきる。アライメン
トリングは後述のような計測モードにおける装置と装置
の画像誤差を測定するのにさらに有用性を有する。

第１図および第２図に戻って、ウエーハ248は該ウエ
ーハが一方の位置から他方の位置へ歩進されることがで
きるように精密Ｘ、Ｙ（ウエーハ平面内の）およびＺ
（光軸に沿う）運動を許容するステージ40に取り付けら
れ、そして画像パターンのレプリカはウエーハ上の種々
の位置において形成されることができる。光軸に沿うウ
エーハの位置は調整されることができる。ウエーハはチ
ャック42によって固定される。ウエーハが繰返しパター
ンによって完全に覆われるとき、すなわち、ウエーハが
ビームの露光の選択されたシーケンスによって歩進され
たとき、そのチャック42はステージの背部から除去され
かつ真空ロック46および48を通って真空装置から取り出
される。新たな未露光ウエーハとともにチャックはステ
ージ上の適切である位置に挿入される。

第１図に示されるように、周辺装置の種々の部材が装
置を走査するのに使用される。ターボポンプとして示さ
れる適宜な真空ポンプは光学コラムの空気を抜く。ポン
プはレンズ構体が外部に発生源からの如何なる振動も受
けないように電気的にもかつ機械計にもレンズから絶縁
される。可撓性のベローズ52がこの絶縁を受けるのに使
用される。ベローズは内部で真空をかつ外部で大気圧を
有する。レンズ上に存在する大きな横向きな力は機械の
他側上の対向ベローズ54によって整合される。光学コラ
ムはアースに対して高電位にあるので、高電圧絶縁用の
絶縁ブッシュ56が設けられる。同等のブッシュ58が機械
の他側でアースから第２ベローズを絶縁する。レンズ上
の他のポンプおよびイオン源はアース電位で配置された
ポンプにより、同じ方法において処理される。

保守のために好都合である位置のアース電位において
第１図に示されるような機械の種々の他の電源および補
助機能がある。これらはレンズ電源66、電力がそこで機
械に分配される電力分配パネル68、高電位にある構成要
素および真空装置72用の制御装置へ電力を供給するため
に絶縁トランスを含むサービスモジュール70を含んでい
る。Ｘ、Ｙ、Ｚステージ電子制御装置はキャビネット74
のステージ近傍に配置される。コンソール76内には機械
を操作するのに使用されるより大きなマイクロプロセッ
サまたはコンピュータ装置を含んでいる主接触スクリー
ン制御コンソールがある。制御装置の機能は保守のため
使用することができる機械78の後部に取り付けられる補
助制御装置に転送される。機械は、第１図に示したよう
に、機械のウエーハ処理部がクリーンルーム内にありか
つ機械の残部がまたクリーン状態に維持される経由また
は保守室内にあるような方法において、隔壁で取り付け
られているが、進んだ半導体処理クリーンルームにおい
て必要とされるように厳密にクリーンではない。壁は符
号80で略示され、クリーンルームは符号82、保守室は符
号84で略示される。

イオン源のまわりには第1a図の実施例の正面図に示さ
れるエンクロージャ342がある。シールド342にはポンプ
または電源または他の制御装置が配置されることができ
かつ絶縁体62を置くことによりアース電位から絶縁され
るキャビネットがある。イオン源は、第１図に示すよう
にシールド64内にあり、所望の種類、例えば、水素、ヘ
リウムまたはネオンのガス供給を行う。

装置の全長L₁は6.1メートルでかつ共役長さL₂（マス
クからターゲットへの距離）は2.1メートルである。最
大高さH₁は2.5メートルである。イオンビームはイオン
源12での点からソレノイド240の第１巻線での約10mmお
よびマスク164での約60mmに拡大する。アインツエルレ
ンズ22は約70mmのビームを約1mmのクロスオーバー径に
焦点を合せる。クロスオーバー後ギャレンズ24でのビー
ムは15〜24mm（ギヤップレンズについて選ばれた大きさ
に依存する）に拡大しその径はビームのテレセントリッ
ク性質により実質上ターゲット26上に維持される。

第2c図は、第２図の実施例に使用される電源のブロッ
ク図が示される。正イオンに関して、イオン源12は、例
えば０〜10Kvからの抽出イオンの加速電位を変化するこ
とができる電圧Voで第１電源198によって抽出電極150に
対して正電位に保持される。抑制電源220は抑制電極152
を抑制電子のためにイオン源に対して負電位に保持す
る。

第１装置電源222は第１および第３電極176および178
に対してアインツエルレンズ180の中央電極に負電圧を
印加する。この形状の電極電位置において、アインツエ
ルレンズは、イオン（この実施例において正イオン）が
第１および第２電極間に加速され、次いで第２および第
３電極間で減速されるので、加速アインツエルレンズと
して言及される。この特別な実施例において、第１およ
び第３電極が同一電位であるとき、イオンの正味エネル
ギはこのレンズによって影響を及ぼされない。アインツ
エルレンズの第１および第３電極176、178およびギャッ
プレンズ182の第１電極は光学コラム14の堅固な殻体の
一体構成要素でありかつ図示のごとく第２電源224から
正の電位を受容する。（中間および第３電極間のイオン
のエネルギ減少が第１および中間電極間のエネルギ利得
に等しくないように第１および第３電極間の電圧差があ
る他の加速アインツエルレンズ配置が実用的である。こ
のような配置は本発明の多くの態様から逸脱することな
く適切な絶縁体および電源の付加によりここでは実行さ
れることができる。） ギャップレンズを横切る電位は絶縁体226によって光
学コラムから絶縁されるギャップレンズの第２電極86に
第２電源224の負端子を接続することにより設けられ
る。それゆえギャップレンズは光学コラムからのそれら
の退出以前に正のイオンを加速する。第１電源222は、
例えば０〜10Kv間のアインツエルレンズ上にこの第２電
極のアースに対して電圧V₁をセットすることができる。
第２電源224は代表値がほぼ100Kvである50〜200Kvの代
表的な範囲V₂にわたって可変である。実際上電源222お
よび224は電源198によって設定された注入イオンエネル
ギVoに依存して7:1〜20:1の範囲の両レンズに関する代
表的なレンズ電圧比を設けるように使用される。

補足電源228および230は装置電源222および224へそれ
ぞれ小さな電圧調整δV₁およびδV₂を供給する。第３図
に示される配置は、 の場合のV_Eのアインツエルレンズについての電圧比を、
かつ の場合のV_Gのギャップレンズについての比を供給する。

実際に、V₁の値はアインツエルレンズおよびギャッレ
ンズの電極を横切って印加される電圧比が電源の固有の
リップルによる不利益な作用を回避するのにほぼ等しい
ように小さい。ターゲットに衝突するイオンのエネルギ
は次いで約50〜200Kvの範囲にある。

静電レンズの焦点距離はそれらの電極間の電位差の関
数として変化しかつそれゆえレンズを幾らか越えた位置
における画像の倍率が変化させられることができる。第
２図の、２枚レンズ配置の好適な実施例において、ター
ゲット26での画像の倍率は第１レンズの第２焦点距離に
わたる第２レンズの第１焦点距離の比または各レンズの
電圧比の比、すなわちV₂／V₁に等しい。第１および第２
レンズの電圧比を選択することにより概略の倍率が選択
されることができる。さらに、レンズに印加される電圧
比が比例して増加されるならば、焦点距離はほぼ比例的
に減少するが倍率は変化しない。しかしながら、この調
整は以下に説明されるように２枚のレンズのひずみに影
響を及ぼす。それゆえ、レンズ電圧の変化はひずみおよ
び倍率用の微細同調手段を供給する。この微細同調のた
めに、補足電源228および230は好ましくは数パーセント
（例えば０〜300ボルト）までのレンズ電圧の変化のた
めにコンピュータ制御下にある。補足電源は好ましくは
数パーセントまでのレンズ電圧の変化のためにアライメ
ントビームによって発生される信号に応答して調整され
る。

第2e図は、アライメント装置のブロック図を示したも
のである。上述したようにウエーハおよび／またはアラ
イメントブロック上にあっても良いアライメントマーク
194から発生されるバックスキャッタ電子はマークの上
方に位置決めされた検知器196によって検知される。第2
e図に示した実施例において、m₁〜m₄が付されたアライ
メントマークの４つの直交対がダイフイールドがその上
に作像されることができるウエーハの区域のまわりに配
置される。この好適な実施例において対m₂とm₃間の距離
a₁および対m₁とm₄間の距離a₂は実質上等しくない。

第2e図を参照すると、電極によって発生された信号S₁
は補正信号発生器460に供給される。信号発生器460はま
た、例えば第2b図に示した走査板192によって走査され
たビームレットの走査位置を表わすビームレット走査装
置192からの信号S₂を受信する。信号発生器460は信号S₁
およびS₂を処理することによりダイフイールドのアライ
メントのずれを検知しかつ適切なアライメントになるよ
うにダイフイールドに適切な補正作用を加えるように種
々の画像補正要素に向けられる適切な補正信号S₃を発生
する。補正要素はｘ、ｙ変異の制御のための多極（マル
チポール）28、倍率補正のための手段34および回転制
御、例えば、マスク回転制御かつそれによりウエーハ上
の画像の回転アライメントのための手段162を含むこと
ができる。

ギャップレンズに先行するアインツエルレンズを有す
る、設計の実用的な利点は、光学コラムの外方エンベロ
ープが信号電位にあるためレンズ間に絶縁体を設ける必
要がないということである。これは安定なコラムアライ
メントを保証する非常な堅固な機械的構造を提供する。
また、機械的堅牢性はマスク20とウエーハチャック42と
の間の振動を低減しかつ堅固な方法において光学コラム
に対するイオン源および質量フイルタの整列およびイオ
ンが軸線から離れて移動することの阻止を可能にする。

この発明のさらに他の重要な特徴は質量選択および第
４図に示されるような光軸に沿う実際のイオン源点の変
化用のイオンリソグラフイ装置におけるソレノイドレン
ズの使用である。イオン源からのビームは水素のごとき
より軽い質量イオンが軸線に対してより大きな角度を取
りかつヘリウムのごとき所望のイオンが軸線に対してほ
ぼ平行に動くようにその軸線に向けてイオンを屈曲する
ソレノイドレンズを貫通する。酸素のごとき所望のイオ
ンより重いイオンは顕著に屈曲されずかつイオン源から
出発する直線を分岐することにおいて実質上連続する。
第１質量選択はマスクの平面内で発生することができ
る。より重いイオンは光軸から離れかつマスク構体に衝
突する。マスクを通過するより重いイオンの種類はイオ
ン源から分岐するように現われ、そして第１主レンズに
よって顕著にフオーカッシングされない。クロスオーバ
ー近傍で、質量選択開口は、その場合に、通過しかつタ
ーゲットに到達する位置に達するより重いイオンの小さ
な部分のみを許容する。光イオンは軸線上に集中される
ようになりかつそれゆえ光学コラムに向ってマスクを通
過することができる。しかしながら、第１主レンズの軸
線への近接のため、これらのイオンは焦点合せされずか
つそれゆえまた質量選択開口に衝突する。

ソレノイドはまた機械の軸線上の実際のイオン源の配
置を調整するのに使用される。この位置を調整すること
はクロスオーバーの位置を変化しかつさらに以下に検討
されるイオン源内のエネルギ拡散から生ずる色収差のバ
ランスと互いに影響し合う。第４図の頂部パネルにおい
て、ヘリウムイオンの実際のイオン源の位置はソレノイ
ドに印加される第１電流レベルi₁についてSV₁である。
これらの条件下で、ヘリウムイオンの通路は質量選択開
口の位置においてクロスオーバーを形成するように第１
主レンズによって焦点合せされる。第４図の下方パネル
において、第２電流レベルi₂はSV₂においてヘリウムイ
オンの実際のイオン源を発生する僅かに異なるイオン通
路を結果として生じるソレノイド巻線に印加される。こ
の場合にヘリウムイオンは質量選択開口を僅かに越える
位置においてクロスオーバーに焦点合せされる。第２主
レンズ後のテレセントリックビームを発生するための条
件は第２主レンズで第１焦点面近傍にクロスオーバーを
位置決めすることであるので、ソレノイドレンズを使用
するクロスオーバー位置の調整は光軸に沿ってレンズを
物理的に動かす必要なしに変化されるようなテレセント
リックの度合を許容する。

理解できるように、第４図にける実際のイオン源の両
位置において、ヘリウムイオンはターゲット上の通過の
ために選択されそしてヘリウムより軽いおよびそれより
重い、両方のイオンが濾過される。それゆえソレノイド
バルブは同時に両機能を実行する。当該技術に熟練した
者に明らかであることは、実際のイオン源位置の質量選
択および調整のためのソレノイドバルブの操作はアイン
ツエルの単一レンズ装置または多重レンズ装置およびビ
ーム通路に沿って種々のシーケンスを発生するギャップ
レンズを含むことができる他の静電レンズ配置において
有用であるということである。さらに、本光学コラムの
使用のため、ソレノイドは質量選択機能が異なって実行
されるならば単一の電気レンズによって置き換えられる
ことができる。また実現されるべきことは、開口の直径
および光軸に沿うその位置が最適な質量濾過のために選
択されることができるということである。

第２図に戻って、二重巻回ソレノイドが好適な実施例
において使用される。対向巻線はビームの正味の回転を
阻止する対向磁界を発生する。さらに、約50％までのよ
り短い焦点長さがビームが丁度２つに対向されるような
４組の周辺界（周辺フイールド）を経験するので単一巻
回装置を介して得られることができる。

円形の回転ディスク136および露光シャッタ104は第５
図のイオン源から光軸に沿う図において示される。この
実施例において円形回転ディスクは、以下に説明される
ように、機械のひずみを測定するような計測モードにお
いて所定位置に置かれる１枚の計測マスクに加えてパタ
ーン全体を作る４枚の補足マスクを保持する。円形回転
ディスクはマスクが第２図および第５図に示したような
光学コラムの軸線に入るように回転する。光学コラム上
の所定位置にあるとき別個の機構（図示せず）は第１レ
ンズの後壁にマスクを締め付ける。マスクの位置と反対
には他のマスク上の保持する真空ロック室およびこの円
形回転ディスクにマスクを積み降ろしする機構（図示せ
ず）がある。１組のマスクが一旦降ろされると次いで真
空弁が主室からの組を絶縁するように使用されかつその
組は除去されかつ他の組と置き換えられることができ
る。円形回転ディスク136はビームアライメント装置に
要求されるようなマスク回転を監視すべく正確な方法に
おいて回転させられることができる前述したマスク構体
と矛盾がない。

露光シャッタ104は露光時間を制御するのに使用され
る。マスクを被覆しかつ露光を阻止する２つのシャッタ
位置234およびマスクが完全に露光される２つのシャッ
タ位置236がある。シャッタ104の周辺スロット232は第
５図に示される。これらはマスクの中央ダイフイールド
を露光することなく発生するようなビームアライメント
機能を許容する。例えば、ダイフイールドの露光の直前
に、シャッタはマスク中の３対のアライメントマークが
スロットを通ってビームに露光されるように位置決めさ
れることができる。これは５個のパラメータ、すなわち
ウエーハ面内のＸおよびＹ並進、回転Φおよび倍率Mxお
よびMyを決定するのに十分であり、検知器196から結果
として生ずる信号は５個のパメータの各々を制御するの
に使用されかつ第６のビームレットは他のビームレット
信号の精度の測定として誤差信号を供給するのに使用さ
れる。これらのパラメータが一旦確立されるならば、露
光は開始することができる。露光の間中の或る点におい
て、シャッタの回転の間中、対の１つが露光が終了され
るときアライメントが露光によって正しく保持されるよ
うにアライメントマークの他の対に交換される。露光シ
ャッタは同様に、露光間のマスクからビームを偏向する
ためにイオン源とマスクとの間に例えば位置決めされた
電気的シャッタと協調して使用されることができる。

シャッタがマスクを被覆するとき、それはまた、マス
クがマスク冷却機構の冷却面に露光されるのを阻止し、
そこでマスクは周囲温度のままであり、かつビームはマ
スクと同一方法においてすぐに冷却するシャッタにあた
る。それゆえ、過剰な冷却が電光シャッタに必要とされ
ない。

イオン投射リソグラフィ装置において発生される画像
の不完全さが色ぼけと呼ばれるイオンのエネルギ拡散、
およびレンズひずみと呼ばれるレンズ自体によって発生
される固有のひずみを生起する。静電レンズの球面収差
係数が常に正であるため、このレンズひずみは係数がい
ずれかの記号からなっても良い光学的特性において行わ
れるようなレンズの組合わせによって除去されることが
できない。しかしながら、静電レンズのひずみはそれ自
体に同一型式の欠点を有する第１主レンズに追随する第
２主レンズを付加することによりバランスさせられるこ
とができる。画像は次いで第２主レンズによって発生さ
れるひずみが第１主レンズによって発生されたひずみを
バランスさせる第２主レンズの後で形成されることがで
きる。

公知のごとく、単一の静電レンズによりマスクの実際
の画像を形成することにおいて、バレルまたはピンクッ
ションひずみがマスクの画像が第６図に示されるように
クロスオーバー前にまたはクロスオーバの後で形成され
るかどうかに依存して、経験される。第２主レンズが付
加されるならば、導入するかも知れないバレルひずみは
第１主レンズのピンクッションひずみを補正するのに使
用されることができる。第２主レンズの下流からの幾ら
かの点において、第１主レンズのバレルひずみおよび第
２主レンズのピンクッションひずみがバランスさせられ
かつひずみのない画像が形成される。さらに、２枚レン
ズ装置における画像の色ぼけの作用はレンズ間距離およ
びイオン源対マスク距離を含む種々の光学的パラメータ
の関数である。これらの距離の適切な組合せにいて、色
ぼけが最小にされる画像は第２主レンズから下流に発生
する。

この発明の２枚レンズ装置は実用的な大きさの装置に
おける同一画像位置において最小にされるような色ぼけ
およびレンズの固有のひずみの作用を許容する。さら
に、最小にされるひずみおよびぼけを有するマスクの実
際の画像はターゲットでのテレセントリックビームに形
成される。第１レンズは無限大においてマスク要素の虚
像を形成するように形作られる、すなわち特別なマスク
要素からの２枚のレンズ間のビーム通路は実質上互いに
平行である。第２レンズはその出口焦点面にその虚像の
実像を形成する。これらの上述した条件を達成するため
に、マスクは第１レンズF₁の第１焦点面近傍に置かれか
つウエーハは第７図に示されるように第２レンズF₂′の
第２焦点面近傍にある。それゆえ、それぞれの焦点面近
傍のマスクおよび画像により、２つのレンズ間の距離は
画像の倍率に影響を及ぼすことなく色ぼけを最小にする
ように設計段階において選択されることができる。２枚
のレンズ間の距離が選択されることができるので、イオ
ン源／マスク距離の他に追加のパラメータが設けられ、
色収差および幾何学的またはレンズひずみに見い出され
るような一致の最小値を可能にする。

例えば、第８図において、レンズひずみΔRoは２枚の
レンズ間の２つの異なる間隔ｑについての実際のイオン
源／マスク距離ｐの関数としてプロットされる。イオン
源距離が変化されるとき、ひずみは最小で通過する。画
像の色ぼけΔR_Eが同様にプロットされるならば、それは
また各レンズ間隔についての特別なイオン源（ソース）
／マスク距離において最小値で通過することが見出され
る。かくして、ひずみ最小値が発生するソース距離があ
りかつ一般に、色ぼけ最小値が発生する他のソース距離
がある。適宜に選択されたレンズ間隔に関してひずみを
有することができかつ色ぼけ最小値は同一の実際のソー
ス／マスク距離において発生する。

本発明の光学系の他の特徴は種々の倍率または縮小係
数を発生することに関する。縮小係数は最後のレンズの
焦点距離に正比例しかつ最後のレンズの焦点距離はレン
ズ径に順次正比例する。最後のレンズの直径を単に調整
することにより、倍率の対応する変化は大きな柔軟性を
備えるひずみおよび収差のバランスに影響を与えること
なく得られることができる。例えば、第２図の実施例に
おいては単に、2:1〜10:1からの種々の係数の範囲をカ
バーするようにギャップレンズの最終電極の直径を調整
することが必要である。アインツエル／ギャップレンズ
の組合せの場合の実用的な特徴として、ギャップレンズ
最終電極86の除去はそれが第２図に示したように光学コ
ラムの端部に存するので容易になされる。他の実施例に
おいて、ギャップレンズの第１電極は充電されるような
両電極の直径を許容するように光学コラムから取外し可
能になされる。

レンズひずみ、色ぼけおよびテレセントリシティの関係 数理的な処理のために、第３図はそれぞれ焦点面下
F₁、F₂およびF₁′、F₂′を有する２枚の主要レンズＬお
よびＬ′を特徴とするイオン光学系を示す。マスクは焦
点面F₁に、かつウエーハは最終画像面F₂′に配置され
る。名目上点ソースがF₁の前方に距離を置いて配置され
かつF₁′でＬによって作像される。このソースは虚像ま
たは実像であっても良い。

距離ｐはソースとマスク間にかつドリフト距離ｑは第
１主レンズの第２焦点面F₂と第２主レンズの第１焦点面
F₁′間に画成される。実線Ｂはイオン源から画像への放
射線の理想的な第１順位通路を描写しかつ破線ｂはレン
ズひずみおよび／または色収差によって動揺させられた
放射線炉の通路を示す。このような不完全の場合におい
て、焦点面はシフト位置に対して知られておりかつ垂直
破線F₁およびF₂によって第３図に示され、F₁およびF₂は
それぞれ第１主レンズの第１および第２焦点面であり、
距離d₁＝F₁−₁およびd₂＝₂−F₂を有し、そしてF₁′
およびF₂′は第２主レンズの第１および第２焦点面であ
り、d₁＝F₁′−₁′およびd₂＝₂′−F₂′を有する。

第１順位の光学特性において特定の放射線（γ、θ）
の横座標は装置の軸線に沿って他の位置において新たな
座標（γ′、θ′）に直線的に変換する。これはマトリ
クス変換として好都合に示される。

ここでＡは変換マトリクスである。

レンズＬを通る焦点面対焦点変換に関して変換マトリ
クスＴは式 を有し、ここでf₁およびf₂はレンズＬの第１および第２
焦点距離であり、一方レンズＬ′に関して変換マトリク
スＴ′は ここでf₁′およびf₂′はＬ′の第１および第２焦点距離
でありかつF₂からF₁′へのドリフトに関して変換マトリ
クスＱは である。

全体の変換マスク／ウエーハΓはかくして、 ここで式５は真直ぐ直進のマトリックス増倍から生じ
る。特別な変換式はかくして、 ここで、名目上の点ソースに関して γ₁＝ｐθ₁ （７） という事実が使用された。

マトリックスΓの（１、２）要素がゼロであるため、
軸線に沿う最終位置はガウス画像に対応する。すなわ
ち、γ′₂はθ₁から独立している。

さらに、式（６）から倍率は であり、これは負の記号のため逆転した実像を示す。ま
た、式（６）から、テレセントリック条件 （θ₂′＝Ｏ）は qp＝f₁f₂ （９） を要求する。

留意されるべきことは、画像条件および倍率の値はｑ
およびｐから独立しており、一方テレセントリック条件
はこれら２つの距離間の関係を定義するということであ
る。

上述した簡単な直線変換は色作用（イオンビームのエ
ネルギ拡散）およびレンズＬおよびＬ′の固有のレンズ
ひずみによって動揺させられる。ＴおよびＴ′について
の動揺がΔおよびΔ′であるならば、動揺させられた変
換は Γ′＝Ｔ＋Ｐ（Ｔ′＋Δ′）Ｑ（Ｔ＋Δ） ＝Ｔ′QT＋Δ′ＱΔ＋Ｔ′ＱΔ＋Δ′QT （10） である。

第１順位動揺項のみを維持することは動揺マトリック
スＰについて位かの表現、すなわち Ｐ＝Γ′−Γ＝Ｔ′ＱΔ＋Δ′QT （11） になる。

最終ビーム横断位置γ₂′が動揺させられないままで
ある条件が次に検査される。

式（11）によれば、 Δγ₂′＝P₁₁γ₁＋P₁₂θ₁＝（pP₁₁＋P₁₂）θ₁ （12） ここで、P₁₁はマトリックスＰの（1,1）要素およびP₁₂
は（1,2）要素である。かくしてΔγ₂′＝０およびビー
ムは pP₁₁＋P₁₂＝０ （13） ならばすべてのθ₁について動揺させられないままであ
る。

色ぼけに関して、イオンエネルギが公称値Ｅから量δ
Ｅを変化するとき焦点距離は f_i＝f_i−δ_ｉ；f_i′＝f_i′δ （14） そして ならばf_iから_ｉ（ｉ＝1,2）に変化する。加えて焦点
面は第３図に示されるようなビーム軸線に沿う変位にそ
れぞれ対応するF₁からFiおよびF₁′からFi′へそれらの
位置を変化しかつそれゆえ di＝F₁Fi;di′＝F₁′Fi′ （16） 公知のリウヴィルの定理がこれらの変化から独立して適
用される。近似のゼロ順位に対して₁ ／f₂＝f₁／f₂；₁′／₂′＝f₁′／f₂ （17） かつしたがって δ₂f₁＝δ₁f₂；δ₂′f₁′＝δ₁′f₂′ （18） に追随する検討で十分である。

レンズに関して、F₁からF₂への変換は、 となり、それからｄおよびδにおいて第１順位項のみを
維持して、１つを引き出すことができる。

同様にレンズＬ′に関して ΔおよびΔ′についてのこれらの表現を式（11）に置換
しかつ式（13）におけるP₁₁およびP₁₂について明快に引
き出された表現を使用することは 一般に、その場合に、色ぼけが画像面において不存在で
ありかつ最終のビームがテレセントリックであることを
意味して式（９）および（22）が同時に満足させられる
ようにｑおよびｐを選択することができる。この一般的
な結果の性質を変えることなしに式（22）を簡単化する
ことができる。10:1またはそれ以上の電圧比で作動する
アインツエルレンズおよびギャップレンズに関して、入
射イオンのエネルギ変化は主平面の位置の顕著な変化を
結果として生じない。言い換えれば、焦点面のシフトは
主として焦点距離の変化の結果である。すなわち、 diδi;di′δｉ′ （23） この近似および式中（18）の近似により、概略の結果
は、テレセントリシティ条件に関して qp＝f₁f₂ （24） テレセントリシティを有する色消し条件に関して、 実際において解決はδ₁／f₁＜δ₁′／f₁′ならばｐに関
して見出されることができる。すなわち第１レンズは第
２より小さい色作用を持たねばならない。留意すべきこ
とは、式（24）および（25）を満足するようなｐおよび
ｑの選択はいずれにしても上述した画像または倍率条件
に影響をおよぼさない。さらに、最後のレンズは式（2
4）およひ（25）によって表現された条件に影響を及ぼ
さない大きさに簡単に見積られることができる。これは
δ₁′がレンズの大きさに拘らずf₁′に比例するためで
ある。最後のレンズの大きさのみを見積る（スケーリン
グ）ことはコラムについての倍率を変化するような好都
合な方法を提供する。

レンズのひずみの作用を次に検討する。イオンが丸い
レンズを通過するとき、第３順位の収差が発生する。こ
れらの収差を含んでいる焦点面対焦点面変換は式、 を有する。ここでＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄおよびａ、ｂ、ｃ、ｄ
は特別なレンズジオメトリおよび電圧比についての定数
である。式（７）の点ソース条件γ₁＝ｐθ₁に加えて、
レンズＬへのこの表現の適用は動揺マトリックスΔにつ
いての以下の結果、 になる。ここで、 Ｆ（ｐ）＝Ap³＋Bp²＋Cp＋Ｄ （28） Ｇ（ｐ）＝ap³＋bp²＋cp＋ｄ レンズＬ′のF₁′での放射線の座標は によって与えられる。

第３順位より大きい誘起された収差を無視すると、式
（７）、（26）および（29）は γ₁′（f₁−qp/f₂）θ₁ （30） θ₁′−（p/f₂）θ₁ になる。

テレセントリシティ条件がほぼ満足させられると仮定
すると、γ₁′は小さくかつγ₁′²より大きい倍率は無
視される。レンズＬ′への式（26）の適用は、 を付与する。

Ｌ′についての動揺変換は直ぐ後に続く ここで、 Ｆ′（ｐ）＝Ｃ′（qp/f₂−f₁）（p/f₂）＋Ｄ′(p/f₂)² Ｇ′（ｐ）＝ｃ′（qp/f₂−f₁）（p/f₂）＋ｄ′(p/f₂)²
（33） 式（11）に上記のΔおよびΔ′を置換することは合計動
揺変換マトリクスＰ、 を付与する。

かくして、幾何学的収差を生じる画像面での動揺Δγ
₂′は である。

ひずみのない画像についての条件はかくして （f₂/p）Ｇ（ｐ）＝Ｆ′（ｐ）／f₁′ （36） でありかつほぼテレセントリック状態に関して、式（3
3）は Ｆ′（ｐ）Ｄ′(p/f₂)² （37） を意味し、それはテレセントリシティによりひずみのな
い条件、 Ｇ（ｐ）／（Ｄ′/f′）〜(p/f₂)² （38） を付与する。

式（31）によれば、Ｄ′は長さの寸法を有する。それ
ゆえ、最後のレンズが大きさにおいて見積られると、
Ｄ′／f₁′は一定のままでありそして一旦満足させられ
た式（38）は最後のレンズの実際の大きさに関係なく常
に満足させられる。上述したように、これはまた色消し
状態についての状態である。

Ｇ（ｐ）がｐにおいて多項式中であるので、ｐについ
ての式（38）の実際の解決は論理に基づいて保証されな
い。しかしながら、レンズおよびそれらの関連のパラメ
ータ、電圧比および大きさの選択は式中（24）および
（38）によって表される３つの条件を同時に満足させる
ｐおよびｑについて見出されるような許容し得る実際の
値を可能にするように選択されることができかつしたが
ってテレセントリックビームにおいて最小にされるよう
なレンズのひずみおよび色ぼけの作用を確実にする。

これらの原理によれば、第１主レンズが加速アインツ
エルレンズでありかつ第２がギャップレンズである本発
明のレンズ装置は記載されたレンズ装置の他の重要な特
性とともに、色ぼけおよびれんずひずみの実質上同時の
最小化およびほぼテレセントリシティの獲得を可能にす
る。このような装置のイオンビームがマスクにおいて所
望の低レベルのエネルギおよびウエーハにおいて非常に
高いエネルギを有することができるということが特別な
特徴である。加速アインツエルレンズは第２図の設計に
おいて先行するギャップレンズより僅かだけ多く収差が
ある。色消しδ₁／f₁＜δ₁′／f₁′を満足させるため
に、ギャップレンズは加速アインツエルレンズより低い
電圧比において作動するように選択されることができ
る。しかしながら、一般に、Ｇ（ｐ）＞Ｄ′／f₁′でか
つ式（38）はこの配置に関してｐのかなり大きな値で満
足させ易い。

完全なテレセントリシティの条件は基本的なリソグラ
フの必要条件ではない。ビームが完全にテレセントリッ
クであるよりむしろほぼテレセントリックである条件を
許容することは色消し、ひずみなしの搬送のための条件
と同時に合致することにおいて多くの範囲および柔軟性
を許容する。

第２図に示した好適な実施例のイオン光学概要を使用
すると、装置はサブミクロンの特徴を有する上質のマイ
クロチップの製造に関して以下の性能特性を同時に備え
ることができる。

1.マスクに比して少なくとも1.5:1または2:1の率で減少
されかつ画像面において適応させられる少なくとも10mm
である画像の形成。

2.画像のひずみは0.2ミクロン以下である。

3.イオンのエネルギ拡散による画像のぼけは50nm位かで
ある。

4.装置は画像面においてほぼテレセントリックである。

5.イオンの初期エネルギ（マスク面での）は１〜10KeV
である。

6.ターゲットに当たるイオンの最終エネルギは50〜200K
eVである。

7.機械の寸法はレンズ系の共役長さの短いことにより代
表的な集積回路製造設備の条件と一致する。

計測学 走査に間中、ｘ、ｙ並進のごとき直線誤差、Mxまたは
MyおよびΦの誤差はアライメントビームレットによって
検知され、それからの信号はリアルタイムにおける対応
イオン光学要素へ補足電圧を印加するのに使用される。

しかしながら、必然的に、機械の物理的構成の不完全
は画像の非直線の幾何学的ひずみおよび色ぼけに至る。
時々、出来るだけ多くこれらの誤差を補正するために、
このようなひずみおよびぼけについての種々のイオン光
学ハラメータの作用は装置の光学的要素が補正を行うよ
うに設定されることができるように経験に基づいて決定
されねばならない。

誤差を測定するために、装置はビームレットのパター
ンを作るためにスリットを有する計測マスク（第10a
図）および精密ステージ306に取り付けられた検知器ス
リット装置S₁、S₂（第９図、第11a図）を使用すること
により計測モードに配置される。計測マスクのスリット
装置によって発生されるビームレットはＸ方向またはＹ
方向にステージを（ステージに固着された検知器304と
ともに）移動することにより計測ステージ上のスリット
S₁またはS₂によって遮断される。連続するビームレット
を遮断するのに必要とされる運動量は各ビームレットの
実際の位置を決定しかつこの位置をマスクの対応スリッ
トの名目上の位置と（投射のスケールを考慮して）比較
することにより、ビーム界のそれぞれの領域の幾何学的
ひずみの誤差が決定される。同様に、付与されたビーム
レットが検知信号を発生し続けるスロットの運動量を決
定することにより、ビーム界の領域におけるぼけの量を
決定するような名目上のビームレット幅に比較されるこ
とができるビームレットの幅が決定される。これらの誤
差関数から必要な補正パラメータが引き出されることが
できる。

この装置を使用する好適な実施例を以下に詳細に説明
する。計測マスクによって発生されるパターンは投射領
域のＸおよびＹのリボン形状計測ビームレットの(2n+1)
²対（ｎ＝所望の解像度を備えるのに十分な整数）から
なる。第10a図のパターンはｎ＝２に関してである。第1
0b図に見ることができるように、各対のビームレットは
非干渉であるがそれらの長手方向の投射の交点により独
特なＸ、Ｙフイールド点を画成するように互いに近接し
ている。特別な計測マスクによってダイフイールドに作
られかつコラムを通って投射されたこれらのビームレッ
トは光学系によって減じられる。４の因数による縮小の
場合において、最初のマスク開口は、10mm×10mmのフイ
ールドにわたって、4:1の縮小により、約40mm×40mmの
フイールドを横切ってかつウエーハ上に間隔が置かれ
る。

各リボンビームレットの重心位置および幅は、順次
Ｘ、Ｙステージ118（第９図）に取り付けられる計測ス
テージ306（第９図、第11a図）に支持される２次電子を
集める、例えばチャンネルトロンであってもよい小さい
な検知器304を使用する0.01ミクロンの絶対精度により
測定される。ビームレットはステージ上でスリット330
（第9b図および第11a図のS₁またはS₂）に入りかつ金属
面308上で衝突する。表面308から放出される２次電子31
0がチャンネンルトロン304によって検知される。

第9a図および第9b図を参照すると、計測マスク（第9a
図）の２つの垂直スリットは１対の直交ビームレット0₁
および0₂を形成する。計測ステージ（第9b図参照）上に
は作像された逆のビームレットを受光するためのステー
ジに取り付けた検知器の上方の２つの直交検知スリット
S₁、S₂が設けられる。検知スリットは作像された直交ビ
ームレットの１つのみが１度にステージ上のそれぞれの
スリットを通過することができるように図示のごとく配
置される。この実施例において、ビームレット0₁は負の
軸線Ｘに対して垂直に心出しされかつビームレット0₂は
第9a図に示されるよに作像する前に正のＹ軸線に対して
垂直に心出しされる。各ビームレット逆転を作像した
後、0₂は負のＹ軸線に対して垂直に心出しされかつ0₁は
正のＸ軸線に対して垂直に心出しされる。検知スリット
S₂は逆転のビームレット0₂と一致して位置決めされかつ
検知されることができる。検知スリットS₁は0₂が測定さ
れているとき衝突ビーム0₁から離して位置決めれる。こ
の配置は0₂からのみ生起する検知器によって測定された
信号を保証する。同様に、ステージ306は0₂からの干渉
なしに0₁を検知するように動かされることができる。

イオン投射機の種々の調整可能なパラメータの画像の
品質、ぼけおよびひずみについての結果は上述した計測
装置を使用する定量的な方法において描写されることが
できる。順次これは画像の品質を最適化しかつ機械の物
理的構造に必然的に存在する不完全さおよびパターン化
された製造マスクに存在するかも知れない幾つかの型の
非直線誤差を実質上補正するようにパラメータが規定の
値に設定されることができる。

機械に関して１組の代表的なｎ個の調整可能なパラメ
ータがある。

1.第１主レンズの軸線に対するソースのＸ位置。

2.第１主レンズの軸線に対するソースのＹ位置。

3.第１主レンズの軸線に対するソレノイドレンズのＸ位
置。

4.第１主レンズの軸線に対するソレノイドレンズのＹ位
置。

5.第１主レンズの軸線に対する第２主レンズのＸ位置。

6.第１主レンズの軸線に対する第２主レンズのＹ位置。

7.第１主レンズの軸線に対するマスクのＸ位置。

8.第１主レンズの軸線に対するマスクのＹ位置。

9.ソレノイドレンズを通過する電流。

10.多極の各々の個々の電極上の電圧。

11.2つの主レンズの電圧上の微調整。

12.磁気シールドの電流要素を通過する電流。

13.画像の軸方向位置。

14.第１および第２主レンズ間の間隔。

15.イオン源からの抽出電圧。

16.イオンビームエネルギ拡散に影響を及ぼすイオン源
の選択されたパラメータ（または複数のパラメータ）
（例えばイオン源での磁界、フイラメント加熱電力また
はガス圧）。

調整可能なパラメータのために最適な設定を計算する
ために、まず、次に示されるようなそれぞれの傾斜また
は「クサビ」作用を測定することである。ｎ個のパラメ
ータは名目上の初期値Pj（ｊ＝1,2,−−−−ｎ）で設定
される。前述されたような計測（メトロロジ）マスクお
よびステージに取り付けた検知器および直交スリットを
使用すると、誤差Qi（Ｘ、Ｙ）はマスクから画像面に投
射された直交対のビームレット（第10b図に示した）に
よって画成された各フイールド点（Ｘ、Ｙ）において測
定される。指数ｉは誤差の型に関連する。

例えば、 Q₁（Ｘ、Ｙ）＝位置ＸからのＸのずれ Q₂（Ｘ、Ｙ）＝位置ＹからのＹのずれ Q₃（Ｘ、Ｙ）＝画像ビームレットのＸのぼけ Q₄（Ｘ、Ｙ）＝画像ビームレットのＹのぼけ パラメータPjの１つはその場合に量ΔPjだけ値が変化さ
れそして変化されない組の誤差関数Qji（Ｘ、Ｙ）は計
測装置により測定される。クサビ（シム）関数は以前の
誤差Qiと調整ΔPjの大きさで除算されるパラメータPjの
調整後の誤差Qjiとの間の単なる差である。

すなわち、 Sji（Ｘ、Ｙ）＝〔Qji（X,Y）−Q₁（X,Y）〕／ΔPj パラメータｊはその初期値Pjに戻されかつ測定過程はク
サビ関数Sjiがすべてのパラメータｊ＝１、２、−−−
−ｎに関して決定されるまで繰り返される。

誤差関数上の動揺が調整可能なパラメータ、通常小さ
な調整の場合のPjの値のシフトΔPjに直線的に依存する
範囲まで、シフトの一般的な設定から生じる誤差関数は Qi（Ｘ、Ｙ）＝Qi（Ｘ、Ｙ）＋ΣｊΔPjSji（Ｘ、Ｙ） によって付与される。

数値的分析における公知の技術（例えば、1981年、10
033ニューヨーク、第５アベニュー111のアカデミック・
プレス発行のピー・イー・ギル・ダヴリュー・ミューレ
イ、エム・エッチ・ライトによる実用最適化技術（プラ
クテイカル・オプティマイゼーション・テクニクス）を
使用すると、最適な設定の調整ΔPjは誤差関数Ｑ′（X,
Y）の幾つかの関数を最小にする機械のコンピュータ装
置によって決定されることができる。例えば、代表的な
最適化は各型の誤差ｉについて限界L₁が設定されかつ画
像フイールド全体にわたって観察される最大誤差QMAXと
限界L₁との差が最小である。すなわち、 ｜QMAX₁−L₁｜が最小であり、ここで、QMAX₁＝MAX〔|Qi
（X,Y）｜〕（すべてのX,Yに関して）であるように最適
化できるかも知れない。さらに、最適化はパラメータ値
Pjおよび／または誤差Q₁についての実際の拘束に従うこ
とができる。代表的な有用な拘束は各パラメータ値の範
囲を制限することができる。すなわち、 |Pj|PMAXj ここで、 Pj＝Pj＋ΔPj およびPMAXjはPjの最大許容値である。公知のマスク誤
差を同時に補正することが望まれるならば、QMASK
₁（Ｘ、Ｙ）次いで|QMAXi−L|が最小にされる。

ここで、今、 QMAXi＝MAX〔Qi（X,Y）＋QMASK₁（X,Y）〕 である。

計測装置および最適化方法の大きな利用性はクサビ関
数Sji（X,Y）が一般に時間により全く安定でありかつ時
折測定されるのみである。他方にいて、変化がイオン投
射機の物理的環境、例えば、温度または気圧の変化にお
いて発性するとき、最適な性能を得るようなクサビ関数
（かつそれゆえパラメータPj）の特別な結合がまた一般
に変化する。適宜なコンピュータプログラムを使用する
と、所定の変化は計測装置が名目上存在する誤差Q₁（X,
Y）を一旦測定すると上述した技術によって迅速に計算
される。

好適な実施例において計測検知装置は第２図に示した
ステージ40にまたは第11a図および第11b図に示されるよ
うなステージ118に永続的に取り付けられる。その場合
にそれは調整可能なパラメータがその後最適化されるこ
とができる現存の誤差Q₁（X,Y）をいくつでも迅速に測
定するのに使用されることができる。

計測測定は画像フイールドの大きさにわたってのみな
される必要があるので、代表的に20×20mmより大きくな
く、スリットS₁およびS₂のＸ、Ｙ位置はレーザ干渉計33
2および比較的小さな直交ミラー314を使用して測定され
ることができる。計測スリットS₁およびS₂のＸ、Ｙ位置
はレーザミラー316および堅固に接続された干渉計116お
よび332を介してコラムに関連づけられる。またビーム
は第９図に示した基準リング300および前述した走査お
よび検知装置を使用することによりコラムの端部で安定
条件において維持される。リングはコラムの端部に堅固
に取着されかつアライメントマーク302を有している。
走査および偏向装置はこれらのマークを検知しかつそれ
らに関連して露光の位置を維持する。

前述されたアライメント装置が使用される配置におい
て、第11a図および第11b図に示した粗製のＸ、Ｙステー
ジ118はウエーハ248上に画像を作るためのレーザ干渉計
位置制御に必要ない。計測検知スリットに必要とされる
位置精度は別個の限定範囲ステージ306にスリットS₁お
よびS₂およびミラー314を取り付けることにより実現さ
れる。

第11a図および第11b図を参照して、計測ステージ306
は粗製のＸ、Ｙステージ118に取り付けられかつ極めて
迅速にビームレット位置のプラスまたはマイナス５ミク
ロン内で移動されることができる。検知器ケージを有す
る計測ステージ自体が、例えばＸおよびＹ方向にプラス
またはマイナス15ミクロンで検知器を移動することがで
きる圧電変換器のごとき変換器を備えている。Ｘ、Ｙス
テージが計測ステージを投射ビームレットの１つの近似
位置に一旦動かすと、計測ステージはビームレットの正
確な中心および幅を見出すように移動される。

粗製のＸ、Ｙステージ118は、例えばウエーハ248が後
側からそれに挿入されることができる約９インチ四方の
大きなブロック374の使用を可能にする通路370に取り付
けられる。ウエーハを露光するのに必要とされる動き
は、例えばガラス定規（ルール）または２軸レーザ干渉
計法からなる制御下の例えばdc（直流モータ）により達
成される。ステージはプラスまたはマイナス５ミクロン
内の良好な精度によりこの９×９インチ領域内のいずれ
の位置にも歩進されることができる。ミラーがステージ
に取着されるとその場合にレーザ干渉計との組合せで位
置はミクロンの何分の１内に設定されうことができる。

計測装置の有用性は検知器スリットのＸ、Ｙ位置決め
の精度かつそれゆえステージ306の精度に依存する。第1
1a図および第11b図に示した配置において、ステージは
レーザ干渉装置によって決定された種々のＸ、Ｙ値にお
てウエーハ248上の計測基準マーカを押し付けることに
より精密かつ目盛り付けされることができる。ウエーハ
上のこれらのマーカの位置はニコン2I光学系または電子
ビームツールのごとき、オフライン計測手段を使用して
独立して確かめられることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は好適な実施例のイオンビームリソグラフイ装置
の平面図、 第1a図は第１図の装置の正面図、 第1b図は第１図の装置の磁気シールドの概略側面図、 第1c図は第１図の線1c−1cの断面図、 第２図は、装置のイオンビーム軌道および内部構成要素
を示す第１図および第1a図の装置の３次元切欠き図、 第2a図は第２図に示したコラム領域の拡大図、 第2b図は第１図のアラインメントビームスキャナおよび
検知装置の拡大概略図、 第2c図は第１図の実施例により使用された電源のブロッ
ク概略図、 第2d図は第１図において使用した多極アレイの概略斜視
図、 第2e図は本発明によるアラインメント装置のブロック
図、 第３図はレンズひずみおよび／または色ぼけの存在によ
って動揺させられているイオンビーム放射線を示す２枚
レンズの光学装置の概略図、 第４図は質量選択および事実上のソース点を位置決めす
るためのソレノイドの作動を示す概略図、 第５図は第１図の実施例からのマスク円形コンベヤおよ
びビームシャッタの概略図、 第６図は２枚のレンズ系により達成されるバレルおよび
ピンクッションひずみの補正の概略図、 第７図はレンズ間の領域の平行イオン通路の形成および
本発明による第２レンズ後のテレセントリックビームの
創出を示す概略図、 第８図は２つのソース／マスク距離用のレンズ間の距離
の関数としてプロットされた色ぼけからのレンズひずみ
および線幅の広がりを示すグラフ説明図、 第９図は計測モードの装置により本発明のターゲット領
域の概略図、 第9a図は計測モードに使用されたビームレットを形成す
るための計測マスクの開口の概略図、 第9b図はマスクによって形成されたビームレットの測定
用の計測ステージのスリットの概略図、 第10a図は計測モードにおける装置による測定に使用さ
れる画像パターンの説明図、 第10b図は第10a図の画像パターンの構成要素の拡大図、 第11a図はターゲット区域および計測ステージの上面
図、 第11b図は第11a図の線Ａ−Ａに沿う断面図である。 図中、符号10はエンクロージャ、12はイオン源、14は光
学コラム、18はソレノイド、20はマスク構体、22はアイ
ンツエルレンズ、24はギャップレンズ、26はターゲッ
ト、28、34は多極体、30は開口、32はアラインメントビ
ームスキャナおよび検知装置、38はシャッタ、40はステ
ージ、42はチャック、46、48は真空ロック、50は真空ポ
ンプ、52、54はベローズ、66は電源、68は電力分配パネ
ル、70はサービスモジュール、72は真空装置、76はコン
ソール、150は抽出電極、152は抑制電極、164はマス
ク、168はシリンダ、170はコイル、176は第１電極、178
は第３電極、180は中央電極、192は走査板、194はマス
ク、196は検知器、210は制御開口、244はビーム、248は
ウエーハ、300はアラインメントリング、302はマーク、
306は計測ステージ、460は補正信号発生器である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲルハルト ステングル オーストリア国、カリンチア、Ａ‐9241 ベルンベルク、ウムベルク 41 (72)発明者 ヒルトン エフ グラビッシュ アメリカ合衆国、マサチュウセッツ 01970、サレム、10 ノーマン ストリー ト （無番地) (56)参考文献 特開 平２−3062（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−64216（ＪＰ，Ａ)

Claims (49)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】イオンビームを供給する手段、 所望のビームパターンを発生するための開口を有する前
   記イオンビームの通路内にあるマスク、 前記マスクの後ろに配置された光学コラム、 前記イオン通路に沿って配置された第１および第２主レ
   ンズによって画成される前記光学コラム、 前記光学コラム内にクロスオーバーを形成するように配
   置された加速アインツエルレンズである前記第１主レン
   ズ、 前記クロスオーバーの後ろに位置決めされかつ前記マス
   クの縮小された画像を投射するように配置されたギャッ
   プレンズである前記第２主レンズ、 前記画像を受光するターゲットを支持するための前記ギ
   ャップレンズの後ろに配置されたターゲットステーショ
   ン、 からなることを特徴とする投射リソグラフイ装置。
2. 【請求項２】前記マスクは前記第１主レンズの第１焦点
   面において実質上配置されかつ前記ターゲットステーシ
   ョンは実質上前記第２主レンズの第２焦点面に置かれる
   ことを特徴とする請求項１に記載のイオン投射リソグラ
   フイ装置。
3. 【請求項３】前記イオンビームを供給する手段はイオン
   源および該イオン源から離れた光学コラムに前記イオン
   源の虚像を供給する手段からなりそして（１）前記第１
   主レンズの第２焦点面と前記第２主レンズの第１焦点面
   との間の距離、および（２）前記マスクと前記イオン源
   および前記マスクの虚像を画成する点との間の距離は前
   記ターゲットで前記マスクの前記画像を発生すべく選択
   され、前記第１主レンズおよび第２主レンズから生起す
   る色ぼけおよび幾何学的ひずみは同時に実質上最小にさ
   れることを特徴とする請求項２に記載のイオン投射リソ
   グラフイ装置。
4. 【請求項４】前記第１および第２主レンズは前記第２主
   レンズに続いているテレセントリックビームを発生せし
   めるために前記第２主レンズの実質上第１焦点面に前記
   第１主レンズのクロスオーバーを配置すべく位置決めさ
   れることを特徴とする請求項３に記載のイオン投射リソ
   グラフイ装置。
5. 【請求項５】前記第１および第２主レンズは実質以下の
   条件を同時に満足させ、それにより第２主レンズから出
   ているビームは実質上テレセントリックでありかつそれ
   が達するとき画像面が実質上色ぼけおよび幾何学的ひず
   みがない、すなわち、 （１）qp＝f₁f₂ ここで、 ｑは第１主レンズの第２焦点面と第２主レンズの第１焦
   点面との間の距離、 ｐは前記イオン源の虚像を画成する点と前記マスクとの
   間の距離、 f₁は前記第１主レンズの第１焦点距離、 f₁′は前記第２主レンズの第１焦点距離、 f₂は第１主レンズの第２焦点距離、 δ₁およびδ₁′は、前記ビーム内の前記イオンのエネル
   ギー変化による、第１および第２主レンズの第１焦点距
   離の変化であり、 Ｇ（ｐ）＝ap³＋bp²＋cp＋ｄ ここで、 ａ、ｂ、ｃおよびｄは第３順位の収差の存在において、
   第１主レンズの第２焦点面への第１焦点面からの変換関
   数に関連づけられるレンズ定数であり、前記変換関数
   は、 Θ₂＝−r₁／f₂＋ar³ ₁＋br² ₁Θ₁＋cr₁Θ² ₁＋ｄΘ³ ₁ の式からなり、 ここで、 Θ₂は前記第１主レンズの第２焦点面における一定のイ
   オン放射線の変換された横方向角度座標であり、r₁、Θ
   ₁は前記マスクでの前記第１主レンズの第１焦点面での
   横座標でありかつＤ′は第１焦点面から前記第２主レン
   ズの第２焦点面への変換係数であり、 r₂′〜f₁′Θ³ ₂＋Ｄ′Θ₂ ここで、 r₂′は第２主レンズの第２焦点面での放射線の半径方向
   座標であることを特徴とする請求項１に記載のイオン投
   射リソグラフイ装置。
6. 【請求項６】約50〜200kVの間のエネルギーで前記ター
   ゲットにおいて前記イオンビームのイオンを供給するこ
   とを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載
   のイオン投射リソグラフイ装置。
7. 【請求項７】約１〜10kVの間のエネルギーで前記マスク
   において前記イオンビーム内のイオンを供給することを
   特徴とする請求項６に記載のイオン投射リソグフイ装
   置。
8. 【請求項８】前記ターゲットでの前記マスクの前記画像
   は少なくとも1.5の率で縮小され、前記ターゲットでの
   前記画像は幅および高さが10mm以下でないことを特徴と
   する請求項１ないし５のいずれか１項に記載のイオン投
   射リソグラフイ装置。
9. 【請求項９】前記イオン投射リソグラフイ装置は、さら
   に、１対の電界制御開口を有し、該制御開口の１つが前
   記マスクのまわりの区域および前記アインツエルレンズ
   の第３電極の開口のまわりの区域において前記第２電極
   から生起する電界強度を減じるために前記アインツエル
   レンズの前記第２電極側に配置されることを特徴とする
   請求項１ないし５のいずれか１項に記載のイオン投射リ
   ソグラフイ装置。
10. 【請求項１０】前記第１および第２主レンズに７〜20の
    範囲の電圧比を印加することを特徴とする請求項１ない
    し５のいずれか１項に記載のイオン投射リソグラフイ装
    置。
11. 【請求項１１】前記イオンビームを供給するための前記
    手段はイオン源および該イオン源と前記マスクとの間に
    配置されたレンズとからなり、該レンズは色ぼけおよび
    レンズひずみを同時に最小にするために前記装置を精密
    同調すべく前記光学コラムの軸線に沿って実際のイオン
    源点を選択するように配置されたことを特徴とする請求
    項１ないし５のいずれか１項に記載のイオン投射リソグ
    ラフイ装置。
12. 【請求項１２】前記レンズはソレノイドレンズであり、
    該ソレノイドレンズは種々の種類の異なる偏向により前
    記イオン源から発せられた異なる質量の種々の種類から
    の所望のイオンの種類の選択に寄与するようにされてい
    ることを特徴とする請求項11に記載のイオン投射リソグ
    ラフイ装置。
13. 【請求項１３】前記イオン投射リソグラフイ装置は、さ
    らに、所望の種類から質量が異なるイオンの通過を阻止
    するために前記第１および第２主レンズ間に置かれた質
    量選択開口を有することを特徴とする請求項12に記載の
    イオン投射リソグラフイ装置。
14. 【請求項１４】前記イオン投射リソグラフイ装置は、Ｙ
    方向における画像の倍率に関連してＸ方向における前記
    ターゲットでの画像の倍率を変化するために４極子電界
    に関して前記第２主レンズ内にまたは該第２主レンズを
    越えて配置された多極手段を有することを特徴とする請
    求項１ないし５のいずれか１項に記載のイオン投射リソ
    グラフイ装置。
15. 【請求項１５】前記多極手段は実質上電界のない領域に
    おいて前記第２主レンズの後ろに配置したことを特徴と
    する請求項14に記載のイオン投射リソグラフイ装置。
16. 【請求項１６】さらに、前記光学コラムの軸線に対して
    垂直な平面内の前記画像の調製可能な運動のために双極
    子電界を印加すべくされた前記第１および第２主レンズ
    間に配置された多極手段からなることを特徴とする請求
    項１ないし５のいずれか１項に記載のイオン投射リソグ
    ラフイ装置。
17. 【請求項１７】前記多極手段はさらに前記画像内のひず
    みおよびぼけの制御のために重畳された高順位電界を発
    生するようにされていることを特徴とする請求項16に記
    載のイオン投射リソグラフイ装置。
18. 【請求項１８】前記多極手段は前記ビームに対して平行
    なオフセットを導入するようにされたアーク状電極の１
    対の連続する16極の円形アレイであることを特徴とする
    請求項16に記載のイオン投射リソグラフイ装置。
19. 【請求項１９】前記イオン投射リソグラフイ装置は、さ
    らに、画像内のひずみおよびぼけのバランスを微細同調
    するためのレンズ電圧比の変化用電圧調製装置を有する
    ことを特徴とする請求項１ないし５および請求項10のい
    ずれか１項に記載のイオン投射リソグラフイ装置。
20. 【請求項２０】前記電圧調整装置はさらに前記ターゲッ
    トにおいて前記画像の前記倍率に同調させるために前記
    レンズ電圧比の独立した調整が可能であることを特徴と
    する請求項19に記載のイオン投射リソグラフイ装置。
21. 【請求項２１】前記ギャップレンズの第１電極の電圧は
    前記アインツエルレンズの第１および第３電極の電圧と
    実質上同一でありかつ前記ギャップレンズの第２電極の
    電圧は前記アインツエルレンズの第２電極と実質上同一
    であり、それにより電源のリップル作用は光学コラムの
    電圧比を実質上変化させずかくしてターゲットステーシ
    ョンでの画像の品質を実質上留保することを特徴とする
    請求項１ないし５のいずれか１項に記載のイオン投射リ
    ソグラフイ装置。
22. 【請求項２２】前記ターゲットでの前記画像の倍率を変
    えるために前記ギャップレンズの直径を変化できるよう
    に構成され、前記変化時、前記第２主レンズから出るビ
    ームは実質上テレセントリックのままであり、かつ画像
    面において実質上色収差および幾何学的ひずみがないこ
    とを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載
    のイオン投射リソグラフイー装置。
23. 【請求項２３】前記光学コラムは該光学コラムの全長に
    実質上延在する外部の、堅固な金属殻体を含み、該金属
    殻体は定電位であり、かつ前記アインツエルレンズの第
    １および第３電極および前記ギャップレンズの第１電極
    を直接支持し、前記アインツエルレンズの中央電極は金
    属殻体の内部上に支持のために係合される絶縁体によっ
    て支持されかつ前記ギャップレンズの第２電極は前記堅
    固な殻体の下流端によって支持される絶縁ブッシュを介
    して支持されることを特徴とする請求項１ないし５のい
    ずれか１項に記載のイオン投射リソグラフイ装置。
24. 【請求項２４】高透磁率の磁性材料からなる管状シール
    ドが前記堅固な金属殻体のまわりに延びかつ該堅固な金
    属殻体によって支持されることを特徴とする請求項23に
    記載のイオン投射リソグラフイー装置。
25. 【請求項２５】前記管状シールドは複数のプレート（34
    4）からなる除去可能な長手方向セグメントからなるこ
    とを特徴とする請求項24に記載のイオン投射リソグラフ
    イ装置。
26. 【請求項２６】高透磁率の磁性材料からなる端板が前記
    管状シールドとの磁気的連続性を設けるような方法にお
    いて前記管状シールドの各端部に取り付けられることを
    特徴とする請求項24に記載のイオン投射リソグラフイ装
    置。
27. 【請求項２７】イオンビームを供給する手段、 所望のビームパターンを発生するための開口を有する前
    記イオンビームの通路内にあるマスク、 前記マスクの後ろに配置された光学コラム、 前記イオン通路に沿って配置された第１および第２主レ
    ンズによって画成される前記光学コラム、 前記イオンビームを焦点合わせすするように配置された
    前記第１主レンズ、 前記第１主レンズの後ろに位置決めされかつ縮小された
    前記マスクの画像を投射するように配置された前記第２
    主レンズ、 前記画像を受光するターゲット、および前記光学コラム
    のまわりに延在する高透磁率の磁性材料からなるシール
    ドを支持するための前記第２主レンズの後ろのターゲッ
    トステーションからなり、 前記シールドが該管状シールドを画成する複数のプレー
    ト（344）からなる除去可能な長手方向セグメントおよ
    び前記管状シールドとの磁気的連続性の高透磁率の磁性
    材料からなる端板（350、352）から構成されることを特
    徴とするイオン投射リソグラフイ装置。
28. 【請求項２８】前記管状シールドは前記光学コラムのま
    わりに取り付けられた１組の長手方向に延在する周囲で
    間隔を置いたリブ（354）、および隣接するリブ間のギ
    ャップにかつそれらと磁気的に連続性において広がる複
    数の除去可能な長手方向に延在するプレート（344）に
    よって画成されることを特徴とする請求項27に記載のイ
    オン投射リソグラフイ装置。
29. 【請求項２９】前記管状シールドはイオンビームが露光
    される磁界に対する調整を設けるように配置されたシー
    ルド内に導電体を含むことを特徴とする請求項24ないし
    28のいずれか１項に記載のイオン投射リソグラフイ装
    置。
30. 【請求項３０】前記導電体は前記管状シールド内の細長
    いループのアレイからなることを特徴とする請求項29に
    記載のイオン投射リソグラフイ装置。
31. 【請求項３１】長手方向に延在する導電性ループのアレ
    イは前記管状シールドと関連づけられ、前記ループは前
    記管状シールド内に周方向に磁束を確立すべく配置され
    ることを特徴とする請求項24に記載のイオン投射リソグ
    ラフイ装置。
32. 【請求項３２】前記管状シールドを消磁するように前記
    ループに交流電流を印加するための手段および前記管状
    シールドの透磁率を増加するように前記ループに一次的
    に小さなバイアス電流を印加するための手段を含むこと
    を特徴とする請求項31に記載のイオン投射リソグラフイ
    装置。
33. 【請求項３３】前記各導電ループは前記管状シールドの
    内外部に沿って延在する長手方向に延びる導電性セグメ
    ントからなることを特徴とする請求項31に記載のイオン
    投射リソグラフイ装置。
34. 【請求項３４】前記管状シールドはイオンビームが露光
    される磁界への調整を設けるように配置された導電体を
    含むことを特徴とする請求項31に記載のイオン投射リソ
    グラフイ装置。
35. 【請求項３５】イオンビームを供給する手段、 所望のビームパターンを発生するための開口を有する前
    記イオンビームの通路内にあるマスク、 前記マスクの後ろに配置された光学コラム、 前記イオン通路に沿って配置された第１および第２主レ
    ンズによって画成される前記光学コラム、 前記イオンビームを焦点合わせするように配置された前
    記第１主レンズ、 前記第１主レンズの後ろに位置決めされかつ縮小された
    前記マスクの画像を投射するように配置された前記第２
    主レンズ、 前記画像を受光するターゲットを支持するための前記第
    ２主レンズの後ろに配置されたターゲットステーション
    からなり、 前記イオンビームを供給する手段がイオン源および前記
    光学コラムの軸線に沿って実際のイオン源点を選択する
    ために前記イオン源と前記マスクとの間に配置されたソ
    レノイドレンズからなり、 前記ソレノイドレンズが種々の種類の異なる偏向によっ
    て前記イオン源から発生された種々の質量の前記種類か
    ら所望のイオン種類の選択に寄与するようにしたことを
    特徴とするイオン投射リソグラフイ装置。
36. 【請求項３６】前記ソレノイドレンズは該ソレノイドレ
    ンズの通過の間中、前記イオンビームの回転を阻止すべ
    くされた対向巻回の二重ソレノイドレンズであることを
    特徴とする請求項35に記載のイオン投射リソグラフイ装
    置。
37. 【請求項３７】前記イオン投射リソグラフイ装置は、所
    望の種類から質量の異なるイオンの通過を阻止すべく寸
    法づけられた前記第１および第２主レンズ間に置かれた
    開口からなることを特徴とする請求項35または36に記載
    のイオン投射リソグラフイ装置。
38. 【請求項３８】イオンビームを供給する手段、 所望のビームパターンを発生するための開口を有する前
    記イオンビームの通路内にあるマスク、 前記マスクの後ろに配置された光学コラム、 前記イオン通路に沿って配置された第１および第２主レ
    ンズによって画成される前記光学コラム、 前記イオンビームを焦点合わせするように配置された前
    記第１主レンズ、 前記第１主レンズの後ろに位置決めされかつ縮小された
    前記マスクの画像を投射するように配置された前記第２
    主レンズ、 前記画像を受光するターゲットを支持するための前記ギ
    ャップレンズの後ろに配置されたターゲットステーショ
    ン、および 前記第２主レンズ内にまたはそれを越えて配置される多
    極手段およびＹ方向への画像の倍率に関連してＸ方向の
    前記ターゲットでの画像の倍率を変えるために前記多極
    手段に４極子電界を印加するようにした電圧制御装置か
    らなることを特徴とするイオン投射リソグラフイ装置。
39. 【請求項３９】前記多極手段は実質上電界のない領域内
    でかつ前記第２主レンズの後ろに配置されることを特徴
    とする請求項38に記載のイオン投射リソグラフイ装置。
40. 【請求項４０】前記多極手段はアーク状電極の16極の円
    形アレイであることを特徴とする請求項38または39に記
    載のイオン投射リソグラフイ装置。
41. 【請求項４１】ターゲット上に0.1ミクロン程度の大き
    さの面を製造するためのリソグラフ方法において、 ターゲット界にリソグラフマスクの所望の特徴を作像す
    ることができるイオン投射リソグラフイ装置を設け、該
    装置が一組の調整可能なパラメータを有し、 計測面のアレイを有する計測マスクを使用し、経験に基
    づいてターゲット界を横切る各パラメータの作用を決定
    する一方、他のパラメータが一組のクサビ関数を提供す
    るように一定に保持され、 前記ターゲット界を横切って計測測定に基礎を置く直線
    最適化により前記装置のパラメータを設定し、前記露光
    を周期的に遮断し、前記リソグラフマスクを前記ターゲ
    ット界を横切って計測面のアレイを画成する計測マスク
    に置換し、 前記測定から一組の誤差値を決定し、そして直線最適化
    により、前記クサビ関数を基礎にして前記誤差値を減じ
    るように前記組のパラメータに対する調整を決定し、前
    記調整を行い、そしてターゲットの前記露光を再び開始
    することを特徴とするリソグラフイ方法。
42. 【請求項４２】前記計測マスクは前記ターゲットに先行
    して対応する対の計測イオンビームレットを発生するた
    めに直交スリット対のアレイを画成しそしてターゲット
    界を横切る各パラメータの作用を経験に基づいて決定す
    る一方、他のパラメータが一定に保持される工程は幅を
    測定しかつ前記ターゲットでの前記ビームレットの重心
    位置を決定することを特徴とする請求項41に記載のイオ
    ン投射リソグラフイ方法。
43. 【請求項４３】１組の調整可能なパラメータを有し、
    Ｘ、Ｙ方向ステージに取り付けられたターゲット上にリ
    ソグラフマスクの画像を投射するようにされ、前記Ｘ、
    Ｙ方向ステージが多数の露光位置を横切って割り出しす
    るようにされているイオンビーム投射リソグラフイ装置
    において、 前記リソグラフマスクに代えられるようにされた計測マ
    スク、前記Ｘ、Ｙ方向ステージに取り付けられた精密計
    測ステージ、 イオンビーム界を横切って割り出するようにされる一方
    前記計測マスクが前記イオンビーム界を横切って分配さ
    れる点において検知されたぼけおよび幾何学的ひずみに
    基づいて誤差値を決定することができる前記計測ステー
    ジに取り付けられた検知器を有し、 前記誤差値は、直線最適化により、前記装置のぼけおよ
    び幾何学系ひずみを減じるように前記組のパラメータに
    対する補正を行うために有用であることを特徴とするイ
    オンビーム投射リソグラフイ装置。
44. 【請求項４４】前記計測マスクはターゲットに先行する
    対応対の計測イオンビームレットを発生するための直交
    スリット対のアレイを画成しかつ精密計測ステージに取
    りつけられた検知器が幅を測定しかつ該検知器でのビー
    ムレットの重心位置を決定するようにしたことを特徴と
    する請求項43に記載のイオン投射リソグラフイ装置。
45. 【請求項４５】前記検知器は直交対の１つのビームレッ
    トのみが１度に対応するスリットに当たるような方法に
    おいて計測ビームレットを遮断するように配置された１
    対の直交スリットに関連づけられることを特徴とする請
    求項43に記載のイオン投射リソグラフイ装置。
46. 【請求項４６】イオンビームを供給する手段、 所望のビームパターンを発生するための開口を有するイ
    オンビームの通路内にあるマスク、 前記マスクの後ろに配置された光学コラム、 前記イオンビームの通路に沿って配置された第１および
    第２主レンズによって画成される前記光学コラム、 前記画像を受光するターゲットを支持するための前記第
    ２主レンズの後ろのターゲットステーションからなり、 前記マスクは、所望の画像ビームを画成するためのマス
    ク構造に加えて、基準ビームを画成する１組の基準マー
    クを有し、 前記ターゲットステーションは、ウエーハ上の所望の位
    置と整列して画像ビーム持ち来すようにアライメント制
    御信号を発生させるために、前記基準ビームに前記光学
    コラムにより作像される対応する基準マークを備え、 前記画像ビームから遮断された偏向手段はターゲットス
    テーションで前記それぞれの基準マークを横切って前記
    基準ビームを繰り返して走査すべく設けられたことを特
    徴とするイオン投射リソグラフイ装置。
47. 【請求項４７】前記偏向手段が各基準ビームに関連づけ
    られることを特徴とする請求項46に記載のイオン投射リ
    ソグラフイ装置。
48. 【請求項４８】前記偏向手段は静電偏向器からなりそし
    て前記画像ビームは管状シールドを通過する一方、基準
    ビームが前記シールドの外部を通過し、前記シールドが
    前記偏向器の電界から画像ビームを保護することを特徴
    とする請求項47に記載のイオン投射リソグラフイー装
    置。
49. 【請求項４９】前記第１主レンズは前記光学コラム内に
    クロスオーバーを形成するように配置された加速アイン
    ツエルレンズであり、 前記第２主レンズは前記クロスオーバーの後ろに位置決
    めされておりかつ前記マスクの縮小された画像を投射す
    るように配置したギャップレンズであることを特徴とす
    る請求項46ないし48のいずれか１項に記載のイオン投射
    リソグラフイ装置。