DE69937824T2

DE69937824T2 - Gerasterter strahl, elektonenstrahl-schreibstrategie mittels zweidimensionaler mehrpixel-belichtungsfeld

Info

Publication number: DE69937824T2
Application number: DE69937824T
Authority: DE
Inventors: Stephen A. Fremont RISHTON; Jeffrey K. Pacifica VARNER; Allan L. Berkeley SAGLE; Lee H. Castro Valley VENEKLASEN; Weidong Fremont WANG
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1999-01-06
Filing date: 1999-09-21
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2019-09-22
Also published as: CA2322966A1; WO2000041209A1; IL138103A0; DE69937824D1; KR20010052200A; EP1070335A1; JP2002534794A; KR100416131B1; EP1070335B1; US6262429B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Lithographie und auf Elektronenstrahlensäulen (oder Strahlen anderer Energie) und insbesondere auf eine Struktur und ein Verfahren für das Erzeugen variabel geformter Strahlen.
Es ist auf dem Gebiet der Lithographie (Mustererzeugung) wohl bekannt, dass es wünschenswert ist, den Durchsatz von Mustererzeugungssystemen zu erhöhen. Zwei Hauptanwendungen für solche Mustererzeugungssysteme sind das Herstellen von Masken für die Verwendung bei der Halbleiterherstellung durch Elektronenstrahllithographie und das direkte Schreiben von Mustern mittels eines Elektronenstrahls auf Wafer, um Halbleiterbauteile herzustellen.
Lithographiesysteme erzeugen oder belichten Muster durch das Steuern des Energieflusses (des Strahls) von einer Quelle zu einem Substrat, das mit einer Schicht bedeckt ist, die für diese Form der Energie empfindlich ist. Die Musterbelichtung wird gesteuert und in diskrete Einheiten zerteilt, die allgemein als Flashes (Belichtungen) bezeichnet werden, wobei ein Flash der Teil des Musters ist, der während eines Zyklus einer Belichtungssequenz belichtet wird. Flashes werden erzeugt, indem es Energie von der Quelle, beispielsweise Lichtstrahlen, Elektronenstrahlen oder anderen Teilchenstrahlen, ermöglicht wird, das beschichtete Substrat innerhalb ausgewählter Mustergebiete zu erreichen. Die Details der Belichtungszusammensetzung, der Dosis und der Belichtungssequenz, die verwendet werden, um ein Muster zu erzeugen, und somit die Steuerung des Lithographiesystems, bilden das, was als Schreibstrategie bekannt ist.
Eine traditionelle Raster-Scan-Schreibstrategie verwendet eine gleichförmige periodischen Rasterabtastung, die in manchem ähnlich der Zeilenabtastung beim Fernsehen ist. Ein mechanisches Stativ bewegt ein Substrat, das beispielsweise auf einem Tisch platziert ist, gleichförmig in einer Richtung rechtwinklig zur Richtung der gleichförmigen Abtastung des Energiestrahls. Auf diese Weise wird ein Muster aus einem regelmäßigen Gitter mit einer regelmäßigen Abtastungsbewegungsbahn, das sich aus der rechtwinkligen Bewegung des Stativs und des Strahls ergibt, zusammengesetzt. Wenn der Strahl über einer Gitterstelle positioniert ist, die eine Belichtung erfordert, wird der Strahl hellgetastet und der darunter liegende Ort belichtet. Nur die Größe der Dosis oder der Energie wird an jedem Ort in der erforderlichen Weise variiert. Somit können die Belichtungsdaten in einer Zeitsequenz organisiert werden, die der regelmäßigen Abtastbahn entspricht, und es muss nur die Dosis für jeden Ort spezifiziert werden. Die spezifischen Kennzeichen einer traditionellen Raster-Scan-Schreibstrategie sind ein kleiner runder Strahl, der einen Ort zu einer Zeit belichtet, eine periodische Abtastung, die sich sequentiell zu jedem Ort eines Gitters bewegt, und eine rasterförmige Darstellung von Daten, die der geforderten Dosis entsprechen, für jeden Ort oder "Pixel" des Gitters.
Andererseits wird bei einer typischen Vektor-Scan-Schreibstrategie der Strahl nur über solchen Orten platziert, die eine Belichtung erfordern und dann hellgetastet, um den Ort zu belichten. Das Positionieren wird durch eine Kombination der Stativ- und Strahlbewegung erreicht, was oft als halb zufällige Abtastung (semi-random scan) bezeichnet wird. Somit müssen Daten geliefert werden, die sowohl die Dosis als auch die Position jedes belichteten Flashes oder Ortes einschließen. Häufig verwenden Vektor-Scan-Strategien einen variabel geformten Strahl, das ist ein Strahl, der eine unterschiedliche Größe und/oder Form für jeden Flash haben kann. Das Muster wird dann aus diesen variablen Formen zusammengesetzt. Ein geformter Strahl kann mehrere Pixelorte gleichzeitig statt nur einen Pixelort zu einer Zeit wie bei der Raster-Scan-Schreibstrategie belichten. Wenn ein variabel geformter Strahl verwendet wird, so müssen die Daten zusätzlich den Ort, die Größe und die Form für jeden Flash einschließen. Somit sind die spezifischen Kennzeichen der traditionellen Vektor-Scan-Schreibstrategien ein Strahl mit variabler Form und Größe, der mehrere Pixelorte in einem einzigen Flash belichtet, eine halb zufällige Abtastung, die nur solche Teile des Muster umfasst, die zu belichten sind, und eine vektorisierte Darstellung der Daten, die den Ort, die Größe, die Form und die Dosis jedes Flashs einschließen.
Sowohl Vektor-Scan- als auch Raster-Scan-Schreibstrategien haben Vorteile und Nachteile. Vektor-Scan-Strategien können eine feine Musterfestlegung bieten. Vektor-Scan-Flashraten sind jedoch typischerweise langsamer als Raster-Scan-Strategien wegen der Einstellzeit, die zwischen den relativ großen Strahlablenkungen der halb zufälligen Abtastungsbewegungsbahn benötigt wird. Für Muster mit belichteten Teilen, die feine Details aufwesien, sind Vektor-Scan-Strategien durch die Verzögerungen beim Einstellen der Elektronenstrahlformungskomponenten, die den Strahl über einen großen Bereich von Abmessungen formen können, relativ langsamer. Auch ist die Stromdichte (Strom pro Einheitsfläche) bei Vektor-Scan-Strategien im allgemeinen niedriger, weil die Elektronenquelle größere Gebiete gleichzeitig abdecken muss, was wieder zu einem geringeren Durchsatz führt. Ein Nachteil des Raster-Scan-Schreibverfahrens ist eine relativ grobe Musterfestlegung.
Somit ist es wünschenswert, eine verbesserte Schreibstrategie zu entwickeln, die die Vorteile einer Vektorscanstrategie, nämlich eine feine Musterausbildung, mit solchen einer Rasterscanstrategie, nämlich eine erhöhte Geschwindigkeit, kombiniert, um den Durchsatz von Mustererzeugungssystemen zu erhöhen.
Die WO-A-98/33198 offenbart ein Schreibstrategiesystem eines rasterförmigen Strahls für eine Mustererzeugung. Insbesondere offenbart die Beschreibung eine hybride Belichtungsstrategie für eine Mustererzeugung, die eine breite Feldrasterscanablenkung mit einem sich gleichförmig bewegenden Tisch verwendet, um lange Streifen zu belichten. Die periodische analoge Breitfeldmagnetabtastung wird durch eine elektrostatische Retrogradabtastung hoher Geschwindigkeit vergrößert, um den Strahl während der Belichtung rechteckiger Belichtungsfelder stationär zu halten. Der Datenpfad des Systems verwendet ein Muster, das in einem gerasterten Format dargestellt wird. Es werden Zwischenvektordatenbanken unter Verwendung von Bruchteilsregeln erzeugt, die die Merkmale und die hierarchische Zellgröße so begrenzen, das sie kleiner als die überlappenden Rändern der Streifendatenfelder sind. Es werden rechteckige Belichtungsfelder verwendet, wobei jedes eine 1 auf n Anordnung von Schreibpixeln darstellt. Die Länge, die Ursprungsposition und die Dosis der linienförmigen Strahlbelichtungen können variiert werden, um es zu ermöglichen, dass Muster in einem Gestaltungsgitter belichtet werden können, das viel kleiner als ein Schreibpixel ist. Die Längendaten, Ursprungspositionsdaten und die Dosisdaten für jede Belichtung werden aus einem gerasterten Datenformat unter Verwendung einer Dekodiervorrichtung abgeleitet. Auf diese Weise werden mehrere Schreibpixel gleichzeitig belichtet, ohne die Auflösung oder die Rauhigkeit eines diagonalen Linienrandes zu beeinträchtigen, um somit die Belichtungsrate zu verbessern. Eine hohe Belichtungsrate wird gewährleistet durch das Einschließen einer astigmatischen Beleuchtung, um den Strahlstrom zu maximieren, und eine gestufte koplanare Austastung und formende Ablenkung, um die Ansteuerspannungen zu minimieren.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Einstellzeit für jeden geformten Flash zu reduzieren, um einen höheren Durchsatz zu ermöglichen, als er mit konventionellen Vektorformstrahlungsvorrichtungen möglich ist.
Diese Erfindung liefert eine Strahlsäule geladener Teilchen für das Schreiben variabel geformter Strahlen auf eine Oberfläche, wobei sie eine Quelle eines Strahls geladener Teilchen, eine Transferlinse, die stromabwärts der Quelle angeordnet ist, ein erste Blendenelement, das koaxial zu dem Strahl und stromabwärts der Quelle angeordnet ist und das eine Öffnung bildet, eine erste Ablenkeinheit, die koaxial mit dem Strahl und stromabwärts des ersten Blendenelements angeordnet ist, und die ein elektrisches Feld erzeugt, ein zweites Blendenelement, das eine andere Konfiguration als das erste Blendenelement aufweist, das koaxial zu diesem Strahl und stromabwärts der ersten Ablenkeinheit angeordnet ist und das mindestens eine Öffnung bildet, wobei das elektrische Feld den Strahl auf die mindestens eine Öffnung richtet, um somit dem Strahl eine variable Form zu verleihen, eine zweite Ablenkeinheit, die koaxial mit dem Strahl und stromabwärts des zweiten Blendenelements angeordnet ist, und die ein zweites elektrisches Feld erzeugt, Magnetspulablenkeinheiten, die stromabwärts der zweiten Ablenkeinheit angeordnet sind, um somit den Strahl einer Rasterabtastung zu unterwerfen, und eine Objektivlinse, um den variabel geformten Strahl auf die Oberfläche zu fokussieren und die endgültige Größe des variabel geformten Strahls auf der Oberfläche zu steuern, wobei die Transferlinse ausgelegt ist, um den Strahl geladener Teilchen an einem Kreuzungspunkt nahe aber nicht in derselben Ebene wie das zweite Blendenelement zu fokussieren, wobei eine erste Distanz zwischen dem Kreuzungspunkt und der ersten Blende mehr als das Zweifache einer zweiten Distanz zwischen dem Kreuzungspunkt und der zweiten Öffnung beträgt, wobei eine dritte Distanz von der Lageebene zu dem Kreuzungspunkt kleiner als eine vierte Distanz vom zweiten Blendenelement zu dem Kreuzungspunkt ist, und wobei ein Teil des Strahls geladener Teilchen, der die mindestens eine Öffnung des zweiten Blendenelements durchquert, einen Schatten in einer Lageebene bildet, und eine dritte Distanz von der Lagenebene zu dem Kreuzungspunkt kleiner als eine vierte Distanz vom zweiten Blendenelement zu dem Kreuzungspunkt ist.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liefert eine Vorrichtung, um Belichtungsfelder auf ein Substrat in einer Rasterabtastung zu schreiben, wobei die Belichtungsfelder ein Muster definieren, wobei die Vorrichtung eine Rastervorrichtung einschließt, die eine Oberfläche des Substrats in Pixel rastert und Graupegelwerte ausgibt, wobei die Graupegelwerte einen Teil eines Pixels spezifizieren, der sich mit dem Muster überlappt; einen Pufferspeicher, der gekoppelt ist, um die Graupegelwerte von der Rastervorrichtung zu empfangen und zu speichern; ein Belichtungswandler, der gekoppelt ist, um die Graupegelwerte vom Pufferspeicher zu empfangen, wobei der Belichtungswandler Formdaten ausgibt, die ein Belichtungsfeld definieren, eine Dosiswertschaltung, die mit der Rastervorrichtung gekoppelt ist, wobei die Dosiswertschaltung Dosiswerte berechnet, die mit den Formdaten verknüpft sind, einen Wandler, der gekoppelt ist, um die Formdaten vom Belichtungswandler und verknüpfte Dosiswerte von der Dosiswertschaltung zu empfangen, wobei der Wandler Signale ausgibt, die eine Form des Belichtungsfeldes, die Dauer des Belichtungsfeldes und ein Position des Belichtungsfeldes auf dem Substrat spezifizieren, und eine Strahlsäule geladener Teilchen, die gekoppelt ist, um die Signale vom Wandler zu empfangen, und die das Belichtungsfeld erzeugt, wie es durch die Signale vom Wandler spezifiziert ist.
Die Erfindung liefert auch ein Verfahren für das Formen eines Strahls geladener Teilchen, das das Erzeugen des Strahls geladener Teilchen, das Formen des Strahls durch eine erste Öffnung, das Ablenken des geformten Strahls durch eine zweite Öffnung, die sich im Abstand zur ersten Öffnung befindet, wobei die zweite Öffnung eine andere Konfiguration als die erste Öffnung aufweist, um dadurch den Strahl weiter zu formen, das Ablenken des weiter geformten Strahls in einer Rasterabtastung, wobei das Formen weiter das Richten des Strahls auf die erste Öffnung umfasst, das Erzeugen eines Schattens der ersten Öffnung, und das Ablenken des geformten Strahls durch eine zweite Öffnung, was weiter das Richten des Schattens auf die zweite Öffnung umfasst, das Erzeugen eines zweiten Schattens eines Teils des Schattens, der durch die zweite Öffnung hindurch geht, in einer Lageebene, und das Abbilden des zweiten Schattens in dieser Lageebene auf eine Oberfläche umfasst, wobei der Strahl geladener Teilchen an einem Kreuzungspunkt nahe aber nicht in derselben Ebene wie die zweite Öffnung fokussiert wird, wobei eine erste Distanz zwischen dem Kreuzungspunkt und der ersten Öffnung mehr als das Zweifache einer zweiten Distanz zwischen dem Kreuzungspunkt und der zweiten Öffnung beträgt, wobei eine dritte Distanz von der Lageebene zu dem Kreuzungspunkt kleiner als eine vierte Distanz von dem zweiten Blendenelement zu dem Kreuzungspunkt ist, und ein Teil des Strahls geladener Teilchen, der die mindestens eine Öffnung des zweiten Blendenelements durchläuft, einen Schatten in der Lageebene bildet, und wobei eine dritte Distanz von der Lageebene zu dem Kreuzungspunkt kleiner als eine vierte Distanz vom zweiten Blendenelement zu dem Kreuzungspunkt ist.
Ein beispielhaftes Verfahren der Berechnung und der Erzeugung von Belichtungsfeldern, die auf ein Substrat zu schreiben sind, kann folgende Aktionen umfassen: Darstellen des Substrats als ein Gitter von Pixeln, Darstellen jedes Pixels als ein Graupegelwert, der einen Teil jedes Pixel spezifiziert, der durch den Strahl geladener Teilchen zu belichten ist, Bestimmen eine Belichtungszeit, die mit einem Quadranten des Pixels verknüpft ist; Darstellen des Quadranten als Formkode; und Erzeugen eines Belichtungsfeldes, wo der Formkode und die Belichtungszeit eine Form und Position auf dem Substrat des Belichtungsfeldes spezifizieren.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Elektronenstrahlsäule (oder eine Strahlsäule aus anderen geladenen Teilchen) für das Schreiben variabel geformter auf eine Oberfläche eine Quelle des Strahls geladener Teilchen, eine Transferlinse, die stromabwärts der Quelle angeordnet ist, ein erstes Blendenelement, das koaxial zu dem Strahl und stromabwärts der Quelle angeordnet ist und das eine Öffnung bildet; eine erste Ablenkeinheit, die koaxial zu dem Strahl und stromabwärts des ersten Blendenelements angeordnet ist, und die ein elektrisches Feld erzeugt, ein zweites Blendenelement, das koaxial zu dem Strahl und stromabwärts der ersten Ablenkeinheit angeordnet ist und mindestens eine Öffnung bildet, wobei das elektrische Feld den Strahl auf die mindestens eine Öffnung richtet, um so dem Strahl eine variable Form zu verleihen; eine zweite Ablenkeinheit, die koaxial zu dem Strahl und stromabwärts des zweiten Blendenelements angeordnet ist, und die ein zweites elektrisches Feld erzeugt; Magnetspulablenkeinheiten, die stromabwärts der zweiten Ablenkeinheit angeordnet sind, um eine Rasterabtastung des Strahls zu bewirken; und eine Objektivlinse umfasst, wobei die Objektivlinse den variabel geformten Strahl auf die Oberfläche fokussiert und eine endgültige Größe des variabel geformten Strahls auf der Oberfläche steuert. In einer Ausführungsform umfasst die mindestens eine Öffnung vier Öffnungen, wobei jeder der vier Öffnungen L-förmig ausgebildet ist, und die vier Öffnungen als Ecken einer Quadratform angeordnet sind. In einer Ausführungsform ist die mindestens eine Öffnung eine kreuzförmige Öffnung. In einer Ausführungsform wird der Strahl in einer Rasterabtastung geführt.
Das Verfahren für das Formen eines Elektronenstrahls (oder anderer geladener Teilchen) kann folgende Aktionen umfassen: Erzeugen des Strahls geladener Teilchen; Formen des Strahls durch eine erste Öffnung; Ablenken des geformten Strahls durch eine zweite Öffnung, die sich im Abstand von der ersten Öffnung befindet, um somit den Strahl weiter zu formen; und Ablenken des weiter geformten Strahls in einer Rasterabtastung.
Die vorliegende Erfindung wird im Licht der folgenden detaillierten Beschreibung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen besser verständlich:
1 zeigt ein Blockdiagramm eines System 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2A zeigt ein Blockdiagramm einer geeigneten Rastervorrichtung 102 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2B zeigt ein Flussdiagramm eines geeigneten Verfahrens 200, das durch die Rastervorrichtung 102 ausgeführt wird, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt einen beispielhaften Teil eines Gitters 302, das einen Teil der Oberfläche des Substrats, das ein Muster 306 einschließt, in Pixel 310 aufteilt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt ein Beispiel einer Ecke eines Musters in einem Pixel.
5A zeigt einen Belichtungswandler 108 in Blockdiagrammform gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5B zeigt ein geeignetes Verfahren, das vom Belichtungswandler 108 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
6 zeigt 14 Basisformen, jede in einem Quadranten 304, und zugehörige Kodes, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils 308 eines Musters 306 in einem Quadranten.
8 zeigt ein detaillierteres Flussdiagramm des Verfahrens 502 der 5B gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt detaillierter die Matrix A und die Matrix B.
10 zeigt ein Verfahren, um einen Zwischenformkode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu bestimmen.
11 zeigt ein Beispiel nicht belichteter Teile einer Matrix B für die Zustände B–D gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 zeigt ein schematisches Diagramm der Elektronenstrahlsäule 118 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
13A zeigt eine detailliertere Aufsicht auf einen Teil einer oberen Blende 1210 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
13B zeigt eine Querschnittsansicht der oberen Blende 1210 der 13A entlang der Linie A-A gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
14A zeigt eine Aufsicht auf einen Teil der unteren Blende 1214A gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
14B zeigt eine Querschnittsansicht der unteren Blende 1214A der 14A entlang der Linie B-B gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15A zeigt eine Aufsicht auf einen Teil der unteren Blende 1214B gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15B zeigt eine Querschnittsansicht der unteren Blende 1214B der 15A entlang der Linie C-C gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
16 zeigt eine geeignete Implementierung und Anordnung der oberen Ablenkeinheit 1212 und der unteren Ablenkeinheit 1216 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
17 zeigt ein Blockdiagramm einer Formungs-/Ausblendansteuerung 110 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
17B zeigt ein detaillierteres Blockdiagramm der Formungs-/Ausblendansteuerung 110 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
18 zeigt schematisch einen beispielhaften Pfad des Elektronenstrahls 1222 durch die obere Blende 1210 und die untere Blende 1214A gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
19 zeigt eine Aufsicht auf die untere Blende 1214A mit einer Ausblendposition 1904 und einer Form 1908, die unter Verwendung der Öffnungen 1402A–1402D erzeugt wurde.
19B zeigt eine Aufsicht auf die untere Blende 1214A mit der Ausblendposition 1904 und der Form 1910, die unter Verwendung der Öffnungen 1402A–1402D erzeugt wurde.
20A zeigt ein Beispiel einer Formung des Kreuzabschnitts des Elektronenstrahls 1222 als Form 1908 der 19A unter Verwendung der Öffnung 1502 der unteren Blende 1214B.
20B zeigt ein Beispiel der Formung des Kreuzabschnitts des Elektronenstrahls 1222 als Form 1910 der 19B unter Verwendung der Öffnung 1502 der unteren Blende 1214B.
Man beachte, dass dieselben Bezugszahlen in den verschiedenen Figuren dieselben oder ähnliche Elemente angeben.
Systemüberblick
Diese Offenbarung ist auf ein System und ein Verfahren für das Erzeugen und Schreiben von Elektronenstrahlen (oder Strahlen anderer Energie) mit spezifizierten Querschnittsformen, die auf ein Substrat in einer konventionellen Rasterabtastung mit "regelmäßig periodischer Bewegungsbahn" gerichtet sind, gerichtet. Eine Ausführungsform erzeugt Elektronenstrahlen, deren größte Querschnittsformen kleiner als die eines Elektronenstrahlquerschnitts sind, der durch eine konventionelle Vektorstrahlformungsvorrichtung erzeugt wird. Somit erlaubt diese Ausführungsform eine kleinere Musterfestlegung als mit einer konventionellen Vektorstrahlformungsvorrichtung.
1 zeigt ein Blockdiagramm eines Lithographiesystem (Abbildungssystem) 100 gemäß dieser Ausführungsform, das eine Rasterschaltung 102, eine Pufferschaltung 104, eine Dosiswertschaltung 106, einen Belichtungswandler 108, eine Formungs-/Ausblendansteuerung 110 und eine Elektronenstrahlsäule 112 einschließt. Der Belichtungswandleer 108 und die Formungs-/Ausblendansteuerung 110 sind jeweils gekoppelt, um ein Taktsignal (Zeitsteuersignal) vom Taktgeber 114 zu erhalten. In diesem Beispiel beträgt die Taktsignalfrequenz des Taktgebers 114 800 MHz. Details der Rasterschaltung 102, der Pufferschaltung 104, der Dosiswertschaltung 106, des Belichtungswandlers 108, der Formungs-/Ausblendansteuerung 110 und der Elektronenstrahlsäule 112 sind unten angegeben. Alle Abmessungen und Parameter hier sind beispielhaft.
In dieser Ausführungsform empfängt die Rasterschaltung 102 (beispielsweise von einer konventionellen Lithographiedatenstruktur) zuerst ein Muster, das auf ein Substrat 118 zu schreiben ist, spezifiziert durch seinen Formungsort auf dem Substrat (sogenanntes "Vektorformat"). Die Rastervorrichtung 102 teilt dann die Oberfläche des Substrats 118 in ein Gitter von Pixeln und stellt jeden Pixel als einen "Graupegelwert" dar, der einen Bruchteil der Pixelfläche spezifiziert, der einen Teil des Musters einschließt. Die Rastervorrichtung 102 gibt jeden Graupegelwert an den Puffer 104 und die Dosiswertschaltung 106 aus. (Die Verbindungslinien in 1 innerhalb der gestrichelten Linien stellen typischerweise Mehrleitungsdatenbusse dar). Der Puffer 104 liefert Graupegelwerte an den Belichtungswandler 108. In dieser Ausführungsform stellt der Belichtungswandler 108 jede quadratische Anordnung (zweidimensional) von vier Pixeln (Quadrant) als ein Belichtungsfeld dar, das in einem Belichtungszyklisch belichtet werden kann (nachfolgend stellt der Ausdruck "Belichtungsfeld" einen Ausschnitt oder eine Form dar, die die Elektronenstrahlsäule 112 auf das Substrat 118 schreibt). In anderen Ausführungsformen kann der Belichtungswandler 108 ein Belichtungsfeld als ein Rechteck von N auf M Pixel, eine größere oder kleinere quadratische Anordnung oder eine andere Form darstellen. Der Belichtungswandler 108 spezifiziert jedes Belichtungsfeld durch die Formklasse und die Koordinaten (Form_x, Form_y) (hier bezieht sich nachher der Ausdruck "Formdaten" sowohl auf die Formklasse als auch die Koordinaten). Die Dosiswertschaltung 106 empfängt Graupegelwerte, die mit jedem Quadranten verknüpft sind, von der Rasterschaltung 102 und gibt Dosiswerte aus, die mit jedem Belichtungsfeld verknüpft sind.
Die Formungs-/Ausblendansteuerung 110 fordert Formdaten und entsprechende Dosiswerte (hier werden nachher die Formdaten und die entsprechenden Dosiswerte zusammen als "Belichtungsdaten" bezeichnet) vom Belichtungswandler 108 beziehungsweise der Dosiswertschaltung 106 an. In einer Ausführungsform liefern der Belichtungswandler 108 und die Dosiswertschaltung 106 Belichtungsdaten an die Formungs-/Ausblendansteuerung 110 ungefähr alle 10 ns. Die Formungs-/Ausblendansteuerung 110 wandelt alle Belichtungsdaten in Spannungswerte um und liefert die Spannungen, um die Elektronenstrahlsäule 112 zu steuern, um das spezifizierte Belichtungsfeld an einem passenden Ort auf das Substrat 118 zu schreiben. In dieser Ausführungsform schreibt die Elektronenstrahlsäule 112 ein neues Belichtungsfeld alle 10 ns (hier nachher als "Belichtungszyklus" bezeichnet). Für ein leeres Belichtungsfeld schreibt die Elektronenstrahlsäule 112 den Elektronenstrahl nicht auf das Substrat 118. Eine Ionenstrahlsäule oder ein anderer Energiestrahl (beispielsweise Laser) kann die Säule 112 ersetzen.
Die Elektronenstrahlsäule 112 schreibt Belichtungsfelder beispielsweise in einer konventionellen Rasterabtastung mit "regelmäßiger periodischer Bewegungsbahn". In dieser Ausführungsform kann eine konventionelle Rasterabtastung mit "regelmäßiger periodischer Bewegungsbahn" vom "unidirektionalen" oder "bidirektionalen" Typ sein. "Regelmäßige periodische Bewegungsbahn" bedeutet, dass sich die Abtastung gleichförmig und periodisch bewegt, und dass die Bewegung nicht durch Musterdaten gesteuert wird. Bei einem "unidirektionalen" Typ beginnt eine Abtastung eines Gitters beispielsweise mit einer unteren linken Ecke des Gitters, das auf einem Teil des Substrats definiert ist, und geht zur oberen linken Ecke des Gitters weiter, kehrt dann zum unteren Teil der nächsten am weitesten links befindlichen Spalte zurück, wobei der Strahl ausgetastet ist, und fährt dann fort die nächste, am weitesten links befindliche Spalte in derselben Richtung wie die erste Spalte abzutasten, das heißt von unten nach oben. Die Abtastung setzt sich in derselben Weise fort, bis das gesamte zu strukturierende Gitter abgedeckt ist. Bei einer konventionellen Rasterabtastung des "bidirektionalen" Typs beginnt eine Abtastung eines Gitters beispielsweise mit einer unteren linken Ecke des Gitters, das auf einem Teil des Substrats definiert ist, und setzt sich zur oberen linken Ecke des Gitters fort und fährt fort, die nächste am weitesten links befindliche Spalte in der entgegengesetzten Richtung zur erste Spalte abzutasten, das heißt von oben nach unten. Die Abtastung setzt sich in einer solchen Auf-und-Ab-Reihenfolge fort, bis das ganze zu strukturierende Gitter abgetastet ist.
Vektorabtastsysteme des Stands der Technik erfordern große Datenpuffer, die vektorgescannte Muster speichern. Die Mustergrößen sind sehr variabel, und so hat ein Datenpuffer, der Musterdaten im Vektorformat speichern kann, eine sehr große Speicherkapazität. Die große Datenkapazität des Puffers erhöht jedoch die Kosten. Die vorliegende Ausführungsform verwendet eine Echtzeitverarbeitung von Belichtungsfelddaten, um den großen Datenpuffer des Stands der Technik zu vermeiden. In dieser Ausführungsform verarbeiten die Rastervorrichtung 102, der Belichtungswandler 108, die Dosiswertschaltung 106, und die Formungs-/Ausblendansteuerung 110 zusammen die Form und die Dauer eines Belichtungsfeldes direkt vor der Erzeugung des Belichtungsfeldes durch die Elektronenstrahlsäule 112.
Rasterschaltung 102
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt die 2A schematisch eine geeignete Rasterschaltung 102. Die Rasterschaltung 102 umfasst eine Pixelvorrichtung (pixelizer) 210 und eine Graupegelspezifiziervorrichtung 212. In einer Ausführungsform ist die Rastervorrichtung 102 eine "fest verdrahtete" Logikschaltung, die ein Verfahren 200 ausführt, das unten unter Bezug auf 2B detaillierter beschrieben wird. In anderen Ausführungsformen kann die Rastervorrichtung 102 ein Computer sein, der eine Softwareform des Verfahrens 200 implementiert. Alle Parameter hierin sind beispielhaft.
Die Rastervorrichtung 102 empfängt als ein Eingangssignal Daten im Vektorformat, die ein konventionelles Muster darstellen, das auf ein Substrat zu schreiben ist. Das Muster definiert konventionellerweise beispielsweise eine Schicht einer integrierten Schaltung und wird in x-y-Koordinaten ausgedrückt. Die Rastervorrichtung 102 zerlegt ein Musterbild, das auf einen Teil des Substrats geschrieben werden soll, in ein Gitter von Pixeln und stellt jeden Pixel als einen Graupegelwert dar, der einen Bruchteil eines Pixels spezifiziert, der ein Muster einschließt.
2B zeigt ein Flussdiagramm eines geeigneten Verfahrens 200, das durch die Rastervorrichtung 102 ausgeführt wird, um das Musterbild, das auf eine Oberfläche des Substrats geschrieben werden soll, als Graupegelwerte darzustellen.
Im Schritt 201 teilt die Pixelvorrichtung 210 einen Teil der Substratoberfläche in ein Gitter auf. Die Pixelvorrichtung 210 positioniert weiter jedes Muster, wo es spezifiziert ist, innerhalb des Gitters. In dieser Ausführungsform umfasst jedes Gitter höchstens beispielsweise 8129 auf 1440000 Pixel. Für das Abbilden einer Maske, die eine minimalen Merkmalsgröße von 200 nm erfordert, ist jeder Pixel quadratförmig mit einer Seitenlänge von ungefähr 100 nm ausgebildet, obwohl andere Pixelformen verwendet werden können. 3 zeigt einen beispielhaften Teil eines Gitters 302, das einen Teil der Oberfläche des Substrats unterteilt, auf dem sich das abgebildete Muster 306, aufgeteilt in Pixel 310, befindet.
Im Schritt 202 der 2 gibt die Pixelvorrichtung 210 das Gitter an die Graupegelspezifiziervorrichtung 212, die jeden Pixel 310 durch einen Graupegelwert darstellt. Der Graupegelwert stellt einen Teil von Unterpixeln in einem Pixel 310 dar, der sich mit dem Muster 306 überlappt. In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung reichen die Graupegelwerte von 0 bis 16. Beispielsweise hat ein Pixel, der kein Muster 306 einschließt, einen Graupegelwert von 0. 4 zeigt ein Beispiel einer Ecke eines Musters innerhalb eines Pixels. Im Beispiel sind 64 (solche Pixel am Rand des dunklen Gebiets) aus 256 Unterpixel überlappt, um somit einen Graupegelwert von 4 darzustellen. In dieser Ausführungsform spezifiziert die Graupegelspezifizierschaltung 212 jeden Graupegelwert durch einen 5-Bit-Wert, um somit bis zu 32 Graupegel zu erlauben.
Im Schritt 203 speichert die Rastervorrichtung 102 die Graupegelwerte, die mit dem Gitter verknüpft sind, im Puffer 104.
Nachfolgend wiederholt die Rastervorrichtung 102 das Verfahren der 2B, bis ungefähr das ganze Bild, das auf das Substrat geschrieben werden soll, durch Pixel dargestellt ist.
In konventionellen Vektorabtastvorrichtungen werden nur Muster, die auf ein Substrat geschrieben werden sollen, kodiert. In dieser Ausführungsform teilt die Rastervorrichtung einen Teil der Oberfläche des Substrats in ein Gitter auf und stellt jeden Pixel auf der Oberfläche dar. Die Darstellung eines vollen Substratbildes liefert viele Vorteile gegenüber konventionellen Vektorformatdarstellungen der Muster, insbesondere da jeder Pixel, unabhängig davon, ob er ein Muster einschließt, dargestellt wird.
Beispielsweise können konventionelle Nahfehlerkorrekturen leichter berechnet werden, da jeder Pixel, ob er nun belichtet ist oder nicht, dargestellt wird. Die Nahfehlerkorrektur umfasst das Einstellen des Pegels der Elektronenstrahlbelichtung auf ein spezielles Gebiet eines Substrats, um eine Überbelichtung zu vermeiden, indem man die Belichtung von Pixeln neben dem Gebiet betrachtet. Wenn die Muster im Vektorformat vorliegen, erfordert die Bestimmung der Nähe von Mustern viele Berechnungen.
Die Überlappungsbestimmung kann in dieser Ausführungsform leichter berechnet werden. Die Überlappungsbestimmung wird benötigt, um eine Überbelichtung eines Gebiets zu verhindern, in dem sich mehrere Muster überlappen. Mit Mustern im Vektorformat ist jedes Muster getrennt kodiert, was sogar für die überlappenden Muster gilt. Um somit die Überlappung zu bestimmen, sind viele Berechnungen notwendig. Da in dieser Ausführungsform jeder Pixel durch Graupegelwerte dargestellt ist, ist es viel leichter, die Überlappung zu bestimmen.
Manchmal müssen Muster "in ihrer Gradation umgekehrt werden (tone reversed)", das heißt normalerweise nicht belichtete Teile eines Substrats werden belichtet, und normalerweise belichtete Musterteile sollen nicht belichtet werden. In dieser Ausführungsform kann bei Pixeln leicht eine Gradationsumkehr vorgenommen werden, da sogar die normalerweise nicht belichteten Pixel dargestellt werden. Bei Muster im Vektorformat sind nur die belichteten Gebiete kodiert, so dass es schwierig ist, die nicht belichteten Gebiete in ihrer Gradation umzukehren.
Bei Vektorformatmustern kann die Anzahl der Belichtungsfelder in einem Muster enorm sein und erfordert somit einen unpraktikabel großen Pufferplatz. In dieser Ausführungsform ist jeder Pixel einzeln dargestellt, so dass die Pixel in einen Pufferraum in diskreten Schritten geladen werden können, wobei sogar eine Aufteilung eines Musters möglich ist. In dieser Ausführungsform gibt die Rastervorrichtung 102 Graupegelwerte an die Puffervorrichtung mit einer konstanten Rate aus, um es somit dem Puffer 104 zu erlauben, weniger Speicherplatz als beim Stand der Technik zu umfassen.
Belichtungswandler 108
Der Belichtungswandler 108 wandelt die Graupegelwerte der Pixel in Formdaten um, die die Form eines Belichtungsfeldes spezifizieren. 5A zeigt einen geeigneten Belichtungswandler 108 in Blockdiagrammform. Wie gezeigt ist, umfasst der Belichtungswandler 108 eine Umformatierlogik 510, eine Formkodebestimmungslogik 512, eine erste Verzeichnistabelle (LUT) 514 und eine zweite LUT 516. Eine geeignete Implementierung der ersten und zweiten LUTs 514 und 516 ist ein statischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff (SRAM). Der Belichtungswandler 108 ist gekoppelt, um Graupegelwerte vom Puffer 104 und ein Taktsignal vom Taktgeber 114 zu empfangen. Der Belichtungswandler 108 gibt Formdaten an die Formungs-/Ausblendansteuerung 110 gemäß dem Taktsignal vom Taktgeber 114.
In dieser Ausführungsform ist der Belichtungswandler 108 eine fest verdrahtete Logik, die ein Verfahren 500 ausführt, das unten unter Bezug auf 5B diskutiert wird. In anderen Ausführungsformen kann der Belichtungswandler 108 ein Computer sein, der eine Softwareform des Verfahrens 500 implementiert. Der Anhang B ist eine Simulation des Verfahrens 500 in der Computersprache Pascal, wie es von der festverdrahteten Logikimplementierung des Belichtungswandler 108 ausgeführt wird. Alle Parameter sind hier beispielhaft.
Im Schritt 501 liefert der Puffer 104 ein Signal, das beispielsweise mindestens 16 Graupegelwerte aufweist, an die Umformatierlogik 510. In dieser Ausführungsform entsprechen die Graupegelwerte einer quadratischen Ausbildung von 4 auf 4 Pixel (hier später "Matrix A") mit einem interessierenden Quadranten im Zentrum. 9 zeigt eine Matrix A detaillierter. Der interessierende Quadrant entspricht Pixeln a22, a23, a32 und a33, und die verbleibenden Pixel sind "umgebende Pixel". Für Quadranten an den Rändern eines Gitters, haben Pixel, die die Quadranten umgeben, die nicht im Gitter liegen, einen Graupegelwert von 0. Der Belichtungswandler 108 stellt den interessierenden Quadranten als Formdaten dar.
In einer ersten Ausführung des Schrittes 501 gibt der Puffer 104 zuerst die Daten aus, die zum unteren linken Quadranten gehören. In nachfolgenden Ausführungen des Schrittes 501 gibt der Puffer 104 Daten aus, die zu Quadranten in der Rasterabtastung gehören, die früher beschrieben wurde.
Im Schritt 502 stellt die Umformatierlogik 510 den Quadranten durch Formdaten dar, das sind ein Formkode und Koordinaten (Form_x, Form_y). Der Formkode stellt eine Basisform dar, die von einem Quadranten reicht, der vollständig durch den Strahl zu belichten ist, bis zu einem nicht zu belichtenden Quadranten. Die Koordinaten modifizieren Basisformen durch Unterpixel, so dass die modifizierte Form den Teil eines Musters im Quadranten besser annähert. Die Form jedes Belichtungsfeldes wird durch einen Formkode und Koordinaten spezifiziert.
6 zeigt 14 Basisformen, jede in einem Quadranten 304, und zugehörige zugewiesene Formkodes gemäß dieser Ausführungsform. Der dunkle Teil jeder Form stellt ein Gebiet dar, das durch den (Elektronen-)Strahl belichtet werden soll ("belichtetes Gebiet"). Das größte belichtete Gebiet ist ein voller Quadrant und entspricht dem Formkode 16. Die Formkodes 1 bis 4 spezifizieren rechteckig geformte belichtete Gebiete mit vier verschiedenen Rotationen. Die Formkodes 5 bis 8 spezifizieren belichtete Gebiete, die entweder quadratisch oder rechteckig geformt sein können, mit vier verschiedenen Rotationen. Die Formkodes 9 bis 12 stellen L-förmige belichtete Gebiete mit vier verschiedenen Rotationen dar. In anderen Ausführungsformen können Formkodes andere Formen darstellen.
Die Koordinaten modifizieren die Formen entsprechend den Formkodes 1 bis 12 durch Unterpixel. In dieser Ausführungsform nehmen Form_x und Form_y jeweils Werte von 0 bis 31 an. Beispielsweise zeigt 7 eine vergrößerte Ansicht des Teils 308 des Musters 306 in einem Quadranten. Der Teil 308 entspricht einem Formkode von 12. In dem Beispiel wird eine Änderung der Form mit dem Formkode 12 durch das Spezifizieren von Koordinaten Form_x und Form_y mit (19,20) erzielt. In dem Beispiel spezifizieren die Koordinaten die Eckposition der Form.
8 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens des Schritts 502 detaillierter. Im Schritt 801 lädt die Umformatierlogik 510 die Matrix A.
Im Schritt 802 modifiziert die Umformatierlogik 510 die Matrix A, so dass der Pixel a22 den höchsten Graupegelwert im interessierenden Quadranten aufweist, durch irgend eine oder alle der drei Operationen: 1) Rotation, 2) Klappen oder 3) Gradationsumkehr. Die Variable "rotiere" nimmt Werte von 0, 1, 2 oder 3 an und stellt dar, ob die Matrix A entweder um 0, 90, 180 oder 270 Grad gedreht werden soll. Die Variable "klappe" spezifiziert, ob die Matrix A "umgeklappt" wurde, das heißt für jeden Pixel das Austauschen der Koordinaten Form_x und Form_y aber das Beibehalten des Graupegelwerts. Die Variable "umkehren" spezifiziert, ob jeder Graupegelwert als 16 minus seinem Graupegelwert darzustellen ist. Die Umformatierlogik 510 speichert die Variablen und zeichnet die Reihenfolge der Operationen für eine spätere Verwendung auf. Die sich ergebende Matrix ist Matrix B, die in 9 gezeigt ist. Die Umformatierlogik 510 gibt dann die Matrix B und die Variablen und die Reihenfolge der Operationen an die Formkodebestimmungslogik 512 aus.
Im Schritt 803 wendet die Formkodebestimmungslogik 512 ein in 10 gezeigtes Verfahren auf die vier zentralen Pixel der Matrix B an, um einen Zwischenformkode zu bestimmen. Zuerst bestimmt im Schritt 1002 die Formkodebestimmungslogik 512, ob der Pixel b23 einen Graupegelwert von 16 hat. Wenn nicht, so ist im Schritt 1003 der Zwischenformkode entweder 5, 1 oder 11 (Zustand D). Wenn dem so ist, so bestimmt im Schritt 1004 die Formkodebestimmungslogik 512, ob der Pixel b32 einen Graupegelwert von 16 aufweist. Wenn nicht, so ist im Schritt 1005 der Zwischenformkode entweder 1 oder 11 (Zustand C). Wenn dem so ist, so bestimmt im Schritt 1006 die Formkodebestimmungslogik 512, ob der Pixel b33 einen Graupegelwert von 16 hat. Wenn nicht, so ist im Schritt 1007 der Zwischenformkode 11 (Zustand B). Wenn dem so ist, so ist im Schritt 1008 der Zwischenformkode 16 (Zustand A).
Wenn somit der Zustand C oder D ist, bestimmt die Formkodebestimmungslogik 512 nachfolgend Zwischenkoordinaten und einen Zwischenformkode. Für den Zustand B bestimmt die Formkodebestimmungslogik 512 nachfolgend nur Zwischenkoordinaten, mit denen die Form so modifiziert wird, dass sie dem Zwischenformkode von 11 entspricht. Für den Zustand A müssen keine Koordinaten bestimmt werden.
In dieser Ausführungsform liefert für den Zustand B die Formkodebestimmungslogik 512, um Zwischenkoordinaten zu bestimmen, Graupegelwerte der Pixel, die in Tabelle 1 gezeigt sind, an die erste Verzeichnistabelle 514, die wiederum die entsprechenden Zwischenkoordinaten ausgibt. Für die Zustände C–D gibt die Formkodebestimmungslogik, um Zwischenkoordinaten und einen Zwischenformkode zu bestimmen, Graupegelwerte der Pixel, die in Tabelle 1 gezeigt sind, an die erste Verzeichnistabelle 514, die wiederum die Zwischenkoordinaten und den Zwischenformkode ausgibt. Tabelle 1

Zustand betrachtete Pixel

B b33, b34, b43 und b44

C b31, b32, b33, b34 und b42

D b22, b23, b32, b33 und b42
Für den Zustand B werden die Zwischenkoordinateneinträge in der ersten Verzeichnistabelle 514 in folgender Weise abgeleitet. Die Pixel b22, b23 und b32 haben Graupegelwerte von 16. Der Graupegelwert von Pixel b33 ist spezifiziert, aber die belichteten Unterpixel sind nicht spezifiziert. Somit könnte ein einziger Graupegelwert einer Vielzahl von belichteten Unterpixeln entsprechen. In dieser Ausführungsform wird angenommen, dass eine Ecke durch die Pixel b34, b33 und b43 (gestrichelte Linien in der Matrix 1102 der 11) ausgebildet wird, mit dem Schnittpunkt der Seiten der Ecke am Randpunkt 1118 im Pixel b33. Die innere schraffierte Region der Ecke 1108 wird nicht belichtet. Der Winkel zwischen den Seiten, die sich im Eckpunkt 1118 schneiden, beträgt nicht notwendigerweise 90 Grad. In dieser Ausführungsform werden die Koordinaten des Eckpunkts 1118 und somit des belichteten Teils des Pixel b33 geschätzt durch das Bestimmen einer Ecke 1108 durch die Pixel b34, b33 und b43, die einem minimalen Graupegelfehler entspricht. Insbesondere entspricht jede Koordinate in der ersten Verzeichnistabelle 514 einem minimalen Fehler zwischen 1) den spezifizierten Graupegelwerten des Belichtungsfeldes und Pixeln b34, b43 und b44 und 2) den Graupegelwerten des sich ergebenden Belichtungsfeldes und den Pixeln b34, b43 und b44, wobei der Eckpunkt an der Koordinate festgelegt ist.
In dieser Ausführungsform wird die unten angegebene Formel für jede Koordinate von (16,16) bis (31,31) für alle möglichen Graupegelwerte berechnet. Jede Zwischenkoordinate in der ersten Verzeichnistabelle 514 entspricht dem minimalen Fehlerwert aus der folgenden Formel: Fehler = K(F) + L(PE) + M(T) (1)
Die Variable F stellt den absoluten Wert der Differenz zwischen dem spezifizierten Gesamtgraupegelwert des Belichtungsfeldes und dem gesamten Graupegelwert des Belichtungsfeldes, erzielt durch eine Koordinate dar.
Die Variable PE stellt einen maximalen Fehler zwischen jedem Graupegelwert jedes Pixels in Tabelle 1 für den Zustand B und den Graupegelwerten der Pixel in Tabelle 1 für den Zustand B, erzielt durch eine Koordinate, dar.
Die Variable T stellt die Summe der Variable F und die Summe der absoluten Differenzen zwischen jedem spezifizierten Graupegelwert jedes Pixels in Tabelle 1 für den Zustand B und den Graupegelwerten der Pixel in Tabelle 1 für den Zustand B, erzielt durch eine Koordinate dar.
In einer Ausführungsform sind die Gewichtungsvariablen K, L und M jeweils 8, 4 und 1. Dies gewichtet am stärksten die Variable F.
Für den Zustand C werden die Zwischenkoordinateneinträge in der ersten Verzeichnistabelle 514 in folgender Weise abgeleitet. Die Pixel b22 und b23 haben Graupegelwerte von 16. Die Graupegelwerte der Pixel b32 und b33 sind spezifiziert, aber die belichteten Unterpixel sind das nicht. Da der belichtete Teil des Quadranten dem Formkode 1 oder 11 entsprechen kann, so wird entweder eine Ecke durch die Pixel b32, b33, b34 und b42 ausgebildet, oder es wird ein gerader Rand durch die Pixel b32, b33, b34 und b31 ausgebildet (gestrichelte Linien in der Matrix 1104 der 11). Der Winkel zwischen den Seiten der Ecke kann ein anderer als 90 Grad sein. Für die Ecke, die einem Formkode von 11 entspricht, spezifizieren Zwischenkoordinaten den Schnitt der Seiten am Randpunkt 1120 im Pixel 32. Der nicht belichtete Teil der Ecke ist als Region 1110 gezeigt, und der nicht belichtete Teil des geraden Rands ist als die gemeinsamen Regionen 1110 und 1112 gezeigt.
Für den Zustand C entsprechen die Zwischenformkodes und die Zwischenkoordinaten für jede Kombination der Graupegelwerte für die Pixel b32, b32, b33, b34 und b42, die in der Verzeichnistabelle spezifiziert sind, den minimalen Fehlerwerten aus der Formel. Die früher diskutierte Formel wird für jeden der Formkodes 1 und 11 berechnet, und die Koordinaten reichen von (0,16) bis (31,31). In der Formel stellt die Variable PE einen maximalen Fehler zwischen jedem Graupegelwert jedes Pixels in Tabelle 1 für den Zustand C und den Graupegelwerten der Pixel in Tabelle 1 für den Zustand C, erzielt durch eine Koordinate, dar. Die Variable T stellt die Summe der Variable F und die Summe der absoluten Differenzen zwischen jedem spezifizierten Graupegelwert jedes Pixels in Tabelle 1 für den Zustand C und den Graupegelwerten der Pixel in Tabelle 1 für den Zustand C, erzielt durch eine Koordinate, dar.
Für den Zustand D werden die Zwischenkoordinateneinträge in der ersten Verzeichnistabelle 514 in folgender Weise abgeleitet. Die Graupegelwerte der Pixel b22, b23, b32 und b33 sind spezifiziert, aber die belichteten Unterpixel nicht. Da der belichtete Teil des Quadranten dem Formkode 1, 5 oder 11 entsprechen kann, wird entweder eine Ecke durch die Pixel b42, b32, b22, b23 und b24 gebildet, oder es wird ein gerader Rand durch die Pixel b21, b22, b23 und b24 gebildet (gestrichelte Linien in der Matrix 1106 der 11). Der nicht belichtete Teil der Ecke ist als Region 1116 gezeigt, und der nicht belichtete Teil des geraden Randes ist als gemeinsame Regionen 1114 und 1116 gezeigt. Für die Ecke, die einem Formkode von 11 oder 5 entspricht, spezifizieren die Koordinaten den Schnitt der Seiten am Eckpunkt 1122 durch einen Pixel des Quadranten. Der Winkel zwischen den Seiten des Eckpunkts 1122 kann ein anderer als 90 Grad sein. Beispielsweise könnte ein Formkode 5 dem Winkel zwischen den Seiten der Ecke von mehr als 90 Grad entsprechen.
Für den Zustand D entsprechen die Zwischenformkodes und die Zwischenkoordinaten für jede Kombination der Grauwerte für die Pixel b22, b23, b32, b33 und b42, die in der ersten Verzeichnistabelle 514 spezifiziert sind, minimalen Fehlerwerte aus der Formel. Die früher diskutierte Formel wird für jeden der Formkodes 1, 5 und 11 und Koordinaten, die von (0,0) bis (31,31) reichen, berechnet. In der Formel stellt die Variable PE einen maximalen Fehler zwischen jedem Graupegelwert jedes Pixels in Tabelle 1 für den Zustand D und den Graupegelwerten der Pixel in Tabelle 1 für den Zustand D, erzielt durch eine Koordinate, dar. Die Variable T stellt die Summe der Variablen F und die Summe der absoluten Differenzen zwischen jedem spezifizierten Graupegelwert jedes Pixels in Tabelle 1 für den Zustand D und den Graupegelwerten der Pixel in Tabelle 1 für den Zustand D, erzielt durch eine Koordinate, dar.
Im Schritt 804 der 8 kehrt für alle Zustände die Formkodebestimmungslogik 512 jede Modifikation, die durch die Umformatierlogik 510 in 802 ausgebildet wurde, in einer umgekehrten Reihenfolge der Form, die vom Formkode und den Koordinaten, die im Schritt 803 bestimmt wurden, spezifiziert ist, um. In dieser Ausführungsform greift die Formkodebestimmungslogik 51 auf eine zweite Verzeichnistabelle 516 zu, die Koordinaten und Formkodes für jede Kombination der Umkehrtransformationsoperationen für jeden möglichen Zwischenformkode und Zwischenkoordinaten, das sind die Formkodes 1, 5 oder 11 und die Koordinaten (0,0) bis (31,31), enthält. Im Schritt 805 liest die Formkodebestimmungslogik 512 den passenden Formkode und die Koordinaten aus der zweiten Verzeichnistabelle 516.
Im Schritt 503 der 5B liefert die Formkodebestimmungslogik 512 Formdaten an die Formungs-/Ausblendansteuerung 110. In dieser Ausführungsform liefert der Belichtungswandler 108 ungefähr alle 10 ns Formdaten an die Formungs-/Ausblendansteuerung 110.
Der Belichtungswandler 108 wiederholt die Schritte 501 bis 503 für jeden Quadranten im Gitter, bis alle Quadranten im Gitter, die in Schritt 202 der 2B spezifiziert sind, durch Formdaten dargestellt werden.
Vorteilhafterweise ermöglicht diese Ausführungsform eine reduzierte Anzahl von Einträgen in der Verzeichnistabelle und eine reduzierte Schaltung, die bei Ladeoperationen benötigt wird. Die erste Verzeichnistabelle 514 umfasst Koordinateneinträge für drei Formkodes, das sind 1, 5 und 11. In dieser Ausführungsform werden 17⁴ Werte in einer Verzeichnistabelle für den Zustand B benötigt, und es werden 17⁵ Werte in einer Verzeichnistabelle für jeden der Zustände C und D benötigt. Ansonsten würden Verzeichnistabellen für jeden der Formkodes 1–12 benötigt. Somit reduziert diese Ausführungsform die Anzahl kostspieliger Verzeichnistabellen.
In dieser Ausführungsform erfordert jeder Wert der Verzeichnistabelle 2 Bytes, die eine Form_x Koordinate mit 5 Bit, eine Form_y Koordinate mit 5 Bit und einen Formkode mit 5 Bit einschließen. In dieser Ausführungsform benötigt die erste Verzeichnistabelle 514 und die zweite Verzeichnistabelle 516 jeweils ungefähr 6 Megabytes.
Dosiswertschaltung 106
In einer Ausführungsform empfängt die Dosiswertschaltung 106 Graupegelwerte unter und um ein Belichtungsfeld von der Rastervorrichtung 102, wählt drei Dosiswerte "Dosis 1", "Dosis 2" und "Dosis 3" aus einer programmierbaren Verzeichnistabelle und gibt diese Dosiswerte an die Formungs-/Ausblendansteuerung 110 aus. Dosiswerteinträge, die mit Formdaten verbunden sind, hängen von den Anordnungen und Größen der Graupegelwerte des Belichtungsfeldes, das durch die Formdaten dargestellt wird, ab. In anderen Ausführungsformen sind mehr oder weniger Dosiswerte mit einem Belichtungsfeld verbunden. Die Variable "Dosis 1" spezifiziert einen Pegel einer konventionellen Langzeitkorrektur. Die Variable "Dosis 2" spezifiziert einen Pegel einer konventionellen Kurzzeitkorrektur. Die Variable "Dosis 3" spezifiziert einen Pegel der Graupegelverbindungsstellenkorrektur (gray level splicing correction). Eine geeignete Technik für das Erzeugen von Dosiswerten, die mit jedem Belichtungsfeld verbunden sind, ist in der US-A-5,847,959 und dem Anhang A "Run-Time Correction of Proximity Effects in Raster Scan Pattern Generator Systems", L. Veneklasen, U. Hofmann, L. Johnson, V. Boegli und R. Innes, präsentiert auf der Micro- and Nano-Engineering 98, Leuven, Belgien, September 22–24, 1998 beschrieben.
Eine geeignete Dosiswertschaltung 106 umfasst eine festverdrahtete Logik und einen konventionellen Speicher, wie einen statischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff. In anderen Ausführungsformen kann die Dosiswertschaltung 106 ein Computer sein, der geeignete Software ausführt. Alle Parameter sind hier beispielhaft.
In dieser Ausführungsform liefert die Dosiswertschaltung 106 Dosiswerte, die mit den jeweiligen Formdaten verbunden sind, alle 10 ns an die Formungs-/Ausblendansteuerung 110. Die Formungs-/Ausblendansteuerung 110, die unten detaillierter beschrieben ist, übersetzt die Dosiswerte, die mit den jeweiligen Formdaten verbunden sind, in Belichtungszeiten, die die Zeitdauer eines Belichtungsfeldes spezifizieren, das ist die Zeit, während der ein Gebiet des Substrats dem Strahl ausgesetzt wird.
Elektronenstrahlsäule 112
12 zeigt schematisch eine geeignete neue Elektronenstrahlsäule 112, die Belichtungsfelder, die durch Formdaten spezifiziert sind, in einer Rasterabtastung erzeugt. In dieser Ausführungsform erzeugt die Elektronenstrahlsäule 112 Belichtungsfelder durch eine "Schattenprojektionstechnik", die unten detaillierter besprochen wird. Die Elektronenstrahlsäule 112 umfasst eine konventionelle thermische Feldemission-(TFE)-Elektronenquelle 1204, eine konventionelle Elektronenstrahltransferlinse 1206, eine obere Blende 1210, eine konventionelle obere Ablenkeinheit 1212, eine untere Blende 1214, eine konventionelle untere Ablenkeinheit 1216, konventionelle magnetische Ablenkspulen 1218 und eine konventionelle Elektronenstrahlobjektivlinse 1220. Die Elektronenstrahlsäule 112 schreibt Belichtungsfelder auf das Substrat 118.
Alle Abmessungen und Parameter sind hier beispielhaft. In anderen Ausführungsformen könnte die Elektronenstrahlsäule 112 Strahlen geladener Teilchen oder andere Energiestrahlen erzeugen.
12 zeigt eine Vorrichtung, die für das Schreiben von Muster mit einer minimalen Abmessungen von 200 nm auf eine Maske verwendet wird. Die Vorrichtung kann natürlich für andere minimale Abmessungen geändert werden. Die maximale Querschnittstrahlgröße, die von der Elektronenstrahlsäule 12 erzeugt wird, entspricht der minimalen Abmessung des sich ergebenden Musters.
Eine konventionelle thermische Feldemissions-(TFE)-Elektronenquelle 1204 gibt einen Elektronenstrahl 1222 aus. Die TFE-Elektronenquelle 1204 liefert einen Strom pro Raumwinkeleinheit dI/dΩ, der auch als Winkelintensität bekannt ist, von mindestens 1,0 mA/Sterad. Die TFE-Elektronenquelle 1204 gibt einen Elektronenstrahl 1222 ungefähr 420 mm über der Oberfläche des Substrats 118 aus.
Eine konventionelle Transferlinse 1206 ist stromabwärts in Bezug auf die Elektronenstrahlrichtung von der TFE-Elektronenquelle 1204 angeordnet (nachfolgend bedeutet "stromabwärts" stromabwärts in Bezug auf die Elektronenstrahlrichtung von der TFE-Elektronenquelle 1204). Die Transferlinse 1206 befindet sich ungefähr 320 mm stromaufwärts der Oberfläche des Substrats 118. Eine konventionelle Transferlinse 1206 fokussiert den Elektronenstrahle 1222 an einem Kreuzungspunkt 1230 ungefähr 1 mm stromabwärts vom zentralen Punkt C der unteren Blende 1214, wie das später detaillierter beschrieben wird.
Die obere Blende 1210 ist stromabwärts der Transferlinse 1206 angeordnet. Die obere Blende 1210 ist ungefähr 290 mm stromaufwärts des Substrats 118 angeordnet. Die obere Blende 1210 definiert eine quadratische Öffnung 1302 von ungefähr 135 μm auf 135 μm. Wenn die obere Blende 1210 von der TFE-Elektronenquelle 1204 beleuchtet wird, wird ein wohl aufgelöster Schatten der quadratischen Öffnung 1302, der dem Querschnitt des Elektronenstrahls 1222 entspricht, stromabwärts der oberen Blende 1210 projiziert. Wie in 12 gezeigt ist, nimmt die Größe des Querschnitts des Schattens des Elektronenstrahls 1222 stromabwärts der oberen Blende 1210 bis zum Kreuzungspunkt 1230 ab.
13A zeigt eine detailliertere Aufsicht auf einen Teil der oberen Blende 1210. In dieser Ausführungsform definiert die obere Blende 1210 eine quadratische Öffnung 1302 von ungefähr 135 μm auf 135 μm. Die quadratische Öffnung 1302 ist koaxial zum Elektronenstrahl 1222. 13B zeigt einen Querschnitt der oberen Blende 1210 der 12A entlang der Linie A-A. Die Dicke der oberen Blende 1210 beträgt ungefähr 10 μm.
In dieser Ausführungsform wird die obere Blende 1210 durch das Abscheiden eines spannungsarmen, hochtemperaturbeständigen Metalls, wie einer Wolfram-Titan-Legierung, auf einer Siliziummembran und dann dem Ausbilden einer quadratischen Öffnung 1302 von 135 μm auf 135 μm durch die Legierung und die Siliziummembran durch die Verwendung eines fokussierten Ionenstrahls konstruiert. In einer anderen Ausführungsform ist die obere Blende 1210 aus einer ungefähr 10 μm dicken Metallfolie, wie Molybdän, Wolfram oder einer Legierung, wie Molybdän-Rhenium hergestellt, die durch einen elektrischen Strom erhitzt werden kann, um Kontaminierungsprobleme zu reduzieren.
Betrachtet man die 12, so ist die konventionelle obere Ablenkeinheit 1212 stromabwärts der oberen Blende 1210 angeordnet. Der Betrieb und eine geeignete Struktur der oberen Ablenkeinheit 1212 wird unten detaillierter beschrieben.
Die untere Blende 1214 ist stromabwärts der oberen Ablenkeinheit 1212 angeordnet. Wenn die untere Blende 1214 durch den Elektronenstrahl 1222 beleuchtet wird, wird ein wohl aufgelöster geformter Strahl weiter durch den Teil des Schattens der Öffnung, der durch die obere Blende 1210 definiert ist, definiert, der durch die untere Blende 1214 hindurch geht. Wie in 12 gezeigt ist, nimmt die Größe des Querschnitts des Schattens des Elektronenstrahls 1222 stromabwärts der unteren Blende 1214 bis zum Kreuzungspunkt 1230 ab und nimmt dann stromabwärts des Kreuzungspunkts 1230 zu.
Der Elektronenstrahl 1222 konvergiert zum Kreuzungspunkt 1230 dicht an der unteren Blende 1214. Wenn der Elektronenstrahl 1222 auf die untere Blende 1214 trifft, ist die Größe des Querschnitts des Elektronenstrahls 1222 sehr klein. Die kleine Querschnittsgröße wiederum bedingt die Verwendung von kleineren Formungsöffnungen in der unteren Blende 1214. Die Querschnittsgröße des Elektronenstrahls 1222, wenn der Elektronenstrahl 1222 auf die untere Blende 1214 auftrifft, kann durch das Bewegen des Kreuzungspunkts 1230 eingestellt werden, was ein Ändern der Stärke der Transferlinse 1206 einschließt.
In dieser Ausführungsform ist die untere Blende 1214 beispielsweise die untere Blende 1214A (14A) oder die untere Blende 1214B (15A). 14A zeigt eine Aufsicht auf einen Teil der unteren Blende 1214A. Wie dargestellt ist, umfasst die untere Blende 1214A vier Öffnungen 1402A–1402D. Jede kurze Seite 1412 jeder Öffnung 1402A–1402D weist eine Länge A von ungefähr 3 μm auf. Wie dargestellt ist, beträgt der Winkel zwischen jeder kurzen Seite 1412 90°. Die schmale Distanz X zwischen jeder Öffnung 302 beträgt ungefähr 3 μm. 14B zeigt eine Querschnittsansicht der unteren Blende 1214A der 14A entlang der Linie B-B. Die Dicke T der unteren Blende 1214A beträgt ungefähr 10 μm.
In dieser Ausführungsform wird die untere Blende 1214A durch das Abscheiden eines spannungsarmen hochtemperaturfesten Metalls, wie einer Wolfram-Titan-Legierung, auf einer Siliziummembran und dann dem Ausbilden der vier Öffnungen 1402A–1402D sowohl durch das Metall als auch die Siliziummembran unter Verwendung eines fokussierten Ionenstrahls konstruiert. In einer anderen Ausführungsform ist die untere Blende 1214A aus einer ungefähr 10 μm dicken Folie aus Metall, wie Molybdän, Wolfram oder einer Legierung wie Molybdän-Rhenium, ausgebildet, wobei diese durch einen elektrischen Strom erhitzt werden kann, um die Kontaminierungsprobleme zu reduzieren.
15A zeigt eine Aufsicht auf einen Teil einer alternativen unteren Blende 1214B. Wie gezeigt ist, umfasst die untere Blende 1214B eine kreuzförmige Öffnung 1502. Jede der 12 Seiten 1508 der kreuzförmigen Öffnung beträgt ungefähr 3 μm. Wie gezeigt ist, beträgt der Winkel zwischen jeder Seite 1508 90°. 4B zeigt einen Querschnitt der unteren Blende 1214B der 4A entlang der Linie C-C. Die Dicke der unteren Blende 1214B beträgt ungefähr 10 μm.
In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die untere Blende 1214B durch das Abscheiden eines spannungsarmen hochtemperaturbeständigen Metalls, wie einer Wolfram-Titan-Legierung, auf einer Siliziummembran und dann dem Ausbilden der kreuzförmigen Öffnung 1502 durch das Metall und die Siliziummembran konstruiert. In einer anderen Ausführungsform ist die untere Blende 1214B aus einer ungefähr 10 μm dicken Folie aus Metall, wie Molybdän, Wolfram oder einer Legierung, wie Molybdän-Rhenium, ausgebildet, die durch einen elektrischen Strom erhitzt werden kann, um Kontaminierungsprobleme zu reduzieren.
Die obere Blende 1210, wie sie in 13A gezeigt ist, und die untere Blende 1214A der 14A oder die untere Blende 1214B der 15A sind koaxial entlang einer Achse ausgerichtet, die sich von der Spitze der Elektronenquelle 1204 durch den zentralen Punkt C, der in den 13A, 14A und 15A gezeigt ist, herabsenkt.
Die L-förmigen oder kreuzförmigen Öffnungen in der unteren Blende 1214 erlauben es dem Elektronenstrahl 1222, einen Rand, eine äußere Ecke oder eine innere Ecke irgendwo in einem Belichtungsfeld zu erzeugen. Somit können die Ränder und Ecken in einem Muster in kleineren Inkrementen platziert werden, als sie bei der Halbleiterfertigung benötigt werden.
Eine konventionelle untere Ablenkeinheit 1216 ist stromabwärts der unteren Blende 1214 angeordnet. Der Betrieb und eine geeignete Struktur der unteren Ablenkeinheit 1216 werden später detaillierter beschrieben.
16 zeigt eine geeignete Implementierung und Anordnung einer konventionellen oberen Ablenkeinheit 1212 und einer konventionellen unteren Ablenkeinheit 1216. Die konventionelle obere Ablenkeinheit 1212 umfasst vier Metallplatten 1602, die in einer quadratförmigen Formation angeordnet und gekoppelt sind, um Spannungen an den Knoten 1606, 1608, 1604 und 1610 zu empfangen. In ähnlicher Weise umfasst eine konventionelle untere Ablenkeinheit 1216 vier Metallplatten 1602, die in einer quadratischen Formation angeordnet sind, um Spannungen an den Knoten 1618, 1614, 1616 und 1612 zu empfangen. In dieser Ausführungsform sind die Knoten der oberen Ablenkeinheit 1212 und der unteren Ablenkeinheit 1216 gekoppelt, um Spannungen von der Formungs-/Ausblendansteuerung 110 zu empfangen. Der Betrieb der oberen Ablenkeinheit 1212 und der unteren Ablenkeinheit 1216 wird später detaillierter beschrieben.
Konventionelle Ablenkspulen 1218 sind stromabwärts der unteren Ablenkeinheit 1216 angeordnet. Die konventionellen Ablenkeinheiten bewegen den Elektronenstrahl 1222 über das Substrat 118 in einer konventionellen Rasterabtastung. In dieser Ausführungsform beträgt die Länge der Abtastung bis zu 1 mm.
Gemäß der konventionellen Rasterabtastung wird das Substrat 118 auf einem konventionellen Tisch platziert, der das Substrat 118 in einer Richtung rechtwinklig zur Richtung der Rasterabtastung und in der Ebene des Substrats 118 bewegt.
Eine konventionelle Objektivlinse 1220 ist neben den Ablenkspulen 1218 angeordnet, das heißt ungefähr in derselben Ebene rechtwinklig zur Richtung des Elektronenstrahls. Die Objektivlinse 1220 steuert effektiv die Größe des Elektronenstrahlschattens von der unteren Blende 1214, der auf das Substrat geschrieben wird. Ein Betrieb der Objektivlinse 1220 wird unten detaillierter beschrieben.
In dieser Ausführungsform umfasst die Schattenprojektion die Verwendung einer kleinen hellen TFE-Quelle, um eine hohe Stromdichte im Schatten zu erhalten, beispielsweise bis zu 3000 Ampere pro Quadratzentimeter im geformten Strahl, als auch einen kleinen Kreuzungspunkt, das heißt der Strahlquerschnitt ist am Kreuzungspunkt 1230 im Vergleich zu Größe des Formungsschattens in der Ebene 1806 klein. Die Verwendung kleiner Öffnungen in der unteren Blende 1214 erlaubt kleine Ablenkwinkel durch die obere Ablenkeinheit 1212, was wiederum relativ niedrige Ablenkspannungen erlaubt. Niedrige Ablenkspannungen erlauben eine hohe Rate der Erzeugung des geformten Strahls. Die vorliegende kleine Formgröße und die kleinen erforderlichen Ablenkspannungen erlauben auch eine kurze Einstellzeit für jede geformte Belichtung, beispielsweise weniger als 3 ns, was weiter einen höheren Durchsatz erleichtert, als er mit konventionellen Vektorstrahlformungsvorrichtungen möglich ist.
Die Schattenprojektionsformung erlaubt auch die Verwendung eines relativ kurzen Strahlpfades, was Interaktionen zwischen Elektronen reduziert, die ansonsten ein verschwommenes Bild des geformten Strahls auf dem Substrat 118 verursachen würden.
Die TFE-Elektronenquelle ist für eine Verwendung in einer konventionellen Vektorstrahlungsvorrichtung weniger geeignet, da sie keinen ausreichenden Strahlstrom für die erforderlichen größeren Formen liefern kann.
Formungs-/Ausblendansteuerung 110
Die Formungs-/Ausblendansteuerung 110 steuert die Form und die Dauer von Belichtungsfeldern, die eine Elektronenstrahlsäule 112 auf das Substrat 118 schreibt, durch das Liefern von Spannungen an die obere Ablenkeinheit 1212 und die untere Ablenkeinheit 1216 der Elektronenstrahlsäule 112.
17A zeigt ein Blockdiagramm einer Formungs-/Ausblendansteuerung 110, die einen Translator 1720, eine Ausgabevorrichtung 1722, einen Timer 1708 und eine Retrogradabtastvorrichtung 1710 einschließt. Wie oben diskutiert wurde, fordert die Formungs-/Austastansteuerung Belichtungsdaten, das sind Formdaten und entsprechende Dosiswerte, vom Belichtungswandler 108 beziehungsweise der Dosiswertschaltung 106 an und empfängt diese. Der Translator 1720 empfängt Belichtungsdaten und wandelt die Formdaten und die entsprechenden Dosiswerte in jeweilige Spannungswerte und eine Belichtungszeit um. Der Translator 1720 liefert die Belichtungszeit an den Timer 1708 und liefert Spannungswerte an die Ausgabevorrichtung 1722. Die Ausgabevorrichtung 1722 wandelt Spannungswerte in Spannungssignale um und liefert die Spannungssignale an Ablenkeinheiten der Elektronenstrahlsäule 112. Der Timer 1708 steuert die Dauer, während der die Ausgabevorrichtung 1722 Spannungssignale ausgibt, gemäß der Belichtungszeit. Die Retrogradabtastvorrichtung 1710 wendet eine Retrogradabtastung, die unten detaillierter diskutiert wird, auf das Spannungssignal an, das an die untere Ablenkeinheit 1216 angelegt wird.
17B zeigt ein detaillierteres Blockdiagramm der Formungs-/Ausblendansteuerung 110. In 17B umfasst der Translator 1720 eine Formverzeichnistabelle 1702 und eine Dosisverzeichnistabelle 1704; die Ausgabevorrichtung 1722 umfasst Multiplexer (MUXs) 1706A–1706D, Digital-Analog-Wandler (DACs) 1712A-1, 1712A-2, 1712B-1, 1712B-2, 1712C-1, 1712C-2, 1712D-1 und 1712D-2, Verstärker 1712A-1, 1714A-2, 1714B-1, 1714B-2, 1714C-1, 1714C-2, 1714D-1 und 1714D-2 und ein Austastspannungsregister 1724.
Für jede eingegebene Formdaten gibt die Formverzeichnistabelle 1702 vier Spannungswerte an die MUXs 1706A–1706D aus. Zwei Spannungswerte, die an die MUXs 1706A und 1706B geliefert werden, spezifizieren ein zweidimensionale elektrische Feldablenkung durch die obere Ablenkeinheit 1212, die wirksam eine Formung des Elektronenstrahlsquerschnitts durch das Steuern eines Orts, an dem der Elektronenstrahl die untere Blende 1214 kreuzt, steuert. Zwei Spannungswerte, die an die MUXs 1706C und 1706D geliefert werden, spezifizieren eine zweidimensionale elektrische Feldablenkung durch die untere Ablenkeinheit 1216, die wirksam jede Ablenkung durch die obere Ablenkeinheit 1212 versetzt und den geformten Elektronenstrahl auf einem vorgesehenen Teil des Substrats 118 positioniert.
In dieser Ausführungsform ist der Ort, an dem der Elektronenstrahl die untere Blende 1214 kreuzt, einstellbar durch 4096 inkrementelle Distanzeinheiten sowohl in der horizontalen als auch der vertikalen Richtung in der Ebene der unteren Blende 1214. In dieser Ausführungsform beträgt jede inkrementelle Einheit ungefähr 12/4096 μm. Die feine inkrementelle Positionierung erlaubt das Kompensieren kleiner Fehler durch beispielsweise Variationen in einer Öffnung, die von der unteren Blende 1214 definiert wird, über der Zeit. In einer Ausführungsform ist jeder Spannungswert ein 12-Bit-Wert.
Eine beispielhafte Implementierung einer Formverzeichnistabelle 1702 umfasst einen konventionellen statischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff. In dieser Ausführungsform ist die Formverzeichnistabelle 1702 leicht programmierbar. Dies ist notwendig, da geeignete Einträge in der Formverzeichnistabelle, beispielsweise die Spannungswerte, um den Querschnitt des Elektronenstrahls in der gewünschten Weise zu formen, variieren können. Es kann sein, dass die Spannungswerte in der Formverzeichnistabelle 1702 über der Zeit für eine Elektronenstrahlsäule geändert werden müssen, da sich die Eigenschaften der Elektronenstrahlsäule 112 über der Zeit ändern. Beispielsweise können sich die Öffnungen, die durch die Blenden definiert werden, durch Abnutzung mit der Zeit ändern. Auch die Spannungswerte für ein spezifisches Belichtungsfeld können zwischen verschiedenen Elektronenstrahlsäulen variieren.
Eine beispielhafte Implementierung der Dosisverzeichnistabelle 1704 umfasst einen konventionellen statischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff. Die Dosisverzeichnistabelle 1704 gibt eine Belichtungszeit, die mit den Dosiswerten verknüpft ist, an den Timer 1708 aus. Wie oben angegeben ist, spezifiziert eine Belichtungszeit eine Zeit, während der die Ablenkeinheiten der Elektronenstrahlsäule 112 ihren Elektronenstrahl ablenken. In dieser Ausführungsform ist der Belichtungszeitwert ein Wert mit 9 Bit und kann maximal 10 ns spezifizieren. In dieser Ausführungsform ist die Dosisverzeichnistabelle 1704 aus ähnlichen Gründen, wie sie in Bezug auf die Formverzeichnistabelle 1702 diskutiert wurden, leicht programmierbar.
Der Timer 1708 empfängt Belichtungszeitwerte von der Dosisverzeichnistabelle 1704 und empfängt weiter das Taktsignal vom Systemtakt 114 der 1. Der Timer 1708 gibt ein binäres Ausgangssignal aus, um die Ausgänge der MUXs 1706A–1706D hin und her zu schalten. Der Timer 1708 gibt ein positives Binärsignal an die MUXs 1706A–1706D für die Anzahl von Taktzyklen, die von jedem Belichtungszeitwert spezifiziert werden, und ansonsten gibt er an die MUXs 1706A–1706D ein negative Binärsignal aus. Eine geeignete Implementierung für den Timer 1708 ist eine Emitter-gekoppelte Logikschaltung.
In dieser Ausführungsform fordert der Timer 1708 weiter den Belichtungswandler 108 und die Dosiswertschaltung 106 auf, mit dem Liefern von Flashdaten, das sind Formdaten und Dosiswerte, an die Formungs-/Ausblendansteuerung 110 zu beginnen. In dieser Ausführungsform liefert der Timer 1708 eine erste Anforderung, um den Fluss einer Säule von Belichtungsdaten vom Puffer 1204 zu beginnen, und er wiederholt eine solche Aufforderung, nachdem der Timer eine Säule von Belichtungsdaten empfängt. In dieser Ausführungsform entspricht eine Säule 4096 Beleuchtungsdaten, und der Timer 1708 liefert eine Anforderung ungefähr alle 40,96 ms.
Der weitere Betrieb des Timer 1708 wird in Bezug auf die Positionseinstellvorrichtung 116 beschrieben.
Die MUXs 1706A–1706D sind jeweils ein konventioneller Multiplexer, der mehrere Eingangssignale empfängt und ein einziges Ausgangssignal in Erwiderung auf ein Steuersignal liefert. Ein erstes Eingangssignal für die MUXs 1706A–1706D ist ein Satz von vier Spannungswerten von der Formverzeichnistabelle 1702. Ein zweites Eingangssignal ist ein Satz von vier Spannungswerten, der einer Strahlaustastposition vom Austastspannungsregister 1724 entspricht. Das binäre Ausgangssignal vom Timer 1708 steuert das Ausgangssignal der MUXs 1706A–1706D. Somit geben in dieser Ausführungsform während eines Belichtungszyklus von 10 ns für eine Zeit, die durch die Belichtungszeit spezifiziert ist, die MUXs 1706A–1706D die vier Spannungswerte von der Formverzeichnistabelle 1702 aus, und während der verbleibenden Zeit geben die MUXs Spannungswerte aus, die den Elektronenstrahl austasten. In den meisten Fällen sind die Spannungswerte, die den Elektronenstrahl austasten, null, obwohl sie eingestellt werden können, um den Dosisfehler bei einer Austastoperation zu minimieren. Wie in der 17B gezeigt ist, liefern die MUXs 1706A–1706D ihre Ausgangswerte an jeweilige "Formungs- "DACs 1712A-1, 1712A-2, 1712B-1, 1712B-2, 1712C-1, 1712C-2, 1712D-1 und 1712D-2.
Konventionelle DACs 1712A-1, 1712A-2, 1712B-1, 1712B-2, 1712C-1, 1712C-2, 1712D-1 und 1712D-2 wandeln die Spannungswerte in analoge Spannungssignale um. In dieser Ausführungsform multiplizieren diese DACs im wesentlichen jeden binären Spannungswert von 12 Bit mit einem Umwandlungsverhältnis von 0,5 V/2¹². In dieser Ausführungsform beträgt die maximale Spannungsausgabe eines DAC ungefähr 0,5 V von Spitze zu Spitze. Die DACs 1712A-1, 1712A-2, 1712B-1 und 1712B-2 liefern analoge Spannungen an die jeweiligen konventionellen Verstärker 1714A-1, 1712A-2, 1714B-1 und 1714B-2, die Spannungen an die obere Ablenkeinheit 1212 liefern. DACs 1712C-1 und 1712C-2 liefern analoge Spannungen an die jeweiligen konventionellen Verstärker 1714C-1 und 1714C-2, die Spannungen an die untere Ablenkeinheit 1216 liefern. Die DACs 1712D-1 und 1712D-2 liefern analoge Spannungen an die jeweiligen konventionellen Spannungsaddierer 1716A und 1716B, die Spannungen, wie sie von Signalen von der Retrogradabtastvorrichtung 1710, die unten detaillierter beschrieben wird, modifiziert werden, an die untere Ablenkeinheit 1216 liefern.
Die Retrogradabtastvorrichtung 1710 stellt Spannungen ein, die an die untere Ablenkeinheit 1216 geliefert werden, um die Bewegung der Position auf dem Substrat 118 während der oben diskutierten Rasterabtastung zu kompensieren (eine sogenannte "Retrogradabtastung"). Die Regtrogradabtastung verhindert, dass die Elektronenstrahlsäule 112 ein Belichtungsfeld jenseits seines vorgesehenen Gebiets ausdehnt. In dieser Ausführungsform gibt die Retrogradabtastvorrichtung 1710 binäre Werte, die in einer stufenartigen Weise in ihrem Wert ansteigen oder abfallen, an konventionelle DACs 1712E-1 und 1712E-2 aus. In dieser Ausführungsform entspricht jede der Stufen ungefähr 200/8 nm des Versatzes zur Position eines Belichtungsfeldes auf dem Substrat. In einer Ausführungsform liefert die Retrogradabtastvorrichtung 1710 acht Stufen pro Belichtungszyklus, das sind 10 ns. Ob die binären Werte zunehmen oder abnehmen, hängt von der Richtung der Rasterabtastung ab. Das Stufensignal wird nachfolgend gefiltert (nicht dargestellt), um die dritte Harmonische zu entfernen, um somit eine ungefähr sägezahnartige Wellenform mit derselben Periode wie das Treppensignal zu erzeugen. Die Retrogradabtastvorrichtung 1710 fügt Werte für einen Rasterabtastungsdurchlauf eine Säule hinauf, das sind 4096 Belichtungsfelder, die in einer Linie angeordnet sind, hinzu, und subtrahiert Werte, beim Herabgehen einer Säule.
Die DACs 1712E-1 und 1712E-2 geben wiederum analoge Spannungsdarstellungen der binären Werte an die jeweiligen Spannungsaddierer 1716A und 1716B aus. Die Spannungsaddierer 1716A und 1716B addieren Spannungen, die von den DACs 1712D-1, 1712D-2, 1712E-1 und 1712E-2 geliefert werden, und geben die Summe der Spannungen an die jeweiligen konventionellen Verstärker 1714D-1 und 1714D-2 aus.
In dieser Ausführungsform geben die konventionellen Verstärker 1714A-1, 1714A-2, 1714B-1, 1714B-2, 1714C-1, 1714C-2, 1714D-1, 1714D-2, 1712E-1 und 1712E-2 Signale aus, die jeweils dem Zehnfachen der Größe der Eingangssignale entsprechen. Die Verstärker 1714A-1, 1714A-2, 1714B-1 und 1714B-2 geben Spannungen an die jeweiligen Knoten 1606, 1608, 1604 und 1610 der oberen Ablenkeinheit 1212 aus. Die Verstärker 1714C-1, 1714C-2, 1714D-1 und 1714D-2 geben Spannungen an die jeweiligen Knoten 1618, 1614, 1612 und 1616 der unteren Ablenkeinheit 1216 aus.
Im Stand der Technik ist die Retrogradabtastschaltung getrennt von der Schaltung, die Spannungen für die Ablenkeinheiten erzeugt. Vorteilhafterweise kann in dieser Ausführungsform durch das Kombinieren der Retrogradabtastfähigkeit in die Formungs-/Ausblendansteuerung die Länge der Elektronenstrahlsäule 118 kürzer als bei einer Elektronenstrahlsäule des Stands der Technik sein. Eine kürzere Elektronenstrahlsäule erlaubt die Verwendung eines geringeren Stromes, um ein Belichtungsfeld zu erzeugen, was eine schnellere Erzeugung von Belichtungsfeldern erlaubt.
Positionseinstellvorrichtung 116
In der oben beschriebenen konventionellen Rasterabtastung ist das Substrat 118 auf einem konventionellen Tisch positioniert, der das Substrat 118 in einer Richtung rechtwinklig zur Richtung der Rasterabtastung in einer Ebene bewegt. Eine konventionelle Positionseinstellschaltung 116 kompensiert die horizontale Bewegung des Substrats 118 auf dem konventionellen Tisch. Die Positionseinstellschaltung lenkt die Richtung des einfallenden Elektronenstrahls unter Verwendung eines elektrischen Feldes ab, so dass die Elektronenstrahlsäule 112 ein Belichtungsfeld an einem passenden Ort schreibt. Die Einstellung ist ähnlich der oben beschriebenen Retrogradabtastung.
Der Timer der Formungs-/Ausblendansteuerung 110 übermittelt die ungefähre Bewegung des Substrats 118 an die Positionseinstellvorrichtung 116. Der Timer 1708 liefert ein Signal, das anzeigt, wann die Elektronenstrahlsäule 112 das Schreiben einer Säule von Belichtungsfeldern beendet hat. In einer Ausführungsform bewegt sich das Substrat alle 40,96 ms um ungefähr 200 nm, das heißt um eine Säulenbreite.
Ein beispielhafter Betrieb der Elektronenstrahlsäule 112
Das Folgende ist ein Beispiel des Betriebs der Elektronenstrahlsäule 112 während eines einzigen Belichtungszyklus. 18 zeigt ein Beispiel einer Formungsaktion, wenn der Elektronenstrahl 1222 die obere Blende 1210 und die untere Blende 1214 durchquert. Die TFE-Elektronenquelle 1204 emittiert einen Elektronenstrahl 1222 (nicht dargestellt). Die Transferlinse 1206 (nicht dargestellt) fokussiert den Elektronenstrahl 1222 am Kreuzungspunkt 1230 ungefähr 1 mm stromabwärts der unteren Blende 1214. Wenn die obere Blende 1210 durch die TFE-Elektronenquelle 1204 beleuchtet wird, wird ein wohl aufgelöster Schatten der quadratischen Öffnung 1302, der dem Querschnitt des Elektronenstrahls 1222 entspricht, stromabwärts von der oberen Blende 1210 projiziert. Zu Beginn gibt es keine Spannung auf der oberen Ablenkeinheit 1212, so dass der Elektronenstrahl 1222 einen festen Teil der unteren Blende schneidet (eine sogenannte "Strahlaustastoperation").
Der nachfolgende Belichtungswandler 108 und die Dosiswertschaltung 106 liefern Belichtungsdaten, das sind Formdaten und Dosiswerte, an die Formungs-/Ausblendansteuerung 110, die die sich ergebenden Spannungen an die obere Ablenkeinheit 1212 und die untere Ablenkeinheit 1216 anlegt. Die obere Ablenkeinheit 1212 ändert dann die Richtung des Elektronenstrahls 1222, damit er auf die Öffnung auftrifft, die in der unteren Blende 1214 definiert ist, um den Querschnitt des Elektronenstrahls so zu formen, wie das durch die Formdaten angegeben ist. Ein Schatten des Querschnitts des geformten Elektronenstrahls erscheint am Ort 1804 in der Ebene 1806 stromabwärts der unteren Blende 1214. Die Ebene 1806 verläuft parallel zur Ebene der unteren Blende 1214 und ungefähr 0,6 mm stromabwärts von der unteren Blende 1214.
Die untere Ablenkeinheit 1216 legt ein elektrisches Feld an, das die Richtung des geformten Elektronenstrahls 1222 ändert, so dass der Schatten am Ort 1804 so erscheint, als sei er am Ort 1808 angeordnet, wenn man dies vom Substrat 118 betrachtet (nicht gezeigt). Somit erlaubt die untere Ablenkeinheit 1216 eine Formung ohne eine wesentliche Verschiebung der Strahlposition auf dem Substrat 118. Wie früher angegeben wurde, legt die untere Ablenkeinheit 1216 auch ein elektrisches Feld an, das ein Retrogradabtastung liefert, wie das oben beschrieben ist. Die Objektivlinse 1220 (nicht dargestellt) fokussiert auf dem Substrat 118 den Schatten des geformten Elektronenstrahls 1222 am Ort 1808. Die Dauer der Belichtung des Belichtungsfeldes wird vom Timer 1708 der Formungs-/Ausblendansteuerung 110 spezifiziert. Wenn die Belichtung des Belichtungsfeldes vollständig ist, so kehrt der Strahl in die ausgeblendete Position, beispielsweise in das Zentrum der unteren Blende 1214A zurück.
Es ist zu beachten, dass in diesem Beispiel der Winkel (θ_Ablenkung), mit dem die obere Ablenkeinheit die Richtung der zentralen Achse 1808 des Strahls ändert, viel kleiner als der Divergenzwinkel (θ_Blende) des Elektronenstrahls ist.
Das Folgende beschreibt ein Beispiel des Formens des Querschnitts des Elektronenstrahls 1222 durch die untere Blende 1214A. Die 19A und 19B zeigen jeweils eine Aufsicht auf die Öffnungen 1402A–1402D der unteren Blende 1214A und eine Austastposition 1904, die sich in einem festen Teil der unteren Blende 1214A befindet. Die 19A und 19B zeigen jeweils weiter Elektronenstrahlformen (im Querschnitt) 1908 und 1910, die unter Verwendung der jeweiligen Öffnungen 1402A und 1402C der unteren Blende 1214A erzeugt werden. Der Elektronenstrahl 1222 schneidet zuerst die Austastposition 1904 (die "Strahlaustastoperation"). Um eine Form 1908 zu erzeugen, die beispielsweise der Formklasse 5 und den Koordinaten (20,25) entspricht, richtet die obere Ablenkeinheit 1212 den quadratisch geformten Elektronenstrahl 1222 von der Austastposition 1904, so dass er auf ein Gebiet 1902 fällt, so dass der Querschnitt des Teils des Elektronenstrahls 1222, der die untere Blende 1214B quert, mit der Form 1908 übereinstimmt. Um die Form 1910 zu erzeugen, die beispielsweise der Formklasse 10 und den Koordinaten von (15,25) entsprechen mag, richtet die obere Ablenkeinheit 1212 den quadratisch geformten Elektronenstrahl 1222 von der Austastposition 1904, so dass er auf ein Gebiet 1906 fällt, so dass der Querschnitt des Elektronenstrahls 1222, der die untere Blende 1214B quert, zur Form 1910 passt.
Die 20A und 20B zeigen jeweils ein Beispiel der Formung des Querschnitts des Elektronenstrahls 1222 als Formen 1908 und 1910 unter Verwendung der Öffnung 1502 der unteren Blende 1214B. Um die Form 1908 zu erzeugen, richtet die obere Ablenkeinheit 1212 den quadratisch geformten Elektronenstrahl 1222, so dass er auf das Gebiet 2002 auftrifft, so dass ein Teil des Querschnitts des Elektronenstrahls 1222, der die untere Blende 1214B quert, zur Form 1908 passt. Um eine Form 1910 zu erzeugen, richtet die obere Ablenkeinheit 1212 den quadratisch geformten Elektronenstrahl 1222 so, dass er auf ein Gebiet 2004 auftrifft, so dass ein Teil des Querschnitts des Elektronenstrahls 1222, der die untere Blende 1214B quert, zur Form 1910 passt.
Wie oben angegeben wurde, führt die Elektronenstrahlsäule 112 die Strahlaustastoperation durch das Richten des Elektronenstrahls auf die Austastposition 1904 der unteren Blende 1214A aus. In dieser Ausführungsform fällt, wenn die Formungs-/Ausblendansteuerung 110 ungefähr keine Spannung an die Knoten 1606, 1608, 1604 und 1610 der oberen Ablenkeinheit 1212 anlegt, der Elektronenstrahl 1222 auf die Austastposition 1904. Somit tritt die Strahlaustastung auf, ohne dass der Elektronenstrahl 1222 ein offenes Gebiet der unteren Blende 1214A durchquert. Für die untere Blende 1214B durchquert jedoch der Elektronenstrahl 1222 die Öffnung 1502, wenn die Formungs-/Ausblendansteuerung 110 keine Spannung an die obere Ablenkeinheit 1212 legt. Um den Elektronenstrahl 122 auszutasten, lenkt die obere Ablenkeinheit 1212 den Pfad des Elektronenstrahls 1222 so, dass ein fester Teil der unteren Blende 1214B (der spezifische blockierende Teil ist nicht dargestellt) den Pfad des Elektronenstrahls 1222 blockiert. Der Elektronenstrahl 1222 muss jedoch die Öffnung 1502 in der unteren Blende 1214B durchqueren, vor eine Blockade durch einen festen Teil der unteren Öffnung 1214B. Das Durchqueren einer Öffnung bei der Strahlaustastung führt einen unerwünschten Dosisfehler ein. Somit ist ein geringerer Dosisfehler mit der unteren Blende 1214A als der unteren Blende 1214B verbunden. Die untere Blende 1214A erlaubt auch eine schnellere Strahlaustastung als die untere Blende 1214B, da es keine Verzögerung gibt, die von einer Änderung des Pfads des Elektronenstrahls 1222, um das Austasten zu bewirken, herrührt.
Es ist wünschenswert, dass die verschiedenen Teile der unteren Blende 1214 verwendet werden, um den Elektronenstrahl 1222 zu formen, um die Erhitzung der Blende durch den Elektronenstrahls zu verteilen. Beispielsweise ist die Belichtung eines vollen, quadratisch geformten Belichtungsfeldes sehr verbreitet. Betrachtet man die 14A, so wird, um die Erhitzung der unteren Blende 1214A zu verteilen, wenn ein volles Belichtungsfeld erzeugt wird, ein quadratisch geformter Querschnitt des Elektronenstrahls 1222 unter Verwendung von beispielsweise den Ecken 1404, 1406, 1408 oder 1410 geformt. In ähnlicher Weise wird, wenn man die 15A betrachtet, wenn ein volles Belichtungsfeld erzeugt wird, ein Querschnitt des Elektronenstrahls 1222 unter Verwendung von beispielsweise der Ecken 1504, 1506 oder 1512 geformt. Ein ähnliches Wärmeverteilungsschema kann auf andere Querschnittsformen des Elektronenstrahls angewandt werden.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind illustrierend und nicht begrenzend. Es wird somit für Fachleute offensichtlich sein, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie sie durch die Ansprüche definiert ist. Beispielsweise können die Distanzen zwischen und die Abmessungen der Komponenten in der Elektronenstrahlsäule 112, wie die obere Blende 1210, die untere Blende 1214A oder die untere Blende 1214B für größere oder kleinere minimale Vorrichtungsabmessungen optimiert werden. Die Öffnungen, die durch die obere Blende 1210, die untere Blende 1214A und die untere Blende 1214B definiert werden, können geändert werden. Die Belichtungsfelder können andere als 2 Pixel auf 2 Pixel sein. Die Platten der untere Ablenkeinheit 1216 und der oberen Ablenkeinheit 1212 können dünne Metallstäbe sein. Somit umfassen die angefügten Ansprüche alle solche Änderungen und Modifikationen, wie sie in den Umfang der beanspruchten Erfindung fallen.

Claims

Strahlsäule geladener Teilchen (112) für das Schreiben von variabel geformten Strahlen auf eine Oberfläche (118), umfassend: eine Quelle eines Strahls geladener Teilchen; eine Transferlinse (1206), die stromabwärts der Quelle angeordnet ist; ein erstes Blendenelement (1210), das koaxial zu dem Strahl und stromabwärts der Quelle angeordnet ist und das eine Öffnung bildet; eine erste Ablenkeinheit (1212), die koaxial zu dem Strahl und stromabwärts des ersten Blendenelements angeordnet ist und die ein elektrisches Feld erzeugt; ein zweites Blendenelement (1214), das eine andere Konfiguration als das erste Blendenelement aufweist und koaxial zu dem Strahl und stromabwärts der ersten Ablenkeinheit angeordnet ist und mindestens eine Öffnung bildet, wobei das elektrische Feld den Strahl auf die mindestens eine Öffnung richtet, um somit diesen Strahl variabel zu formen, eine zweite Ablenkeinheit (1216), die koaxial zu dem Strahl und stromabwärts des zweiten Blendenelements angeordnet ist und die ein zweites elektrisches Feld erzeugt, Magnetspulablenkeinheiten (1218), die stromabwärts der zweiten Ablenkeinheit angeordnet sind, um den Strahl zu rastern; und eine Objektivlinse (1220), um den variabel geformten Strahl auf die Oberfläche zu fokussieren und die endgültige Größe des variabel geformten Strahls auf dieser Oberfläche zu steuern (118), dadurch gekennzeichnet, dass die Transferlinse (1206) ausgebildet ist, den Strahl geladener Teilchen an einem Kreuzungspunkt (1230) nahe der Ebene aber nicht in der Ebene des zweiten Blendenelements (1214) zu fokussieren, so dass eine erste Distanz zwischen diesem Kreuzungspunkt und der ersten Blende mehr als das Doppelte einer zweiten Distanz zwischen diesem Kreuzungspunkt und der zweiten Blende beträgt, und so, dass ein Teil des Strahls geladener Teilchen, der die mindestens eine Öffnung des zweiten Blendenelements (1214) durchläuft, einen Schatten an einer Lageebene (1806) bildet, und eine dritte Distanz von dieser Lageebene zu diesem Kreuzungspunkt kleiner als die zweite Distanz von diesem zweiten Blendenelement zu diesem Kreuzungspunkt ist.
Strahlsäule geladener Teilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Objektivlinse (1220) den Schatten in dieser Lageebene auf die Oberfläche fokussiert.
Strahlsäule geladener Teilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung im ersten Blendenelement (1210) quadratisch ausgebildet ist (1302).
Strahlsäule geladener Teilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Öffnung vier Öffnungen umfasst, wobei jede der vier Öffnungen L-förmig (1402) ausgebildet ist, und wobei die vier Öffnungen als Ecken eines Quadrats angeordnet sind.
Strahlsäule geladener Teilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die mindestens eine Öffnung kreuzförmig (1502) ausgebildet ist.
Strahlsäule geladener Teilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle (1204) eine thermische Feldemissionselektronenquelle ist.
Strahlsäule geladener Teilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite elektrische Feld der zweiten Ablenkeinheit (1218) eine Richtung des Strahls ändert, so dass es erscheint, als ob der Strahl von einer Ebene stromabwärts des zweiten Blendenelements (1214) ausgeht.
Strahlsäule geladener Teilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite elektrische Feld der zweiten Ablenkeinheit (1218) den Strahl in einer retrograden Abtastung ausrichtet.
Strahlsäule geladener Teilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Feld der ersten Ablenkeinheit (1212) eine Richtung des Strahls so ändert, dass der Strahl einen festen Teil des zweiten Blendenelements (1214) schneidet, wodurch der Strahl ausgeblendet wird.
Strahlsäule geladener Teilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ablenkeinheit (1212) umfasst: erste, zweite, dritte und vierte Platten (1602), die in einer quadratischen Konfiguration angeordnet sind; eine erste Spannungsquelle, die eine erste Spannung über den ersten und dritten Platten (1604) koppelt, wobei die ersten und dritten Platten einander gegenüber stehen; und eine zweite Spannungsquelle (1610), die eine zweite Spannung über die zweiten und vierten Platten koppelt, wobei die zweiten und vierten Platten einander gegenüber stehen.
Strahlsäule geladener Teilchen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Ablenkeinheit umfasst: fünfte, sechste, siebte und achte Platten (1602), die in einer quadratischen Formation angeordnet sind; eine dritte Spannungsquelle (1612), die eine dritte Spannung über die fünften und siebten Platten koppelt, wobei die fünften und siebten Platten einander gegenüber stehen; und eine vierte Spannungsquelle (1616), die eine vierte Spannung über die sechsten und achten Platten koppelt, wobei die sechsten und achten Platten einander gegenüber stehen.
Strahlsäule geladener Teilchen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten, zweiten, dritten und vierten Spannungsquellen zusammen umfassen: einen Translator, der erste, zweite, dritte und vierte Werte ausgibt; eine Retrogradabtastschaltung, die ein Retrogradsignal ausgibt; eine Ausgabeschaltung, die gekoppelt ist, um die ersten, zweiten, dritten und vierten Werte und das Retrogradsignal zu empfangen, wobei die Ausgabeschaltung den vierten Wert gemäß dem Retrogradsignal einstellt und die ersten, zweiten, dritten und vierten Spannungen ausgibt; und eine Timerschaltung, die eine Dauer steuert, während der die Ausgabeschaltung die ersten und zweiten Spannungen ausgibt.
Strahlsäule geladener Teilchen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Translator umfasst: einen ersten Speicher, der den ersten und den zweiten Wert speichert, wobei beide mit der variablen Form verknüpft sind; und einen zweiten Speicher, der den dritten Wert und den vierten Wert speichert.
Vorrichtung für das Schreiben von Belichtungsfeldern in einer Rasterabtastung, wobei die Belichtungsfelder ein Muster definieren, umfassend: eine Rastervorrichtung, die eine Oberfläche des Substrats in Pixel rastert und Graupegelwerte ausgibt, wobei die Graupegelwerte einen Teil eines Pixels, der sich mit diesem Muster überlappt, spezifizieren; einen Pufferspeicher, der gekoppelt ist, um diese Graupegelwerte von der Rastervorrichtung zu empfangen und zu speichern; einen Belichtungswandler, der gekoppelt ist, um diese Graupegelwerte aus diesem Pufferspeicher zu empfangen, wobei der Belichtungswandler Formdaten, die ein Belichtungsfeld definieren, ausgibt; eine Dosiswertschaltung, die mit der Rastervorrichtung gekoppelt ist, wobei die Dosiswertschaltung Dosiswerte, die mit den Formdaten verknüpft sind, berechnet; einen Wandler, der gekoppelt ist, um die Formdaten von dem Belichtungswandler und verknüpfte Dosiswerte von der Dosiswertschaltung zu empfangen, wobei der Wandler Signale ausgibt, die eine Form des Belichtungsfelds, eine Dauer des Belichtungsfeldes und eine Position des Belichtungsfeldes auf dem Substrat spezifizieren; und eine Strahlsäule geladener Teilchen nach Anspruch 1, die gekoppelt ist, um diese Signale von dem Wandler zu empfangen und um dieses Belichtungsfeld zu erzeugen, wie es durch die Signale von dem Wandler spezifiziert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Belichtungswandler und die Dosiswertschaltung die Formdaten und die Dosiswerte an den Wandler in dieser Rasterabtastung ausgeben.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass diese Strahlsäule Belichtungsfelder in dieser Rasterabtastung erzeugt.
Verfahren für das Formen eines Strahls geladener Teilchen, umfassend: Erzeugen eines Strahls geladener Teilchen; Formen des Strahls durch eine erste Öffnung (1210); Ablenken des geformten Strahls durch eine zweite Öffnung, die sich im Abstand zur ersten Öffnung (1210) befindet; wobei die zweite Öffnung eine andere Konfiguration als die erste Öffnung aufweist, um somit den Strahl weiter zu formen; Ablenken des weiter geformten Strahls in einer Rasterabtastung (1218); wobei dieses Formen weiter umfasst: Richten des Strahls auf die erste Öffnung; Erzeugen eines Schattens (1214) der ersten Öffnung; und Ablenken des geformten Strahls durch eine zweite Öffnung, weiter umfassend: Richten des Schattens auf die zweite Öffnung; Erzeugen eines zweiten Schattens (1216) eines Teils des Schattens, der die zweite Öffnung durchquert, in einer Lageebene; und Abbilden des zweiten Schattens in dieser Lageebene auf einer Oberfläche; dadurch gekennzeichnet, dass der Strahl geladener Teilchen an einem Kreuzungspunkt (1230) nahe aber nicht in derselben Ebene wie die zweite Blende (1214) fokussiert wird, wobei eine erste Distanz zwischen dem Kreuzungspunkt (1230) und der ersten Blende mehr als das Zweifache einer zweiten Distanz zwischen dem Kreuzungspunkt und der zweiten Blende beträgt, wobei eine dritte Distanz von der Lageebene zu diesem Kreuzungspunkt kleiner als eine vierte Distanz vom zweiten Blendenelement zu diesem Kreuzungspunkt ist, und ein Teil des Strahls der geladenen Teilchen, der die mindestens eine Öffnung des zweiten Blendenelements durchquert, einen Schatten in einer Lageebene bildet, und eine dritte Distanz von dieser Lageebene zu diesem Kreuzungspunkt kleiner als die zweite Distanz von dem zweiten Blendenelement zu dem Kreuzungspunkt ist.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Öffnung eine von vier Öffnungen ist, wobei jede Öffnung L-förmig (1402) ausgebildet und als Ecken eines Quadrats angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Öffnung kreuzförmig ist.
Verfahren nach Anspruch 18, weiter umfassend eine Rasterabtastung des Strahls.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablenken weiter das Ablenken des geformten Strahls umfasst, so dass er eine feste Oberfläche des Blendenelements schneidet, um dadurch den Strahl auszublenden.
Verfahren zur Berechnung und Erzeugung von Belichtungsfeldern, die auf ein Substrat geschrieben werden sollen, umfassend: Darstellen des Substrats als ein Gitter von Pixeln; Darstellen jedes dieser Pixel als ein Graupegelwert, der einen Teil jedes Pixel spezifiziert, der von einem Strahl geladener Teilchen belichtet werden soll; Bestimmen von Formdaten aus den Graupegelwerten, die ein Belichtungsfeld definieren; Bestimmen von Dosiswerten, die mit diesen Formdaten verknüpft sind; Spezifizieren einer Form des Belichtungsfeldes, der Dauer des Belichtungsfeldes und einer Position des Belichtungsfeldes auf dem Substrat; Formen eines Strahls geladener Teilchen, wie in Anspruch 17 beansprucht, um dieses Belichtungsfeld in Reaktion auf die Spezifizierung zu erzeugen.