(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子源を有し、マスク箔上に１または複数の透明なスポットの形で設けられた像を、ウエーハの前のビーム方向に配置された少なくとも２つの静電レンズによって、ウエーハ上に投影するための粒子ビームによる像投影システムであって、前記レンズの少なくとも一方は、１つまたは２つのチューブ電極（Ｒ1，Ｒ2）と孔を有し、ビームの光路上に配置されたプレートとによって形成された格子レンズであり、前記プレートは、光軸（Ｄ）に対して垂直に配置されており、前記プレートは、前記格子レンズにおける粒子ビームの方向における第１のもしくは中間の電極を形成するマスク泊（Ｍ）により形成されることを特徴とする粒子ビームによる像投影システム。
【請求項２】
さらにレンズがマスクとウエーハとの間のビーム光路上に配置され、このレンズはチューブ状の電極とプレートからなり、このプレートはウエーハによって形成され、前記チューブ状電極はウエーハの直前に位置していることを特徴とする請求項１に記載の像投影システム。
【請求項３】
前記マスクが３極格子レンズの中間電極であり、第２のレンズがマスクとウエーハの間に、イマージョン（液浸）レンズとして形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の像投影システム。
【請求項４】
前記マスクが３極格子レンズの中間電極であり、第２のレンズがマスクとウエーハの間に、非対称シングルレンズとして形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の像投影システム。
【請求項５】
前記マスクが２極格子レンズの第１の電極であり、このレンズに続いて第２のレンズが２極イマージョン（液浸）レンズとして形成され、そして第３のおよび最後のレンズが、マスクとウエーハの間に、非対称シングルレンズとして形成されていることを特徴とする請求項１に記載の像投影システム。
【請求項６】
前記イオンのクロスオーバーポイントが電場のない空間に位置していることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の像投影システム。
【請求項７】
前記クロスオーバーポイントの領域におけるイオンのエネルギーはウエーハ上のそれより高いことを特徴とする請求項６に記載の像投影システム。
【請求項８】
マスクとウエーハの間のビーム光路がクロスオーバーポイントを持たないことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の像投影システム。
【発明の詳細な説明】
リソグラフィー工程は、半導体素子を生産するためになされなければならない種々の工程の中でもとりわけ重要である。簡単に言えば、各々のリソグラフィー工程は、フォトレジスト、または短く「レジスト」と呼ばれる感光（あるいは粒子ビームに感じる）材料の薄いシートを、特にシリコン製のウエーハ上に付けることから始まる。その後、リソグラフィー装置が、レジストが設けられたウエーハ上に、一つまたはいくつかの透明なスポットの形のマスク上に存在する構造を投影する。そこでは、適切な光学素子がマスクとウエーハとの間に配置される。ウエーハ上のマスクの投影構造の拡大はほとんどウエーハよりもかなり小さい。この投影工程の後、このウエーハはその位置を変えられ、同一構造のマスクがウエーハ上の異なる個所に投影される。この投影および移動のプロセスは、ウエーハの全表面がなされるまで何度も繰り返される。次にレジストを現像することによって、たとえば、レジストがない部分が形作られたの所望のサンプルがウエーハ上に得られる。このウエーハは、さらなる工程において、エッチング、イオン注入あるいは印加、およびドーピング物質の拡散などの公知のどの処理でも受けることができる。このウエーハは、これらのさらなる工程の後にチェックされ、レジストで再度コーテイングされ、最終的にチェス盤状の配列の同一のマイクロサーキットがウエーハ上に形成されるまで、前述の連続する全工程がほぼ１０〜２０回繰り返される。
今日用いられているほとんどのプロジェクション・リソグラフィー法はレジストを照射するために光を採用しているが、マイクロサーキットの構成要素のより小さな構造への要求およびより高い密度への要求は強く、これが、比較的長い波長の光を採用する解決方法における場合のように限定されない他の照射方法を見いだすための探索をするよう導いている。リソグラフィー装置にＸ線ビームを用いるための大きな努力が払われてきた。一方、たとえば粒子ビーム、特にイオンビームリソグラフィーなどの他の方法は、実際にはある程度、しかしほんの少ししか検討されてこなかった。
マスクとウエーハとの間に設けられた少なくとも２つの集束レンズによって、１つまたは複数の穴の形にマスク上に配置した構造の像をウエーハ上に形成するための粒子源、特にイオン源を持つ、好ましくはリソグラフィーの目的のための粒子ビームの、特にイオンの光学像投影システムについては、ヨーロッパ特許出願９３８９００５８．６に次のような設計のものがすでに提案されている。すなわち、２つのチューブ電極とこれらの電極の間に配置された第３の電極とからなる、いわゆる３極格子（グレイテイング）レンズなどの少なくとも１つの集束レンズが設けられている。前記第３の電極は、複数の穴を持つ板（プレート）、好ましくは格子（グレイテイング）として設計されており、このプレート、とりわけ格子は光軸に垂直に配置され、その結果、このプレート、すなわち格子によって、レンズが２つの領域に分けられている。ここで、前記３つの電極には異なる電圧が供給されることが好ましい。中央の電極として格子を持つ３極格子レンズのレンズ領域の１つは正の屈折力を持つことができ、また、第２のレンズ領域は負の屈折力を持つことができる。ここで、負の屈折力（分散領域）を持つレンズ領域の屈折力の絶対値は正の屈折力（集束領域）を持つレンズ領域の屈折力のそれよりも低い。この種の光学像投影システムの場合において、もし、分散領域における３次の像のデイストーション（歪曲）が集束領域のそれより大きいならば、屈折力の絶対量の違いにもかかわらず、像のデイストーション係数をかなりの程度まで補正することができる。
このように、３極格子レンズを使用することによって、各々の場合において、１つの像のデイストーション係数をレンズの像の方程式から消失させることが可能となる。ここで、残存する像のデイストーション係数もまた、たとえばヨーロッパ特許出願ＥＰ−８９１０９５５３、ＥＰ−９２８９０１６５、ＥＰ−９２８０１８１から知られている静電レンズと比較して小さな値であると仮定している。これはプレート電極あるいはむしろ格子電極を導入することによって達成される。このタイプの電極は静電発散レンズを作ることを可能にするからである。これに加えて、３極格子レンズを有するイオン光学リソグラフィーシステムにおいては、結果として生じるデイストーションを最小のデイストーション位置で減少することもできる。中央の電極として格子を持つ３極レンズを使用すれば、もしも、デイストーションの値が同一の画像フィールドサイズに関係するのであれば、さらに、公知のシステムに関してマスクとウエーハの距離を減少することができる。結局、この投影システムの鮮明度は実質的に増加する。なぜなら、中央電極として格子を持つ３電極レンズは各々の場合に、極めて小さな像のデイストーションしか持たず、したがって、レンズがウエーハとマスクとの間に位置する場合には、像のデイストーションの補正はさほど重大なものではない。
発散および収束レンズの順序が逆になれば、すなわち、もしも、たとえば格子として設計された電極が発散する２極格子レンズの第１の電極を形成し、たとえば収束レンズガフィールドレンズの形でその後に続くのであれば、本質的に、この効果は達成される。用語、「フィールドレンズ」あるいは「イマージョン（液浸）レンズ」は、このケースにおいては、異なる電位に配置されている２つの同軸の、循環的に対称的な電極（たとえば管状電極）の配置にあてはまる。
もしも、一方で、格子の孔およびそれらの間隔がきわめて小さく（マイクロメータのオーダーで）なるように維持され、イオンビームによる照射領域における格子の両側での場の強さが可能な限り同じであれば、プレートの孔によって、あるいはむしろ格子の孔によって生じる干渉を避けることができる。
格子を用いるときの問題は、微細な孔および水平部分のために、格子がきわめて薄く、さらに比較的広い領域をカバーしなければならず、したがって、損傷に対してきわめて敏感であり、その結果、その製造プロセスに関しても、レンズの使用期間中においても一定の監視が必要となる。この目的のためには、格子がこの機械から除去され、洗浄され再度正しい位置に取り付けられなければならない。このそれぞれの際に、その脆さのために損傷を受け、破壊される危険がある。
したがって、本発明の目的はこの問題を回避することである。この目的に対し、本発明は、粒子ビームの、特にイオンの光学像投影システム、好ましくはリソグラフィーの目的のためのシステムを提案するものである。このシステムは、粒子源、特に、マスク箔上に１または複数の透明なスポット、とりわけ孔の形で設けられた構造の像を、ウエーハの前のビーム方向に配置された少なくとも２つの静電レンズを介してウエーハ上に形成するためのイオン源を有する。ここで、前記レンズの少なくとも一方は、１つまたは２つのチューブ電極と、孔を有しビームの光路上に配置されたプレートとによって形成されたいわゆる格子レンズである。プレートは光軸に対して垂直に配置されており、本発明によれば、プレートは、格子レンズの中間電極またはビーム方向に見られるように、第１の電極を形成するマスク箔により形成される。各々の場合において、イオンビームの方向に見られるような後に続く電極とともにマスクは、３次元の像のデイストーションが後続の集束レンズによって最小の残留値に補正されるような発散レンズを形成する。
公知の設計の格子をマスクと置き換えることによって、設けられている要素の１つだけ、すなわち、マスク自身に、その製造中あるいは使用中に最大の精度が要求される。他のすべての実施例の場合においても、同じように高い精度で製造されるべきであるが、同様に高い精度で製造されるべき他の要素については省略される。また、これら第２の要素を適切でないものとするような欠陥の発生が防止される。
本発明の他の実施例において、マスクが３極格子レンズの中間電極の代わりとなっているイオン光学像投影システムは、他の像形成要素として、フィールドレンズあるいは非対称単（シングル）レンズの形での集束レンズを有する。この場合の非対称シングルレンズは、すべての電極が異なる電位となるように設けられた３極レンズであることが理解される。非対称シングルレンズは、等価の像投影特性を持つ発散レンズと較べかなり小さな像のデイストーションを持っているために、用いられている。
その中間電極が現在マスクであるような３極格子レンズにおいて、第１の領域は実際上マスクのための照射レンズに相当し、また、第２の領域は、そのデイストーションがビームの光路上にある後続のレンズによりかなり大きな程度まで補正される発散レンズ（負の屈折力）に相当する。
さらに他の実施例において、マスクは２極格子レンズの第１の電極を形成する。このレンズから、ビーム光路にフィールドレンズ、その後、非対称単レンズが続く。この場合、ウエーハの前の最後のレンズの像デイストーションは、マスクを有する発散レンズのデイストーションによって、および後続のレンズによって補正される。
公知の設計（ヨーロッパ特許出願９３８９００５８．６）において格子が置かれている場所に、今、マスクが置かれているという事実によって、格子面は、対物面となっている。マスクの孔は、公知の設計における格子の孔の役割をはたすため、有孔電極レンズ（アパーチャーレンズ）を形成する。しかしながら、マスクは今、像形成の対象物であり、像平面に像が形成されるであろうため、光学の法則によれば、１つの対象ポイントから出射するすべての粒子が１つの像形成ポイントに収束するから、マスクの孔から出る粒子の角度の小さな変化については、結像の際の効果においてかなりの程度まで無視することができる。
本発明によるこの種の設計のさらに他の実施例において、マスクは、２極格子レンズの第１の電極を形成し、ビームの交差するポイント（「クロスオーバー」）がウエーハの前の最後のレンズ前面の、すなわち、フィールドレンズと非対称単レンズとの間の、ビーム方向の電場のない空間に置かれている。さらに本発明の他の実施例においては、いわゆる確率論的空間電荷効果（下記参照）が最小となるよう充分高いエネルギーにイオンを加速するようなフィールドレンズを設けることができる。非対称シングルレンズにおいて、イオンのエネルギーは、必要であればウエーハの位置で要求されるエネルギーに減少させることができる。
以下、本発明を、例示の方法により、図面に基づいて詳細に説明する。
図１ａは、交差点（クロスオーバー・ポイント）を持ち、デイストーションの補正を持つ本発明による第１の実施例のイオン・リソグラフィーシステムの構造およびビーム光路の簡略化した側面図であり、
図１ｂは、クロスオーバー・ポイントのない第１実施例の同様の図であり、
図２は、デイストーションの補正を持つ第２の実施例のイオン・リソグラフィーシステムを示し、
図３ａおよび３ｂは、色欠陥の補正を持つ図１ａおよび１ｂおよび図２に示されているタイプのイオン・リソグラフィーシステムを同様に示し、
図４は、３つの電極を有し中央電極がマスクによって形成されているレンズの軸上の長さ方向の断面図であり、
図５は、同様に、図４に示されているような収束レンズと、ウエーハ前面に配置されたフィールドレンズの形のもう１つのレンズとの組み合わせの軸上の長さ方向の断面図であり、
図６は、マスクが格子電極を形成する２極格子レンズを有するイオンプロジェクション装置の簡略化された軸上の長さ方向の部分断面図であり、
図７は、図６による配置についての、色解像力のデイストーションの進行とウエーハ位置に依存するデイストーションとを示しており、
図８は、ウエーハ前面に補正レンズを有する、図１ｂのそれと同様の図であり、
図１（ａおよびｂ）によれば、イオン光学像投影システムは、マスクＭ上に設けられた構造の像をウエーハＷ上に形成するためのイオン源Ｑを有している。この構造はマスクＭに少なくとも１つの孔があることによって存在する。第１実施例において、図４および図５により詳細に示されているチューブ電極Ｒ１，Ｒ２としての２つの電極が設けられ、これらのチューブ電極Ｒ１，Ｒ２の間に配置された第３の電極がマスクＭにより形成されている。マスクＭはこの像形成システムの光軸に対し垂直に配置されており、レンズを２つの領域ＰおよびＮに分割している。異なる電位Ｕ１，Ｕ２およびＵ３がこの３つの電極、すなわち、２つのチューブ電極Ｒ１，Ｒ２およびマスクＭにより形成される電極に与えられている。図面中において、所望のビームが１によって示されており、実際のビームが２によって示されている。
記載された例において、レンズ領域Ｐは正の屈折力を有し、レンズ領域Ｎは負の屈折力を有している。しかしながら、３極レンズＧ３の全屈折力が正となるように、負の屈折力を有するレンズ領域Ｎの屈折力の絶対量は正の屈折力を有するレンズ領域Ｐの屈折力よりも小さくなっている。
さらに、図４および図５より、負の屈折力を有するレンズ領域Ｎのチューブ電極Ｒ２が正の屈折力を有するレンズ領域Ｐのチューブ電極Ｒ１のマスクに対向する部分よりも小さな直径（ほぼ半分のサイズ）を有することは明らかである。負の屈折力を有するレンズ領域Ｎの電極間の電圧比（Ｕ３−Ｕ０）／（Ｕ２−Ｕ０）は、同じように、正の屈折力を有するレンズ領域Ｐの電極間の電圧比（Ｕ３−Ｕ０）／（Ｕ１−Ｕ０）より小さい（ほぼ３分の１）。ここで、Ｕ０は採用される荷電粒子の運動エネルギーがゼロとなる位置のポテンシャルである。
マスクＭの両側で、イオン線ビームによって照射される各領域について可能なかぎり同一の場の強さを与えるために、真剣な努力がなされた。
格子としてのマスクを有する３極格子レンズにおいて、第１の領域は実際上マスクのための照射レンズに相当し、第２の領域はデイストーションが後続の集束レンズＬ２によってかなりの程度補正される発散レンズ（負の屈折力）に相当する。公知の設計（ヨーロッパ特許出願９３８９００５８．６）において格子が配置されている位置にマスクが配置されている事実によって、格子面は今、対物面（オブジェクト・プレーン）となっている。マスクにおける孔は、実際上、格子の孔を形作る。ここで、このマスクの孔は格子の孔の有孔電極レンズと同一の効果を持つ。しかしながら、すでに述べたように、マスクＭはオプチカル・カラムに像形成されるべき対象物である。ここで、対象物は像面に像形成される。光学の法則によれば、マスクの孔から出射する粒子の角度の小さな変化は、１つの対物ポイントから出射するすべての粒子が１つの像形成ポイントに収束するから、像を形成する際の効果においてかなりの程度まで無視することができる。
この説明は第２のレンズＬ２の設計を非対称シングルレンズとして、およびフィールドレンズとしての両方に適用できる。
箔（たとえば、シリコン製の）に形成された孔の形の、像形成されるべき構造を有するマスクは、きわめて小さな仮想的線源サイズ（ほぼ１０μm）のイオン源とこれに続く照明装置によって照明される。この照明装置は２つの多極とこの２つの多極の間に配置された質量分離器とを有することができ、ここではダイアグノシス（分析）システムが用いられている。第１実施例における前記マスクは、全体に正の屈折力を有し３つの電極Ｒ１，Ｒ２，ＭからなるレンズＧ３の外側の電極間に配置されている。
特別な実施例（図１ａ）において、レンズＧ３は交差領域（クロスオーバー）Ｃ、すなわち、その像側焦点背後にイオン源の実像を作りだす。ウエーハＷの前に配置された第２の集束レンズＬ２の物体側焦点は、ほぼクロスオーバーＣの位置に配置される。このようにして、すべてのビームは軸にほぼ平行に集束レンズＬ２を通り、ほぼテレセントリックな像形成システムが得られる。これは、ウエーハＷのずれが小さい場合に、像形成のスケールがイオン光軸方向に変化しないという利点がある。
他の実施例（図１ｂ）において、この配置の場合には、マスクの像をクロスオーバーなしに作ることができる。縮小した象を形成する場合には、テレセントリシテイは失われる。これにおいて、きわめて小さな角度（ほぼ６ミリラジアン）がウエーハのところで可能である。テレセントリックシステムを回復するために、本発明により、集束レンズＷＬをウエーハＷの前に直接設けることができる（図８）。この手段によって、ビームは軸にほぼ平行な状態でウエーハに衝突する。本発明によれば、この集束レンズは、単一のほぼチューブ状の電極がウエーハの前に直接配置され、それと較べて少し異なる電位を持つように形成することができる。この電極は、ウエーハとともに、プレート、すなわちウエーハ自身を電極として有し、したがって発散レンズとして機能する、いわゆるウエーハレンズを形成する。これは、イオンがウエーハへの途中で減速されるように、ウエーハの前に置かれた電極の電位が設定されている場合である。格子を持つ３極レンズの具体的な設計において、チューブ電極Ｒ１，Ｒ２の対向する端部間の距離は１３５ｍｍに達する。マスクＭとして形成された電極は、チューブ電極Ｒ１の出口から９０ｍｍの距離のところに配置されている。ここで、この出口の直径は６００ｍｍに達し、チューブ電極Ｒ２の入口の直径は３００ｍｍに達する。チューブ電極Ｒ２の出口はマスクＭとして形成された電極から６７５ｍｍ離れており、チューブ電極Ｒ１の入口は中央電極を形成するマスクの前の１３５０ｍｍのところに設けられている。マスクＭに対向するこの出口から５８５ｍｍの距離のところでは、チューブ電極Ｒ１の内径は６００から３００ｍｍに減少している。
図６に示されている変形の場合において、マスクＭは発散格子レンズＧ２の第１の電極を形成している。その後に収束レンズＬ１が続き、ビームの光路のウエーハ面の前に設けられ、非対称シングルレンズとして形成される第２の収束レンズＬ２がさらに続いている。レンズの最後の電極の電位は、続いているレンズの第１の電極のそれと常に同じであるため、これら２つの電極は、図６にも示されているように、各々の場合に物理的に単一電極として形成することができる。したがって、マスクとウエーハ間の全イオン光学的カラムを単一の「マルチ電極レンズ」と、この場合には、異なる屈折領域、すなわちＧ２，Ｌ１およびＬ２を有する５極レンズとみなすことができる。適切なこととしては、たとえば、線源とウエーハとの間の距離を減少するために、マスクの前に照明レンズ（図６には示されていないレンズなど）を設けることもできる。
マスクＭが中間電極を形成する前述の３極レンズに対し、図６に示されているような配置の場合には、マスクの前および後ろの場の強さが異なっており、その結果、ミニレンズ効果（フライズアイズレンズ効果）がマスクの孔に起因して起こる。しかしながら、第２の電極に対向するマスク面での電場の強さがきわめて低いために、また、像形成される対象物がマスクであるが故に、このミニレンズの効果は無視できるほど小さい。電場の中で箔が動くことによって生じるに違いない作用により、マスクＭに生じるすべての振動を避けるために、場の強さは低いことが望ましい。これは、マスクＭを直ちに取り替え、セットすることを可能にする。図６に示されている配置は、マスク孔の像を２ミリラジアンより良いテレセントリック性を持ってウエーハＷの面上に投じることを可能にする。この高いテレセントリック性はウエーハＷの面上にほぼ１０μmの鮮明度を生じる。したがって、この実施例において、ウエーハが光軸における位置を変えたときでも、像形成のスケールおよび解像度が維持されるだけでなく、特にデイストーションを小さく維持することもできる。
図６に示されている概念の場合において、イオンビームがマスク・フィールド（広がり）のエッジの位置で、１．５°より小さな角度で６０x６０mm2のマスク構造・フィールド（広がり）に衝突する。３°のバイアスを持つ３μmの厚さのシリコン箔にマスクの孔を形成することができる。このようにして、マスクエッジに起因して生じる影のデイストーションなしに、３μmの厚さのマスク用箔に、たとえば０．４５μmの孔幅を持つライン状の格子を達成することができる。ウエーハＷとマスクＭとの間の距離はたとえば２１７１．５１ｍｍであり、最大径は１１８０ｍｍである。
本発明による装置は、実施例のそれにかかわりなく以下の特性を持つ。
ａ）この配置がクロスオーバーを持つ場合、レイ・ビームは一般に、マスクに続き、および／あるいはマスクを含む収束レンズＧ３Ｎ（図１）およびＧ２およびＬ１（図２）によって、糸巻き（クッション）型の残存デイストーション（領域Ａ）を経験する。クッション型の残存デイストーションはクロスオーバーの後、変化し、たる型の残存デイストーション（領域Ｂ）になる。
図１ａおよび２は、ウエーハＷの前に配置された収束レンズＬ２のデイストーション効果によって、ビームは、たる型のデイストーションの領域Ｂを減少させ、このたる型のデイストーションの領域に隣接するクッション型のデイストーションの領域Ａ’を作り出す付加的な偏りを生じる。図１ｂを参照すれば、クロスオーバーのない配置の場合において、収束レンズＧ３Ｎによって生じるクッション型のデイストーションはレンズＬ２によって減少し、最終的にたる型のデイストーション（領域Ｂ）になる。
１つの面が、ウエーハＷの前に配置された集束レンズＬ２の後に形成される。この面において、マスクとウエーハの間に置かれたレンズによって生じたデイストーションは補正される（最小デイストーション面）。しかしながら、これは３次のデイストーションについてのみ適用され、５次および６次のオーダーのより小さなデイストーションは残る。その結果、デイストーションは完全にはなくならず、重要ではあるが最小に保たれるだけである。ウエーハレンズＷＬを用いれば（下記参照）、デイストーションをさらに小さくすることに寄与することができる。
図６に提案されている実施例におけるウエーハ位置の、所望の位置に対するビーム方向の偏りによる残存デイストーションの依存性は、実際上、ヨーロッパ特許出願９３８９００５８．６に提案されている装置におけるのと同じように増加して進行する。ここで、マスクの像を形成するために２つの３極格子レンズが用いられる（図７）。また、デイストーションの最小値は前述の応用例の場合よりも小さい。これは、高いテレセントリック性とともに、ほぼ１０μmの鮮明度をもたらす。この鮮明度は、従来の光の光学要素を用いる像形成方法により得られる鮮明度よりも実質的に良い。たとえば、０．２μm構造のものの製造中に高エネルギーの紫外光（「深紫外線」）を用いるフォトリソグラフィーの場合においては、鮮明度は同様に、たかだか数１０μmの範囲内にある。このような低い鮮明度で集積回路を作り得るためには、光の光学要素を用いる場合において、ウエーハの表面を水平にすることが必要であり、このリソグラフィーは最上層（「最上表面への像形成」）においてのみ行われ得る。そして、これには高いコストが予想される。
ｂ）図１ｂおよび２に示されている配置において、図３ａおよび３ｂから図式的に明らかなように、ウエーハＷの前に配置された第２の収束レンズの後ろの所定の像面Ｅのために２つの収束レンズＬ１およびＬ２の効果により、色欠陥のための補正が与えられる。所望のエネルギーE0より小さなエネルギーE0−ΔE0を有するビーム（図３に破線で示されている）は、マスクＭを電極として含むレンズＧ３およびＧ２＋Ｌ１内において、所望のエネルギー（実線で示されている）を有するビームよりも大きな程度まで偏向させられる。その結果、このビームは、前記所望のビームよりも軸から離れて、ウエーハＷの前に配置されたレンズＬ２に入る。したがって、このビームはその低いエネルギーにより光軸に関してもどるように大きく偏向させられ、その結果、ウエーハＷの前に配置された収束レンズＬ２の背後の所定距離のところで前記所望のビームと出会う。この面Ｅにおいて、１次の色欠陥は消滅する。残存デイストーションである２次の色欠陥はここでもまた残る。すなわち、所望のビームからのエネルギーの偏りの２乗に比例するデイストーションが残る。
図１ａに示されているような配置の場合において、ウエーハレンズＷＬは色欠陥を最小にするように用いることができる。
ｃ）３つの関連する面、すなわち、マスクＭのガウス像面、最小のデイストーションの面（図１および２）および最小の色欠陥の面（図３）は通常一致しない。しかしながら、レンズおよびイオン光軸上のイオン源の位置を適切に選ぶことにより、ビーム光路をほぼ平行に維持しながら、前記３つの面がレンズＬ２の出口のところで一致することが可能となる。もしウエーハＷが、この３つの面が一致するところに配置されるなら、これは、デイストーションおよび色欠陥の両方とも最小にする効果を持つ。
クロスオーバーを持つ上記のすべての実施例（図１ａ、図２および図６）において、可能な最高のエネルギーはクロスオーバーの位置で達成される。これは、いわゆる確率論的空間電荷効果が最小となる利点がある。クロスオーバーは、すべての場合に、レンズＬ２の前に電場のない空間に存在する。
確率論的な粒子の偏向は、たとえば、光学６９（１９８５、第１２６から１３４ページ）におけるエイ・バイデンハウゼン、スピアおよびエイチ・ローズによる論文「フォーカスされた粒子ビームにおける確率論的なレイの偏向」の中で議論されている。確率論的空間電荷効果は、像を投影するプロセス中に解像度の欠陥、すなわち、イオンの光学構成要素が達成し得る最大解像度の減少をもたらす。この影響の大きさは、他のことがらの中で、クロスオーバーでのエネルギーに依存し、これは実際、上記論文に次の式が示されている。
δX〜E5/4
ここで、δXは解像度の劣化を示し、Eはクロスオーバーでのイオンのエネルギーを示す。
以下の表は、図６に示されているような本発明によるイオンプロジェクション・リソグラフィー・システムの一実施例についての計算結果を示す。
0003678749.tif 000002
上記の条件の下で、電位U1とU2を持つ１つのレンズの２つの電極間の電圧比は次のように理解されるべきである。
(U2-U0)/(U1-U0)
ここで、U0は、荷電粒子の運動エネルギーがゼロに等しい位置での電位である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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