JPH0834169B2 - リソグラフィプロセスを含むデバイス製作法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はリソグラフィ描画を含むプロセスによるデバ
イスの製作に係る。考察の対象とするデバイスは個別の
ものでも集積化されたものでもよいが、ミクロンかそれ
以下の大きさであるパターン寸法や間隔に依存すること
を共通の特性とする。半導体集積回路は小さな寸法に厳
密に依存し、将来は本発明による有利となると予想され
る。集積回路は次第に光デバイスを含むようになると予
想され、これらも本発明の指針により進展するであろ
う。

−用語の定義− 本技術は科学的な意味とともに産業的に、必ずしも使
用法が一定しない各種の用語を用いる。本明細書で用い
るように、用語を定義することが便利である。以下の定
義は定義が最も必要であるとともに基本的に重要な領域
である電子線リソグラフィに関してである。Ｘ線又は他
の電磁放射に対しても、用語は同様に適用できる。

電子線投影リソグラフィ マスクの少くとも特定の一部を電子線で同時に照射す
るリソグラフィシステムは、そのような部分の投影像を
生じる。考察するシステムは、加速された電子が照射さ
れたマスクにより像を作ることに依存する。記述のほと
んどは透過マスクに関してであるが、パターン形成は反
射マスクによってもよい。用語はフォトカソードに光照
射する際直接生じる加速されない低エネルギー電子によ
る結像は含めないとしている。

ここで述べるシステムにより、パターン端部の荒れと
いった不完全さの影響を最小にしたり、あるいは単に必
要な微細化を行うというように、マスクから像への縮小
が可能になる。多くの用途に対し、縮小率は10分の１か
それよりも小さくする。拡大とともに、１対１の結像も
可能である。

マスク 形状加工されていない電子放射により照射された時、
そのような放射を最終的に照射面上（一般に製作されつ
つあるデバイスの表面上に）に、相対的に低及び高電子
強度により規定された像を生成可能にする道具である。
マスクは一般に特定の用途に対して考えられるが、結晶
格子のような自然に発生する像−生成パターンで構成す
るかそれを含む可能性も考えられる。

便宜上、用語“マスク”は透過より反射を必要とする
本発明の形で用いるようなパターン源を記述する時に用
いられる。記述のほとんどを変える必要はないが、想像
されるように、本発明の指針は反射マスクの使用を考え
ている。一般的な指針と同じく、分解能の程度は、散乱
角に基いて、像形成エネルギーを微分する（以下で定義
するように）背面の焦点面（back focal plane）に依存
する。厳密にいうと、反射マスクモードは（“阻止”及
び“透過”ではなく）“非反射”及び“反射”領域に依
存する。以下で示されるように、反射マスクは透過マス
クと同様に機能させてもよいが、条件は緩和される。反
射マスクは光学軸上にないから、非反射は入射光の大き
な割合を使う必要がなく、吸収又は用途によっては透過
で置きかえてもよい。従って、極端な場合、反射マスク
は鏡のように反射する反射領域と機能的に一致してもよ
い。

阻止 たとえば、レジスト又は他の像形成材料に関して、デ
バイス製作において重要な像の中で一定の電子の減衰を
生じるマスク領域。

透過 たとえば、レジストあるいは他の結像材料に関して、
デバイス製作において、阻止領域に比べ相対的に小さな
割合で、電子の減衰を生じるマスク領域。

吸収 一般に阻止領域に関して、照射エネルギーに対して透
過したエネルギーの減少の程度を予測する特性。

散乱 一般にマスクを通過中のビーム電子に関し、材料を透
過する間電子が経験する方向の変化。散乱は弾性又は非
弾性で、多くの条件下では両方が現れる。非弾性散乱は
対象とする電子エネルギーで吸収を起す材料で最も明ら
かであるが、“色収差”すなわち波長の変化を起す可能
性があり、焦点距離、従って像の質の変化を伴うことが
ある。

記述を容易にするため、“散乱”及び“非散乱”エネ
ルギーについて、言及しておく。原則として、透過エネ
ルギーは何らかの実際の材料すなわち散乱体を通過する
時、ある程度の散乱を経験するが、それは小さい。しか
し、透過エネルギーから離れると、原則として方向があ
る程度変化する。用語はリソグラフィ上重要な効果につ
いて、定義される。たとえば、“非散乱”はいくつかの
その後の開孔を選択的に通過する最大散乱角までの範囲
を含んでもよい。

端部散乱 この用語は機構にかかわらず、阻止及び非阻止領域間
の界面を通って伝達される電子をさす。（マスク面に対
し垂直な）名目上垂直な界面を想定する通常の場合、影
響を受けた電子はビーム外の方向へ移動する。散乱は弾
性又は非弾性で、１つの原因でも、あるいは２つないし
それ以上の原因の結果でもよい。端部回折は通常言われ
るように、端部散乱に対する考えられる原因ではある
が、通常大きさは小さく、従ってリソグラフィ上の重要
性はほとんどないか全くない。（考察の対象としている
ｅ−ビームリソグラフィでは、波長は最小パターン寸法
に比べ小さい。） 背面焦点面フィルタ 同じ速度の電子に対し、異なる透過率の２つ又はそれ
以上の領域をもつフィルタ。ここで用いるように、領域
の選択は散乱に依存する。一実施例において、フィルタ
は“非散乱”（小角で散乱されたものも含む）電子を選
択的に透過させ、吸収体の形をとり、所望の散乱角の限
界で決る大きさをもつ開孔を有する。あるいは、フィル
タは任意の所望の散乱角内の値に、散乱された電子を選
択的に透過させるよう設計してもよい。フィルタの位置
はいずれの場合も、対物レンズの背面焦平面かその付近
あるいは結像系における任意の共役面かその付近にな
る。ここで用いられるような“後側焦平面フィルタ”と
いう用語は、任意のそのようなフィルタ位置を含むもの
とされている。（少なくとも通常の円形の光軸上の開孔
の場合）開孔寸法な入射放射を受ける最大角について述
べられている。（数学的には、この角の正接は開孔の半
径を、付随したレンズの焦点距離で割ったものに等し
い。） 結像材料 投影像が内に生じる材料。一般に、一時的に使用する
材料、たとえば“レジスト”が考えられるが材料は現像
により反応又は未反応として、製作されるデバイス中に
残ることはある。

最小パターン寸法 ここで用いるように、これはデバイス上で測定した
時、通常生成されるパターン間の最小形状又は間隔であ
る。議論されるように、これはデバイスの記述で通常用
いられる。たとえば、“１メガビットチップ”は一般に
現在の技術の半導体チップをさすが、それは最小パター
ン寸法が〜１μｍ、すなわち電界効果トランジスタに含
まれる任意のゲート寸法を意味する。

多数の他の用語が文献で用いられている。定義は複雑
でしばしば変るが、そのような用語は一般に最小パター
ン寸法をさしている。“設計ルール（設計則）”という
のは多くの場合同義語である。“最小線幅”は幾分異っ
た用語であるが、同義語に近い。そのような用語及び他
の寸法に関する用語は、文献中で述べられているよう
に、非常に注意深く解釈すべきである。

透過 マスク上に入射した強度に対して規格化した透明マス
ク領域に対応する像領域中の照射電子の強度。

像コントラスト 透明マスク領域に対応する像領域中の強度に対して規
格化した阻止領域と透明マスク領域に対応する像領域間
の照射電子の強度差。

端部鋭敏さ 阻止及び透明マスク領域に対応する像領域間の境界に
おいて測定した像コントラストの２分の１にコントラス
トが落る距離。

反射モード用語 当業者は本発明の指針を透過マスクではなく反射の使
用に適用する上で、何の問題も持たないであろう。透過
の場合と同様、用語のある程度の簡単化は迅速に行え
る。たとえば、実際の表面は真に鏡面の反射を生じな
い。透過モードの“透過”及び“阻止”領域に機能的に
対応する領域間と同様、識別はやはり完全な鏡面反射か
らの角度のずれに関して行われる。背面焦点面フィルタ
は真の鏡面反射に比べ、許された角度変化内又は（逆の
トーンの場合）それを越えて選択的に像規定情報を通過
させる働きをする。

記述を複雑にするより、多くは透過について述べる
が、（透過とともに反射にも依存して）指針を一般的な
感覚で受けとれるように信頼性を置く。

従来技術 重要な技術は１ないし複数のリソグラフィ描画プロセ
スを含むデバイスの製作に関するものである。現在この
分野で最も重要なデバイスは、プロセスは他にも適用さ
れ、なお他の形のデバイスも将来見込まれるが、半導体
デバイスである。現在の技術の半導体集積回路は、最小
パターン寸法は〜１μｍで製作されている。そのような
デバイスは、たとえばエッチング、注入、拡散、堆積等
の選択プロセスを行うため、ポジ形又はネガ形像を生じ
るよう設計された各種のリソグラフィプロセスを用い
る。次世代のデバイスに対してとるべき方向とともに、
設計とプロセスの展開については、“半導体リソグラフ
ィの原理、実際及び材料”ダヴリュ・エム・モラン（W.
M.Moreau）、プレナンプレス、ニューヨーク、1988中に
述べられている。

１センチメートル径で、最小形状寸法が〜１μｍであ
るように作られた百万個までのデバイスを含むICを生成
する典型的なプロセスは、たとえば吸収形マスクによ
り、近紫外放射の照射による露出及び現像に依存する。
近接露光及び投影露光の両方が使用できる。将来のICを
生み出すために、かなりの思考と実験が世界的に向けら
れた。近い将来の最小形状寸法の減少（最小形状寸法〜
0.5μｍ）は、近紫外スペクトル中のより短い波長の照
射に基く同様のシステムに依存すると予想される。光学
的設計やレジストの処理などの条件は、進んだ段階にあ
る。

最小形状寸法〜0.35μｍまでの次世代は、あまり進ん
でいない。リソグラフィの描画は遠紫外スペクトルにお
けるより短い波長に依存するということは、かなり信じ
られる。

0.35μｍより小さい最小形状寸法及び0.2μｍ以下の
最小形状寸法に製作されたデバイスのようなその後の世
代についても、すでに活発に研究されている。マスク製
作の方式は、開発の非常に早い段階にある。そのような
仕様で作られたデバイスの加工については、電子ビーム
直接描画を用いた製作に基いて、確立されている。（こ
の“直接描画”技術は、生産性が比較的低いことが特徴
で、たとえばメモリデバイスのような大量生産用に必要
な要求を満足することは予想されない。） この領域のデバイスを明確に市販用に実現すること
は、デバイスのマスク製作が更に進展することに依存す
ることが認識されている。現在使用されている紫外放射
の波長の限界が、結像用に使用できないことは明らかで
ある。マスクからの像への縮小を用いることにより、そ
のような放射はマスクを通過することが可能であるが、
この波長より小さな最小形状を規定するのには使用でき
ない。適切な歩留りで信頼性よく生産するには、最小形
状寸法のある程度の割合まで、更に波長を短くする必要
があると信じられている。0.2μｍの最小形状寸法の場
合、500Å（0.05μｍ）又はそれより小さな波長の放射
が望ましい。この最後の領域における投影マスクの製作
には、一般にＸ線スペクトル中の電磁放射を用いると考
えられている。

適当なＸ線描画方式の開発は困難であった。それにも
かかわらず、多くの障害を認識しながらも、世界的に活
発な研究により、進歩がみられる。主な問題は光源の輝
度が限られていること、Ｘ線光学系がないこと及び吸収
が小さいことである。最も進んだシステムはシンクロト
ロン源に依存している。

Ｘ線光学系の現在の開発は、近接露光の形をとること
に最も力が注がれている。（それはマスク及び露出媒体
の間を非常に近接させる必要性が生じる。）一例とし
て、約10ÅのＸ線波長を用いると、典型的な場合0.2μ
ｍの形状の分解能の場合、約10μｍのマスク−基板間隔
を必要とする。この間隔の場合、マスクが破損する危険
性が大きい。そのような機械が発表されているが、それ
は容易には市販生産には適用できない光源、マスク方式
及び他の条件を用いる。たとえば、そのような試作機で
の露出時間は、典型的な場合、１時間以上の持続を必要
とした。

かつて電磁放射の代りに加速された電子を使用するこ
とに、かなりの努力が向けられた。そのような努力はｅ
−ビーム直接描画とともに急速に進められ、電子光学と
レジスト化学においてある程度の寄与をした。具体的な
努力は米国、ドイツ及び日本で払われた。（ジャーナル
・バキアム・サイエンス・テクノロジー（J.Vac.Sci.Te
chnol.）第12巻、第６号、11月/12月、1975、“電子投
影微細加工システム”、ジャーナル・バキアム・サイエ
ンス・テクノロジー（J.Vac.Sci.Technol.）16（６）11
月/12月、1979、“電子微細投影により生成した整合し
た多層構造";第11回（1979）国際固体素子コンファレン
ス・プロシーディング、（Proceedings of the 11th Co
nference （1979） International on solid state Dev
ices）東京、1979;ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・
アプライド・フィジックス（Japanese Journal of Appl
ied Physics）第19巻（1980）補遣19−１、47−50頁、
“非拡大電子投影システム”を参照のこと）この努力は
70年代後半に最も活発に行われたと考えられるが、一般
にその頃の通常の製作プロセスで得られる以上に微細化
することに向けられていた。報告は一般に最小形状寸法
を〜１μｍから0.5μｍレベルにすることに向けられて
いる。用いられる装置はかなりの進展を示し、確かに電
子光学系及び位置合せによる可能性とともに、適当な強
度、従って適切な露出時間を生じる可能性を示してい
る。

努力はほとんどの部分が（その当時及び現在可視及び
UVリソグラフィ製作で用いられている）吸収マスクを利
用した。Ｘ線製作に用いる型の膜支持構造は置換できる
ことが後に示されたが、引用した研究はそれ自身で支持
をした開孔マスクを使用する。（アイビーエム・テクニ
カル・ディスクロジャ・ブリテン（IBM Tech.Disclosur
e Bull.）（米国）、1977年12月、第20巻、第７号、286
8−71頁、“支持フレーム上へのｅ−ビーム投影及びＸ
線マスクの製作”を参照のこと）。

歴史的には電子マスク方式の主な目的は、近UVスペク
トル内の波長の電磁放射に基いたリソグラフィで十分満
たされることが示されている。文献を調べると、更に小
さな最小形状寸法を得ようとする努力は、電磁放射の道
筋に集中してきた（最初は遠UV、最後はＸ線）ことが示
される。

最近はｅ−ビーム投影製作に向けられた文献はほとん
どない。吸収マスクを用いる場合に必ず付随する色収差
（及びある程度小さいが弾性散乱）は、Ｘ線の重要さを
説明する。第４図に関連して述べるように、吸収現象そ
れ自身の（不完全な）性質に関連した必要な厚い吸収領
域は、吸収領域の端部から電子を放出させる。付随した
分解能の限界は、二つの機構のいずれかにより不適切に
透過／阻止される電子の結果による。最初散乱された電
子又はエネルギーの減少により方向が違った電子は、不
適切に捕獲されたり除外されたりする。

従来の透過電子顕微鏡の歴史は、この議論に適してい
る。より微細な形状の分解能に対する変らぬ要求には、
設計の変更が伴ってきた。そのような小さな形状の分解
能を上げる高加速電圧と非常に薄い試料がその結果であ
る。両方に低吸収ということが付随し、その程度はパタ
ーンを解像するには不適切で、同様に重要なことは、
“阻止”領域内の詳細を解像するために必要なグレイス
ケールを置きかえるのには不適切である。この問題に対
する現在よく知られた解は、“散乱コントラスト透過電
子顕微鏡”として知られた電子顕微鏡モードによる。こ
のモードは試料を貫いて透過した時、電子が経験する散
乱の程度に基く結像に依存する。そのような結像は開孔
のある背面焦点面フィルタに依存する。動作の原理はよ
く知られている。散乱されない電子は開孔の位置に依存
して、選択的に透過又は阻止される。グレイスケールを
適切に転写することは、散乱角に対する依存性による。

SCTEMは否定できない重要さをもってきたが、吸収に
基礎をおく従来の結像では解決できないある種の問題も
提供している。主要な問題は、開孔のサイズについてで
ある。矛盾する設計上の要件が、小さな開孔寸法に明ら
かに依存する像のコントラストから生じるが、それは回
折の限界により解決される可能性のある形状寸法を制限
する。それにより、拡散コントラストが減少するよう開
孔が拡大されることになる。その結果、たとえば位相コ
ントラストに基礎を置いた新しい結像方法が現れた。

電子顕微鏡の歴史は、典型的な場合10,000（恐らく
100×−10⁶×の範囲内）の値への必要な拡大とともに、
ここで述べているコントラスト及び寸法のような避けら
れない特性例で理解される。

本発明の概要 デバイスの製作及び得られるデバイスは、最小寸法１
μｍ及びそれ以下の最小寸法形状を規定できる１ないし
複数のリソグラフィ投影プロセスに依存する。本発明の
方向は0.5μｍかそれ以下のサブミクロン最小形状寸法
を必要とする。本件で述べられるデバイスの例では、た
とえば0.35μｍ、0.25μｍ、0.2μｍ及びそれ以下とい
った各種の最小形状寸法を必要とする。本発明はそのよ
うなデバイスの製作に応用するのが適当である。製作プ
ロセスはマスクを透過中、散乱に依存して、リソグラフ
ィ的に規定したエネルギーを選択的に通過させることに
より、ある本質的な程度まで影響を受ける像形成を必要
とする。

（上で述べたように、便宜上記述は主として透過マス
クを使用することについて行う。考えられる反射マスク
の使用については、用いる言葉の意味を少し説明する必
要がある。このモードにおいて、たとえば“選択的通
過”というのは、（背面焦点面フィルタにより生じる角
度変化内で）“鏡面反射”と等価なものまで含むと考え
られるといったことである。） 重要な一連のそのようなリソグラフィプロセスは、
“阻止”及び“透過”領域により規定されたパターンを
含むマスクをビームが照射することに依存する。パター
ンは透過した照射エネルギーを、それぞれ大きな割合及
び小さな割合で散乱させ、結像面上にパターンの転写を
可能にする。散乱に依存する透過はフィルタ、一般に開
孔フィルタにより、それはマスクの目標面に対し、レン
ズ系の（等価な共役面を含むよう規定された）“背面焦
点面”上にある。そのように制限はされないが、この後
方焦平面フィルタは、通常吸収性である。（ここでの記
述で用いられる他の用語と同様、“吸収性”というの
は、リソグラフィ上重要なレベル、たとえば考えている
プロセスにおいて、小さな割合で十分ならば、100％の
吸収は必要ない）。レンズ系の光学軸上にあるフィルタ
開孔を投影すると、散乱されないエネルギーが選択的に
透過することになる。すなわち、透明マスク領域を通し
て選択的にエネルギーを透過させることになる。散乱さ
れたエネルギーを選択的に透過させるための相補的なシ
ステムは、フィルタの軸上の領域を通過することを阻止
する。選択的に散乱エネルギーを通過させるそのような
フィルタは、透明材料又は１ないし複数の開孔で囲まれ
た中心部の吸収領域の形をとってよい。やはり、いずれ
かのフィルタは散乱の範囲に依存して、実際にエネルギ
ーを通過させたり通過させなかったりする。

適当なリソグラフィ的に規定されたエネルギーは、
（たとえば構造材料及び厚さにおいて）適宜作られ使用
されているマスクの上の用語では“阻止”及び“透明”
領域により、散乱又は透過させられるような性質のもの
でなければならない。各種の形のエネルギーが、この点
からは適している。本発明で重要なことは、ミクロン及
びサブミクロン形状寸法の規定に本質的に適した特性を
もつエネルギーに基本的によるということである。好ま
しいシステムは適当な微細形状分解能を得るよう十分加
速された電子に依存する。具体的な議論は50−200kV範
囲内の加速エネルギーについて行う。最大加速はデバイ
ス、すなわち結果的に生じる材料損傷によって制限され
ることが多い。一般に、より大きな加速では改善され
る。たとえば焦点の深さ及び浸透深さが改善され、デバ
イス設計の条件に依存して示される。本発明の製作シス
テムは、たとえばＸ線スペクトルにおいて、電磁放射エ
ネルギーとともに用いられるような生産上の利点が得ら
れる可能性がある。本発明により一般的に考えられる電
子ビーム投影方式は、先に加速された電子をマスクに最
初に照射することを必要とするが、本発明には他の価値
をもつ。たとえば、加速されない電子によりマスクを照
射するためにフォトカソードを光照射することは、本発
明の指針により利益を得る可能性がある。本発明のこの
特徴には、先にマスクパターン形成された放射の加速が
含まれる。背面焦点面フィルタにより得られる加速され
た電子は、焦点の深さ及び侵入深さに関して、上で述べ
たような利点をもつ。加えて、背面焦点面フィルタは、
散乱角に基く変異によって、端部の鋭敏さを増す可能性
がある。

本発明を用いる最も重要な点に近いことは、レジスト
材料のパターン形成を含むことである。一般に、高分解
能又は低損傷のために選択される描画エネルギーは、加
工される通常の材料のデバイス機能特性には、ほとんど
直接的な影響を及ぼさない。このことは50−200kVの範
囲又はそれ以上に加速された電子に依存するプロセス
で、特に重要な点である。そのようにエネルギーを得た
電子は局部的にはこの表面領域内で吸収されず、かなり
の深さまで浸透するが、しばしば製作中の製品を完全に
透過する。非常に低密度の損傷により誘導された欠陥
が、デバイスの重要な特性の劣化を最小におさえること
は、本発明の特徴である。

それにもかかわらず、本発明のあるものは、パターン
形成された照射に基くデバイス特性の直接又は間接の変
化に依存する可能性がある。ある種のものは、同時照射
とプロセスを含み、照射により選択的に導入される分解
又は反応の結果、たとえば選択的堆積といったプロセス
速度の照射依存性の変化を起す。エッチング速度もま
た、照射によりプラス又はマイナスに影響を受ける可能
性がある。

本発明の方式は、近接露光及び投影露光の両方におい
て、Ｘ線製作に比べ、明らかな利点をもつ。通常のＸ線
システムにおいて、結像は吸収及び透明マスク領域を通
過するエネルギー間の差に依存する。一般に探される最
小形状寸法に適当なＸ線波長は、端部散乱による分解能
損失を生じるのに十分な厚さのマスク中の阻止領域を必
要とする。背面焦点面フィルタを用いると、端部散乱に
よる分解能の限界を小さくすることができる。この利点
は、他の散乱−非散乱マスクシステムの場合と同様、他
の形の電磁波を用いた吸収−透過マスクシステムの場
合、特に重要となる可能性がある。この関係で、本発明
の方式は、他のリソグラフィ技術の波長限界によっては
除外されない最小形状寸法に基礎をおいたデバイスの製
作において、価値があることに注意すると有益である。
たとえば、そのような寸法が１μｍを越える場合です
ら、選択的に散乱されないエネルギーを通過させる本発
明の方式に固有の端部の鋭敏さが改善されることは、た
とえば迅速な位置合せの結果である可能性がある。0.2
μｍ及び0.1μｍという端部鋭敏さの値が、実験的に観
察されている。

考えられているサブミクロン最小形状に適しているこ
とであるが、本発明の方式はその場観察に適している。
たとえば、本発明の好ましい形に従う電子の結像は、真
空雰囲気中で行うのが望ましい。これは結像の前又は後
に行われる他のプロセスと一致する。例としては分子線
エピタキシー及び化学気相堆積のような堆積プロセスが
ある。そのような両立性は装置を変えたり、真空を破る
必要がなく、従って汚染を減すため、デバイス製作に都
合がよい。

本発明の指針の重要な部分は、デバイス製作及び得ら
れる製品に関してである。主として、そのような説明で
は、適切に加速された電子方式を用いた少くとも１つの
レベルの結像について考え、基本的には散乱−非散乱結
像に関してである。上で述べたように、一般的に100kV
に等しいかそれ以上の加速電圧が好ましい。

電子結像を用いた製作プロセスは、電気的に行える
（電磁放射パターン形成で共通して使われている機械的
な支持台の移動を必要としない）位置合せ及び検査装置
からその利点が生じる。主要な利点は焦点深さで、特に
深さにより大きくなる。これらの組合せにより、結像が
（エッチング除去で生じるような）段差のある表面上で
行われるレベルを含む適切なデバイス製作が可能にな
る。100kVの電子で可能な焦点の深さは、μｍ以下の設
計則で一般に用いられ考えられる１μｍ又はそれ以上の
段差に、容易に適合する。

侵入深さはまた、１μｍ又はそれ以上の距離に適合す
るのに十分で、たとえば露出した垂直表面をレジストで
被覆するように、プロセスを促進する。そのような利点
は電子的露出が、材料（たとえばレジスト）の厚さに対
し比較的依存しないことによる。

本発明の方式は偏光の必要はないが、必要ならば偏光
が適切なこともある。たとえば、〜0.4μｍの設計則で
行われているデバイスの製作において、金属の被覆を確
実にするような時は、偏光が有用と考えられることがあ
る。

加速された電子結像に付随した“近接効果”に対して
大きな注意が払われてきた。散乱された電子による好ま
しくない露出に起因する効果は、分解能と小さなパター
ン領域と大きなパターン領域間の露出の違いによる問題
を生じることがある。走査ビーム描画においては、その
効果による影響は、走査速度やビーム強度を変えること
により、減せる可能性がある。本発明の投影リソグラフ
ィにおいて、マスクの異なる領域では、パターン強度を
変える形で適合させる。加速電圧の値を適切に選択する
ことにより、その効果は小さくされる。

製作上の経済性とともに歩留りの改善が、マスク又は
基板のわずかなそりや位置合せ誤差の許容度が大きいこ
とから得られる。

実施例の説明 （１）図面 第１図 描かれている単一レンズシステムは、ビーム電子又は
他の描画エネルギーを使用し、光線１と印され、阻止領
域３と透明領域４を含むマスク２上に入射する。透明領
域４を透過した光線は、光線1aと印され、阻止領域３を
透過した光線は、光線1bと印されている。そのような光
線はレンズ５により屈折し、現れた光線は背面焦点面フ
ィルタ６に入射する。概略的に描かれているように、光
線1aはフィルタ開孔７を通過し、転写された照射領域10
と非照射領域11から成る像９を生じる。臨界散乱角を越
えて散乱された光線1bは開孔７を通過せず、代りにフィ
ルタ６の非開孔領域８で吸収されるか阻止される。

第２図 この図中に像を形成するように、散乱されたエネルギ
ーが選択的に用いられる相補的なシステムである。ここ
で。散乱された光線1bは開孔17を通過し、一方透過した
光線1aはフィルタ領域18により阻止される。像９のネガ
である像19は、領域21の選択的な照射から生じる。領域
20は照射されない。考えている装置においては、背面焦
点面フィルタは、（別の設計ではブラッグ散乱のような
散乱の形を利用することもあるが）吸収性である。

光線1cはエネルギーが阻止領域３内で散乱され、その
結果完全に透過する前に逃げるように描かれている。こ
の現象は、ここで原理を述べている本発明の方式、すな
わち散乱−非散乱マスクに基本を置いた結像に依存する
方式に対しては、非常に大きさは小さい。第５図につい
ての記述でわかるように、吸収−透過マスクで必然的に
用いられるような、より厚い阻止領域の場合、統計的に
より起りやすい。

描かれているように、十分な角度の端部散乱は、光線
1bの場合と同様、背面焦点面フィルタにより、阻止され
る。後に議論するように、光線1cは単一の弾性散乱又は
１ないし複数のエネルギー吸収による非弾性散乱の結果
である可能性がある。非弾性散乱は、固有のエネルギー
減少を伴い、色収差を生じ、開孔７に入る角内で捕獲さ
れる可能性、すなわちレンズ分散（エネルギー損失によ
る焦平面の変化）による捕獲の可能性が統計的に減ると
いうもう１つの可能性をつけ加える。

意図することは明らかである。吸収に依存する結像シ
ステムとともに背面焦点面フィルタを用いることは、そ
れにもかかわらず、本発明の指針によって利益が得られ
る。電子放射とともに、電磁放射の場合に、端部劣化、
吸収像投影システムの制限は、軽減される。

第３図 コントラスト曲線30及び透過曲線31の形でここに示さ
れたデータは、ｅ−ビームシステムの場合について計算
された値に基いている。このシステムにおいて、175,00
0電子ボルトのレベルに加速された電子は、元素金の650
Åの厚さのパターンを支持しているシリコンオキシナイ
トライドの0.5μｍ厚の膜から成るマスク上に入射す
る。そのような金阻止領域は、リソグラフィ機能全体に
役立つが、間にはさまれた100Åのクロムの層は、固着
性を確実にする働きがある。放射を選択するためのこの
形の情報は、たとえばレジスト特性により適当な動作特
性を選択するのに用いてもよい。（シリコンオキシナイ
トライドすなわち、この分野における多くの研究者の周
知の材料についての記述に関しては、ジェイ・エル・ボ
サン（J.L.Vossen）及びダヴリュ・カーン（W.Kern）編
“薄膜プロセス”アカデミックプレス、NY（1978、299
−300頁を参照のこと）。

第４図 この図に描かれた装置40は、電子又は他のエネルギー
源41、コンデンサレンズシステム42、阻止領域44及び透
明領域45を含むマスク43、対物レンズ46、軸上開孔48に
有するように示された背面焦点面フィルタ47、投影レン
ズシステム49、両方で位置合せシステム53を構成する要
素51及び52によって包含するよう示された露出媒体50を
含む。装置40は真空容器54により完全となり、後者は試
料の交換用である。

描かれた装置は適切な光学系を説明するための基礎と
して役立つ。これらの例において、ここに含まれる基本
的な原理を議論するために役立つことだけを意図した第
１図と比較すべきである。第４図の装置は、別々のコン
デンサ及び投影レンズシステムを有する。これは最小の
機械的な調整で焦点を容易にする上で好ましい。プロセ
ス中、マスク又はデバイスを物理的に移動させると、確
実に装置の価格が増し、時間的にも不利になりやすい。
更に、投影システム中に多くのレンズを用いる有利さが
ある。たとえば、２ないしそれ以上のレンズを用いるこ
とは、像の歪及び他の収差を補正し、像の回転をも制御
するのに有用である。（エム・ビー・ヘリテージ（M.B.
Heritage）：“電子−投影微細加工システム”、ジャー
ナル・バキアム・サイエンス・テクノロジー（J.Vac.Sc
i.Technol.）第12巻、第６号、11月/12月、1975、1135
−1139頁を参照のこと）。

1.0μｍ及びそれ以下の最小形状寸法でのリソグラフ
ィ製作に関係している人は、縮小システムについて考え
てきた。マスクの品質は改善され、像の劣化の原因は小
さくなる。生じる不利に対して、利点はつりあいがとれ
なければならない。たとえば、半径方向の強度の低下、
特に電子照射の場合、より大きなマスクを用いることに
より、いっそう悪くなる。現在の開発段階では、これは
ステップ−アンド−リピートを必要とすることがある。

装置の設計により、縮小及び1:1とともに像拡大が可
能になる。一般的に上で述べた理由により、不利ではあ
るが、他の条件がこの方式を示唆している。自然に起る
パターンに基くマスク、恐らく原子的寸法は拡大を必要
とすることがある。

マスク43は電子源に対し、膜の下側にあるパターンを
構成する阻止領域44を有するように示されている。これ
は“最上部−底部”効果により好ましい。（透過電子顕
微鏡：像形成及び“微笑解析の物理”、エル・ライマ・
（L.Reimer）、スプリング−フェアラグ、1984、172−1
76頁参照）。

上で引用したエム・ビー・ヘリテージ（M.B.Heritag
e）を参照すると、電子光学系の開発状況が示されてい
る。一般に、レンズ及び他の設計パラメータは非常に進
んでいる。本発明の好ましい形に従う散乱形マスクの置
きかえによる設計の変化はほとんど考えられない。

第５図 第５図は阻止領域61を支持する膜60を含むマスク部分
の断面図である。この図の目的は、阻止領域内にリソグ
ラフィ的に規定するエネルギーが経験する可能性のある
各種の現象に関連した議論の基礎として役立たせること
である。

阻止領域61中に透過させるべき膜60上に入射させる４
つのエネルギー光線について参照する。光線62は単一の
散乱現象66を経験し、阻止領域61から逃げるように示さ
れた端部散乱光線67を生じる。現象66は弾性的又は非弾
性的でよい。光線63も単一の散乱現象を経験し、阻止領
域61の厚さ全体を透過後出ていく光線69を生じる。現象
68は61及びこの図に描かれている他の現象と同様、弾性
的でも非弾性的でもよい。光線64は３つの散乱現象70、
71、72を経験し、光線73を生じ、69と同様阻止領域61の
下側から出る。光線65もまた、複数の散乱現象74、75、
76を経験し、端部散乱光線77を生じる。

光線69及び73は本発明の各種の形の役割を果す可能性
のある散乱エネルギー光線を示す。光線63が経験するこ
とは、本発明の散乱−非散乱結像が依存する現象を示
す。本発明のこの形において、阻止領域61の材料及び厚
さは、少数の弾性散乱に都合のよいように選択される。
結像に重要な散乱の程度の統計的な確実さは、光線64に
対して描かれた３回の衝突を起すような設計の形をとる
とよい。この統計的な確実さは、吸収マスクに必要な阻
止領域に対し、薄い阻止領域と一致する。製作の観点か
ら望ましい薄い阻止領域、温度の安定性等は、光線62及
び65について描かれた端部散乱の可能性を本質的に減
す。

第１図の光線1cについて述べたように、吸収に依存し
た阻止領域で起るような端部散乱は、非弾性散乱による
可能性が高い。部分的な吸収の結果であるエネルギー損
失は、放射のエネルギーレベルを下げ（電子放射の場
合、速度を減す）、色吸収を生じる。議論されているよ
うに、光学システムを構成するレンズの周波数分散特性
は、像平面上で移動するそのような放射を発生させる方
向の変化を決定する。一般に、色収差は、影響を受けた
エネルギーが軸上のフィルタ開孔が作る角内で捕獲され
る可能性を増加させる。

第６図 この図は反射モード中で使用するマスクを示す、透過
モードと比較しやすいように、構成の透過マスクについ
て第１及び２図のプライムをつけない数字と対応して、
プライムをつけた数字を用いる。この図において、マス
ク２′はパターン形成された領域３′を支持する基板
４′で作られている。照射は光線１′で示されるよう
に、平行にされた電子による。示された具体的な装置の
場合、基板４′の自由表面は光線１′を鏡面反射し、反
射光線1a′を生じ、一方領域３′は非鏡面反射を生じる
（光線1b′は鏡面反射された光線1a′に対し、十分異な
る統計的な角度の変化を発生させる。）図示されていな
い装置の残りの部分は、第１及び２図に示されたフィル
タと同様に、放射を鏡面的又は非鏡面的に選択的に通過
させるよう後側焦平面フィルタに依存する。

加速された電子照射システム中の反射モードマスクに
ついての設計の考え方は、知られている。たとえば、
“透過電子顕微鏡：像形成及び微細解析の物理”、エル
・ライマ（L.Reimer）、スプリンガーフェアラーグ刊、
1984、たとえば402頁を参照のこと。望ましい最小の侵
入と両立する鏡面反射は、ブラッグ動作に依存する。一
般に、基板４′の表面内で、図示されていない（たとえ
ば〜10Åの）数格子面でできた結晶表面と組合せて、非
常に小さな仰角100で使われる。鏡面からの光線1b′の
ずれは、領域３′内の散乱の結果である。反射モードマ
スクとともに使用するための装置構成は、マスク２′と
角度的に相補的な基板位置に依存してもよい（すべての
パターン上重要な光線の全透過距離を等しくする目的で
ある）。たとえば、裏面をあわせたマスク及び基板を用
いた別の装置は、用いる要素の追加が必要である。

第７図 第７図は好ましい実施例に従って製作されている途中
のデバイスの一部を示す。この段階のデバイスは、基体
80内に段差のある領域を含み、段差は段差表面81により
相互に接続された水平表面83及び84から成る。描かれた
段階において、そのような表面はたとえばレジスト82の
ような保護材料で被覆されている。この段階のプロセス
では、光線85a、85b、85cによる照射を伴い、この目的
のためには、示されている平行になった電子は、100kV
かそれ以上に加速されている可能性が高い。議論してい
るように、そのようなエネルギーをもった電子は、表面
83及び84上で同様に考えている設計則を満すよう、十分
な焦点深度を得るため焦点をあわせてよい（たとえば0.
4μｍから0.1μｍまでといったμｍ以下の設計則で製作
されている考察中のデバイスの場合、典型的な段差の高
さ81は１ないし２μｍである）。

スピンにより生成すると便利であるレジスト層82の形
は、厚さの均一性を犠牲にして、表面81、83、84の全て
の面を確実に保護するような材料及び条件を用いる。本
発明の方式の重要な利点は、遮断する材料82の厚さに関
して、光線85a、85b、85cの露出深さに本質的に依存し
ないことである。

第８図において、第７図に示されたのと同じ製作段階
にあるデバイスは、偏光を含む別の方式で行われている
ように示されている。この時点で多くの人は偏光は好ま
しくないプロセスと考えるであろうが、〜0.6μｍ及び
それ以下の設計則で用いられるように、他の人はそれは
望ましいと信じる可能性がある。示されている段階にお
いて、デバイスは段階表面93−91−94を含む基体90を含
む。偏光は材料92を用いると行うことができる。パター
ン形成は光線95a、95b、95cにより行われ、それらは焦
点深さ及び侵入深さの両方の点で、考えている段差高さ
／材料厚には依存せず、〜100kVの電子により、平面93
及び94上で同時に、たとえば0.2μｍの設計則を満すこ
とができる。

（２）一般的事項 像の規定に加速された電子を使用することに依存する
本発明の基本的な特徴は、プロセス及び製品の両方の点
で、特別の価値をもつ。設計則が小さくなるにつれ、位
置合せは基本的な障害になると、多くの人が考えてい
る。電子という荷電粒子を用いることにより、機械的で
はなく電気的な像要素の位置制御が可能になる。そのよ
うな位置制御は、電界的なものと同様、磁界的なものを
用いてもよく、既知の方法である。有用な位置制御機構
については、エム・ビー・ヘリテージ（M.B.Heritge）
により、“電子投影微細加工システム”ジャーナル・バ
キアム・サイエンス・テクノロジー（J.Vac.Sci.Techno
l.）、第12巻、第６号、11月/12月、1975、1135−1139
頁に述べられている。“位置制御”という言葉は、恐ら
く基板上のマークに対して、像の単純な移動（平行移動
又は回転）とともに、同じマークを用いた縮小／拡大の
程度も含むとする。荷電粒子と位置制御電界との間の相
互作用は、各種の形をとってよい。たとえば、信号の差
に基き、フィードバック電流を最小にする方式をとるよ
うにしてもよい。

本発明の重点な利点は、加速された電子の等価な短い
波長から生じる比較的大きな焦点深さに依存する。

焦点のこの深さは、得られる電子的な侵入深さととも
に利用すると価値がある。具体的には100kVかそれ以上
の述べられている好ましい電圧範囲で加速された電子
は、十分な侵入深さを示し、従来の投影システムで得ら
れるよりはるかに大きな深さで、材料の描画−修正がで
きる。

焦点深度と侵入深さという２つの特性により、結像平
面と基板表面の意図しない不適合（たとえば非平行、マ
スク及び基板の移動といった不適切さあるいはそったマ
スク又は基板による）に関して、利点が生じる。歩留り
の利点あるいは時間／材料の節約も明らかである。

同じ特性は一般には0.5μｍ又はそれより小さい設計
則に基くデバイスの製作では得られないと考えられてい
るプロセス方式が可能になる。遠紫外光の使用によるそ
のようなデバイスの製作は、“偏光”を用いることが予
測されている。偏光は多くの形をとるが、焦点深度と描
画フォトンエネルギーの侵入深さの制約を考慮するよ
う、一般に設計される。各種の偏光技術が用いられてい
る。（“半導体リソグラフィ原理、実際及び材料”ダヴ
リュ・エム・モロウ（W.M.Moreau）、プレナンプレス、
ニューヨーク、1988の第６章を参照のこと）。

本発明の方法により、偏光を用いない製作が可能にな
る。重点な特徴は、従来のプロセスで生じたような意図
的な段差表面上の描画を含むプロセス工程の形をとると
いうことである。許された条件により、そのような表面
に適合するある程度の柔軟性が生じる。加速電圧の選択
に依存する電子速度の範囲により、所望の侵入深さを得
るための条件の選択が可能になる（たとえば与えられた
深さにおける露出といった所望の電子が誘導する相互作
用の統計的な可能性による）。たとえば、100kV又はそ
れ以上の加速電圧を選択すると、通常考えられている段
差の高さに等しいレジスト深さを通したレジストの露光
が得られる。この効果は焦点の深さとともに、デバイス
製作を補い簡単化する可能性がある。段差表面を加工す
る上で認識されている問題は、垂直な端部でレジストの
厚さの均一性を保つことである。その問題は電子加速電
圧を適切に選択することにより避けられる。過剰のレジ
スト材料を用いることは、通常深さとともに厚さを増加
させ、垂直端部の被覆の信頼性を増すが、ほとんど問題
は生じない。

本発明のこの特徴により、偏光の必要性は避けられる
が、偏光それ自身は適切であることは注意すべきであ
る。従って、プロセスの複雑さをもつ多機能被覆（たと
えば二層又は三層レジストにする）にたよることは、必
要ではない。

段差表面が許容されることにより、もう１つのプロセ
ス目標、すなわち異なる平面上のパターンの同時描画に
適合できる。

波長に対する焦点深さの関係は、周知で、具体的に考
察したり更に詳細にこの件を知るためには、標準的な教
科書を参照されたい。そのような教科書の１つは、ロー
グマン（Lorgman）（ノルウィッツ1967）により発行さ
れた“幾何学的・物理的光学”、アール・エスロングハ
ルスト（R.S.Longhurst）で、特に第14章に注意された
い。

回折により分解能が制限されている屈折率一定の媒体
中で動作する適切な光学システムの場合の焦点深度に関
する有用な方程式は、次のように与えられる。

ここで、 Ｄはある値（ここでは一般的に50％として議論する）
だけ分解能を減す焦平面からの距離で表わした焦点深度
である。

γ＝電子ドーズがある値（ここでは一般的に50％とし
て議論する）まで減される端部鋭敏さ−距離で表わした
分解能。

λは加速された電子の等価な波長で、 Ｃ＝すべてが両方するユニットとなるようＤ及びγを
精密に定義することにより決る一定の値。

この定義は光学システムについて述べているが、得ら
れる電子の侵入深さは、考えている距離に渡って意図し
た反応の十分な均一性を保障するのに十分である。

本発明の指針は波長による限界に基いてのみ予測され
るより大きな範囲を含む設計則についてである。上で述
べた利点は、述べた範囲内のより大きな設計則におい
て、光による描画より有用性を生じると期待される。一
例として、段差被覆の容易さ、あるいは適切な偏光プロ
セスの容易さは、たとえば0.4μｍ設計則における紫外
放射より優れていることを予測させる。

近接効果 “近接効果”という用語は、加速された電子パターン
描画を含むプロセスにおける一連の重要な現象を表わし
ている、その現象は、散乱された電子、特に後方散乱さ
れた電子による露光による。散乱はレジスト又はパター
ン形成すべき他の材料あるいは基板材料内でよい。

加速された電子の後方散乱による“近接効果”は、描
画に対して２つの有害な結果をもたらすことが知られて
いる。第１は、（たとえばレジストの）マスクされた領
域中で後方散乱された電子が吸収されると、分解能の低
下を生じる。このことは端部鋭敏さで測定され、可能な
線間隔に限界を作る可能性がある。

下の基板からの後方散乱によるほとんどの場合、他の
結果は領域内での電子密度の変化をもたらす。この露出
の変化は面積に依存し、大きな面積ほどより大きな結果
をもつ。

面積依存性の露出は、走査電子ビーム露光システムに
おいて、単に電子密度の変化をプログラムするか、たと
えば走査速度を変えることにより制御できる。マスク投
影システムにおいて、マスクの厚さが密度を変えること
により、散乱入射を変化させれば、補償できる可能性が
ある。別の方式では、形状寸法に基いて、マスクレベル
を２ないしそれ以上の別々のレベルにわける。いずれの
方式によっても、面積依存性の補償は、より大きな面積
に対しては露出を減すことによる。一例として、交差す
るのは、形状寸法が10μｍより下か上かということであ
ろう。有効な交差値は、経験によって決めればよい。こ
の分野の知識をもつ人は、この効果を加速電子によるマ
スクリソグラフィに対する重大な障害と訴える。事実、
多くはよく出あう条件を適切に表わすと考えられるPMMA
（ポリメチル・メタクリレート・ポジ形レジスト）とシ
リコン基板についての今日までの実験では、その効果は
小さな結果をもつべきであることを示している。これま
での実験条件下で許される結果は、近接効果を補償する
ために調整する必要がない。プロセス条件又は材料特性
がより大きな要求を生じる場合には、ここでのプロセス
はその効果を補償するよう修正してよい。

この点についてのこれ以上の議論は必要ない。知識の
ある人は、その効果に対し、各種の方法で対処するであ
ろう。たとえば、経済的に各レベル間のプロセスの違い
を予測するであろう。たとえば、面積を基本にした分け
方は、異なる電子露光密度に対する適応性の点で議論さ
れているが、電磁放射はより大きな形状寸法（UV又は可
視光ですら満す可能性がある）に限定されたマスクレベ
ル用として指摘されることもありうる。

考察する製品 ハイブリッド回路とともに、フォトニック回路につい
ても述べてきたが、議論は主に大規模集積の一般的な電
子回路に関して行ってきた。本発明のプロセスはマスク
製作にも同様に適用できると期待される。現在マスク合
せに要求される分解能の条件は、電子ビーム描画で満さ
れる。本発明の方式は実際のデバイス製作に用いるため
のそのようなマスクの再生に、高価でない方法を提供す
る。縮小の容易さに特に価値がある。端部の鋭敏さに対
する要求という点から選択されたスケールのマスターマ
スクは、たとえば1:1の作製を行うため、より小さい寸
法に複写される。そのようなマスクは別の形のパターン
形成エネルギー、すなわち電子投影と同様UV又はＸ線と
ともに用いられるであろう。

本発明の進んだ点について、デバイスの製作という点
で、議論するのが適切である。デバイスというのは、た
とえば小さな最小形状寸法、高い充てん密度とともに、
生産性及び歩留り等に基いたそれらの価格に基礎をおい
た動作特性で、関心のもたれるものである。製作プロセ
スの多くのものは、開発の進んだ段階である。電子ビー
ム直接ビーム描画製作プロセスは、レジスト、位置合せ
技術及び本発明のｅ−ビーム投影システムに直接使用で
きるよう移せる他のプロセスを用いる。同じことはリソ
グラフィ的に規定するエネルギーの他の形を用いるプロ
セスにもあてはまる。Ｘ線は近接露光の点で最も進んで
いるが、投影システムで用いるよう、さかんに研究され
ているところである。やはりＸ線レジスト、位置合せ技
術は知られている。近紫外及び真空紫外スペクトルの両
方において、紫外投影システムは使用中あるいは開発中
である。

本発明のすべての方式に共通の唯一の点は、マスクに
より導入された散乱の角に依存して、透過したリソグラ
フィエネルギーを選択的に通過させるということであ
る。背面焦点面フィルタは、透過されるエネルギーの形
にかかわらず、この機能を果し、これまで示されたよう
に、恐らく散乱の程度に基いて、（１）散乱されないエ
ネルギーか（２）散乱されたエネルギーを選択的に通過
させてよい。ほとんどの目的に対し、散乱されないエネ
ルギーを選択的に通過させるのが好ましい方式である。
なぜなら、それは端部で散乱されたエネルギーの透過を
本質的に阻止するからである。

機能的な点からは、背面焦点面フィルタは、もし散乱
されないエネルギーを選択的に通過させるよう設計され
るなら、レンズシステムの光学軸上に開孔が配置され
る。一般に、フィルタ要素は吸収材料で構成され、阻止
するためのこの特性（この例では散乱されたエネルギー
を阻止する）に依存する。加熱、特に不均一な加熱は、
開孔を移動させたり歪ませる重大な結果をもたらすこと
になり、そのため冷却又はヒートシンクを設けるとよ
い。この問題はフィルタを水平に配置するか、開孔周辺
の温度を均一に保つための他の注意により軽減される。

フィルタの設計原理は知られている（そして、散乱コ
ントラスト透過電子顕微鏡に規則的に用いられてい
る）。主として開孔径という点での設計は、単に散乱角
に基きエネルギーを選択的に通過させることを目的とす
るが、本発明の目的でもある。

本発明の散乱−非散乱方式の特徴は、マスク中の熱放
散の必要性を小さくすることで、フィルタの信頼性を更
に高くしている。恐らく５ワットの熱分散は、少くと
も軸上開孔を有するフィルタでは容易に得られる。マス
クとは異り、高熱伝導性の比較的厚い材料（たとえば銅
又は他の金属）でフィルタを構成するのが実際的であ
る。

トーン反転 背面焦点面フィルタを適切に設計することにより、同
じマスクのトーン反転が容易に実現できることが示され
ている。この容易さは、パターン形成されない（平行
な）入射放射に対し、散乱の程度が相互に異るマスク領
域の２つの基本的な形から成るマスクにより導入される
パターンに依存した本発明の好ましい方式に従い、実現
される。その効果は電子放射に対して最も顕著で、従っ
てトーン反転はそのような本発明の特徴とともに用いる
のが、最も望ましい。

本発明の好ましい方式に従い、散乱−非散乱マスクを
用いることは、トーン反転を容易にすることが知られて
いる。透過電子顕微鏡において、ネガ像を生成する“暗
視野結像”は背面焦点面フィルタの開孔を軸上からずら
すように動かすか、電子放射の入射を傾けることによ
り、達成される。上で引用したライマ（Reimer）、“透
過電子顕微鏡：像形成の物理と解析”を参照のこと。リ
ソグラフィプロセスに移すと、この容易さにより、いく
つかのプロセス上の改善がはかられる。たとえば、トー
ン反転はネガレジストよりポジレジストを選び、ポジレ
ジストを反転を伴うその後の製作工程に用いてもよくな
るということを利用する。単一トーンのレジストを用
い、プロセスを簡単化することそれ自身は望ましい。

考えているトーン反転は、フィルタの修正（適切に設
計されたフィルタの再配置又は調整）又は照射角の変更
の形をとってよい。フィルタの修正はプロセスの要求か
らは、ネガ形結像の場合、中心開孔をずらすという簡単
な形はとらないことが最も望ましい。像の明るさは、端
部の鋭敏さとともに、阻止軸上領域を囲む適切に設計さ
れた環状開孔で、ポジ形フィルタの中央の環状開孔を置
きかえることにより、改善される可能性がある。環の半
径方向の幅は、分解能を決める。なぜなら、それは通過
した照射の散乱角の範囲を決る。環の内側の半径は、像
のコントラストを決る重要な要因である。一般に、これ
によりポジ形フィルタの中央開孔の半径より大きな環の
内径を用いることになる。環の面積は、ネガ形像の明る
さを決る。他の設計上の考察としては、レンズシステム
の固有の収差について行わなければならない。

示されているように、本発明の指針に従う通常のモー
ドでは、そうでなければ阻止（通常吸収）フィルタ中の
小さな軸上環状開孔から成る背面焦点面フィルタを用い
る。開孔の寸法は、通加する（たとえば加速された電子
の）最大散乱角を決め、寸法を小さくすると、回折の限
界が来るまで、分解能は増す。

簡単化の点から、議論は“開孔”についてであり事実
フィルタは真の開孔に依存するかもしれない。ネガ形フ
ィルタ中でウエブを保持するというような必要性を考え
ると、透明な“窓”に依存する別の構造が導入されるか
もしれない。上で述べた設計上の考察は、そのような別
の構造にもあてはまる。

ポジ形及びネガ形フィルタの最適な設計は、多くの考
察に依存する。多くの要因が重要な役割を果す。所望の
像の明るさ、恐らくは２つの像間を等しくするという点
において、恐らくはいくつかの指示された比という点に
おいて、恐らくは具体的な製作プロセスに必要な特定の
露出という点において、それは支配的である可能性があ
る。レンズの不完全性もそれらの分布に応じて働きをも
つ可能性があり、より小さいかより大きな開孔を選ぶこ
とになる可能性もある。

“ネガ形”フィルタも原理的には使用できるが、照射
角の変更によるトーン反転については、軸上背面焦点面
フィルタを用いた例をあげて述べる。顕微鏡でよく用い
られるように、単に傾けるだけで中空の円錐状照射がで
きる。ネガ形結像の動作の原理は、（ａ）散乱されない
放射がフィルタを通過しないような照射角（ｂ）通過を
起させるような阻止領域中の統計的散乱に依存する。中
空の円錐状の照射は、照射システム中に環状フィルタを
置くことによって、実現される。ジェイ・エム・ギブソ
ン（J.M.Gibson）及びエイ・ホーヴィ（A.Howie）、ケ
ミカ・スクリプタ（Chemica Scripta）第14巻、109−11
6頁（1978/9）を参照のこと。フィルタの設計、特に環
の半径方向の幅は、阻止領域中に導入された散乱の統計
的な結果を近似するようにすることが望ましい（照射角
は散乱されない照射の進路に対するずれが、背面焦点面
フィルタ上でみて、阻止領域内の散乱により生じたもの
と近似できるようであると有用である）。散乱の確率は
トーン間で本質的に不変であるから、上で述べた中空の
円錐状照射は適切である。

中空の円錐状照射で明瞭な方位角の広がりを含む垂直
方向に対する角度の広がりは、反転のいずれのモードに
対しても、他の利点をもつ。多結晶マスク材料の場合、
異なる微結晶に付随した散乱角の変化を平均化し、より
一様に近い像の明るさを生じる。フィルタを変える必要
性がなくなることから、プロセスの簡単化が生じ、通常
それは利点である。

マスク 本発明に用いるのに適したマスクは、背面焦点面フィ
ルタにより選択的に通過又は阻止するため、散乱の十分
小さな角を与える領域に、不変的に依存する。マスクに
ついての重要な設計上の考察は、必要な分解能に適切な
開孔寸法は、通常の透過電子顕微鏡のはるかに大きな要
求に対して必要とされるものと同程度に大きいというこ
とを観察することに依存する。透過マスクの場合、この
観察により、多くの条件下でマスクに十分厚い透明領域
をもたらし、それはそれ自身を支持するとともに、要求
されるほとんどの条件下で、十分安定な寸法をもち、す
べて入手できるレジスト及び予測されるレジストに対す
る迅速で短時間の露出と両立する。実験によると、0.3
μｍないし0.7μｍの薄膜の厚さは、100kV及び175kVの
電子にそれぞれ十分透明で、650Å厚の金阻止領域に依
存して、散乱−非散乱システムで70％−95％のコントラ
ストが得られた。

一般に、本発明のプロセスは“薄いマスク”に依存
し、それは厚さが１μｍである透明領域を有するマスク
を意味する（通常これはその厚さの支持薄膜に転写され
る）。精密な厚さは多くの要因に依存し、その基本は薄
膜材料の性質と放射エネルギーである。S_i3N₄中の100kV
の平均自由行程は、約600Åである。構造の安定性を望
むと、薄膜の厚さは10λのオーダー（10回の散乱を起さ
せる厚さ）、許容される最大厚は〜30λ入となる。（上
で引用した“透過電子顕微鏡"8−11、138頁を参照のこ
と。ここでの記述は、比較的高い散乱阻止材料を支持す
る相対的に低散乱角の薄膜材料を例にする。一般的に
は、そのような規定で、入手できるレジスト材料に必要
な程度のコントラストは確実に得られる。

他の型のマスクについては、技術的な文献に述べられ
ている。ジャーナル・バキアム・サイエンス・テクノロ
ジー（J.Vac.Sci.Technol.）第12巻、第６号、（1975）
1135頁に述べられている研究報告は、自己支持フォイル
マスクに依存する電子ビーム投影システムについて述べ
ている。

吸収マスクに必要なものに比べ熱放散の必要性を減す
ことは、散乱−非散乱方式を用いることにより、実現さ
れる。たとえば、１×10^-5A/cm²の電流密度において、
マスク中で吸収されるパワーは0.001w/cm²のオーダーで
ある（あるいは、比較のため、同じレジストの露出の必
要性を仮定すると、吸収マスクは〜1w/cm²の放散を必要
とする）。

電荷を帯びることは、少くとも散乱−非散乱の場合、
重要な問題とはなりにくい。もし必要ならば、アモルフ
ァスカーボンのような低原子数導電体でマスクを被覆し
てもよく、リソグラフィの特性にはほとんど影響はな
い。

マスク：像の縮小モードを利用すると、マスク製作中
直接描画を避けることが可能である。10:1の縮小によ
り、像平面中に0.2μｍの最小形状を得るための通常の
電磁（UV）マスク製作が使用できる。

リソグラフィ規定エネルギー 第３図は175kV電子に基く、他の実験は〜0.2−0.35μ
ｍ製作（最小形状寸法）での使用に適した少くとも200k
Vまでの電子エネルギー範囲を示唆している。本質的に
より低いエネルギー（〜50kV以下）は時には適切である
が、そのような最小形状寸法に対しては、分解能の限界
となりうる。本質的により高いエネルギーは一般に不必
要であり、少くともここで考えている形状寸法では不必
要で、それに伴う経費増は正当化されない。

入手しうる電子源は、多くの考えられるプロセス上の
要件に合っている。現在のチップ製作において、チップ
全体を同時に照射することを仮定すると、電子源は強度
及び均一性の点で、2cm×2cmのチップを照射する能力を
もつはずである。これらの条件は得られる。たとえば、
典型的な100kV透過電子顕微鏡中のヘアピンタングステ
ン・フィラメントエミッタは、約100μＡの全放出電流
を放射でき、２×2cmの像面積上で2.5×10^-5Acm^-2の電
流密度を意味している。100kVの加速電圧におけるPMMA
を用いると、露出はこの電流密度において、＜100秒で
行うべきである。以下では分解特性とともに、ｅ−ビー
ムレジスト感度について述べる。

より高い強度源が入手できる。電子ビーム溶解で用い
られる大面積熱エミッタは、0.5Aかそれ以上の電流で放
出する。より高感度なレジストとともに用いると、考え
ているシステムは露出時間では制約されることはあまり
ない。１時間当り40ウエハの生産が可能である。より大
きな生産性は、他の考察すべき点、たとえば試料の交換
及び位置合せにより制限されている。

現在入手しうるレジストは、電子源により得られる適
合特性に対し、平坦性とコントラストをもつ。〜10％の
時間依存性及び位置依存性両方の輝度変化は、典型的な
システム／レジスト条件にあうと予想される。実効的な
位置の不均一性は、露光中のビームの振動を減すことに
より、小さくできる。電磁的又は静電的な偏向システム
が、この目的に適している。

電子照射は分解能を制限しないよう、十分平行かつ垂
直（十分な脱心性）であるべきである。このことにより
許容角度変化は〜1mradとなり、得られる。

結像装置 特性は第１及び４図に関連して一般的に述べた。散乱
角に基く選択適透過に関連した規定を除き、条件はよく
知られている。投影ｅ−ビームシステムに関する論文
は、ジャーナル・バキアム・サイエンス・テクノロジー
（J.Vac.Sci.Technol.）第12巻、第６号、1135頁、11月
/12月、1975、ジャーナル・バキアム・サイエンス・テ
クノロジー（J.Vac.Sci.Technol.）16（６）11月/12
月、1979、上で引用、及び第11回固体素子国際コンファ
レンス（1979）プロシーディングズ（Proceedings of t
he 11th Conference（1979） International on Solid
State Devices）東京（1979）、上で引用、に含まれて
いる。これらのシステムは吸収マスクに依存している
が、それらは第４図に描かれた要素の設計に関しても、
かなり詳細に述べている。UV（近いUV及び真空UVの両
方）とともに用いるためのシステムは、市販用か開発の
進んだ段階にある。（ダヴリュ・エム・モロウ（W.M.Mo
reau）により“半導体リソグラフィ原理、共通的な実際
及び材料”プレナンプレス、ニューヨーク、1988を参照
のこと）。

電子光学系の認識されている欠陥により、明らかな像
の歪と収差が生じる。レンズの収差はリソグラフィ上は
重要であるが、適切な設計により避けられる。多レンズ
システムにおける歪と収差は、補償レンズにより軽減で
きるが、サブミクロンリソグラフィには問題が残る。レ
ンズ間での重大な収差の大きさに関して、薦められる方
式は、各デバイスのプロセス依存性のすべての描画に対
し、単一の投影装置を用いることである。しかし、毎日
のプロセスでこれを用いることは現実的でない。単一の
装置中におかれたマスクのすべての部分を印刷するの
に、それは有用であるかもしれない（特に1:1のマスク
セットの製作の場合）。このようにして、パターン全体
では歪んでも、十分な精度で局部的にチップ形状を位置
合せすることは可能である。

エイシーエス・シンポジウム・シリーズ（ACS Sympos
ium Series）“マイクロリソグラフィ入門”、ISSN 009
7−6156;219（1983）はレジスト組成及びリソグラフィ
プロセスの優れた調査一覧を含む。シー（Sze）編の“V
LSI技術”マグローヒル、オークランド、1985は、デバ
イス製作に適した技術的材料を示している。

結像材料 これまで述べたように、本発明の重要な形は、加速電
子又は電磁放射に感度をもつレジスト結像に依存する。
以下の議論は主として加速された電子放射に関してであ
るが、一般的に他のレジスト及び直接プロセスに適用で
きる。

生産のためには、レジストには特定のドーズが必要で
あるといわれている。電子レジストの場合、ドーズの単
位はマイクロクーロン/cm²である。指定された値は、一
般にたとえば10μｍ×10μｍといった“大面積”露出に
対して必要なものである。その説明は、影響を受ける厚
さを決るために必要な測定という形による。一般に、測
定装置はそのような面積を必要とする。実験によると、
本発明のミクロン又はサブミクロン形状に基く製作は、
（近接効果が減少したため）具体的なドーズの約２倍が
必要であることが予測される。

ポジ形レジストの場合、最小ドーズは通常指定される
ように、一般に露出されない領域の厚さがほとんど失わ
れないか全く失われずに、露出された領域が照射される
ようなものである。ほとんどの目的の場合、露出されな
い厚さの70％−80％が保持されれば十分で、生産上指定
される範囲内である。

ネガ形レジストの場合、指定されたドーズは、通常露
出された領域の薄膜の厚さの〜50％が保持される。

市販のレジストのコントラスト特性は具体的に示さ
れ、しばしば軸にコントラストパーセントとドーズをと
り、グラフで示される。曲線の形は通常低ドーズの場合
ほぼ水平な小さな傾きで、次に通常の露出条件の領域で
急に傾斜が増し、最後に飽和レベルでほぼ水平になる。

現在の技術におけるレジスト組成、特にｅ−ビーム用
について述べているものとして、２つの技術論文を引用
するのが適当である。（ソリッド・ステート・テクノロ
ジー（Solid Stato Technology）“レジスト研究の先
端”エム・ジェイ・ボウデン（M.J.Bowden）、1981年６
月、73−87頁及びマニュアル・レビュー・マテリアル・
サイエンス（Ann.Rev.Mater.Sci.）“マイクロリソグラ
フィ用ポリマー材料、1987、237−269頁を参照のこ
と）。この情報及び他の情報から、本発明で使用するの
に適した各種のネガ及びポジトーンレジストが、入手可
能か開発中であることがわかる。少くとも0.25μｍの分
解能をもつ市販のレジストの例には、ネガトーンのクロ
ロメチルスチレン及びポジトーンのノボラク・ポジ形・
レジストが含まれる。

実験結果 これまでの記述で明らかな特性は報告されている具体
例に基いたり、あるいは物理的原理に基いて計算できる
が、検証のため実験を行った。これまでの議論で多く述
べたように、報告されている研究は、本発明の目的のた
めに必要な特性の適切さを示すのに十分である。加速さ
れた電子を用いる好ましい本発明の方式は、あまり見出
されない。実験は主として電子リソグラフィに適用して
そのような特性を確認するという点で行われた。

通常の半導体材料中の損傷を発生させるのに必要な加
速電圧は、文献中に述べられている。２つの機構が基本
的に重要である。すなわち、イオン化損傷と運動量の移
動による損傷（“ノックオンダメージ”）である。最初
の機構がデバイスの結果を減す可能性があるのは、比較
的高い加熱電圧を用いた時に固有である。イオン化損傷
はより大きな侵入深さまで分布しており、そのため損傷
密度は減少し、デバイスの結果に影響を与えるレベル以
下であることが多い。デバイス機能を果す材料以下の深
さで、ある程度まではそのような損傷は発生することが
期待される。

第２の損傷機構は、エネルギーの閾値（加速電圧の閾
値）を特徴とする。閾値は知られている。シリコンにつ
いて報告されている値は〜190kVで、化合物半導体III−
Ｖ、II−VI及び高次材料の場合、質量が大きいため、閾
値は一般に幾分高い。従って、実験を行い、そのような
閾値又はそれ以下の加速電圧が便利であることは、重要
である。この研究の報告において、本発明をこれらの例
に限定することは意図されていない。損傷についてその
ような検討は、デバイスの結果には通常ほとんどあるい
は全く影響を及ぼさない。上で注意したように、本質的
に閾値以上の加速電圧を用いることは、損傷に付随した
効果を利用するために設計してもよい。

実験は入手しうるレジスト材料について必要な放射ド
ーズという点で可能性を明らかにするために行われた。
やはり電子放射の例では、そのような値は直接電子ビー
ム描画（一般に〜20−30kVの加速電圧を用いる）に関連
して、よく知られている。本発明の投影リソグラフィ方
式は、より高い加速の使用から生じる分解能の改善を利
点とする。従って、実験は加速電圧に対するドーズの依
存性に向けられた。一組の実験では、ポリメチルメタク
リレートすなわちほとんどの直接描画製作で共通的に用
いられているポジトーンｅビームレジストを扱った。加
速電圧を25kVから200kVに増すと、必要なドーズは約10
×になることが見出された。上で示した参考書や技術論
文を参照すると、市販レジストとともに開発中のレジス
トのアレイの有効性が示され、多くはPMMAより本質的に
高い感度をもつことがわかる。

マスクの可能性は明らかになっている。たとえば、厚
さが0.1μｍより小さな支持された元素金阻止領域に依
存した薄膜の厚さは、100kV及び175kVで加速された入射
電子放射に露出された時、適切な分解能とコントラスト
の像を生成した。第３図中に示されたデータの形は、理
論に基いて計算した。実験データは一貫している。80％
−10％/60％−90％という実験的に決められた透過／コ
ントラスト値は、報告されたものとしては、〜80mradま
での範囲の開孔角に対応した。

15mradsの角度で保持された背面焦点面フィルタ開孔
を用い、175kVで行われた実験は、〜100Åの端分鋭敏さ
を有する像を解像するために用いられた。そのような像
は4000Å厚のレジストを通して、0.1μｍの線を含ん
だ。像のトーン反転は背面焦点面開孔を、軸上から〜20
mradsだけ軸からずらすことにより行えた。像のコント
ラストは、軸上の約90％であった。測定されてはいない
が、相補的な像は、ほぼ同じコントラストをもつことが
わかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は散乱されないエネルギーを選択的に通過させる
よう設計された背面焦点面フィルタの動作の原理を概略
的に示す図、 第２図は第１図と非常に似ているが、背面焦点面フェル
タが散乱されたエネルギーを選択的に通過させる相補的
なシステムの動作原理を概略的に示す図、 第３図は縦軸はコントラストと透過の単位で、横軸は角
度の単位で、２つの軸の量は“透明”マスク領域を透過
したエネルギーを、選択的に通過させるよう設計された
背面焦点面フィルタの許容角度を関係づける図、 第４図は本発明とともに適切に用いられる投影システム
の概略図、 第５図は阻止領域内で経験する散乱のいくつかのタイプ
を示し、“端部散乱”されるか領域の下側から出る時散
乱されるエネルギーを発生させる非弾性散乱とともに、
弾性散乱の効果を示すための図、 第６図はたとえば第１図に描かれたシステムにおいて、
透過マスクに置き代る可能性のある反射マスクの一部分
を概略的に示す図、 第７図は電子結像が段差表面上で行われる製作中のデバ
イスの一部を概略的に示す図、 第８図は第７図と似ているが、偏光表面で行われる結像
を概略的に示す図である。 ＜主要部分の符号の説明＞ ２……マスク ５……レンズ ６……フィルタ

Claims (62)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リソグラフィ描画工程を含む少なくとも１
   つの製作工程が含まれ、前記描画工程はレンズシステム
   を用い、前記製作工程中パターン化された像を選択的に
   加工するため、製作中のデバイスを含む基体上にパター
   ン形成された像を生成するためのパターン形成された放
   射を投影することが含まれ、マスクは放射源からの放射
   を照射し、前記パターン形成された放射を透過させるデ
   バイスの製作方法において、前記パターン形成された放
   射の透過経路は、そのようなレンズシステムの背面の焦
   点面又はいくつかの等価な共役面上に配置するよう規定
   された“背面焦点面フィルタ”を含み、前記フィルタは
   ２つの形のフィルタ領域を含み、その第１のものは、第
   ２のものより前記パターン形成された放射に対して透明
   で、そのため第１のフィルタ領域／複数の領域は前記フ
   ィルタの通過部分を規定し、前記フィルタは前記マスク
   より課された散乱の程度に依存して、前記パターン形成
   されたパターンの一部の透過を阻止する働きをすること
   を特徴とする方法。
2. 【請求項２】パターン形成された像が、製作中のデバイ
   スの表面上に生成される請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】パターン形成された像が、製作中のデバイ
   スの表面と密着した結像材料上に生成される請求項１記
   載の方法。
4. 【請求項４】本質的に平行な光線から成る放射で、マス
   クを照射する請求項１記載の方法。
5. 【請求項５】前記放射源は２つの形のフィルタ領域を含
   む放射フィルタを含み、その第１のものは第２のものよ
   り、前記放射に対して透明で、それによって第１のフィ
   ルタ領域／複数の領域は、前記放射フィルタの通過部分
   を規定し、放射によるマスクの照射は、放射フィルタの
   通過部分により規定される請求項１記載の方法。。
6. 【請求項６】放射フィルタの通過部分は開孔である請求
   項５記載の方法。
7. 【請求項７】開孔は本質的に形状が円形で、光学軸上に
   ある請求項６記載の方法。
8. 【請求項８】開孔は本質的に形状が環状で、光学軸を囲
   む請求項６記載の方法。
9. 【請求項９】前記マスクは透過モードマスクで、そのた
   め照射された表面とは区別された表面を貫いて、パター
   ン形成された放射が出る請求項１記載の方法。
10. 【請求項１０】前記マスクにより生じる散乱は、前記パ
    ターン形成された放射を生成するようパターン形成する
    ための基本的な原因で、前記マスクは本質的に２つの型
    の領域から成り、それらは散乱の程度が相互に異なり、
    異なる程度は前記フィルタの差で十分であり、そのため
    前記フィルタにより通過する放射は、マスク領域の１つ
    の型から出る放射に基本的に対応し、２つの型のマスク
    領域は、散乱の程度が小さい“第１のマスク領域”と散
    乱の程度が大きな“第２のマスク領域”と特徴づけられ
    る請求項９記載の方法。
11. 【請求項１１】前記フィルタの通過部分は、前記レンズ
    システムの光学軸上に置かれた一般的に環状の相対的に
    透明なフィルタ領域に対応し、マスクは本質的に平行な
    光線から成る放射により照射され、そのような光線はマ
    スクに対して本質的に垂直で、そのため前記パターン形
    成された放射は、前記基体上に投影され、前記第１のマ
    スク領域／複数の領域からの放射から基本的に成る請求
    項10記載の方法。
12. 【請求項１２】前記フィルタの通過部分は、前記レンズ
    システムの光学軸を含まない相対的に透明なフィルタ領
    域に対応し、そのため前記基体上に投影された前記パタ
    ーン形成された放射は、前記第２のマスク領域／複数の
    領域から基本的に成る請求項10記載の方法。
13. 【請求項１３】透明フィルタ領域は相対的に非透明なフ
    ィルタ領域を囲む一般的に環状の本質的に連続な領域で
    ある請求項12記載の方法。
14. 【請求項１４】前記フィルタの通過部分は、前記レンズ
    システムの光学軸上に置かれた一般的に環状形状の相対
    的に透明なフィルタ領域に対応し、本質的に平行な光線
    から成る放射がマスクに対する入射の垂直角からずれ、
    そのため前記基体上に投影された前記パターン形成され
    た放射が、前記第２マスク領域／複数の領域からの放射
    から基本的に成る請求項10記載の方法。
15. 【請求項１５】描画工程の１つのパターン形成された像
    が、マスク像のポジ形再生であり、描画工程の他方のパ
    ターン形成された像は、マスク像のネガ形再生であるト
    ーン反転を含む二つのリソグラフィ描画工程を含み、ト
    ーン反転は背面焦点面フィルタの変更により実現される
    請求項10記載の方法。
16. 【請求項１６】ポジ形像を生成する背面焦点面フィルタ
    の形は、阻止領域の囲まれた軸上の連続した透明フィル
    タ領域の形であり、ネガ形像を生成する背面焦点面フィ
    ルタの形は、軸からずれた透明さに依存し、前記放射は
    焦点深さと前記描画工程に必要な侵入深さとにあうよう
    な十分な電圧に加速された電子から本質的に成る請求項
    15記載の方法。
17. 【請求項１７】背面焦点面ポジ形フィルタの形は、軸上
    の環状フィルタ領域の形であり、 背面焦点面ネガ形フィルタの形は、環状透明フィルタ領
    域の形である請求項16記載の方法。
18. 【請求項１８】ポジ形及びネガ形背面焦点面フィルタ
    は、別々のフィルタであり、円形領域の半径は、環状領
    域の内径より本質的に小さい請求項17記載の方法。
19. 【請求項１９】描画工程の１つのパターン形成像はマス
    ク像のポジ形再生であり、描画工程の他方のパターン形
    成像は、マスク像のネガ形再生であるトーン反転を含む
    ２つのリソグラフィ描画工程が含まれ、トーン反転はマ
    スクを照射する放射の入射角を変えることにより実現さ
    れ、それによりポジ形及びネガ形像に対応する第１及び
    第２の放射状態が生じる請求項10記載の方法。
20. 【請求項２０】第２の放射状態は本質的に中空の円錐状
    の放射によるマスクの照射に対応する請求項19記載の方
    法。
21. 【請求項２１】第２の放射状態はマスクに対する入射の
    非垂直角を有する平行光線の形を本質的にもつ放射が、
    マスクを照射することに対応する請求項19記載の方法。
22. 【請求項２２】前記マスクは反転モードマスクであり、
    そのためパターン形成放射は照射された表面からマスク
    を出る請求項１記載の方法。
23. 【請求項２３】前記放射は前記描画工程に必要な焦点深
    さ及び侵入深さにあうよう十分な電圧に加速された電子
    から本質的に成る請求項１記載の方法。
24. 【請求項２４】前記電子は少なくとも50kVの電圧に加速
    される請求項23記載の方法。
25. 【請求項２５】前記電子は少なくとも100kVの電圧に加
    速される請求項24記載の方法。
26. 【請求項２６】前記描画工程中の前記デバイスは、0.5
    μｍかそれより小さな設計則に従い設計される請求項23
    記載の方法。
27. 【請求項２７】前記描画工程中の前記デバイスは、0.25
    μｍかそれより小さな設計則に従い設計される請求項23
    記載の方法。
28. 【請求項２８】前記描画工程中の前記デバイスは、0.2
    μｍかそれより小さな設計則に従い設計される請求項23
    記載の方法。
29. 【請求項２９】前記デバイスの表面の少なくとも一部
    は、前記光学軸に平行な方向に測定した前記表面中の不
    均一性により、像焦点面からずれている請求項26、27、
    及び28のいずれかに記載の方法。
30. 【請求項３０】前記デバイスの表面の少なくとも一部
    は、前記描画工程に先立つデバイス製作により像焦点面
    からずれ、前記一部は少なくとも一部が、前記光学軸に
    平行な方向に測定した時、前記表面に隣接した部分の平
    面から、少なくとも１μｍ離れている請求項26、27、及
    び28のいずれかに記載の方法。
31. 【請求項３１】前記デバイスの表面の少なくとも一部
    は、前記光学軸に平行な方向に測定した時、前記表面の
    隣接した部分の平面から、少なくとも１μｍ離れた平面
    上に前記部分がある前記描画工程に先立つ製作により、
    像焦点面からずれ、前記部分と前記隣接部分の両方を含
    む前記表面の連続部分は、結像材料で被覆され、それに
    より前記パターン形成放射は、前記光学的方向に平行な
    方向に測定した時、少なくとも１μｍ離れた表面を同時
    にパターン形成するため、表面の少なくとも一部中の前
    記結像材料を通して、少なくとも１μｍの距離侵入する
    ことが必要とされる請求項23記載の方法。
32. 【請求項３２】前記表面は前記部分が前記光学軸方向に
    平行な方向に測定した時、前記隣接部分から減少した距
    離の所にあるように、自由表面を与える結像材料の堆積
    により“平坦化”される請求項31記載の方法。
33. 【請求項３３】電子は少なくとも100kVに加速され、リ
    ソグラフィ描画工程は0.5μｍかそれより小さい設計則
    にあい、前記結像材料はパターン形成されたレリーフ像
    を生じるよう、前記製作工程中選択的に除去される請求
    項31又は32記載の方法。
34. 【請求項３４】電子は少なくとも100kVに加速され、リ
    ソグラフィ描画工程は0.5μｍかそれより小さい設計則
    にあい、前記結像材料は前記製作工程中前記パターン形
    成された放射の被照射領域から選択的に除去されるポジ
    形材料である請求項31又は32記載の方法。
35. 【請求項３５】前記製作工程はその間に加工すべき単一
    のパターンを規定するための２つのリソグラフィ描画工
    程を含み、２つの描画工程は交差する形状の寸法をそれ
    ぞれ規定し、前記寸法をそれぞれ規定し、前記寸法は近
    接効果による放射吸収の変化を小さくするという観点か
    ら選択される請求項23記載の方法。
36. 【請求項３６】２つのリソグラフィ描画工程は請求項８
    で規定された電子放射を使用し、電子ドーズは変化を減
    らすよう変えられる請求項35記載の方法。
37. 【請求項３７】交差形状寸法状の形状を規定する描画工
    程は、電磁放射を用いる請求項35記載の方法。
38. 【請求項３８】前記パターン像は調整用電界の使用を含
    むセンサ信号に従い調整される請求項23記載の方法。
39. 【請求項３９】調整は前記表面上の少なくとも１つのマ
    ークと一致するように行われ、調整は位置合わせををす
    るよう前記パターンの移動を含む請求項38記載の方法。
40. 【請求項４０】前記マークは先のデバイス製作工程によ
    り生成される請求項39記載の方法。
41. 【請求項４１】調整は前記パターンの寸法を変えること
    を含む請求項38記載の方法。
42. 【請求項４２】結像材料上のパターン像は、マスク上の
    対応する像に比べ、寸法が減少している請求項23記載の
    方法。
43. 【請求項４３】パターン像の面積は、少なくとも10分の
    １に減少する請求項42記載の方法。
44. 【請求項４４】製作中のデバイスは更にデバイスを製作
    する際のパターン描画用マスク」である請求項42記載の
    方法。
45. 【請求項４５】製作中のデバイスは1:1のマスクであ
    り、従ってその後のそのようなデバイスと同じ形状寸法
    である請求項44記載の方法。
46. 【請求項４６】前記マスクはＸ線マスクであり、そして
    その後の製作はそのような1:1のマスクをＸ線照射する
    ことに依存した近接描画である請求項45記載の方法。
47. 【請求項４７】前記製作工程は、選択性が前記放射の直
    接的な結果である選択プロセスを必要としており、該選
    択プロセスは前記基体の照射領域内のエッチングから本
    質的に成り、エッチングの速度は前記放射により加速さ
    れる請求項１記載の方法。
48. 【請求項４８】エッチングは、エッチング液の前駆体で
    あるガス状態の材料の分解により生じるエッチング液に
    依存する請求項47記載の方法。
49. 【請求項４９】前記製作工程は、選択性が前記放射の直
    接的な結果である選択プロセスを必要としており、該選
    択プロセスは前記基体の照射領域内の堆積から本質的に
    成り、堆積される材料の堆積はガス状態の前駆体堆積材
    料により生じ、堆積速度は前記放射により加速される請
    求項１記載の方法。
50. 【請求項５０】前記マスクはパターン形成された電子放
    射を発生させるためにフォトンによって照射されたフォ
    トマスクであり、そしてかかるパターン形成された電子
    放射はその後加速される請求項１記載の方法。
51. 【請求項５１】請求項１記載の方法に従い製作されたデ
    バイス。
52. 【請求項５２】パターン像を生成するためのレンズシス
    テムにより、結像材料上にパターン形成された放射を投
    影することを含む少なくとも１回のリソグラフィ描画工
    程を含み、前記パターン形成された放射の透過を生じさ
    せるため、放射でマスクを照射するデバイス製作の方法
    において、前記パターン放射の透過経路は、そのような
    レンズシステムの背面の焦点面又はいくつかの共役な面
    上に置かれるよう規定された“背面焦点面フィルタ”を
    含み、前記フィルタは２つの形のフィルタ領域を含み、
    その１つは前記パターン放射に対して相対的に透明で、
    前記フィルタの通過部分を規定し、前記フィルタは前記
    マスクにより生じる散乱の程度に依存して、前記パター
    ン放射の一部の透過を阻止する働きをすることを特徴と
    する方法。
53. 【請求項５３】前記パターンの端部鋭敏さは、少なくと
    も0.2μｍ程度である請求項52記載の方法。
54. 【請求項５４】前記パターンの最小形状寸法は、最大1.
    0μｍである請求項52記載の方法。
55. 【請求項５５】前記パターンの全体は、前記マスクの同
    時照射により生成する請求項52記載の方法。
56. 【請求項５６】前記パターンはステップ・アンド・リピ
    ートにより生成する請求項52記載の方法。
57. 【請求項５７】背面焦点面フィルタはある程度以上の散
    乱の透過を阻止する請求項52記載の方法。
58. 【請求項５８】相対的に透明な領域は、レンズシステム
    の光学軸上の円状開孔である請求項57記載の方法。
59. 【請求項５９】背面焦点面フィルタはある程度以下の散
    乱の透過を阻止する請求項52記載の方法。
60. 【請求項６０】背面焦点面フィルタはある程度以上の散
    乱の透過を阻止する請求項59記載の方法。
61. 【請求項６１】前記マスクは２つの形のマスク領域を含
    み、それらは照射放射の異なる程度で散乱させ、それに
    よって前記パターン放射は、そのような散乱の程度によ
    りパターンが規定される請求項52記載の方法。
62. 【請求項６２】請求項52記載の方法に従い製作されたデ
    バイス。