JP2002534793A - ビーム形状制御装置および方法 - Google Patents

ビーム形状制御装置および方法

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JP2002534793A JP2000592853A JP2000592853A JP2002534793A JP 2002534793 A JP2002534793 A JP 2002534793A JP 2000592853 A JP2000592853 A JP 2000592853A JP 2000592853 A JP2000592853 A JP 2000592853A JP 2002534793 A JP2002534793 A JP 2002534793A
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ヴォルカー ボエグリ,
ステファン, エー. リシュトン,
リー, エイチ. ヴェネクラセン,
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エテック システムズ インコーポレイテッド
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Abstract

(57)【要約】 電子(または他のエネルギー)ビームの成形を制御する信号を発生し、成形データを形および位置信号に変換し、持続時間情報を持続時間信号に変換するトランスレータを含むリソグラフィーのためのコンバータ。コンバータは、トランスレータに接続された、逆方向信号を提供する逆方向スキャン回路を含み、ビームのラスタスキャン運動をオフセットするように位置信号を調整する。成形信号は、ビームの形を制御し、位置信号はビームの位置を特定し、基板に形を描き、持続時間は基板上へのビームの露光の持続を特定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はリソグラフィおよび電子(あるいは他のエネルギー) ビームカラム
に関し、特に可変成形ビームを発生する構造および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
リソグラフィ(パターン生成)の分野において周知のように、パターン生成装
置の処理量の増大が望まれている。このようなパターン生成装置に対する2つの
主要応用例は、電子ビームリソグラフィおよびウェーハへのパターンの電子ビー
ム直接描画によって半導体デバイスを形成する半導体製造に用いるマスク作製で
ある。
【0003】 リソグラフィ装置はソースから基板へのエネルギー流(ビーム)を制御するこ
とによってパターンを生成あるいは露光する。基板は該エネルギー形態に感応す
る層で被覆されている。パターン露光は制御され、一般にフラッシュと呼ばれる
個別単位に分割されるが、フラッシュは1サイクルの露光シーケンス中に露光さ
れるパターン部分である。フラッシュはソース、例えば光、電子、あるいは他の
粒子ビームからのエネルギーを受け入れることによって発生され、被覆基板の選
択パターン領域内に到達する。パターン生成に用いられるフラッシュ構成、ドー
ズ、露光シーケンスの詳細、従ってリソグラフィ装置の制御は描画法として知ら
れる方法を構成する。
【0004】 従来のラスタスキャン描画法はテレビジョンラスタスキャンと多少似ている均
一周期ラスタスキャンを用いる。機械ステージは例えばテーブル上に置かれた基
板をエネルギービームの均一スキャン方向と直交する方向に均一に移動する。こ
のようにパターンはステージ・ビームの直交移動による規則的なスキャン軌跡を
有する規則的グリッドより成る。ビームが露光すべきグリッドサイトの上方に位
置する場合、ビームはブランクされず下方のサイトは露光される。各サイトのド
ーズすなわちエネルギーの量のみが必要に応じて変えられる。従って、露光デー
タは規則的スキャン軌跡に対応する時間シーケンスに編成可能であり、各サイト
のドーズを規定するだけでよい。従来のラスタスキャン描画法の顕著な特徴は1
回に1サイトを露光する小円形ビーム、グリッドの各サイトに順次移動する周期
的スキャン、グリッドの各サイト、すなわち「画素」の必要ドーズに対応するデ
ータのラスタ化表示である。
【0005】 一方、一般的ベクタスキャン描画方法においては、ビームは露光すべきサイト
の上方にのみ位置し、ブランクされずサイトを露光する。通例セミランダムスキ
ャンと呼ばれる方法においては、位置決めはステージ・ビーム移動の組合せによ
って行われる。よって、各フラッシュあるいは露光サイトのドーズおよび位置の
両方を含むデータを具備する必要がある。ベクタスキャン法は可変成形ビームを
用いることが多いが、可変成形ビームは各フラッシュのサイズおよび/または形
状が異なる場合のあるビームである。パターンはこうした可変形状から成る。成
形ビームはラスタスキャン描画法のように1回1画素サイトではなく同時に多数
の画素を露光可能である。可変成形ビームを用いる場合、データはさらに各フラ
ッシュの位置、サイズ、形状を含む必要がある。よって、 従来のベクタスキャ
ン描画法の顕著な特徴は1フラッシュで多数の画素サイトを露光する可変成形・
サイズ化ビーム、露光すべきパターン部分のみを取り囲むセミランダムスキャン
、各フラッシュの位置、サイズ、形状、ドーズを含むデータのベクタ化表示であ
る。
【0006】 ベクタおよびラスタスキャン描画法はともに利点と欠点を持つ。ベクタスキャ
ン法は高いパターン精細度を提供し得る。しかし、ベクタスキャンフラッシュ速
度はセミランダムスキャン軌跡の比較的大きいビーム偏向間で安定時間が必要で
あるので、一般にラスタスキャン法より緩慢である。詳述する露光部分を有する
パターンについては、ベクタスキャン法は広範囲な寸法にわたってビームを成形
し得る電子ビーム成形構成要素の安定化が遅れるため比較的緩慢である。また、
電流密度(単位面積当りの電流)は電子ソースが同時に広い領域をカバー可能でな
ければならないから通常ベクタスキャン法では低く、さらに処理量の低下を招く
。 ラスタスキャン描画処理の欠点はパターン精細度が比較的粗いことである。
【0007】 よって、ベクタスキャン法の利点、すなわち高いパターン精細度とラスタスキ
ャン法の利点、すなわち速度増大を併せ持ちパターン生成装置の処理量を増大さ
せる改良された描画方法の開発が望まれている。
【0008】
【発明の概要】
本発明の一実施形態は、基板を照射するエネルギービームの形状を制御する信
号発生コンバータにおいて、受信した入力形状データを形状信号および位置信号
に変換するとともに入力時間情報を時間信号に変換するトランスレータであって
、前記形状信号はビームの形状を制御し、前記位置信号は基板上のビームの位置
を規定し、前記時間信号は基板上のビームの露光時間を規定するトランスレータ
と、逆方向信号を出力する逆方向スキャン回路と、前記形状信号、 逆方向信号
、位置信号を入力するよう接続され、前記逆方向信号に応じて位置信号を調節し
、前記形状信号および調節された位置信号を出力する出力回路と、前記トランス
レータ回路から時間信号を入力するよう接続され、前記出力回路が形状信号を出
力する時間を制御するタイマ回路と、を備える信号発生コンバータを提供する。
【0009】 本発明の一実施形態は基板を照射するエネルギービームの形状を制御する信号
発生方法において、前記ビームの形状を規定するデータを入力するアクトと、前
記形状データを形状信号および位置信号に変換するアクトと、前記ビームに関す
る時間情報を時間信号に変換するアクトであって前記形状信号はビームの形状を
制御し、前記位置信号はビームによって書き込まれた基板上のビームの位置を規
定し、前記時間信号は基板上のビームの露光時間を規定するアクトと、前記ビー
ムのラスタスキャン動作を相殺する逆方向信号を位置信号に出力するアクトと、
前記時間信号に基づいて形状信号を出力するアクトと、を備える信号発生方法を
提供する。
【0010】 本発明は添付図面と共に引用される以下の詳細な説明によって十分に理解され
よう。
【0011】
【発明の詳しい説明】
システム概要 この開示は従来の「規則周期軌跡」ラスタスキャンで基板に送出される規定横
断面形の電子(あるいは他のエネルギー) ビームを発生・描画する装置および方
法を対象とする。一実施形態では電子ビームを発生し、その最大横断面形は従来
のベクタ成形ビーム装置によって発生される電子ビーム横断面より小さい。よっ
て、この実施形態では従来のベクタ成形ビーム装置よりパターン精細度が小さく
なる。
【0012】 図1はラスタライザ回路102、バッファ回路104、ドーズ値回路106、
フラッシュコンバータ108、シェーパ/ブランカドライバ110、電子ビーム
カラム112を含むこの実施形態によるリソグラフィ(結像)装置100のブロ
ック図を示す。フラッシュコンバータ108およびシェーパ/ブランカドライバ
110は各々クロック114からのクロック(タイミング)信号を入力するよう
接続される。この例では、クロック114のクロック信号周波数は800MHz
である。ラスタライザ回路102、バッファ回路104、ドーズ値回路106、
フラッシュコンバータ108、シェーパ/ブランカドライバ110、電子ビーム
カラム112の詳細については以下を参照のこと。寸法およびパラメータはここ
ではすべて例示的なものである。 この実施形態においては、ラスタライザ回路102はまず基板118上の形状位
置によって規定される基板に描画すべきパターンを(例えば従来のリソグラフィ
データ構造から)入力する(いわゆる「ベクタフォーマット」)。次にラスタラ
イザ102は基板118の表面を画素のグリッドに分割し、各画素をパターンの
一部を含む画素領域の小部分を規定する「グレーレベル値」として表示する。ラ
スタライザ102は各グレーレベル値をバッファ104とドーズ値回路106の
両方に出力する。(図1の破線内の接続線は一般に多重回線データバスを表す)。
バッファ104はグレーレベル値をフラッシュコンバータ108に供給する。こ
の実施形態においては、フラッシュコンバータ108は1フラッシュサイクルに
露光される可能性のあるフラッシュフィールド(以下用語「フラッシュフィール
ド」はブランクあるいは電子ビームカラム112が基板118に描画する形状を
表す)として、各々4画素(象限)の正方形配列(二次元)を表す。別の実施形態
においては、フラッシュコンバータ108はフラッシュフィールドとしてNxM
画素の長方形、大小サイズの正方形配列、あるいは他の形状を表す場合がある。
フラッシュコンバータ108は形状クラスおよび座標(形状_x、形状_y)によ
って各フラッシュフィールドを規定する(以下用語「形状データ」は形状クラス
と座標双方を指す)。ドーズ値回路106はラスタライザ102から各象限に係
るグレーレベル値を入力し、各フラッシュフィールドに係るドーズ値を出力する
【0013】 シェーパ/ブランカドライバ110はフラッシュコンバータ108およびドー
ズ値回路106からの形状データおよび対応ドーズ値(以下形状データおよび対
応ドーズ値はともに「フラッシュデータ」と称する)をそれぞれ要求する。一実
施形態においては、フラッシュコンバータ108およびドーズ値回路106は略
10ns毎にフラッシュデータをシェーパ/ブランカドライバ110に供給する
。シェーパ/ブランカドライバ110は各フラッシュデータを電圧値に変換し、
この電圧を制御電子ビームカラム112に供給し基板118上の好適位置に規定
フラッシュフィールドを描画する。この実施形態においては、電子ビームカラム
112は新たなフラッシュフィールドを10ns毎に描画する(以下「フラッシ
ュサイクル」)。ブランクフラッシュフィールドの場合、電子ビームカラム11
2は電子ビームを基板118に描画しない。イオンビームカラムあるいは他のエ
ネルギービーム (例えばレーザー)をカラム112の代わりに用いてよい。
【0014】 電子ビームカラム112はフラッシュフィールドを例えば従来の「規則周期軌
跡」ラスタスキャンで描画する。この実施形態においては、従来の「規則周期軌
跡」ラスタスキャンは「単方向」型あるいは「双方向」型であってよい。「規則
周期軌跡」はスキャンが均一かつ周期的に移動し、動作がパターンデータによっ
て制御されないことを言う。「単方向」型ではグリッドのスキャンは例えば基板
の一部に画成されるグリッドの左下隅部から始まり、グリッドの左上隅部に進み
、ついでビームがブランク状態で次の最左側のカラムの底部に戻り、最初と同一
方向に、すなわち下から上へ次の最左側のカラムを引き続きスキャンする。パタ
ーン化すべきグリッドがすべてカバーされるまで同様にスキャンが継続される。
従来の「双方向」型ラスタスキャンでは、グリッドのスキャンは例えば基板の一
部に画成されるグリッドの左下隅部から始まり、グリッドの左上隅部に進み、つ
いでビームがブランク状態で次の最左側のカラムの底部に戻り、最初と逆方向に
、すなわち上から下へ次の最左側のカラムを引き続きスキャンする。パターン化
すべきグリッドがすべてスキャンされるまでこうした上下順にスキャンが継続さ
れる。
【0015】 従来技術のベクタスキャン装置はベクタスキャンされたパターンを記憶する大
データバッファを必要とする。パターンサイズは相当変動するので、ベクタフォ
ーマットのパターンデータを記憶するに十分なデータバッファの記憶容量は極め
て大きくなる。しかしバッファのデータ容量の大型化はコストを増大させる。本
実施形態はフラッシュフィールドデータのリアルタイム処理を用いて従来技術の
データバッファの大型化を回避する。この実施形態においては、ラスタライザ1
02、フラッシュコンバータ108、ドーズ値回路106、シェーパ/ブランカド
ライバ110はともに電子ビームカラム112によるフラッシュフィールド発生
の直前にフラッシュフィールドの形状と時間を処理する。
【0016】 ラスタライザ回路102 本発明の一実施形態によれば、 図2Aは好適なラスタライザ回路102を概
略的に示す。ラスタライザ回路102はピクセライザ210とグレーレベル規定
器212を含む。一実施形態においては、ラスタライザ102は図2Bに関連し
て以下で詳述する処理200を実施する「ハードウェア組込み」論理回路である
。別の実施形態においては、ラスタライザ102は処理200のソフトウェア形
態を実施するコンピュータであってよい。パラメータはここではすべて例示的な
ものである。
【0017】 ラスタライザ102は基板に描画すべき従来のパターンを表すベクタフォーマ
ットのデータを入力信号として入力する。従来、パターンは例えば集積回路の層
を定義し、x-y座標で表される。ラスタライザ102は基板の一部に描画すべき
パターンイメージを画素のグリッドに分解し、各画素をパターンを含む画素の小
部分を規定するグレーレベル値として表示する。
【0018】 図2Bはラスタライザ102によって実行され、グレーレベル値として基板表
面に描画すべきパターンイメージを表す好適な処理200のフロー図である。
【0019】 201で、ピクセライザ210は基板表面の一部をグリッドに分割する。さら
にピクセライザ210はグリッド内の規定個所にパターンを配置する。この実施
形態においては、各グリッドはせいぜい例えば8、192画素x1、440、0
00画素である。200nmの最小構成サイズを必要とするマスクをイメージす
るには、各画素は正方形で1辺略100nmであるが、他の画素形状を用いても
よい。図3はパターン306がイメージされる基板表面の一部を画素310に分
割するグリッド302の例示部である。
【0020】 図2の202で、ピクセライザ210はグリッドをグレーレベル規定器212
に伝達し、グレーレベル値によって各画素310を表示する。グレーレベル値は
パターン306とオーバーラップする画素310内の副画素の割合を表す。本発
明の実施形態においては、グレーレベル値は0〜16である。例えば、パターン
306を含まない画素のグレーレベル値は0である。図4は画素内のパターンの
隅部の例である。この例では、256の副画素のうちの64 (暗色部分の縁部の
画素)はオーバーラップされて、グレーレベル値4を示す。この実施形態におい
ては、グレーレベル規定器212は5ビット値によって各グレーレベル値を規定
し、32のグレーレベルまで可能である。
【0021】 203で、ラスタライザ102はバッファ104にグリッドに係るグレーレベ
ル値を記憶する。
【0022】 次に、ラスタライザ102は基板に描画すべきイメージが略すべて画素によっ
て表示されるまで図2Bの処理200を繰返す。
【0023】 従来のベクタスキャン装置では、基板に描画すべきパターンのみがコード化さ
れる。この実施形態においては、ラスタライザは基板表面の一部をグリッドに分
割し、表面の全画素を表示する。全基板イメージを表示するのは従来のベクタフ
ォーマット表示のパターンに対して多くの利点があるが、特にパターンを含むか
どうかにかかわらず各画素が表示されるからである。
【0024】 例えば、従来の近接エラー補正はより容易に計算可能であるが、各画素が露出
されていてもいなくとも表示されるからである。近接エラー補正は基板の特定領
域に対する電子ビーム露光のレベルを調節し、該領域に近接する画素に対する露
光を考慮することによって露光過多を防止することである。パターンがベクタフ
ォーマットである場合、パターンの近接度の判定は数多くの計算を要する。
【0025】 この実施形態においてはオーバーラップ判定はより容易に計算可能である。オ
ーバーラップ判定は多数のパターンがオーバーラップする区域の露光過多の防止
に必要である。ベクタフォーマットのパターンでは、各パターンはオーバーラッ
プパターンであっても別個にコード化される。よって、オーバーラップの判定は
数多くの計算を要する。この実施形態においては全画素はグレーレベル値によっ
て表示されるので、オーバーラップの判定ははるかに容易である必要がある。
【0026】 時々パターンを「白黒反転」する必要がある、すなわち基板の通常非露光部分
を露光し、通常露光パターン部分を露光しないようにする。この実施形態におい
ては、画素は容易に白黒反転可能であるが、通常非露光の画素までが表示される
からである。ベクタフォーマットのパターンの場合、露光領域のみがコード化さ
れるので、非露光領域を白黒反転させるのは困難である。
【0027】 ベクタフォーマットパターンでは、パターン内のフラッシュフィールドの数が
膨大になる場合があり、従って非実用的な大バッファスペースが必要となる。こ
の実施形態においては、各画素は個々に表示されるので、パターンをパーティシ
ョンに分割しても画素をバッファスペースに別々のステップでロード可能である
。この実施形態においては、ラスタライザ102は一定速度でグレーレベル値を
バッファデバイスに出力し、これによりバッファ104は従来技術より少ない記
憶スペースですむ。
【0028】 フラッシュコンバータ108 フラッシュコンバータ108は画素のグレーレベル値をフラッシュフィールド
の形状を規定する形状データに変換する。図5Aは好適なフラッシュコンバータ
108のブロック図である。図示したように、フラッシュコンバータ108は再
フォーマット論理回路510、形状コード決定論理回路512、第1ルックアッ
プテーブル (LUT) 514、第2LUT516を含む。第1、第2LUT51
4、516の好適手段はスタティックランダムアクセスメモリ(SRAM)であ
る。フラッシュコンバータ108はバッファ104からグレーレベル値を、クロ
ック114からクロック信号を入力するよう接続される。フラッシュコンバータ
108はクロック114からのクロック信号に応じて形状データをシェーパ/ブ
ランカドライバ110に出力する。
【0029】 この実施形態においては、フラッシュコンバータ108は図5Bに関連して以
下で述べる処理500を実施するハードウェア組込み論理回路である。別の実施
形態においては、フラッシュコンバータ108は処理500のソフトウェア形態
を実施するコンピュータであってよい。付録Bはフラッシュコンバータ108の
ハードウェア組込み論理手段によって実行される処理500のパスカルコンピュ
ータ言語シミュレーションである。パラメータはここではすべて例示的なもので
ある。
【0030】 501で、バッファ104は例えば少なくともグレーレベル値が16の信号を
再フォーマット論理回路510に出力する。この実施形態において、グレーレベ
ル値は中心に対象象限を有する4x4画素の正方形構造 (以下「マトリックスA
」)に対応する。図9はマトリックスAを詳細に示す。対象象限は画素a22、a
23、a32、a33に対応し、残りの画素は「取り囲み画素」である。グリッド
縁部の象限の場合、 グリッド内にない象限を取り囲む画素のグレーレベル値は
0である。フラッシュコンバータ108は対象象限を形状データとして表示する
【0031】 501の初回実行時、まずバッファ104は左下象限に関するデータを出力す
る。501の次回実行時、バッファ104は上述のラスタスキャンの象限に関す
るデータを出力する。
【0032】 502で、 再フォーマット論理回路510は形状データ、すなわち形状コー
ドと座標(形状_x、 形状_y)によって象限を表示する。形状コードはビームに
よって十分露光すべき象限から非露光象限までの基本形状を表示する。座標は副
画素によって基本形状を変更し、変更された形状が象限内のパターンの部分によ
り近づくようにする。各フラッシュフィールドの形状は形状コードと座標によっ
て規定される。
【0033】 図6は14の基本形状を示し、各々象限304内にあり、この実施形態によれ
ば割当てられた形状コードに係る。各形状の暗色部分は(電子) ビームによって
露光すべき領域 (「露光領域」)を表す。最大露光領域は象限全体であり、形状
コード16に対応する。形状コード1〜4は異なる4つの輪番を有する長方形露
光領域を規定する。形状コード5〜8は異なる4つの輪番を有する正方形でも長
方形でもよい露光領域を規定する。形状コード9〜12は異なる4つの輪番を有
するL字状の露光領域を表す。別の実施形態においては、形状コードは別の形状
を表すことがある。
【0034】 座標は副画素によって形状コード1〜12に対応する形状を変更する。この実
施形態においては、形状_xおよび形状_yは各々0〜31の値をとる。例えば、図
7は象限内のパターン306の部分308の拡大図である。部分308は12の
形状コードに対応する。この例では、形状コード12を持つ形状の変更は(19
、20)の形状_xおよび形状_y座標を規定することによって行われる。この例で
は座標は形状の隅部位置を規定する。
【0035】 図8は502の処理のフロー図を詳細に示す。801で、再フォーマット論理
回路510はマトリックスAをロードする。
【0036】 802で、再フォーマット論理回路510はマトリックスAを変更し、画素 a
22が次の3つの操作のいずれかあるいはすべてによって対象象限の中で最高の
グレーレベル値を持つようにする。すなわち、1)回転、 2)上下(左右)反転、あ
るいは3)白黒反転である。変数「回転」は0、1、2、あるいは3の値をとり
、マトリックスAがそれぞれ0、90、180、あるいは270度だけ 「上下
反転」したかどうか示す。変数「上下反転」はマトリックスAが上下反転したか
、すなわち各画素について形状#xおよび形状#y座標は変化したがグレーレベル
値は保持しているかどうか規定する。変数「白黒反転」は各グレーレベル値を1
6マイナスそのグレーレベル値として表されるかどうか規定する。再フォーマッ
ト論理回路510は今後利用するため変数を記憶し、操作順を記録する。結果と
してのマトリックスは図9に示したマトリックスBである。次に再フォーマット
論理回路510はマトリックスB、変数、操作順を形状コード決定論理回路51
2に出力する。
【0037】 803で、形状コード決定論理回路512は図10に示した処理をマトリック
スBの中央4画素に適用し、中間形状コードを決定する。 まず1002で、形
状コード決定論理回路512は画素b23のグレーレベル値が16であるか判定
する。NOなら、1003で、中間形状コードは5、1、あるいは11である(
状態D)。YESなら、1004で、形状コード決定論理回路512は画素b32
のグレーレベル値が16であるか判定する。NOなら、1005で、中間形状コ
ードは1あるいは11である (状態C)。YESなら、1006で、形状コード
決定論理回路512は画素b33のグレーレベル値が16であるか判定する。N
Oなら、1007で、中間形状コードは11である (状態B)。YESなら、1
008で、中間形状コードは16である (状態A)。
【0038】 よって、状態がCあるいはDである場合、形状コード決定論理回路512は次
に中間座標と中間形状コードを決定する。状態Bの場合、形状コード決定論理回
路512は次に中間座標のみを決定し、該中間座標によって11の中間形状コー
ドに対応する形状を変更する。状態Aの場合、座標を決定する必要はない。
【0039】 この実施形態においては、状態Bの場合、中間座標を決定するため、形状コー
ド決定論理回路512は表1に示した画素のグレーレベル値を第1ルックアップ
テーブル514に出力し、該第1ルックアップテーブルは対応中間座標を出力す
る。状態C〜Dの場合、中間座標および中間形状コードを決定するため、形状コ
ード決定論理回路512は表1に示した画素のグレーレベル値を第1ルックアッ
プテーブル514に出力し、該第1ルックアップテーブルは中間座標と中間形状
コードを出力する。
【0040】
【表1】 状態Bの場合、第1ルックアップテーブル514への中間座標入力は次のように
なる。画素b22、b23、b32のグレーレベル値は16である。画素b33のグ
レーレベル値は規定されるが、露光副画素は規定されない。よって、ただ1つの
グレーレベル値がいくつかの露光副画素に対応し得る。この実施形態においては
、隅部が画素b34、b33、b43 (図11のマトリックス1102内の破線)に
よって形成され、隅部の各辺の交点が画素b33の縁点1118にあると仮定し
ている。隅部1108の内部陰影区域は露光されていない。縁点1118を横切
る各辺間の角度は必ずしも90度でなくともよい。この実施形態においては、縁
点1118の座標、従って画素b33の露光部分は最小グレーレベルエラーに対
応する画素b34、b33、b43によって隅部1108を決定することによって
推定される。具体的には、第1ルックアップテーブル514の各座標は1)フラ
ッシュフィールドおよび画素b34、b43、b44の規定グレーレベル値間、2)
結果としてのフラッシュフィールドおよび縁点が座標に設定されている画素b3
4、b43、b44のグレーレベル値間の最小エラーに対応する。
【0041】 この実施形態においては、以下に示す式は予想されるすべてのグレーレベル値
について(16、16)から(31、31)まで各座標について計算される。第1ル
ックアップテーブル514の各中間座標は次の式から最小エラー値に対応する。
【0042】
【式1】 (1)エラー=K(F)+L(PE)+M(T) 変数Fはフラッシュフィールドの合計グレーレベル値と、座標によって得られた
フラッシュフィールドの合計グレーレベル値間の差の絶対値を表す。
【0043】 変数PEは状態Bで表1の各画素の各グレーレベル値と、座標によって得られ
た状態Bで表1の画素のグレーレベル値間の最大エラーを表す。
【0044】 変数Tは変数Fの和と状態Bで表1の各画素の各規定グレーレベル値と、座標
によって得られた状態Bで表1の画素のグレーレベル値間の絶対差の和を表す。
【0045】 一実施形態においては、重みづけ変数K,L、Mはそれぞれ8、4、1である
。これは変数Fを最も重くする。
【0046】 状態Cの場合、第1ルックアップ テーブル514への中間座標入力は次のよ
うになる。画素b22、b23は規定されるが、グレーレベル値は16である。画
素b32、b33のグレーレベル値は規定されるが、露光副画素は規定されない。
象限の露光部分は形状コード1あるいは11に対応可能であるので、隅部が画素
32、b33、b34、b42によって形成されるか、直線縁部が画素b32、b3
3、b34、b31によって形成される (図11のマトリックス1104内の破線
)。隅部の各辺間の角度は90度以外であってもよい。11の形状コードに対応
する隅部の場合、中間座標は画素b32の縁点1120の各辺の交点を規定する
。隅部の非露光部分は区域1110として示され、直線縁部の非露光部分はとも
に区域1110、1112として示される。
【0047】 状態Cの場合、 ルックアップテーブルで規定された画素b31、b32、b33
、b34、b42のグレーレベル値の各組合せの中間形状コードおよび中間座標は
式からの最小エラー値に対応する。上述の式は各形状コード1、11および(0
、16)から(31、31)までの座標について計算される。式中、変数PEは状
態Cで表1の各画素の各グレーレベル値と、座標によって得られた状態Cで表1
の画素のグレーレベル値間の最大エラーを表す。変数Tは変数Fの和と、状態C
での表1の各画素の各規定グレーレベル値と、座標によって得られた状態Cで表
1の画素のグレーレベル値間絶対差の和を表す。
【0048】 状態Dの場合、第1ルックアップテーブル514への中間座標入力は次のよう
になる。画素b22、b23、b32、b33のグレーレベル値は規定されるが、露
光副画素は規定されない。象限の露光部分は形状コード1、5、あるいは11に
対応するので、隅部は画素b42、b32、b22、b23、b24によって形成さ
れるか、直線縁部が画素b21、b22、b23、b24によって 形成される(図1
1のマトリックス1106内の破線)。隅部の非露光部分は区域1116として
示され、直線縁部の非露光部分はともに区域1114、1116として示される
。11あるいは5の形状コードに対応する隅部の場合、座標は象限のいずれかの
画素によって縁点1122の各辺の交点を規定する。縁点1122の各辺間の角
度は90度でなくともよい。例えば、形状コード5は90度以上の隅部の各辺間
の角度に対応する。
【0049】 状態Dの場合、第1ルックアップテーブル514で規定された画素b22、b2
3、b32、b33、b42のグレーレベル値の各組合せの中間形状コードおよび
中間座標は式からの最小エラー値に対応する。上述の式は各形状コード1、5、
11および(0、0)から(31、31)までの座標について計算される。式中、変
数PEは状態Dで表1の各画素の各グレーレベル値と、座標によって得られた状
態Dで表1の画素のグレーレベル値間の最大エラーを表す。変数Tは変数Fの和
と、 状態Dで表1の各画素の各規定グレーレベル値と、座標によって得られた状
態Dで表1の画素のグレーレベル値間の絶対差の和を表す。
【0050】 図8の804で、すべての状態について、形状コード決定論理回路512は8
02で再フォーマット論理回路510によって実施された変更を、803で決定
された形状コードおよび座標によって規定される形状に逆転させる。この実施形
態においては、形状コード決定論理回路512は第2ルックアップテーブル51
6にアクセスするが、該第2ルックアップテーブルは予想されるすべての中間形
状コードおよび中間座標、すなわち形状コード1、5、11および座標(0、0)
〜 (31、31)に関するすべての逆変換演算の組合せの座標と形状コードを含
む。805で、形状コード決定論理回路512は第2ルックアップテーブル51
6から好適な形状コードと座標を読取る。
【0051】 図5Bの503で、形状コード決定論理回路512は形状データをシェーパ/
ブランカドライバ110に出力する。この実施形態においては、フラッシュコン
バータ108は略10ns毎に形状データをシェーパ/ブランカドライバ110
出力する。
【0052】 フラッシュコンバータ108は図2Bの202で述べたグリッド内の象限がす
べて形状データによって表示されるまで、グリッド内の各象限についてステップ
501〜503を繰返す。
【0053】 この実施形態ではロード操作で必要なルックアップテーブル入力と回路の数が
低減され有利である。第1ルックアップテーブル514は3つの形状コード、す
なわち1、5、11の座標入力を含む。この実施形態においては、状態Bのルッ
クアップテーブルで174値が必要であり、状態C、D各々のルックアップテー
ブルで175値が必要である。そうでない場合形状コード1〜12各々について
ルックアップテーブルが必要となる。よってこの実施形態は高価なルックアップ
テーブルの数を低減する。
【0054】 この実施形態においては、各ルックアップテーブル値は2バイトを要し、これ
は5ビット形状#x座標および5ビット形状#y座標値と5ビット形状コードを含
む。この実施形態においては、第1ルックアップテーブル514と第2ルックア
ップテーブル516は略6メガバイトを必要とする。
【0055】 ドーズ値回路106 一実施形態においては、ドーズ値回路106はラスタライザ102からフラッ
シュフィールド中および周りのグレーレベル値を入力し、プログラム可能なルッ
クアップテーブルから3つのドーズ値、「ドーズ1」、「ドーズ2」、「ドーズ
3」を選択し、該ドーズ値をシェーパ/ブランカドライバ110に出力する。形
状データに係るドーズ値入力は形状データによって表されるフラッシュフィール
ド中のグレーレベル値の配列および大きさに左右される。別の実施形態において
は、フラッシュフィールドに係るドーズ値はより大きいか小さい。変数「ドーズ
1」は従来の長期補正のレベルを規定する。変数「ドーズ2」は従来の短期補正
のレベルを規定する。変数「ドーズ3」はグレーレベルスプライシング補正のレ
ベルを規定する。各フラッシュフィールドに係るドーズ値を発生する好適な技術
は97/1/28提出の米国特許出願連続番号第08/789、246号、一般譲
渡された現米国特許第 号、および付録A「ラスタスキャンパターン発生
装置における近接効果のランタイム補正」(L.ヴェーンクラセン、U.ホフマ
ン、L.ジョンソン、V.ボエグリ、R.インズ著、1998年9月22〜24
日ベルギー、ローヴェンのマイクロ&ナノ工学98にて発表)に記載されている
。双方とも全文を参考としてここに併合する。
【0056】 好適なドーズ値回路106はハードウェア組込み論理回路とスタティックラン
ダムアクセスメモリ等の従来のメモリを含む。別の実施形態においては、ドーズ
値回路106は好適なソフトウェアを実行するコンピュータであってよい。パラ
メータはここではすべて例示的なものである. この実施形態においては、ドーズ値回路106は10ns毎に各形状データに
係るドーズ値をシェーパ/ブランカドライバ110に出力する。以下で詳述する
シェーパ/ブランカドライバ110は各形状データをフラッシュフィールドの継
続時間、すなわち一領域がビームに露光される時間を規定する露光時間に係るド
ーズ値に変換する。
【0057】 電子ビームカラム112 図12は好適な新規の電子ビームカラム112を概略的に示すが、該電子ビー
ムカラムはラスタスキャンにおいて形状データによって規定されるフラッシュフ
ィールドを発生する。この実施形態においては、電子ビームカラム112は以下
で詳述する「シャドー投射」技術によってフラッシュフィールドを発生する。電
子ビームカラム112は従来の熱フィールド放出(TFE) 電子ソース1204
、従来の電子ビーム伝達レンズ1206、上部アパーチャ1210、従来の上部
偏向器1212、下部アパーチャ1214、従来の下部偏向器1216、従来の
磁気偏向コイル1218、従来の電子ビーム対物レンズ1220を含む。電子ビ
ームカラム112は基板118上にフラッシュフィールドを描画する。
【0058】 寸法およびパラメータはここではすべて例示的なものである。別の実施形態に
おいては、電子ビームカラム112は荷電粒子ビームあるいは他のエネルギービ
ームを発生してよい。
【0059】 図12はマスク上に200nmの最小構成寸法を有するパターンの描画に用い
られる装置である。この装置は異なる最小構成サイズに変更可能であるのはもち
ろんである。電子ビームカラム112によって発生される最大横断面ビームサイ
ズは結果としてのパターンの最小構成サイズに対応する。
【0060】 従来の熱フィールド放出(TFE) 電子ソース1204は電子ビーム1222
を出力する。TFE電子ソース1204は少なくとも1.0mA/ステラジアン
の単位立体角当りの電流、dI/dΩ、を供給する。この電流は角強度としても
知られている。TFE電子ソース1204は基板118の表面上略420mmか
ら電子ビーム1222を出力する。従来の伝達レンズ1206はTFE電子ソー
ス1204から電子ビーム方向に対して下流側に位置する(以下「下流側」はT
FE電子ソース1204から電子ビーム方向に対して下流側を指す)。伝達レン
ズ1206は基板118の表面から略320mm上流側にある。従来の伝達レン
ズ1206は電子ビーム1222を後で詳述する下部アパーチャ1214の中心
、点C、から略1mm下流側の交差点1230に合焦させる。
【0061】 上部アパーチャ1210は伝達レンズ1206から下流側に位置する。上部ア
パーチャ1210は基板118から略290mm上流側に位置する。上部アパー
チャ1210は略135μmx135μmの正方形開口部1302を画成する。
上部アパーチャ1210がTFE電子ソース1204によって照射されると、電
子ビーム1222の横断面に対応する正方形開口部1302の解像度のよいシャ
ドーが上部アパーチャ1210の下流側に投射される。図12に示すように、電
子ビーム1222のシャドーの横断面サイズは上部アパーチャ1210から交差
点1230へ下流側で減少する。
【0062】 図13Aは詳細な上部アパーチャ1210の一部の平面図である。この実施形
態においては、上部アパーチャ1210は略135μmx135μmの正方形開
口部1302を画成する。正方形開口部1302は電子ビーム1222と同軸で
ある。図13BはA−A線に沿った図2Aの上部アパーチャ1210の横断面図
である。上部アパーチャ1210の厚さは略10μmである。
【0063】 この実施形態においては、上部アパーチャ1210はタングステン・チタン合
金等の低応力耐熱金属をシリコン薄膜上に堆積し、その後合焦イオンビームを用
いて合金とシリコン薄膜の両方に135μmx135μmの正方形開口部130
2をパターン形成することによって構成される。別の実施形態においては、上部
アパーチャ1210はモリブデン、タングステン、あるいはモリブデン・レニウ
ム等の合金の略10μm厚の金属箔から形成されるが、該金属箔は汚染問題低減
のため電流で加熱されてよい。
【0064】 図12を参照すると、従来の上部偏向器1212は上部アパーチャ1210か
ら下流側に位置する。上部偏向器1212の作用および好適な構造は以下で詳述
する。
【0065】 下部アパーチャ1214は上部偏向器1212から下流側に位置する。下部ア
パーチャ1214が電子ビーム1222によって照射されると、解像度のよい成
形ビームは下部アパーチャ1214を貫通する上部アパーチャ1210によって
画成された開口部のシャドー部分によってさらに規定される。図12に示すよう
に、電子ビーム1222のシャドーの横断面サイズは下部アパーチャ1214か
ら交差点1230へ下流側で減少し、その後交差点1230から下流側で増加す
る。
【0066】 電子ビーム1222は下部アパーチャ1214に近接した交差点1230に集
束する。電子ビーム1222が下部アパーチャ1214に入射する時、電子ビー
ム1222の横断面サイズは極めて小さい。横断面サイズが小さいのは下部アパ
ーチャ1214に小成形開口部を用いていることを意味する。電子ビーム122
2が下部アパーチャ1214に入射する時の電子ビーム1222の横断面サイズ
は交差点1230を移動することによって調節可能であるが、これは伝達レンズ
1206の強度の変更を意味する。
【0067】 この実施形態においては、下部アパーチャ1214は例えば下部アパーチャ1
214A (図14A)あるいは下部アパーチャ1214B (図15A)である。図
14Aは下部アパーチャ1214Aの一部の平面図である。図示したように、下
部アパーチャ1214Aは4つの開口部1402A〜1402Dを含む。各開口
部1402A〜1402Dの各短辺1412は略3μmの長さAを有する。図示
したように、各短辺1412間の角度は90度である。各開口部302間の狭間
隔Xは略3μmである。図14BはB−B線に沿った図14Aの下部アパーチャ
1214Aの横断面図である。下部アパーチャ1214Aの厚さ、T、は略10
μmである。
【0068】 この実施形態においては、下部アパーチャ1214Aはタングステン・チタン
合金等の低応力耐熱金属をシリコン薄膜上に堆積し、その後合焦イオンビームを
用いて金属とシリコン薄膜の両方に4つの開口区画1402A〜1402Dをパ
ターン形成することによって構成される。別の実施形態においては、下部アパー
チャ1214Aはモリブデン、タングステン、あるいはモリブデン・レニウム等
の合金の略10μm厚の金属箔から形成されるが、該金属箔は汚染問題低減のた
め電流で加熱されてよい。
【0069】 図15Aは別の下部アパーチャ1214Bの一部の頂面図である。図示したよ
うに、下部アパーチャ1214Bは十字状開口部1502を含む。十字状開口部
の12の辺1508は略3μmである。図示したように、各辺1508間の角度
は90?である。図4BはC−C線に沿った図4Aの下部アパーチャ1214B
の横断面である。下部アパーチャ1214Bの厚さは略10μmである。
【0070】 この本発明の実施形態においては、下部アパーチャ1214Bはタングステン
・チタン合金等の低応力耐熱金属をシリコン薄膜上に堆積し、その後金属とシリ
コン薄膜の両方に十字状開口部1502をパターン形成することによって構成さ
れる。別の実施形態においては、下部アパーチャ1214Bはモリブデン、タン
グステン、あるいはモリブデン・レニウム等の合金の略10μm厚の金属箔から
形成されるが、該金属箔は汚染問題低減のため電流で加熱されてよい。
【0071】 図13Aに示した上部アパーチャ1210および図14Aの下部アパーチャ1
214Aあるいは図15Aの下部アパーチャ1214Bは、図13A、14A、
15Aに示した中心点Cを通る電子ソース1204Aの先端部から下降する軸線
に沿って同軸配置される。
【0072】 下部アパーチャ1214のL字状あるいは十字状開口部によって電子ビーム1
222は縁部、外側隅部、あるいは内側隅部をフラッシュフィールド内のどこに
でも画成可能となる。よって、パターンの縁部および隅部は半導体デバイス製造
において必要とされるよりはるかに小さい増分で位置づけ可能である。
【0073】 従来の下部偏向器1216は下部アパーチャ1214から下流側に位置する。
下部偏向器1216の作用および好適な構造は後で詳述する。
【0074】 図16は従来の上部偏向器1212および従来の下部偏向器1216の好適な
具現および配置を示す。従来の上部偏向器1212はノード1606、1608
、1604、1610で受電するよう接続された正方形状に設けられた4枚の金
属プレート1602を含む。同様に、従来の下部偏向器1216はノード161
8、1614、1616、1612で受電するよう接続された正方形状に設けら
れた4枚の金属プレート1602を含む。この実施形態においては、上部偏向器
1212および下部偏向器1216のノードはシェーパ/ブランカドライバ11
0から受電するよう接続される。上部偏向器1212および下部偏向器1216
の作用は後で詳述する。
【0075】 従来の偏向コイル1218は下部偏向器1216から下流側に位置する。従来
の偏向コイルは従来のラスタスキャンで基板118全体にわたって電子ビーム1
222をスキャンする。この実施形態においては、スキャンの長さは1mmまで
である。
【0076】 従来のラスタスキャンによれば、基板118はラスタスキャンの方向に垂直な
方向に、基板118の平面内で基板118を移動する従来のステージ上に位置す
る。
【0077】 従来の対物レンズ1220は偏向コイル1218の傍、すなわち電子ビームの
方向に垂直な同一平面の略内側に位置する。対物レンズ1220は基板118に
描画された下部アパーチャ1214からの電子ビームシャドーのサイズを効果的
に制御する。対物レンズ1220の作用は以下で詳述する。
【0078】 この実施形態においては、シャドー投射は小型、高輝度のTFEソース用いて
例えば成形ビーム内の1平方センチ当り3000アンペアまでの高電流密度のシ
ャドー、および小交差点、すなわちビーム横断面が交差点1230において平面
1806内の形状シャドーのサイズに比較して小さい、を得ることを意味する。
下部アパーチャ1214の小開口部を用いることによって上部偏向器1212に
よる偏向角が低減され、またこれによって偏向電圧が相対的に低下する。偏向電
圧低下によって高速の成形ビームが発生される。形状サイズの減少および必要偏
向電圧の減少によっても各成形フラッシュの安定時間が例えば3ns以下に短縮
され、さらに従来のベクタ成形ビーム装置によるより高い処理量を可能にする。
【0079】 シャドー投射成形は電子-電子相互作用を低減する比較的短いビーム経路の利
用も可能にするが、そうしないと基板118上の成形ビームのイメージのかすみ
の原因となる。
【0080】 TFE電子ソースは従来のベクタ成形ビーム装置で用いるには好適ではないが
、必要となる大形状にビーム電流を十分供給できないからである。
【0081】 シェーパ/ブランカドライバ110 シェーパ/ブランカドライバ110は、電子ビームカラム112の上部偏向器
1212および下部偏向器1216に電圧を供給することによって電子ビームカ
ラム112が基板118に描画するフラッシュフィールドの形状および時間を制
御する。
【0082】 図17Aはトランスレータ1720、出力デバイス1722、タイマ1708
、逆方向スキャンデバイス1710を含むシェーパ/ブランカドライバ110の
ブロック図である。上述のように、シェーパ/ブランカドライバ110はフラッ
シュコンバータ108およびドーズ値回路106からそれぞれフラッシュデータ
、すなわち形状データおよび対応ドーズ値を要求・入力する。トランスレータ1
720はフラッシュデータを入力し、形状データおよび対応ドーズ値を各電圧値
および露光時間に変換する。トランスレータ1720は露光時間をタイマ170
8に出力し、電圧値を出力デバイス1722に出力する。出力デバイス1722
は電圧値を電圧信号に変換し、電圧信号を電子ビームカラム112の偏向器に出
力する。タイマ1708は出力デバイス1722が露光時間に応じて電圧信号を
出力する時間を制御する。逆方向スキャンデバイス1710は下部偏向器121
6に供給される電圧信号に以下で詳述する逆方向スキャンを行う。
【0083】 図17Bはシェーパ/ブランカドライバ110の詳細ブロック図である。図1
7Bにおいて、トランスレータ1720は形状ルックアップテーブル1702と
ドーズルックアップテーブル1704を含み、出力デバイス1722はマルチプ
レクサ (MUX) 1706A〜1706D、D/Aコンバータ (DAC) 171
2A-1、1712A-2、1712B-1、1712B-2、1712C-1、1
712C-2、1712D-1、1712D-2、増幅器1714A-1、1714
A-2、1714B-1、1714B-2、1714C-1、1714C-2、17
14D-1、1714D-2、ブランキング電圧レジスタ1724を含む。
【0084】 各入力形状データについて、形状ルックアップテーブル1702は4つの電圧
値をMUX1706A〜1706Dに出力する。MUX1706A、1706B
に供給された2つの電圧値は電子ビームが下部アパーチャ1214を横切る位置
を制御することによって、電子ビーム横断面の成形を効果的に制御する上部偏向
器1212による二次元電界偏向を規定する。MUX1706C、1706Dに
供給された2つの電圧値は上部偏向器1212による偏向を効果的に相殺し、成
形電子ビームを基板118の予定部分に位置づける下部偏向器1216による二
次元電界偏向を規定する。
【0085】 この実施形態においては、電子ビームが下部アパーチャ1214を横切る位置
は下部アパーチャ1214の平面内の水平あるいは垂直方向に4096の増分間
隔単位だけ調節可能である。この実施形態においては、各増分単位は略12/4
096μmである。微細な増分位置決めによって、例えば下部アパーチャ121
4によって画成される開口部のばらつきによる微細エラーが相殺される。一実施
形態においては、各電圧値は12ビット値である。
【0086】 形状ルックアップテーブル1702の具体例は従来のスタティックランダムア
クセスメモリを含む。この実施形態においては、形状ルックアップテーブル17
02は容易にプログラム可能である。これは不可欠であるが、好適な形状ルック
アップテーブル入力、すなわち所望の電子ビーム横断面を成形する電圧値が変動
する場合があるからである。形状ルックアップテーブル1702の電圧値は電子
ビームカラムについて経時的に変化させる必要があるが、電子ビームカラム11
2の特性は経時変化するからである。例えば、アパーチャによって画成される開
口部は磨耗によって経時変化する場合がある。また、特定フラッシュフィールド
の電圧値も異なる電子ビームカラム間で変化する場合がある。
【0087】 ドーズルックアップテーブル1704の具体例は従来のスタティックランダム
アクセスメモリを含む。ドーズルックアップテーブル1704はドーズ値に係る
露光時間をタイマ1708に出力する。上述のように、露光時間は電子ビームカ
ラム112の偏向器が電子ビームを偏向する時間を規定する。この実施形態にお
いては、露光時間値は9ビット値であり、せいぜい10nsと規定し得る。この
実施形態においては、ドーズルックアップテーブル1704は形状ルックアップ
テーブル1702に関連して上述したと同じ理由で容易にプログラム可能である
【0088】 タイマ1708はドーズルックアップテーブル1704から露光時間値を入力
し、さらに図1のシステムクロック114のクロック信号を入力する。タイマ1
708はバイナリ出力信号を出力してMUX1706A〜1706Dの出力を切
換える。タイマ1708は正のバイナリ信号をMUX1706A〜1706Dに
出力して各露光時間値によってクロックサイクルを規定し、そうでない場合負の
バイナリ信号をMUX1706A〜1706Dに出力する。タイマ1708の好
適な具体例はエミッタ結合論理回路である。
【0089】 この実施形態においては、タイマ1708はさらにフラッシュコンバータ10
8およびドーズ値回路106に要求してシェーパ/ブランカドライバ110への
フラッシュデータ、すなわち形状データおよびドーズ値の出力を開始する。この
実施形態においては、タイマ1708は第1要求を出力してバッファ1204か
らのフラッシュデータ列のフローを開始し、タイマがフラッシュデータ列を入力
した後こうした要求を繰返す。この実施形態においては、1列は4096のフラ
ッシュデータに相当し、タイマ1708は略40.96ms毎に要求を出力する
【0090】 タイマ1708のさらなる作用は位置調節器116に関連して説明する。
【0091】 MUX1706A〜1706Dは各々制御信号に応じて多数の入力信号を入力
し、1つの出力信号を出力する従来のマルチプレクサである。MUX1706A
〜1706Dへの第1入力信号は形状ルックアップテーブル1702からの4つ
の電圧値のセットである。第2入力信号はブランキング電圧レジスタ1724か
らのビームブランキング位置に対応する4つの電圧値のセットである。タイマ1
708のバイナリ出力信号はMUX1706A〜1706Dの出力信号を制御す
る。よって、この実施形態においては、10nsフラッシュサイクルの間、露光
時間によって規定された時間中、MUX1706A〜1706Dは形状ルックア
ップテーブル1702からの4つの電圧値を出力し、残りの時間、MUXは電子
ビームをブランクする電圧値を出力する。ほとんどの場合、電子ビームをブラン
クする電圧値は、ブランキング操作におけるドーズエラーを最小にするべく調節
可能ではあるが、ゼロである。図17Bに示したように、MUX1706A〜1
706Dは出力を「シェーパ」DAC1712A-1、1712A-2、1712
B-1、1712B-2、1712C-1、1712C-2、1712D-1、17
12D-2にそれぞれ供給する。
【0092】 従来のDAC1712A-1、1712A-2、1712B-1、1712B-2
、1712C-1、1712C-2、1712D-1、1712D-2は電圧値をア
ナログ電圧信号に変換する。この実施形態においては、これらのDACは基本的
に各12ビットバイナリ電圧値に0.5V/212の変換率を乗ずる。この実施形態
においては、DACの最大電圧出力は略0.5V波高値である。DAC1712
A-1、1712A-2、1712B-1、1712B-2はアナログ電圧を従来の
増幅器1714A-1、1714A-2、1714B-1、1714B-2にそれぞ
れ供給し、該増幅器は電圧を上部偏向器1212に供給する。DAC1712C
-1、1712C-2はアナログ電圧を従来の増幅器1714C-1、1714C-
2にそれぞれ供給し、該増幅器は電圧を下部偏向器1216に供給する。DAC
1712D-1、1712D-2はアナログ電圧を従来の電圧加算器1716A、
1716Bにそれぞれ供給し、該電圧加算器は以下で詳述する逆方向スキャンデ
バイス1710からの信号によって変更された電圧を下部偏向器1216に供給
する。
【0093】 逆方向スキャンデバイス1710は下部偏向器1216に供給された電圧を調
節し、上述のラスタスキャン中基板118上のビーム位置の動きを相殺する(い
わゆる「逆方向スキャン」)。逆方向スキャンは電子ビームカラム112がフラ
ッシュフィールドの予定領域を越えて広がらないようにする。この実施形態にお
いては、逆方向スキャンデバイス1710は値が階段的に増加あるいは減少する
バイナリ値を従来のDAC1712E-1、1712E-2に出力する。この実施
形態においては、各階段は基板上のフラッシュフィールドの位置に対する略20
0/8nmのオフセットに相当する。一実施形態においては、逆方向スキャンデ
バイス1710はフラッシュサイクル、すなわち10ns当り8つのステップを
供給する。バイナリ値が増加するか減少するかはラスタスキャン掃引の方向によ
って決まる。次に階段信号は濾波されて(図示せず)第3調波を除去し、階段信
号として同一周期の略のこぎり形波形を生成する。逆方向スキャンデバイス17
10はカラムを上るラスタスキャン掃引の値、すなわち1行に設けられた409
6のフラッシュフィールドを加算し、カラムを下る値を減算する。
【0094】 DAC1712E-1、1712E-2はバイナリ値のアナログ電圧表示を電圧
加算器17l6A、1716Bにそれぞれ出力する。電圧加算器17l6A、17
16BはDAC1712D-1、1712D-2、1712E-1、1712E-2
によって供給される電圧を加算し、電圧合計を従来の増幅器1714D-1、1
714D-2にそれぞれ出力する。
【0095】 この実施形態においては、従来の増幅器1714A-1、1714A-2、17
14B-1、1714B-2、1714C-1、1714C-2、1714D-1、
1714D-2、1712E-1、1712E-2は入力信号の大きさの各10倍
である信号を出力する。増幅器1714A-1、1714A-2、1714B-1
、1714B-2は電圧を上部偏向器1212のノード1606、1608、1
604、1610にそれぞれ出力する。増幅器1714C-1、1714C-2、
1714D-1、1714D-2は電圧を下部偏向器1216のノード1618、
1614、1612、1616にそれぞれ出力する。
【0096】 従来技術においては、逆方向スキャン回路は偏向器に対して電圧を発生する回
路から独立している。この実施形態においては、逆方向スキャン機能をシェーパ
/ブランカドライバに併せ持たせることによって、電子ビームカラム118の長
さは従来技術の電子ビームカラムの長さより短くし得て有利である。電子ビーム
カラムを短くすることによってフラッシュフィールドを発生する電流を少なくで
き、フラッシュフィールドの発生が迅速となる。
【0097】 位置調節器116 上記の従来のラスタスキャンでは、基板118はラスタスキャンの方向に垂直
な方向に、平面内で基板118を移動する従来のステージ上に位置する。従来の
位置調節器回路116は従来のステージ上の基板118の水平方向の動きを補償
する。位置調節器回路は電界を用いて入射電子ビームの方向を偏向し、電子ビー
ムカラム112が好適な位置にフラッシュフィールドを描画するようにする。調
節は上記の逆方向スキャンと同様である。
【0098】 シェーパ/ブランカドライバ110のタイマ1708は基板118のおよその
動きを位置調節器116に伝達する。タイマ1708は電子ビームカラム112
がフラッシュフィールドのカラムを描画し終えたことを示す信号を出力する。一
実施形態においては、基板は40.96ms毎に略200nm、すなわちカラム
幅だけ水平に移動する。
【0099】 電子ビームカラム112の操作例 以下は1フラッシュサイクル中の電子ビームカラム112の操作の例である。
図18は電子ビーム1222が上部アパーチャ1210および下部アパーチャ1
214を横断する時の成形動作の例である。TFE電子ソース1204は電子ビ
ーム1222を放出する (図示せず)。伝達レンズ1206 (図示せず)は電子ビ
ーム1222を下部アパーチャ1214から略1mm下流側の交差点1230に
合焦させる。上部アパーチャ1210がTFE電子ソース1204を照射すると
、電子ビーム1222の横断面に対応する正方形開口部1302の解像度のよい
シャドーが上部アパーチャ1210から下流側に投射される。初めは上部偏向器
1212に電圧がないので、電子ビーム1222は下部アパーチャの中実部分を
横切る (いわゆる「ビームブランキング操作」)。
【0100】 次にフラッシュコンバータ108およびドーズ値回路106はフラッシュデー
タ、すなわち形状データおよびドーズ値をシェーパ/ブランカドライバ110に
供給し、該シェーパ/ブランカドライバは結果としての電圧を上部偏向器121
2および下部偏向器1216に印加する。次に上部偏向器1212は電子ビーム
1222の方向を変化させて下部アパーチャ1214によって画成される開口部
に入射し、形状データによって規定される電子ビーム横断面を成形する。成形電
子ビーム横断面のシャドーは下部アパーチャ1214から下流側の平面1806
のサイト1804に現れる。平面1806は下部アパーチャ1214の平面に平
行であり、下部アパーチャ1214から略0.6mm下流側にある。
【0101】 下部偏向器1216は電界を印加して成形電子ビーム1222の方向を変化さ
せ、サイト1804のシャドーが基板118 (図示せず) から見てサイト180
8に位置するよう現れるようにする。よって、下部偏向器1216は基板118
上のビーム位置を実質的に変化させずに成形を可能とする。上述のように、下部
偏向器1216も上記の逆方向スキャンを行う電界を印加する。対物レンズ12
20 (図示せず) は基板118上のサイト1808に成形電子ビーム1222の
シャドーを合焦させる。フラッシュフィールドの露光時間はシェーパ/ブランカ
ドライバ110のタイマ1708によって規定される。フラッシュフィールドの
露光が完了すると、ビームはブランクされた位置、例えば下部アパーチャ121
4Aの中心に戻る。
【0102】 なおこの例では、上部偏向器がビーム中心軸1808の方向を変化させる角度
(θ偏向)は電子ビームの開度(θアハ゜ーチャ)よりはるかに小さい。
【0103】 以下は下部アパーチャ1214Aによって電子ビーム1222Aの横断面を成
形する例である。図19A、19Bは各々下部アパーチャ1214Aの開口部1
402A〜1402Dおよび下部アパーチャ1214Aの中実部分にあるブラン
キング位置1904Aの平面図である。また図19A、19Bは各々下部アパー
チャ1214Aの開口部1402A、1402Cを用いて生成される電子ビーム
形状 (横断面) 1908、1910を示す。電子ビーム1222はまずブランキ
ング位置1904を横切る (ビームブランキング操作)。例えば形状クラス5お
よび(20、 25)の座標に対応してよい形状1908を生成するには、上部偏
向器1212はブランキング位置1904から正方形状電子ビーム1222を送
出して領域1902に入射し、下部アパーチャ1214Bを横断する電子ビーム
1222の一部の横断面が形状1908と合致するようにする。例えば形状クラ
ス10および(15、25)の座標に対応してよい形状1910を生成するには、
上部偏向器1212はブランキング位置1904から正方形状電子ビーム122
2を送出して領域1906に入射し、下部アパーチャ1214Bを横断する電子
ビーム1222の横断面が形状1910と合致するようにする。
【0104】 図20A、20Bは各々下部アパーチャ1214Bの開口部1502を用いる
形状1908、1910としての電子ビーム1222の横断面成形の例である。
形状1908を生成するには、上部偏向器1212は正方形状電子ビーム122
2を送出して領域2002に入射し、下部アパーチャ1214Bを横断する電子
ビーム1222の横断面の一部が形状1908と合致するようにする。形状19
10を生成するには、上部偏向器1212は正方形状電子ビーム1222を送出
して領域2004に入射し、下部アパーチャ1214Bを横断する電子ビーム1
222の横断面の一部が形状1910と合致するようにする。 上述のように、電子ビームカラム112は電子ビーム122を下部アパーチャ1
214Aのブランキング位置1904Aに送出することによってビームブランキ
ング操作を実施する。この実施形態においては、シェーパ/ブランカドライバ1
10が略ゼロの電圧を上部偏向器1212のノード1606、1608、160
4、1610に印加すると、電子ビーム1222はブランキング位置1904に
入射する。よって、電子ビーム1222が下部アパーチャ1214Aの開領域を
横断することなくビームブランキングが行われる。しかし、下部アパーチャ12
14Bの場合、シェーパ/ブランカドライバ110がゼロ電圧を上部偏向器12
12に印加すると電子ビーム1222は開口部1502を横断する。電子ビーム
122をブランクするには、上部偏向器1212は電子ビーム1222の経路を
偏向し、下部アパーチャ1214Bの中実部分(特定ブロック部分は図示せず)が
電子ビーム1222の経路をブロックするようにする。しかし、電子ビーム12
22は下部アパーチャ1214Bの中実部分によるブロック以前に下部アパーチ
ャ1214Bの開口部1502Bを横断する必要がある。ビームブランキング中
に開口部を横断するのは好ましくないドーズエラーをもたらす。よって、ドーズ
エラーの低減は下部アパーチャ1214Bより下部アパーチャ1214Aに関係
する。また下部アパーチャ1214Aによって下部アパーチャ1214Bよりビ
ームブランキングが迅速となるが、ビームブランキングを生ずる電子ビーム12
22の経路変更による遅れがないからである。
【0105】 アパーチャの電子ビーム発熱を分散させるため、下部アパーチャ1214の別
の部分を用いて電子ビーム1222を成形するのが望ましい。例えば、完全な正
方形状フラッシュフィールドの露光は極めて一般的である。図14Aを参照する
と、完全なフラッシュフィールドを生成する場合下部アパーチャ1214Aの発
熱を分散するため、電子ビーム1222の正方形状横断面は例えば隅部1404
、1406、1408、あるいは1410を用いて成形される。同様に、図15
Aを参照すると、完全なフラッシュフィールドを生成する場合、電子ビーム12
22の横断面は例えば隅部1504、1506、あるいは1512を用いて成形
される。同様の発熱分散方式を他の電子ビーム横断面形状に適用可能である。
【0106】 上記実施形態は実例であって限定的なものではない。よって、この発明から逸
脱することなくより広範な態様において多様な変更および改変をなし得るのは明
らかである。例えば、上部アパーチャ1210、下部アパーチャ1214A、あ
るいは下部アパーチャ1214B等の電子ビームカラム112内の構成部品間の
間隔および寸法は最小デバイス構成をより大きくあるいは小さくするため最適化
し得る。上部アパーチャ1210、下部アパーチャ1214A、下部アパーチャ
1214Bによって画成される開口部は変更可能である。フラッシュフィールド
は2画素x2画素以外であってよい。下部偏向器1216、上部偏向器1212
のプレートは細い金属ロッドであってよい。従って、付加された特許請求の範囲
はこの発明の範囲にあるすべての変更および改変を包含するものである。
【0107】 本開示の一部をなす付録A、Bは著作権で保護される論文およびコンピュータ
プログラムリストを含む。著作権所有会社ETECシステム社は、特許商標庁の
特許ファイルあるいは記録に記載ある場合、何人による特許資料あるいは本開示
のファクシミリ複写に対しても異存がないが、記載がない場合一切の著作権を所
有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態による装置100のブロック図である。
【図2A】 本発明の一実施形態による好適なラスタライザ102のブロック図である。
【図2B】 Bは本発明の一実施形態による好適なラスタライザ102によって実行される
好適な処理200のフロー図である。
【図3】 本発明の一実施形態によるパターン306を含む基板表面の一部を画素310
に分割するグリッド30の部分例である。
【図4】 画素内のパターンの隅部の例である。
【図5A】 本発明の一実施形態によるブロック図の好適なフラッシュコンバータ108。
【図5B】 Bは本発明の一実施形態によるフラッシュコンバータ108によって実行され
る好適な処理である。
【図6】 本発明の一実施形態による象限304内の14の基本形状および関連形状コー
ドである。
【図7】 象限内のパターン306の一部308の拡大図である。
【図8】 本発明の一実施形態による詳細な図5Bの502の処理のフロー図である。
【図9】 詳細なマトリックスAおよびマトリックスBである。
【図10】 本発明の一実施形態による中間形状コードを決定する処理である。
【図11】 本発明の一実施形態による状態B〜DでのマトリックスBの非露光部分の例で
ある。
【図12】 本発明の一実施形態による電子ビームカラム118の概略図である。
【図13A】 本発明の一実施形態による詳細な上部アパーチャ1210の一部の平面図であ
る。
【図13B】 本発明の一実施形態によるA−A線に沿った図13Aの上部アパーチャ121
0の横断面図である。
【図14A】 本発明の一実施形態による下部アパーチャ1214Aの一部の平面図である。
【図14B】 本発明の一実施形態によるB−B線に沿った図14Aの下部アパーチャ121
4Aの横断面図である。
【図15A】 本発明の一実施形態による下部アパーチャ1214Bの一部の平面図である。
【図15B】 本発明の一実施形態によるC−C線に沿った図15Aの下部アパーチャ121
4Aの横断面図である。
【図16】 本発明の一実施形態による従来の上部偏向器1212および従来の下部偏向器
1216の好適な具現および配置である。
【図17A】 本発明の一実施形態によるシェーパ/ブランカドライバ110のブロック図で
ある。
【図17B】 本発明の一実施形態によるシェーパ/ブランカドライバ110の詳細ブロック
図である。
【図18】 本発明の一実施形態による上部アパーチャ1210および下部アパーチャ12
14Aを通る電子ビーム1222の概略経路例である。
【図19A】 開口部1402A〜1402Dを用いて生成されるブランキング位置1904
および形状1908Dを有する下部アパーチャ1214Aの頂面図である。
【図19B】 開口部1402A〜1402Dを用いて生成されるブランキング位置1904
および形状1910Dを有する下部アパーチャ1214Aの頂面図である。
【図20A】 下部アパーチャ1214Bの開口部1502を用いて図19Aの形状1908
のように電子ビーム1222の横断面を成形する例である。
【図20B】 下部アパーチャ1214Bの開口部1502を用いて図19Bの形状1910
のように電子ビーム1222の横断面を成形する例である。
【符号の説明】
100・・・リソグラフィ装置、102・・・ラスタライザ回路、104・・・バッ
ファ回路、106・・・ドーズ値路、108・・・フラッシュコンバータ、110・・・
シェーパ/ブランカドライバ、112・・・電子ビームカラム、114・・・クロック
、116・・・位置調節器、118・・・基板、210・・・ピクセライザ、212・・・グ
レーレベル規定器、302・・・グリッド、304・・・象限、306・・・パターン、
310・・・画素。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/30 541Q 541M (72)発明者 リシュトン, ステファン, エー. アメリカ合衆国, カリフォルニア州, ヘイワード, ウォルパート ストリート 1137 (72)発明者 ヴェネクラセン, リー, エイチ. アメリカ合衆国, カリフォルニア州, キャストロ ヴァレイ, バッディング ロード 3445 Fターム(参考) 5C033 BB02 GG03 5C034 BB05 5F056 AA04 AA12 AA13 AA16 CA05 CD20 EA03 EA04 EA06

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板を照射するエネルギービームの形状を制御する信号発生
    コンバータにおいて、 受信した入力形状データを形状信号および位置信号に変換するとともに入力時
    間情報を時間信号に変換するトランスレータであって、前記形状信号はビームの
    形状を制御し、前記位置信号は基板上のビームの位置を規定し、前記時間信号は
    基板上のビームの露光時間を規定するトランスレータと、 逆方向信号を出力する逆方向スキャン回路と、 前記形状信号、逆方向信号、位置信号を入力するよう接続され、前記逆方向信
    号に応じて位置信号を調節し、前記形状信号および調節された位置信号を出力す
    る出力回路と、 前記トランスレータ回路から時間信号を入力するよう接続され、前記出力回路
    が形状信号を出力する時間を制御するタイマ回路と、を備える信号発生コンバー
    タ。
  2. 【請求項2】 前記トランスレータは、 前記形状データに係る形状信号および位置信号の入力を記憶する第1ルックア
    ップテーブルと、 前記時間情報に係る時間信号の入力を記憶する第2ルックアップテーブルと、
    をさらに備える請求項1記載の信号発生コンバータ。
  3. 【請求項3】 前記出力回路は、 ビームブランキング信号を発生するブランキング信号発生器と、 前記トランスレータからの形状信号と前記ビームブランキング信号を入力する
    よう接続されたマルチプレクサであって、前記タイマ回路は時間信号に基づいて
    形状信号およびビームブランキング信号から前記マルチプレクサの出力を選択す
    るマルチプレクサと、をさらに備える請求項1記載の信号発生コンバータ。
  4. 【請求項4】 前記出力回路は、 前記位置信号に逆方向信号を加える加算器をさらに備える請求項3記載の信号
    発生コンバータ。
  5. 【請求項5】 基板を照射するエネルギービームの形状を制御する信号発生
    方法において、 前記ビームの形状を規定するデータを入力するアクト(act)と、 前記形状データを形状信号および位置信号に変換するアクトと、 前記ビームに関する時間情報を時間信号に変換するアクトであって、前記形状
    信号はビームの形状を制御し、前記位置信号はビームによって書き込まれた基板
    上のビームの位置を規定し、前記時間信号は基板上のビームの露光時間を規定す
    るアクトと、 前記ビームのラスタスキャン動作を相殺する逆方向信号を位置信号に出力する
    アクトと、 前記時間信号に基づいて形状信号を出力するアクトと、を備える信号発生方法
  6. 【請求項6】 前記形状データを形状信号および位置信号に変換するアクト
    は、 第1テーブルから前記形状データに係る形状信号および位置信号をルックアッ
    プするアクトをさらに備える請求項5記載の信号発生方法。
  7. 【請求項7】 前記第2テーブルから時間情報に係る時間信号をルックアッ
    プするアクトをさらに備える請求項5記載の信号発生方法。
  8. 【請求項8】 ビームブランキング信号を発生するアクトと、 前記時間信号に基づいて前記ビームブランキング信号あるいは形状信号を出力
    するアクトと、をさらに備える請求項5記載の信号発生方法。
  9. 【請求項9】 前記形状信号あるいはビームブランキング信号を第1信号に
    変換するアクトと、 前記位置信号を第2信号に変換するアクトと、をさらに備える請求項8の信号
    発生方法。
  10. 【請求項10】 前記逆方向信号から第3信号を発生するアクトと、 前記第3信号と前記第2信号を合成するアクトと、をさらに備える請求項9記
    載の信号発生方法。
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