JP2004040076A - パターンを基板上に露光するマスクレス粒子ビーム装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブランキングアパーチャアレイを備える荷電粒子線ビームパターン描画装置に好適なアパーチャアレイ手段を提供する。
【解決手段】アパーチャアレイ（２０）はそれぞれ複数の互い違いラインからなるパターン描画領域に配置され、各ラインは、アパーチャがない第１セグメント（ｓｆ）と、各々が横方向にオフセットとしてアパーチャ領域分だけ互いに離間した多数のアパーチャを含む第２セグメント（ｒ１，ｒ２、ｒ３）からなる。横方向オフセットはアパーチャ幅の整数倍であって第１のセグメントの長さは横方向オフセットよりも大きくし、ライン方向と直角にｎ（ｎ≧２）番目のラインごとに繰り替えされるようにする。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強力な荷電粒子のビームによって、基板の表面にパターンを形成するマスクレス粒子ビーム露光装置に関する。具体的には、本発明はパターン描画手段及び該パターン描画手段を用いた露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特に、パターン描画手段は、荷電粒子のビームによって照射され、該ビームを複数のアパーチャを介してのみ通過させる、粒子ビーム露光装置においてパターンを描画する装置である。パターン描画手段は、アパーチャを通過するビームの形状を明確にする、複数の同一形状のアパーチャを有するアパーチャアレイ手段と、選択されたビームの通路を塞ぐブランキング手段とを備える。このブランキング手段は複数の開口部を有し、各開口部は、アパーチャアレイ手段のそれぞれのアパーチャに対応し、かつ該開口部を介して照射された粒子をその経路から外して露光装置内の吸収面に偏向させるように制御可能な偏向手段を備えている。
【０００３】
換言すれば、粒子ビームは、同一点から発する、あるいは選択的にテレセントリックな粒子のビームを生成する照明系によって生成され、このビームは、各アパーチャを通して該ビームの粒子の通過を可能（通路を開く）にするか、または通過を無効化（通路を閉じる）するように制御できるアパーチャのアレイを有するパターン描画（ＰＤ；ｐａｔｔｅｒｎ　ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）手段を照光する。このビームは、開口したアパーチャを介してブランキングアパーチャを透過して、開口されるアパーチャの場所的な配置に代表されるパターン情報を有するパターン化された粒子ビームを形成する。そして、パターン化されたビームは、粒子光投影装置によって、透過アパーチャのイメージが形成される基板上に投影される。
【０００４】
この種の露光装置の一つの重要な用途は、半導体技術において描画装置として用いられる粒子ビーム描画の分野である。シリコンウェーハ上に描画される回路層等の基板表面に所望のパターンを描画するために、該ウェーハは、感光性フォトレジスト層によって覆われる。そして、所望の構造は、描画装置によってフォトレジスト上に描画される。このようにパターンが描かれたフォトレジストは、直前の露光工程で描画されたパターンにしたがって一部が除去され、エッチング等の以後の構造プロセスのためのマスクとして使用される。このスキームを繰り返すことにより、集積回路のような複雑で微細な構造を形成することができる。
【０００５】
Ａｒａｉらの米国特許第５，３６９，２８２号では、パターン描画手段の役割を演ずるいわゆるブランキングアパーチャアレイ（ＢＡＡ；ｂｌａｎｋｉｎｇ　ａｐｅｒｔｕｒｅ　ａｒｒａｙ）を使用する電子ビーム露光装置について論じられている。ＢＡＡは、多数の横方向のアパーチャを有し、該アパーチャのイメージは、アパーチャの配列と直角な方向の制御された連続的な動きによって、基板の表面上にわたって走査される。上記配列は、アパーチャが、走査方向に沿って見て互い違いのラインを形成するような組み合わせ方法で、互いに位置合わせされる。従って、上記互い違いのラインは、基板に対して移動しているときに隙間を残すことなく、基板表面に連続的なラインを描き、その結果、基板上の露光すべき全領域をカバーする。米国特許第５，３６９，２８２号では、全ての２番目の行のアパーチャは位置合わせされ、一つの行における隣接するアパーチャのピッチは、一つのアパーチャの幅の２倍であり、一般に、横方向の位置合わせは、何れかの数字ｎに基づいて可能であり、そのためピッチは一つのアパーチャの幅のｎ倍である。電子照射のみのために設計されたＡｒａｉらのＢＡＡは、個々のアパーチャを扱うために、複雑な接続回路を用いている。さらに、基板上をビームが移動するという事実は、電子光イメージングに対して、イメージング収差等の問題を起こす。
【０００６】
Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．（１９９７）の２３８２〜２３８６頁におけるＩ．Ｌ．Ｂｅｒｒｙらの論文には、ｎ＝４の行のアライメント及び互い違いのラインを有する５μｍの側長の、３０００×３０００のアパーチャのアレイを有する「プログラマブルアパーチャアレイ」を備えるＰＤ装置が記載されている。該アパーチャアレイは、論理回路を追加的に含み、それによって、シフトレジスタによってパターン情報が、一つのアパーチャから一つの行の次ぎのアパーチャへ流れる。上記論文は、ＢＡＡのアパーチャを基板上に描画する、２００倍に縮小投影するイオン光装置を用いることを提案しているが、そのような縮小投影がどのようになされるかについては示していない。
【０００７】
Ａｒａｉら及びＢｅｒｒｙらのＰＤ／ＢＡＡ装置においては、いくつかの未解決の問題がある。それらのうちの一つは、該アレイの耐用寿命を危険にさらす粒子の照射によるアパーチャアレイへの損傷であり、これは、精巧な電子回路を含むＰＤ／ＢＡＡ装置ゆえに深刻な問題である。他の深刻な問題は、ＰＤ／ＢＡＡ装置に関して構造を小型化することであり、配置場所の不足を生ずる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術の上述の欠点を克服することを企図する。特に、Ｂｅｒｒｙ等によって提案されたようなＰＤ装置の基本的な配置が、有効な方法によって改良されるであろう。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、ブランキングアレイ手段及びアパーチャアレイ手段上において、アパーチャが、アパーチャの複数の互い違いのラインからなるパターン描画領域内に配置されており、各ラインが、アパーチャがない第１のセグメントと、各々が横方向オフセット（アパーチャ領域）だけ互いに離間した多数のアパーチャを含む第２のセグメントとを含んでおり、横方向オフセットが、アパーチャの幅の複数倍であり、第１のセグメントの長さが横方向オフセットよりも大きいパターン描画手段による本発明に従って解決される。
【００１０】
アパーチャは、一般に、ラインの方向と直角にｎ（ｎ≧２）番目のライン毎に繰り返される規則的な配列で、パターン描画領域内に配置されている。このｎの数字は、例えば３又は４であり、また特に５が適している。
【００１１】
本発明の好適な実施においては、上記ラインの第１のセグメントは、互いに隣接して配置され、かつパターン描画領域の幅にまたがる一つの記憶領域（またはいくつかの記憶領域）を形成する。この場合、上記ラインは（組織的に）グループ毎に配列され、各グループの第１のセグメントは、ラインの方向に沿って論理ブロックに分割され、該論理ブロックの各々は、第１のセグメントのそばに位置しているグループのラインのうちの一つの第２のセグメントのための制御論理を含んでいる。
【００１２】
また、ブランキング手段は、アパーチャと関連する偏向手段を制御するための情報をバッファリングするバッファ手段を備えている。そして、それらの記憶手段は第１のセグメントの領域内に配置されている。
【００１３】
本発明の次ぎの態様は、特に、描画ビームから過酷な照射にさらされるという事実にもかかわらず、精巧な（即ち高価な）回路を含むと同時に、長期間持ちこたえることのできるＰＤ装置を提供する問題に関する。この問題は、粒子ビームの方向に見てブランキング手段の前段に、複数の開口部を有するカバー手段が備えられ、各開口部がブランキング手段のそれぞれの開口部に対応しており、該カバー手段の開口部の幅が、ブランキングアレイ手段の開口部の幅よりも小さいＰＤ装置によって解決される。このようなカバー手段の導入は、ブランキング装置の照射の問題を解決するが、特に、ビームの形状及びパターンの制御に関して、パターン化されたビームの描画を妨げない。
【００１４】
好ましくは、カバー手段は、アパーチャアレイ手段以外のユニットとして実施される。また、アパーチャアレイ手段は、好ましくは、粒子ビームの方向に見てブランキング手段の後段に配置されおり、（ビームがその経路から偏向されたときに向けられる）吸収面は、アパーチャアレイ手段の表面によって実施される。
【００１５】
ビームに個別にイオン光補正を導入するために、アパーチャアレイ手段は、アパーチャによって明確化されたビームに対して変化する長さを有する補正レンズとして作用する変化する厚みからなるアパーチャプレートである。別法として、アパーチャアレイ手段は、各アパーチャの後段に、それぞれのアパーチャによって明確化された各ビームに対する補正レンズとして作用する開口空間が備えられたアパーチャプレートであり、該開口空間は、アパーチャによって明確化されたビームに対する変化する補正レンズ長を規定する変化する幅をさらに有する。
【００１６】
他の有利な変形例においては、粒子ビームの方向に見てブランキング手段の前段にアパーチャアレイ手段が配置され、上記吸収面が、パターン描画手段の後段に配置されたストッププレートによって実施される。
【００１７】
本発明の別の展開においては、ＰＤ手段は、ブランキング手段の後段に配置された補正レンズ手段をさらに備え、このような補正レンズ手段は、例えば、イメージ領域の歪み等の光欠陥を補正するのに有用である。この補正レンズ手段は静電レンズのアレイを備え、各静電レンズは、ブランキング手段の開口部を通って投射されたビームに対して作用する。補正レンズ手段は、ブランキング手段及びアパーチャアレイ手段の両方の後段に配置することができる。
【００１８】
本発明の別の態様は、特に、微少の特徴寸法の構造を基板上に形成する必要性と、最少のスペースを要する複雑な回路を有するＰＤ装置を提供する要望とを組合わせた装置を実施するという問題を扱う。パターン化された粒子ビームを横切って基板を横方向へ連続的に移動させて、パターン化された粒子ビームに対して基板の異なる部分を露光する基板保持手段と、基板上に形成される所望のイメージ及び基板の連続的な動きに従って選択されたアパーチャの閉塞を制御する制御手段とを有する露光装置において特に発生するこの問題は、少なくとも２つの連続する縮小投影部を備える投影装置であって、各投影部が、クロスオーバを介してパターン化されたビームを投影して横方向の幅が減じられたビームを生成し、第１の投影部が透過アパーチャの中間イメージを形成し、該イメージが次の投影部によって基板表面に投影される投影装置によって克服される。この複合投影装置は、例えば２００倍以上の高縮小倍率を示すと共に、光欠陥に関して高品質の光学系を保持する。上記の縮小倍率を投影段の配列に設けることによって、投影装置の全長を実質的に減らすことができる。
【００１９】
この場合、上記複合投影装置に加えて、アパーチャアレイ手段が、粒子ビームの方向に見て、ブランキング手段の前段にさらに配置されており、また、吸収面は、パターン描画手段の後段に配置されたストッププレートによって実施され、該ストッププレートは、第１の投影装置のクロスオーバの位置に有利に配置することができ、該ストッププレートは、この位置におけるパターン化されたビームの幅に対応する開口部を有する。
【００２０】
本発明の他の態様は、空間電荷効果によって、特にＰＤ装置を流れる電流の量が時間が経つにつれて変化する場合の空間電荷効果によって生じるイメージングの問題と取り組む。このような電流の一時的な変化は、一定の電荷が引き起こす不鮮明化と比べて対処するのが難しい画像の不鮮明化及び歪みを時間的に変化させる。この問題は、強力な荷電粒子のビームによって基板の表面上にパターンを形成する方法であって、粒子ビームを生成するステップと、ビームの形状を明確にする、同一形状の規則的に配置された複数のアパーチャを有するアパーチャアレイ手段を用いて、および選択されたビームの通路を閉じるブランキング手段を用いて、多数のビームを生成するＰＤ手段を通して照射し、残りの全部が全体としてパターン化された粒子ビームを形成するステップと、パターン化された粒子ビームを基板表面に投影して、開口したアパーチャのイメージを形成するステップであって、各アパーチャが一定の露光時間の継続期間中の基板表面の画素に対応するステップとを備え、アパーチャのサブセットが、露光時間の何分の一の間開口し、かつ該露光時間の残りの時間中は閉じられており、それに伴って基板表面の画素の露光の閾値より低い値において部分露光が生じ、該閾値が、全露光時間中開口しているアパーチャによって生じる全露光に対応する値よりも低い方法によって処理される。
【００２１】
本発明に係るこの方法は、基板上に形成される構造パターンを変更することなく、チャージ電流の追加導入を可能にする。露光中の一時期のみ開口されるアパーチャは、与えられたイメージパターンに対して、対応する電流が小さすぎる場合、または対応する電流密度分布が均一でない場合に閉じ込められる。すなわち、それらのアパーチャは、基板上へ対応する画素の照射をもたらすが、照射量が露光の閾値以下の場合には有効な露光をもたらさない。
【００２２】
電流を一様にするためには、例えば、露光の閾値以下の画素の部分露光に対して適切な数のアパーチャを選択することにより、開口されるアパーチャの数が一定に保たれる場合が有利である。この場合、アパーチャによって占められた領域部に従って、複数のアパーチャがグループに分類され、多数のサブ領域に分類され、サブ領域に対応するアパーチャの各グループ内で、開口されるアパーチャの数が設定されたレベルで一定に保たれ、該設定されたレベルがグループ全体にわたって均一である場合がさらに有利である。好ましくは、そのアパーチャが、アパーチャを有する領域（例えば、アパーチャ領域）の１／Ｎ（Ｎは整数）をカバーするアパーチャアレイ手段が、上述したアパーチャの幅によって分割された横方向オフセットに応じて用いられる。基板とパターン化された粒子ビームとの間の相対運動が実現され、その結果パターン化された粒子ビームの相対的な動きが基板表面にわたって生じ、該ビームは基板表面の隣接する画素の配列に対して有効に移動し、パターン化された粒子ビームのＮ個の続く位置で露光された画素が、基板上の目標領域の連続的なカバーリングを形成する。
【００２３】
特に、基板が連続的に移動される装置と組み合わせて、画素の良好な描画を達成するために、それによって画像の位置が基板の連続的な動きに対応して基板表面で連続的に横方向に調節される偏向装置を投影装置が備える場合が適切である。該偏向装置は、鋸歯状運動に従って画素の位置を有利に調節することができ、そのため鋸歯の連続する部分（傾斜）間で、画素の位置を基板に対して基板上の各目標領域の位置に維持するように、画素の位置が調節される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図示した好適な実施形態を参照して、本発明を詳細に説明する。
【００２５】
本発明の好適な実施形態に係る描画装置の全体像を図１に示す。以下において、細部は本発明を開示するために必要に応じて示されており、明瞭化のため、図１において、各構成要素は実際のサイズ通りに示されてはいない。描画装置１００の主要な構成要素は、図１の下方に向かって垂直に走る描画ビームｌｂ、ｐｂの方向に対応して、照光系１０１と、パターン描画（ＰＤ）装置１０２と、投影装置１０３と、基板４１を含むターゲットステーション１０４とである。装置１００全体は、該装置の光軸ｃｘに沿ってビームｌｂ、ｐｂが妨げられずに伝搬するのを保障するために高真空に保持された真空ハウジング１０５内に設けられている。図示の実施形態においては、粒子光装置１０１、１０３は、静電レンズを用いて主として描写されているが、電磁レンズ等の他の実装も同様に用いることができることに注意すべきである。
【００２６】
照光系は、ガス供給部（図示せず）によって供給されるイオン源１１と引出系１２とを備える。一実施形態においては、ヘリウムイオン（Ｈｅ^＋）が用いられるが、一般に、他の荷電粒子も同様に用いることができることに注意すべきである。（電子銃から放射された）電子は別として、上記粒子は、例えば、水素イオン又は重イオンであり、本開示においては、重イオンは、Ｏ、Ｎ等のＣよりも重い元素のイオン、あるいはＮｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等の不活性ガスを指す。
【００２７】
イオン源１１は、例えば、規定の（活動的な）、通常数ｋｅＶ、例えば１０ｋｅＶのエネルギを有する高エネルギのイオンを放射する。電子光集光レンズ装置１３によって、イオン源１１から放射されたイオンは、描画ビームｌｂとして機能する、ワイドで、実質的にテレセントリックなイオンビームに形成される。そして、該描画ビームｌｂは、その位置（図９及び図１０参照）を保持するのに必要な装置と共にＰＤ装置１０２を構成するＰＤ装置２０を照射する。ＰＤ装置２０は、描画ビームｌｂの経路中の特定の位置に保持され、それにより複数のアパーチャ２１（図２参照）を照射する。複数のアパーチャのうちのいくつかは、入射ビームを透過するようにオン又は開口され、残りのアパーチャはオフ又は閉じられて、即ちビームに対して非透過性（不伝導性）になる。開口されたアパーチャのパターンは、それらのアパーチャは、該アパーチャから発生するパターン化されたビームｐｂ（図１の装置２０の下）になるビームｌｂに対して透過性のＰＤ装置の唯一の部分であるので、基板上で露光されるパターンに従って選択される。
【００２８】
そして、パターン化されたビームｐｂによって表わされるようなパターンは、電子光投影装置１０３によって、開口されたマスクアパーチャ２１のイメージが形成される基板４１上に投影される。これは、アパーチャでなく、粒子源のイメージが基板上に形成される、Ａｒａｉらのものと対照的である。投影装置１０３は、例えば、２つのクロスオーバｃ１、ｃ２を有する、２００倍の縮小倍率を実施する。基板４１は、例えば、フォトレジスト層で覆われたシリコンウェーハである。ウェーハ４１は、ターゲットステーション１０４のウェーハステージ４０によって保持され、配置される。
【００２９】
露光装置１００は、マスクアパーチャ（イメージ領域、図３）のイメージの位置を、ＰＤ領域ｐｆ（図２）の側の参照符号２６で示す、ＰＤ装置で形成される基準ビームによってイオン光装置に対して、基板上に安定化させる位置合わせ装置６０をさらに備える。位置合わせ装置の原理は、米国特許第４，９６７，０８８号に記載されている。該位置合わせ装置は、多極パターン補正と共にリアルタイムフィードバックコントローラを用いて、ステージの動きのずれによるイメージの配置エラーの補正を確実にすることができる。例えば、イメージの配置及び歪みの補正は、多極電極３１５、３２５によって実施することができ、また、磁気コイル６２は、基板面でのパターンの回転を生成するのに用いることができる。
【００３０】
図１に示す本発明の実施形態においては、投影系１０３は、２つの連続する電子光投影段３１、３２からなる。静電イメージング装置の技術的な実現は、従来技術において、例えば、米国特許第４，９８５，６３４号（欧州特許　０　３４４　６４６号）等で公知であるので、投影部３１、３２を実現するために用いる静電レンズは、象徴的な形状で図１に示す。第１の投影段３１は、装置２０のアパーチャの面を、第２の投影段３２によって基板表面に交互に投影される中間面ｅ１に投影する。中間面ｅ１においては、ＰＤ装置の位置にあるように、ビームは実質的にテレセントリックである。両投影段３１、３２は、クロスオーバｃ１、ｃ２を介した縮小投影を用いるので、面ｅ１内の中間イメージは反転されるが、基板上に形成される最終イメージは（非反転の）正しいイメージである。縮小倍率は、両投影段に対して１４倍であり、全体で２００倍の縮小倍率になる。この程度の縮小投影は、ＰＤ装置の小型化の問題を高めるために、特に描画機構に適している。
【００３１】
第１の投影段３１の後段において、ビーム幅は、例えば、Ｌ＝６０ｍｍのＰＤ領域ｐｆ（図２）の最初の幅から中間面ｅ１における約４ｍｍに減じられる。この結果、第２の投影段３２の電子光部品の寸法を、ビーム幅と同じ縮尺に減じる必要がないので、レンズ要素を、ビームに対してより大きく実施することができ、それによりレンズの欠陥及び投影収差のより容易な処理が可能になる。例えば、イオン源と基板との間の全長が約２ｍの場合、第２の投影段のクロスオーバｃ２の後段の最終レンズの焦点長は、約２０ｍｍに短くすることができる。これにより、空間電荷相関が小さな影響のみを有するので、例えば４〜１０μＡ程度の、処理可能な高イオン電流が可能になる。
【００３２】
両投影段において、それぞれのレンズ系は、色収差及び幾何学的収差に対して正しく補正されており、第１の投影段３１の残りの色収差は、第２の投影段３２における電極電位の適切で緻密な補正によって補正することができる。色補正によって、イオン源１１から放射されたイオン（あるいは一般に荷電粒子）のエネルギは、ΔＥ＝６ｅＶまでの比較的高いエネルギの不鮮明さを有することができる。これにより、品質に対する要求があまり厳密でないイオン源を用いることが可能になり、そのため高電流を放射する。
【００３３】
さらに、第１の投影段の確率論的なエラーは第２の投影段で縮小されるので、主にクロスオーバｃ１、ｃ２での粒子の相互作用による確率論的なエラーの影響は減じられ、第２の投影段における確率論的なエラーは、基板表面からの第２のクロスオーバｃ２の距離が小さいので、影響はほとんどない。
【００３４】
イメージを横方向にシフトする手段として、即ち、光軸ｃｘと直角な方向に沿って、偏向手段３１５、３２５が一方のまたは両方の投影段に設けられている。該偏向手段は、例えば、図１に示すように第１段の偏向手段クロスオーバの近くに配置されるか、あるいは図１の第２段の偏向手段３２５の場合のように、各投影段の最終レンズの後段に配置される多極電極装置として実現することができる。この装置においては、多極電極は、ステージの動きに関してイメージをシフトする、および位置合わせ装置に関連してイメージング装置を補正する偏向手段として用いられる。
【００３５】
図２は、ＰＤ装置２０のアパーチャの配置の平面図を示す。隣接するラインｐｌに沿ってアパーチャ２１が一直線に並べられる規則的な配列でＰＤ領域ｐｆ内に配置される複数の矩形状のアパーチャ２１が設けられ、各ラインｐｌには、同数のアパーチャが存在する。ラインｐｌと直角な方向に沿って見て、アパーチャは、列ｒ１、ｒ２、ｒ３のシーケンスを構成する。即ち、図示の実施形態においては、列ｒ１〜ｒ３は隣接しておらず、互いに離間している。アパーチャは、米国特許第５，３６９，２８２号と同様に、斜めに規則的な配置に従って、アパーチャ領域ａｆ内に配置されているが、異なる数値を有する列及びラインオフセットを有する。隣接する列間のピッチｐｎは、アパーチャの幅ｗの３倍であり（例えば、ｐｎ＝ｎ×ｗ）、隣接する列間のオフセットｐｍは、アパーチャの幅の４倍であるので（即ち、ｍ＝４の場合、ｐｍ＝ｍ×ｗ）、全ての３番目の列のアパーチャは、一直線に並んでいる（ｎ＝３）。ラインｐｌ内において、アパーチャのオフセットは、ｎ・ｐｍ＝１２である。従って、アパーチャは、領域ｐｆの面積の１／（ｎ×ｍ）＝１／１２のみをカバーし、図３に示すように、一度に、ｎ×ｍ＝１２の画素の中から一つのみを露光することができる。残りの画素は、基板をアパーチャのイメージに対して走査方向ｓｄに沿って移動させる手段によって、後続のステップで露光される。アパーチャ２１の場所的配置及びアパーチャを制御する回路の配置は、図９〜図１３を参照して詳細に説明する。
【００３６】
図３は、基板上に形成されたイメージ領域ｍｆを示すが、分かりやすくするため、この図では、全てのアパーチャが開口されていると仮定する。イメージ領域の幅ｆｗは、投影系の縮小倍率によって減じられたＰＤ領域ｐｆの幅Ｌである。イメージ領域は、複数の画素（ピクセルともいう）ｍｘからなる。図示の基板上のイメージ領域の位置の場合、アパーチャアレイの各アパーチャ２１は画素ｍｘに対応するが、アパーチャは、ＰＤ領域面積のうちの一部のみをカバーするので、画素の数のうちの対応する一部のみ（図３でハッチングした部分）を一度に露光することができる。残りの画素も露光するために、基板は、イメージ領域を基板上でシフトさせるように、ビーム下で移動される。図３ａは、可能な１２（＝ｎ×ｍ）の位置を通る基板の動きの連続する位置におけるピクセルの露光を示し、該ピクセルは、ａ〜ｌの参照符号が付けられている（ハッチングしたピクセルは位置ａである）。イメージ領域ｍｆ全体は、基板表面の全領域をカバーするように、基板４１として機能する、フォトレジストで覆われたウェーハの表面上を移動される。図４に示すように、移動距離を最少化するために、走査方向ｓｄは、一つの走査ラインｓｌから次のラインへ互い違いになっている（左から右に次は右から左へと交互に行を進める動き）。
【００３７】
電子的アライメント及び位置合わせ装置としての使用を除いて、偏向手段３１５、３２５は、移動しながら基板上に描画するプロセス中に発生する、走査方向ｓｄでのピクセルの横方向のにじみを補正するのに使用することができる。この場合、好ましくは鋸歯状の輪郭を有し、ＰＤ装置２０のブランキング手段（図１１〜図１３）のトグル周波数と等しい周波数を有する周期的な静電領域が適用される。
【００３８】
イオンビームｐｂは、基板が該ビームの下方を移動している間の描画プロセス中は、定位置に実質的に保持される。本発明によれば、偏向装置３１５、３２５は、鋸歯状の動きに従って、イメージの位置を調節する。ピクセルの露光時間中、アパーチャのイメージは、一つのピクセルの動きに追従するように偏向され、その結果、該アパーチャイメージは、各ピクセル上、又は同等のものにおいて不変のままであり、アパーチャアレイのイメージは、各目標領域の位置での基板表面に対してその位置を保持する。このことは、鋸歯の連続部分に対応する。即ち、それらの連続部分の間で、該鋸歯はイメージを、その時までに元のフレームの位置をとっている、目標領域の次のフレームの位置に向け直すために、「跳び戻る」。
【００３９】
ここで説明した実施例においては、最少特徴寸法は５０ｎｍであり、ピクセル幅ｘとして定義される、ウェーハ上に照光される最少スポットは２５ｎｍである。イメージ領域幅ｆｗは３００μｍであり、（上述の）２００倍の縮小投影装置と共にイメージ領域を形成するために、矩形状ＰＤ領域は、Ｌ＝６０ｍｍの幅を有する。従って、ラインｐｌの数は、Ｌ／ｗ＝１２０００であり、１２０００ビット・ストリームが、入力データ・ストリームによってアドレス指定される。交差方向において、列ｒ１〜ｒ３の各々に、ｆｗ／（ｎ・ｘ）＝Ｌ／（ｎ・ｗ）＝４０００のアパーチャがある。ラインｐｌの領域の３／４のみが実際にアパーチャのために用いられるので（図９ｆｆによっても更に以下に説明する）、各ラインｐｌにおけるアパーチャの数は、（３／４）・Ｌ／（ｎ・ｐｍ）＝７５０である。従って、ＰＤ領域は、幅及び長さｗ＝５μｍである、３×４０００×７５０＝９・１０^６個のアパーチャからなる。
【００４０】
レジスト感度が１２μＣ／ｃｍ^２、クロック速度が４０ＭＨ_Ｚ、ＰＤ装置に流す全電流が１４４μＡだとすると、走査速度は１ｍ／ｓになる。この値は、（口径３００ｍｍの）ウェーハの、１３．６枚／ｈのスループットに相当し、各ウェーハは、９１３の走査ラインからなる（８０秒間はウェーハの交換や位置合わせ時間のための休止時間と仮定する）。開口したアパーチャを流れる電流Ｉ^Ａは、約１ｐＡであり、０．１６Ａ／ｃｍ^２の電流密度をウェーハ上に生成する。そして、７５μｍの露光時間後に、１２μＣ／ｃｍ^２のフルピクセルドーズが得られる（走査ラインに沿って合計３０００以上のアパーチャ）。一つのピクセルの一回の露光の継続時間ｔ_Ａ（以下でも説明する）は２５ｎｓである。必要なデータ速度は、１２０００ピクセル×４０ＭＨ_Ｚ＝４８０ＧＨ_Ｚである。
【００４１】
図２〜図４に示すＰＤ領域ｐｆの実施例で使用したパラメータｎ、ｍ、ｗ等は、上述した数値の代わりにそれぞれ他の数値もとることができることに注意すべきである。特に、列の位置合わせ数ｎやピクセル繰り返し数ｍは同じである必要はなく、それぞれ、２以上の、例えば３、４、６、８、１０、１６等の数値をとることができる。一つのイメージ領域行におけるピクセルの数は、イメージ領域の幅ｆｗと一つのピクセルｍｘのピクセル幅ｘとの比によって決まり、同様に後者の寸法も所望の最少特徴寸法によって決まる。
【００４２】
図５は、露光装置１００のＰＤ装置１０２を示し、即ち、図５ａは上面図であり、図５ｂは断面図である。図６は、ＰＤ装置１０２の一つのアパーチャの構造を詳細に示すものである。ＰＤ装置１０２は、積層状に設けられた多数のプレート２２を備える。本発明に係るＰＤ装置１０２は、各構成要素が各々の機能を果たす一つの複合装置として実施される。各プレート２２は、公知の微少構造技術によって構造が形成される、半導体（特にシリコンの）ウェーハとして実施される。描画ビームは、ＰＤ領域ｐｆ（図５）内のアパーチャのアレイを通って該プレートを通り抜ける。各アパーチャは、プレート２２内に画定された開口部２１０、２２０、２３０の組に対応する。
【００４３】
各プレート２２の厚さは約１００μｍであり、それら相互の距離は、１００μｍ〜１ｍｍ程度である。熱伝導性を向上させるために、ブランキングプレートの厚さは、例えば２ｍｍまで増加させ、それによって縁部を冷却して集積回路で発生した熱を放熱させるのが有利である。図５ｂ及び図６においては、縦軸（装置の光軸と平行なｚ軸）方向の寸法は拡大してあり実際のサイズではないことに注意すべきである。
【００４４】
ビームのブランキングは、開口部２２０のアレイを備え、各開口部が一つのブランキング領域ｂｆにおいて一つのアパーチャに対応するブランキングプレート２０２として実施されるブランキング手段によって制御される。各開口部２２０は、ビームブランキング電極２２１と、電極２２１を制御する回路２２２との組を備え、これらは、例えば、ブランキングプレート２０２の上部の表面層に設けられている。以下に説明するようにアパーチャ偏向プレートとして機能するブランキング電極２２１は、最先端技術を用いた垂直成長によってブランキング開口部内に形成される。
【００４５】
描画ビームの方向に見て、ブランキングプレート２０２の前段には、カバープレート２０１として実施されるカバー手段が、ブランキングプレート２０２を保護するために、特に回路２２２を照射損傷から守るために設けられている。カバープレート２０１は、入射する描画ビームｌｂの大部分を吸収する。即ち、粒子は、ブランキングプレートの開口部に対応するアレイ内に形成された開口部２１０のみを通過することができ、該開口部は、ブランキング領域ｂｆの全領域のうちの一部のみを構成する。例えば、１０ｋｅＶのヘリウムイオンの照射密度が４μＡ／ｃｍ^２の場合、カバープレートに加わる熱負荷は、約４０ｍＷ／ｃｍ^２である。この加熱は、（図１のＰＤ装置ｃｆの前段に配置された冷却要素２９と共に）カバープレートの表面からの放熱により補償され、また、その厚さが、熱伝導による冷却を確実にするのに十分な厚み、例えば少なくとも５０μｍに選定されたカバープレートからなる、例えばシリコンのバルク材２１１を通る熱伝導によっても補償される。有利には、カバープレート２０１は、使用される粒子照射に対して高耐性の材質からなる、特にヘリウムに対して用いられる、金属性又はカーボン層等の保護層２１２を備えている。それ自体その開口部の精度があまり要求されずに形成でき、かつ容易に交換することができるカバープレート２０１は、その複雑な回路ゆえに実質的により高価であるブランキングプレート２０２への照射負荷を除去する。
【００４６】
ブランキングプレート２０２の開口部２２０の幅ｗ２は、カバープレート２０１の開口部２１０の幅ｗ１よりも大きいので、開口部によって明確化されたビームｂｍは、ブランキングプレート２０２上の制御回路２２２に影響を及ぼすことなく、開口部を通過する。例えば、幅ｗ２は（ｗ＝５μｍのアパーチャの画成幅と比較して）７μｍであり、ブランキング電極の高さと幅の比が１：２．７である。
【００４７】
ＰＤ装置１０２は、ビームを横方向に明確化するように機能し、かつここでは幅ｗ３を有する開口部のアレイを有する終段アパーチャプレート２０３として実施される、アパーチャアレイ手段をさらに備える。即ち、該開口部は、（カバープレート２０１の初段の開口部ではなく）（図２の開口の幅ｗのアパーチャに対応して）ＰＤ装置１０２から発生するビームの横方向形状を明確化する、幅ｗ３のアパーチャ２３０である。そのため、図５〜図８を参照した説明においては、「アパーチャ」という用語は、ビーム明確化アパーチャ２３０によって明確化される形状及び幅ｗ（図２）からなる開口部に転換され、これとは対照的に、「開口部（ｏｐｅｎｉｎｇ）」という用語は、一般的な用語として用いられている。ビームの横方向の描画を高精度で保障するために、上記開口部は、後退縁部２３４を有する。最終段のプレートの寿命を延ばすために、該プレートは、保護層２４２、例えば、抗イオン材として適当な金属を使用した層で覆われている。上記アパーチャプレートは、例えば、１に近い高熱放射率を有する冷却面を備えた第１の投影段の冷却電極を用いた、ＰＤ装置１０２の後段に設けられた冷却要素２８（図１）からの放熱によって冷却される。ビームｂｍは、ブランキング電極２２１が通電されていない場合、経路ｐ１に沿ってプレート２２の連続する開口部を通過する。即ち、このことは、アパーチャがオンされている状態に相当する。オフされたアパーチャは、上記電極を通電して電圧を印加することによって実施される。この状態において、ブランキング電極２２１は、ビームｂｍを経路ｐ１から外して偏向させるので、該ビームはプレート２０３の最終段のアパーチャを通過することができず、アパーチャ２３０の側の位置で吸収される。
【００４８】
好ましくは、走査方向に沿って連続するアパーチャの場合、上記ビームは、対向する方向ｐ０、ｐ０′に交互に偏向される。即ち、方向ｐ１（アパーチャのオン状態）と方向ｐ０、ｐ０′（オフ状態）間のスイッチング時間が限定された時間をとり、かつオフされた経路ｐ０、ｐ０′を交互にすることが、画素の一方が他方よりも強く露光されることを防ぐことになるので、この方法は有用である。
【００４９】
図５ｂを見てわかるように、カバープレート２０１及びアパーチャプレート２０３は、それぞれ、ＰＤ装置の最初及び最終段のプレート２２である。このことは、描画ビームの照射をうけることになるプレートが２つのプレートのみなので、優れた特徴である。従って、それら２つのプレートのみを所定期間毎に交換すればよく、他のプレートは交換の準備をする必要がない。
【００５０】
変形例においては、カバープレート及びアパーチャプレートの機能は、ビームの形状を明確化するアパーチャを有するＰＤ装置の第１のプレートとして配置される一つのプレートに組込んでもよい。しかし、好ましくは、ビームの形状を明確化するアパーチャは、カバープレートと分離された装置に設けられる。入射粒子によって生じる照射負荷が、照射誘導の熱及び構造の変化による実質的な歪みを引き起こし、独立したカバープレートの準備により、アパーチャプレートに対するこれらの歪みの影響を実質的に減じられることに注意すべきである。
【００５１】
本発明の他の利点として、ブランキングプレート２０２とアパーチャプレート２０３との間の距離を、例えば１ｍｍ以上に大きくすることができる。ブランキング電極２２１に印加される電圧を小さくすることができるので、（このことが経路ｐ１からの偏向の角度を小さくするので）アパーチャプレート２０３までの距離を大きく選定され、大きなブランキングアパーチャ距離は、ブランキング電極制御によって、絶縁及びクロストークの問題を軽減することの助けとなる。
【００５２】
アパーチャプレート２０３の前段に、偏向ビームの吸収が起きる追加的なストッププレート（図示せず）を設けることができる。該ストッププレート内の開口部の幅は、ビームの明確化を妨げないように、アパーチャの幅よりも大きくする。ブランキングプレート２０２を保護するカバープレート２０１と同様に、その開口部があまり精度を要求されないこのようなストッププレートは、アパーチャプレート２０３に入射する照射のレベルを低く保つように作用する。
【００５３】
ＰＤ装置１０２はさらに、投影系の幾何学的収差の補正のための補正レンズ手段２０５を備える。該補正レンズ手段は、それぞれ図６及び図７に示すように、アパーチャプレート２０３の前段又は後段に配置することができ、アパーチャアレイに対応する開口部のアレイを各々有する、連続するプレート２５１、２５２として実施される。図示の実施形態においては、異なる電圧がプレート２５１、２５２に印加され、好ましくは、プレート２５２は、各ビームに対してアインツェルレンズを実現するようにアパーチャプレート２０３と同じ電圧に保たれる。開口部の幅ｏ１、ｏ２は、所定の焦点の補正レンズを構成するようになっている。幅ｏ１、ｏ２は、対応するアパーチャの横方向の位置により、装置の全域で適当に変化させても良い。即ち、例えばイメージの領域歪みを補正するために使用することができる補正レンズアレイは、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ１８（６）の３０６１〜３０６６頁におけるＭ．Ｍｕｒａｋｉらの論文に記載されているのと同様に形成される。上記プレートは異なる電圧に接続されているので、例えば、プレート２５１、２５２を実施するウェーハの一方の絶縁酸化層によって、それらのプレートを互いに絶縁しなければならない。補正プレートの数は２つ以上にすることができるが、一方、ＰＤ装置の隣接するプレート、好ましくはアパーチャプレート２０３と共に視野レンズを実現する単一の補正プレートを設けることもできる。
【００５４】
補正レンズアレイ２０５は、図６に示すように、アパーチャプレート２０３の前段に配置することができる。この場合、アパーチャへの粒子の入射角が局部的に変化する。別法として、図７に示すように、補正レンズアレイ２０５′は、アパーチャプレート２０３の後段に配置することができ、この場合、補正レンズアレイ２０５′は、光学系の焦点長をずらすのに使用することができる。両アレイ２０５、２０５′の場合、領域歪みによるピクセルのイメージ面におけるサイズの増加を打ち消すことが可能である。
【００５５】
補正効果は、アパーチャプレート２０３のアパーチャ２３０を形成する開口部の幾何学的形状を活用することによっても導入することができる。投影系の第１のレンズからアパーチャプレート２０３の下で電界が実現される場合、各アパーチャ２３０内及びアパーチャ下の空間は、レンズ効果（いわゆる「アパーチャレンズ」）を有することになる。図８を参照すると、このレンズ効果は、プレート２０３のバルク層の厚さｔ３の変化によって、あるいは、アパーチャ２３０の下部の開口部の幅ｅ３の変化によって、例えば後退縁部２３４の制御により、空間的に調節することができる。
【００５６】
ビームの方向に見て、ブランキングプレート２０２′がアパーチャプレート２０３の後段に配置された、コンポーネントプレートの配置の他の変形例を図８に示す。ここでは、ブランキング電極２２１′は、アパーチャ２３０によって既に明確化されたビームを偏向させる。ビームがそのオンされた経路から外れて偏向された場合、該ビームは、アパーチャプレート２０３の後段に設けられ、かつ実際のＰＤ装置に対して相当な距離で、例えば第１のクロスオーバｃ１の近くに平らに配置することができる、ストッププレート２０４（図１）に吸収される。
【００５７】
クロスオーバの周囲に設けられたストッププレートは、パターン化されたビームｐｂの範囲を設定し、不安定な照射を避けるためのものとして公知であることを理解するべきである。本発明のこの変形例においては、上記ストッププレートは、対応するアパーチャがオフされた場合に、通常の経路ｐ１から偏向されるビームを吸収するという追加的な仕事を引き受け、かつクロスオーバｃ１内の偏向されていないビーム束の、口径が例えば２ｍｍの開口部を介した通過を可能にする。偏向されたビームのこのいくらか遅延された移動は均質でない空間電荷を生じるが、このことは、クロスオーバｃ１の近傍領域において、偏向されたビームが偏向されていないパターン化されたビームから充分離れているので、無視してよいことに注目すべきである。図８に示す配置の変形実施形態においては、ＰＤ装置の一部としての追加的なアパーチャプレートによって、プレート２０３のアパーチャよりもわずかに大きなアパーチャを有するストッププレートを実施することができ、該ストッププレートは、入射ビームｌｂの方向に見た場合、ブランキングプレート２０２′の後段に配置されている。
【００５８】
図８の配置においては、補正レンズアレイ２０５″を、アパーチャプレート２０３及びブランキングプレート２０２′の両方の前段に配置することができる。この変形例の配置のさらに変形例においては、上記補正レンズアレイは、アパーチャプレート２０３とブランキングプレート２０２′との間に設けることができ（図６）、あるいは両プレートの後段に設けることができる（図７）。
【００５９】
アパーチャプレート２０３をブランキングプレート２０２′の前段に配置することの主な利点は、照射によるアパーチャプレートの照射（カバープレート２０１によって明確化されたビームｂｍ）が一定であり、かつブランキングプレート２０２′内のビームの偏向の状態に無関係であるということである。即ち、アパーチャプレート２０３内での熱及びその他の照射に起因する影響の制御が容易であり、しかも追加ストッププレートをアパーチャプレートの前段に追加的に設ける必要すらない。
【００６０】
さらに、ブランキングプレート２０２′とストッププレート２０４との間の比較的長い距離により、電極２２１′は、（数ｍｒａｄ、例えば２ｍｒａｄ程度の）小さな偏向角度のみを提供すればよく、それにより、ブランキングプレートの開口部２２０′の幅ｗ２′の選定及び偏向電極２２１′に対する低電圧の要求が緩くなる。
【００６１】
プレート２２は、圧電アクチュエータ又は公知のタイプの微少位置決め要素として実施されるアクチュエータ２４、２５によって互いに対向して配置されたチャック２３によって保持されている。垂直アクチュエータ２５は、スペースを保つためにオフにしておいてもよく、そのためプレート間の位置決めは、単純に互いに積み重ねられたチャック２３自体の高さによって決まる。図５において、例えばアパーチャプレートのチャックのうちの一つは、他のチャックの横方向の位置決めを容易にするようなカップ２３３として形成することができる。好ましくは、プレート２２及びチャック２３は、同じ材質、例えばシリコンで、あるいは作動温度範囲内で同じ熱膨張反応を有する材質で形成される。また、上記チャックは、ブランキングプレート２０２及び補正手段２０５（存在する場合）の電源を備えているが、説明簡略化のため、電源ラインは図示していない。
【００６２】
プレート２２において、開口部２６は、基準ビームｒｂの明確部を備えている。基準ビームｒｂの形状は、例えば、アパーチャプレート２０３内の開口部内で明確化され、他のプレートの対応する開口部は、基準ビームｒｂのための照射を通過させるために十分広くなっている。そして、基準ビームｒｂ及びパターン化されたビームｐｂは基板面に対して投影されるが、パターン化されたビームｐｂとは対照的に、基準ビームｒｂは基板４１に到達せず、上述したように、位置合わせ装置６０で測定される。チャック２３はさらに、該チャック２３とそれらが保持するプレート２２との相対的な位置決めのためのアライメントマークとして機能する位置合わせ開口部２３６を有する。
【００６３】
ブランキングプレート２０２は、論理回路と、ブランキング電極２２１へ伝送される情報を制御するための配線とを含み、イメージがＰＤ装置を通過する一方で、ＰＤ装置の最も複雑な構成要素となる。適切に最少化された全ての論理をブランキングプレートの開口部間に配置する代わりに、本発明は、ＰＤ領域ｐｆの領域を２種類の領域に構成することを提案する。即ち、開口部は、関連する給電及びシフトレジスタを含む、第１の種類の領域ａｆ（アパーチャ領域）内に配置され、ブランキング開口部の制御のための論理部及び記憶部は、第１の種類の領域ｓｆ（記憶領域）内に含まれる。以下において、図９〜図１３に対して、通常「アパーチャ」という用語は、ブランキングプレート２０２のブランキング開口部を指すために用いられる。
【００６４】
図９は、本発明によるＰＤ領域ｐｆのレイアウトを示す。ブランキング開口部の制御のために要する論理回路は、相当量の記憶素子を備える。上記回路の適切なレイアウトを見出すためのタスクは、完全にオンされたものとオフされたものとの間（例えばグレイ・レベル０と１００％）の多数のグレイ・レベルを実施しなければならないという要求によって悪化する。この要求はさらに、処理すべき情報量を増加させる。例えば３０のグレイ・レベルを実施するために、少なくとも５ビットの情報が各セルに対して処理されなければならない（３０≦２^５
＝３２であるので）。
【００６５】
このようなデータ記憶領域をクラスタ内に配置することは空間的に有利なので、ＢＰの一部は、アパーチャホールがない状態にしておかなければならない。この意図に対して、領域ｐｆが、多数のアパーチャ領域ａｆ及び記憶領域ｓｆに細分化される。図９の配置においては、領域ｐｆは３０のカラムに分割され、それぞれが、走査方向に対して直角な方向に沿って、ＰＤ領域の幅Ｌに及ぶ記憶領域ｓｆ及びアパーチャ領域ａｆを含んでいる。即ち、３０のアパーチャ領域と３０の記憶領域とがあり、前者はＰＤ領域ｐｆの全面積のうちの３／４をカバーし、後者はその１／４をカバーしている。各記憶領域の長さＡは０．５ｍｍであり、各アパーチャ領域ａｆの長さＢは１．５ｍｍである。各アパーチャ領域ａｆは、１ライン毎に７５０／３０＝２５のアパーチャを含んでいる。各記憶領域ｓｆはそれぞれのアパーチャ領域ａｆのアパーチャを制御するように機能し、ＢＰ内に形成されるパターンのデータは、走査方向に沿って領域ｓｆ、ａｆを通るので、論理及びアパーチャ領域は、好ましくは互い違いに配置される。
【００６６】
ブランキングプレート（ＢＰ）の電子回路要素のレイアウトは、密接にＰＤ領域ｐｆの物理的レイアウトに追従する。１２０００のラインｐｌと１２０００のロウとがあるので、１４４・１０^６のセルが形成される。図２に示すように、領域ａｆ内のアパーチャの（ｎ×ｍ）の位置合わせにより、一つのラインｐｌの１２番目のセル毎に一つのアパーチャを有する。即ち、アパーチャ領域ａｆはＰＤ領域の全面積のうちの３／４をカバーするので、一つのラインｐｌ毎に７５０のアパーチャが存在する。該アパーチャは、ライン間（ｎ＝３）で３つのセルによって互い違いになっており、繰返しパターンを生じている。アパーチャの総数は９・１０^６である。アパーチャの近傍に一つの集団となっているのは、該アパーチャを制御する電子回路要素である。ＢＰに入る１２０００のデータラインがあり、それぞれデータをセルからセルへ通過させる。さらに、比較的小数の制御ライン及び電源ラインが設けられている。
【００６７】
マスクレスリソグラフィーの性質上、大量のデータをＢＰに通さなければならない。以下においては、ＢＰへの１２０００のデータ入力ポイントｅｐの各々のデータが備えられ、２４０・１０^６ビット／秒の速度で使用できるものとする。
【００６８】
露光されるウェーハを載せたステージは、１ｍ／ｓの一定速度で移動し、それは走査方向ｓｄに沿った１ｎｍ／ｎｓに相当する。２５ｎｍ×２５ｎｍの面積を有する、ウェーハ上の各スポットは、描画プロセスのために十分なイオンビーム線量を蓄積するために、ステージの一度の通過の間に、一走査ライン中のアパーチャの数である、７５０回まで露光される。これらの連続する露光を単一のステージの移動で達成するために、所定のスポットを表わすデータユニットが、ステージに対応する速度でＢＰを通過しなければならない。即ち、ステージ速度とデータ速度とは等しい。
【００６９】
上述したように、全てのスポットは、線量の程度が変化するとき、即ち３０のグレイ・レベルの時に露光可能でなければならない。そのため、（一つのスポットを定義する）データ・セットは、６ビット、即ち、グレイスケール値を定義するのに必要な５ビットと、ラインに沿ってブランキング情報を有するために必要な１データビットとで構成されている。各データ・セットは、入力ラインｅｐのうちの一つを介してシリアルにＢＰに入力される。そのため、紛失した際の最後において、各データ・セットは、ＢＰライン全体を介してその途中に保存されなければならない。
【００７０】
ＢＰに対して１２０００のデータ入力ｅｐがあり、各ラインｐｌに対して一つある。データフローを説明するために、以下においては、一つのデータ入力のみを考える。各データ入力は、図９の左側に示す側部を介してＢＰに入力される。一つのアパーチャラインｐｌと関連する一つのデータラインは、７２０００ビットのシフトレジスタ（擬似シフタ）として機能的に説明することができる。データフロー方向により、データは、一方又は他方の擬似シフタに入力される。データフロー方向は、露光されるウェーハを載せたステージが移動する方向に従う。
【００７１】
２４０Ｍビット／秒のデータ速度で、一つのラインを構成する大きなシフトレジスタは、共通クロック信号によりクロックしなければならず、その結果、大きな描画エラーはもちろん、容認できない電力損失が発生し、一つのシフトレジスタのみの動作を停止しなければならない。さらに、このようなシフトレジスタのために要するスペースは、提案された寸法内にはない。
【００７２】
しかし、全てのデータ・セットは、全ラインｐｌを介して伝送されなければならない。本発明によれば、大多数の記憶レジスタはシリアルに作動する必要はないので、擬似静的なレジスタのブロックを代用することができることが提案されている。このレジスタのブロックは、各アパーチャと関連する記憶領域内に有利に収容される。
【００７３】
ＢＰ上のアパーチャの各ラインは１２０００のセルの広さであり、即ち、一つのセルは、ウェーハ上の２５ｎｍ×２５ｎｍのスポット（領域）を表わす。各セルに対して、６ビットのデータが要求され、ラインに沿ってシフトされる。即ち、１２０００セル×６ビット＝７２０００ビット／ラインである。これは、（アパーチャに隣接するフリップフロップは別として）ライン毎の必要メモリである。図９を見て分かるように、ＢＰは、３０の同一のカラムに分割され、それぞれがアパーチャ領域ａｆ及び記憶領域ｓｆを備え、該記憶領域は記憶のために保有され、シフトレジスタの機能をエミュレートする。この記憶（及び論理）領域ｓｆにおいては、１０のラインに対して、１０のダイナミックメモリセルのアレイがあり、各メモリセルは、一つのラインの１／３０の必要メモリ、即ち２４００ビットを供給する。この記憶アレイは、各ライン及び各カラムに対して、例えば、３６００００（＝３０×１２０００）回、ＢＰ上で繰り返されている。各２４００ビットの記憶アレイは、ＢＰ上の全ての記憶アレイに対して同一に、６０カラム／４０ロウのスキームでアドレス付けされる（図Ｃ参照）。
【００７４】
図１０は、アパーチャラインｐｌに関する記憶領域ｓｆにおける記憶アレイの配置を示す。各論理ブロックｓ１−０、ｓ１−１、…、ｓ１−９、ｓ２−０、ｔ１−０は、１０のラインｐｌの幅を有する。そのため、１０のラインｐｐ１からなるセグメントを供給する１０のブロックｓ１−０、…、ｓ１−９は、対応するラインｐｐ１のセットの前に連続的に配置されている。記憶カラム内で、その物理的レイアウトが略正方形状である、１０の記憶アレイのブロックがあるため、それらを最少数のアドレスによってアドレス付けすることができ、各ブロックは、１０のデータラインのうちの一つを供給する。記憶アレイのうちの各々は、６ビットの深さで４００のスポット位置（６×４００＝２４００）を供給しなければならないので、２４００の記憶セル（情報のビット）からなる。ライン毎に全体で、４００のスポット位置×３０カラム＝１２０００スポット位置／ラインになる。
【００７５】
そのため、ＢＰ上の各ラインは、３０の記憶アレイを割り当てられ、各々は、図１０に示す１０の記憶アレイを備える。各クロック周波数（２４０ＭＨ_Ｚ）の間に、グレイ・コンパレータ（図１４）によって評価された同じオペレーションにおいて、記憶アレイの１ビットが読出され、グレイ・コンパレータによる評価／変更後に、同じアドレスで次の記憶アレイに記憶される。記憶アレイに対するカラム／ロウのデコードは、ＢＰ境界内に組込まれておらず、外部にある。２４０ＭＨ_Ｚのシステムクロックで同期される自由継続カウンタは、多重化されて、１００のアドレスラインを介して全ての記憶アレイに同時に供給される。該カウンタは、２４００カウンタ後に元に戻る。
【００７６】
ＢＰの物理的レイアウトに対して、一つの重要な要求は、使用可能なスペースの効率的な使用である。フリップフロップは、２４００ビットの記憶アレイのための明白な選択であるが、一つのフリップフロップは、ＤＲＡＭセルに要するスペースの４０倍を使用する。そのため、設計においては、修正ＤＲＡＭが用いられる。これらの修正ＤＲＡＭセルは、２４０ＭＨ_Ｚの高作動速度を有する限りにおいて、通常のＤＲＡＭと異なり、即ち、このようなセルは、２４０ＭＨ_Ｚの周期で（立ち上がり縁部によって）読み出し、かつ（立ち下がり縁部によって）書き込むことができる。このＤＲＡＭセルの他の特別な特性は、記憶アレイの何れかのセルに蓄積された情報は、約１０μｓ秒の間だけ有効に保てば良く、即ち、アドレス選択の時間は、元に戻るように進むので、通常のセルの場合のようにリフレッシュする必要がないことである。電子回路要素の制御に対して、２４００ビットの記憶アレイは、読み出し／書き込みアンプを使用することで通常のメモリアレイのように機能し、それにより弱いアナログ信号を共通の論理電圧レベルに変換する。
【００７７】
図１１のブロック図は、一つのラインｐｌに関して、一つの記憶領域ｓｆと、関連するアパーチャ領域ａｆの機能を示す。この回路のレイアウトを図１２に示す。ラインのアパーチャの回路ｐｐ１−０ａ、ｐｐ１−０ｂ、…に情報を送る論理回路ｓ１−０を左側に図示する。２４０ＭＨ_Ｚのシステムクロックｃｋの一つのクロック周期の間に、１ビットのデータが一つの記憶アレイｓ１−０から次のアレイへ流れる。記憶アレイ内の記憶セルのアドレスは、記憶アレイｓ１−０内の個々の記憶セルを公知のロウ／カラムアドレス付けスキームによってアドレス付けし、６０のカラム選択ラインｃａ及び４０のロウ選択ラインｒａを備える、ＢＰの外部の自由継続アドレスデコーダｒｃｄによって選択される。該アドレスは、２４００で元に戻り、全システムの全ての記憶アレイに対して同じである。
【００７８】
新しいデータビットがシリアルラインｅｓ０を介して一つのラインに入力されると、それは、（１）記憶アレイｓｔａ内の、デコーダｒｃｄによってアドレス付けされた記憶位置に蓄積されると共に、（２）該位置に蓄積されていたビットが読み出されて、評価のためにグレイ・コンパレータｇｃに転送される。該グレイ・コンパレータの出力は、２つのポイントに接続され、一方は２４０ＭＨ_Ｚのデータ速度で次の記憶アレイ（次の論理回路ｓ１−１の入力ラインｅｔ０）につながり、他方は、枝分かれしてアパーチャの回路ｐｐ１−０ａにつながる。これは、それぞれ１２段のシフトレジスタ（図１２）を含む、連続する２５のアパーチャ回路ｐｐ１−０ａ、ｐｐ１−０ｂ、…のうちの最初である。これらのレジスタは、システムクロック速度（＝４０ＭＨ_Ｚ）の１／６でクロックされるので、入力部ｅｔ０に存在するデータの６番目のビット毎に記録される。そのビットは、アパーチャのためのブランキング情報（ブランキング信号）を有している。一つのアパーチャの一つのプレートは、２５のグループ内の各最初のシフトレジスタに接続されている（図Ｈ参照）。ブランキング情報は、ウェーハの移動速度と同じ速度で、これらのシフトレジスタを通過する。３００のシフトレジスタを通過した後、ビットは最後のレジスタから除かれて失われる。
【００７９】
図１２には、以下の信号が示されている。クロック信号ｃｋは、ＢＰを介してデータをシフトするプロセスを維持するマスタークロックである。これは、２４０ＭＨ_Ｚ５０％のデューティサイクルの矩形波である。アパーチャトリガ信号ａｔｒは、クロック信号ｃｋから得られる。クロック信号ｃｋの各全６サイクル後に、アパーチャトリガ信号ａｔｒは、１サイクルに対して、クロック信号ｃｋの正の半分の波形になる。この信号は、アパーチャの状態を変化させるのに使用され、その状態を、１スポットの露光期間の間保つ。アパーチャトリガａｔｒは、ＢＰの外部で生成され、システム全体にわたって同期している。
【００８０】
別の信号ｄｄｒ（ｄａｔａ　ｄｉｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ）は、データがシフトアレイを流れる方向の選択を可能にする。これを図１３に示す。信号ｄｄｒは、ステージの方向（図４の左から右、または右から左）に従って、データがＢＰを流れる方向を規定するのに使用される。ステージが完全にウェーハを横切る期間の間、各々の論理状態は維持される。信号ｄｄｒは、各論理ブロックの入力に接続されているスイッチｄｄｓによって、フロー方向を制御する。各スイッチｄｄｓの２つの入力ｉ１、ｉ２は、それぞれ、隣接する２つのブロックの出力を供給し、それらの２つの入力ｉ１、ｉ２のうちの一つは、信号ｄｄｒによって特定されたデータ方向に従って、スイッチの出力ｏｓにつながれるように選択される。スイッチｄｄｓの一つの可能な実施を図１３ａに示す。（説明の簡略化のため、図１０、１２、１４には、データ方向制御の配線を示していない。）
データラインｅｓ０及びｅｔ０に関しては、１２０００のデータラインがあり、それぞれにアパーチャラインｐｌがある。該データラインは、データ方向制御信号ｄｄｒの状態により、ＢＰに送られるシリアルデータを、ＢＰ内の最初のアパーチャ論理、または最後のアパーチャ論理へ流す。各データラインは、それぞれ、ＢＰの一つのラインに制限され、他のラインへは侵入しない。データは６ビットシリアルであり、グレイスケールのＬＳＢによってまずシステムに入力される。
【００８１】
図１４は、グレイ・コンパレータｇｃを示す。グレイ・コンパレータは、シリアルデクリメンタとして実施される。このデクリメンタは、クロック信号ｃｋによって起動され、各６番目のクロック周期毎に能動状態になる信号ａｔｒによってリセットされるので、６ビットデクリメンタとして機能する。即ち、ラインｓｓ０を介して供給されるデータは、グレイ・コンパレータｇｃの６個のビットデータブロック内に入力され、そのうちの５個はグレイスケール情報（最初にＬＳＢｉｔ）であり、６番目のビットは、初めは０である「ブランキングビット」である。グレイ・コンパレータｇｃは、各アパーチャ論理カラム（図１２）の一部であり、そのため、各カラム及び各ライン毎に一つのグレイ・コンパレータがあり、例えば、全てのプレートに対して、３０×１２０００＝３６００００個ある。また、アパーチャに関連するシフトレジスタラインを図１４に示す。各シフトレジスタラインは、１２のＤレジスタを備え、そのうちの最初のレジスタは、各アパーチャブランキング電極Ｂ−０ａ、Ｂ−０ｂ、…を実際に能動化するために使用される。
【００８２】
グレイ・コンパレータｇｃの機能を理解するためには、プレートの物理的配置を再び参照することが必要である。簡略化のため、１２０００のラインのうちの一つのみを考えることにする。各ラインはさらに３０のセグメントに分割される（それぞれ２５のアパーチャを有し、各セグメントは、一つのアパーチャ領域ａｆになるラインの一部である）。各セグメントは、３０のグレイ値のうちの一つに関連する。最初のセグメントは、グレイ値が０より大きい場合に、そのアパーチャを開口するタスクを有する。２番目のセグメントは、グレイ値が１より大きい場合等に開口するタスクを有する。この機能を最小限の論理で達成するために、最初のセグメントに対する入力ポイントにおけるグレイ・コンパレータｇｃは、グレイ値を（一つずつ）デクリメントすることによって、受け取ったグレイ値が０より大きいか否かをチェックする。デクリメントされたグレイ値は、グレイ・コンパレータｇｃを出て、次のセグメントに向かって流れる。グレイ・コンパレータは、各６番目のクロックサイクル毎にアップデートされるブランキング信号ｂｓも生成する。このブランキング信号ｂｓは、４０ＭＨ_Ｚの速度で、アパーチャからアパーチャへ流れる。グレイ・コンパレータが０までカウントされると、オーバーフローが発生し、６番目のビット、即ちブランキングビットがセットされる。次のセグメントは、該ブランキングビットを検知し、次のアパーチャの開口部を閉じる。即ち、５ビットのグレイスケール情報は、各セグメントにおいてデクリメントされ、関連するアパーチャは、グレイスケール情報が０より大きい間は開口している。
【００８３】
図１５〜図２１に示す本発明の他の変形例は、以下に説明するグレイスケールを生成する異なる方法に加えて、ｎ×ｍ＝２×２＝４による別の位置合わせスキームを用いる。この変形例は、上述の実施形態の代替として、あるいは上述の実施形態と組み合わせて実施することができる。
【００８４】
図１５は、図２と同様に、本発明のこの変形実施形態に係るアパーチャのＰＤ装置の平面図である。アパーチャ領域内に、ロウｒｒのシーケンスによって構成される規則的な配列で配置された複数の矩形状アパーチャ２１′が設けられている。この場合、隣接するロウ間のピッチｐｎ′がアパーチャの幅ｗ′の２倍であり（即ち、ｐｎ′＝２ｗ′）、かつ隣接するロウ間のオフセットｐｍ′がアパーチャの幅の２倍である（即ち、ｍ＝２の場合、ｐｍ′＝２ｗ）ので、各２番目のロウのアパーチャは一直線に並ぶ（ｎ＝２）。即ち、アパーチャは、アパーチャ領域ａｆの面積の１／（ｎ×ｍ）＝１／４を一度にカバーし、対応する図１６に示すように、ｎ×ｍ＝４の画素の中から一つだけが露光される。残りの画素は、基板をアパーチャのイメージに対して「走査方向」ｓｄに沿って移動させることによって、後続のステップにおいて露光される。
【００８５】
図１６は、図１５のアパーチャ配置によって基板上に形成されるイメージ領域ｍｆ′を示す。図３の説明を図１６に同様に適用する。図１６ａは、基板の動きのうちの連続するｎ×ｍ＝４の位置におけるピクセルの露光を示し、該ピクセルは、それに応じてａ〜ｄの文字で参照される（ハッチングされたピクセルは位置ａである）。他の点では、図２及び図３の配置に対する認識が、同様に図１５及び図１６の配置に適用される。特に、（図１５には図示しないが）記憶領域ｓｆが存在しても良い。
【００８６】
図１７は、基板上に配置された目標領域のサブフィールド上に描画されるパターンｍ１の実施例を示し、以下、図２１を参照して説明する。パターンｍ１は、イメージ領域ｍｆ′の一部を示し、１６×１６のピクセルサイズを有する。実施例のパターンは、対応するアパーチャを開口することによって露光される２つのラインｐｔからなる。図１８ａ〜図１８ｄの図式は、図１７のパターンｍ１を生成するために、次々に目標領域に形成される描画されたパターンＣ１を示す。全ての透過アパーチャを介して露光されたピクセルをＡ１で示し、不伝導性（非透過の）アパーチャ、即ち露光されないピクセルをＡ０で示す。
【００８７】
アパーチャパターンＣ１は、基板の移動中に、アパーチャの異なる位置に従って、パターンｍ１で決定される。図１８ａ〜図１８ｄにおいては、この動きは、（移動する）基板上に画定された目標領域フレームを介して、（図１８ａ〜図１８ｄのフレーム内の対応するロウを接続する小さな湾曲した矢印で示すような）アパーチャの動きとして生じる。描画装置内に固定されたアパーチャであり、基板がウェーハ４０によって移動されることに注意すべきである。また、該動きが図１８ｄの図式の後も続く場合、パターンは、図１８ａのパターンに対応する次のアパーチャパターンとして使用されるが、走査方向に沿って、ｎ個のロウの１セットだけ左にずらされる。パターンをアパーチャを介してアパーチャラインに沿ってずらすこの方法は、パターンｍ１の生成を、基板の移動中に、アパーチャの１本のラインにわたって継続することができることを保障する。
【００８８】
図１８に示すようなパターンは、所望のパターンｍ１をアパーチャパターンＣ１の適切なセット内に分配する制御コンピュータ（図示せず）を用いて、ＰＤ装置に送られる。以上のことから、基板表面のピクセルは、多数のアパーチャ、即ち、走査方向に沿ってラインを形成するアパーチャを介して露光することができることが明らかになる。従って、一つのピクセルは、単一の露光継続期間ｔＡの間に、一つのオンされたアパーチャが通過する単一の線量Ｑ_Ａ＝Ｉ_Ａｔ_Ａを越える線量を受けることが可能であり、ｔ_Ａは、一つのピクセルＡ１の露光の継続時間であり、あるいは、一つのフレームＣ１に割り当てられた時間である。そのため、一つのピクセルは、最大線量ｋＱ_Ａで露光でき、ｋは１本のラインにおけるアパーチャの数である。図示した実施例においては、一つのピクセルは、４Ｑ_Ａまでの線量を受けることができる。即ち、単一の線量Ｑ_Ａは、最大線量ｋＱ_Ａが現像の閾値よりも大きいと仮定した場合、特定のピクセルの位置において、基板の現像の閾値（例えばフォトレジスト）よりも低く選択することができる。このことは、描画装置における露光時間を削減するのを助け、それはまたシステムのスループットを次々に向上させる。
【００８９】
図１８に示すようなパターンをＰＤ装置のアパーチャを介してずらすために、シフトレジスタが、上述のＢｅｒｒｙらによって提案されたＰＤ装置のブランキング手段内に設けられている。Ｂｅｒｒｙらのレイアウトによれば、１／ｔ_Ａの周期で循環する（ｎ×ｍ）のシフトレジスタが各アパーチャに対して存在する。このレイアウトは、変化するパターン化されたビームｐｂの電流によるレンズ収差を低減するために、以下に説明するように、本発明に従って変更される。
【００９０】
図１８から、アパーチャパターンＣ１がフレームからフレームへ変化すること、およびＰＤ装置を流れる全電流を激しく変化させることができることが明らかになる。例えば、図１８ａにおいては、全電流が８Ｉ_Ａ〜２８０ｎＡであり、図１８ｂにおいては、全電流が３Ｉ_Ａであり、図１８ｃにおいては全電流が９Ｉ_Ａであり、図１８ｄにおいては全電流が再び３Ｉ_Ａである。このような光学系を通る全電流の変化は、光学系の焦点特性に影響を及ぼす、空間電荷効果及びクーロン斥力が、図１８の一つのフレームから次のフレームへ切り替わっているときに激しく変化するため、問題を生じる。
【００９１】
本発明によれば、均一な電流密度は、図２０に一部ハッチングして示すように（参照符号Ａａ、Ａｂ）、適切に選択したアパーチャを介してある電流を加えることによって維持される。このことは、全ピクセル線量の一部を各フレーム内の適当な数のピクセルに加えることによってなされ、この一部とは、フォトレジストの現像の閾値以下である。図２０ａ〜図２０ｄにおいては、９Ｉ_Ａが図６ａ〜図６ｄの基本的なターンにおける最大レベルの電流であるので、図１８ａ〜図１８ｄのパターンが、均一な全電流９Ｉ_Ａを有するように変更されている。現像閾値が例えば、３Ｑ_Ａ＝４ｔ_Ａ×０．７５Ｉ_Ａと仮定すると、半分のピクセル線量０．５Ｑ_Ａ＝０．５ｔ_Ａ×Ｉ_Ａを有するピクセルが、図２０ａ〜図２０ｄの各パターンに付加される。図１９は、目標領域のサブ領域内に結果として生じる露光パターンｍｐを示し、準閾値露光を受けるピクセルｘａ、ｘｂが一部ハッチングによって示されている。
【００９２】
追加的なピクセル線量の一部は、通常０と１の間であり、（通常、露光される基板の）フォトレジストの現像閾値以下に適切に選定される。好ましくは、整数の逆数、即ち、１／２、１／３、１／４などが用いられる。
【００９３】
追加的な電流は、対応するアパーチャを、時間ｔ_Ａの一部の間にオンすることによって実施される。ここで、対応するアパーチャＡａ、Ａｂは、ピクセルが実際にアパーチャを介して露光される期間に関して、ピクセルｘａ、ｘｂを露光するのに使用されるアパーチャである。例えば、１／２の透明性（あるいは、一般に１／ｐ）の場合、２（ｐ）種類のピクセルが選択される。ピクセルｘａの露光の時間の間、各アパーチャＡａは、露光時間ｔ_Ａの継続時間のうちの最初の半分（最初のｐ番目の部分）の間オンされ、残りの半分（残余部分）の間はオフされる。第２の種類のピクセルｘｂの場合、整合するアパーチャＡｂは露光時間ｔ_Ａの第２の半分（第２のｐ番目の部分）の間のみオンされる。１／２以下の場合には、別の種類のピクセルが、露光の残りの部分（第３のｐ番目の部分など）のために導入される。露光時間の半分（１／ｐ）の間だけアパーチャをオンするこの方法は、ＰＤ装置のブランキング手段内にアパーチャを備えたシフトレジスタの数を２倍にする（係数ｐを掛ける）ことによって実施することができる。基板の動きをパターンの動きと一致させるためには、ブランキング手段を介して（より厳密には、シフトレジスタを介して）シフトされるので、シフトレジスタのクロック周波数を２／ｔ_Ａ（またはｐ／ｔ_Ａ）まで倍加するか、あるいは、基板の動きを２倍だけ（あるいは、一般にｐ倍）遅くする。部分露光を達成するための代替の方法は、イメージのグレースケールコーディングである。グレイスケールピクセル、例えば５ビットのグレイスケール（＝３２レベル）は、５×（ｎ×ｍ）ビットのシフトレジスタによってブランキング手段を介してシフトすることができる。
【００９４】
図１７〜図２０を参照して上述した、電流レベルを均質化する処理は、全イメージ領域に対して一度になすことができるが、好ましくは、図２１に示すように、イメージ領域ｍｆ′がそれに分割された複数のサブフィールドｍｓの各々に対してなされる。例えば、イメージ領域ｍｆは、例えば、図１７〜図２０に示すような１６×１６ピクセルからなる均一なサイズを有するサブフィールドの規則的な配列に分割され、それらのサブフィールドｍｓのうちの一つが、図１７〜図２０に示すサブフィールドｍｌ、ｍｐである。その他の適当なサイズ、好ましくは、各寸法に沿った全ピクセル数の適切な約数も選択することができる。サブフィールドの数は、サブフィールドｍｓに対するイメージ領域ｍｆのサイズの比によって決まる。この実施例においては、サブフィールドの数は、（１２０００／１６）×（１２０００／１６）＝７５０×７５０＝５６２５００である。サブフィールドは、通常矩形状に選定されるが、一般に、他の適当な形状も同様に有することができる。サブフィールド内のパターン密度が高くなりすぎるのを避けるために、図１７〜図２０に示すのよりもかなり多いサブフィールドを選定するのが実際には適切であり、例えば、各寸法に沿って、１２０００／１６＝７５０の全ピクセル数を有するサブフィールドの場合、該サブフィールドの数は２５６である。
【００９５】
サブフィールドｍｓが画定された場合、上述の電流均質化処理は、一つのサブフィールドにおいて各パターン（図１７）に対してなされる。まず、均一に設定された電流レベルが、例えば、サブフィールド内で発生させることのできる最大の電流値を決定することによって選定される。そして、各サブフィールドｍｓに対して、上述したように、いくつかのピクセルを付加することによって電流を設定された電流レベルに調節する。これにより、パターン化されたビームの空間電荷密度は、関連するイメージング収差を実質的に抑制するように、充分に均質になる。異なる走査ラインに対して電流が変化するので、各走査ラインに対して均一に設定された電流レベルを決定するのに充分であることを言及すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る描画装置の縦方向断面における配置である。
【図２】図１の描画装置のパターン描画装置におけるアパーチャの配列の平面図である。
【図３】基板表面に存在するイメージ領域を示す図である。
【図４】露光されるウェーハ基板上の、図３のイメージ領域の動きを示す図である。
【図５】ａはパターン描画装置の上面図であり、ｂはパターン描画装置の縦断面図である。
【図６】アパーチャの詳細を示す図５ｂの詳細図である。
【図７】パターン描画装置の変形例を示す図５と同様の図である。
【図８】パターン描画装置の変形例を示す図５と同様の図である。
【図９】本発明に係るパターン描画領域の配置を示す図である。
【図１０】図９のアパーチャラインに関連する記憶アレイの配置を示す図である。
【図１１】図１０の論理の機能概観図である。
【図１２】単一のアパーチャラインに関する図１０の配置を示す図である。
【図１３】データ方向制御を示す図である。
【図１４】図１０の配置で用いるグレイコンパレータ回路を示す図である。
【図１５】パターン描画装置の変形例のアパーチャの配列を示す平面図である。
【図１６】図１５の配置に対応するイメージ領域を示す図である。
【図１７】図１５の配列を用いた、基板表面の目標領域のサブ領域上に形成される単純な実施例の配置を示す図である。
【図１８】図１７のパターンが分割される４つのアパーチャパターンのシーケンスを示す図である。
【図１９】本発明に係る図１７の目標領域上に形成された露光パターンを示す図である。
【図２０】図１７及び図１９のパターンを形成するのに用いる４つのアパーチャパターンのシーケンスを示す図である。
【図２１】図４のイメージ領域と図１７〜図２０の実施例のパターンに対応するサブ領域との関係を示す図である。
【符号の説明】
１００　粒子ビーム露光装置
１０２　パターンを描画する装置
２１、２３０　複数の同一形状のアパーチャ
２２０　複数の開口部
２０３　アパーチャアレイ手段
ｐ１　ライン
２２１　偏向手段
ｐｆ　パターン描画領域
ｐｍ　横方向オフセット
ｗ　アパーチャの幅
ｓｆ　第１のセグメント
Ａ　長さ
Ｌ　パターン描画領域の幅
ｓ１−０、…、ｓ１−９　論理ブロック
ｓｔａ　バッファ手段
１ｂ、ｐｂ　荷電粒子のビーム
ｔ３　変化する厚み
ｅ３　変化する幅
２０５’　補正レンズ手段
２０２　ブランキング手段
４１　基板
Ａ１、Ａａ、Ａｂ　アパーチャ
ｘａ、ｘｂ　画素
ｍｆ’　アパーチャによって占められた領域部
ｍｓ　サブ領域
３１５、３２５　偏向装置

Claims (21)

1. 荷電粒子のビーム（ｌｂ、ｐｂ）によって照射され、該ビームを複数のアパーチャを介してのみ通過させる、粒子ビーム露光装置（１００）において用いる、パターンを描画する装置（１０２）であって、
   前記アパーチャを通過するビーム（ｂｍ）の形状を明確にする、複数の同一形状のアパーチャ（２１、２３０）を有するアパーチャアレイ手段（２０３）と、
   複数の開口部（２２０）を有し、選択されたビームの通路を塞ぐブランキング手段（２０２）であって、各開口部が、前記アパーチャアレイ手段（２０３）のそれぞれのアパーチャ（２３０）に対応し、かつ前記開口部を介して照射された粒子をその経路（ｐｌ）から外して露光装置（１００）内の吸収面に偏向させるように制御可能な偏向手段（２２１）を備えているブランキング手段とを具備し、
   アパーチャ（２１）及び対応する開口部（２２０）が、アパーチャの複数の互い違いのライン（ｐｌ）からなるパターン描画領域（ｐｆ）内のブランキング手段（２０２）及びアパーチャアレイ手段（２０３）上に配置されており、
   各ライン（ｐｌ）が、アパーチャがない第１のセグメントと、各々が横方向オフセット（ｐｍ）だけ互いに離間した多数のアパーチャを含む第２のセグメント（ａｆ）とを互い違いに含んでおり、前記横方向オフセットが、前記アパーチャの幅（ｗ）の複数倍であり、前記第１のセグメント（ｓｆ）の長さ（Ａ）が前記横方向オフセットよりも大きい装置。
2. 前記アパーチャが、ライン（ｐｌ）の方向と直角にｎ（ｎ≧２）番目のライン毎に繰り返される規則的な配列で、前記パターン描画領域（ｐｆ）内に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. ｎ＝３、４又は５であるであることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. 前記ラインの第１のセグメントが、互いに隣接して配置され、かつパターン描画領域（ｐｆ）の幅（Ｌ）にまたがる一つ又はそれ以上の記憶領域（ｓｆ）を形成することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
5. 前記ラインがグループ毎に配列され、各グループの第１のセグメントは、ラインの方向に沿って論理ブロック（ｓ１−０、…、ｓ１−９）に分割され、該論理ブロックの各々は、第１のセグメントのそばに位置しているグループのラインのうちの一つの第２のセグメントのための制御論理を含むことを特徴とする、請求項４に記載の装置。
6. 前記ブランキング手段が、アパーチャと関連する偏向手段（２２１）を制御するための情報をバッファリングするバッファ手段（ｓｔａ）を備えており、前記記憶手段が第１のセグメントの領域内に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
7. 荷電粒子のビーム（ｌｂ、ｐｂ）によって照射され、該ビームを複数のアパーチャを介してのみ通過させる、粒子ビーム露光装置（１００）において用いる、パターンを描画する装置（１０２）であって、
   前記アパーチャを通過するビーム（ｂｍ）の形状を明確にする、複数の同一形状のアパーチャ（２１、２３０）を有するアパーチャアレイ手段（２０３）と、
   複数の開口部（２２０）を有し、選択されたビームの通路を塞ぐブランキング手段（２０２）であって、各開口部が、前記アパーチャアレイ手段（２０３）のそれぞれのアパーチャ（２３０）に対応し、かつ前記開口部を介して照射された粒子をその経路（ｐｌ）から外して露光装置（１００）内の吸収面に偏向させるように制御可能な偏向手段（２２１）を備えているブランキング手段とを具備し、
   アパーチャ（２１）及び対応する開口部（２２０）が、アパーチャの複数の互い違いのライン（ｐｌ）からなるパターン描画領域（ｐｆ）内のブランキング手段（２０２）及びアパーチャアレイ手段（２０３）上に配置されており、
   粒子ビームの方向に見てブランキング手段（２０２）の前段に、複数の開口部（２１０）を有するカバー手段（２０１）が備えられ、各開口部がブランキング手段のそれぞれの開口部（２３０）に対応しており、該カバー手段の開口部（２１０）の幅（ｗ１）が、ブランキングアレイ手段の開口部（２２０）の幅（ｗ２）よりも小さい装置。
8. アパーチャアレイ手段（２０３）が粒子ビームの方向に見てブランキング手段（２０２）の後段に配置されていることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
9. カバー手段（２０１）がブランキング手段（２０２）以外のユニットとして実施されることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
10. 前記吸収面が、アパーチャアレイ手段（２０３）の表面によって実施されることを特徴とする請求項８に記載の装置。
11. アパーチャアレイ手段（２０３）が、アパーチャ（２３０）によって明確化されたビームに対して変化する長さを有する補正レンズとして作用する変化する厚み（ｔ３）からなるアパーチャプレートであることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
12. アパーチャアレイ手段（２０３）が、各アパーチャ（２３０）の後段に、それぞれのアパーチャによって明確化された各ビームに対する補正レンズとして作用する開口空間が備えられ、前記開口空間が、アパーチャ（２３０）によって明確化されたビームに対する変化する補正レンズ強度を規定する変化する幅（ｅ３）をさらに有することを特徴とする、請求項８に記載の装置。
13. 粒子ビームの方向に見てブランキング手段（２０２）の前段にアパーチャアレイ手段（２０３）が配置され、前記吸収面が、パターン描画手段（１０２）の後段に配置されたストッププレート（２０４）によって実施されることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
14. カバー手段（２０１）がアパーチャアレイ手段（２０３）以外のユニットとして実施されることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
15. パターン描画手段（１０２）が、ブランキング手段（２０２）の後段に配置された補正レンズ手段（２０５）をさらに備え、前記補正レンズ手段が静電レンズのアレイを備え、各静電レンズが、カバー手段（２０１）の開口部（２１０）を通って投射されたビームに対して作用することを特徴とする、請求項７に記載の装置。
16. 補正レンズ手段（２０５′）が、ブランキング手段（２０２）及びアパーチャアレイ手段（２０３）の両方の後段に配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
17. 強力な荷電粒子のビームによって基板（４１）の表面上にパターンを形成する方法であって、
    前記粒子ビームを生成するステップと、
    前記ビームの形状を明確にする、同一形状の規則的に配置された複数のアパーチャ（２１′、２３０）を有するアパーチャアレイ手段（２０３）を用いて、および選択されたビームの通路を塞ぐブランキング手段（２０２）を用いて、前記粒子ビームを、多数のビームを生成するパターン描画手段（１０２）を通して方向づけ、残りの全部が全体としてパターン化された粒子ビーム（ｐｂ）を形成するステップと、
    前記パターン化された粒子ビーム（ｐｂ）を前記基板表面に投射して、開口したアパーチャ（Ａ１、Ａａ、Ａｂ）のイメージを形成するステップであって、各アパーチャが一定の露光時間中に基板表面の画素に対応するステップとを備え、
    アパーチャ（Ａａ、Ａｂ）のサブセットが、露光時間の何分の一の間開口し、かつ該露光時間の残りの時間中は閉じられており、それに伴って前記基板表面の画素（ｘａ、ｘｂ）の露光の閾値より低い値において部分露光が生じ、該閾値が、全露光時間中開口しているアパーチャによって生じる全露光に対応する値よりも低いかあるいは等しい方法。
18. 開口するアパーチャの数が、各露光時間の何分の一の間、一定に保たれることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
19. アパーチャによって占められた領域部（ｍｆ′）の分割に従って、複数のアパーチャがグループに分類され、多数のサブ領域（ｍｓ）に分類され、サブ領域に対応するアパーチャの各グループ内で、開口されるアパーチャの数が設定されたレベルで一定に保たれ、該設定されたレベルが前記グループ全体にわたって均一であることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
20. そのアパーチャ（２２０）が、アパーチャを有する領域の１／Ｎ（Ｎは整数）をカバーするアパーチャアレイ手段（２０２）が用いられ、前記基板と前記パターン化された粒子ビームとの間の相対運動が実現され、その結果パターン化された粒子ビームの有効な動きが前記基板表面にわたって生じ、前記ビームが前記基板表面の隣接する画素の配列に対して有効に移動し、パターン化された粒子ビームのＮ個の続く位置で露光された画素が、前記基板上の目標領域の連続的なカバーリングを形成することを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
21. 前記画素の位置が、鋸歯状運動に従って偏向装置（３１５、３２５）によって調節され、前記画素の位置は、その位置を基板に対して基板上の各目標領域の位置に維持するように、前記鋸歯の連続する傾斜の間で調節されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。

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