(57)【要約】      （修正有）【課題】高精度で事前規定されたパターンに基づいた運動エネルギーの値の広いスパンを有するイオンで基板を照射する手段を提供する。【解決手段】エネルギー保有帯電粒子のイオンビーム２によってターゲット４１を照射するための粒子ビーム露光装置であって、前記エネルギー保有帯電粒子を指向イオンビーム２１内に発生するとともに形成する照明システム１０１と、指向ビームの経路内のエネルギー保有粒子を透過するアパーチャと、該アパーチャを通ってパターン規定手段からの照射されるパターン化ビームを形成するパターン規定手段１０２と、パターン規定手段の後方に配置され、パターン化ビーム２２を投射システム３１の後方に配置されたターゲットに投射する投射システムとを備えている。本装置は、さらに構成ビームの経路に対して実質的に平行に向けられ、このビームの少なくとも断面を横切って一定である電位勾配を含む加速／減速手段をさらに備えている。【選択図】  図１
2005039254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー保有帯電粒子のビーム（２）によってターゲット（４１）を照射するための粒子ビーム露光装置（１，４，７，８）であって、
前記エネルギー保有帯電粒子を指向ビーム（２１）内に発生するとともに形成する照明システム（１０１）と、
ビームの方向に沿って見られるように照明システムの後方に配置されたパターン規定手段（１０２）であって、指向ビームの経路内のエネルギー保有粒子を透過するアパーチャを有するパターンの位置付けるように適用されており、従ってアパーチャを通ってパターン規定手段からの照射されるパターン化ビーム（２２）を形成するパターン規定手段（１０２）と、
パターン規定手段（１０２）の後方に配置され、パターン化ビーム（２２）を、投射システムの後方に配置されたターゲット（４１）に投射する投射システム（１０３）と、
を備え、さらに
ビームの経路に対して実質的に平行に向けられた電位勾配を含む少なくとも一つの加速／減速手段（３２，１４，１７，１８）をさらに有し、この電位勾配が加速／減速手段を透過するビームの少なくとも断面を横切って一定である粒子ビーム露光装置。
【請求項２】
投射システム（１０３）の要素として実現された加速／減速手段（３２，１８）を有する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
投射システムがビームの方向に沿って見られるように加速／減速手段の前方に配置された縮小プロジェクタ（３１）を備えている請求項２に記載の装置。
【請求項４】
加速／減速手段が、５０ｋＶ電位差を超える対応するエネルギー差によって帯電粒子を加速／減速する静電勾配管（３２）である請求項３に記載の装置。
【請求項５】
加速／減速手段が、１００ｋＶ電位差を超える対応するエネルギー差によって帯電粒子を加速／減速する静電勾配管（３２）である請求項３に記載の装置。
【請求項６】
投射システムがビームの方向に沿って見られるように加速／減速手段の前方に配置された縮小プロジェクタ（３１’）を備えている請求項２に記載の装置。
【請求項７】
加速／減速手段が、ｎを帯電粒子の電荷数としたとき、ｎ・２０ｅＶより低いエネルギーに減速する静電勾配管（１７，１８）である請求項６に記載の装置。
【請求項８】
ビームの方向に沿って見られるようにパターン規定手段（１０２）の直前に配置された加速／減速手段（１４、１７）を備えている請求項１に記載の装置。
【請求項９】
電位勾配が加速／減速手段（３２）の長さの少なくとも一部に沿って実質的に一定である請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
帯電粒子が多数回帯電された請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
帯電粒子が、Ｚ≧２、好ましくはＺ≧１８の重イオンである請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はイオンでターゲットを照射する装置、詳しくはイオンをターゲットにインプラントする装置に関する。より詳しくは、本発明はエネルギー保有帯電粒子のビームによってターゲットを照射するための粒子ビーム露光装置であって、前記エネルギー保有帯電粒子を指向ビーム内に発生するとともに形成する照明システムと、ビームの方向に沿って見られるように照明システムの後方に配置されたパターン規定手段であって、指向ビームの経路内のエネルギー保有粒子を透過するアパーチャを有するパターンを位置付けるように適用されており、従ってアパーチャを通ってパターン規定手段から照射されるパターン化ビームを形成するパターン規定手段と、パターン規定手段の後方に配置され、パターン化ビームを、投射システムの後方に配置されたターゲットに投射する投射システムとを備える、粒子ビーム露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、この種の装置は出願人による米国特許第４，９８５，６３４  号（＝ＥＰ  ０  ３４４  ６４６）  に開示されている。さて、この装置は主としてリトグラフ目的のために意図されたもので、ここでレジストで覆われた基板のようなターゲットが、このターゲット（すなわち、レジスト・カバー）の指示領域を現像するためにイオン・ビームに露呈される。この使用法はイオン照射のエネルギー衝撃に利用し、例えばイオン照射の他の使用法は、ターゲット層へのイオンのインプラント、ドーピング、照射誘起混合物、準安定物質の照射誘起相転写等がある。これらの適用の内あるものは高エネルギー、すなわち数１００ｋｅＶ、数ＭｅＶの範囲、またはこれよりも高いエネルギーを有するイオンを必用とする。
【０００３】
Ｊ．Ｄ．ジラスピイ保管による記事、「高帯電イオンによるマスク化イオン・ビーム・リトグラフ」、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ  １６（６）（１９８８），ｐｐ．３２９４−３２９７がｑ＝＋４４ｅの正電荷を伴うＸｅイオンを使用してレジスト上にマイクロメータ幅の一連のドットを生成する方法を開示している。Ｘｅイオンは電子ビーム・イオン・トラップ（ＥＢＩＴ）源内で発生され、この種の源はＴ．Ｗｅｒｎｅｒ他による記事、「ドレスデンＥＢＩＴ」Ｎｕｃｌ．Ｉｎｓｔｒ．ａｎｄ  Ｍｅｔｈ．ｉｎ  Ｐｈｙｓ．Ｒｅｓ．Ｂ１７８（２００１），ｐｐ．２６０−２６４に開示されている。パターンの規定に対して、Ｊ．Ｄ．ジラスピ他が開口部のある二次元アレイを伴うステンシル・マスクを使用している。このステンシル・マスクはレジストで覆われたターゲットの頂部上に直接配備されている。接触マスクは種々の問題がある。特に、ターゲット上に形成されるべきパターンはマスク内に同じスケールで存在しなければならず、また高エネルギーイオンによるマスクの照射はその寿命を著しく低下させる。
【０００４】
一方、非接触マスクはリトグラフ投射装置により周知である。しかし、これらの高エネルギーを有するイオンのイオン光学処理は、使用される静電レンズで同様の高電圧を必用とするために最新技術によるイオン−ビーム・リトグラフ装置においては困難である。
【０００５】
一方、超低エネルギーによる適用例も魅力的であり、イオンの運動エネルギーが、これまでリトグラフ装置に関して、さらに関連するシステムに使用されてきているエネルギー値の十分低いイオンであり、また電荷当り１０００ｅＶの範囲から下って数ｅＶである。基板とイオンとの主たる相互作用がイオンの位置エネルギーであるための低運動エネルギー手段が、基板からの電子がイオン−表面相互作用中にイオンに転換されたときに自由に設定される。
【特許文献１】米国特許第４，９８５，６３４  号（＝ＥＰ  ０  ３４４  ６４６）
【非特許文献１】Ｊ．Ｄ．ジラスピイ保管による記事、「高帯電イオンによるマスク化イオン・ビーム・リトグラフ」、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ  １６（６）（１９８８），ｐｐ．３２９４−３２９７
【非特許文献２】Ｔ．Ｗｅｒｎｅｒ他による記事、「ドレスデンＥＢＩＴ」Ｎｕｃｌ．Ｉｎｓｔｒ．ａｎｄ  Ｍｅｔｈ．ｉｎ  Ｐｈｙｓ．Ｒｅｓ．Ｂ１７８（２００１），ｐｐ．２６０−２６４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は高精度で事前規定されたパターンに基づいた運動エネルギーの値の広いスパンを有するイオンで基板を照射する手段を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は最初に説明したような装置によって達成されるが、さらにビームの経路と実質的に平行に向けられた電位勾配を含む少なくとも一つの加速／減速手段を備え、その電位勾配は加速／減速手段を透過するビームの少なくとも断面全体に一定である。
【０００８】
マスクの背後で、使用されるイオンに最終エネルギーを付与する加速／減速手段を設けることで、多数の利点が得られる。本発明は帯電粒子ビームの加速／減速を伴う確立された投射光学システム技術（例えば、米国特許第，４，９８５，６３４号に開示されたような）の組み合わせがある。従って、使用されたステンシル・マスクの寿命だけでなく解像度が、ターゲットで使用されるべき独特の運動イオン・エネルギー、例えば超低エネルギーＥ＜ｎ・２０ｅＶ（ここにｎはイオンあるいは帯電粒子の電荷数）だけでなく高エネルギーＥ＞１００ｋｅＶにおいてさえも適正化される。
【０００９】
高イオン・エネルギーの場合において、マスクでのエネルギーが典型的に電荷当り５ＫｅＶである一方で、投射システムが電荷当り１００ｋｅＶ未満の比較的低いイオン・エネルギーで作動できる利点がある。従って、マスクに対して、照射ストレスは低く保たれ、工業設備に必用とされる高い寿命が得られ、またマスク製造のための標準技術および従来のイオン・ビーム技術から知られているようなマスクのための保護カバーが使用できる。最終加速の前に、比較的低いイオン・エネルギーのために、イオン光学システムが光学コラムの全長、従ってツールのフットプリントおよび高さが製造環境内で実行するのに十分小さく維持することができるイオン−ビーム投射に適した静電電圧と電界強度のために設計できる。
【００１０】
種々のイオン・エネルギーを達成するために、エネルギー保有帯電粒子が多数回帯電されたときに有利である。イオン・エネルギーがイオン電荷と電圧の積、（Ｅ＝ｑ・Ｕ）を用いて得られるので、従ってこれは所望のイオン・エネルギーを得るためには低い静電電圧を使用することができる。従って、Ａｒ＋ｎ（ｎ≧９）またはＸｅ＋ｎ（ｎ≧４４）のような高い帯電イオンで、ｎ倍の高い運動エネルギーが達成できる。これに関連して、種々の帯電粒子が使用できるが、重いイオンＺ≧２が好ましく、Ｚ≧１８がより好ましい。
【００１１】
本発明の好ましい変形例において、加速／減速手段が５０ｋＶ電位差を超える対応するエネルギー差による加速／減速帯電粒子を加速／減速するための静電勾配管である。この電位差は、ｎを粒子の電荷数としたとき、ｎ・５０ｋｅＶのエネルギー差と等価である。より好ましくは、エネルギー差は１００ｋＶ電位差を超えるものと対応する。本発明の有利な設備において、加速／減速手段の電位軽度は、加速／減速手段の長さ少なくとも一部、一般的にその主要部分に沿って実質的に一定である。
【００１２】
本発明は、最新技術の全静電電気光系に対して、粒子電荷の符号（サイン）が維持され、また粒子間の相互作用を無視することができ、すなわち、低電流であれば、帯電粒子の軌道が粒子の質量および電荷状態と関連がないという事実を使用する。従って、例えば４４倍に増大した運動エネルギーが、画像の倍率を変更することなしにＸｅ４４＋（Ｘｅ＋の代わりに）を使用することによって達成することができる。実際に、色彩収差だけでなく確率論的収差が高く帯電されたイオンを使用することによって改善され、一方幾何学的収差が単一帯電イオンに対するのと同様に維持される。電極間に発生する静電界強度の制限によって縮小投射システムの焦点距離の避けられない制限のために、また真空フィードスルーのために、高い電荷イオンの使用が投射技術を広げるのに有効な方法を提供している。例えば、米国特許第４，９８５，６３４号に開示されたのもがあり、より高い運動エネルギーが画像の品質を改善するとともに適用範囲が拡大される。
【００１３】
本発明の別の主要な利点は、倍化された帯電イオンにより、画像収差が低下される。色彩収差が、イオンに付与された高い運動エネルギーのために劇的に低下される。さらに、確率論的不明瞭さの効果が低下され、ｍ０．３  およびｑ−１．３にほぼ比例する。ここにｍはイオンの質量、ｑはその電荷である。従って、例えばＨｅ＋の代わりにＡｒ１８＋を使用することにより係数２０だけ確率論的不明瞭さの低下が達成される。
【００１４】
一方、イオンの減速が使用されるとき、同じシステムが基板に対して超低エネルギーを許容し、また短縮光学系の長さが、低粒子エネルギーのために劇的に縮小でき、また結果的に確率論的相互作用のような空間電荷関連不明瞭さが対応する方法で低下される。
【００１５】
マスク・レベルの前方または後方のいずれかにある減速手段が、続く投射システム内のエネルギーを低下し、これが投射システムの小型化製造を許容し、結果として光学性能が改善される。好ましくは、加速／減速手段はビームの方向から見てマスクまたはパターン規定手段の前方に直前に配置されるのが好ましい。
【００１６】
従って、高い運動エネルギーでパターン化するために、投射システムは構成ビームの経路に対して実質的に平行に方向付けられた電界を含んでいる加速手段を備えている。照明システムは付加的に減速手段を含んでおり、これがステンシル・マスクを通るイオンの望まない伝送と照射損傷を回避するマスク・レベルで低下エネルギーにつながる。このマスクは例えば小さい開口部を伴う膜構造を構成している。一方、低エネルギー目的のために、照明システムは投射システムに入る粒子の低下エネルギーにつながる減速手段を備えている。マスク・レベル後方の別の減速手段が、マスク・レベルで高いエネルギーを許容し、飽和現象による偏向と、マスクによる誘電相互作用による散乱のような効果を阻止することができる。次に、本発明を概略的に示す図を参照してより詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の第１の好ましい実施例に基づくインプラントグラフ装置１の全体を図１の概略全体図で示す。次の説明において、これらの詳細な説明は本発明を開示するのに必用とするもののみを示し、明快にするために、要素は図１では寸法に合わせて示していない。インプラントグラフ装置１の主要素は、図１に垂直方向下方に走行するイオン・ビーム２の方向に対応しており、照明システム１０１と、パターン規定システム１０２と、縮小投射システム３１と加速システム３２を含む投射システム１０３と、ターゲット４１を伴うターゲット・ステーション１０４を含んでいる。全装置１は、この装置の光軸に沿ってビーム２の妨げられていない伝播を高真空で保証する真空ハウジング（不図示）内に収容されている。図示実施例において、粒子−光学系１０１，１０３は静電レンズを使用して十分に実現されが、電磁レンズのような他の装置も十分使用できることに注意しなければならない。
【００１８】
照明システム１０１は、ガス源（不図示）によって供給される高帯電イオンのイオン源１１、エネルギー保有イオン、すなわち十分限定された（運動）エネルギーを有するイオンを放射する抽出システム１２を備えている。イオン源の代わりに、合焦素子を伴うビーム線が照明システム１０１に接続されるとともにその開始点としても使用することができる。従来のイオン−ビーム・リトグラフィに使用される典型的な源において、抽出後の運動エネルギーは、数ｋｅＶ、例えば５ｋｅＶである。図示実施例において、Ａｒイオンに対してＥＢＩＴ源が使用されるが、もちろん、他の重種（Ｚ≧１８）も同様に使用できる。ＥＢＩＴ源の一つの利点は、イオン源が容易に切り替えできることである。イオン種は多数回帯電され（ｑ≧＋２ｅ）、好ましくは完全にイオン化され（ｑ＝＋Ｚｅ）、またはほぼ完全にイオン化される（ｑ＝＋［Ｚ−ｎ］ｅ，ｎ≦１２）。電子−光学コンデンサ・レンズ系１３により、源１１から放出されえたイオンが、幅広く実質的にテレセントリック・イオン・ビーム２１に形成され、これがパターン規定手段１０２に方向付けられる。ＥＢＩＴ源から抽出されたイオン・ビームは、一般的に同時に多数の異なる電荷状態を含んでおり、これが基板に対して異なるイオン・エネルギーに導かれることになり、ある適用例では、特定する帯電状態が分離されなければならないことになる。この目的で、標準電荷分離装置、例えばウェイン・フィルターまたは二重焦点磁気スペクトロメータが使用できる。
【００１９】
パターン規定手段１０２において、ビーム２１はビームの経路内の特定位置に保持されたパターンｓｐを照射する。パターンｓｐは、複数のアパーチャからなり、図示実施例において、パターンは多数のアパーチャとしてステンシル・マスク上に、より一般的にはイオンの照射を透過する領域（ステンシル・パターン）として実現されている。従って、ビーム２はアパーチャから放出されるパターン化ビーム２２内（図１でパターン規定手段１０２の下方）に形成される。
【００２０】
次に、パターン化ビーム２２によって表わされたパターンが、電気−光学投射システム１０３によって基板４１上に投射され、ここでマスク・アパーチャ２１の画像が形成される。縮小要素３１が、一般的に４から２００の係数だけ縮小が保証される。好ましくは、ビーム２２はターゲット４１においてパターンｓｐのテレセントリック画像に形成される。投射システム１０３のイオン−光学機構を実行するように使用された静電レンズは、図１ではシンボル形態としてのみ示している。これは静電画像システムの技術的実現が、例えば本出願人による米国特許第４，９８５，６３４号および米国特許第５，４７２，０６２のような先行技術においてい周知だからである。
【００２１】
投射システム１０３の縮小要素３１は、一つまたはそれ以上のクロスオーバーｃを備えており、また例えば４×の画像縮小を実行する。より詳しく説明すると、５０よりも高い縮小が所望であれば、縮小要素３１は数クロスオーバーｃを伴う多段縮小画像システムとして実現することもできる。従って、例えば２００×の高画像縮小を実現できる。縮小要素３１の後方に、加速システムが設けられ、ターゲット４１に向かう途中のイオンの運動エネルギーを高める。例えば、加速システム３２が一定勾配管の長さに沿ってイオンのリニア加速を実現する管として実現される。
【００２２】
さらに、装置１００はイオン−光学システムに関するターゲット上のマスク・アパーチャの画像の位置を安定させることを許容するアライメント・システム６０を備えている。例えば、これはパターン規定システム内に、これもビーム２１によって照射される基準マークにより形成されるが、アライメント・システム６０に登録された（ターゲット４１上に照射するよりも）基準ビーム手段によって達成される。アライメント・システムの原理およびその好ましい要素は米国特許第４，９６７，０８８号に開示されている。このアライメント・システムはさらにマルチポール・パターン修正に関連する実時間帰還コントローラを使用するステージ移動内の偏差による画像配置誤差のための補正を保証することができる。
【００２３】
公知のイオン−ビーム・システムにおいて、アライメント・システムはターゲットの前方に正しく配置される。本発明に関して、減速／加速管がターゲットの前方にあるときは、管の出口電極と基板間の静電界のために「発散レンズ」の作用を生じるので、アライメント・システムを図１に示すように管の前方に配置することが一般的により好ましい。
【００２４】
図２は装置１内に使用される加速手段の原理を示す。リング形状電極３３のシーケンスが同軸状態に光軸に沿って等距離に偏位されている。異なる静電電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，．．．ＶＮがＮ個の電極に印加される。電極内の開口部の幅は、電圧のシーケンスによって確立された電界がイオン・ビーム２の透過する域に対して均一となることを保証するのに十分である。加速（減速）管の入口で合焦または焦点外しを減じるために、電界強度（イオンによって見られる）が管の始めで適度に増大される。従って、連続する電極（図３）間の電圧の差が一定である。ただし最初の数個の電極においては電圧差が、加速管の本体内で例えばゼロから最終レベルΔＶｍａｘに直線的に増大する。
【００２５】
図４において、図１の装置１に使用されたイオン装置の原理を示す。図４の上部および下部の横方向スケールは、対応する延長部でビーム２２内の構造を示すように異なっている。投射システム１０３が縮小されているので、スケールが図４に応じて縮小されている。既に説明したようにパターン規定手段１０２のステンシル・パターンｓｐが、イオン・ビーム２１をパターン情報を保有している構成ビーム２２に形成させる。こうしてビームが上述したように投射システム１０３を通して投射され、ターゲット４１上でステンシル・パターンｓｐの好ましいテレセントリック画像を形成する。
【００２６】
照射イオン・ビームが、ターゲット物質への経路の深さに基づく異なる方法でターゲットの物質に影響を与える。イオンがターゲットの表面に当るときに、ターゲット電極との相互関係のために方向の横変化なしにまず減速される。約２０ｋｅＶの初期イオン・エネルギーで、この電子停止が約２ｋｅＶ／ｎｍの長さ単位当りのエネルギー損失を生じる。従って、イオン経路がよく規定されたチャネルｃｈを形成する。イオンが比較的低いエネルギーで停止されたときに、いわゆる核停止が設定され、イオンの横への偏位による相当な方向変化が生じる。実際に、多数のイオン軌道が合計されたときに、核停止が典型的なクラブ状羽ｃｐに導かれる。
【００２７】
図５において、羽のシミュレーションを示す。ＳｉＯ２がかさばってくると、５ＭｅＶＡｒイオンの細いイオン・ビームが左から照射される。シミュレーションは、ジェームズＦ．ツェグラのＳＲＩＭ．ＥＸＥソフトウエアで実行された（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｅ．ｉｎｆｎ．ｉｔ／  〜ｃｏｒｖｉ／ｄｏｃ／ｓｏｆｔｗａｒｅ／ｓｒｉｍ２００３／ＳＲＩＭ．ｈｔｍ），（Ｃ）１９８４−２００２。
【００２８】
少数の「跳飛」イオンだけでなく、軌道がまず短い横方向寸法のチャネルｃｈに沿って走行しており、羽ｃｐに広がっている。
【００２９】
インプラントグラフは主として電子停止の範囲で作動し、物質の変形が超高解像度で達成することができる。これは図４にも示している。照射チャネルｃｈが構成されるべきカバー層４１２と埋込層４１１を透過する。例えば、埋込層４１１は準安定物質であって、ここで過渡期が、例えば磁気または構造的（再結晶化またはアモルファス）タイプまたは導電率が照射によって変化される導電層に誘導され、導電線等を規定するために抑制された導電率の選択された領域が形成される。イオンが下層ターゲット基板４１０内で停止されるだけであり、機械的支持以外に形成されるべき構造には寄与しない。
【００３０】
羽ｃｐの前方にあるチャネルｃｈの長さが、イオン・エネルギーの増大に伴って増大するので、高イオン・エネルギーが数μｍまでの相当な深さで構造層のために望まれる。上述したインプラントグラフ・システムのさらなる利点は、次の通りである。すなわち、
−分離マスクまたはパターン規定装置の使用のためにターゲットのコンタクト−フリー構造。
【００３１】
−パターン規定手段（マスク）が、低運動エネルギー、一般的に電荷当り数ｋｅＶ（これに反して、加速の終端でイオン・エネルギー、一般的に数１００ｋｅＶまたは数ＭｅＶ）のイオンによって影響を受けるだけである。これがマスクの寿命と徹底的にこの上に形成されたデリケートなパターンを高める。
【００３２】
−大きい画像縮小が可能である。これがターゲット上に、１０ｎｍの範囲またはそれ以下の構造サイズを伴うナノテクノロジーの適用の実現を可能にする一方で、マスク上の構造が大きいスケールで設計することができる。さらに、スケール縮小がターゲット面におけるイオンの密度を縮小係数の２乗だけ高める。
【００３３】
−加速装置３２の電界内の縮小光学系３１から放出されたテレセントリック・ビーム放射の加速のために、多数のアパーチャが減じられる。これが幾何学的画像誤差を減じるとともに、解像度、すなわち画像スケールを維持する。これがまたターゲットの高い深さないし解像度につながる。
【００３４】
−広範な画像フィールドを有する投射システムの使用が、高い生産性を許容する。
【００３５】
−異なるイオン種および同じイオン種の帯電状態が、エネルギー溶着、照射の深さ等の所望のパラメータに基づいて選択することができる。
【００３６】
−電子停止チャネルの浸透の大きい深さおよび長さのために、埋込層が構成できる。
【００３７】
−照射による構造、選択されたドーピング、イオン・ビーム誘導混合、クラスターのイオン−ビーム誘導形成等による構成のような種々の適用例。
【００３８】
最上面下の構造領域の他に、最外側表面領域の「潜在的構造化」、すなわち、基板へのイオンの位置エネルギーを溶着することによって構造化するのための高帯電イオンを使用する可能性もある。本発明による装置は、高ビーム・エネルギーで発生する同じ領域内の比較的低い運動エネルギー溶着のために、基板マトリックス下方の変化なしに、例えば生物学的物質または絶縁物の潜在的構造化を可能にする。従って、非常に高い表面感度および優れた空間解像度を達成することができる。注意しなければならないのは、潜在的構造化は、要素−特定効果であり、例えば金属上のＡｒ９＋が高帯電状態のために特別効果を示さず、一方絶縁体Ａｌ２Ｏ３上のＡｒ９＋が顕著なスパッタリングにつながり、単一帯電Ａｒ＋に対するよりも５０×大きくなる。
【００３９】
さらに、イオン−ビーム投射に対して多数の適用があり、非常に低い粒子エネルギー、すなわち、およそｅＶのエネルギーが必用である。この種の適用例は、例えば粒子−ビーム誘導表面化学適用例または上述したような「潜在的スパッタリング」であり、一方低エネルギー高帯電イオンの位置エネルギーがスパッタリングのために利用される。この種の適用例に対して、本発明の別の変形例は加速ではなくてイオンの減速のために使用される。特別状況において、加速に反対を意味する接頭語（ｄｅ−）を付して組み合わせた方式で使用される。
【００４０】
使用されるイオン種は、Ｚ≧３を伴ういずれのイオンでもよく、好ましくはＺ≧１８を伴う重いイオンが使用される。ターゲット内の照射イオンの化学作用（「イオン−ビーム誘導化学」）が重要であり、もちろんイオン種の選択が必用とされる化学要素によって決定される。例えば、インプランテーションに対して、元素Ｂ，Ｐ，Ａｓ，Ｉｎまたは金属原子が特に重要性がある。
【００４１】
粒子の高帯電状態のために、マスク・レベルで達成される運動エネルギーが所望（例えば、５ｋＶ電位を伴うＸｅ＋４４に対するマスク・レベルで２２０ｋｅＶ）よりも高い場合、減速手段が照明システムに使用され、マスク・レベルでビームのエネルギーを低下させる。この変形実施例を図６に示す。ここで、装置４は照明システム１０１とパターン規定手段１０２間に配置された付加的な減速管１４を備えている。他の要素に関連して、この装置４は図１の装置１に対応する。
【００４２】
イオン・エネルギーは、マスクの位置で低く、照射ストレスはより低く、結果的に工業的設備のために必用とされる寿命は長くなり、またマスク製造のための標準技術および従来のイオン−ビーム・リトグラフから知られているマスクのための保護カバーが使用できる。最終加速前の比較的低いイオン・エネルギーのために、イオン−光学系が、イオン・ビーム投射を容易にする静電電圧と電界強度のために設計することができる。
【００４３】
イオンが光学系の投射部に照射される前に、特に低いエネルギーをイオンに与える減速手段を設けることにより、多数の利点が特定光学投射システムから得られる。第１に、イオンの低エネルギーが合焦のための超低電極電位の使用が容易であり、またその結果低エネルギー・ビームを基板に投射するための光学コラム３１’の小型化が可能となる。第２に、光学軌道経路の短縮化が確率論的収差の相当な低下となり、従って低エネルギー高帯電イオンを伴う高解像度を達成するための基本的な利点となる。
【００４４】
減速管の使用が、イオンの連続する加速なしに本発明によって可能となる。低運動エネルギー・イオンの可能な適用例は既述した。図７および８はこの種の装置の例を示す。図７の装置７において、減速管１７はパターン規定手段（またはステンシル・マスク）１０２の前方に設けられている。図６の方法と非常に類似した方法において、イオン・エネルギーが数１０ｋｅＶの小さい値またはこれより低く低下され、ターゲット４１上に投射される。図８は装置８の変形例を示し、減速管１８がパターン規定手段の直後（直前ではなく）に配置されており、従ってこの場合、減速手段は投射システム１０３”の要素となる。この手段により、マスクにおけるイオン・エネルギーが投射システムの入口のイオン・エネルギーに関して増大することになる。これがイオン・マスク相互作用を低下させるとももに、マスクを超低エネルギーで帯電させる利点をもたらす。他の観点において、図１から６の内容に開示された説明が同様の方法に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施例によるインプラントグラフ装置の長さ方向断面を示す図である。
【図２】図１の装置に使用された加速管のレイアウトを示す図である。
【図３】図２の加速管内の電圧上昇を示す図である。
【図４】第１の装置に使用された高エネルギー・インプラントグラフの原理を示す図である。
【図５】細い高エネルギー・イオン・ビームによってターゲット内に発生された照射羽を示す図である。
【図６】図１の装置の変形例を示す図である。
【図７】低エネルギー・イオン照射のための本発明のさらなる実施例を示す図である。
【図８】低エネルギー・イオン照射のための本発明のさらなる実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  インプラントグラフ装置
２  イオン・ビーム
１１  イオン源
１２  抽出システム
１３  電気−光学コンデンサ・レンズ系
１８  減速管
２１  イオン・ビーム
３１  投射システム
３２  加速システム
４１  ターゲット
６０  アライメント・システム
１０１  照明システム
１０２  パターン規定手段
４１１  埋込層
４１２  カバー層
【図１】
2005039254.tif 000003
【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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