JP2015029096A - 荷電粒子マルチビーム露光のための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画素のアドレッシングの改良、トロッティングモード書込みストラテジの改良、さらには、光学結像誤差の影響を減少させるストラテジ技術を提供する。【解決手段】パターン像は、露光される領域にわたってターゲット上の経路に沿って移動され、この移動は、いくかのストライプｓ１１、ｓ２１を定義し、ストライプｓ１１、ｓ２１は、領域を順次露光でカバーし、主方向を横切って測定されるそれぞれの幅を有する。いくつかのストライプｓ１１、ｓ２１が、少なくとも２つの連続するパスで書き込まれ、したがって、各パスに関して、１つのパスのストライプの幅が組み合わさって、露光される領域の全幅をカバーする。各パスは、それぞれのパス中に露光可能なパターン画素のいくつかの部分グリッドＧ１、Ｇ２の１つに関連付けられる。互いに異なる部分グリッドＧ１、Ｇ２が、露光される領域を構成する複数のパターン画素全体に組み合わさる。【選択図】図６Ｃ

Description

本発明は、荷電粒子から生成されるビームによってターゲットの表面上にパターンを形成するための方法に関する。より詳細には、本発明は、荷電粒子によって生成されるエネルギー放射のビームを用いてターゲットを照射するための方法であって、
−前記放射に対して透明な複数のアパーチャを有するパターン定義手段を提供するステップと、
−照明ワイドビームによって前記パターン定義手段を照明するステップであって、上記照明ワイドビームが、前記アパーチャを通ってパターン定義手段を横切り、それにより、対応する複数のビームレットからなるパターン形成ビームを形成するステップと、
−前記パターン形成ビームをターゲットの位置でのパターン像に成形するステップであって、パターン像が、ターゲット上のいくつかのパターン画素をカバーする複数のアパーチャの少なくとも一部の像を備え、パターン画素が、アパーチャ像の公称（中心）位置に対応するステップと、
−前記ターゲットとパターン定義手段の相対移動を生じさせ、ビーム露光が行われる領域にわたる経路に沿ってターゲット上で前記パターン像を移動させるステップとを含み、前記領域が、規則的配列で配列された複数のパターン画素から構成され、前記相対移動の主方向を横切って測定される全幅を有し、前記移動が、前記領域を順次露光でカバーするいくつかのストライプを画定し、前記ストライプが、前記主方向に沿って互いに実質的に平行に延び、前記主方向を横切って測定されるそれぞれの幅を有する
方法に関する。

本発明による方法を実施するのに適した荷電粒子マルチビーム処理装置が、関連の従来技術として参照により本開示に組み込む本出願人の米国特許第６，７６８，１２５号に開示されている。上記の特許文献では、ＰＭＬ２（「Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｍａｓｋ−Ｌｅｓｓ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」（投影マスクレスリソグラフィ）の略）と呼ばれる荷電粒子リソグラフィおよび処理方法および装置が述べられており、本出願人の公開物では、ｅＭＥＴ（「ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｕｌｔｉ−ｂｅａｍ Ｍａｓｋ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｔｏｏｌ」（電子マルチビームマスク露光ツール）の略）が述べられており、これらはどちらも、マルチビーム書込みの概念を実現し、ただ１つの荷電粒子源から抽出される粒子ビームを構造化するためのパターン定義（ＰＤ）デバイスとしてプログラマブルアパーチャプレートシステム（ＡＰＳ）を使用する。図１は、ＰＤデバイス１０２を備えるｅＭＥＴタイプのマルチビーム処理装置を示し、ここで、ビームレットが、アパーチャアレイプレート２０１のアパーチャ２０によって形成され、偏向アレイプレート（ＤＡＰ）２０２のより大きな開口を通過する。ＤＡＰ２０２で偏向されたビームレットは、荷電粒子投影光学系１０３の第２のクロスオーバｃ２またはその付近に位置された阻止プレート１７でフィルタ除去される。これは、ＤＡＰでの終端プレートが必要とされないという利点を有し、ＤＡＰでのビームブランキングを達成するのに、かなり小さい偏向角度で十分である。

荷電粒子マルチビームリソグラフィおよび処理は、ナノリソグラフィおよびナノパターン形成の用途、例えばシリコンウェハ基板上へのマルチビームマスク書込みおよびマスクレスマルチビーム直接書込みプロセスで非常に注目されている。本発明に関して、用語「ターゲット」および「基板」は、意味の相違なく使用される。

特に、電子マルチビーム書込みは、サブ２０ｎｍの半導体技術ノードに関して、特にサブ１０ｎｍ技術ノードへの拡張性を伴って、１９３ｎｍの浸漬リソグラフィに必要とされるようなフォトマスク、極端紫外線リソグラフィ（ＥＵＶＬ）用のＥＵＶマスク、およびナノインプリントリソグラフィ用のテンプレート（１×マスク）の将来の工業製造に関して有望な概念である。マルチビームマスクライタに関して、本出願人は、頭文字ｅＭＥＴ（上記参照）を造語している。マルチカラムＰＭＬ２構成におけるシリコンウェハ上でのマルチ電子ビーム直接書込み（ＭＥＢＤＷ）処理の構成は、本出願人の米国特許第７，２１４，９５１号および米国特許第８，１８３，５４３号に記載されている。

ＰＤデバイスは、好ましくは、プログラマブルマルチアパーチャデバイスである。プログラマブルマルチアパーチャプレートに基づく荷電粒子マルチビーム投影光学システムの実装は、集束シングルスポットビームシステムおよび可変成形ビーム（ＶＳＢ）システムと比較して、実現可能な生産性の大幅な改良を可能にする。生産性の改良の理由は、第１に、複数のビームを使用するプロセスの並列性であり、第２に、同じ解像度で基板に結像することができる（並列に書き込む全ビームレットの）電流の増加である。単一電子ビームシステムに比べて、電子マルチビーム書込み装置のターゲットでの（Ａ／ｃｍ^２のオーダーでの）電流密度は、ＶＳＢシステムと比べると約２桁低く、したがって、高い（＞１００Ａ／ｃｍ^２の）電流密度を有する単一ビームシステムを使用するときには避けることができない瞬時加熱の影響を減少させる。

レイアウトデータは、通常は、多角形構造で生成される。マスクレスパターン書込みツールによるレジスト像の露光のために、レイアウトデータは、画素イメージデータに変換される（ラスタ化）。したがって、マスクレスツールに関する技術は、データ準備のための特有の方法を必要とする。マスクレスツール概念の１つの特徴は、各画素が、露光されるか否かに関わらず同じ時間量を必要とすることである。

標準のチップサイズで十分に良好なフィーチャ解像度を得るのに必要とされる画素の数はかなり大きく、難題である。したがって、完全なラスタ化イメージデータの記憶は実現可能でない。そうではなく、レイアウトデータは、（短いランタイムしかかからない）単純なアルゴリズムを採用するオンラインラスタ化で処理される。ＰＭＬ２およびｅＭＥＴマルチビーム直接書込みの概念は、単一ビームライタに比べて、書込み速度の大幅な向上を可能にする。これは、所要の電流密度の減少、大きな断面積による空間電荷の重要性の低下、並列書込みストラテジによる向上された画素転送速度、および複数のビームを使用して可能な高い度合いの冗長性に起因する。

本出願人の米国特許第７，２７６，７１４号は、少なくともアパーチャプレートおよびブランキング手段を備える、粒子ビーム処理用のパターン定義手段を開示する。アパーチャプレート内のアパーチャは、「インターロッキンググリッド」として配列され、アパーチャは、基本グリッドが編み合わされた正方形または長方形のグループとして配列される。これは、走査方向に垂直および／または平行な方向に対して取られたアパーチャの位置が、前記方向に沿って見たときに、アパーチャの実効幅の整数倍だけでなく、前記実効幅の有理数だけ互いにオフセットされることを意味する。この文脈で、「走査方向」は、ターゲット表面上に荷電粒子ビームによって生成されるアパーチャの像が露光プロセス中にターゲット表面にわたって移動される主方向を表す。

露光される画素に対する照射量制御と組み合わせた「インターロッキンググリッド」解決策は、個々のアパーチャの各像によって形成される個々のスポットのサイズは減少されないものの、ターゲット表面上の構造またはパターンの位置決めに関してより高精度の解像度を可能にする。分数オフセットの典型的な値は、アパーチャの実効幅の１／２倍の整数乗の整数倍である。その結果、露光される画素に関する書込みまたは配置グリッドは、ターゲット領域を完全にカバーするのに必要なよりも細かくなることがある（オーバーサンプリング）。

さらに、米国特許第７，２７６，７１４号には、一直線に位置された複数のアパーチャによるターゲット上の１つの画素の連続露光によってグレースケールを生成することが記載されている。したがって、グレースケールパターン、すなわち最小露光照射量と最大露光照射量（「黒と白」）の間で補間された露光レベルを生成するために、シフトレジスタ手法を効果的に適用することができる。

現況技術のＰＭＬ２の概念は、基板が連続的に移動されるストラテジであり、構造化されたビームの投影像が、一直線に位置されたアパーチャの連続露光によって、１００パーセントのグレー画素を生成する。グレーレベルを実現するために、各ライン内のアパーチャの総量をグループに細分化することができ、グループの数は、所望のグレーレベルの数に対応する。本出願人によって米国特許第７，７７７，２０１号で述べられている最近の変形形態では、いわゆる「トロッティングモード」書込みストラテジが提案されており、各画素に関して、（機械的な）走査方向に沿った１つまたは複数のビームが、グレー画素の集合全体を生成するために使用される。この変形形態の利点は、ＣＭＯＳ構造の複雑さの減少、およびデータ管理の改良である。

粒子光学システムは、一般に理想的でない。これは、システムが、結像欠陥、特に像の歪およびぼけのばらつきを有することを意味し、これらの結像欠陥はさらに、時間、温度、および像の位置と共に変化することがある。これらの結像欠陥に対処するために、ラスタ化アルゴリズムが望まれ、ラスタ化アルゴリズムは、ぼけのない書込みの可能性を提供する、および／または光学歪を補償するように設計された像の事前歪を含むことができる機能を提供することができる。さらに、ビーム偏向角度を低く保って、光学システムの歪の影響も低く保つべきである。

しかし、上述した特許出願による「トロッティングモード」方法は、特に、インターロッキング（すなわちオーバーサンプリング）のオーダー、冗長性のオーダー、およびアパーチャレイアウトに直接の影響を及ぼすアパーチャのサイズに関して、ＡＰＳレイアウトに対するいくつかの非常に特有の要件を有する。一般に、ブランキングプレートのレイアウトを変えずに、これらのパラメータの１つを変化させることは可能でない。

本発明は、マルチビーム書込みシステムの性能が、しばしば、処理してＰＤデバイスに転送することができるデータ転送速度によって制限されるという観察がきっかけとなった。２値表現（データストリームのリアルタイム計算およびシリアル化、多重化）に関連する理由から、ビームレットの数は、ビームレットの正方形配列を可能にするために、２^２ｎ（ｎは整数）の値であるべきである。しかし、３１６〜１０００の間の最も興味深い範囲内に、２^２ｎの値はない。したがって、この興味深い範囲内には、既知の書込みストラテジと共に使用されると同時に、データ操作に好都合な値２^２ｎであるという利点を提供する適切な数のビームレットが存在しない。この興味深い領域内での唯一の２^ｎ数は、５１２であるが、これは、単純な正方数ではない。

米国特許第６，７６８，１２５号明細書 米国特許第７，２１４，９５１号明細書 米国特許第８，１８３，５４３号明細書 米国特許第７，２７６，７１４号明細書 米国特許第７，７７７，２０１号明細書 米国特許第７，７８１，７４８号明細書 米国特許第８，２２２，６２１号明細書 米国特許第７，６８７，７８３号明細書 米国特許第８，１９８，６０１号明細書 米国特許第６，８５８，１１８号明細書

本発明の目的は、書込みグリッド上の結像される画素のアドレッシングを改良し、さらに、多角形構造からグレーレベルデータへの単純なマッピングを可能にするように、「トロッティングモード」書込みストラテジを改良することである。さらなる狙いは、粒子ビームを使用して書き込まれる構造に対する光学結像誤差の影響を減少させるストラテジを提供することである。さらなる目的は、ターゲット上でのパターンの露光中に、レジストの加熱または帯電の望ましくない影響を減少させるための改良である。

この目的は、冒頭で述べた方法であって、いくつかのストライプが、少なくとも２つのパスで連続的な順序で実施され（すなわち書き込まれ）、各ストライプが、前記パスのただ１つに属する方法によって達成される。ここで、各パスに関して、１つのパスのストライプの幅が組み合わさって全幅をカバーし、各パスは、それぞれのパス中に露光可能なパターン画素のいくつかの部分グリッドの１つに関連付けられる。さらに、部分グリッドは相互に異なり、まとめ合わせると、組み合わさって、ビーム露光が行われる前記領域を構成する複数のパターン画素全体となる。

本発明によるこの解決策は、「トロッティングモード」方法を修正して、より融通性のあるものにし、追加の冗長方式を可能にして、ＰＤデバイス上または内部での局所欠陥の影響を制限する。さらに、本発明は、光学システムの結像誤差および収差に対する公差の改良を可能にする。この公差は、ＰＤデバイス内の異なる領域から発するビームレットによってターゲット上の同じ領域が露光される効果によるものであり、それにより、ターゲット上での結像される領域に対する誤差の影響を一様化する。

また、本発明は、１ライン内のビームレットの数Ｍの適切な値に関する上述した問題を解決し、ここで、Ｍは、典型的には、大きな整数であり、好ましくはＭ＝２^２ｎである。特有のグリッドオフセットを伴ってマルチパス露光プロセスの形態で順次に露光されるｎ_ｇ（例えば、ｎ_ｇ＝２、３、４、６、８）個の副グリッドに画素グリッドを分割することで、正方数のビームレットを有する必要性がなくなる。正方数（または２の２乗の累乗、２^２ｎ）ではなく、１つのパスで露光することができる画素の数は、ここではｎ_ｇ・Ｋ^２であり、好ましくは、Ｍに対応し、Ｋ＝２^ｎであるように選択される。したがって、完全な１組のｎ_ｇ個のパスの後、基板に転写される画素の数は、ｎ_ｇ ^２Ｋ^２であり、これは、（ｎ_ｇＫ）^２個のビームレットが一回のパス露光中に使用されたかのように、同一の画素露光を実現することを意味する。

同様の考察が、六角形グリッドなど、正方形（または長方形）グリッドに沿っていない画素配列にも当てはまる。

実用的には、１ライン内にＭ＝５１２個のビーム（すなわちアレイ全体では２６２，１４４個のビームレット）など好適な数のビーム、およびｎ_ｇ＝２に関して、上の考察から、１パス当たり１グリッド内の５１２画素に関してＫ＝１６となる。その結果、セル当たり４・１６^２＝１０２４個の画素を転写することができ、一方、一回のパス露光は、露光パス当たり５１２個の画素のみを送達し、水平軸および垂直軸に位置合わせされた完全なグリッド（単純または「原始」グリッド）を埋めるために数５１２を使用することはできない。

本発明の通常の用途では、パターン画素が、各ストライプ内で露光される実際のパターンに従って選択的に露光され、実際のパターンの異なる画素位置が、異なる部分グリッドの画素によって露光可能である。

適切には、本発明による部分グリッドは、パターン画素を定義するアパーチャの画像の公称位置に関して互いに素であり、すなわち、アパーチャ像の中心の公称位置を見たときに、どの２つの部分グリッドもそのような公称位置を共通には有さない。

本発明の１つの有利な実現形態によれば、ストライプの時間シーケンスは、同じパスに属するストライプのグループが、時間的に連続して書き込まれるようなものでよい。

ストライプを分散させる１つの適した方法は、各ストライプに関して、前記主方向に平行な向きを有する前記ストライプの境界が異なるパスのストライプの中央領域内に入るようにするものである。この構成は、ターゲット上で露光時に生成されるパターン像にわたり生じ得る結像誤差を一様化する助けとなる。

単純な実装形態として、各パスのストライプが、均一な幅を有することがあり、その際、異なるパスのストライプが、オフセット値だけ互いにオフセットされることがあり、上記オフセット値が、幅の整数倍と幅の分数との和に実質的に等しく、上記分数が、パスの数の逆数に対応する。

適切に連続するストライプが、各パスにおいて、ストライプのそれぞれの幅に対応する相互の側方オフセットで露光されることがある。

さらに、少なくとも１つのパスのストライプが重畳することがある。そのような場合、同じパスの２つのストライプの重畳範囲は、２つのストライプの一方のパターン画素の公称位置が、２つのストライプの他方の対応するパターン画素の公称位置と重畳しているように、適切なものである。この場合、重畳範囲内に入るパターン画素は、２つの重畳するストライプのせいぜい１つで露光され、またはより一般的には、２つの重畳するストライプで、付与されるパターンに関して相補的な様式で露光される。この方法は、隣接するストライプによって結像されるパターン間の滑らかな移行を可能にして、ストライプの縁部での結像偏差の影響をより一層緩和する。

本発明の１つの有利な発展形態では、部分グリッドが、パターン画素を含むアパーチャの像の幅と等しい、またはそれよりも大きいピッチを有する。ここで、ピッチは、配置グリッド間で生じることがある変位の単位を表し、ピッチは通常、ターゲット上の１つの画素の幅と同じである。この発展形態の顕著な実装形態では、規則的な部分グリッドが、オーバーサンプリング率ｏ＞１を有するオーバーサンプリングを採用する配置グリッドでよく、また、ピッチが、アパーチャサイズに１／２^ｋｅを乗算した値に等しくてよく、ｋｅは正の整数である。

本発明の別の有利な発展形態は、以下の手順を提供する。それぞれのパターン画素がターゲット上に露光される均一にタイミングを取られた露光ステップ中に、パターン像の位置が、少なくとも主方向に沿った相対移動に対してターゲットと共に（例えばパターン定義手段の下流に位置された制御可能な偏向手段によって）移動される。露光ステップの合間に、パターン像の位置がターゲットに対して変更され、パターン定義手段の位置に対するパターン像の位置の移動を概して補償する。この場合、好ましくは、前記露光ステップの期間は、主方向に沿った均一な前進距離に対応し、この前進距離は、主方向に沿った同じ部分グリッド内のアパーチャ像のサイズよりも大きい（または、実装形態によっては、連続するパターン画素、すなわち連続するビームレットの相互の距離よりもさらに大きい）。

本発明の通常の実装形態では、ＰＤデバイスは、長方形または正方形グリッドに沿った配列など、２次元の規則的配列で配列されたアパーチャを備えるように構成される。その結果、（同時に露出可能な）ターゲット上のアパーチャの像の位置が、パターン定義手段で定義されるそのような２次元の規則的配列に従って配列される。それらの公称位置は、同じ部分グリッド内に含まれるパターン画素を定義する。

パスの代替の時間的シーケンスは、時間的に織り交ざる順序であり、すなわち、パスのそれぞれ１つに属する少なくとも２つのストライプ（これら少なくとも２つのストライプは隣接していることがあるが、必ずしもそうでなくてよい）のグループを直に連続的な順序で書き込むことによるものであり、交互に替わるパスに関してストライプのグループが書き込まれる。この場合、ターゲット上の実質的に同じ領域をカバーするストライプのグループは、好ましくは、直に連続的な順序で書き込まれることがある。

本発明のさらなる態様は、ストライプの特別な順序付けを適用することによって、ターゲット上のパターンの露光中に加熱またはレジスト帯電の影響を減少させる。特に、この態様によれば、各パスのストライプが、空間的に隣接するストライプの少なくとも２つのグループに分散され、ストライプが、（ａ）各ストライプの後に異なるグループの隣接していないストライプが続く時間シーケンス、または（ｂ）グループの順序に従ってストライプのグループとしてストライプが書き込まれ、ストライプの各グループの後に、隣接していない異なるグループが続く時間シーケンスで書き込まれる。

この態様は、ストライプが書き込まれる際の時間シーケンスの２つの変形形態（ａ）および（ｂ）に反映される基本的な手法を想定し、すなわち、１つのストライプまたはストライプのグループを書き込んだ後に、書込みプロセスは、少なくとも１つのストライプまたはストライプのグループの位置をスキップして、ある位置にシフトする。

一般に、実装形態に応じて、上記の変形形態の一方を採用することができ、または両方の変形形態の組合せを採用することができる。組合せを採用する場合には、変形形態（ａ）を採用するか（ｂ）を採用するかを決定するために何らかの決定方法が採用される。本発明の発展形態では、時間シーケンスの２つの変形形態（ａ）と（ｂ）の間の決定は、書き込まれるそれぞれのストライプで露光される画素のパターン画素密度、および／またはそれぞれの領域内でのパス当たりのグループの数と所定の定数Ａ１との比較など、行われるパターン書込みプロセスのパラメータに基づいて行うことができる。したがって、全幅をいくつかの領域に分割することができ、各領域に関して、実際のパターンに基づいて、パターン画素密度のそれぞれの値が評価される。パターン画素密度と所定のしきい値との比較に応じて、ストライプを書き込むための方法に関して決定される。採用される比較の種類および結果に応じて、ストライプは、（ａ）各ストライプの後に異なるグループの隣接していないストライプが続く時間シーケンス、または（ｂ）グループの順序に従ってストライプのグループとしてストライプが書き込まれ、ストライプの各グループの後に、隣接していない異なるグループが続く時間シーケンスで書き込まれる（すなわちターゲット上に露光される）。また、決定は、一方としての（ａ）、（ｂ）、または（ａ）と（ｂ）の組合せと、他方としての（ｃ）各パスのストライプが直に連続的な順序で書き込まれる（すなわち、まず第１のパスのすべてのストライプ、次いでそれぞれ次のパスのすべてのストライプが書き込まれる）ような時間シーケンスとの間で行うこともできる。

以下、本発明を、図面を参照してより詳細に述べる。

本発明に適した粒子ビーム露光装置の、長手方向断面での全体図である。 図１の装置で使用されるＰＤデバイスの断面詳細図である。 ストライプを使用するターゲット上への基本的な書込みストラテジを例示する図である。 露光すべき例示的パターンの画素マップの一例を示す図である。 本発明で使用することができるアパーチャの配列を示す図である。 露光セル内の画素と部分グリッドとの関連付けを例示する図である。 １つのストライプの露光を例示する図である。 図６ａのプロセスから得られるストライプを示す図である。 異なるパスの重畳する２つのストライプを示す図である。 ストライプの第１のパス中に露光される画素を示す図である。 ２つのパスが組み合わさって、ターゲット上での画素を完全にカバーする様子を示す図である。 ストライプがそれらの縁部で重畳する変形形態を示す図である。 図９のオーバーラップマージンの詳細図である。 部分グリッドの別の例を例示する図である。 図１１の部分グリッドに関するストライプの配列を示す図である。 部分グリッド構成のさらなる例を示す図である。 ストライプを露光する時間的シーケンスの変形形態を示す図である。 ストライプを露光する時間的シーケンスのさらなる変形形態を示す図である。 Ｍ_ｘ＝４、Ｍ_ｙ＝２、Ｎ_ｘ＝２、Ｎ_ｙ＝２を有するアパーチャの別の配列を示す図である。 図１５の例を用いた２つのパスの書込みのさらなる例示を示す図である。 Ｍ_ｘ＝２、Ｍ_ｙ＝２、Ｎ_ｘ＝２、Ｎ_ｙ＝２を有するアパーチャのさらなる配列を示す図である。 図１７Ａと比較した、アパーチャの像のサイズよりも細かい画素配置グリッド（オーバーサンプリング）の一例を示す図である。 ストライプのグループを書き込むために採用されるアルゴリズムの流れ図である。 本発明のアルゴリズムに従って副領域に分割された、露光される基板上の領域を示す図である。

以下に論じる本発明の好ましい実施形態は、本出願人の米国特許第６，７６８，１２５号および米国特許第７，７８１，７４８号に開示されているようなパターン定義（ＰＤ）システムを備え、かつ大型縮小投影システムを備えるＰＭＬ２およびｅＭＥＴタイプの粒子ビーム露光装置からの発展形態である。以下では、まず、本発明に重要な範囲での装置の技術的背景を論じ、次いで、本発明を詳細に提示する。

本発明が、以下の実施形態またはＰＤシステムの特定のレイアウトに限定されず、それらは、本発明の可能な適用例の１つを表すにすぎないことを理解すべきである。本発明は、ターゲットの露光用のマルチビームセットアップを使用する他のタイプの処理システムにも適している。

荷電粒子マルチビームシステム
図１に、本発明を採用する荷電粒子マルチビームマスク露光ツール（マスクライタ）の概略全体図が示されている。以下では、本発明を開示するのに必要な詳細のみを提示する。見やすくするために、図１では、構成要素は、正しい縮尺では図示されておらず、特に粒子ビームの横幅が誇張されている。ＰＭＬ２システムの原理もｅＭＥＴと同様である。より詳細には、米国特許第６，７６８，１２５号および米国特許第７，７８１，７４８号を参照されたい。粒子ビーム装置およびＰＤ手段の全体的なレイアウトに関する上記特許文献の教示を、参照により本明細書に組み込む。

ｅＭＥＴシステムでは、電子ビームを発生するのに適したビーム源が使用される。変形形態として、ビームは、適切なイオン源を使用して、他の荷電粒子、特に正電荷のイオンによって実現することができる。粒子光学照明システムが、ビームを幅広のビームにし、このビームは、ターゲット表面上に投影すべきビームパターンを定義するために規則的なアパーチャアレイを有するＰＤデバイスを照明する。各アパーチャによって、小さなビーム（「ビームレット」とも呼ぶ）が画定され、アパーチャを通る各ビームレットの通過を制御して、アパーチャおよび／または後続の縮小荷電粒子投影光学系を通ってターゲットに向かうビームの粒子の通過を可能にする（「スイッチオン」）、または実質的に作動停止する（「スイッチオフ」）ことができる。アパーチャアレイを通るビームレットは、パターン形成された粒子ビームを形成し、この粒子ビームは、アパーチャの空間的配列によって表され、個々のビームレットに関するオンオフ定義の情報を含む。次いで、パターン形成ビームは、縮小荷電粒子光学投影システムによってターゲット（例えばマスクブランクまたは半導体ウェハ基板）上に投影され、したがって、対応するビームが偏向されていないアパーチャの像が形成されて、照射される部分でターゲットを露光または改質する。基板に投影されるビームレットによって形成される像は、一方向に機械的に移動する基板上に直線経路（「ストライプ」）に沿って露光される「パターン像」を形成する。基板の（大規模な）運動は、通常、ターゲットステージの連続的な運動によって実現され、場合によっては、それと同時に投影システムの微調整を伴う。本明細書では、（露光すべきパターンに従った照射量を用いて）ターゲット上にストライプの画素を書き込むプロセスを、「ストライプを書き込む」と言い、またはストライプを「実施する」とも言う。

ステージに対する像の移動の方向は、（主）走査方向とも呼ぶ。主走査方向に垂直な方向でのビームのさらなる走査が、例えば、走査ステージの側方運動誤差を補償するため、および／またはいくつかの（限られた数の）平行な画素行を含むために、小さな側方範囲内でのみ行われる。これは、図６Ａ、Ｂを参照して以下でより詳細に説明し、また、参照により本明細書に組み込む本出願人の米国特許第８，２２２，６２１号でも説明されている。

装置１００の主要構成要素は、この例では図１で垂直下向きに進むビームｌｂ、ｐｂの方向の順に、照明システム１０１、ＰＤシステム１０２、投影システム１０３、およびターゲットまたは基板１４を有するターゲットステーション１０４である。荷電粒子光学システム１０１、１０３は、静電および／または電磁レンズを使用して実現される。装置１００の荷電粒子光学部品１０１、１０２、１０３は、装置の光軸に沿ったビームｌｂ、ｐｂの妨げのない伝播を保証するために、高真空で維持される真空ハウジング（図示せず）内に収容される。

照明システム１０１は、例えば、電子またはイオン源１１、仮想源の位置を定義する抽出器構成、イオンビームを使用する場合には粒子フィルタとして使用することもできる汎用ブランキング装置１２（図１には図示せず）、および、粒子光学集光器レンズシステムによって実現される照明荷電粒子光学系１３を備える。図示される実施形態では、粒子源１１は、例えば５ｋｅＶなど適切な運動エネルギーのエネルギー電子を放出する。他の実装形態では、主に特定の種のイオンなど他の荷電粒子を使用することができ、例えば、水素やＡｒ^＋イオンであり、これらは、典型的には数ｋｅＶ（例えば、ＰＤシステム１０２では５ｋｅＶ）の規定の（運動）エネルギーを有し、ΔＥ＝１ｅＶなど比較的小さいエネルギー幅を有する。やはり線源１１で生成されることがある他の望ましくない粒子種をフィルタ除去するために、速度／エネルギー依存フィルタ（図示せず）を提供することができる。また、ビームレットの再位置決め中にビームを全体として遮断するためにフィルタを使用することもできる。集光器レンズシステム１３によって、線源１１から放出された荷電粒子は、広面積の実質的にテレセントリックのビーム（「照明ビーム」）ｌｂに成形される。

ビームｌｂは、次いでブランキングデバイスに照射し、ブランキングデバイスは、その位置を保つのに必要とされるデバイス（図示せず）と共に、ＰＤデバイス１０２（図１の左側にある概略斜視詳細図にも示される）を形成する。ＰＤデバイスは、ビームｌｂの経路内の特定の位置に保持され、したがって、ビームｌｂは、複数のアパーチャ２０によって形成されるアパーチャアレイパターンを照射する。既述のように、各アパーチャを「スイッチオン」または「スイッチオフ」状態にすることができる。「スイッチオン」または「開」状態では、アパーチャは、それぞれのアパーチャを通過するビームレットがターゲットに到達できるようにする。すなわち、アパーチャは、入射ビームに対して透明である。そうでない場合、アパーチャは「スイッチオフ」または「閉」状態にされ、その場合、ビームレットがターゲットに到達することができる前に、（例えば横方向電圧が印加された偏向電極によって）ビーム経路から吸収または他の形で除去されるように、それぞれのビームレットのビーム経路が影響を及ぼされる。したがって、アパーチャは、ビームに対して実質的に不透明または半透明である。これらのアパーチャは、ビームｌｂに対して透明なＰＤデバイスの唯一の部分であるので、スイッチオン状態のアパーチャのパターンは、基板上に露光すべきパターンに従って選択され、それにより、ビームｌｂは、アパーチャ（すなわち、図１ではＰＤシステム１０２の下）から出るパターン形成ビームｐｂに成形される。ＰＤデバイスのアーキテクチャおよび動作を、特にそのブランキングプレートに関して、以下に詳細に論じる。図１には、パターン形成ビームｐｂ内に５つのビームレットのみが図示されているが、ビームレットの実際の数は非常に多く、すなわち、典型的には数千さらには数百万個のオーダーであることが明らかであろう。図示されるビームレットのうち、一番左のものは、スイッチオフ状態で示されている。なぜなら、そのビームレットは、ＰＤデバイス１０２内部で偏向され、荷電粒子投影光学系の第２のクロスオーバｃ２またはその付近に位置された阻止プレート１７上で吸収されるからである。スイッチオン状態である他のビームレットは、プレート１７の中央開口を通過し、したがってターゲット上に投影される。

パターン形成ビームｐｂによって表現されるパターンは、次いで、荷電粒子光学投影システム１０３によって、基板１４（レジストコーティングを有する６インチのマスクブランクなど）に向けて投影される。スイッチオフ状態のビームレットは、阻止プレート１７で吸収されるので、スイッチオン状態のビームレットのみが、スイッチオン状態のアパーチャの像を生成する。投影システム１０３は、本出願人によって実現されているように、例えば、２００：１の縮小を実施する。基板１４は、例えば、ｅＭＥＴタイプのシステムの場合には、レジスト層で覆われた６インチのマスクブランクまたはナノインプリント１×マスクもしくはマスタテンプレートでよく、ＰＭＬ２システムに関しては、基板１４は、粒子感受性レジスト層で覆われたシリコンウェハでよい。基板１４は、ターゲットステーション１０４の基板ステージ（図示せず）によって保持および位置決めされる。

投影システム１０３は、例えば、それぞれクロスオーバｃ１およびｃ２を有する２つの連続する荷電粒子光学投影器セクションから構成される。静電結像システムの技術的な実現は従来技術でよく知られているので、図１では、投影器を実現するために使用される（例えば静電多電極加速レンズ３０および２つの磁気レンズ３１を備える）粒子光学レンズ３０、３１が、記号的にのみ図示されている。本発明の他の実施形態では、適切であれば、磁気および／または電磁レンズが含まれることもある。第１の投影器セクションは、ＰＤデバイスのアパーチャの平面を中間像に結像し、この中間像が、次いで、第２の投影器セクションによって基板表面上に結像される。どちらのセクションも、クロスオーバｃ１、ｃ２を通した縮小結像を採用する。したがって、中間像は倒立像であるが、基板上に生成される最終的な像は正立像である（倒立していない）。縮小率は、どちらのステージに関しても約１４：１であり、２００：１の全体の縮小をもたらす。このオーダーの縮小は、リソグラフィセットアップに特に適しており、ＰＤデバイスの小型化の問題を高める。荷電粒子光学レンズは、主に静電電極から構成されるが、磁気レンズを使用することもできる。

荷電粒子光学システムのさらなる詳細は、上記の従来技術で見ることができる。

像に対して小さな側方シフト、すなわち光軸ｃｘに垂直な方向に沿った側方シフトを導入するための手段として、偏向手段１６が、投影器セクションの一方または両方に提供される。そのような偏向手段は、例えば、米国特許第６，７６８，１２５号で論じられているような多極電極システムとして実現することができる。さらに、軸方向磁気コイルを使用して、必要な場合には基板平面内でのパターンの回転を生み出すことができる。通常、側方偏向は、パターン形成ビームｂｐ自体の横幅に比べてかなり小さく、ほとんどの場合には、ビームレット数個分の幅、または隣接するビームレット間の距離のオーダーであるが、それでも、ビーム幅よりも少なくとも１桁は小さい（この文脈で、ビームレット間の側方距離がビームｂｐの全幅よりもかなり小さいことを理解すべきである）。

ＰＤデバイス１０２で形成されるパターンにより、任意のビームパターンを生成して、基板に転写することができる。

図２を参照すると、ＰＤシステム１０２によって定義されたパターン像ｐｍが、ターゲット１４上に生成される。ターゲット１４は、例えば、レジストで覆われたウェハとしてのものでよい。ウェハ表面は、露光すべき１つまたは複数の領域ｒ１を備える。一般に、ターゲット上で露光されるパターン像ｐｍは、パターン形成すべき領域ｒ１の幅よりも通常は十分に小さい有限サイズｙ０を有する。したがって、走査ストライプ露光ストラテジが利用され、ターゲット上でのビームの位置を絶えず変化させるように、ターゲットが入射ビームの下で移動される。すなわち、ビームは、ターゲット表面にわたって効果的に走査される。図示される実施形態では、これは、（大規模）移動を行うターゲットであり、したがって、大規模移動のためにビーム走査ストラテジは必要とされない。本発明においては、ターゲット上のパターン像ｐｍの相対運動のみが重要であることを強調しておく。

ターゲットとビームの相対移動は、一連のストライプｓ１、ｓ２、ｓ３、…、ｓｎ（露光ストライプ）を形成するようにパターン像ｐｍが領域ｒ１にわたって移動されるように実現される。各ストライプの幅は、走査方向ｓｄに垂直なパターン像ｐｍの幅ｙ０に対応する。完全な１組のストライプが、基板表面の領域全体をカバーする。走査方向ｓｄは、１つのストライプから次のストライプへと交互であることがあるが、図示される実施形態では、走査方向は、すべてのストライプに関して同じであり、例えば図２では左から右であり（これは、左に向かうターゲットの対応する運動によって生成される）、１つのストライプの終了から（右側の）次のストライプの開始までに像を迅速に再位置決めする。ストライプ間の再位置決めは、一般に、本出願人の米国特許第７，７８１，７４８号に記載されているようなビームの一般的な遮断を使用して行われる。

上記のことから、パターン像ｐｍが、複数のパターン画素ｐｘから構成されることが明らかであろう（図３）。しかし、ＰＤシステムのアパーチャフィールド内には有限数のアパーチャしか存在しないので、画素ｐｘの部分集合しか同時には露光することができないことを理解すべきである。同時に露光させることができる画素を、本明細書では以後、主画素ｐ１と呼ぶ（図４参照。図４は、主画素の１つの取り得る空間的配列のみを示す）。主画素ｐ１は、ＰＤシステム１０２のアパーチャ手段２０２でのアパーチャ２０の空間的配列を再現するが、（光学システムの縮小により）異なるスケールであることを理解されたい。オーバーサンプリングのない単純な場合（図４および図１７Ａに示される）には、アパーチャの像は、主画素ｐ１に１対１で対応する。しかし、一般には、画素は、場合によってはより細かい配置グリッド内でのアパーチャ像の中心の位置を表し、したがって、アパーチャ像は、画素の領域よりも大きい領域をカバーすることがある。連続する画素露光サイクルのシーケンス中、パターン像ｐｍは、ターゲットにわたってスイープされて（これは、ターゲットの移動、ビームの移動、またはそれら両方の適切な組合せによって実現される）、ターゲット上のすべての画素ｐｘを連続的に露光する。

図１Ａは、１つのアパーチャアレイプレート２０１および１つの偏向アレイプレート（ＤＡＰ）２０２を有するＰＤデバイス１０２を詳細断面図で示す。これは、基本的には、本出願人の米国特許第６，７６８，１２５号および第７，２７６，７１４号と合致する。照明ビームｌｂは、（図４のアパーチャａｐに対応する）アパーチャ２０のアレイを通ってプレート２０１、２０２を横切る。ＰＤシステム１０２は、積層構成で取り付けられた複数のプレート２０１、２０２を備え、複合デバイスを実現し、複合デバイスの構成要素がそれぞれの特有の機能を果たす。各プレートは、好ましくは、シリコンマイクロシステム技術を用いて実現され、例えば米国特許第７，６８７，７８３号および米国特許第８，１９８，６０１号に概説されるような微細構造技法によって構造が形成されている。ＰＤシステムでのアパーチャの他の可能な規則的配列は、米国特許第６，７６８，１２５号に記載されているような長方形配列またはラインの千鳥配列である。

入射ビームの方向での最初のプレートは、アパーチャアレイプレート（または略してアパーチャプレート）２０１である。アパーチャプレート２０１は、衝突する荷電粒子ビームｌｂの大半を吸収するが、荷電粒子は、規定の形状の複数のアパーチャ２０を通過し、したがって複数のビームレットを形成することができる。より良く理解できるように、ビームレットのうち２つのビームレットｂ１、ｂ２のみが図示されている。ビームレットを成形する役目の他に、アパーチャプレート２０１は、後続のプレートを照射損傷から保護する働きもする。局所帯電を防止するために、アパーチャプレートは、適切な層２１０、通常は酸化物を形成しない金属層（例えばイリジウム）でコーティングされることがある。米国特許第６，８５８，１１８号に概説されているように、イオンビームを使用するとき、層２１０およびその形成方法は、シリコン結晶マトリックス中に照射粒子が取り込まれるのを防止するように適切に選択される。照射粒子の取込みは、膜応力の変化を引き起こすことになる。

アパーチャアレイプレート２０１に続いて下流に、偏向器アレイプレート２０２（ＤＡＰ；装置１００の文脈ではその機能に鑑みてブランキングプレートとも呼ぶ）が提供される。このプレートは、選択されたビームレットを偏向し、したがってそれらのビーム経路を変える働きをする。ＤＡＰは、複数のいわゆるブランキング開口を有し、ブランキング開口はそれぞれ、アパーチャアレイプレート２０１のそれぞれのアパーチャに対応する。上述し、図１および図１Ａに図示したように、ＤＡＰでのブランキング開口は、アパーチャアレイプレートの開口よりも大きい。

ＤＡＰの各ブランキング開口は、電極２２０、２２１、２２０’、２２１’によって形成されたビームレット偏向手段を設けられ、これは、開口を通って横断する荷電粒子を個別に偏向し、したがって開口を横切るビームレットをその経路から逸らすことを可能にする。例えば、ビームレットｂ１は、パターン定義システム１０２の後続のより大きな開口を、偏向されることなく横断する。なぜなら、ビームレット偏向電極のそれぞれの組によって形成されるビームレット偏向手段が通電されていないからであり、これは、ここでは、活性電極２２１と関連の接地電極２２０との間に電圧が印加されないことを意味する。これは、アパーチャの「スイッチオン」状態に対応する。ビームレットｂ１は、影響を受けずにパターン定義システム１０２を通り、クロスオーバを通って粒子光学システムによって集束され、荷電粒子投影光学系によって引き起こされる縮小を伴ってターゲット上に結像される。例えば、本出願によって実装されるシステムでは、２００：１の縮小率が実現された。対照的に、ビームレットｂ２を用いて示されるように、「スイッチオフ」状態は、このアパーチャのビームレット偏向手段に通電することによって、すなわち、対応する接地電極に対して活性電極２２１’に電圧を印加することによって実現される。この状態では、電極２２０’、２２１’によって形成されるビームレット偏向手段は、対応するビームレットｂ２の経路を横切る局所電界を発生し、それにより、ビームレットｂ２をその垂直経路ｐ０から偏向方向に偏向する。その結果、ビームレットは、荷電粒子光学システムを通る途中に、変えられた経路ｐ１に従い、光学システム内に提供された吸収手段で吸収され、ターゲットには到達しない。したがって、ビームレットｂ２は遮断される。ビーム偏向角度は、図１７では大きく誇張されている。この角度は、一般には非常に小さく、典型的には１０００分の０．２〜１ラジアンである。

スイッチオン状態のアパーチャのパターンは、基板上に露光すべきパターンに従って選択される。したがって、実際のパターンでは、すべての画素が完全照射量で露光されるのではなく、実際のパターンに従っていくつかの画素が「スイッチオフ」状態にされる。任意の画素に関して（または同等に、画素をカバーするあらゆるビームレットに関して）、露光照射量は、画素露光サイクル毎に異なることがあり、画素が「スイッチオン」状態にされているか「スイッチオフ」状態にされているかには関係なく、ターゲット上に露光または構造化すべきパターンに応じて決まる。しかし、本発明の説明において、実際のパターンの実現形態は重要でない。したがって、以下の説明では、個々の選択されたビームレットをスイッチオフ状態にすることができることは考慮に入れない。すなわち、露光されるパターンがターゲット領域を完全にカバーするかのように、すべてのビームレットがスイッチオン状態（ターゲット上で活性の状態）で常に図示される。実際の実装形態では、パターンが重畳され、これは、ターゲットの照射の過程でかなりの数のビームレットをスイッチオフ状態にすることを必要とすることを念頭に置くべきである。

以下に論じる図は、別段の記載がない限り、ビームの方向で見た、ターゲットの表面上の領域の図（平面図）である。

照射量レベル
図６Ａ〜Ｃを参照して以下に詳細に論じるように、基板１４が連続的に移動される間に、同じ走査移動中に一連のアパーチャの像によって、ターゲット上の同じイメージ要素、すなわちパターン画素ｐｘが複数回カバーされる。同時に、ＰＤシステムでのパターンは、ＰＤシステムのアパーチャを通って段階的にシフトされる。したがって、ターゲット上のある位置での１つのイメージ要素を考えると、そのイメージ要素をカバーするときにすべてのアパーチャがスイッチオン状態にされる場合、これは、最大露光照射量レベル、すなわち１００％に対応する「白色」陰影をもたらす。「白色」陰影に加えて、より低い照射量レベル（「グレー陰影」とも呼ぶ）に従ってターゲットでのイメージ要素を露光することも可能であり、グレー陰影は、最小露光照射量レベル（「黒」）と最大露光照射量レベル（白）との間を補間する。グレー陰影は、例えば、ライン内の対応する数のアパーチャをスイッチオン状態にすることによって実現することができる。例えば、３２個のアパーチャのうちの８個が、２５％のグレーレベルを与える。別の手法は、関連するアパーチャに関する遮断されていない露光の期間を減少することである。したがって、イメージ要素の値を制御する信号は、グレースケールコード、例えばｎビットの２進数として符号化された整数によって表される。異なる数のグレー陰影が存在することもある。

図３は、１０×１８＝１８０画素のサイズを有する結像されるパターン１５の単純な例を示す。ここで、露光領域のいくつかの画素ｐ１００は、１００％のグレースケールに露光され、他の画素ｐ５０は、完全グレーレベルの５０％のみに露光される。残りの画素は、０％照射量に露光される（全く露光されない）。当然、本発明の現実的な用途では、標準的な像の画素の数ははるかに大きい。しかし、図３では、より見やすくするために、画素の数は、１８０個のみである。また、一般に、０％〜１００％のスケールの範囲内で、はるかに多くのグレーレベルが使用される。

図４は、基本的なレイアウトに従った主画素ｐ１（すなわちターゲット上の一度に露光可能な画素）の配列を示し、また、以下で使用されるいくつかの量および略記を示す。暗い陰影で図示される主画素ｐ１を形成する、ターゲット上に投影されるアパーチャ像の配列が図示されている。主軸ＸおよびＹは、ターゲット運動の前進方向および垂直方向にそれぞれ対応する。各アパーチャは、それぞれ方向ＸおよびＹに沿って幅ａ_ｘおよびａ_ｙを有する。アパーチャは、それぞれＭ_ｘおよびＭ_ｙ個のアパーチャを有する列および行に沿って配列され、列および行での隣接するアパーチャ間のオフセットは、それぞれＮ_ｘおよびＮ_ｙである。その結果、各アパーチャに、Ｎ_ｘａ_ｘ×Ｎ_ｙａ_ｙの面積を有する概念上のセルＣ１が属し、アパーチャ配列は、長方形に配列されたＭ_ｘＭ_ｙ個のセルを含む。以下では、これらのセルＣ１を「露光セル」と呼ぶ。ターゲット上に投影される完全なアパーチャ配列は、ｘ０＝Ｍ_ｘＮ_ｘａ_ｘ×ｙ０＝Ｍ_ｙＮ_ｙａ_ｙの寸法を有する。

本明細書における以下の論述では、一般性を制限することなく、すべてのさらなる説明に関して、長方形グリッドの特殊な場合として正方形グリッドを仮定し、ａ＝ａ_ｘ＝ａ_ｙ、Ｎ＝Ｎ_ｘ＝Ｎ_ｙ、およびＭ＝Ｍ_ｘ＝Ｍ_ｙ（Ｍは整数）を設定する。したがって、「露光セル」は、ターゲット基板上で（Ｎａ）^２のサイズを有する。

２つの隣接する露光位置の間（すなわち画素間で中心から中心へ）の距離を、以下では、ｅと表す。一般に、距離ｅは、アパーチャ像の幅ａとは異なることがある。最も単純な場合には、２×２露光セルＣ３の配列の例に関して図１７Ａに示されるように、ａ＝ｅであり、１つのアパーチャ像ａｉ０（または「主画素」ｐ１）が１つの画素（の公称位置）をカバーする。

図１７Ｂに例示される（ならびに米国特許第８，２２２，６２１号および米国特許第７，２７６，７１４号の教示に従う）別の興味深い場合には、ｅは、アパーチャ像の幅ａの分数ａ／ｏでよく、ｏ＞１は、オーバーサンプリング率とも呼ばれる整数である。この場合、様々な露光の過程で、アパーチャ像は、空間的に重畳し、現像すべきパターンの配置のより高い解像度を可能にする。その結果、アパーチャの各像は、一度に複数の画素、すなわちｏ^２個の画素をカバーし、ターゲットに結像されるアパーチャフィールドの領域全体が、（ＮＭｏ）^２個のイメージ要素を備える。

アパーチャ像の配置の観点から、このオーバーサンプリングは、いわゆる配置グリッドに対応し、配置グリッドは、（空間内でより細かいので）ターゲット領域を単純にカバーするのに必要なグリッドとは異なる。図１７Ｂは、配置グリッドの一例を例示し、特に、パラメータＮ＝２およびＭ_ｘ＝Ｍ_ｙ＝２（図１７Ａと同様）、ならびにｏ＝２のオーバーサンプリングを有する露光セルＣ４を有するアパーチャアレイの像を例示する。４つのアパーチャ像ａｉ１（破線）が、Ｘ方向とＹ方向の両方でピッチｅを有する規則的なグリッド上での公称位置からオフセットされた公称位置に印刷される。アパーチャ像のサイズは依然として同じ値ａであるが、配置グリッドのピッチｅは、ここでは、ａ／ｏ＝ａ／２である。公称位置に対するオフセット（配置グリッドのオフセット）も、サイズがａ／２である。同時に、各画素の照射量および／またはグレー陰影が適用（縮小）されることもある。その結果、サイズａの領域が印刷されるが、より細かい配置グリッドにより、配置精度が向上される。

図１７Ｂと図１７Ａとの直接の比較から、アパーチャ像の位置は、（アパーチャ像同士が重畳しながら）前よりも２倍細かく配置グリッド上に配列されることが分かる。露光セルＣ４は、ここでは、書込みプロセス中にアドレスすべき（Ｎｏ）^２個の位置（すなわち「画素」）を含み、したがって前よりもｏ^２倍多い画素を含む。それに対応して、図１７Ｂでのｏ＝２を有するオーバーサンプリングの場合には、アパーチャ像のサイズａ×ａを有する領域ａｉ１は、ｏ^２＝４個の画素に関連付けられる。

したがって、本発明の以下の説明は、任意のグリッドオフセットを有する配置グリッドの一般的な場合に関するものであり、配置グリッドのピッチは、アパーチャ像ａのサイズと等しいか、またはそれよりも小さい。

部分グリッドを使用する画素の露光
図５〜図８は、パラメータｏ＝１、Ｎ＝２に関する、本発明による露光方法の第１の実施形態による画素の露光方式の一例を示す。まず図５を参照すると、１つの露光セルが、画素が露光されるすべての露光セルの代表として図示されている。露光セルは、それぞれｐ１１、ｐ１２、ｐ２１、およびｐ２２と表されるＮ^２＝４個の画素を備える。本発明によれば、画素は、異なる組に分割され、これらの組を、「部分グリッド」または単に「グリッド」Ｇ１、Ｇ２と呼び、これらのグリッドＧ１、Ｇ２は、好ましくは対応する配列で、好ましくは同数の画素を含む。通常、部分グリッドの数ｎ_ｇは、露光セルの幅の数Ｎと同じになるように選択される。したがって、この場合、ｎ_ｇ＝２である。図示される例では、画素ｐ１１、ｐ２１が第１のグリッドＧ１を形成し、画素ｐ１２、ｐ２２が第２の画素Ｇ２に属する。部分グリッドＧ１、Ｇ２は異なる画素を含むが、まとめ合わせると、セル内部のパターン画素全体に組み合わさる。図示される実施形態では、同じグリッドに属する画素の位置は、（２次）露光セルの各行および各列が各グリッドのただ１つの画素を含むように選択される。

図６Ａ〜図６Ｃは、本発明によるターゲット上の領域を露光するプロセスを例示する。図６Ａは、１つのストライプが露光される様子を例示する。一連のフレームが図示されており、上（より早い）から下（より遅い）に時間ｔが増加する。露光される画素が、（与えられるグレーレベルによって定義されるそれらの実際の露光量には関係なく）暗色で示されており、前に露光されている画素は、ドットハッチングで示されている。この図でのパラメータ値は、ｏ＝１、Ｎ＝２である。また、長方形ビームアレイは、Ｍ_ｘ＝８およびＭ_ｙ＝６と仮定される。ターゲットは、左へ連続的に移動し、ビーム偏向は、図の左側に示されるように、シーソー関数で制御される。長さＴ１の各時間間隔中、ビーム像は、ターゲット上のある位置で固定されたままである。したがって、ビーム像は、一連の位置ｐ１１、ｐ２１、ｐ１１’を通過するように図示されており、これらの位置は、同じ符号の図５の画素位置に対応する。本発明によれば、１つのストライプで、１つのグリッドに属する画素が露光される。したがって、図６Ａは、第１のグリッドＧ１に関連付けられる第１のストライプｓ１１の露光のプロセスを示す。図６Ａでの位置ｐ１１’は、画素ｐ１１でのグリッドＧ１内での新たなサイクルの開始を表すが、追加の長手方向オフセット２Ｌ_Ｇを伴う。位置ｐ１１’で、位置ｐ１１でもカバーされた多くの画素がカバーされることに留意されたい。実際、ストライプｓ１１の過程にわたって、１つの画素を複数の時間中に露光することができ、これは、「グレー陰影」の項で上で説明したようにグレー陰影を定義できるようにする。プロセスは、ストライプｓ１１の全長にわたって繰り返され、関連のグリッドＧ１に属するストライプ内のすべての画素を露光する。

したがって、セルサイズＮａの垂直距離を有して垂直方向で位置決めされたビームレットの水平線が、ターゲット上の画素の並列書込みを可能にし、ビームレットの複数のラインは、「走査コーム」を形成し、これは、セルの横幅ｙ０を有するストライプの露光を可能にする。

各位置ｐ１１、ｐ２１、…での露光時間Ｔ１は、ターゲット運動による長さに対応し、すなわち、Ｌ_Ｇ＝ｖ・Ｔ１であり、これを「露光長さ」と呼ぶ。したがって、グリッドの画素の１つのサイクルは、時間間隔ｎ_ｇＴ１内で露光される。

ビームレットは、偏向器１６（図１）に偏向電圧を印加することによって、セル内部の同じ画素位置に対応する１組の画素の露光中に、Ｌ_Ｇの距離にわたってターゲットと共に移動される。すなわち、時間間隔Ｔ１中、すべてのビームレットが、基板の表面に対して固定位置を保つ。距離Ｌ_Ｇに沿ってターゲットと共にビームレットを移動させた後、ビームレットは、瞬時に（非常に短い時間内に）再配置されて、グリッド内部の次の画素セットの露光を開始する。ステージ移動は、図では左に向かうものであり、右に向かうパターン像の全体的な走査移動を生み出す。グリッドＧ１の位置ｐ１１、ｐ２１を通る完全なサイクル後、シーケンスが新たに始まる。上記のことから、図６Ａおよび図６Ｂを参照して、グリッド内部の画素の完全なサイクルの完了により、全体の変位は、Ｘ方向（走査方向）に平行であり、Ｌ＝ｎ_ｇ・Ｌ_Ｇの累積長さを有し、一方、個々のオフセットの垂直成分は互いに相殺することが明らかであろう。露光長さの値は、好ましくは画素ｐ１の幅の整数倍として、好ましくはターゲット上の画素ｐ１間（または同等にビームレット間）の長手方向距離よりも大きくなるように適切に選択される（長手方向距離は、主走査方向ｓｄに沿って測定した距離を意味する）。

この方法によって、任意の長さのストライプを書き込むことができ、グリッドＧ１に関連付けられるストライプｓ１１の例に関して図６Ｂに図示されるように、配置グリッドにわたって繰返しサイクリングすることによって、１つのグリッドのすべての画素を露光する。ストライプの開始時および終了時に、この露光方法は、連続するカバーを生成しないことがあり、したがって、完全には埋められていない幅Ｌ−Ｌ_Ｇのマージンｍｒが存在する。

図６Ｃに例示されるように、他方のグリッドＧ２（または、ｎ_ｇ＞２の場合には複数の他のグリッド）に属する画素の露光は、別のストライプｓ２１を書き込むことによって行われる。本発明によれば、異なるグリッドのストライプの配置は、走査方向に垂直なオフセットを有するものである。ストライプｓ１１、ｓ２１の重畳領域内部で、以上のようにして露光された画素は、組み合わさって、露光すべき画素を完全にカバーする。しかし、図７および図８を参照して以下により詳細に説明するように、ストライプｓ１１、ｓ２１は、一般には、直に連続的な順序では露光されない。

本発明によれば、ストライプの結像は、いくつかのパスに従って行われ、各パスが、複数のストライプを含む。好ましくは、各パスのストライプは、露光セルの同じ部分グリッドに関連付けられ、１つのパスのストライプは、好ましくは横並びに位置され、それにより、露光すべき領域の（ストライプの走査方向ｓｄにわたって測定した）全幅をカバーする。

露光すべきターゲットの例示的な副領域を示す図７および図８を参照すると、第１の実施形態は、２つのパスｐｓ１、ｐｓ２を含む。第１のパスｐｓ１では、ストライプｓ１１、ｓ１２、ｓ１３が、連続的な順序で露光され、それにより、グリッドＧ１に属する画素を露光する（分かりやすくするために、図７および図８の図示では、各ストライプ内部の画素の数は減少されている）。図７では、文字Ａ、Ｃ、Ｅが、それぞれストライプｓ１１、ｓ１２、およびｓ１３によって露光可能な画素を表している。１つのパスのストライプｓ１１〜ｓ１３は、ターゲット上の領域にわたって連続的なグリッドを生成するように、好ましくは横並びに位置される。このようにすると、それぞれ個々の幅ｙ０を有するストライプが、Ｙ方向に沿って（すなわち走査方向ｓｄにわたって）露光すべき領域Ｒｒの全幅Ｒｙをカバーする。ストライプｓ１１〜ｓ１３は、図示される領域の各側に延びることがあり、第１のパスｐｓ１は、ストライプｓ１３が結像された後に、さらなるストライプ（図示せず）で続くことがある。第１のパスｐｓ１のすべてのストライプの完了後、図８に示されるように、別のパスｐｓ２のストライプが実施される。ストライプｓ２１、ｓ２２は、第２のグリッドＧ２内に形成された画素を露光する。図８は、２つのストライプｓ２１、ｓ２２を示し、これらは、それぞれ文字ＢおよびＤによって表される画素を露光する。したがって、各パスｐｓ１、ｐｓ２は、それぞれのパス中に露光可能なパターン画素の部分グリッドＧ１、Ｇ２の１つと関連付けられる。まとめ合わせると、グリッドＧ１、Ｇ２の画素は、露光すべき領域内の複数のパターン画素全体に組み合わさる。すなわち、第２のパスｐｓ２は、第１のパスｐｓ１で取り残された画素を露光し、逆も成り立つ。ストライプｓ１１の最初の半分を露光するために、およびまた全幅Ｒｙのこの部分をカバーするために、追加の「エッジストライプ」ｓ２０（画素パターンには示さず）が実施されることがあり、ここでは、画素の上側半分のみが露光され、一方、画素の下側半分は、ストライプｓ２０の全長に沿ってスイッチオフ状態のままである。

図５〜図８には（見やすくするために）実際のパターン像情報は示されていないが、露光すべき実際のパターンの情報が、図５〜図８に示されるようなターゲット上で露光される画素に重畳されることは明らかであろう。すなわち、ストライプ中に露光される各画素は、完全露光レベルではなく、実際のパターンに従ったグレーレベルを与えられる。さらに、ターゲット上の相互に異なる公称位置の画素を露光するために、異なるグリッドのストライプが使用されるので、一般に異なる露光情報をインポートする実際のパターンの異なる画素位置（グレーレベル）が、様々な部分グリッドのこれらの画素によって露光可能である。例示として、図６Ｃは、ストライプｓ１１、ｓ２１の重畳領域内部に生成される実際のパターン１５’の簡略化された例を示す。現実的な例では、各画素は、実際のパターン１５’の実際のグレーレベルに従って露光される。

図１５は、ストライプ書込みのために使用されるＰＤデバイス内のアパーチャ配列Ａ２に関するさらなる例を与える。この実装変形形態では、ＰＤデバイスの寸法は、Ｍ_ｘ＝４、Ｍ_ｙ＝２、Ｎ_ｘ＝Ｎ_ｙ＝Ｎ＝２であり、アパーチャ像のサイズは、ａである。画素は、この例では、（一般性を失わずに）ｏ＝１のオーバーサンプリング率で書き込まれる。したがって、「露光セル」Ｃ２は、Ｎａ×Ｎａのサイズを有し、セル毎にＮ^２個の画素がアドレスされなければならない。図１５で、１時点で露光されるアパーチャ像（陰影付きで図示される）は、参照符号Ａｐ_０，０、…、Ａｐ_３，１、すなわちＡｐ_ｉ，ｊによって表され、２つの添字ｉ＜Ｍ_ｘ、ｊ＜Ｍ_ｙが、アパーチャアレイ内部でのそれらの位置を表す。

図１６は、ｎ_ｇ＝２に関する本発明による図１５のＰＤデバイス構成の適用例を示す。まず、幅Ｍ_ｙ×Ｎ×ａを有するストライプｓ１１が、第１のパスｐｓ１で書き込まれる。露光される画素は、タイプＡ_ｉ，ｊ（０≦ｉ＜Ｍ_ｘ、０≦ｊ＜Ｍ_ｙ）の参照符号で図に示され、グリッドＧ１上に位置される。セルＣ２毎にＮ^２／ｎ_ｇ＝２個の画素のみが書き込まれ、基本的な書込み速度の２倍となることに留意されたい（すなわち、画素の半分にしかアドレスしないことによって、第１のパスで２倍の速さでストライプが完了される）。すべての所要の画素が露光されることを保証するために、走査方向に沿った像の移動中に追加の側方偏向が導入され、したがって、アパーチャ像は、グリッドＧ１に属するすべての所要のパターン画素位置をカバーすることができる。これは、例えば、偏向手段１６によって提供することができる。次のステップで、同じ方法を採用してさらなるストライプｓ１２が書き込まれ、画素は、タイプＣ_ｉ，ｊの参照符号で図面に示されている。

第２のパスｐｓ２において、（ストライプｓ１１、ｓ２１の）ストライプ幅の半分に等しいオフセットを有するストライプｓ２０、ｓ２１が書き込まれる。この第２のパスにおいて、グリッドＧ１と異なるグリッドＧ２上の画素が印刷される（図１６では、ストライプｓ２１の画素は、Ｂ_ｉ，ｊと表され、ストライプｓ２０の画素は、空白のままである）。

したがって、本発明は、２つの主要な利点を実現する。第１に、１つの露光セル内部で、隣接する画素が、（ＰＤデバイスの主軸に対して）直接隣接しないアパーチャによって書き込まれる。これは、より明瞭にするために小さなＰＤデバイスが選択されたこの単純な例よりも、Ｍ_ｘ＞＞４およびＭ_ｙ＞＞２を有する大きなＰＤデバイスに関して一層顕著である。

第２の利点として、画素の一部（ここでは半分）のみがパス毎に書き込まれ、その一方で、互いに素の部分（ここではもう半分）は後続のパスで書き込まれるので、２つ（ｎ_ｇ＝２）のパスが、より小さい全体の書込み速度をもたらさないことに留意されたい。その結果、全体の書込み速度は、個々のストライプ間のステージ再位置決めによるオーバーヘッド時間を無視できる限り、ほぼ同じままである。

ｓ２０に等しい幅を有する不完全な半分のストライプは、すべてのビームレットがスイッチオフされた状態で印刷され、したがって、この半分のストライプ内にあるすべての画素が暗色である／露光されないことに留意されたい。

図９は、本発明による方法の第２の実施形態を例示する。この場合、ストライプｕ１１、ｕ１２は、それらの長手方向縁部に沿って小さな領域ｍ１２で重畳している。この領域ｍ１２を、「オーバーラップマージン」と呼ぶ。同様に、ストライプｕ１２は、オーバーラップマージンｍ２３で次のストライプｕ１３と重畳する。第２のパスで、ストライプｕ２１、ｕ２２は、オーバーラップマージンｍ２に沿って重畳する。個々のストライプｕ１１〜ｕ２２の結像は、基本的には、図５〜図９の前の実施形態と同じである。オーバーラップマージンで露光される画素は、関連するストライプの１つのみにおいて露光される。例えば、図１０は、オーバーラップマージンｍ１２の詳細を示す（より見やすくするために、図１０の図示では、オーバーラップマージン内の画素の数は小さい；現実的な実装形態では、オーバーラップマージンの幅は、数十さらには数百画素でよい）。オーバーラップマージン１２において、グリッドＧ１に関連付けられる各画素は、それぞれ文字ＡおよびＣによって示されるように、ストライプｕ１１またはｕ１２で露光され、一方、グリッドＧ２の画素は、文字Ｂによって示されるように、第２のパスでストライプｕ２１によって露光される。したがって、オーバーラップマージンｍ１２は、画素ＡとＣの「混合」を示す。オーバーラップマージンｍ１２の外側の隣接領域では、グリッドＧ１の画素は、「混合」されず、それらはすべてタイプＡ（ストライプｕ１１；マージンの下）またはタイプＣ（ストライプｕ１２；マージンの上）である。各オーバーラップマージンｍ１２、ｍ２３、ｍ２は、異なるパスからのストライプｕ２１、ｕ２２、ｕ１２の領域内部、好ましくは中央付近または中央に完全に位置されることに留意することが重要である。したがって、各パスに関して、ストライプｕ１１〜ｕ１３（第１のパス）とｕ２１、ｕ２２（第２のパス）が、ターゲット上の露光すべき領域Ｒ２の全幅Ｒｙ’をカバーする。

本発明において、グリッドの数ｎ_ｇが２よりも大きくてもよいことは明らかであろう。図１１は、Ｎ＝ｎ_ｇ＝３を有する一例を例示する。９個の画素を有する露光セルが、３つの部分グリッドＧａ、Ｇｂ、Ｇｃに分散され、各部分グリッドが同数の画素を含む。したがって、グリッドＧａは、画素位置ｐ１ａ、ｐ２ａ、およびｐ３ａを備える。グリッドＧｂは、画素ｐ１ｂ〜ｐ３ｂによって形成され、グリッドＧｃは、画素ｐ１ｃ〜ｐ３ｃを有する。図１２を参照すると、各グリッドＧａ、Ｇｂ、Ｇｃに関して、それぞれのパスｐｓａ、ｐｓｂ、ｐｓｃで一連のストライプｓａ１、ｓａ２、…、ｓｃ２が実施される。第１のパスｐｓａのストライプｓａ１〜ｓａ３は、図１０を参照して論じたようなオーバーラップマージンを形成するように重畳しており、他の２つのパスのストライプｓｂ１とｓｂ２、ｓｃ１とｓｃ２も同様である。ストライプは、好ましくは、Ｙ方向に沿って互いにオフセットされ、それにより、各オーバーラップマージンは、他のパスのそれぞれのストライプの領域内に完全に入る。すなわち、異なるパスのオーバーラップマージンは、好ましくは重畳しない。したがって、異なるパスのストライプ間のオフセットは、（オーバーラップマージンの幅を割り引いて）ストライプ幅ｙ０の整数倍から、ストライプ幅ｙ０の分数だけ異なり、この分数は、例えば、パスの数（またはグリッドの数ｎ_ｇ）の逆数とストライプ幅ｙ０との積に実質的に等しい。

図１３は、各部分グリッドＧａ’〜Ｇｃ’の画素位置が１ライン内にある、部分グリッドレイアウトの１つの可能な変形形態を示す。このレイアウトを用いると、ストライプの露光においてＸ方向のみに沿ってパターン像をシフトすれば十分であり、したがって、Ｙ方向に沿った小さなビームシフトの必要をなくす。

最初のｎ_ｇ−１パスに関する画素位置のシーケンスは、実際には任意であり、プログラムされることがある。唯一の制約は、後続のパスの部分グリッドが互いに異なり、好ましくは、前のパスと互いに素であることである。最後のパスで、部分グリッドはもはや任意ではなく、すべての前のパスに従い、残りの画素をカバーする。

ｎ_ｇ＝２の特殊な場合には、第１のパスの画素位置のシーケンスのみが任意である。

ここまでの実施形態において、パスは、時間的に連続して行われ、すなわち、まず、第１のパスのすべてのストライプが露光され、次いで、第２のパスのすべてのストライプが露光され、以下同様に続く。これは、ストライプの時間的シーケンスの１つの好ましい方法であるが、一般に、本発明の範囲内で、ストライプを露光する時間的順序を自由に変えることが可能である。

ストライプグループ
図１４Ａは、ストライプの時間的順序の別の好ましい変形形態を示す。ここで、１つのパスｐｐ１、ｐｐ２のストライプがグループとして露光されて、ターゲット上に露光すべき領域Ｒ３の領域Ａ１ａ、Ａ１ｂ、Ａ１ｃ、…をカバーする。各領域Ａ１ａ〜ｃは、領域Ｒ３内部のストライプ形状の副領域であり、ｋ本のストライプ（図示される例ではｋ＝４）を備えるが、これらの領域は互いに分離され、すなわち領域Ａ２ａ、Ａ２ｂ、…によって互いに分離され、領域Ａ２ａ、Ａ２ｂ、…は、一連の領域Ａ１ａ、Ａ１ｂ、Ａ１ｃ、…が完成した後で露光される。より具体的には、ストライプ露光のシーケンスは以下のようである。第１に、ストライプの第１のグループｔ１ａのストライプｓ１ａ１〜ｓ１ａ４が、第１のパスｐｐ１に関連付けられる第１のグリッドに従って実施され、次いで、ストライプの第２のグループｔ２ａのストライプｓ２ａ１〜ｓ２ａ４が、第２のパスｐｐ２に関連付けられる第２のグリッドに従って実施される。したがって、グループｔ１ａ、ｔ２ａのストライプが第１の領域Ａ１ａを露光し、実質的に（すなわち、領域Ａ１ａの２つの長手方向縁部に沿った側方「エッジストライプ」を除いて）カバーする。次に、第３のグループｔ１ｂのストライプｓ１ｂ１〜ｓ１ｂ４を実施し、次いで第４のグループｔ２ｂのストライプｓ２ｂ１〜ｓ２ｂ４を実施することによって、領域Ａ１ｂが露光される。その後、領域Ａ１ｃが露光され、以下同様である。領域Ａ１ａ、Ａ１ｂ、Ａ１ｃ、…のこのシーケンスの後、別のシーケンスが、領域Ａ２ａの露光を開始し、これは、領域Ａ１ａのものと同様に行われる。

当然、この例は、他の数のパス、グループ、およびグループ内のストライプの数を有する場合にも拡張することができる。この変形形態を要約すると、パスは、時間的に織り交ざる順序で行われ、ここで、同じパスのいくつかの隣接するストライプが直に連続的な順序で実施され、交互に替わるパスに関してストライプのグループが実施され、すなわち、１つのパスに属する１グループのストライプの後に、異なるパスの１グループのストライプが実施される。

スパースストライプ
図１４Ｂに例示される別の変形形態では、各グループでのストライプの数が最小であり、すなわち、各グループが、各パス毎にただ１つのストライプを含む（ｋ＝１）。本明細書では「スパースストライプ」と呼ぶこの変形形態は、図１４Ａの手順の限定的なケースと見ることができる。ストライプを露光する時間的シーケンスのこの変形形態では、各ストライプと、同じパスの直後のストライプとの間に広いピッチが存在する。この「広いピッチ」ｙｐ０は、少なくとも１つのストライプ２つ分の幅よりも大きいが、典型的には、幅ｙ０の倍数であり、すなわち、ｙｐ０＝ｍ・ｙ０である。乗数ｍは、少なくとも２であり、好ましくは整数である。典型的には、乗数は、２よりも十分に大きい。特に、図１４Ｂの特定の例では、領域Ｒ４の範囲は、Ｙ方向に沿って、基本幅ｙｐ０のｎ＝３個の副領域Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃに分割される（一般に、ｎは、１よりも大きい任意の整数値を取ることができる）。したがって、領域Ｒ４の全幅は、Ｒｙ４＝ｎ・ｙｐ０である。前の例と同様に、領域Ｒ４内のすべてのストライプが、平行に向けられ、好ましくは同じ長さＲｘを有する。各副領域は、各パス毎にｍ本のストライプによって露光されるが、図１４Ｂでタイプ＃ｉの符号＃１、＃２、…によって示されるような時間的順序であり、ここで、整数ｉは、「時間指数」と解釈することができる。したがって、第１のパスは、以下の順序で、ｎ・ｍ本のストライプを備える。ｋ１ａ１、ｋ１ｂ１、ｋ１ｃ１、ｋ１ａ２、ｋ１ｂ２、ｋ１ｃ２、…ｋ１ａｍ、ｋ１ｂｍ、ｋ１ｃｍ（文字ａ、ｂ、ｃはそれぞれ、図１４Ｂでのｎ＝３個の副領域Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃを表す）。その後、第２のパスのストライプｋ２ａ１、…ｋ２ａｍ、ｋ２ｂ１、…が、同様の順序で実施される。第２のパスｋｐ２の第１のストライプｋ２ａ１は、第１のパスの最後のストライプｋ１ｃｍの直後に続くので、１＋ｎ・ｍの「時間指数」を有すると見ることができ、第２のパスのさらなるストライプに関しても以下同様である。図１４Ｂでは、より見やすくするために、すべてのストライプが図示されているわけではない。さらに、第１のパスｋｐ１に関する各副領域の最後のストライプｋ１ａｍ、ｋ１ｂｍ、ｋ１ｃｍが、一点鎖線で示され、第２のパスｋｐ２の第１の副領域の最後のストライプｋ２ａｍが、点線で示されている。

当然、他の実現形態では、スパースストライプ手法のストライプのシーケンスを変えることもできる。特定の修正形態では、ストライプの露光のシーケンスは、１つのパスの各組のｎ本のストライプ後、次のパスの１組のｎ本のストライプが実施されるようなものでよい。複数のパスにわたってこのようにサイクリングした後、処置は、各副領域に関して次のストライプで継続される。したがって、図１４Ｂで示されるストライプに関して、どちらのパスのストライプに関しても、この変形形態の露光のシーケンスは、以下のようである。ｋ１ａ１、ｋ１ｂ１、ｋ１ｃ１、ｋ２ａ１、ｋ２ｂ１、ｋ２ｃ１、ｋ１ａ２、…。

すなわち、「スパースストライプ」方法を用いる場合、１つのパスに属する各副領域のストライプ（例えば、第１のパスｋｐ１）をグループとみなすことができ（例えば、それぞれ副領域Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃに関するグループＢ１ａ、Ｂ２ａ、Ｂ３ａ）、ストライプを書き込む時間シーケンスは、各ストライプの後に、典型的には同じパスの（しかしまた場合によっては異なるパスの）異なるグループ（グループＢ２ａ、Ｂ２ｂ、Ｂ２ｃ）の隣接していないストライプが続くようなものである。

「スケジューラ」：書込み手順の決定
本発明のさらなる態様によれば、（典型的な実装形態では、６×６インチの標準のマスクブランクでよい）基板上に書き込むべきレイアウトを、適切な様式でストライプ形状のセグメントに分割できるようにする方法が提案される。これは、図１８を参照して以下に述べるように、適切なソフトウェアプログラムに実装することができるアルゴリズムによって行われる。アルゴリズムは、入力８００として、基板上に形成すべきレイアウト、例えば大きな１組の多角形状のベクトルデータを受け取る。

この方法は、構造をいくつかのストライプまたはストライプのグループに分割し、これらのストライプを基板に書き込む有利な時間的シーケンスを選択する有利な手法を提供する。解決すべき主要な技術的問題は、マスク書込みツールが、書込みプロセス中に荷電粒子のビームによって基板に加えられる熱負荷を受けやすいことである。前述のように、ビームは、エネルギー粒子、例えば５０ｋｅＶの運動エネルギーを有する電子からなる。１μＡの総ビーム電流に関して（すべての個々のビームレットがスイッチオン状態にされる場合）、これは、約１０^４μｍ^２のイメージフィールドに集中される０．０５Ｗの基板上での加熱パワーに対応する。局所化された加熱パワーは、基板の露光部分での大きな温度上昇、したがって基板の歪および応力を急速に生じる。現代の機器を用い、冷却および材料の選択に最大限に留意したとしても、６インチ水晶−ガラスマスクブランクの場合に関して、（典型的には）１〜２Ｋの温度上昇により、電子ビームの位置と基板上のターゲット位置との間に数ナノメートルの相対変位が生じることがある。これは、ナノメートル以下の公差要件を超える歪の影響をもたらすので、ビームレット配置にナノメートル以下の精度が必要とされる場合には不適切である。

例えば、基板での一定の温度勾配によって引き起こされる再現可能な静止変位パターンは、補正マップを採用することによってそれでも補正することができるが、任意のベクトルレイアウトの動的な書込みは、そのように補正するのはほぼ不可能である。一般に、熱的効果は、書き込まれる領域の配置、それらのパターン密度、および書込みの順序などのパラメータに依存する。その結果、熱的効果によって引き起こされる変位を補償するために、均一な所定の補正マップを課すことでは不十分であることが多い。そうではなく、これらの望ましくない熱的変位を減少させる、または完全になくす必要がある。

これらの問題を解決するために、新規のアルゴリズムが提案される。図１８は、「スケジューラ」とも呼ぶこのアルゴリズムを例示する流れ図を示す。スケジューラアルゴリズムは、書込み対象の構造を、いくつかのストライプまたはストライプのグループに分割し、それらのストライプを印刷する有利な時間的シーケンスを選択する。

ベクトルデータから始めて、第１のステップは、１組の均等にサイズ設定されたストライプに構造を分割することである。ストライプの向きは、移動ステージの好ましい走査方向によって与えられる。一般性を失うことなく、走査方向は、Ｘ方向として選択される。これは、本願の図面、特に図１４Ａ、Ｂと合致する。ストライプの幅（ここでは、Ｙ方向に沿った、走査方向を横切る寸法）は通常、イメージフィールドの幅に対応し、ここでもｙ０で表されている。

１つの単純な場合には、露光される基板上の領域でのレイアウトが、Ｎ本のストライプのシーケンスに分割される。一例が図１９に与えられており、寸法ＸＲ×ＹＲを有する例示的な基板領域ＳＲを示す。また、ストライプは、ｓｉで表され、ｉ＝１…Ｎである。各ストライプは、寸法ＸＲ×ｙ０を有し、各パスのストライプｓｉが、順次に（すなわち、例えば図１４Ｂでの領域Ｒ４の左下隅である原点から空間的に順次に）基板領域をカバーする。図１９には、第１のパスの最初の３つのストライプの右側端部のみが図示されており、より見やすくするために、ストライプ幅ｙ０のサイズは、典型的な基板領域ＳＲの幅ＹＲに対して誇張されている。パスでのストライプの数Ｎは、好ましくは、条件（Ｎ−１）＊ｙ０≦ＹＲ≦Ｎ＊ｙ０を満たすように選択される。次いで、ストライプに含まれるベクトルデータが、適切なラスタ化アルゴリズムを使用して、ラスタ化された画素データに変換され、ストライプの画素データが、基板に順次に結像される。この方法は、図７〜図１２に示されるようなダブルパス手法およびまたストライプのオーバーラップを伴うダブルパスにも同様によく適用可能である。

したがって、この第１のステップ８０１（図１８）で、スケジューラアルゴリズムは、基板領域ＳＲを、Ｙ方向に沿って１組のより小さな副領域ＳＲ１、ＳＲ２、…（「領域」と呼ぶ）に分割し、これらの領域は、所定の最小サイズと最大サイズの間で選択されるＹ方向に沿った幅を有する。例えば、最小サイズは、３＊ＸＲ＊Ｙ０でよく、最大サイズは、ＸＲ＊ＹＭでよく、ここで、ＹＭは、典型的には、数ｍｍと、最大値としてのＹＲ／２との間の最大Ｙ寸法である。要約すると、これらの領域は、少なくとも、露光される基板領域ＳＲ全体をカバーする。これらの領域は、それぞれが好ましくは均質な（平均）パターン画素密度（ＰＰＤ）を有するように選択される。ＰＰＤは、画素のグレーレベルによって各画素で重み付けされた、各領域内部の画素の総数のうちの露光された画素の割合と定義される。これらの領域は、一般に、複数のストライプの区域を備える。

例えば、図１９の例では、領域ＳＲは、下にあるベクトルデータレイアウト（図１９には図示せず）に従って、それぞれの幅ＹＲ１、ＹＲ２、ＹＲ３の３つの領域ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３に分割される。この例では、これら３つの領域内でのＰＰＤは、それぞれ５０％、２５％、および７５％であると仮定する。当然、他の実現形態では、領域の数および幅は、下にあるベクトルデータに応じて異なることがある。

次のステップ８０２で、各領域は、そのＰＰＤが特定のしきい値ＰＰＤｌｉｍｉｔよりも上か下かをチェックされる。しきい値ＰＰＤｌｉｍｉｔは、レジスト加熱および基板パラメータなど、プロセスに関わるターゲット材料の特性に応じて定義される。ＰＰＤｌｉｍｉｔの通常の値は、２０％〜５０％の間である。したがって、領域は２つの集合に入り、集合はそれぞれ、ＰＰＤ≦ＰＰＤｌｉｍｉｔを有する領域の集合（「順次集合」）、およびＰＰＤ＞ＰＰＤｌｉｍｉｔを有する領域の集合（「スパース集合」）である。

比較的低いＰＰＤを有する「順次集合」の領域に関して、ビームによって誘発される書込み中の基板の加熱は重大でないと予想することができる。ステップ８０３で、それらの領域は、それぞれの領域内のストライプの順次書込み手順を使用して書き込まれ、すなわち、直に連続的な順序で１つのパスのすべてのストライプを書き込み、次いで、次のパスのストライプを書き込む。これは、図７〜図１３を参照して上述した方法に対応する。例えば、図１９で、ＰＰＤｌｉｍｉｔ＝３０％である場合、領域ＳＲ２は、低いＰＰＤを有し、したがって順次書込み手順で書き込まれる。

他方、「スパース集合」の領域は、概して大きいＰＰＤを有する。したがって、これらの領域の書込み中に、ビームによって誘発される基板の加熱が問題となることがある。これらの影響を避けるために、ストライプの時間的順序は、（空間的に）隣接するストライプが直に連続する順序で露光されることを避ける適切な様式に変えられる。露光される領域内に位置されるストライプを並び替えるための境界条件は、ＰＤデバイスへのデータ準備およびデータ転送の効率であり、これは、例えば、ラスタ化プロセス、および移動ステージのオーバーへッド時間（増加される移動時間）とを含む。この「データパス」効率を低下しすぎないように、本発明の１つの主要な態様は、ストライプが、主にグループ内で並び替えられ、それぞれ図１４Ａおよび１４Ｂを参照して上述したようなストライプグループまたはスパースストライプを採用する方法を用いて書き込まれるというものである。

ステップ８０４で、「スパース集合」の領域に関して、「スパースストライプ」方法（図１４Ｂ）に関するパラメータが決定される。ピッチｙｐ０の適切な選択は、以下のように行われる。まず、寸法ＸＲ×ＹＲｉの領域に関して、この領域内の１つのパスに関するストライプの総数が、ｍ＝ｃｅｉｌ（ＹＲｉ／ｙ０）として求められる。次いで、ストライプグループｙｐ０に関するピッチが、関係ｙｐ０＝ＹＲｉ／ｎによって領域ＳＲｉ（例えば、ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３）の全幅から計算され、ここで、ＰＰＤに依存する予め組み込まれている関数によって決定される整数ｎが使用される。適切には、ｎは、減少関数として間隔［ＰＰＤｍｉｎ， ＰＰＤｍａｘ］で定義される関数である（ＰＰＤｍａｘは、典型的には、ＰＰＤｌｉｍｉｔよりもはるかに大きく、基板露光プロセスに応じて１００％に近付くこともある；ＰＰＤｍｉｎは、下限であり、しばしば０％であるが、ＰＰＤｌｉｍｉｔの値未満の有限値でよい）。例えば、ｎ（ＰＰＤ）は、主に、タイプｎ（ＰＰＤ）＝ｆｌｏｏｒ（ｎ１＋ｎ２／ＰＰＤ）のＰＰＤの反比例関数であり、ｎ１およびｎ２は、ｎ（ＰＰＤｍｉｎ）＝ｍおよびｎ（ＰＰＤｍａｘ）＝ｎｍｉｎとなるように選択される２つの整数パラメータである。ここで、ｎｍｉｎは、ストライプ（のグループ）の規定の最大ピッチ数である。この値は、ストライプピッチがｙｐ０＝ＹＲｉ／２にすぎないことがあるので、少なくとも２である。結局、基板ステージの増加される移動時間によって書込み効率が影響を及ぼされないように、ｙｐ０を制限しなければならない。典型的には、ｙｐ０は、数十ｍｍよりも大きくすべきでない。間隔［ＰＰＤｍｉｎ， ＰＰＤｍａｘ］外の値に関して、整数ｎは、ｍ（ＰＰＤ＜ＰＰＤｍｉｎ）またはｎｍｉｎ（ＰＰＤ＞ＰＰＤｍａｘ）の値を与えられる。

ｎ＝ｎｍａｘ＝ｍに関して、ピッチｙｐ０は、ストライプ幅ｙ０に等しく、この限度内で、ストライプの書込みは、連続的な書込みによって実施される（８０３）。他方、値ｎｍｉｎ＝ｎ（ＰＰＤｍａｘ）は、データ経路の効率または速度、およびステージ移動時間（上記参照）によって決定される。非常に低いｎ値に関しては、書き込まれる構造のベクトルデータの記憶がメモリ内で離れすぎており、および／またはｙｐ０（したがって、移動ステージのオーバーヘッド時間）が大きすぎ、総書込み時間に関する基準を満たすことができない。そのような状況を避けるために、ｎは、（最大値ｙｐ０ｍａｘによるｙｐ０に関する上限に対応する）ｎｍｉｎによって下限を設けられることが提案される。

次のステップ８０５で、ストライプグループのサイズｋ（図１４Ａ参照）が求められる。データ経路およびステージ移動の効率の理由から、異なる領域に移動する前に、１本だけのストライプではなく、ｋ本のストライプのグループを書き込むことが有利である。他方、ビームの加熱パワー、基板材料、および基板上のストライプの配列の密度に依存する基板加熱が、ストライプグループのサイズを制限する。したがって、基板加熱は、ｋに比例し、ストライプグループに関するピッチｙｐ０に反比例する。概して、できるだけ大きいが、基板の加熱を考慮に入れるように依然として十分に小さいｋを選択することが有利である。簡潔に言うと、ｎ×ｋ＝Ａ１（または同等に、ｋ＝Ａ１／ｎ）であり、ここで、Ａ１は、ここではビームの加熱パワーと基板材料のみに依存する整数値の定数である。Ａ１の適切な値は、通常は１０〜４０の間である。

ｋ＞１（すなわちｎ＜Ａ１）の場合、図１８のボックス８０６で、ストライプは、サイズｋのグループ内に書き込まれ、その後、ｙｐ０の距離での次の領域に移動する。第１のパスを終了した後に、第２のパスが書き込まれる（その後、場合によっては、第３のパス以下が書き込まれる）。これは、図１４Ａに示されるストライプグループを有する書込み手順に対応する。例えば、図１９で、ＰＰＤ＝７５％を有する領域ＳＲ３は、順次書込み処置を用いて書き込まれる。

ｎ≧Ａ１のときに必ず生じるｋ＝１の場合（ボックス８０７）、ストライプグループは、ただ１つのストライプのみからなる。これは、図１４Ｂに示されるような「スパースストライプ」タイプの書込み方法に対応する。ただ１つのストライプを書き込んだ後、次のストライプが、距離ｙｐ０で書き込まれる。第１のパスを終了した後に、第２（または第３の）パスが書き込まれる。例えば、図１９で、ＰＰＤ＝５０％を有する領域ＳＲ１は、「スパースストライプ」方法を使用して書き込まれる。

Claims (18)

1. 荷電粒子によって生成されるエネルギー放射のビームを用いてターゲットを照射するための方法であって、
   前記放射に対して透明な複数のアパーチャ（２０）を有するパターン定義手段（１０２）を提供するステップと、
   照明ワイドビーム（ｌｂ）によって前記パターン定義手段を照明するステップであって、前記照明ワイドビーム（ｌｂ）が、前記アパーチャを通って前記パターン定義手段を横切り、それにより、対応する複数のビームレットからなるパターン形成ビーム（ｐｂ）を形成するステップと、
   前記パターン形成ビームを前記ターゲット（１４）の位置でのパターン像（ｐｍ）に成形するステップであって、前記パターン像が、前記ターゲット上のいくつかのパターン画素（ｐｘ）をカバーする前記複数のアパーチャの少なくとも一部の像（ｐ１）を備えるステップと、
   前記ターゲット（１４）と前記パターン定義手段（１０２）の相対移動を生じさせ、ビーム露光が行われる領域（ｒ１、ＳＲ）にわたる経路に沿って前記ターゲット上で前記パターン像を移動させるステップとを含み、前記領域が、規則的配列で配列された複数のパターン画素（ｐｘ）から構成され、前記相対移動の主方向（ｓｄ）を横切って測定される全幅（Ｒｙ、ＹＲ）を有し、前記移動が、前記領域を順次露光でカバーするいくつかのストライプ（ｓ１１〜ｓ２２、ｕ１１〜ｕ２２、ｓａ１〜ｓｃ２）を画定し、前記ストライプが、前記主方向に沿って互いに実質的に平行に延び、前記主方向を横切って測定されるそれぞれの幅（ｙ０）を有し、
   前記いくつかのストライプ（ｓ１１〜ｓ２２、ｕ１１〜ｕ２２、ｓａ１〜ｓｃ２）が、少なくとも２つのパス（ｐｓ１、ｐｓ２、ｐｓａ〜ｐｓｃ）で連続的な順序で書き込まれ、各ストライプが、前記パスのただ１つに属し、
   各パスに関して、１つのパスのストライプの幅（ｙ０）が、組み合わさって、前記全幅（Ｒｙ、ＹＲ）をカバーし、
   各パス（ｐｓ１、ｐｓ２、ｐｓａ〜ｐｓｃ、ｐｐ１、ｐｐ２、ｋｐ１、ｋｐ２）が、パターン画素のいくつかの部分グリッド（Ｇ１、Ｇ２、Ｇａ〜Ｇｃ）の１つに関連付けられ、前記パターン画素が、それぞれのパス中に露光可能であり、前記部分グリッド（Ｇ１、Ｇ２、Ｇａ〜Ｇｃ）が互いに異なり、まとめ合わせると、ビーム露光が実施される前記領域を構成する複数のパターン画素（ｐｘ）全体に組み合わさる
   方法。
2. 各パスの前記ストライプが、空間的に隣接するストライプの少なくとも２つのグループ（Ａ１ａ、Ａ１ｂ、Ａ１ｃ、Ａ２ａ、Ａ２ｂ、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ）に分散され、前記ストライプが、各ストライプの後に異なるグループの隣接していないストライプが続く時間シーケンス、または、前記グループの順序に従ってストライプのグループとして前記ストライプが書き込まれ、前記ストライプの各グループの後に、隣接していない異なるグループが続く時間シーケンスで書き込まれる請求項１に記載の方法。
3. 前記パス（ｐｓ１、ｐｓ２、ｐｐ１、ｐｐ２）が、前記パス（ｐｐ１、ｐｐ２）のそれぞれ１つに属する少なくとも２つのストライプ（ｓ１ａ１〜ｓ１ａ４、ｓ２ａ１〜ｓ２ｂ４、ｓ１ａ１〜ｓ１ｂ４、ｓ２ｂ１〜ｓ２ｂ４）のグループ（ｔ１ａ、ｔ２ａ、ｔ１ｂ、ｔ２ｂ）を直に連続的な順序で書き込むことによって、時間的に織り交ざる順序で書き込まれ、交互に替わるパスに関してストライプのグループ（ｔ１ａ、ｔ２ａ、ｔ１ｂ、ｔ２ｂ）が書き込まれる請求項２に記載の方法。
4. 前記ターゲット上の実質的に同じ領域（Ａ１ａ、Ａ１ｂ）をカバーするストライプのグループ（ｔ１ａ、ｔ２ａ、ｔ１ｂ、ｔ２ｂ）が、直に連続的な順序で書き込まれる請求項３に記載の方法。
5. 前記同じパスに属するストライプのグループが、時間的に連続して書き込まれる請求項１のいずれか一項に記載の方法。
6. 各ストライプに関して、前記主方向（ｓｄ）に平行な向きを有する前記ストライプの境界が異なるパスのストライプの中央領域内に入るように前記ストライプが位置される請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 各パスの前記ストライプが、均一な幅（ｙ０）を有し、異なるパスの前記ストライプが、オフセット値だけ互いにオフセットされ、前記オフセット値が、前記幅の整数倍と前記幅（ｙ０）の分数との和に実質的に等しく、前記分数が、パス（ｎ_ｇ）の数の逆数に対応する請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 各パスにおいて、連続するストライプが、前記ストライプのそれぞれの幅（ｙ０）に対応する相互の側方オフセットで露光される請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記パスの少なくとも１つの前記ストライプ（ｕ１１〜ｕ１３；ｕ２１、ｕ２２）が重畳しており、前記同じパスの２つのストライプの重畳範囲（ｍ１２、ｍ２３；ｍ２）内で、
   前記２つのストライプの一方のパターン画素の公称位置が、前記２つのストライプの他方の対応するパターン画素の公称位置と重畳しており、
   パターン画素が、２つの重畳するストライプで、付与されるパターンに関して相補的な様式で露光される
   請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
10. 各ストライプ内で、前記パターン画素（ｐｘ）が、露光される実際のパターン（１５）に従って選択的に露光され、前記実際のパターン（１５）の異なる画素位置が、異なる部分グリッド（Ｇ１、Ｇ２、Ｇａ〜Ｇｃ）の画素（ｐ１１、ｐ１２、ｐ２１、ｐ２２；ｐ１ａ〜ｐ３ｃ）によって露光可能である請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記全幅が、いくつかの領域（ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３）に分割され、各領域に関して、それぞれの領域内での前記実際のパターン（１５）に基づいて評価されるパターン画素密度と、所定のしきい値（ＰＰＤｌｉｍｉｔ）との比較に基づいて、および／または、それぞれの領域内でのパス毎のグループの数と、所定の定数（Ａ１）との比較に基づいて、前記ストライプを書き込む時間シーケンスに関する決定が成され、すなわち、各ストライプの後に異なるグループの隣接していないストライプが続く時間シーケンスと、グループの順序に従ってストライプのグループとしてストライプが書き込まれ、ストライプの各グループの後に、隣接していない異なるグループが続く時間シーケンスとの間で決定が成される請求項１０に記載の方法。
12. 前記全幅が、いくつかの領域（ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３）に分割され、各領域に関して、それぞれの領域内での前記実際のパターン（１５）に基づいて評価されるパターン画素密度と、所定のしきい値（ＰＰＤｌｉｍｉｔ）との比較に基づいて、および／または、それぞれの領域内でのパス毎のグループの数と、所定の定数（Ａ１）との比較に基づいて、前記ストライプを書き込む時間シーケンスに関する決定が成され、各パスの前記ストライプが直に連続的な順序で書き込まれる時間シーケンスと、各ストライプの後に異なるグループの隣接していないストライプが続く時間シーケンス、またはグループの順序に従ってストライプのグループとしてストライプが書き込まれ、ストライプの各グループの後に、隣接していない異なるグループが続く時間シーケンスとの間で決定が成される請求項１０または１１に記載の方法。
13. それぞれのパターン画素が前記ターゲット上に露光される前記均一にタイミングを取られた露光ステップ（Ｔ１）中に、前記パターン像の位置が、少なくとも前記主方向に沿った前記相対移動に対して前記ターゲットと共に移動され、露光ステップ（Ｔ１）の合間に、前記パターン像の前記位置が前記ターゲットに対して変化され、前記パターン定義手段の前記位置に対する前記パターン像の前記位置の移動を概して補償し、前記露光ステップの期間が、前記主方向に沿った均一な前進距離（Ｌ_Ｇ）に対応し、前記前進距離が、前記主方向に沿った同じ部分グリッド内部のアパーチャ像のサイズよりも大きい請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記ターゲット（ｐ１）上のアパーチャの前記像の前記位置が、前記パターン定義手段（１０２）で定義される２次元の規則的配列に従って配列される請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記部分グリッド（Ｇ１、Ｇ２、Ｇａ〜Ｇｃ）が、パターン画素（ｐ１１、ｐ１２、ｐ２１、ｐ２２；ｐ１ａ〜ｐ３ｃ）を定義するアパーチャの像の公称位置に関して互いに素である請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記部分グリッドが、前記ターゲット上のアパーチャの前記像の幅と等しい、またはそれよりも小さいピッチを有する請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記規則的な部分グリッドが、オーバーサンプリング率ｏ＞１を有するオーバーサンプリングを採用する配置グリッドである請求項１６に記載の方法。
18. 前記ピッチが、前記ターゲット上のアパーチャの前記像の幅に１／２^ｋｅを乗算した値に等しく、ｋｅが正の整数である請求項１６に記載の方法。

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