JP7094112B2 - マルチビーム描画機のための改善されたドーズレベルの量子化 - Google Patents

Description

本出願は、２０１７年１月２７日に出願された欧州特許出願第１７１５３５０６．５号についてパリ条約に基づく優先権の利益を主張する。該欧州特許出願の全内容は引用を以って本書に繰り込み、ここに記載されているものとする。
本発明は、ターゲットに所望のパターンを描画するために、荷電粒子によって形成されるエネルギ放射のビームによって該ターゲットを照射（露光）する方法であって、以下のステップ：
・前記放射に対し透過性の複数のアパーチャを有するパターン定義装置を配すること、
・照明ワイドビームによって前記パターン定義装置を照明し、該照明ワイドビームは前記複数のアパーチャを通過して該パターン定義装置を横切り、以って、対応する複数のビームレットからなるパターン化ビームを形成すること、
・前記ターゲットの位置において前記パターン化ビームからパターン像を形成すること、但し、該パターン像は該ターゲット上の複数のパターンピクセルをカバーする前記複数のアパーチャの少なくとも一部分の像を含み、及び、一連の露光インターバルの間に、前記複数のアパーチャは夫々当該夫々のアパーチャが結像されるパターンピクセルに夫々のドーズ量（dose amounts）を与えるよう選択的に制御され、該ドーズ量は、各ピクセルが前記所望のパターンに応じて公称（nominal）ドーズ量に関連付けられるよう、前記所望のパターンに応じて選択されること、及び、
・前記ターゲットと前記パターン定義装置の間の相対運動を生成し、ビーム露光が実行されるべき領域にわたる経路に沿って前記ターゲット上における前記パターン像のステップ的移動（stepwise movement）を生成すること、但し、該経路はスキャン方向に沿って延在する複数のセクションから構成され、該複数のセクションは順次の露光の際前記領域をカバーする複数の露光ストライプに対応すること、
を含む、方法に関する。

上述のタイプの方法及びそのような方法を使用する荷電粒子マルチビーム処理装置は従来技術において既知である。とりわけ、本出願人は、荷電粒子光学系、パターン定義（ＰＤ）装置及び該装置で使用されるマルチビーム描画方法に関し本出願人名義の幾つかの特許に記載されているような荷電粒子マルチビーム装置を実現している。例えば、１９３ｎｍ液浸リソグラフィ用のフォトマスク、ＥＵＶリソグラフィ用のマスク及びインプリントリソグラフィ用のテンプレート（１×マスク）の最先端の複合体を実現可能にする５０ｋｅＶ電子マルチビーム描画機が実用化されている。これはｅＭＥＴ（electron Mask Exposure Tool）又はＭＢＭＷ（multi-beam mask writer）と称されるが、６”（６インチ）マスクブランク基板の露光のためのものである。更に、ＰＭＬ２（Projection Mask-Less Lithography）とも称されるマルチビームシステムは、シリコンウェハ基板に電子ビーム直接描画（ＥＢＤＷ）を適用するために使用されている。上記のタイプのマルチビーム処理装置は、以下においては、マルチビーム描画機、又は略してＭＢＷ、と称する。

ＭＢＷの典型的な具体例として、本出願人は、基板における８１．９２μｍ×８１．９２μｍの寸法のビームアレイフィールド内に５１２×５１２（＝２６２，１４４）本のプログラマブルビームレットを含む２０ｎｍのトータルビームサイズを実現する５０ｋｅＶ電子描画ツールを実現している。このシステム（以下において「ＭＢＭＷツール」と称する）では、基板は、典型的には、電子ビーム感応性レジストで被覆された６”マスクブランク（これは６”×６”＝１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍの面積と１”／４＝６．３５ｍｍの厚みを有する）である；更に、マルチビーム描画はレジスト被覆１５０ｍｍシリコンウェハに対しても可能である。

ＭＢＭＷツールのような典型的なＭＢＷの電流密度は、２０ｎｍのビームサイズを使用する場合、１Ａ／ｃｍ^２以下程度しかない。従って、２６２，１４４本のプログラマブルビームレットをすべて「オン」にした場合、最大電流は１．０５μＡである。この具体例では、ＭＢＷカラムの１シグマ（σ）ブラー（sigma blur）は、実験的に実証されているように、凡そ５ｎｍである。

ビームサイズを例えば２０ｎｍから１０ｎｍに変化させる可能性がある。これは、縮小比２００：１のカラムの場合、４μｍ×４μｍの開口サイズの代わりに２μｍ×２μｍの開口サイズのアパーチャを有する異なるアパーチャアレイプレート（ＡＡＰ）を使用するのが簡明である。本出願人のＵＳ８，５４６，７６７において概説されているように、ビームサイズの変化は、トータルサイズ、アパーチャ間隔、アパーチャ形状等のような幾何学的パラメータが異なるマルチプルアパーチャアレイを有するＡＡＰの空間的調整によって現場で（in-situ）実現されることもある。

１０ｎｍのビームサイズを使用し、基板に４Ａ／ｃｍ^２以下程度の電流密度を提供する場合、２６２，１４４本のプログラマブルビームレット（これらのビームレットはすべて「オン」として）の電流は、またしても最大で１．０５μＡである。従って、この場合も、カラムを貫流する電流によるカラムの１シグマブラーの変化は事実上存在しない。

第１世代のＭＢＷ生産機は、２０ｎｍ及び１０ｎｍのビームを使用して、すべてが「オン」である２６２，１４４本のプログラマブルビームに対し凡そ１μＡまでの電流を提供することを目標としている。第２世代以降のＭＢＷ生産機では、例えば８ｎｍのような一層小さいビームサイズを使用し、同時に例えば基板の８１．９２μｍ×８１．９２μｍビームアレイフィールド内に６４０×６４０＝４０９，６００本のビームレットを提供することが計画されている。最大電流密度を４Ａ／ｃｍ^２に維持することにより、最大電流（ビームレットはすべて「オン」）が１．０５μＡであることが保証されるはずである。例えば、５ｎｍのビームサイズを使用すれば、基板の上記のビームアレイフィールド内に１０２４×１０２４＝１，０４８，５７６本のプログラマブルビームを提供することができる；またしても、４Ａ／ｃｍ^２の最大電流密度では、最大電流（ビームレットはすべて「オン」として）は１．０５μＡである。

工業上の応用については、非常に厳しいＭＢＷ性能要求が、小さい限界寸法（Critical Dimension：ＣＤ）の達成に関して課され、とりわけ、小さいフィールド（例えばＭＢＷビームアレイフィールドのエリア）内におけるローカルＣＤ均一性（Local CD Uniformity）（ＬＣＤＵ）のナノメートルレベルでの３シグマ又は６シグマ変動（variations）の達成並びに基板（例えば６”マスクブランク又は３００ｍｍシリコンウェハ）上のＭＢＷ描画フィールド全体にわたるグローバルＣＤ均一性（Global CD Uniformity：ＧＣＤＵ）のナノメートルレベルでの３シグマ又は６シグマ変動（variations）の達成に関して課されている。

更に、特別に適合された露光ドーズ（exposure dose）プロファイルによってラインエッジ位置を微調整することが望まれる。更に、そのような微調整は、ＭＢＷビームアレイフィールド（ローカル）内でだけではなく、基板上のＭＢＭＷ描画フィールド全体（グローバル）にわたっても適合可能であるべきである。

本出願人のＭＢＷアーキテクチャを用いることにより、小さいＣＤ値を達成することは可能であり、小さいＬＣＤＵ及びＧＣＤＵ値も達成することは可能である。しかしながら、非常に小さいＬＣＤＵ及びＧＣＤＵ値の非常に要求が厳しいＭＢＷ仕様を満たすためには、追加の微修正が必要である。なお、この場合も、用語「ローカル」及び「グローバル」は、夫々、基板上における小フィールド（例えばＭＢＷビームアレイフィールドのエリア）及びＭＢＷ描画フィールド全体をいう。

ＵＳ ８，５４６，７６７ Ｂ２ ＵＳ ８，３７８，３２０ Ｂ２

本出願人の特許公報ＵＳ８，３７８，３２０Ｂ２は、ターゲット（基板）が一連の露光ストライプ（複数）で露光されるマルチビーム描画法を記載している。露光ストライプ（複数）は、ターゲットが載置されているターゲットステージによって基板を１つの方向（例えば＋Ｘ）とその反対方向（－Ｘ）に機械的にスキャンすることによって実現される。１つの露光ストライプから次の露光ストライプに移動するために、基板はその直交方向に、ストライプ幅に相当する距離だけ、又は、ストライプがオーバーラップする場合は、選択されたストライプオーバーラップに依存するより小さい量だけ、移動される。

しかしながら、露光ストライプによるマルチビーム描画法はある状況においては「サブストライプ（substripes）」と称される効果（作用）を被り得ることが観察された。より詳細には、ビームレット（複数）は、例えばＡＡＰを照明するビーム内の電流密度の空間的変動に起因する不完全性（欠陥：imperfection）によって影響を受け得る；更に、パターン定義装置のアパーチャの形状ないし面積のずれのようなＡＡＰ内の不完全性（欠陥）も寄与し得る。従って、ＡＡＰのアパーチャによって形成されるビームレット（複数）の電流ドーズ（current dose）は異なるビームレット間で（ビームレット毎に）変動し得るが、これにより、露光領域にわたるストライプ状の（striped）変動パターン（「サブストライプ（substripes）」）が生じ得る。

上記の観点から、従来技術のこれらの欠点を解消することが本発明の目的である。

本発明の第１の視点に応じ、冒頭に記載した方法が提供される。該方法において、露光ストライプは相互にオーバーラップし、オーバーラップする露光ストライプ（複数）はスキャン方向に対し横断する方向に沿って見た場合に異なる横（transversal）オフセット（複数）で位置付けられ、かくして、前記領域（ビーム露光が実行されるべき領域）の各エリアはパターン像の少なくとも２つのエリアによって異なる横オフセットで露光される。該方法は、更に、補正ドーズ量を計算するステップ、即ち、各ピクセル毎に、公称ドーズ量の値を補正係数で除算することにより補正ドーズ量を計算する、但し、同じ補正係数が、オーバーラップするストライプの前記横オフセットだけのみ異なる位置（複数）に位置付けられるピクセルによって、より正確には、（ターゲットの位置で見た場合に）オーバーラップするストライプの前記横オフセットだけのみ異なる位置（複数）に位置付けられるビームレット（複数）によって描画されるピクセル（複数）によって、使用される、ステップを含む。換言すれば、同じ補正係数が、オーバーラップするストライプの前記横オフセットを法（ないし除数）とする（modulo）等価な位置（複数）を有するピクセル（複数）／ビームレット（複数）によって使用される。一般的に、補正係数はこの等価（equivalence）によって定義されるピクセルのグループ間で変化するであろう、換言すれば、補正係数はオーバーラップするストライプの前記横オフセットを法とした場合に等価でない位置を有するピクセル／ビームレット（のグループ）に対して異なるであろう（即ち、異なるグループのピクセル間の位置オフセットはオーバーラップするストライプの横オフセットに対応しない）。

本発明の第１の視点によれば、オーバーラップするストライプの存在が補正係数の適切な平均化によって考慮されるピクセル（複数）において公称ドーズ量に補正を適用することによって、「サブストライプ」効果を回避することが可能になる。

本発明のこの方法の好適な一実施形態において、補正係数（複数）は照射ビーム内の電流密度の変化を補正するよう計算される。従って、各ピクセル毎に補正ドーズ量を計算するステップ中に、以下のステップが好適に実行され得る：
・夫々のピクセルにおける利用可能電流密度が決定される、但し、該利用可能電流密度は、夫々のピクセルに対応するアパーチャを介して放射される照射ビームの実際の電流密度として決定される；
・夫々のピクセルの補正係数はビームアレイフィールド全体にわたる最小電流密度に対する前記利用可能電流密度の比として計算される；及び
・補正係数の平均化がピクセルの夫々のセット内においてなされる、即ちオーバーラップするストライプの前記横オフセットだけのみ異なる位置に位置付けられる複数のピクセルの間で補正係数を平均化することによってなされる。
選択的に、補正係数（複数）の、とりわけ平均化された補正係数（複数）の乗法的再正規化（multiplicative renormalization）が、例えば最大の補正係数又は、好ましくは、最小の（平均化された）補正係数が１に設定されるよう、追加されても良い。

本方法の１つの更なる発展形態は、平均化の範囲を１つのピクセル列全体に拡大する。従って、この場合、各ピクセル毎に補正ドーズ量を計算するステップは、夫々の露光ストライプ内におけるスキャン方向に平行な１つのピクセル列（a row of pixels）の各ピクセル毎に、ドーズ量（複数）の値（複数）を（１つの）列補正係数（a row correction factor）で除算することによって補正ドーズ量（複数）を計算することを含む。なお、該列補正係数は、（１つの）ピクセル列の全てのピクセルに対し均等に（均一に）適用される。更に、該列補正係数は、夫々のピクセル列について、一連のアパーチャを介して実際に放射される電流ドーズの値（複数）に基づいて計算されても良い。なお、そのような一連のアパーチャは夫々のピクセル列にドーズ量を与えるパターン定義装置内の全てのアパーチャを含む。また、（１つの）ピクセル列の列補正係数は、パターン定義装置の複数のアパーチャにわたり一定であると推定される公称電流ドーズに対する、対応する一連のアパーチャにわたり平均化されたものとしての１つのアパーチャの実際の電流ドーズの比として計算される。

更に、ビーム露光が行われるべき前記領域は、本発明の別の適切な展開によれば、規則的な（regular）配置で配置された複数のパターンピクセルから構成されても良く、該領域は、前記スキャン方向を横切って（横切る方向に）測定される場合、全幅を有する；更に、前記領域内の露光ストライプは、前記スキャン方向に沿って互いに実質的に平行に延伸し、及び、前記スキャン方向を横切って（横切る方向に）測定される場合、均一な（一定の：uniform）幅を有する。更に、このシナリオを実行する場合、通常は、露光ストライプが相互にオーバーラップしており、これらのストライプの位置がスキャン方向を横切る方向において横オフセットだけ異なる（ずれている）ようにしてもよい；この場合、ピクセル列（複数）の列補正係数（複数）を、互いに対し該横オフセットだけオフセットされているこれらのピクセル列にわたって平均化することが適切であり得る。

「サブストライプ」効果および類似のラスタ化効果の回避を更に改善する本方法の更なる発展（ないし本発明の第２の視点）は、上記のような荷電粒子線リソグラフィ装置内のターゲット上に所望のパターンを露光するのに適した露光パターンをコンピュータ計算すること（computing）を含む（ないし当該露光パターンをコンピュータ計算するための方法に関する）。所望のパターンをターゲット上に露光する間、粒子ビームは複数のブランキングアパーチャから構成されるアパーチャアレイを含むパターン定義装置に向けられかつ（パターン定義装置を）照明し、該粒子ビームはブランキングアパーチャを貫通通過し、ターゲット上の或る（１つの）領域（露光の領域）内の複数のピクセルを露光することによって、該所望のパターンを描画し；パターン定義装置において、該複数のブランキングアパーチャは該複数のブランキングアパーチャの相互の位置を定義（規定）する所定の配置（配列）で配置され、各ブランキングアパーチャは夫々の露光インターバル中に夫々のブランキングアパーチャを介してターゲット上の対応するアパーチャ像に露光されるべきドーズ値に関して選択的に調整可能であり、該ドーズ値は離散パレット（discrete palette）に応じた夫々の値を取り、該離散パレットは最小値から最大値に及ぶスケールを形成する複数のグレー値を含み；前記所望のパターンの描画プロセス中に一連の露光インターバル（複数）が形成され、各露光インターバルにおいてブランキングアパーチャ（複数）がターゲット上に結像され、かくして、対応する複数のアパーチャ像が生成され、アパーチャ像（複数）の位置は（１つの）露光インターバル中においては１つのピクセルの位置においてターゲットに対し相対的に固定的に維持されるが、露光インターバルの間（１つの露光インターバルと１つの露光インターバルの間の期間）においてはアパーチャ像（複数）の位置はターゲットにわたってシフトされ、かくして、ターゲット上の複数のピクセルが露光され；アパーチャ像はターゲット上で互いにオーバーラップしており、アパーチャ像は、１より大きなオーバーサンプリング係数だけ、ターゲット上の隣接する（隣り合う）アパーチャ像のピクセル位置間の距離よりも大きな公称幅を有する。これに関連して、この更なる発展（ないし第２の視点）によれば、露光パターンをコンピュータ計算することは、
（ｉ）離散パレットを決定すること、
（ｉｉ）前記所望のパターンを提供し、公称露光パターンを複数のピクセル要素について定義されるラスターグラフィックスとして計算すること、但し、該公称露光パターンは、該所望のパターンの輪郭ライン（複数）を現実化しかつ各ピクセル要素毎に夫々の公称ドーズ値を含む公称ドーズ分布をターゲット上に生成するのに適合されており、
（ｉｉｉ）各ピクセル要素毎に、夫々のピクセル要素の公称ドーズ値に近似する離散値を決定すること、但し、該離散値は前記離散パレットから選択される、
ステップ（ｉｉｉ）において、離散値を決定することは、所定のサイズのディザマトリクス（dither matrix）、例えばベイヤ（Bayer）マトリクス、を用いる組織的ディザリング（ordered dithering）を使用することを含む。

本発明者は、他のディザリング方法と比べると、組織的ディザリングは荷電粒子マルチビーム描画に関連していくつかの利点を有することを見出した。第１に、該方法はコンピュータ処理の観点から安価であるが、このことはデータパスにおける高速（即ちリアルタイム）データ処理にとって非常に重要である。第２に、該方法は決定論的な（deterministic）手法であるが、このことはその結果が一義的に再現可能であることを意味する。第３に、組織的ディザマトリクスは特定の方向におけるラインエッジ配置（placement）及びラインエッジラフネスが最適になるように選択（即ち最適化）可能である。これは、半導体デバイスのレイアウトが主に２つの好ましい（直交する）軸を有するため、即ち、通常、水平ラインおよび垂直ラインは任意の方向のラインと比べてより重要かつ支配的（dominant）であるため、とりわけ有用である。

ここに、本発明の好ましい形態を示す。
（形態１）本発明の一視点により、ターゲットに所望のパターンを描画するために、荷電粒子によって形成されるエネルギ放射のビームによって該ターゲットを露光する方法が提供される。該方法は、以下のステップ：
・前記放射に対し透過性の複数のアパーチャを有するパターン定義装置を配すること、
・照明ワイドビームによって前記パターン定義装置を照明し、該照明ワイドビームは前記複数のアパーチャを通過して該パターン定義装置を横切り、以って、対応する複数のビームレットからなるパターン化ビームを形成すること、
・前記ターゲットの位置において前記パターン化ビームからパターン像を形成すること、但し、該パターン像は該ターゲット上の複数のパターンピクセルをカバーする前記複数のアパーチャの少なくとも一部分の像を含み、及び、一連の露光インターバルの間に、前記複数のアパーチャは夫々当該夫々のアパーチャが結像されるパターンピクセルに夫々のドーズ量を与えるよう選択的に制御され、該ドーズ量は、各ピクセルが前記所望のパターンに応じて公称ドーズ量に関連付けられるよう、前記所望のパターンに応じて選択されること、及び、
・前記ターゲットと前記パターン定義装置の間の相対運動を生成し、ビーム露光が実行されるべき領域にわたる経路に沿って前記ターゲット上における前記パターン像のステップ的移動を生成すること、但し、該経路はスキャン方向に沿って延在する複数のセクションから構成され、該複数のセクションは順次の露光の際前記領域をカバーする複数の露光ストライプに対応し、該露光ストライプは相互にオーバーラップし、オーバーラップする露光ストライプは前記スキャン方向に対し横断する方向に沿って見た場合に異なる横オフセットで位置付けられ、かくして、前記領域の各エリアは前記パターン像の少なくとも２つの異なるエリアによって異なる横オフセットで露光されること、
を含み、
該方法は、更に、
各ピクセル毎に、前記公称ドーズ量の値を補正係数で除算することにより補正ドーズ量を計算すること、但し、同じ補正係数が、オーバーラップするストライプの前記横オフセットだけのみ異なる位置（複数）に位置付けられたビームレット（複数）によって描画されるピクセル（複数）によって使用されること
を含む。
（形態２）形態１の方法において、
各ピクセル毎に補正ドーズ量を計算するステップ中に、
・夫々のピクセルにおける利用可能電流密度が決定され、最大利用可能電流密度は夫々のピクセルに対応するアパーチャを通って放射される放射ビームの実際電流密度として決定され、
・夫々のピクセルの補正係数はビームアレイフィールド全体にわたる最小電流密度に対する該利用可能電流密度の比として計算され、及び、
・オーバーラップするストライプの前記横オフセットだけのみ異なる位置（複数）に位置付けられる複数のピクセルの間で複数の補正係数が平均化されることが好ましい。
（形態３）形態１又は２の方法において、
・複数の補正係数の最大値及び最小値の１つが１に再正規化されるよう選択される再正規化係数を用いて、複数の補正係数の乗法的再正規化をすることを更に含むことが好ましい。
（形態４）形態１～３の何れかの方法において、
各ピクセル毎に補正ドーズ量を計算するステップは、夫々の露光ストライプ内のスキャン方向に平行なピクセル列の各ピクセル毎に、ドーズ量（複数）の値を列補正係数で除算することにより補正ドーズ量を計算することを含む、但し、該列補正係数は１つのピクセル列のすべてのピクセルに対し均一に適用されることが好ましい。
（形態５）形態４の方法において、
前記列補正係数は、一連のアパーチャを通って実際に放射される電流ドーズの値に基づいて夫々のピクセル列について計算され、該一連のアパーチャは夫々のピクセル列にドーズ量を与えるパターン定義装置内のすべてのアパーチャを含み、１つのピクセル列の列補正係数は、パターン定義装置の前記複数のアパーチャにわたって一定であると推定される公称電流ドーズ値に対する、対応する一連のアパーチャにわたって平均化された１つのアパーチャの実際電流ドーズの比として計算されることが好ましい。
（形態６）形態１～５の何れかの方法において、
ビーム露光が実行されるべき前記領域は規則的な配置で配置された複数のパターンピクセルから構成され、該領域は前記スキャン方向の横方向に測定される全幅を有し、該領域内の複数の露光ストライプは前記スキャン方向に沿って互いに対し実質的に平行に延伸しかつ前記スキャン方向の横方向に測定される均一幅を有することが好ましい。
（形態７）形態６の方法において、
前記複数の露光ストライプは相互にオーバーラップし、該複数のストライプの位置は前記スキャン方向を横切る方向に横オフセットだけ異なり、複数のピクセル列の列補正係数（複数）は前記横オフセットだけ互いに対しずらされているこれらのピクセル列にわたって平均化されることが好ましい。
（形態８）形態１～７の何れかの方法において、
複数のピクセル群がオーバーラップするストライプの横オフセットに対応しないオフセットだけ異なる場合、前記補正係数は該複数のピクセル群間で異なることが好ましい。
（形態９）形態１の方法において、
ターゲット上の前記領域内の複数のピクセルを露光することにより前記所望のパターンを描画するために前記パターン定義装置を用いてターゲットに該所望のパターンを露光するために適する露光パターンをコンピュータ計算することを含み、
ターゲット上で前記所望のパターンを露光する間に、
・前記パターン定義装置において、複数のブランキングアパーチャは当該複数のブランキングアパーチャの相互の位置を定義する所定の配置で配置されており、各ブランキングアパーチャは夫々の露光インターバル中に夫々のブランキングアパーチャを通ってターゲットの対応するアパーチャ像に露光されるべきドーズ値に関し選択的に調整可能であり、該ドーズ値は離散パレットに応じて夫々の値を取り、該離散パレットは最小値から最大値に及ぶスケールを形成する複数のグレー値を含み、
・前記所望のパターンの描画プロセスの間に、一連の露光インターバルが形成され、各露光インターバルにおいて前記複数のブランキングアパーチャはターゲットに結像され、かくして、対応する複数のアパーチャ像を生成し、アパーチャ像（複数）の位置は露光インターバル中に１つのピクセルの位置においてターゲットに対し相対的に固定的に維持されるが、露光インターバルの間においてはアパーチャ像（複数）の位置はターゲットにわたってシフトされ、かくして、ターゲット上の複数のピクセルが露光され、及び、
・前記複数のアパーチャ像はターゲット上で相互にオーバーラップし、及び、該複数のアパーチャ像は１より大きいオーバーサンプリング係数だけターゲット上の隣り合うアパーチャ像のピクセル位置間の距離より大きい公称幅を有し、
前記露光パターンをコンピュータ計算することは、
（ｉ）前記離散パレットを決定すること、
（ｉｉ）前記所望のパターンを提供し、及び、公称露光パターンを複数のピクセル要素について定義されるラスターグラフィックスとして計算すること、但し、該公称露光パターンは前記所望のパターンの輪郭ライン（複数）を現実化しかつ各ピクセル要素毎に夫々の公称ドーズ値を含む公称ドーズ分布をターゲット上に生成するのに適合されること、及び、
（ｉｉｉ）各ピクセル要素毎に、それぞれのピクセル要素の公称ドーズ値に近似する離散値を決定すること、但し、該離散値は前記離散パレットから選択されること、
を含み、
ステップ（ｉｉｉ）において、前記離散値を決定することは、所定のサイズのディザマトリクスを用いる組織的ディザリングを使用することを含むことが好ましい。
（形態１０）形態９の方法において、
前記ディザマトリクスはベイヤマトリクスであることが好ましい。
（形態１１）本発明の更なる一視点により、ターゲットに所望のパターンを描画するために、荷電粒子によって形成されるエネルギ放射のビームによって該ターゲットを露光する方法が提供される。該方法は、以下のステップ：
・前記放射に対し透過性の複数のアパーチャを有するパターン定義装置を配すること、
・照明ワイドビームによって前記パターン定義装置を照明し、該照明ワイドビームは前記複数のアパーチャを通過して該パターン定義装置を横切り、以って、対応する複数のビームレットからなるパターン化ビームを形成すること、
・前記ターゲットの位置において前記パターン化ビームからパターン像を形成すること、但し、該パターン像は該ターゲット上の複数のパターンピクセルをカバーする前記複数のアパーチャの少なくとも一部分の像を含み、及び、一連の露光インターバルの間に、前記複数のアパーチャは夫々当該夫々のアパーチャが結像されるパターンピクセルに夫々のドーズ量を与えるよう選択的に制御され、該ドーズ量は、各ピクセルが前記所望のパターンに応じて公称ドーズ量に関連付けられるよう、前記所望のパターンに応じて選択されること、及び、
・前記ターゲットと前記パターン定義装置の間の相対運動を生成し、ビーム露光が実行されるべき領域にわたる経路に沿って前記ターゲット上における前記パターン像のステップ的移動を生成すること、但し、該経路はスキャン方向に沿って延在する複数のセクションから構成され、該複数のセクションは順次の露光の際前記領域をカバーする複数の露光ストライプに対応し、該露光ストライプは相互にオーバーラップし、オーバーラップする露光ストライプは前記スキャン方向に対し横断する方向に沿って見た場合に異なる横オフセットで位置付けられ、かくして、前記領域の各エリアは前記パターン像の少なくとも２つの異なるエリアによって異なる横オフセットで露光されること、
を含み、
該方法は、更に、
各ピクセル毎に、前記公称ドーズ量の値を補正係数で除算することにより補正ドーズ量を計算すること、但し、同じ補正係数が、オーバーラップするストライプの前記横オフセットだけのみ異なる位置（複数）に位置付けられたビームレット（複数）によって描画されるピクセル（複数）によって使用されること
を含み、
各ピクセル毎に補正ドーズ量を計算するステップ中に、
・夫々のピクセルにおける利用可能電流密度が決定され、最大利用可能電流密度は夫々のピクセルに対応するアパーチャを通って放射される放射ビームの実際電流密度として決定され、
・夫々のピクセルの補正係数はビームアレイフィールド全体にわたる最小電流密度に対する該利用可能電流密度の比として計算され、及び、
・オーバーラップするストライプの前記横オフセットだけのみ異なる位置（複数）に位置付けられる複数のピクセルの間で複数の補正係数が平均化される。
以下に、本発明を更に説明するために、図面に示されるような、例示的かつ非限定的な実施例（ないし実施形態）について説明する。

従来技術のＭＢＷシステムの一例の縦断面図。 従来技術のパターン定義システムの一例の縦断面図。 共通のスキャン方向に沿って配置されたストライプ（複数）を使用するターゲットに対する描画ストラテジ。 露光されるべきパターン例のピクセルマップの一例。 ターゲットに結像されるアパーチャ（複数）の配置の一例。 Ｍ＝２、Ｎ＝２を有するアパーチャ（複数）の配置例。 「ダブルグリッド（double grid）」配置におけるピクセル（複数）のオーバーサンプリングの一例。 １つのストライプの露光の一例。 ２つのパスの例即ちいわゆる「ダブルパス」モードのためのオーバーラッピングストライプ（「マルチパス」）ストラテジ。 ２つのパスの例即ちいわゆる「ダブルパス」モードのためのオーバーラッピングストライプ（「マルチパス」）ストラテジ。 １つのシングル露光スポットが最大ドーズで露光される場合に生成される強度プロファイルの一例。 図１に示したタイプのＭＢＷの強度プロファイルの一例及び３０ｎｍラインについてのドーズレベルプロファイルの一例。 図１０Ａの３０ｎｍ線ドーズレベルプロファイルについての強度プロファイルの一例。 １つのライン（線幅３１．４ｎｍ）のシミュレーションについて得られたＭＢＷ強度プロファイル及び関連データ。 １つのライン（線幅が４０．０ｎｍ）のシミュレーションについて得られたＭＢＷ強度プロファイル及び関連データ。 決定された幅の（１つの）ラインの露光から生成される強度プロファイルの一例。 露光スポット（複数）に対応するドーズレベルの適正な修正を介した、図１１Ａのラインの１つのエッジの位置の精細調整の一例。 露光スポット（複数）に対応するドーズレベルの適正な修正を介した、図１１Ａのラインの両方のエッジの位置の精細調整の一例。 粒子源の不均質性を示す、均一な公称値からの相対偏差（ずれ）としてパーセントで表された測定電流密度マップの一例。 ＭＢＷのデータパスの一例。 ダブルグリッドオーバーサンプリングの例に対するディザリング。４つのピクセル要素がダブルグリッドの１つの「オーバーラッピングエリア」に寄与する様子が示されている。 ダブルグリッドオーバーサンプリングの例に対するディザリング。２つのピクセルドーズレベルの場合における、ドーズの５つの可能なコンフィギュレーションが示されている。 ｏ＝２の例についてのディザリングの一例。 図１６のディザリングプロセスに使用されるインデックスマトリクスの一例。 図１６のディザリングプロセスに使用される閾値マトリクスの一例。 ｏ＝４の例についてのディザリングの一例。 図１８のディザリングプロセスに使用されるインデックスマトリクスの一例。 図１８のディザリングプロセスに使用される閾値マトリクスの一例。 ディザリングプロセスの他の一例。 ディザリングプロセスの更に他の一例。 ビーム流不均一性の補正を含むディザリングプロセスの更なる一例。 スキャン方向に沿って均一であるビーム流不均一性の補正を含む図２２の例の一変形例。 図２２に類似する記載におけるディザリングプロセスの更なるシナリオを説明する更なる一例。 図２３に類似する記載におけるディザリングプロセスの更なるシナリオを説明する更なる一例。 公称ターゲットドーズの関数としてプロットした丸め誤差（rounding error）の一例。 （Ａ）（１つの）像フィールド（全体に）わたる例示的典型的電流プロファイル；（Ｂ）Ｘ方向に沿って平均化した図２７（Ａ）の電流プロファイル。 （Ａ）図２７（Ａ）の電流プロファイルのための補正ドーズ係数の例；（Ｂ）均一な補正のための、即ちＸ方向に沿って均一な、補正ドーズ係数の例。 （Ａ）図２７（Ａ）及び図２８（Ａ）から得られる補正ドーズプロファイルの例；（Ｂ）図２７（Ｂ）及び図２８（Ｂ）から得られる補正ドーズプロファイルの例。 （Ａ）２パスプロセスにおいて露光ストライプがオーバーラップする場合についての、図２７（Ａ）に類似する態様での電流プロファイルの例；（Ｂ）２パスプロセスにおいて露光ストライプがオーバーラップする場合についての、図２７（Ｂ）に類似する態様での電流プロファイルの例。 （Ａ）２パスプロセスにおいて露光ストライプがオーバーラップする場合についての、図２８（Ａ）に類似する態様での補正ドーズ係数の例；（Ｂ）２パスプロセスにおいて露光ストライプがオーバーラップする場合についての、図２８（Ｂ）に類似する態様での補正ドーズ係数の例。 （Ａ）２パスプロセスにおいて露光ストライプがオーバーラップする場合についての、図２９（Ａ）に類似する態様での補正ドーズプロファイルの例；（Ｂ）２パスプロセスにおいて露光ストライプがオーバーラップする場合についての、図２９（Ｂ）に類似する態様での補正ドーズプロファイルの例。 （Ａ）４パスプロセスにおいて露光ストライプがオーバーラップする場合についての、図２７（Ａ）に類似する態様での電流プロファイルの例；（Ｂ）４パスプロセスにおいて露光ストライプがオーバーラップする場合についての、図２７（Ｂ）に類似する態様での電流プロファイルの例。 （Ａ）４パスプロセスにおいて露光ストライプがオーバーラップする場合についての、図２８（Ａ）に類似する態様での補正ドーズ係数の例；（Ｂ）４パスプロセスにおいて露光ストライプがオーバーラップする場合についての、図２８（Ｂ）に類似する態様での補正ドーズ係数の例。 （Ａ）４パスプロセスにおいて露光ストライプがオーバーラップする場合についての、図２９（Ａ）に類似する態様での補正ドーズプロファイルの例；（Ｂ）４パスプロセスにおいて露光ストライプがオーバーラップする場合についての、図２９（Ｂ）に類似する態様での補正ドーズプロファイルの例。

以下に説明される実施形態（ないし実施例）は、本出願人のリソグラフィ荷電粒子マルチビーム露光ツールのオンラインデータ経路の一部として、ピクセルデータのための新規なドーズレベル量子化方法である本発明を紹介する（米国特許第６，７６８，１２５号及び米国特許第７，７８１，７４８号に記載されているものであるが、本発明に適応するように適切に修正されている）。本明細書で論じられる実施形態の幾つか又は全てを本発明の特定の用途に適していると認められるように自由に組み合わせることは、当業者には明らかであろう。本開示全体を通して、「有利な」、「例示的な」又は「好ましい」などの用語は、本発明又はその実施形態に特に適している（但し必須ではない）が、当業者によって適切であると認められる場合、明示的に必要とされる場合を除き、修正されてもよい要素又は寸法を示す。本発明は、説明の目的のために与えられたものでありかつ単に本発明の適切な具体化を示すに過ぎない以下に論じる例示的な実施形態（ないし実施例）に限定されるものではないと認識されるべきである。

リソグラフィ装置

本発明の好ましい実施形態の実施に好適なリソグラフィ装置の一例の概観を図１に示す。以下においては、本発明の開示に必要な限りでその詳細を示すが、理解の容易化のために、図１にはその各コンポーネントは夫々の寸法通りには（同じ縮尺では）示されていない。リソグラフィ装置１の主要コンポーネントは―この例では図１の紙面上下方向の下方に推移するリソグラフィビームｌｂ、ｐｂの方向に従って―照明システム３、パターン定義（ＰＤ：pattern definition）システム４、投射システム５及び基板（substrate）１６を備えたターゲットステーション６である。装置１全体は、装置の光軸ｃｗに沿った荷電粒子のビームｌｂ、ｐｂの妨げのない伝播を確保するために高真空状態に維持される真空室２内に収容される。荷電粒子光学システム３、５は静電及び／又は磁気レンズによって実現される。

照明システム３は、例えば、電子銃７、抽出（extraction）システム８及びコンデンサレンズシステム９を含む。尤も、電子の代わりに、一般的には、他の荷電粒子も使用可能であることに留意すべきである。電子以外では、これらは、例えば、水素イオン又はより重いイオン、荷電原子クラスタ又は荷電分子であり得る。

抽出システム８は、粒子を典型的には数ｋｅＶ、例えば５ｋｅＶの所定のエネルギに加速する。コンデンサレンズシステム９は、電子源７から放射された粒子から、リソグラフィビームｌｂとして作用する幅広の実質的にテレセントリックな粒子ビーム５０を形成する。次いで、リソグラフィビームｌｂは、夫々複数の孔（アパーチャとも称される）を有する複数のプレートを含むＰＤシステム４を照射する。ＰＤシステム４はリソグラフィビームｌｂの経路の特定の位置に保持され、そのため、リソグラフィビームｌｂは複数のアパーチャ及び／又は孔を照射して、複数のビームレット（微細ビーム）に分割される。

アパーチャ／孔の幾つかは、当該アパーチャ／孔がそれらを貫通して通過するビームの部分即ちビームレット５１がターゲットに到達することを可能にするという意味で入射ビームに対して透過性であるよう「スイッチオン」されておりないし「オープン」の状態にある。他のアパーチャ／孔は「スイッチオフ」ないし「クローズ」されている、即ち、対応するビームレット５２はターゲットに到達できない。そのため、実質的に、これらのアパーチャ／孔はビームに対して非透過性（不透明）である。かくして、リソグラフィビームｌｂは、ＰＤシステム４から出射するパターン化ビームｐｂに構造化される。スイッチオンされたアパーチャのパターン―リソグラフィビームｌｂに対して透過性であるＰＤシステム４の部分のみ―は、荷電粒子感応性レジスト１７で被覆された基板１６に露光されるべきパターンに応じて選択される。なお、アパーチャ／孔の「スイッチオン／オフ」は通常はＰＤシステム４の複数のプレートの１つに配される適切なタイプの偏向手段によって実現されることに留意すべきである。従って、「スイッチオフ」されたビームレット５２は（非常に小さいが十分な角度で）それらの経路から逸らされ、そのため、ターゲットに到達することはできず、リソグラフィ装置の何れかの部位で、例えば吸収プレート１１で単に吸収される。

次に、パターン化ビームｐｂによって表されるようなパターンは、電磁光学投射システム５によって基板１６に投射され、該基板１６において、ビームは「スイッチオン」されたアパーチャ及び／又は孔の像を生成する。投射システム５は、２つのクロスオーバー（交差）ｃ１及びｃ２を介して例えば２００：１の縮小を行う。基板１６は、例えば、粒子感応性レジスト層１７で被覆された６”マスクブランク又はシリコンウェハである。基板はチャック１５によって保持され、ターゲットステーション６の基板ステージ１４によって位置決めされる。

露光されるべきパターンに関する情報は、電子的パターン情報処理システム１８によって実現されるデータパスによってＰＤシステム４に供給される。

図１の例では、投射システム５は、好ましくは静電及び／又は磁気レンズを含み、場合によっては他の偏向手段を含む複数の一連の（並置される）電磁光学投射ステージ１０ａ、１０ｂ、１０ｃから構成される。これらのレンズ及び手段は、その応用例は従来技術において周知であるため、象徴的な形態でのみ図示した。投射システム５は、クロスオーバーｃ１、ｃ２を介した縮小結像を行う。両者のステージのための縮小倍率は、全体で数百分の１の縮小、例えば２００：１の縮小が得られるように選択される。このオーダーの縮小は、ＰＤ装置の小型化の問題を改善するために、リソグラフィセットアップについてとりわけ好適である。

投射システム５全体で、色収差及び幾何収差に関しレンズ及び／又は偏向手段を大幅に補償する方策を提供する。像を全体として横方向に即ち光軸ｃｗに対し直角をなす方向に沿ってシフトする手段として、偏向手段１２ａ、１２ｂ及び１２ｃがコンデンサ（ないし照明システム）３及び投射システム５に配される。偏向手段は、例えば、ソース抽出システム（source extraction system）８の近く又は図１に偏向手段１２ｂによって示されているような２つのクロスオーバーの一方の近く、又は図１のステージ偏向手段１２ｃと同様に相応の投射機の最終レンズ１０ｃの後方に（下流に）位置付けられるマルチポール（多重極）電極システムとして実現されることも可能である。この装置では、マルチポール電極アレンジメントは、ステージ運動に対する像のシフトと荷電粒子光学アラインメントシステムと連携した結像システムの補正の両者のための偏向手段として使用される。これらの偏向手段１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、ストップ（吸収）プレート１１と連携するＰＤシステム４の偏向アレイ手段と混同すべきではない。後者の偏向手段は、パターン化ビームｐｂの選択されたビームレットを「オン」又は「オフ」に切り換えるために使用されるものであるのに対し、前者の偏向手段は、単に、粒子ビームを全体として処理するものに過ぎないからである。軸方向（アキシャル）磁界を生成するソレノイド１３を用いて、プログラマブルビームの全体を回転することも可能である。

図２の部分詳細図はＰＤシステム４の好適な一実施例を示す。このＰＤシステム４は、順次の配置で積み重ねられた３つのプレート、即ち、「アパーチャアレイプレート（Aperture Array Plate）」（ＡＡＰ）２０、「偏向アレイプレート（Deflection Array Plate）」（ＤＡＰ）３０及び「フィールド境界アレイプレート（Field-boundary Array Plate）」（ＦＡＰ）４０を含む。なお、用語「プレート（plate）」は、関連する装置の全体形状を参照するものであるが、プレートが単一のプレート要素として実現されていることを、これが通常はその具体化の好ましい態様であるとしても、必ずしも意味しておらず、寧ろ、ある実施例では、アパーチャアレイプレートのような「プレート」は複数のサブプレート（sub-plate）から構成可能であることに留意することは重要である。プレート（複数）は、Ｚ方向（図２の鉛直軸ないし紙面上下方向）に沿って所定の相互間隔をなして、互いに対し平行に配置されることが好ましい。

ＡＡＰ２０の平坦な上面は、荷電粒子コンデンサ光学系／照明システム３に対する定義された電位（ポテンシャル）インターフェース（defined potential interface）を構成する。ＡＡＰは、例えば、肉薄化された中央部分２２を有するシリコンウェハ（凡そ１ｍｍ厚）２１の方形又は矩形片から構成されることも可能である。プレートは、水素又はヘリウムイオンを使用する場合に（ＵＳ６，８５８，１１８参照）とりわけ有利であるはずの導電性保護膜２３で被覆されてもよい。電子又は重イオン（例えばアルゴン又はキセノン）を使用する場合、膜２３は、膜２３とバルク部分２１、２２との間に界面（interface）が形成されないように、バルク部分２１と２２の表面部分によって形成されるシリコンとすることも可能である。

ＡＡＰ２０には、肉薄部分２２を横断（貫通）する孔によって形成される複数のアパーチャ２４が設けられる。アパーチャ（複数）２４は、肉薄部分２２に設けられるアパーチャエリア内に所定の配置で配され、以って、アパーチャアレイ２６を形成する。アパーチャアレイ２６におけるアパーチャ（複数）の配置は、例えば、ジグザグ（ないし千鳥状：staggered）配置又は規則的な矩形又は方形アレイ（図４参照）とすることも可能である。図示の実施例では、アパーチャ（複数）２４は、膜２３に形成されるストレートなプロファイル（輪郭形状）と、ＡＡＰ２０のバルク層における「レトログレード（先太拡開的：retrograde）」プロファイル（輪郭形状）を備えて構成され、そのため、孔の下側開口部２５はアパーチャ２４の主要部における（開口部）よりも幅が広い。このストレートプロファイルとレトログレードプロファイルは何れも反応性イオンエッチングのような従来技術の構造化技術によって製造することができる。レトログレードプロファイルは、孔を貫通通過するビームのミラー帯電効果（mirror charging effects）を大きく減じる。

ＤＡＰ３０は複数の孔３３が設けられたプレートであり、孔３３の位置はＡＡＰ２０のアパーチャ２４の位置に対応し、かつ、孔３３には当該孔３３を貫通通過する個々のビームレットを選択的に夫々の経路から逸らすよう構成された電極３５、３８が配される。ＤＡＰ３０は、例えば、ＡＳＩＣ回路を備えたＣＭＯＳウェハの後処理によって製造することができる。また、ＤＡＰ３０は、例えば、方形又は矩形形状を有する一枚のＣＭＯＳウェハ片から作られ、肉薄化された（但し、肉薄部分２２の厚みと比べて適切により肉厚であってもよい）中央部分３２を保持するフレームを形成する肉厚部分３１を含む。中央部分３２のアパーチャ孔３３は、２４と比べて（例えば図示左右方向に凡そ２μｍだけ）より幅が広い（径が大きい）。ＣＭＯＳ電子回路（electronics）３４は、ＭＥＭＳ技術によって設けられる電極３５、３８を制御するために配される。各孔３３の近くには、「アース（ground）」電極３５と偏向電極３８が配される。アース電極（複数）３５は電気的に相互に接続され、共通のアース電位に接続されると共に、帯電を阻止するためのレトログレード部分３６と、ＣＭＯＳ回路への不所望のショートカットを阻止するための絶縁部分３７を含む。アース電極３５は、シリコンバルク部分３１及び３２と同じ電位にあるＣＭＯＳ回路３４の部分に接続されてもよい。

偏向電極３８は静電電位が選択的に印加されるよう構成される；そのような静電電位がある電極３８に印加されると、この電極３８は対応するビームレットの偏向を引き起こす電界を生成し、該ビームレットをその公称（nominal）経路から逸らすことができる。電極３８もまた、帯電を回避するためにレトログレード部分３９を有してもよい。電極３８の各々はその下側部分においてＣＭＯＳ回路３４内の対応するコンタクト部位に接続される。

アース電極３５の高さは、ビームレット間のクロストーク効果を抑制するために、偏向電極３８の高さよりも大きい。

図２に示したＤＡＰ３０を有するＰＤシステム４の配置は種々の可能性のうちの１つに過ぎない。１つのバリエーション（不図示）では、ＤＡＰのアース電極３５と偏向電極３８は、下流側ではなく寧ろ、上流側に配向（紙面上側に指向）されてもよい。更に、例えば埋設されたアース及び偏向電極を有するＤＡＰ構成も当業者であれば案出することができる（本出願人名義の他の特許、例えばＵＳ８，１９８，６０１Ｂ２参照）。

ＦＡＰとして機能する第３のプレート４０は、下流側で縮小を行う荷電粒子投射光学系５の第１レンズ部分に指向するフラットな面を有し、そのため、投射光学系の第１レンズ１０ａに対する定義された電位インターフェースを提供する。ＦＡＰ４０の肉厚部分４１は、シリコンウェハの一部分から作られる方形又は矩形フレームであり、肉薄化された中央部分４２を有する。ＦＡＰ４０には、ＡＡＰ２０とＤＡＰ３０の孔２４、３３に（位置的に）対応するが、これらと比べて幅が広い複数の孔４３が設けられる。

ＰＤシステム４は、とりわけその第１プレートであるＡＡＰ２０は、ブロード荷電粒子ビーム５０（ここで、「ブロード（broad）」ビームとは、該ビームがＡＡＰに形成されたアパーチャアレイのエリア全体をカバーするのに十分に幅が広いことを意味する）によって照射される。そのため、該ビーム５０は、アパーチャ（複数）２４を貫通通過させられると、千本単位で多数の（many thousands of）マイクロメートルサイズ（径）のビームレット（微細ビーム）５１に分割される。ビームレット５１は、ＤＡＰとＦＡＰを妨げられることなく横切る（通過する）ことができる。

既述の通り、偏向電極３８がＣＭＯＳ電子回路によって通電されると、偏向電極と対応するアース電極の間に電界が生じ、通過する対応するビームレット５２は僅かであるが十分に偏向される（図２）。偏向されたビームレットは、その太さに比べて孔３３及び４３の幅が十分に大きいため、ＤＡＰとＦＡＰを妨げられることなく横断する（通過する）ことができる。しかしながら、（大きく）偏向されたビームレット５２は、サブカラムのストップ（絞り）プレート１１で除去される（図１）。このため、ＤＡＰによる影響を受けないビームレットのみが基板に到達することができる。

荷電粒子縮小光学系５の縮小倍率は、ビームレットの寸法、ＰＤ装置４におけるそれらの相互間距離及びターゲットにおける構造（複数）の所望の寸法の観点から適切に選択される。これにより、ＰＤシステムにおいてはマイクロメートルサイズのビームレットが得られるのに対し、基板に対してはナノメートルサイズの（より縮小された）ビームレットが投射される。

ＡＡＰによって形成される（無影響の）ビームレット５１の束（ないし集合：ensemble）は、荷電粒子投射光学系の予め定められた縮小倍率Ｒで基板に投射される。その結果、基板には、ＢＸ＝ＡＸ／Ｒ及びＢＹ＝ＡＹ／Ｒの幅を有する「ビームアレイフィールド（beam array field）」（ＢＡＦ）が投射される。ここで、ＡＸ及びＡＹは夫々Ｘ方向及びＹ方向に沿ったアパーチャアレイフィールドのサイズを表す。基板における（１つの）ビームレット（即ちアパーチャ像）の公称幅（nominal width）は、ｂＸ＝ａＸ／Ｒ及びｂＹ＝ａＹ／Ｒによって与えられる。ここで、ａＸ及びａＹは夫々ＤＡＰ３０のレベル（高さ）においてＸ方向及びＹ方向に沿って測定されるビームレット５１のサイズを表す。従って、ターゲット上に形成される単独のアパーチャ像のサイズはｂＸ×ｂＹである。

なお、図２に示した個別ビームレット５１、５２は、２次元のＸ－Ｙアレイに配置された、遥かにより多数のビームレット、典型的には千本単位で多数のビームレットを代表していることに留意することは重要である。本出願人は、例えば、イオンに対する縮小倍率がＲ＝２００であるマルチビーム荷電粒子光学系と、千本単位で多数の（例えば２６２，１４４本）のプログラマブルビームレットを使用する電子マルチビームカラムを既に実現している。本出願人は、そのような（マルチビーム）カラムであって基板におけるＢＡＦが凡そ８２μｍ×８２μｍのものを既に実現している。これらの実例は、単に、説明の目的のために提示したに過ぎず、本発明を限定するものと理解すべきではない。

パターン露光

図３によれば、ＰＤシステム４によって定義されるパターン像ｐｍがターゲット１６上に生成される。荷電粒子感応性レジスト層１７によって被覆されたターゲット面は、露光されるべき１又は２以上のエリアｒ１を含むであろう。一般的に、ターゲット上に露光されるパターン像ｐｍは、パターン化されるべきエリアｒ１の幅よりも通常は十分に小さい有限のサイズｙ０を有する。従って、スキャニングストライプ露光法が使用される。この方法では、ターゲットは、当該ターゲット上におけるビームの位置が不断に（perpetually）変化されるよう、入射ビーム下で移動される。即ち、ビームはターゲット面（の全面）にわたって効率的にスキャンされる。ここで、本発明の目的のためには、ターゲット上におけるパターン像ｐｍの相対運動のみが重要であることを強調しておく。この相対運動によって、パターン像ｐｍは、幅がｙ０の一連のストライプｓ１，ｓ２，ｓ３，...ｓｎ（露光ストライプ）を形成するよう、エリアｒ１（の全面）にわたって移動される。ストライプの完全なセットは基板表面の全エリアをカバーする。スキャン方向ｓｄは一定（同じ向き）であっても良く、隣り合うストライプ間で逆向きであっても良い。

図４は、１０×１８＝１８０ピクセルのサイズを有する画像化パターンｐｓの単純な一例を示す。この例では、露光エリアの幾つかのピクセルｐ１００は１００％のグレーレベル４０１に露光されており、他の幾つかのピクセルｐ５０はフルグレーレベルの５０％のみ４０２に露光されている。残りのピクセルは０％ドーズ４０３に露光されている（即ち全く露光されていない）。勿論、本発明の現実的な応用では、標準的な像のピクセル数は一層より多いであろう。しかしながら、図４では、ピクセルの数は、より良い視認性のために、１８０しか示されていない。更に、一般的には、一層より多くの段階のグレーレベルが０％～１００％のスケール内において使用されることができる。

かくして、パターン像ｐｍ（図３）は、露光されるべき所望のパターンに応じたドーズ値で露光される複数のパターンピクセルｐｘから構成される。尤も、ＰＤシステムのアパーチャフィールドにはアパーチャは有限の数しか存在しないため、ピクセル（複数）ｐｘの（１つの）サブセットしか同時に露光できないことに留意すべきである。スイッチオンされるアパーチャのパターンは、基板に露光されるべきパターンに応じて選択される。このため、実際のパターンでは、ピクセルのすべてがフル（完全な）ドーズで露光されるのではなく、ピクセルのあるものは実際のパターンに応じて「スイッチオフ」されることができる。各ピクセルに対し（換言すれば、該ピクセルをカバーする各ビームレットに対し）、ターゲットに露光ないし構造化されるべきパターンに依存して該ピクセルが「スイッチオン」されるか「スイッチオフ」されるかにより、ピクセル露光サイクル毎に、露光ドーズは変化されることができる。

基板１６が連続的に動かされる間に、ターゲット上のパターンピクセルｐｘに応じた同じ像要素が、一連のアパーチャの像（複数）によって複数回カバーされることができる。同時に、ＰＤシステムのパターンは、ＰＤシステムのアパーチャを介して、ステップ毎に（段階的に）シフトされる。従って、ターゲット上のある位置における１つのピクセルについて考えた場合、すべてのアパーチャが当該ピクセルをカバーしたときにこれらのアパーチャがスイッチオンされるとすれば、露光ドーズレベルは最大になることになる。即ち、１００％に対応する「ホワイト」シェード（“white”shade：白グレード）が生じることになる。「ホワイト」シェードに加えて、最小（「ブラック（black）」）露光ドーズレベルと最大（「ホワイト（white）」）露光ドーズレベルの間を補間することが可能なより低いドーズレベル（「グレーシェード（gray shade）」とも称される）に応じてターゲットにおいて（１つの）ピクセルを露光することも可能である。グレーシェードは、例えば、１つのピクセルの描画に関与し得るアパーチャ（複数）のサブセットのみをスイッチオンすることによって実現し得る。例えば、１６のアパーチャのうちの４つは、２５％のグレーレベルを与えることができる。他のアプローチは、関係するアパーチャのためのブランキングされない（unblanked）露光の持続時間を減じることである。かくして、１つのアパーチャ像の露光持続時間は、離散的な（不連続的ないし飛び飛びの：discrete）数のグレーレベルによって制御される；これらのグレーレベルの各々は、基板／ターゲットに適用されるべき特定のドーズ、例えば０，１／（ｎ_Ｙ－１）...，ｉ／（ｎ_Ｙ－１），...，１（但し、ｎ_Ｙは利用可能な「ピクセルグレーレベル」、ｉは整数（「グレーインデックス（gray index）」、０≦ｉ≦ｎ_Ｙ））、を表す。尤も、一般的には、ドーズ増分（increments）は等間隔（equidistant）である必要はなく、０と１の間の非減少的数列（non-decreasing sequence）を形成する。露光されるアパーチャ像は、ゼロと最大露光持続時間とドーズレベルに対応する所与の数のグレーシェードの１つの現れ（manifestation）である。

図５は、基本的レイアウトに応じた、ＰＤ装置のアパーチャフィールドにおけるアパーチャ（複数）の配置を示し、以下において用いる幾つかの量及び略語も説明する。図示されているのは、ターゲットに投射されるアパーチャ像（複数）ｂ１の配置であり、これらは、暗いシェード（黒）で示されている。主軸Ｘ及びＹは、夫々、ターゲット運動の進行の方向（スキャン方向ｓｄ）及び（その）直交方向に対応する。各アパーチャ像は、方向Ｘ及びＹに沿って夫々幅ｂＸ及びｂＹを有する。アパーチャ（複数）は、夫々ＭＸ及びＭＹ（個の）アパーチャを有する横列（即ち行：lines）及び縦列（即ち列：rows）に沿って配置され、各横列及び各縦列の夫々において隣り合う（隣接）アパーチャ間のオフセット（ずれ）は夫々ＮＸ・ｂＸ及びＮＹ・ｂＹである。その結果、各アパーチャ像には、ＮＸ・ｂＸ・ＮＹ・ｂＹの面積を有する観念的なセル（升目：cell）Ｃ１が属し、アパーチャアレンジメントは矩形状に配列されたＭＸ・ＭＹ（個）のセルを含む。以下において、これらのセルＣ１は「露光セル（exposure cell）」と称する。ターゲットに投射される完全なアパーチャアレンジメントは、（ＢＸ＝ＭＸ・ＮＸ・ｂＸ）×（ＢＹ＝ＭＹ・ＮＹ・ｂＹ）の寸法を有する。以下の説明においては、矩形グリッドの特殊例としての方形グリッドを想定し、ｂ＝ｂＸ＝ｂＹ、Ｍ＝ＭＸ＝ＭＹ及びＮ＝ＮＸ＝ＮＹ、Ｍは整数とするが、これらはすべて説明を目的としたものであり、発明全体に如何なる限定を付するものではない。かくして、（１つの）「露光セル」は、ターゲット基板上にＮ・ｂ×Ｎ・ｂのサイズを有する。

隣り合う２つの露光位置間のピッチ（距離）は、以下において、ｅで表す。一般的に、距離ｅはアパーチャ像の公称（nominal）幅ｂと異なり得る。最も単純な例ではｂ＝ｅである。これは２×２露光セルＣ３の配置例についての図６Ａに示されている。１つのアパーチャ像ｂｉ０は１つのピクセル（の公称（nominal）位置）をカバーする。図６Ｂに示されている（及びＵＳ８，２２２，６２１及びＵＳ７，２７６，７１４の教示に合致している）ように、他の興味深い例では、ｅはアパーチャ像の幅ｂの分数ｂ／ｏ（但しｏはｏ＞１、好ましくは（但し必須ではない）整数、これはオーバーサンプリングファクタとも称される）であり得る。この例では、アパーチャ像（複数）は、異なる複数の露光過程において、空間的に重なり合い、以って、形成されるべきパターンの位置決め（placement）のより大きな解像度を可能にすることができる。従って、あるアパーチャの各像は、一度に、複数のピクセル即ちｏ^２個のピクセルをカバーすることができる。ターゲットに結像されるアパーチャフィールドのエリア全体は（ＮＭｏ）^２個のピクセルを含むことができる。アパーチャ像の位置決め（placement）の観点から、このオーバーサンプリングはターゲットエリアを単にカバーするために必要であろうものとは（間隔がより細かいために）異なるいわゆる位置決めグリッド（placement grid）に対応する。

図６Ｂは、位置決めグリッド（placement grids）と組み合わせたｏ＝２のオーバーサンプリングの一例を示す。即ち、アパーチャアレイの像はｏ＝２、Ｎ＝２のパラメータを有する露光セルＣ４を有する。これによれば、各公称位置（図６Ｂの小さい方形フィールド（複数））に４つのアパーチャ像ｂｉ１（破線）がプリントされているが、これらは、規則性の（regular）グリッド上でＸ方向及びＹ方向の両方においてピッチｅだけずらされている。アパーチャ像のサイズは依然として同じ値ｂであるのに対し、位置決めグリッドのピッチｅは今やｂ／ｏ＝ｂ／２である。従前の公称位置に対するオフセット（位置決めグリッドのオフセット）もｂ／２のサイズである。同時に、各ピクセルのドーズ及び／又はグレーシェードは、対応するピクセルをカバーするアパーチャ像のために適切なグレー値を選択することによって、適合（減少）されることができる。その結果、サイズｂ×ｂのエリアがプリントされるが、位置決めグリッドはより精細であるために位置決め精度は向上する。図６Ｂを図６Ａと直接的に対比することにより、アパーチャ像（複数）の位置は位置決めグリッドにおいて従前よりも２倍（一般的にはｏ倍）精細に配置されている一方で、アパーチャ像（複数）自体は重なり合っていることが分かる。露光セルＣ４は、今や、描画プロセス中に処理されるべき（Ｎｏ）^２の位置（即ち「ピクセル」）を、従って、ｏ^２の倍率（factor）（ｏ^２倍）だけ従前よりも多くのピクセルを含む。これに応じて、アパーチャ像の寸法ｂ×ｂを有するエリアｂｉ１は、図６Ｂにおいてｏ＝２でオーバーサンプリングされる場合、ｏ^２＝４ピクセルに関係付けられる。勿論、ｏは他の任意の整数値、とりわけ４（「正方グリッド（quad grid）」、不図示）であってもよく、或いは、２^１／２＝１．４１４のような１より大きい非整数値であってもよい。

図７は、本発明のために適切な、ピクセル（複数）の露光スキームの一例を示す。図示されているのは、（紙面の）上側（より早い）から（紙面の）下側（より遅い）に時間が進行する一連のフレームである。この図におけるパラメータ値はｏ＝１，Ｎ＝２である。更に、ＭＸ＝８及びＭＹ＝６の矩形ビームアレイが想定されている。ターゲットは常に（紙面）左側に動くのに対し、ビーム偏向は図の左側に示されているようにのこぎり波（seesaw）関数で制御される。長さＴ１の各期間（インターバル）中は、ビーム像は（「位置決めグリッド」の位置に対応する）ターゲット上のある位置に固定された状態に留まる。従って、ビーム像は、位置決めグリッドシークエンスｐ１１，ｐ２１，ｐ３１を経過するように示されている。位置決めグリッドの１つのサイクルは、ターゲット運動（速度）ｖのために、期間Ｌ／ｖ＝ＮＭｂ／ｖ内に露光される。各位置決めグリッドにおける露光のための時間Ｔ１は、長さＬ_Ｇ＝ｖＴ１＝Ｌ／（Ｎｏ）^２＝ｂＭ／Ｎｏ^２に対応し、これを「露光長さ（exposure length）」と称する。

ビームレット（複数）は、ターゲットと一緒に、１セットの像要素の露光中にＬ_Ｇの距離にわたって動かされる。換言すれば、すべてのビームレットは、期間Ｔ１中、基板の表面に関し固定された（一定の）位置に維持される。距離Ｌ_Ｇに沿ってターゲットと共にビームレットを動かした後、ビームレットは瞬間的に（極めて短時間内に）配置転換（再配置：relocate）されて、次の位置決めグリッドの像要素（複数）の露光を開始する。位置決めグリッドサイクルの位置ｐ１１...ｐ３１を経た完全な１サイクルの後、シークエンスは、Ｘ方向（スキャン方向）に平行な長手方向オフセット（ずれ）Ｌ＝ｂＮＭを付加して、新たに開始する。ストライプの始点部と終点部においては、露光方法は連続的なカバーを実行しなくてもよいため、完全には埋められない（露光されない）長さＬのマージンが存在し得る。

本出願人は、ＵＳ９，０５３，９０６Ｂ２に、エラー低減のためのオーバーラッピングストライプ（「マルチパス」）ストラテジを説明した。そのようなストラテジの一例（「ダブルパス」）を、２つのパスｐｓ１、ｐｓ２で露光されるべきターゲットの例示的なサブエリアの一例を示す図８Ａ及び図８Ｂに基づいて説明する。第１パスｐｓ１では、ストライプｓ１１、ｓ１２、ｓ１３が順次的に露光され、かくして、部分グリッドＧ１に属するピクセル（複数）が露光される（各ストライプ内のピクセルの数は図８Ａ及び図８Ｂでは視認性の観点から減少されているが、本発明の典型的な実施形態ではより多いであろう）。図８Ａにおいて、文字Ａ、Ｃ及びＥは夫々ストライプｓ１１、ｓ１２、ｓ１３を通して露光可能なピクセルを示す。１つのパスのストライプｓ１１～ｓ１３は、好ましくは、ターゲット上のエリア（全体）にわたる連続的なグリッドが生成されるよう、並んで配置される。このようにして、夫々個別の幅ｙ０を有する複数のストライプは、Ｙ方向に沿って（即ちスキャン方向ｓｄを横切って）露光されるべきエリアＲｒの全幅Ｒｙをカバーする。ストライプｓ１１～ｓ１３は図示のエリアの何れか一方の側に延伸してもよく、また、第１パスｐｓ１は、ストライプｓ１３が描画（露光）された後、更なる（複数の）ストライプ（不図示）を続けてもよい。第１のパスｐｓ１のすべてのストライプの完了後、図８Ｂに示すように、別のパスｐｓ２のストライプ（複数）が実行される。ストライプｓ２１、ｓ２２は、第２部分格子Ｇ２の内部に形成されたピクセルを露光する。図８Ｂは、文字Ｂ及びＤによって夫々示されたピクセルを露光する２つのストライプｓ２１及びｓ２２を示す。従って、各パスｐｓ１、ｐｓ２は、夫々のパス中に露光可能なパターンピクセル（複数）の部分グリッドＧ１、Ｇ２の１つに関連付けられる。グリッドＧ１、Ｇ２のピクセル（複数）が組み合わされて、全体として、露光されるべき領域内の完全なパターンピクセル（複数）を形成する。換言すれば、第２パスｐｓ２は第１パスｐｓ１において残されたピクセルを露光し、その逆も然りである。Ｙ軸に関して、異なるパス（複数）の露光ストライプ（複数）は、好ましくは規則的な態様で、互いにオーバーラップする。この場合、例えばストライプｓ１１とｓ２１のオーバーラップするストライプ（複数）は、（スキャン方向と同じ、ストライプの配向を横切る方向である）Ｙ方向に沿った横オフセットＹ１だけ異なる（ずれている）。ストライプｓ１１の第１半部を露光するために、全幅Ｒｙのこの部分をカバーするためにも、追加の「エッジストライプ」ｓ２０（これはピクセルパターンには示されていない）が実行されてもよい。該ストライプｓ２０においては、該ストライプｓ２０の全長に沿って、ピクセル（複数）の上半分が露光される一方で、ピクセル（複数）の下半分はスイッチオフされた状態に維持される。このアプローチは３つ以上のパスに対してもそのまま一般化される。例えば、「正方（クワッド）パス」描画ストラテジでは、４つのパスで描画される４つの部分グリッドが組み合わされて完全なパターンピクセル（複数）を形成する。露光ストライプ及び部分グリッドを介したピクセル（複数）の露光に関する更なる詳細は、本出願人によるＵＳ２０１６／０２７６１３１Ａ１に記載されている。

以下に、サブピクセル精度でのエッジ位置決め（edge placement）を実現するために、本出願人のＭＢＭＷにおいてドーズのバリエーション（variations）がどのように利用できるかを説明する。図９は、最大ドーズレベルを有する１つの露光スポットの露光を示す。４ビット符号化（coding）の例示的なケースでは、１６のドーズレベル（０，１，２，... １５）がある、即ち、最大ドーズレベルは、１５のドーズレベル増分の合計６４である。

図１０Ａは、ゼロブラー（zero blur）の理想化された場合における、線幅３０ｎｍに対する理想的な強度プロファイル７１を示す。「正方（quad）グリッド」（ｏ＝４）マルチビーム露光を使用する場合、オーバーラップはビームサイズの１／４である。従って、２０ｎｍのビームサイズの場合、物理的なグリッドサイズは５ｎｍである。選択された例では５ｎｍ×５ｎｍである物理的グリッドの各エリアには、離散的（飛び飛びの）ドーズレベルを割り当てることができる；図１０Ａのライン７２は、３０ｎｍ線を生成するためにピクセル位置（複数）に割り当てられた離散的ドーズレベルを有する複数のオーバーラップする露光スポット（複数）によって構成されるような強度の重ね合わせ（ないしトータルドーズ）を示しているが、この場合、より良好な視認性のために、ブラーはゼロに設定されている（そのため、単一の露光スポットのドーズ分布は矩形をなしている）。ブラーが現実的な値を有する場合、ステップ関数は矩形のエッジ（上端）においてガウス関数で畳み込まれ、結果的にはガウス（分布曲線）形状に変化する（収斂する）。その意味で、ライン７２は、ブラーゼロにおけるガウス関数（複数）の重ね合わせとして理解することができる。一般的なケースでは、ドーズレベルのヒストグラムは、左右のエッジを予め設定された位置に位置付けるために、対称的ではないであろう。

図１０Ｂは、幅３０．０ｎｍのラインについてのシミュレーションを示す。この場合、左側のエッジ（ピーク）が位置付けられるべき目標位置は（横軸の）０．０ｎｍであり、右側のエッジ（ピーク）が位置付けられるべき目標位置は（横軸の）３０．０ｎｍである。シミュレーションのために、２０ｎｍのビームスポットが５．１ｎｍの１シグマブラー（即ち、１２．０ｎｍのＦＷＨＭブラー）で露光されることが想定されている。強度プロファイル７６は、露光スポット７３、７４及び７５のプロファイルのオーバーラップ（重ね合わせ）によって形成される。最も左側の露光スポット７４のドーズレベルは、３０ｎｍラインが所望のスタート位置７７で即ち０ｎｍの位置で開始するよう、調節される。最も右側の露光スポット７５のドーズレベルは、露光されるラインが位置７８で即ち３０．０ｎｍの位置で終端するよう、調節される。図１０Ｂから理解できるように、「正方グリッド」露光によれば、露光スポット７３、７４、７５のオーバーラップ（重さなり）は、ビームサイズの４分の１、即ち５ｎｍである。

図１０Ｃ及び図１０Ｄは、ＭＢＷ装置が正確なエッジ定義（複数）を有するライン（複数）を描画することを可能にする本発明の仕方を示す；各図において、（紙面の）上側のフレーム（グラフ）はエッジ（ピーク）位置エラー対線幅を示し、（紙面の）中央のフレーム（グラフ）は強度プロファイルを示し、（紙面の）下側のフレーム（グラフ）は露光ドーズを１０％だけ増大した場合におけるエッジ（ピーク）位置ずれ（シフト）対線幅を示す。図１０Ｃは、３１．４ｎｍの線幅について得られた強度プロファイルを示し、図１０Ｄは、４０．０ｎｍの線幅について得られた強度プロファイルを示す。２０ｎｍのビームサイズと正方グリッド露光（５ｎｍ物理的グリッドサイズ）のＭＢＷを使用することにより、露光によって生成される構造の線幅を０．１ｎｍのステップで変化させることができる。ドーズレベル（複数）は整数であるため、０．１ｎｍのアドレスグリッドから僅かなずれがある。これらのずれは、３０．０ｎｍから４０．０ｎｍの間で０．１ｎｍのステップ（刻み）による、所望の線幅の関数としての、「エッジ位置エラー」（紙面上側のフレーム（グラフ））として示されている。図示から分かるように、これらのずれは±０．０５ｎｍの範囲内にある。更に、ドーズの１０％の変化によるエッジ位置の変化は僅かに１ｎｍ程度であり、この大きさも紙面下側のフレーム（グラフ）に示されているように線幅が変化しても僅かしか変化しない。換言すれば、ドーズはＭＢＷでは１％より良好に制御されるので、ドーズの１％の変化によるエッジ位置の変化は凡そ１原子層（atomic layer）の範囲内である。

図１１Ａ、図１１Ｂ及び図１１Ｃは、本書で説明するマルチビーム露光法がグリッドサイズよりも小さい解像度で構造特徴の精細位置決めを達成可能にする仕方を示す強度プロファイル図を示す。強度プロファイル図では、図１１Ａ～図１１Ｃに示すように、離散的なドーズレベルは、「レンガ層（brick-layer）」アレンジメントで積み重ねられている均一な高さの矩形６４として記載されている。勿論、この「レンガ層」の描写は象徴的なものに過ぎず、図面の解釈を容易にすることが意図されているに過ぎない。

図１１Ａは、２０ｎｍ幅のビームスポットサイズを有する正方グリッドにおける４ビット（即ち１スポット当たり１５ドーズレベル）露光によって露光された３０ｎｍ幅のラインの例についてドーズレベルヒストグラムの一例を示す。グリッドサイズ６２は「レンガ層」アレンジメントで積み重ねられた矩形（複数）として象徴的に示された露光スポットの線形サイズの１／４であり、その結果として得られるドーズレベル分布６５は太線で示されている。

線幅は、グリッドサイズ、この場合は正方グリッドサイズ６２より小さい非常に精細なステップで、より小さく又はより大きくされることができる。線幅の縮小は、最も外側の露光スポット（複数）のドーズレベルを下げること及び／又は露光スポット（複数）を省くことによって達成することができる（後者は、縮小が露光スポットサイズの少なくとも凡そ２分の１の場合である）。線幅の増大は、最も外側の露光スポット（複数）のドーズレベルを増大することによって、及び／又は、とりわけ最大ドーズレベルに到達している場合、追加の、好ましくはオーバーラップする、露光スポット（複数）を付加することによって、達成することができる。後者の態様は図１１Ｂに示されている。これによれば、定義された（所定の）ドーズレベルを有する露光スポット６６が付加され、その結果、６５と比べてより広い幅を有するラインについてのドーズレベルヒストグラム６７が得られる。（紙面左右の）何れの側でも縮小と増大のこれらの効果を組み合わせることにより、ライン位置を非常に精細なステップでシフトする可能性も得られる。図１１Ｃは、幅の変更を伴わないラインのシフトの一例を示す。このシフトは、スポット６８からドーズレベル（複数）を除去しかつスポット６９にドーズレベル（複数）を付加することによって達成されるが、その結果、図１１Ａのラインと比べて（紙面）右側に（中心線が）シフトされたラインに対応するドーズレベルヒストグラム７０が得られる。

図１１Ａ～図１１Cの強度プロファイルは、ターゲット面のＸ方向に沿って示されている。本書で説明されるマルチビーム露光法を他の方向に沿ったラインにも拡張することは容易であり、ターゲット面上で任意の角度をなすラインに対しても精細位置決めを達成することができる。

ドーズ不均一性補正

ＵＳ２０１５／０３４７６６０Ａ１において本出願人によって記載されているように、本発明の典型的な一実施形態では、各ビームレット（ないしアパーチャ）によって伝達される電流は均一でない可能性があり、主として光軸ｃｗ（図１）に対する距離の関数として、変化し得る。この効果は荷電粒子源の不完全性に起因する。更なる補正がなければ、１つのピクセルが受けるドーズは当該ピクセルを描画するビームレットに応じて変化し、以って、系統的なエッジ位置決めエラーが生じ得る。

図１２は、電流密度マップＭｐの典型例である。より正確には、図１２は、像フィールド（全体）にわたる平均電流に対する位置／エリア（Ｘ，Ｙ）に位置する単一のビームレットの電流の（百分率［％］で定量化された）ずれ（偏差）α（Ｘ，Ｙ）の８×８の粗い粒度の（coarse-grained）マップを示す。典型的には、マップでは、ビームアレイのコーナー近くの電流ドーズ値は、マップ（全体）にわたる平均に対して減少又は増大されている。図１２の例では、ターゲットにおける８２μｍ×８２μｍのビームアレイフィールドは、５１２×５１２＝２６２，１４４本のプログラマブルビームレットから構成されていた。図示されているように、８×８マトリックスの電流ドーズ分布が測定された。この場合、測定された個々の値は、それぞれの値を生成するために使用される２６２，１４４／６４＝１６，３８４本のビームレットを含む。図１２の基礎をなす電子源は、フラットなエミッタ表面（単結晶、例えばタングステン又はＬａＢ_６）を有するタイプの熱電界放出カソードであった。電子は比較的大きな表面（典型的には２０μｍ）から放出されるので、機械的不完全性（例えばアノードに対するエミッタ表面の配向）又は抽出電界強度の局所的差異のために、角度的（angular）電流密度がエミッタ全体にわたって変化することは避けられない。

観察（検出）されたドーズ変化を補正するための、１つの好適なアプローチは、（１つの）ピクセルに対応するドーズを、当該ピクセルを描画するビームレットに依存する均一化（homogenizing）「ドーズ補正係数」ｑで除算することによって更新（アップデート）することである。ここで、ｑ＝Ｃ（１＋α）であり、Ｃ＝１／［ｍｉｎ_[Ｘ,Ｙ]（１＋α（Ｘ，Ｙ））］は、最小ドーズ不均一性補正係数を１に固定する定数である。（なお、記号ｍｉｎ_[Ｘ,Ｙ]は、Ｘ及びＹ座標の対象となる全範囲内の値（複数）のうちの最小の値を取ることを意味する。）この補正は、典型的には、データパスの部分として、オンラインで行われる。

データパス

描画されるべきパターンを（上述したように）ビームレットドーズ割り当て（assignments）に変換する描画ツール（図１）の処理システム１８の部分は、このことは描画プロセスで利用可能であるが、「データパス」システムと称される。図１３は、本発明の意義におけるデータパス１７０のフローチャートを示す。データパスは好ましくはリアルタイムで実行される。１つの変形形態では、データパスの計算の一部又は全部は、例えば好適なコンピュータにおいて、予め実行されても良い。

完全なパターン像は大量の像データを含む。このことが、これらのデータの効率的なコンピュータ計算のためには、露光されるべきピクセルデータを好ましくはリアルタイムで生成するハイスピードデータパスが好適であることの理由である。露光されるべきパターンは典型的にはベクトル形式で、例えば矩形、台形又は多角形一般のようなジオメトリ（幾何学的形状）の集積（ないし集合：collection）として、記述される。このため、典型的には、良好なデータ圧縮が提供され、従って、データ記憶に対する要求は減じられる。従って、データパスは、３つの主要な部分から構成される：
・ベクトルベースの物理的補正プロセス（ステップ１６０）、
・ベクトルをピクセルデータに変換するラスタ化（rasterization）プロセス（ステップ１６１～１６４）、及び
・描画プロセスのための一時的記憶のためのピクセルデータのバッファリング（ステップ１６５及び１６６）。

データパスは、ステップ１６０において、露光されるべきパターンＰＤＡＴＡが提供されると開始する。ステップ１６０では、一般に、露光されるべきパターンＰＤＡＴＡは多数の小データチャンク（これらは場合によっては幾何学的にオーバーラップしている）に分割される。ベクトルドメインに適用可能な補正（例えば近接効果補正）は、全てのチャンクに対し独立に、場合によっては（同時）並行的に、実行されることが可能であり、その結果として得られたデータは、後続するステップ（複数）のコンピュータ計算（演算）速度を改善する態様で記憶され符号化される。アウトプットはチャンクの集積であり、この場合、全てのチャンクはジオメトリの集積を含む。

ステージ１６１：ラスタ化 ＲＡＳＴ。すべてのチャンクのジオメトリはラスタ化ピクセルグラフィックスに変換される。このステップでは、各ピクセルには、ラスタ・グリッドセルの対応する表面と露光されるべきパターン即ち関連する全てのチャンクのエンティティとの幾何学的オーバーラップに依存する１つの浮動小数点グレースケール強度が割り当てられる。この浮動小数点強度は、ターゲットの夫々のピクセル位置に供給されるべき理想的な物理的露光ドーズを表す。より詳しくは、完全に１つのジオメトリの内部にある全てのピクセルには最大強度が割り当てられ、他方、１つのピクセルの１つのエッジを横切って（跨って）位置するピクセルの強度は、当該ジオメトリによってカバーされる当該ピクセルの面積の分数（fraction）で重み付けされる。この方法は、ジオメトリの面積とラスタ化後の全ドーズとの間の線形的関係を意味する。

ステージ１６２：ピクセル・ビームレット間割り当て（Pixel-to-beamlet assignment） ＡＳＳＩＧＮ。このステップでは、特定の描画シークエンスが与えられると、どのピクセルがどのビームレットによって描画されるかが決定される。

ステージ１６３：ピクセルベース補正 ＣＯＲＲ１。このステップでは、ピクセルドメインに適用可能な全ての補正が実行される。これらの補正は、（上記に及び本出願人のＵＳ９，４９５，４９９に記載されているような）アパーチャフィールド（全体）にわたるビーム５０の均一な電流密度からのずれの補償及び／又は（本出願人のＵＳ９，２６９，５４３に記載されているような）ＤＡＰ３０における個々の不良のビーム偏向器の補正を含む。ピクセルベース補正は、個別ピクセルの各々の浮動小数点強度の修正によって実現される。これは、ステージ１６２のピクセル・ビームレット間割り当てに関して実行され、以って、各ピクセルについて、どのビームレットによって該ピクセルが描画されるか及び／又はどのビームレット（複数）によってその近隣のピクセル（複数）が描画されるかに依存する、補償ドーズ係数ｑ（換言すれば、ドーズシフトｓ）を定義しかつ適用することを可能にする。

ステージ１６４：量子化 ＱＵＡＮＴ。量子化プロセスは、予め設定されたグレー値スケールが与えられている場合、各ピクセルの、場合によって補正された、浮動小数点強度を量子化された（換言すれば、「離散的な」）グレーレベルに変換する。

ステージ１６５：任意的な更なるピクセルベース補正 ＣＯＲＲ２。これはグレーレベルピクセルデータドメインにおいて適用されても良い（本発明の部分ではない）。

ステージ１６６：ピクセルパッケージング ＰＰＡＣＫ。ステージ１６４で得たピクセル像は位置決めグリッド（placement grid）シークエンスに応じて分類され、描画ツール（図１）の処理システム１８に設けられるピクセルバッファＰＢＵＦに送信される。ピクセルデータは、十分な量のデータ、典型的には１つのストライプの少なくともその長さ（に対応するデータ）が存在するまで（これによりストライプ（図７参照）の露光がトリガされる）、バッファに蓄積される（格納される）。データは、描画プロセス中、バッファから読み出される。ストライプが描画された後、上記のプロセスが、次のストライプのような次の領域のパターンデータに対し、新たに開始される。

ドーズレベル量子化

本発明はデータパスのＱＵＡＮＴステージ１６４に関するが、これは、浮動小数点（換言すれば高解像度）強度データを量子化（即ち離散的）グレーレベルスケールに変換する。本発明の典型的な具現例では、グレーレベルデータは、最終的には、低ビットコード、即ち少ないデータビットによって表されるコードによって表現される。例えば、全てのピクセルが４ビットで記述されるシナリオでは、オン（on）（状態）のピクセルは２^４＝１６の可能なコンフィギュレーション、即ち、ｎ_Ｙ＝１６ドーズレベル（０，１，２，．．．，１５）を有する。最小ドーズ０％と最大ドーズ１００％とが１６の離散的なドーズレベルに等間隔で分割されている具現例では、２つのドーズレベルの間のステップ（刻み）は１００％／１５＝６．６７％である。

より細かいドーズステップを達成するための、１つの好適なアプローチは、オーバーサンプリングｏ＞１の場合、ディザリング（ぼかし）プロセスを用いることにより離散化の改善が可能であることを利用する。６．６７％より細かい刻みでドーズを変化させるための主要な原理は、図１４及び図１５に示されている。図１４には、ダブルグリッドオーバーサンプリング（ｏ＝２）の例について４つの隣接（隣り合う）ピクセルｐ１、ｐ２、ｐ３及びｐ４が示されている。隣接ピクセル間のピッチはｅ＝ｂ／２であるため、サイズｅ^２＝ｂ^２／４の各オーバーラッピングエリアは４つのビームレットによって同時にカバーされる。個別ピクセルは夫々４ビット幅の情報を備えているため、今や、４×１５＋１＝６１の可能なドーズレベルが存在する。従って、基板上のドーズは、個別ピクセルの場合の６．６７％とは異なり、６．６７％／４＝１．６７％の刻みで効果的に変化されることができる。図１５では、中央部のオーバーラッピングエリアｏ１（ドットハッチされたエリア）のドーズが考慮されている。４つの隣接ピクセルのすべてに対するドーズ０（ｃｆｇ１）から出発し、ｏ１のドーズレベルが１だけ増大され、その結果、コンフィギュレーションｃｆｇ２が得られる。この場合、オーバーラッピングエリアのドーズは今や４×１５＝６０の可能な非ゼロのドーズレベルコンフィギュレーションのうちの１つである。従って、全ドーズは１／６０＝１．６７％のみだけ増大した。図１５は、個別ピクセルｐ１、ｐ２、ｐ３及びｐ４について、２つのドーズレベル、例えば０と１のペア、の場合におけるオーバーラッピングエリアの全ての可能な４＋１＝５のドーズコンフィギュレーションｃｆｇ１、ｃｆｇ２、ｃｆｇ３、ｃｆｇ４、ｃｆｇ５を示す。当業者であれば容易に分かるように、６０の可能な非ゼロのドーズレベルは何れも１５の非ゼロのドーズレベルを有する４つのピクセルの組み合わせによって得ることが可能である。オーバーラッピングエリアにおいて達成可能なより細かい（精細な）グレーレベルスケールは以下において「有効グレーレベル（effective gray levels）」と称する。

オーバーラップするピクセルの数はオーバーサンプリング係数ｏにのみ依存するため、オーバーサンプリングｏとグレーレベルｎビット解像度の任意の組み合わせについてドーズレベルの数を（コンピュータ）計算することは容易である。詳しくは、オーバーラップするピクセルの数はｏ^２であり、その結果、１／（ｏ^２×（２^ｎ－１）＋１）のステップでのｏ^２×（２^ｎ－１）＋１の有効グレーレベルが得られる。オーバーサンプリングｏ＝２及びビット解像度ｎ＝４の上記のケースの他、本出願人の実施に関する他の重要なシナリオはｏ＝４（いわゆる正方（クワッド）グリッドモード）及びｎ＝４である。この場合、ｎ_Ｙ＝４^２×（２^４－１）＋１＝２４１の有効ドーズレベルが利用可能であるが、これは０．４１６７％の刻みで変化させることができる。ｏとｎの他の組み合わせも個々の実施に依存して好適であり得ることは当業者には明らかであろう。

実用上、コンピュータ処理的に低コストなアルゴリズムが必要とされている。そのようなアルゴリズムは、所望の浮動小数点ピクセル強度から出発し、隣接ピクセル（複数）のための適切な離散的グレーレベル割り当てを決定する。コンピュータ処理的に低コストであるという要求に加えて、このアルゴリズムは、ｏ^２×（２^ｎ－１）＋１の有効グレーレベルの全範囲が利用可能であることを保証する必要があるであろう。

組織的ディザリング（ordered dithering）を用いた量子化

計算及び決定論的挙動のその容易性のために、組織的ディザリングはドーズレベル離散化のためのとりわけ好適な方法の１つである。組織的ディザリングの量子化中、各ピクセル（アパーチャ像位置）毎に、公称ドーズの小数の（fractional）グレーレベル値は、ディザマトリクスとして使用されるベイヤ（Bayer）インデックスマトリクスから得られる規則的（regular）パターンにおける閾値と比較される。ドーズは、次いで、その閾値を超過する場合、次のドーズステップに切り上げられ、そうでない場合は切り下げられる。一般に、閾値マトリクスＴとベイヤインデックスマトリクスＢ（これはターゲットドーズを増大するためにビームレット（複数）が切り上げられる次数（order）を記述する）の間の関係は

で与えられる。ここで、ｄはディザリング次数即ちディザリングマトリクスのサイズであり、通常は２次である。ディザリング次数ｄは、オーバーサンプリング係数ｏに等しいものが選択されると好都合であり得る。図１７Ａの基本ベイヤマトリクスＢ２が与えられる場合、２の累乗である任意の次元のベイヤマトリクスは、再帰的に、即ち、２×２マトリクスＢ_２＝Ｂ２から出発しかつ以下の再帰ルール（recursion rule）

を用いることにより計算することができる。ここで、Ｂ_ｎはｎ×ｎ次元のベイヤマトリクスである。

丸め（切り上げないし切り下げ：rounding）のためのディザリングマトリクスの適用のための１つの単純化した例が図１６に示されているが、これは２つのピクセルグレーレベル（即ち各ピクセルが１ビットデータを有する；従って、スイッチオン又はスイッチオフのみが可能である）とダブルディザリング（即ちｄ＝２）のケースに関する。行列ＮＰ２は、各成分がターゲット上において夫々のエリア要素で露光されるべきドーズの値（ターゲットドーズ値、なお、公称ドーズ値とも称される）を含む所望のパターンの一例を表す；図示の例では、行列は、０、０．１、０．５及び１の幾つかの例を含む。図１７Ａは、ｄ＝２の場合のサイズ２×２のディザリングマトリクスＢ２を示し、図１７Ｂは、ディザリングマトリクスＢ２から得られる閾値マトリクスＴ２を示す。閾値マトリクスＴ２は、閾値パターンＴＰ２（図１６の紙面左側）を得るために規則的なパターンで縦横にタイル状に並べられている。閾値パターンＴＰ２の次元は、所望のパターン行列ＮＰ２（図１７の紙面上側）の次元に好適に一致するであろう。ディザリングの方法（手順）に応じ、丸めは、パターンＮＰ２の各成分における公称ドーズ値が閾値パターンＴＰ２の対応する成分と比較されることによって達成され、その結果、利用可能なグレー値に一致するよう量子化されたドーズ値の配列を含む量子化行列ＱＰ２が得られる。この例では、０．５（ピクセルグレーレベルの半分）の公称ドーズ値は交互的なパターンで（１つ置きに）切り上げ又は切下げられ、他方、０．１のドーズはすべて切り下げられている。ターゲットドーズに現れている他のドーズ値即ち０と１はそのまま維持されているが、それは、これらはピクセルグレーレベルに正確に一致しているからである。

他の一例が図１８、図１９Ａ及び図１９Ｂに示されている。この場合、パターン行列ＮＰ４では同じターゲットピクセルドーズｙが使用されているのに対し、４×４ディザリングマトリクスＢ４（図１９Ａ）によるクワッドディザリング（ｄ＝４）と４（２ビット）ピクセルグレーレベルが使用されている。１つのグレーレベルの２ビット情報は、利用可能な離散的グレー値（複数）ｈは２^２＝４の値、例えば０（ゼロ）、１／３、２／３及び１を有する（１つの）パレットを形成することを意味する；各要素には、オリジナルのパターンに基づき該パレットから選択される１つの量子化値ｈが割り当てられるであろう。図１９Ｂは、ディザリングマトリクスＢ４から計算される閾値マトリクスＴ４を示し、図１８には、これから得られる閾値パターンＴＰ４が示されている。所望のパターン行列ＮＰ４から量子化行列ＱＰ４へのディザリングのプロセス中、０．５の公称ドーズ値は、１／３又は２／３の隣のピクセルグレーレベルに交互的パターンで（１つ置きに）丸められている（切り上げ又は切り下げられている）。なぜなら、減算の差（残り）０．５－１／３＝１／６は、グレースケールのステップサイズ即ち１／３で除算されると、３／６を与えるが、これは、５／３２及び１５／３２より大きく、他方、２９／３２及び１７／３２より小さいからである。同様に、０．１のピクセルドーズ値の半数は（０．１／（１／３）＝０．３は９／３２及び１／３２より大きいため）１／３に切り上げられており、他の半数は（０．３は１９／３２及び２５／３２より小さいため）０に切り下げられている。なお、マトリクスＴ４及びＴＰ４に示された成分の値は（夫々のマトリクスの外部に示されている）１／３２の全体係数（overall factor）で変倍されている（scaled）ことに注意すべきである。

任意のディザリング次数ｄ及びピクセル当たりビットｎの場合の一般的方法は以下のとおりである：
１．各公称ドーズ値を式（form）ｙ＝ｃ^＊ｋ＋ｒに分解する。ここで、被除数（dividend）ｋはビット数ｎによって決定されるステップサイズ即ちグレースケールのステップ幅即ちｋ＝１／（２^ｎ－１）であり、整数の商（quotient）ｃ及び（正の実数の）剰余（remainder）ｒはユークリッド除法原理に応じて一意的に決定される。とりわけ、商ｃは非負の整数であり、剰余は非負の数ｒ＜ｋである。
２．値ｖ＝ｒ／ｋとディザリング閾値マトリクスの関連する成分（entry）を比較する。この値ｖがディザリング閾値マトリクスからの成分より大きい場合、ピクセルには、離散的グレーレベルｈ＝（ｃ＋１）^＊ｋが割り当てられる；他方、ｖが当該閾値以下の場合、ピクセルには離散的グレーレベルｈ＝ｃ^＊ｋが割り当てられる。
従って、第２ステップにおいて、浮動小数点公称ドーズ値ｙは（グレースケールパレットの値の１つと既に一致している場合を除き）、ステップサイズｋを有する離散的グレーレベルスケールに対して、切り上げられるか又は切り下げられる。

組織的ディザリング及びドーズ補正

オーバーサンプリング、ドーズ補正及び組織的ディザリングを組み合わせることにより、複合的（complex）確率論的効果をもたらすことができる。以下の例では、ダブルグリッド露光（ｏ＝２）及びｎ_Ｙ＝１６即ち各ピクセル／ビームレット毎に１６のグレーレベル（４ビット）及び（図１７Ａ及び図１７Ｂのディザリングマトリクスを使用する）ダブルディザリングについて検討する。図１４に示されているように、オーバーラッピングエリアｏ１は、４つのオーバーラップするアパーチャ像位置ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４で露光されて、全部で６１のグレーレベルを与える（生成する）。これは１／６０＝１．６７％のドーズ増分に対応するため、量子化による最大ドーズエラーは、適切な丸めを用いた場合、０．８４％（１／２有効グレーレベル又は１／８ピクセルグレーレベル）である。量子化のために組織的ディザリングを用いる場合、このエラーは、とりわけ上述したような不均一なビーム流及び対応する補正が存在する場合、より大きくなる。

図２０は、均一なビーム流の場合の一例を示す。ターゲットドーズ行列ＮＰ２０に示されているように、オーバーラッピングエリアｏ１の上側半分を通過する（１つの）ラインが露光されるべき典型的な使用例を検討する。ピクセルｐ３、ｐ４のビームレットが１の最大ドーズを供給し、ｐ１、ｐ２のビームレットが７．１２５／１５＝０．４７５のドーズを供給し、以って、最大オーバーラップドーズ４の４４．２５／６０＝０．７３７５のトータルｏ１ドーズを生成することが想定されている。量子化行列ＱＰ２０を得るためにディザリングマトリクスを適用すると、ピクセルｐ１は隣の離散的グレーレベル８に切り上げられ、他方、ピクセルｐ２は７に切下げられる；ピクセルｐ３、ｐ４は不変に維持される。この２つの丸めが組み合わされて、０．７５／６０＝１．２５％のオーバーラップドーズエラーが得られる（これは実験的には凡そ０．４ｎｍのオーダーのラインエッジ位置決めエラーに相当する）。

この例では、丸めエラーが理想的な量子化エラーより大きい場合に、このディザリングマトリクス及び均一なビームレットドーズで（１つの）ラインを描画するのが最悪のケースのシナリオである。更に注意すべきことは、これは、組織的ディザリングを使用する場合に生じる一般的なエラーではなく、このことは、丸めエラーが全く存在しないケースもあることを意味することである。例えば図２１のケースを検討すると、この場合、オーバーラッピングエリアｏ１のためのターゲットドーズ値（行列ＮＰ２１）即ち４５は、ピクセルｐ１、ｐ２のターゲットドーズが２つの離散的値即ち７と８の間にあるにも拘らず、結果として得られる量子化行列ＱＰ２１から分かるように組織的ディザリングプロセスを用いた場合と正確に一致する。

不均一ビームレット流の場合、丸めの作用は一層より悪くなり得る。これは、補正されたドーズ（複数）はディザリング閾値（複数）と不都合な態様で整合し得るという事実に起因する。その一例を図２２に示す。この場合、ターゲットドーズ値ＮＰ２０は図２０の場合のものと同じであるが、追加のドーズ不均一性補正係数（dose inhomogeneity factors）を有する。ビームレット（複数）は夫々異なる量の電流（current）を運ぶという事実の故に、ターゲットドーズは図２０のものと同じである一方、各ピクセルに割り当てられるドーズは、ターゲットドーズＤＰ２２を有効に供給するために、ビームレット依存性ドーズ係数ＤＦ２２で調節される必要がある。各ピクセルには、今や、個別の補正ドーズが割り当てられているが、該補正ドーズは、場合によっては、ディザリング閾値と不都合に整合し得る。図２２では、あり得る最悪の丸め作用が行列ＮＱ２２（全てのピクセルが切り上げられている）に示されているが、これは、凡そ３．３％（６０の非ゼロ有効グレーレベルのうちの４５－４３＝２、換言すれば１／２シングルピクセルグレーレベル）のトータルドーズエラーをもたらす。これは、本出願人のＭＢＭＷの場合、凡そ１．３２ｎｍのエッジ位置決めエラーに実験的に相当し得る。このドーズエラーも有効ドーズに殆ど残留する（即ち異なるビームレット流の原因となる）。

上記のシナリオは、ディザリングプロセスを受けるピクセル（複数）をオーバーラップするために同じ（実用上はほぼ同じ（very similar））ドーズ補正値を使用することによって解決することができる。例えば図２３について検討する。この場合、隣接するビームレット（複数）間での共通のドーズ補正係数０．９７２（行列ＤＦ２３は一定の値を有する）が適用されるが、これは、行列ＤＰ２３及びＮＱ２３に見出すことができるように、正確なターゲットドーズを保持している。即ち、量子化ドーズ分布ＮＱ２３において、オーバーラップｏ１のターゲットドーズは従前と同様に４３を維持しているが、組織的ディザリングが適用される場合、丸めエラーが全く生じないという利点を有する。

図２６は、４つの隣接する、場合によりオーバーラップするピクセルのための０．８４～１．０の範囲の共通のドーズ補正係数に対する、図２０～図２３からのターゲットドーズ値についての（有効グレーレベルに関する）丸めエラーのプロットを示す。図２６からは、２つの有効グレーレベルのより悪いケースの丸めエラーが生じないことを明確に見出すことができる。その代わりに、最大エラーは１有効グレーレベルに半減されている。

本発明の他の一視点が図２７～図３５に示されているが、これは、描画方向（即ちスキャン方向ｓｄ、図３参照）に沿った各アパーチャラインのために一定のドーズ補正を使用することにより、ディザリング中のドーズ補正係数の有利な作用を可能にするものである。図２７（Ａ）は、８０μｍ×８０μｍのサイズの像フィールド（の全体）にわたる電流プロファイル（より正確には、電流密度プロファイル）の一典型例を示す。なお、図中の各値は、像フィールド（の全体）にわたる平均電流に対する、夫々のエリアの位置（Ｘ，Ｙ）に位置する単一ビームレットの電流の（百分率［％］で表された）ずれ（ないし偏差）α（Ｘ，Ｙ）を表す。図２７（Ａ）に列記された値は、ほぼパラボリックな（parabolic）全体特性と数パーセントのずれ範囲とを有する現実的なシナリオに応じた典型的な分布の一例を示す。対応する正規化補正ドーズ係数ｑ（上記「ドーズ不均一性補正」の項参照）は図２８（Ａ）に与えられているが、これらは図２７（Ａ）のドーズの乗法逆元（multiplicative inverse）に比例している。図２９（Ａ）は補正（された）ドーズプロファイルを示す、即ち、図２８（Ａ）の係数を図２７（Ａ）に示した測定（された）ドーズに適用することにより、一定の値０．９６０の完全にフラットなドーズプロファイルが得られることを示す。なお、全体ドーズは、今や、像フィールド全体にわたって一定値４％だけより小さい。尤も、この減分は、ソース電流全体を対応する量だけ増大することにより容易に回復することができる。

図２７（Ａ）～図２９（Ａ）のデータは電流プロファイルに関するが、この電流プロファイルは一定のグレーレベルｙ＝１の場合の（仮想の）パターンプロファイルに対応する。ピクセルの各々が０≦ｙ≦１である個別グレーレベル値ｙ（公称ドーズ値）を受けるであろう現実的なパターンプロファイルの場合、補正ドーズ係数ｑは、非理想的な電流プロファイル（図２７（Ａ））を補償するよう、これらの公称ドーズ値ｙを補正するために使用される。これは、各公称ドーズ値ｙを夫々のビームレットの値ｑ（図２８（Ａ））で除算することによって行われ、その結果、補正（された）ドーズ値ｙ’＝ｙ／ｑが得られる。この補正は、像フィールド全体の各ビームレット（即ちターゲット上の各ピクセルないし各像エレメント）に対して行われる。

不都合な最悪のケースの丸めが起こることを回避するために、この例ではＸ軸であるスキャン方向ｓｄに沿って平均されたドーズプロファイル（平均ドーズプロファイル）が（コンピュータ）計算される。再正規化されることより、これは図２７（Ｂ）に示した有効ドーズ値（複数）をもたらすが、これらの値は図２８（Ｂ）に示したドーズ補正係数を介して補正されることができる。全体的に、平均ドーズ強度は、図２９（Ｂ）に示したような共通の値０．９７４に変換される。このことは本発明のこの視点の更なる利点である、即ち、最小ドーズ補正係数ｑはこの平均化のためにより大きくなる。このことは、より多くの有効ドーズレベルがパターンの描画のために利用可能になるという効果を有する。なぜなら、この数がより小さいほど、より多くのグレーレベルがドーズ不均一性補正のために有効に（有効なものとして）必要とされるからである。

上記の（２つの有効グレーレベルの）最悪のケースの丸め作用は偶発的にのみ生じるのに対し、オーバーラッピングストライプストラテジ（＝マルチパス）がＵＳ９，０５３，９０６Ｂ２に記載されているように適用される場合、系統的に現れ得る。ここで、図１４に示したような組織的ディザリング離散化を伴うダブルグリッドダブルディザリングストラテジについて再び検討する。更に、上述したようなダブルパス描画ストラテジが適用され、これに応じ、典型的には、ピクセルｐ１、ｐ４は１つのパスで描画され、他方、ピクセルｐ２、ｐ３は他のパスで描画される。同じパスで描画されるピクセルは（これらは荷電粒子源の同じｙ位置に由来するため）類似のドーズ係数を有する傾向があり、又は既に紹介した（導入された）方法に応じ既に等化されている（傾向がある）。ディザリングマトリクスの構成のために、ピクセルｐ１、ｐ４は切り上げられる傾向がより大きく、他方、ｐ２、ｐ３は切下げられる傾向があり、以って、ドーズ係数と丸め作用の間の複雑な（入り組んだ：intricate）相関関係がもたらされるが、このことは、或る条件下では、規則的パターンを露光する場合、ビームフィールド（全体）にわたる系統的エッジ（ピーク）位置決めエラーを導入し得る。

図２４に１つの例が示されている。図面参照符号は図２２及び図２３のものに対応するが、一部変更されている。既述のとおり、ビームレット（複数）には個別ドーズ補正係数（複数）ｑが割り当てられているが、この場合、ドーズ係数（複数）とディザリングマトリクスの間に（或る１つの）相関関係が生じている。図２７～図２９に示した解決策は、この場合（１つの）共通のドーズ補正係数ｑが各アパーチャラインに割り当てられるが、状況を改善するものの、その程度は満足できるものではない。なぜなら、ピクセルｐ１、ｐ４及びｐ２、ｐ３は、今や、異なるアパーチャ（縦）列（rows）からのビームレットによって描画され得るからである。従って、４つのドーズ係数のうち２つのみが同一であり得るに過ぎない。この場合、最大丸めエラーは、またもや、３．３３％（２有効グレーレベル）の理想的な量子化エラーの４倍になる。ある種の配置（constellations）では、１つのパスからのビームレット（複数）は今や切り下げられる傾向があるのに対し、他のパスについてはビームレットは切り上げられる傾向がより大きいという事実のために、エラーは追加的に増大し得る。図２４に示した例では、例えば、高ドーズ係数のビームレットは切り下げられる傾向を有するのに対し、低ドーズ係数のビームレットは切り上げられる傾向を有し、その結果、（１つの）ストライプのＹ位置に関する観測可能な系統的ＣＤ（critical demension：限界寸法）エラー（ＣＤの予測可能なずれ（deviation）即ち本方法により生成される構造中の所望の寸法からの（実際ないし生成）寸法の予測可能なずれ）がもたらされる。

この問題に対する解決策は図３０～図３２に示されている。まず、（マルチパス）ストライプオーバーラップ（図８Ａ及び図８Ｂと比較せよ）に応じて（像フィールド（全体）にわたる平均電流に対し或る位置（Ｘ，Ｙ）に位置付けられた単一ビームレットの電流の百分率［％］で量子化された）ドーズプロファイルα（Ｘ，Ｙ）を平均化することにより、（１つの）有効ドーズプロファイルを（コンピュータ）計算する。このストライプオーバーラップは、オーバーラップするストライプ間のオフセットＹ１（Ｙ１＝ｙ０／２）によって決定される。図３０（Ａ）は、パーセントで表した平均値からの有効ドーズプロファイルのずれα（Ｘ，Ｙ）を示す。この有効ドーズプロファイルについて、次に、図３１（Ａ）に示されているように、対応する補正係数ｑ（複数）を（コンピュータ）計算する。任意的に、係数は、非オーバーラッピングストライプ露光モードの場合と同様に、Ｘ方向に沿って追加的に等化される；これにより、図３０（Ｂ）及び図３１（Ｂ）に示されているような有効ドーズ補正係数が得られる。とりわけ、ダブルパスモードにおいて図３１（Ｂ）に示されているような共通の補正係数を使用することにより、異なるパスからのストライプが（図８Ａ及び図８Ｂにも示されているように）それらの幅の５０％がオーバーラップしているとすると、１有効グレーレベルの最大丸めエラーが達成される。なぜなら、異なるパスからの隣接ピクセル（複数）は今や、例えば図２５に示されているような、同じドーズ補正係数ｑを有するからである。

上述の方法を一般化して他のシナリオに適用することは容易である。例えば、図３３～図３５には、クワッドパスについてのバリエーションが示されている。この場合、オーバーラップするストライプ間のオフセットＹ１’はストライプ幅ｙ０の１／４であり、各第２像フィールドセグメントは、４つのパスに対応して、Ｙ方向に平均化されている；その他の観点については、図３３（Ａ）～図３５（Ｂ）は夫々図３０（Ａ）～図３２（Ｂ）のものに対応する。なお、像フィールド（全体）にわたる最小ドーズ補正係数は、平均化が実行されればされる程、より大きくなることに再度留意すべきである。

本発明の全開示（特許請求の範囲及び図面を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。また、本発明の特許請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、特許請求の範囲及び図面を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。

更に、特許請求の範囲に付記した図面参照符号は専ら発明の理解を助けるためのものであり、本発明を図示の態様に限定することは意図していない。

更に、上記の各文献の全内容は引用を以って本書に繰り込み、ここに記載されているものとする。

Claims (11)

1. ターゲットに所望のパターンを描画するために、荷電粒子によって形成されるエネルギ放射のビームによって該ターゲットを露光する方法であって、以下のステップ：
   ・前記放射に対し透過性の複数のアパーチャ（２４）を有するパターン定義装置（４）を配すること、
   ・照明ワイドビーム（ｌｂ）によって前記パターン定義装置を照明し、該照明ワイドビームは前記複数のアパーチャを通過して該パターン定義装置を横切り、以って、対応する複数のビームレット（５１）からなるパターン化ビーム（ｐｂ）を形成すること、
   ・前記ターゲット（１６）の位置において前記パターン化ビームからパターン像（ｐｍ）を形成すること、但し、該パターン像は該ターゲット上の複数のパターンピクセル（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分の像（ｂ１）を含み、及び、一連の露光インターバルの間に、前記複数のアパーチャは夫々当該夫々のアパーチャが結像されるパターンピクセル（ｐｘ）に夫々のドーズ量を与えるよう選択的に制御され、該ドーズ量（ｙ）は、各ピクセルが前記所望のパターンに応じて公称ドーズ量（ｙ）に関連付けられるよう、前記所望のパターンに応じて選択されること、及び、
   ・前記ターゲット（１６）と前記パターン定義装置（４）の間の相対運動を生成し、ビーム露光が実行されるべき領域（ｒ１，Ｒｒ）にわたる経路に沿って前記ターゲット上における前記パターン像のステップ的移動を生成すること、但し、該経路はスキャン方向（ｓｄ）に沿って延在する複数のセクションから構成され、該複数のセクションは順次の露光の際前記領域をカバーする複数の露光ストライプ（ｓ１１，ｓ１２，ｓ１３；ｓ２０，ｓ２１，ｓ２２）に対応し、該露光ストライプ（ｓ１１，ｓ１２，ｓ１３；ｓ２０，ｓ２１，ｓ２２）は相互にオーバーラップし、オーバーラップする露光ストライプは前記スキャン方向に対し横断する方向（Ｙ）に沿って見た場合に異なる横オフセットで位置付けられ、かくして、前記領域の各エリアは前記パターン像の少なくとも２つの異なるエリアによって異なる横オフセット（Ｙ１）で露光されること、
   を含み、
   該方法は、更に、
   各ピクセル毎に、前記公称ドーズ量（ｙ）の値を補正係数（ｑ）で除算することにより補正ドーズ量（ｙ’）を計算すること、但し、同じ補正係数（ｑ）が、オーバーラップするストライプの前記横オフセット（Ｙ１）だけのみ異なる位置（複数）に位置付けられたビームレット（複数）によって描画されるピクセル（複数）によって使用されること
   を含む、
   方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   各ピクセル毎に補正ドーズ量を計算するステップ中に、
   ・夫々のピクセルにおける利用可能電流密度が決定され、最大利用可能電流密度は夫々のピクセルに対応するアパーチャを通って放射される放射ビームの実際電流密度として決定され、
   ・夫々のピクセルの補正係数（ｑ）はビームアレイフィールド全体にわたる最小電流密度に対する該利用可能電流密度の比として計算され、及び、
   ・オーバーラップするストライプの前記横オフセット（Ｙ１）だけのみ異なる位置（複数）に位置付けられる複数のピクセルの間で複数の補正係数（ｑ）が平均化される、
   方法。
3. 請求項１又は２に記載の方法において、
   ・複数の補正係数の最大値及び最小値の１つが１に再正規化されるよう選択される再正規化係数を用いて、複数の補正係数（ｑ）の乗法的再正規化をすること
   を更に含む、
   方法。
4. 請求項１～３の何れかに記載の方法において、
   各ピクセル毎に補正ドーズ量を計算するステップは、夫々の露光ストライプ内のスキャン方向に平行なピクセル列の各ピクセル毎に、ドーズ量（複数）の値を列補正係数（ｑ）で除算することにより補正ドーズ量（ｙ’）を計算することを含む、但し、該列補正係数は１つのピクセル列のすべてのピクセルに対し均一に適用される、
   方法。
5. 請求項４に記載の方法において、
   前記列補正係数（ｑ）は、一連のアパーチャを通って実際に放射される電流ドーズの値に基づいて夫々のピクセル列について計算され、該一連のアパーチャは夫々のピクセル列にドーズ量を与えるパターン定義装置（４）内のすべてのアパーチャを含み、１つのピクセル列の列補正係数（ｑ）は、パターン定義装置（４）の前記複数のアパーチャ（２４）にわたって一定であると推定される公称電流ドーズ値に対する、対応する一連のアパーチャにわたって平均化された１つのアパーチャの実際電流ドーズの比として計算される、
   方法。
6. 請求項１～５の何れかに記載の方法において、
   ビーム露光が実行されるべき前記領域（Ｒｒ）は規則的な配置で配置された複数のパターンピクセル（ｐｘ）から構成され、該領域は前記スキャン方向の横方向に測定される全幅（Ｒｙ）を有し、該領域内の複数の露光ストライプは前記スキャン方向に沿って互いに対し実質的に平行に延伸しかつ前記スキャン方向の横方向に測定される均一幅（ｙ０）を有する、
   方法。
7. 請求項６に記載の方法において、
   前記複数の露光ストライプ（ｓ１１，ｓ１２，ｓ１３；ｓ２０，ｓ２１，ｓ２２）は相互にオーバーラップし、該複数のストライプの位置は前記スキャン方向を横切る方向に横オフセット（Ｙ１）だけ異なり、複数のピクセル列の列補正係数（複数）は前記横オフセット（Ｙ１）だけ互いに対しずらされているこれらのピクセル列にわたって平均化される、
   方法。
8. 請求項１～７の何れかに記載の方法において、
   複数のピクセル群がオーバーラップするストライプの横オフセット（Ｙ１）に対応しないオフセットだけ異なる場合、前記補正係数（ｑ）は該複数のピクセル群間で異なる、
   方法。
9. 請求項１に記載の方法において、
   ターゲット上の前記領域（ｒ１，Ｒｒ）内の複数のピクセル（ｐｘ）を露光することにより前記所望のパターンを描画するために前記パターン定義装置（４）を用いてターゲット（１６）に該所望のパターンを露光するために適する露光パターンをコンピュータ計算することを含み、
   ターゲット上で前記所望のパターンを露光する間に、
   ・前記パターン定義装置において、複数のブランキングアパーチャ（２４、３３、４３）は当該複数のブランキングアパーチャの相互の位置を定義する所定の配置で配置されており、各ブランキングアパーチャは夫々の露光インターバル中に夫々のブランキングアパーチャを通ってターゲットの対応するアパーチャ像に露光されるべきドーズ値に関し選択的に調整可能であり、該ドーズ値は離散パレットに応じて夫々の値を取り、該離散パレットは最小値から最大値に及ぶスケールを形成する複数のグレー値（ｈ）を含み、
   ・前記所望のパターンの描画プロセスの間に、一連の露光インターバル（Ｔ１）が形成され、各露光インターバルにおいて前記複数のブランキングアパーチャはターゲット（１６）に結像され、かくして、対応する複数のアパーチャ像（ｂ１，ｂｉ０，ｂｉ１）を生成し、アパーチャ像（複数）の位置は露光インターバル中に１つのピクセルの位置においてターゲットに対し相対的に固定的に維持されるが、露光インターバルの間においてはアパーチャ像（複数）の位置はターゲットにわたってシフトされ、かくして、ターゲット上の複数のピクセルが露光され、及び、
   ・前記複数のアパーチャ像はターゲット上で相互にオーバーラップし、及び、該複数のアパーチャ像は１より大きいオーバーサンプリング係数（ｏ）だけターゲット上の隣り合うアパーチャ像のピクセル位置間の距離（ｅ）より大きい公称幅（ｂ）を有し、
   前記露光パターンをコンピュータ計算することは、
   （ｉ）前記離散パレットを決定すること、
   （ｉｉ）前記所望のパターンを提供し、及び、公称露光パターンを複数のピクセル要素について定義されるラスターグラフィックス（ＮＰ２，ＮＰ４）として計算すること、但し、該公称露光パターンは前記所望のパターンの輪郭ライン（複数）を現実化しかつ各ピクセル要素毎に夫々の公称ドーズ値（ｙ）を含む公称ドーズ分布をターゲット上に生成するのに適合されること、及び、
   （ｉｉｉ）各ピクセル要素毎に、それぞれのピクセル要素の公称ドーズ値（ｙ）に近似する離散値（ｈ）を決定すること、但し、該離散値は前記離散パレットから選択されること、
   を含み、
   ステップ（ｉｉｉ）において、前記離散値を決定することは、所定のサイズ（ｄ）のディザマトリクス（Ｔ２，Ｔ４）を用いる組織的ディザリングを使用することを含む、
   方法。
10. 前記ディザマトリクス（Ｔ２，Ｔ４）はベイヤマトリクスである、
    請求項９に記載の方法。
11. ターゲットに所望のパターンを描画するために、荷電粒子によって形成されるエネルギ放射のビームによって該ターゲットを露光する方法であって、以下のステップ：
    ・前記放射に対し透過性の複数のアパーチャ（２４）を有するパターン定義装置（４）を配すること、
    ・照明ワイドビーム（ｌｂ）によって前記パターン定義装置を照明し、該照明ワイドビームは前記複数のアパーチャを通過して該パターン定義装置を横切り、以って、対応する複数のビームレット（５１）からなるパターン化ビーム（ｐｂ）を形成すること、
    ・前記ターゲット（１６）の位置において前記パターン化ビームからパターン像（ｐｍ）を形成すること、但し、該パターン像は該ターゲット上の複数のパターンピクセル（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分の像（ｂ１）を含み、及び、一連の露光インターバルの間に、前記複数のアパーチャは夫々当該夫々のアパーチャが結像されるパターンピクセル（ｐｘ）に夫々のドーズ量を与えるよう選択的に制御され、該ドーズ量（ｙ）は、各ピクセルが前記所望のパターンに応じて公称ドーズ量（ｙ）に関連付けられるよう、前記所望のパターンに応じて選択されること、及び、
    ・前記ターゲット（１６）と前記パターン定義装置（４）の間の相対運動を生成し、ビーム露光が実行されるべき領域（ｒ１，Ｒｒ）にわたる経路に沿って前記ターゲット上における前記パターン像のステップ的移動を生成すること、但し、該経路はスキャン方向（ｓｄ）に沿って延在する複数のセクションから構成され、該複数のセクションは順次の露光の際前記領域をカバーする複数の露光ストライプ（ｓ１１，ｓ１２，ｓ１３；ｓ２０，ｓ２１，ｓ２２）に対応し、該露光ストライプ（ｓ１１，ｓ１２，ｓ１３；ｓ２０，ｓ２１，ｓ２２）は相互にオーバーラップし、オーバーラップする露光ストライプは前記スキャン方向に対し横断する方向（Ｙ）に沿って見た場合に異なる横オフセットで位置付けられ、かくして、前記領域の各エリアは前記パターン像の少なくとも２つの異なるエリアによって異なる横オフセット（Ｙ１）で露光されること、
    を含み、
    該方法は、更に、
    各ピクセル毎に、前記公称ドーズ量（ｙ）の値を補正係数（ｑ）で除算することにより補正ドーズ量（ｙ’）を計算すること、但し、同じ補正係数（ｑ）が、オーバーラップするストライプの前記横オフセット（Ｙ１）だけのみ異なる位置（複数）に位置付けられたビームレット（複数）によって描画されるピクセル（複数）によって使用されること
    を含み、
    各ピクセル毎に補正ドーズ量を計算するステップ中に、
    ・夫々のピクセルにおける利用可能電流密度が決定され、最大利用可能電流密度は夫々のピクセルに対応するアパーチャを通って放射される放射ビームの実際電流密度として決定され、
    ・夫々のピクセルの補正係数（ｑ）はビームアレイフィールド全体にわたる最小電流密度に対する該利用可能電流密度の比として計算され、及び、
    ・オーバーラップするストライプの前記横オフセット（Ｙ１）だけのみ異なる位置（複数）に位置付けられる複数のピクセルの間で複数の補正係数（ｑ）が平均化される、
    方法。

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