JP2008519449A

JP2008519449A - 粒子ビームのためのマルチビームモジュレータ及び基板のマスクレス構造化のためのマルチビームモジュレータの使用

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Publication number: JP2008519449A
Application number: JP2007539570A
Authority: JP
Inventors: ハンス・ヨアキムデーリング; ヨアキムハイニッツ
Original assignee: ヴィステックエレクトロンビームゲーエムべーハー
Priority date: 2004-11-03
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2025-10-25
Also published as: EP1812947B1; DE102004052994B4; US7741620B2; US20080128638A1; EP1812947A1; JP4576432B2; WO2006048391A1; EP1812947B2; DE102004052994C5; DE102004052994A1; TW200616001A; TWI389161B

Abstract

本発明は、粒子ビームから複数の個々のビームを生成するマルチビームモジュレータに関する。粒子ビームはマルチビームモジュレータを少なくとも部分的にその表面にわたって照明する。マルチビームモジュレータは複数の開口群を有し、それぞれの開口群は複数の開口行群を有する。全ての開口行の全体はｍ×ｎセルの行列を画定する。ここでｍセルは１つの行を形成し、ｋの開口がそれぞれの行に形成される。行内の開口の密度が不均質に分布される。

Description

本発明は、粒子ビームのためのマルチビームモジュレータに関する。特に、本発明は、粒子ビームから複数の個々のビームを生成するマルチビームモジュレータに関する。粒子ビームはマルチビームモジュレータを少なくとも部分的にその表面にわたって照明する。マルチビームモジュレータは複数の開口群（開口グループ）を有し、それぞれの開口群は複数の開口行群を有する。全ての開口行の全体はｍ×ｎセルの行列を画定する。ここでｍセルは１つの行を形成し、ｋの開口がそれぞれの行に形成される。

本発明はさらに、基板のマスクレス構造化のためのマルチビームモジュレータの使用に関する。特に、複数の個々のビームが本発明により生成され、粒子ビームはマルチビームモジュレータを少なくとも部分的にその表面にわたって照明する。複数の開口群がマルチビームモジュレータに形成され、それぞれの開口群は複数の開口行群を有する。全ての開口行の全体はｍ×ｎセルの行列を画定する。ここでｍのセルは１つの行を形成し、ｋの開口がそれぞれの行に形成される。

特許文献１は、複数のビームを有する露光装置を開示する。複数の開口を備えた２次元アレーが、電子ビーム露光装置のビーム経路に設置される。当該アレーは電子ビームによりその表面上を照明され、縮小して基板に映される。表面照明から複数の個々の電子ビームを生成する１つの個々の開口プレートだけが設置される。個々の開口は行内に開口プレートの上に一様に分配される。

特許文献２は、粒子ビームのためのマスクレス露光装置を開示する。上下にフィットした複数の開口プレートが、電子ビームから複数の個々のビームを発生する。最上段の２枚のプレート及び底部プレートは、電子ビームが通過する開口を有する。それぞれのプレートは約１００μｍの厚さを有し、プレートは互いから１００μｍ〜１ｍｍの距離を有する。補正レンズのアレーは、最終開口プレートの前に第２プレートと底部プレートの間に配置される。行内の開口の密度は一定である。

特許文献３は、対応する部分ビームを無効にするための、開口プレートを有する粒子ビーム装置を開示する。ここの開口プレートは、２次元で基板に配置されたｍ行ｎ列の開口を有する。１組の偏向電極がそれぞれの開口に結合している。さらに、ｍ組の偏向電極にパターンデータに対応する電圧を供給するために、ｎ×ｍビットのシフトレジスタが基板に設置される。しかしながら、開口プレートは個々の構造部品としてのみ形成される。また、行内の開口の均質でない分布は勧められない。

特許文献４は、開口プレートを介してフラットな電子ビームから複数の部分ビームを創出する粒子ビーム装置を開示し、部分ビームは基板に映される。複数の開口が開口プレートに形成される。当該開口は開口プレートの上に均質に分布される。

特許文献５は、複数の部分ビームが基板に映される粒子ビーム装置を開示する。複数の切換可能な開口が形成された開口プレートもある。開口は対応する量のシフトレジスタにより制御される。開口プレートの開口の分布は均質である。

非特許文献１は、３０００×３０００の開口を有するプログラム可能な開口アレーを開示し、これは電子的に始動・作動され、個々にビームの通路をモニター又は制御することができる。書き込むべきパターンは一方のサイドから２進信号として開口プレート装置に導入され、他方のサイドに押し込まれる。開口プレート装置は、対応する偏向電極を備えた開口プレートを有する。開口はそれに対応して一様に分布される。

引用した刊行物は、それぞれの制御要素の始動が別個に実行される、行又はアレーの形式のマルチビームモジュレータを示す。しかしながら、大量のリードのために、平行に作動するビームの数は約１０００に制限され、広範囲の資源にもかかわらず生産性の謙虚な増加しか可能でない。

この理由のために、それぞれの行のオン・オフ情報が集積遅延素子又はシフトレジスタによってｍのモジュレータ要素の１つから隣に進む、ｎ行ｍ列の一様又は均質なアレー構造を使用することが発案された。列から列へのピクセルイメージのタイムシフトは基板に対する全てのビームの操作運動と関連付けられ、それでｎ×ｍビームの全てを平行に使用できるが、第１行のｎのモジュレータのための新たなデータのみ全ての露光サイクルに与えられる必要がある。この原理の実施における公知の主な欠陥は１露光サイクル及び行につき１ビット（オン／オフ）に制限され、それで強制的なドーズステップ、近似補正などが複数のアレーの使用を介して限られた限度で実現されるだけである。ブランキングチップのための公知の解決法は、高い記憶密度と欠如柔軟性を要する。

U.S. Patent 4153843 U.S. Patent Application US 2003/0155534 A1 U.S. Patent 5144142 U.S. Patent 5369282 U.S. Patent 5430304 "Programmable Aperture Plate for Maskless High-Throughput Nanolithography" by Berry et al., J. Vac. Sci. Technol. B 15(6), Nov/Dec 1997, pages 2382-2386

本発明の目的は、直接電子的に制御される基板に配線（レイアウト）をマスクレスで転写する粒子ビームのためのマルチビームモジュレータを提供し、マルチビームモジュレータを、電子回路の最小の記憶要件、ビームの全体の時間的及び空間的均質性、及びビーム光学因子に関して設計することである。

この目的は、請求項１に示された特徴を有するマルチビームモジュレータによって達成される。

本発明の別な目的は、基板のマスクレス構造化のためのマルチビームモジュレータの使用であり、マルチビームモジュレータを、電子回路の最小の記憶要件、ビームの全体の時間的及び空間的均質性、及びビーム光学因子に関して設計することである。

この目的は、請求項２２に示された特徴を有するマルチビームモジュレータによって達成される。

本発明は、露光マスクを作る手のこんだコスト集約的なステップを避ける利点がある。しかしながら、時間連続的な書き込み原理は、マスクを用いた平行な構造転写に比べて露光の生産性を減少させる。よって、マスクレス露光装置の開発のラインは、平行に作動する大量の部分ビームを介して効率的な書き込み速度を増加させることにある。部分ビームはアレーの形状に配置され、特別な変調素子（制御可能なビーム源、ブランカー、ミラー）によりそれぞれオン・オフに切り替えられる。本発明の解決法は、行−配向したシフトレジスタとその線量制御のコンセプトに基づくマルチビームモジュレータの構成を記述する。マルチビームモジュレータは、電子回路の最小メモリー要件、ビーム全体の時間及び空間均質性、及びビーム光学及び熱因子に関して構成される。さらに、制御を再構成するための能力を介するエラー冗長度及び線量補正を可能にする発案された解決法に関する。

マルチビームモジュレータは、行内の開口の密度が不均質に分布されるという利点を有する。全ての部分ビームの全流れの極値はこのようにして防がれる。行内の開口は等距離であるが、大量のセルとして表される開口間の距離は、行のセルの数と行内の開口の数の比より小さい。

行内の開口の数ｋは６４〜７１か、その倍数であると有利である。マルチビームモジュレータのセルは正方形の形をしており、セルの寸法は下流の光学系のイメージングスケールを掛けられたターゲットに書き込まれるべきピクセルに一致する。行の全ての開口はその間のセルと共に開口行を形成する。同じＸ間隔及び選択されたＹ間隔で存在する複数の開口行は組み合わされて、開口行群を形成する。開口行群も組み合わさって開口群を形成し、開口プレートのチップ上に一様に配置される。開口群は、構造化が実行されていないウェブで分離されている。

本発明のさらなる有利な発展形は従属請求項から集められる。

本発明のサブジェクトマターを図面に概略的に示し、以下の図に関連して説明する。

図１は、従来技術に従う開口プレート１００を示す。この開口プレート１００では、ｍセルを有するｎ行１０１とｎセルを有するｍ列１０２が形成されている。それぞれの行１０１では、開口１０３の所定量ｋが形成される。開口１０３は、行内の開口１０３の密度が同一になるように行内に分布される。

図２は、マスクレス電子ビームリソグラフィーのための全装置の構成の概略図を示す。以下の説明は電子ビームに限られるが、これは本発明の限界と解釈してはならない。本発明はもちろん全ての粒子ビームに当てはまる。

電子ビーム３１が電子銃３０で生成され、電子光軸３２の方向に伝播する。電子銃３０から出る電子はソース交差点３１_０を有する。電子銃３０の下流側に、電子ビーム３１を光軸３２の周りに対称的に向けるビームセンタリング装置３３がある。ビームセンタリング装置の後に、電子ビーム３１が、初めに分岐した電子ビーム３１から平行ビームを形成するコンデンサ装置１０を横断する。コンデンサ装置１０を介して成形されるビームは、強度が均一に分配される直径を有する。コンデンサ装置１０の後に、平坦な対象物３４が設けられる。平坦な対象物３４は、開口プレート又は開口プレート装置５０である。開口プレート装置５０は、多数の平行ビーム束３６を生成するための複数の開口を具備している。複数のビーム偏向ユニットを有する偏向プレート３５が、ターゲット６の方向にビーム束３６の伝播方向に続く。偏向プレート３５の後に、電子ビーム３１の電子のエネルギーを増加させる加速レンズ３９があり、これにより開口ダイアフラム３８の位置に交差点３１_１の第１中間像を生成する。部分ビーム束３６の個々の交差点の全ては、実質的に同じ位置、すなわち開口ダイアフラム３８のダイアフラム開口に形成される。開口ダイアフラム３８の開口の直径は、偏向されてないビーム束３６の実質的に全ての電子が開口ダイアフラム３８を通過できるように選択される。交差点中間像は開口ダイアフラムの開口の位置で生じないため、偏向プレート３５を通る方向に個々の変化を受けた個々のビーム３７は開口ダイアフラム３８で止められる。

ビーム経路に沿っていくと、今度は開口プレート３４をターゲット６に縮小して映すための少なくとも１つの磁界レンズ４０が続く。本実施例では、２つの磁界レンズ４０が示されている。交差点３１_２の第２中間像がイメージングの間に形成される。偏向されないビーム束３６がターゲット６、例えばウェーハに当たる前に、それらは対物レンズ４１を横切る。対物レンズ４１は複数の素子を装備している。２つの偏向装置４５及び４６が電子ビーム３１の第２交差点３１_２の前後に設置される。偏向装置４５及び４６は、ターゲット６における電子ビーム３１又は複数の偏向されないビーム束３６の位置を偏向し、決定する働きをする。２つの独立に制御可能な偏向装置４５及び４６は、遅い又は速い偏向プロセスの別個の最適な調節のために使用されると有利である。例えば、のこぎり歯状の偏向を介する露光ステップ又は露光サイクルの持続時間の間安定して移動するターゲット６に縮小開口プレート３４の位置を一定に保持し、次いで非常に短い時間内に次の露光ポイントにジャンプするために、メガヘルツからギガヘルツ周波数の範囲の速い偏向プロセスが必要とされる。隣接するピクセルは一般的に１００ナノメートル以下の間隔を置かれているので、速い偏向装置４６は静電装置として構成されると好ましい。数マイクロメートルの範囲の一様な運動からのターゲット６の低周波数の位置ずれを補償するために、遅いが非常に正確な磁界偏向装置４５が使用されると好ましい。さらに、スチグマトール４４が設置され、光学コラムにおける製造公差及びアライメント誤差により生じる無非点収差及び歪みを補償するために多段磁気コイル装置として構成されると好ましい。対物レンズ４１は、ターゲット６上の電子ビームの入射ポイントに走査型高さ測定装置４２を有する。高さ測定装置４２は、移動台により生じうるターゲット６（例えば、ウェーハ）の凸凹及び高さ変化を検出する働きをする。ターゲット６から後方散乱する粒子又は電子のための検出器４３はビームの衝突ポイントの近くに位置する。この検出器４３は、複数の露光面を覆い又は露光設備の制御素子を補正するために、ターゲット６上のマークの位置を決定する働きをする。さらに、３組の補正レンズ２３，２４，２５が、連続的に移動するターゲット６の露光の間のフォーカス、画像フィールドサイズ及び画像フィールド回転の動補正（ダイナミック補正）のために使用される。補正レンズ装置２３，２４，２５により、ターゲットの高さ変化及びコラム領域の空間電荷の変動により生じる誤差を補正することができる。

図３は、粒子ビーム３１を構造化するための装置５０の概略図を示す。粒子ビーム３１は電子ビームと同等とみなされることに留意されたい。粒子ビーム３１を構造化するための装置５０は、第１開口プレート５１、第２開口プレート５２、第３開口プレート５３及び第４開口プレート５４を有する。光軸３２の方向に衝突する粒子ビームは広い表面にわたって第１開口プレート５１を照明する。実質的に正方形の断面を有する複数の開口６１が第１開口プレート５１に形成される。第１開口プレート５１はシリコンで作られ、約２０μｍ〜１００μｍの厚さ５１_Ｄを有する。第２開口プレート５２は第１開口プレート５１の下流側に配置される。同様に、開口６２が第２開口プレートに形成される。第２開口プレート５２の後に、複数の開口６３が設けられた第３開口プレート５３が来る。第３開口プレート５３の後に、複数の開口６４のある第４開口プレート５４が来る。第１開口プレート５１、第２開口プレート５２、第３開口プレート５３及び第４開口プレート５４の全ての開口６１，６２，６３，６４は正方形の断面を有する。第１開口プレートにおける開口６１は、第２開口プレート５２の開口６２より大きい寸法７１を有する。第１開口プレート５１に続く第２開口プレート５２は、数マイクロメートルの厚さ５２_Ｄを有し、開口６２は非常に正確な正方形の断面を有する。「非常に正確な」はこの文脈において、断面がｘ及びｙの絶対的な次元精度に対して１００ｎｍ以下の公差を維持し、角の鋭さ及び縁の粗さも同様に１００ｎｍ以下の公差に一致することを意味する。第２開口プレート５２の開口６２は、第１開口プレート５１における開口６１の寸法７１より小さい寸法７２を有する。開口６２のために６．．．３μｍの絶対測定を仮定すると、開口の寸法７１：７２の一般的な比は２．．．３である。既に説明したように、第１開口プレート５１は入射電子ビーム３１によりその表面を照明され、その開口６１を通して複数の部分ビームを生成し、これらの部分ビームの断面は第１開口プレート５１の開口６１の断面に一致する。第１開口プレート５１は複数の部分ビームを生成するだけでなく、入射電子ビーム３１で生じる過度の熱を除去する働きもする。第１開口プレート５１により作られる部分ビームは第２開口プレート５２に衝突し、第２開口プレート５２の開口６２はイメージングに必要な所定の形状の部分ビーム８０を生成する。所定の形状の部分ビーム８０が第３開口プレート５３に衝突する。そこでは、同様に形成された開口６３が第２開口プレート５２の開口６２より大きい寸法７３を有する。入射電子ビーム３１から離れた側面に、第３開口プレート５３は、所定の形状の部分ビーム８０の偏向に必要な信号を発生する制御回路５５を有する。第３開口プレート５３はほぼ２０μｍ〜１００μｍの厚さ５３_Ｄを有する。第４開口プレート５４はほぼ２０μｍ〜１００μｍの厚さ５４_Ｄを有する。

入射電子ビーム３１から離れた第３開口プレート５３の側面にも、所定の形状の部分ビーム８０のためのデフレクター５６が全ての開口６３と結合している。第３開口プレート５３の後に、同様に第３開口プレート５３の開口６３とほぼ同じ寸法７４を有する開口６４が設けられた第４開口プレート５４が続く。第１開口プレート５１、第２開口プレート５２、第３開口プレート５３及び第４開口プレート５４は、全ての開口６１，６２，６３，６４が中央軸８１に沿って配向されるように互いに配置される。

図４は、本発明に従う開口プレート４００の第１実施形態を示す。開口プレート４００の開口４０３は、本発明に従う装置に基づいて分配される。開口プレート４００に形成されたｍセルを有するｎ行４０１とｎセルを有するｍ列４０２がある。所定量ｋの開口４０３がそれぞれの行４０１に形成される。開口４０３は、開口４０３の密度が行４０１内に不均質に分配されるように行内に分配される。本実施例では、開口４０３は、行４０１における開口４０３の間の距離が２つのセルに対応するように行４０１内で分類される。行４０１における開口４０３の数は４である。行４０１内のセルの数は、開口４０３の数より少なくともほぼ１０倍大きい。４つの開口４０３は、全ての第３セルが開口４０３であるように分配される。開口行オフセット４０４はＸ方向に１８セルであり、すなわち、Ｘ方向の互いに隣接する２つの開口行４０６はそれぞれの場合に１８セルだけずれる。開口行サブグループ４０７は３つの開口行４０６を有する。開口行４０８が、Ｙ方向に互いに隣接する複数の開口行サブグループ４０７により形成される。Ｘ方向に互いに隣接する開口行４０６は常に異なる開口行群に属し、少なくとも１セルのＹずれを有する。

図５は、本発明に従う開口プレート５００の第２実施形態を示す。開口プレート５００の開口５０３は、本発明に従う装置に基づいて分配される。開口プレート５００に形成されたｍセルを有するｎ行５０１とｎセルを有するｍ列５０２がある。所定量ｋの開口５０３がそれぞれの行５０１に形成される。開口５０３は、開口５０３の密度が行５０１内に不均質に分配されるように行内に分配される。本実施例では、開口５０３は、行５０１における開口５０３の間の距離が２つのセルに対応するように行５０１内で分類される。行５０１における開口５０３の数は４である。行５０１内のセルの数は、開口５０３の数より少なくともほぼ１０倍大きい。５つの開口５０３は、全ての第３セルが開口５０３であるように分配される。開口行オフセット５０４はＸ方向に１５セルであり、すなわち、全ての２つの隣接する開口サブグループ５０５，５０７はＸ方向に１５セルだけずれる。本実施例では、第１開口行サブグループ５０５が第２開口行サブグループ５０７と交互に並ぶ。第１開口行サブグループ５０５と第２開口行サブグループ５０７はどちらも３つの開口行５０６を有する。第１開口行サブグループ５０５は、第１開口行サブグループ５０５の第１行５０１が開口５０３から始まるように形成される。第２開口行サブグループ５０７は、第１行５０１が第３セルにおいて開口５０３から始まるように形成される。

前述のバリエーションの実施は、開口４０３，５０３と、従ってモジュレータ要素の提案される分配に基づいて発案される。ここで、全ての行４０１，５０１の全てのｋのモジュレータ要素は、最短の可能な開口行長さになる部分ビーム幅（ｐ＝４．．．８）のｐ倍の最短の可能な距離で直接次々に配置される。それぞれの場合、ｐ開口行群はＸ方向にずれるように配置され、ずれは部分ビーム幅の整数倍に一致し、開口行長さより大きい。行方向と直交方向にずれる開口行サブグループ４０７及び５０５，５０７の繰り返し配置は、完全な開口アレーを作り上げる開口行群になる（図４，５参照）。

線量情報は省略された行、すなわち開口行にのみ保持されればよいので、全記憶密度は因子ｐにより減少する。さらには、ターゲットにイメージングする際開口の個々の開口が受ける様々な歪みの重ね合わせにより引き起こされる、基板上の所定のピクセルのぼやけは、開口４０３，５０３の全て及び従って全ての行４０１，５０１におけるモジュレータ要素の全ての近い近接のために減少する。例えば、製造から生じる、算定された残留歪み誤差を補正することも可能である。これも同様に改良されたリソグラフィック解像度をもたらす。

発案装置５０の核心は開口プレート装置であり、少なくとも１つのアクティブ開口プレート５３があるとき、デフレクター又はモジュレータ要素（図３参照）は開口４０３，５０３に結合している。この連結では、本発明は、開口４０３，５０３の所定の一様なアレー又はデフレクターを利用しない。行４０１，５０１内の開口４０３，５０３の密度は行４０１，５０１に沿って一様に分布していない。デフレクター又はモジュレータ要素は、長さｍのｎのシフトレジスタを有する。これは、様々な物理的・技術的な境界条件に依存したマルチビームモジュレータになる。

図６は、実施形態に従う完全なアクティブ開口プレート６００の概略図を示す。開口プレート６００が実現されたチップ６０１のサイズは３３ｍｍ×２６ｍｍである。制御エレクトロニクス６０２もチップ６０１に設置される。Ｘライン６０５の開口プレート６００に配置された開口行群６０４はウェブ６０６で分離される。開口行群による構造化はウェブ６０６では実行されない。全てのＸライン６０５における６つの開口行群は互いに１〜５のセルのＹ−ずれを有し、それで全ての開口行群の開口行の開口は異なる行に位置決めされる。図６に示される実施例では、全ての開口行の開口の数ｋは６４である。行内の２つの開口間の距離は５セル又はピッチ距離ｐ（ｐ＝６）である。Ｘ方向の開口行ずれＸは、例えばＸ＝３８４Ｗ＋６×ｊ×Ｗであり、６×ｊ×Ｗは一列に配置された開口行群６０５の間のウェブ６０６の幅である。Ｗは開口又はセルの寸法を表し、ｊは整数である。開口行群６０４は、例えばＹ方向に６Ｗだけそれぞれずれた６４の開口行を有する。従って、全部で、図面に示された６０の開口行群６０４の全てはそれぞれ６４の開口を有する３８４０の開口行を有する。十分なデータ伝送のために、開口行の量を例えば４０９６に増加させることも有益である。これは、付加的な開口行群を配列し又は開口行群あたりの開口行の量を増加させることで実現される。概略的に示される送電線６０９は、制御エレクトロニクスを全ての開口行のそれぞれのシフトレジスタに接続する。これは、グレー値情報を同期して開口行を介してセルからセルへ移す。

図７は、別な実施形態に従う完全なアクティブ開口プレート７００の概略図を示す。開口プレート７００が実現されたチップ７０１のサイズは３３ｍｍ×２６ｍｍである。制御エレクトロニクス（図示せず）は図６と同様にチップ７０１に設置される。個々の開口行群７０４の間の距離７０７が個々の開口行群の配置の回りに描かれる長方形７０６の角領域７０５において減少するように、個々の開口行群７０４は開口プレート７００のチップ７０１上に配置される。開口行群７０４による構造化は開口行群７０４の間のスペース７０７では実行されない。図７に示される実施例では、全ての開口行の開口の数ｋは６４である。行内の２つの開口間の距離は５セル又はピッチ距離ｐ（ｐ＝６）である。Ｘ方向の開口行ずれＸは、例えばＸ＝３８４Ｗ＋６×ｊ×Ｗであり、６×ｊ×Ｗは連続する開口行群７０４の間の最大距離７０７である。開口行群７０４は、例えばＹ方向に６Ｗだけそれぞれずれた６４の開口行を有する。従って、全部で、図面に示された６０の開口行群７０４の全てはそれぞれ６４の開口を有する３８４０の開口行を有する。

図８は、別な実施形態に従う完全なアクティブ開口プレート８００の概略図を示す。開口プレート８００が実現されるチップ８０１のサイズは３３ｍｍ×２６ｍｍである。制御エレクトロニクス（図示せず）は図６と同様にチップ８０１に設置される。個々の開口行群８０４は、第１開口群８１０、第２開口群８２０及び第３開口群８３０に分割されるように、開口プレート８００のチップ８０１に配置される。第１開口群８１０、第２開口群８２０及び第３開口群８３０の個々の開口行群８０４は、全ての開口群の個々の開口行群が互いに直接隣接するように配置される。個々の開口行群８１０，８２０，８３０は、非構造化領域８０７によりチップ上で互いに分離される。第２開口群８２０は、４つの開口行群８０４が第２開口群８２０の対称中心８０９の回りに配置されるように形成される。開口行群の４つのＬ型配置８１１が４つの中央開口行群８０４に隣接する。Ｌの短い脚は外側に向いている。図８に示される実施例では、全ての開口行の開口の数ｋは６４である。行内の２つの開口間の距離は５セル又はピッチ距離ｐ（ｐ＝６）である。開口行群８０４は、例えばＹ方向に６Ｗだけずれた６４の開口行を有する。

図９は、別な実施形態に従う完全なアクティブ開口プレート９００の概略図を示す。開口プレート９００が実現されるチップ９０１のサイズは３３ｍｍ×２６ｍｍである。チップ９０１は対称的に形成され、両側にそれぞれ制御エレクトロニクス９０８を有する。個々の開口行群９０４は、６つの開口群９１０，９２０，９３０，９４０，９５０，９６０において開口プレート９００のチップ９０１上に配置される。個々の開口群９１０，９２０，９３０，９４０，９５０，９６０の配置の形状は実質的に直線である。個々の開口群９１０，９２０，９３０，９４０，９５０，９６０は互いから同じ距離９０７を有する。第３及び第４開口群９３０，９４０は数Ｈの直線に配置された開口行群９０４を有する。第２及び第５開口群９２０，９５０は、開口群９２０，９５０の直線配置のそれぞれの両端に正方形に配置された４つの開口行群９０４を有する。第１及び第６開口群９１０，９６０はＨ−４の数の直線に配置された開口行群９０４を有する。図９に示される実施例では、全ての開口行の開口の数ｋは６４である。行内の２つの開口間の距離は５セル又はピッチ距離ｐ（ｐ＝６）である。開口行群９０４は、例えばＹ方向に６Ｗだけずれた６４の開口行を有する。

図１０は、別な実施形態に従う完全なアクティブ開口プレート１０００の概略図を示す。開口プレート１０００が実現されるチップ１００１のサイズは６６ｍｍ×５２ｍｍである。チップ１００１の両側に制御エレクトロニクス１００５がそれぞれ設置される。個々の開口行群１００４は、対称中心１００８の回りにアクティブ開口プレート１０００のチップ１００１上に配置される。対称中心１００８の回りの領域１００９は構造化はない。図１０に示される実施例では、全ての開口行の開口の数ｋは１２８である。行内の２つの開口間の距離は５セル又はピッチ距離ｐ（ｐ＝６）である。開口行群１００４は、例えばＹ方向に６Ｗだけずれた１２８の開口行を有する。従って、全部で、図面に示された６０の開口行群１００４の全てはそれぞれ１２８の開口を有する７６８０開口行を有する。十分なデータ伝送のために、開口行の量を例えば８１９２に増加させることも有益である。これは、付加的な開口行群を配列し又は開口行群当たりの開口行の量を増加させることで実現される。

図１１は、別な実施形態に従う完全なアクティブ開口プレート１１００の概略図を示す。開口プレート１１００が実現されるチップ１１０１のサイズは６６ｍｍ×５２ｍｍである。チップ１１０１の両側に制御エレクトロニクス１１０５がそれぞれ設置される。個々の開口行群１１０４は、対称中心１１０８の回りにアクティブ開口プレート１１００のチップ１１０１上に配置される。対称中心１１０８の回りの領域１１０９は構造化はない。図１１に示される実施例では、全ての開口行の開口の数ｋは１２８である。行内の２つの開口間の距離は５セル又はピッチ距離ｐ（ｐ＝６）である。開口行群１１０４は、例えばＹ方向に６Ｗだけずれた１２８の開口行を有する。

図１２は、別な実施形態に従う完全なアクティブ開口プレート１２００の概略図を示す。開口プレート１２００が実現されるチップ１２０１のサイズは６６ｍｍ×５２ｍｍである。チップ１２０１の両側に制御エレクトロニクス１２０５がそれぞれ設置される。個々の開口行群１２０４は、対称中心１２０８の回りにアクティブ開口プレート１２００のチップ１２０１上に配置される。対称中心１２０８の回りの領域１２０９は構造化はない。図１２に示される実施例では、全ての開口行の開口の数ｋは１２８である。行内の２つの開口間の距離は５セル又はピッチ距離ｐ（ｐ＝６）である。開口行群１２０４は、例えばＹ方向に６Ｗだけずれた１２８の開口行を有する。ここでも、Ｘライン１２０６内の６つの開口行群のずれは１Ｗ〜５Ｗである。

個々の開口プレートにおける開口の位置及び開口行の開始の位置の選択の別な重要な観点は、イメージング画像を最小化することにある。従来の光学系から、ビーム軸から部分ビームのラジアル距離が増加するにつれて、これらの誤差は急に増加することが知られている。ゆえに、長方形アレー構造にもかかわらず、例により図７，８，９，１０，１１及び１２において様々に示されるように、角領域において部分ビームを実質的に避ける開口プレートの構造を選択することは有益である。実際には、モジュレータ要素の間にある最小距離が維持されなければならず、他方で装置のスペース及び光学透明性のためにコンパクトな構造が好ましい事実のために、基本的なバリエーションは、様々な刊行物に示されているように一様なアレー装置にある。

全ての開口行の制御（線量情報の供給）は開口行の開始時に直接実行され、それで行の開始及び起動エレクトロニクスに対するそれぞれのＸオフセットが導体により橋絡される。幾つかのシフトレジスタ１３０２又は他の信号成形回路１３０４がその間に接続され（図１３参照）、信号の質を保証する。正しいデータ基準は、対応して線量データ及び行情報の時間遅延読取を行うことで電子的に作られる。

シフトレジスタアレーｍ×ｎは基板又はターゲット６上のサイズｍ×ｎのピクセルフィールドに対応する。データフィードは、ビット幅ｂを有するライン１３０１を介して行われる。同様に、２^ｂの異なるドーズ値Ｄがコード化されるように全てのシフトレジスタステージはビット幅ｋを有しなければならない。クロックシフトと正確に同期して行われる行方向の前記の走査を用いることで、基板上のピクセル位置を対応するシフト行を横断する全てのドーズ値Ｄと関連付けることができる。全ての開口行はｍシフト位置を有するので、理論的にはｍの異なるモジュレータ要素をそれぞれの線量値Ｄにより連続的に作動させることが可能である。これらのモジュレータ要素は、関連付けられた部分ビームが投影光学系を介して時間シーケンスで同一の基板ピクセルに−理想的には規則的な間隔でライン上に、現実的にはイメージング光学系の歪みを補償する曲線上に−映されるように配置されなければならない。

スペースのために、モジュレータ要素を全てのシフト位置の全ての行に配置することは不可能であり、他方でこれは必要でない。所望のドーズずれを実現するために、ｋ（一般には６４．．．５１２）の同一のモジュレータ要素で十分である（２^ｂ−１≦ｋ≦ｍ）。これにより、シフトステップとビーム位置の関係を考慮して全ての開口行におけるｍからｋの位置を選択することが可能である。

これは、ｎ行とｍシフトステージのシフトレジスタアレーに基づくマルチビームモジュレータの構造の基礎になる。ｋモジュレータ要素は全ての行のｍの位置のｋに選択的に配置される。

実際の実施では、もちろん、ドーズ値情報がもはや必要でないので、全ての行の最終のモジュレータ要素の後に続く全てのシフトステージは省略できる。また、データフィードが適切なクロックディレーで実行されれば、行の最初のモジュレータ要素の前のシフトステージも省略できる。

発案された本発明の別な利点は、オン／オフ情報だけでなく、ビット幅ｂ（一般には６．．．８）を有するグレースケール情報もアクティブな開口プレート又はモジュレータアレーの行を介してシフトされることにある。これはモジュレータ要素を制御するための多種多様な可能性をもたらす。図１４は、組み合わせ論理回路１４００が全てのモジュレータ要素１４０１と結合している。論理回路１４００の出力の信号を介して、モジュレータ要素１４０１が部分ビームをオンに切り替えるかオフに切り替えるか決定される。従って、部分ビームがトランスファー・クロックのＭＯＤパルスの時にオンに切り替えられるかどうか今度のドーズ値Ｄに基づいて決定される。例えば、行のｋのモジュレータ要素のｋの論理回路から、正確にＤ＞０において１、Ｄ＞０において１、など正確にＤ＞ｋ−１においてまで１が結局「部分ビームオン」を与え、それでｋのドーズ値が実現される。Ｄのビットの他の論理演算も可能である。論理回路が行のモジュレータと選択的に結合できる事実のため、全てのドーズ値のために横に均質なビーム分布を創出するバリエーションを選択することができる。

さらに、全て又は幾つかの論理回路にｓの内部記憶セルを与え、それで組み合わせ論理が順序論理１５００（「メモリー」を有するので先のヒストリに依存する）になる。記憶セルは、露光の前にロードされなければならないｓビット構成記憶として使用される。ｓ≦ｂのとき、構成信号Ｃｏｎｆｉｇが始動されると（図１５）、今度のドーズ値Ｄの所定のビットが当該構成において引き継がれるように、ローディングは実行される。１つの構成ビット（ｓ＝１）によっても、所定のモジュレータ要素を始動させ（それがその論理に依存する部分ビームの制御に加わるとき）又は所定のモジュレータ要素を働かないようにする（モジュレータは常に「オフ」状態である）ことが可能である。増加ｓは、回路の費用を増加させるが、制御論理を変化させる非常に高い可能性になる。

モジュレータを再構成する能力は電子的に以下の新規な可能性を生じさせる。エラー冗長度が可能にされ、個々のモジュレータ要素の失敗の事象では、リザーブとして配線に故意に与えられた幾つかのモジュレータ要素は簡単に始動させられる。同様に、線量の観点から露光行を適用することが可能である。これはアクティブモジュレータの数を適合させることで実行され、従って露光行の間の線量の変化は補償される（照明不均質性の補償）。

図１６は、第２開口プレート５２の開口の幾何学配置の変形を示す。一様な正方形開口６２は変形されていない。開口が開口プレートに作られる際、部分ビームの断面を変形させるために角は丸みを帯びて作られる。これは、開口プレート５２の開口の幾何学配置の所定のプリ歪みにより部分的に補償される。これに関連して、図１６は、開口の幾何学配置を変形させる単純な例を示す。第１のバリエーションでは、開口１６０２は、正方形のそれぞれの角に形成された付加的な小さい開口１６０４を備えた正方形断面を有する。開口の断面の全体の幾何学配置は、開口プレート５２のセルの寸法を越えて延在する。

開口プレートの開口１６０６の別な可能な変形では、開口１６０６は、セルに関して直交して配向された長方形である。付加的な小さい長方形開口１６０８は長方形の角に形成される。図１６に示されるように、開口の形状は行内で変化してもよい。アクティブな開口プレートに開口行内でモジュレータ要素を構成するための前記の能力は、特定の露光タスクに依存して、個々の特によく適した部分ビーム断面１６０６を活動させ、他の適切でない部分ビーム断面を働かせないようにすることを可能にする。４５°又は１３５°回転した、例に示される長方形部分ビーム断面は、対角線の露光の間エッジ粗さを減少させるのに役立つ。また、湾曲構造又は特別な構造の露光を最適化するために、特別な部分ビーム断面を導入することもできる。

従来技術に従う開口プレートを示す。電子ビームリソグラフィーのための全体の装置の構造の概略図である。粒子ビームを構造化するための装置を示す概略図である。開口プレートの開口が本発明の装置に従い分布された、本発明に従う開口プレートの第１実施形態を示す。開口プレートの開口が本発明の装置に従い分布された、本発明に従う開口プレートの第２実施形態を示す。開口群がチップ上に構成された実施形態に従うアクティブな開口プレートの概略図である。開口群がチップ上に構成された別な実施形態に従うアクティブな開口プレートの概略図である。開口群がチップ上に構成された別な実施形態に従うアクティブな開口プレートの概略図である。開口群がチップ上に構成された別な実施形態に従うアクティブな開口プレートの概略図である。開口群がチップ上に構成された別な実施形態に従うアクティブな開口プレートの概略図である。開口群がチップ上に構成された別な実施形態に従うアクティブな開口プレートの概略図である。開口群がチップ上に構成された別な実施形態に従うアクティブな開口プレートの概略図である。本発明に従うアクティブな開口プレート上のシフトレジスタの配置を示す。組み合わせ論理回路がそれぞれのモジュレータ要素と結合した発案を示す。モジュレータ要素が構成可能な論理により制御される発案を示す。開口プレートにおける開口の幾何学配置の変更を示す。

符号の説明

１００開口プレート
１０１行
１０２列
１０３開口

Claims

粒子ビームから複数の個々のビームを生成するマルチビームモジュレータであって、
粒子ビームはマルチビームモジュレータを少なくとも部分的にその表面にわたって照明し、マルチビームモジュレータは複数の開口群を有し、それぞれの開口群は、全ての開口行の全体がｍ×ｎセルの行列を画定するように開口行群から形成され、ｍのセルは１つの行を形成し、ｋの開口がそれぞれの行に形成された、マルチビームモジュレータにおいて、
行内の開口の密度が不均質に分布されることを特徴とするマルチビームモジュレータ。
行内の開口が一様に間隔を置いて配置され、セル内で測定される開口間の距離は行のセルの数と行内の開口の数の比より小さいことを特徴とする請求項１に記載のマルチビームモジュレータ。
行内の開口の数ｋが６４〜５１２であることを特徴とする請求項２に記載のマルチビームモジュレータ。
行のセルの数ｍが４０９６であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のマルチビームモジュレータ。
３〜７のセルが行内の開口の間に設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のマルチビームモジュレータ。
セルは正方形の形を有し、ターゲット（６）上に書き込まれるべきピクセルに一致することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のマルチビームモジュレータ。
複数の開口行が組み合わさり開口行サブグループを形成し、複数の開口行サブグループが開口行群を形成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のマルチビームモジュレータ。
６の開口行が組み合わさり開口行サブグループを形成することを特徴とする請求項７に記載のマルチビームモジュレータ。
行方向の隣接する開口行群が、それぞれの場合に行方向に２８６４セルだけずれ、行方向と直交する方向に１〜５セルだけずれることを特徴とする請求項８に記載のマルチビームモジュレータ。
開口行群が不均質にずれていることを特徴とする請求項８に記載のマルチビームモジュレータ。
複数の開口行群が組み合わさり開口群を形成し、開口プレートのチップ上に一様に配置されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のマルチビームモジュレータ。
開口群が、開口による構造化が実行されていないウェブで分離されていることを特徴とする請求項１１に記載のマルチビームモジュレータ。
ウェブが平行であることを特徴とする請求項１２に記載のマルチビームモジュレータ。
開口群が中心の回りに対称的に配置されることを特徴とする請求項１１に記載のマルチビームモジュレータ。
少なくとも１つの電子回路がアクティブな開口プレート上に構造化されることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載のマルチビームモジュレータ。
少なくとも１つの電子回路がデータを開口プレート上に形成されたシフトレジスタに供給することを特徴とする請求項１５に記載のマルチビームモジュレータ。
シフトレジスタチェーンがそれぞれの開口行と結合し、当該シフトレジスタチェーンは、セルからセルへの入力データの、全ての開口行の第１開口の開口から最終開口の開口への同期したシフトを行うことを特徴とする請求項１６に記載のマルチビームモジュレータ。
ビット幅１〜ｋのグレースケール情報が、シフトレジスタによりマルチビームモジュレータのモジュレータ要素に供給され、ｋは６ビット〜８ビットであることを特徴とする請求項１７に記載のマルチビームモジュレータ。
グレースケール情報からオン・オフ信号を得るために、開口当たりの開口行のシフトレジスタに加えて組み合わせ論理がさらに設けられることを特徴とする請求項１８に記載のマルチビームモジュレータ。
グレースケール情報からオン・オフ信号を得るために、開口当たりの開口行のシフトレジスタに加えて順序論理回路がさらに設けられることを特徴とする請求項１８に記載のマルチビームモジュレータ。
順序論理回路をプログラミングするためにグレースケール情報のシフトレジスタが使用され、適切な「Ｃｏｎｆｉｇ」信号ネットワークがさらに実施されることを特徴とする請求項２０に記載のマルチビームモジュレータ。
基板のマスクレス構造化のためのマルチビームモジュレータであって、
複数の個々のビームが生成され、粒子ビームはマルチビームモジュレータを少なくとも部分的にその表面にわたって照明し、開口行群を有する複数の開口群がマルチビームモジュレータに形成され、開口行の全体がｍ×ｎの行列を画定し、ｍのセルが１つの行を形成し、ｋの開口がそれぞれの行に形成された、マルチビームモジュレータにおいて、
行内の開口の密度が不均質に分布されることを特徴とするマルチビームモジュレータの使用。