KR100403056B1 - 패턴발생을위한라스터형상빔기록스트레티지방법 - Google Patents

패턴발생을위한라스터형상빔기록스트레티지방법 Download PDF

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Abstract

패턴 발생용 하이브리드 익스포우져 스트레티지는 와이드 필드 라스터 스캔 편향 및 긴 스트라이프를 익스포우즈하기 위한 균일 이동 스테이지. 주기적 아날로그 와이드 필드 자기 스캔은 직사각형 플래시 필드의 익스포우져 도중 빔 정지를 유지하기 위해 고속 정전 레트로그레이드 스캔에 의해 증대된다. 시스템의 데이터 경로는 라스터화된 포멧에 표시된 패턴을 이용한다. 중간 벡터 데이터베이스는 스트라이프 데이터 필드의 오버래핑 프린지보다 작게 되기 위해 형상과 계층 셀 크기를 제한하는 프랙춰 룰을 사용하여 형성된다. 직사각형 플래시 필드는 기록 픽셀의 어레이 n 에 의해 1 이 되는 각 필드와 사용된다. 라인 형상 빔 플래시의 길이, 오리진 위치 및 도우스는 기록 픽셀보다 훨씬 작은 디자인 그리드 상에 패턴이 익스포우즈되도록 변화될 수 있다. 각 플래시용 길이, 오리진 위치 및 도우스 데이터는 디코더 디바이스를 이용하여 라스터화된 데이터 포맷으로부터 유도된다. 이런 방식으로 다중 기록 픽셀은 해상도나 사선 에지 거칠음을 절충함이 없이 동시에 익스포우즈되고, 따라서 익스포우져 레이트가 증가한다. 높은 플래시 레이트는 빔 흐름을 최소화하기 위해 비점수차 조도를 포함함에 의해 보장되고, 구동 전압을 최소화하기 위해 코플래너 블랭킹 및 세이핑 편향을 레버리지한다.

Description

패턴 발생을 위한 라스터 형상 빔 기록 스트레티지 방법
리소그래픽 시스템은 일반적으로 소스로부터 에너지 흐름 형태에 민감한 층으로 도표된 기판까지 에너지의 흐름을 제어함으로써 패턴을 발생 또는 익스포우즈한다. 패턴 익스포우져(pattern exposure)는 플래시(flash)로 언급되는 디스크리트 유닛(discrete units)으로 제어되고, 플래시는 익스포우져 시퀀스(exposure sequence)의 1사이클 동안 익스포우즈된 패턴의 부분이다. 플래시는 에너지가 라이트, 전자 또는 다른 입자빔 등의 소스에서부터 선택된 패턴영역내에 도포된 기판에까지 도달하게 함으로써 생성된다. 플래시 콤포지션(flash composition), 도우스(dose) 및 익스포우져 시퀀스의 상세는 패턴 생성에 사용되고, 따라서 리소그래픽 시스템의 제어가 기록 스트레티지로 알려진 것을 만든다.
기록 스트레티지는 최고의 패턴 스루풋(throughput)과 최고의 패턴 질을 얻기 위해 노력한다. 그러나, 최고의 스루풋은 종종 단지 열화(劣化)된 패턴 질의 코스트(cost)에서 가능할 뿐이다. 예를 들면, 보다 작은 플래시는 보다 낮은 스루풋을 제외하고는 대개 보다 좋은 패턴 질을 얻는다. 따라서 최대로 활용된 기록 스트레티지는 각각의 고유 태스크(specific task)를 위한 최선의 절충이 이루어지는 것이다. 벡터 스캔 및 라스터 스캔 기록 스트레티지는 둘다 같은 목적을 얻기 위해 노력하고, 각 엘리먼트의 콤비네이션은 더 좋은 절충이 된다.
전통적인 라스터 스캔 기록 스트레티지는 텔레비젼과 같은 균일한 주기적 라스터 스캔을 적용한다. 기계적 스테이지(stage)는 에너지 빔의 균일한 스캔의 방향에 직교방향으로 기판을 균일하게 이동시킨다. 이러한 방식에서 패턴은 스테이지와 빔의 직교 이동으로 생기는 레귤러 스캔 트레젝터리(regular scan trajectory)가 있는 레귤러 그리드 상에 이루어진다. 빔이 익스포우져를 필요로 하는 그리드 사이트 위에 위치될 때 빔이 언블랭크(unblank)되고 기초를 이루는 사이트가 익스포우즈된다. 각각의 사이트에서 도우스 또는 에너지의 양이 필요에 따라 변화된다. 그러므로, 익스포우져 데이터는 레귤러 스캔 트레젝터리에 상당하는 타임 시퀀스로 될 수 있고, 각 사이트에 대한 도우스만이 특화될 필요가 있다. 전통적인 라스터 스캔 기록 스트레티지와 구별되는 특성은 한 타임에 한 사이트를 익스포우즈하는 작은 라운드 빔, 그리드의 각 사이트에 연속적으로 이동하는 주기적 스캔 및 그리드의 "픽셀(pixel)" 또는 각 사이트에 대한 필요 도우스에 상당하는 데이터의 라스터화된 화상이 있다.
한편, 전형적인 벡터 스캔 기록 스트레티지에서, 빔은 익스포우져를 필요로 하는 사이트 위에만 위치되고 사이트를 익스포우즈하기 위해 언블랭크된다. 위치결정은 세미 랜덤 스캔으로 언급되는 빔 이동과 스테이지의 콤비네이션에 의해 수행된다. 따라서, 데이터는 도우스와 각 플래시나 익스포우즈된 사이트의 위치를 포함하는 것이 제공되어져야 한다. 종종, 벡터 스캔 스트레티지는 다양한 형상의 빔, 즉 각 플래시에 대한 서로 다른 크기 및/또는 형상을 갖는 빔을 사용한다. 패턴은 이러한 다양한 형상으로 구성된다. 형상 빔은 라스터 스캔 기록 스트레티지에서 처럼 한 타임에서 하나의 픽셀 사이트 대신 동시에 다중 픽셀 사이트를 익스포우즈할 수 있다. 다양한 형상의 빔이 사용되는 곳에서 데이터는 각 플래시에 대한 위치, 크기 및 형상을 추가로 포함해야 한다. 그러므로 전통적인 백터 스캔 기록 스트레티지와 구별되는 특성은 단일 플래시에서 다중 픽셀 사이트를 익스포우즈하는 다양한 형상과 크기의 빔, 익스포우즈되는 패턴의 부위만을 둘러싸는 세미랜덤 스캔(semi-random scan), 및 각 플래시의 위치, 크기, 형상 및 도우스를 포함하는 데이터의 벡터 화상(vector representation)이 있다.
라스터 및 벡터 스캔 기록 스트레티지에 중요한 것은 기록시간의 초당 익스포우즈된 패턴영역을 특정하는 패턴 커버리지 레이트(pattern coverage rate; R)이다. R은 일반적으로 초당 제곱센티미터(㎠/sec)로 표시된다. 두 기록 스트레티지는 높은 R을 갖도록 노력한다. 높은 커버리지 레이트는 높은 플래시 레이트를 의미하고, 패턴 인티그리티(integrity) 또는 질은 작은 픽셀이 패턴을 한정하기 위해 사용되는 것을 암시한다. 따라서, 제한된 플래시 레이트를 갖는 기록 스트레티지의 최적화는 각 플래시 중에 가능한 많은 픽셀의 익스포우져를 선호한다.
알려진 바와 같이, 헤르쯔(Hz)로 표시되는 플래시 레이트(F)와 제곱센티미터당 암페어(Amp/cm2)로 표시되는 에너지 또는 자속 밀도(J)는 일렉트로닉스와 빔 광학에 의해 제한된다. R, F 및 J 사이의 관계는 제곱센티미터당 마이크로쿨롱(μC/cm2)으로 표시되는 에너지 또는 도우스량 D 를 필요로하는 에너지 민감 층 또는 레지스트를 갖는 기판상의 패턴을 익스포우즈하고 분리 익스포우져 패스 p 에서 분리 빔 N 을 사용하는 리소그래픽 시스템을 주목함으로써 알 수 있다. 우리는 패턴이 구성되는 그리드의 주기 또는 어드레스 유닛(address unit)을 △로 규정한다. 그리드의 각 엘리먼트(element)는 영역 △2(cm2)를 커버하는 소위 "어드레스 엘리먼트"이다. 각 플래시가 x 방향에 따른 어드레스 엘리먼트 nx와 y 방향에 따른 어드레스 엘리먼트 ny의 평균을 익스포우즈할 수 있고, 플래시를 익스포우즈하기 위해 한 플래시 주기 1/F(초) 를 필요로 하면, 커버리지 레이트는 다음의 두 식으로 제한되고,
R < N nxny△2F/p
R < N nxny△2J/D
여기서, 전류밀도 요구는 J = DF/p를 의미한다.
어드레스 엘리먼트의 크기 △는 패턴 배치 정밀도를 결정한다. 어드레스 엘리먼트를 익스포우즈하기 위해 사용되는 빔의 크기는 대개 패턴 에지 해상도를 결정하고 임계 특성 크기를 제어한다. 알려진 바와 같이, 빔 크기는 적어도 어드레스엘리먼트 만큼 커야되고, 패턴 질을 고려하여 픽셀 크기를 제한하다. 이러한 제한으로 기록 스트레티지는 각 플래시 중에 익스포우즈된 많은 어드레스 엘리먼트를 최대화하도록 해야 한다.
벡터 및 라스터 스캔 기록 스트레티지는 둘다 장단점이 있다. 벡터 스캔 스트레티지는 보다 큰 패턴 부분이 형상 빔을 사용하는 각 플래시에서 익스포우즈되기 때문에 보다 빠르게 패턴을 기록할 수 있다. 또한, 벡터 스캔 스트레티지는 빔 편향을 위해 사용되는 디지탈 아날로그 컨버터(DACs)에 최소 유효 비트를 가산함으로써 임의로 미세한 배치 정밀도(정확도와 구별되는)를 제공할 수 있다. 그러나, 벡터 스캔 스트레티지의 세미 랜덤 스캔 트레젝터리 특성은 편향필드 사이의 "부팅(butting)"이나 "스티칭(stitching)" 에러를 피하기 위해 빠르고, 안정하고 잘 교정되어야 하는 몇몇 정밀 DAC 구동-일렉트로닉스 레벨을 필요로 한다. 그러한 일렉트로닉스는 정교하게 되어 있어서 시스템 코스트 및 복잡성에 가산된다. 또한, 벡터 스캔 플래시 레이트는 세미랜덤 스캔 트레젝터리의 상대적으로 큰 빔 편향 사이에 요구되는 세팅 타임으로 인하여 전형적으로 보다 느리다. 또한, 빔 형상이 적용되는 곳에서 형상화된 빔 크기 및 형상 변형으로 인한 도우스 에러가 발생될 수 있다. 더욱이, 벡터 스캔 시스템은 패턴의 다른 영역으로 이동하기 전에 작은 편향필드를 익스포우즈하는데 많은 시간이 소모되기 때문에 레지스트의 가열은 더욱 한정되고 패턴 질에 큰 저해가 된다.
라스터 스캔 스트레티지는 최소 수의 주기적 편향(스테이지 이동 및 스캔)이 빔을 위치시키는데 사용되기 때문에 상대적으로 단순하고 정확하다. 그러나, 단일빔이 직렬 방식으로 한 타임에서 한 픽셀을 익스포우즈하기 때문에 라스터 스캔 스트레티지는 낮은 커버리지 레이트 및/또는 상대적으로 거친 어드레스 그리드를 갖는 경향이 있다.
따라서 벡터 스캔 스트레티지의 장점과 라스터 스캔 스트레티지의 장점을 결합한 개선된 기록 스트레티지를 개발하는 것이 요망되어 왔다. 또한 익스포우져를 위한 패턴의 라스터화된 화상을 사용하는 앞에서 언급한 콤비네이션을 만드는 개선된 기록 스트레티지를 개발하는 것이 요망되어 왔다. 그리고 런타임 중에 근접효과의 보정을 위한 방법을 이용할 수 있는 개선된 기록 스트레티지를 개발하는 것이 요망되어 왔다.
<발명의 개요>
본 발명의 라스터 형상의 빔 기록 스트레티지에서, 빔은 기판이 제2 직교 방향에서 일정한 속도로 이동되는 동안 제1 방향에서 기판 위에 주기적으로 스캔된다. 작은 진폭 톱니파 레트로그레이드(retrograde) 스캔은 각 플래시중에 정확한 빔 위치결정을 위해 빔에 적용된다. 이런 레트로그레이드 스캔으로 인하여 빔이 계단 형식으로 이동하기 위해 나타나도록 하고, 직사각형 유닛 셀 또는 "플래시 오리진 필드(flash origin field)"를 갖는 플래시 필드 그리드 상에 발생 위치에서 주기적으로 중단된다. 플래시 오리진 필드는 보다 긴 많은 어드레스 유닛에 의해 하나 이상의 높은 어드레스 유닛이 되도록 한정되는 것이 바람직하다. 이런 방식으로 플래시 오리진 필드의 종횡비(길이 대 높이)는 1보다 크다. 각 플래시 오리진 필드내에서 패턴영역의 부분은 라인 형상의 빔을 사용하여 익스포우즈된다. 라인 형상의 빔은 플래시 오리진 필드의 높이와 같은 높이 및 플래시 오리진 필드의 길이보다 크지 않은 길이를 갖는다. 라인 형상 빔 플래시의 코너에서 기준 오리진은 벡터 편향만을 이용하거나 또는 벡터 편향과 도우스 변조의 콤비네이션을 이용하여 플래시 오리진 필드 내에 위치될 수 있다. 라인 형상 빔 플래시의 오리진 위치, 길이 및 익스포우져 도우스는 패턴이 플래시보다 훨씬 작은 어드레스 그리드 상에 구성되도록 하고 스루풋을 증가시키는 방식으로 제어된다. 라인 형상 빔은 최소 수의 플래시를 사용하여 구성되도록 직선과 사선 에지를 갖는 형상이 되는, 인접 플래시 오리진 필드로 오버랩된다.
라인 형상 빔을 위한 길이, 위치 및 플래시 타임을 제어하는 데이터는 패턴의 라스터화된 화상으로부터 도출된다. 이 라스터화된 화상은 스트라이프(stripe) 데이터 필드의 오버래핑 프린지(overlapping fringe)보다 작게 되기 위해 형태 크기와 계층 셀을 제한하는 중간의 벡터화된 데이터 베이스로부터 형성된다. 이 라스터화된 패턴 화상 부분은 임시 저장 디바이스에 저장되고 본 발명의 형태에서 디코더 디바이스(decoder device)를 이용하는 라인 형상 플래시 데이터로 변환된다. 라스터화된 패턴 화상내에 있는 형태의 스케일링은 형태 크기의 독립적인 라스터화를 허용하는 룩업 테이블(lookup table)을 이용하는 데이터 경로 내에서 수행된다. 본 발명의 몇몇 실시형태에서, 근접효과의 보정은 런타임 중에 이루어질 수 있다.
라스터화된 데이터는 패턴을 나타내는 그레이레벨 맵(Graylevel map)에서 스퀘어 "기록 픽셀"을 위한 도우스 레벨을 구성한다. 플래시 오리진 필드에 인접한 32 기록 픽셀까지의 데이터는 각 플래시를 구성하는데 사용된다. 전형적으로, 플래시 오리진 필드는 비록 다른 적절한 수의 픽셀이 사용될 수 있을지라도 길이에서 16 픽셀이다. 이런 방식에서, 라인 형상 빔 또는 플래시 필드는 커버리지 레이트를 상당히 증가시키는 긴 픽셀이 동시에 16 까지 익스포우즈될 수 있다.
높은 전류밀도, 라인 형상 빔은 본 발명의 라스터 형상 빔 기록 스트레티지의 실시형태에 채용된 전자 광학으로 형성된다. 전자광학은 열 필드 방출 소스, 조도 균일성을 개선하기 위한 비점수차 형상 개구 조도, 및 낮은 전압 터미네이트 드라이버 회로를 이용하는 높은 플래시 레이트를 지지하기 위한 직교 세이퍼(shaper) 및 블랭커(blanker)의 전자 광학 레버리지이다.
본 발명은 패턴 발생용 리소그래픽 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 패턴을 익스포우즈(expose)하기 위한 라스터 스캔, 형상 빔 기록 스트레티지(raster scanned, shaped beam writing strategy)를 갖는 리소그래픽 시스템에 관한 것이다.
도 1a, 1b 및 1c는 종래의 라스터 스캔 기록 스트레티지를 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 실시형태의 장치 및 기록 스트레티지를 이용하여 형성된 라스터 형상 빔을 나타내는 도면;
도 3a, 3b 및 3c는 본 발명의 실시형태의 장치 및 기록 스트레티지를 이용하여 패턴을 구성하기 위해 사용된 그리드, 스캔 필드 및 데이터 필드의 예를 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 실시형태의 확대된 피규어 오리진 필드(figure origin field)의 화상을 나타낸 도면;
도 5는 본 발명의 와이드필드 편향 파형의 화상을 나타낸 도면;
도 6a 및 6b는 본 발명의 실시형태의 패턴 익스포우져 방법을 나타낸 도면;
도 7은 본 발명의 실시형태의 방식으로 라스터화된 패턴 데이터를 마이크로 벡터 데이터로 변환하기 위해 사용된 디코더의 화상을 나타낸 도면;
도 8은 다양한 형상 빔 패턴 발생 시스템에 사용된 종래의 칼럼을 나타낸 도면;
도 9는 본 발명의 실시형태의 비점수차 라인 형상 빔 광학을 나타낸 도면;
도 10은 본 발명의 실시형태에 사용된 레버리지 코플래너(coplanar) 블랭킹 및 세이핑의 화상을 나타낸 도면.
본 발명에 따른 실시형태는 전술한 도면을 참고로 상세히 설명될 것이다. 이 도면들은 단지 본발명의 상세한 설명과 이해를 쉽게 하기 위한 예이다. 명세된 방법 그리고 또는 구조의 다양한 변경이나 개조는 본 발명의 상세한 설명과 같은 기술분야에 숙련된 자에게는 명백한 것이다. 그러한 모든 변경들과 개조들 또는 다양성들은 본 발명의 기술에 의존하고 있고, 그러한 기술들은 그 기술을 더욱 발전시키는 것을 통해서, 본 발명의 정신과 그 범위안에서 고려될 것이다.
패턴 데이터의 작성과 처리는 적용된 기록 스트레티지에 한 것이다. 라스터 스캔 기술이 적용에 있어서, 데이터는 익스포우즈되는 동안 벡터포맷에서 라스터포맷으로 변형된다. 이 데이터 변환은 요구되는 모든 라스터화된 데이터의 양이 익스포우즈 동안에 빠른 검색을 하기에 너무 크기 때문에 런타임에서 수행된다.
변환은 형태의 크기, 형상 및 위치의 리스트를 내포하고 있는 벡터화된 화상을 갖는 하나 또는 그 이상의 중간 패턴 데이터 베이스로부터 시작된다. 일반적으로 "포스트 프로세싱" 동안 이들의 리스트들은 런타임 라스터화를 상승시키기 위하여 소트되어 진다. 예를 들면, 하나의 리스트는 화상들의 계층적인 포맷 집단으로 분류될 수 있다. 이러한 방법에서 계층적인 리스트는 한 번에 특정화되고, 그 패턴안에서 다른 위치에서 빈번히 사용될 수도 있다. 게다가, 그 데이터의 기하학과 딜리버리 시퀀스는 이들의 패턴 데이터 베이스에 포함되고, 선택된 익스포우즈 스트레티지에 조화시키기 위하여 처리되어진다.
어떤 "포스트 프로세싱" 오퍼레이션에 있어서, 데이터는 추가적으로 산란과 히팅 근접효과를 위한 보정을 위해 변형되어진다. 알려진 바와 같이, 이 보정들은 벡터화된 데이터 화상들에 적용될때 많은 시간이 걸릴 수 있다. 관련출원인 베네크라센 등의 미국특허 제08/789,246호 "패턴 생성에서 근접 효과들의 런타임의 보정을 위한 방법과 장치(METHOD AND APPARATUS FOR RUN-TIME CORRECTION OF PROXIMITY EFFECTS IN PATTERN GENERATION)"에서, 라스터화된 후 이들 보정을 수행하기 의한 방법과 장치가 표현되었다. 이 출원은 본 명세서에 인용된다. 본 발명의 몇몇 실시 형태에 있어서, 이 관련 출원의 기술들은 포함되어 있고, 보정은 런타임 동안에 계산되어 진다.
어떤 실시형태에 있어서, 스티칭 문제는 최소화되어지고, 근접 효과의 보정은 익스포우즈된 영역을 둘러싸고 있는 오버래핑 프린지(overlapping fringe) 영역에서 라스터화된 데이터를 포함함으로써 쉽게 되다. 스트라이프 바운더리(stripe boundray)에서 피규어(figure)와 마이크로셀을 구획하는데 불필요하게 하는 프린지내에 적합하도록 피규어와 마이크로셀들의 크기를 제한하는 것이 바람직하다. 그러므로, 전술한 중간의 데이터 베이스들은 피규어의 크기를 제한하도록 포스트프로세싱 분열법을 사용함으로서 형성된다.
도 1a, 1b 및 1c는 대안적인 종래의 라스터 스캔 기록 스트레티지를 나타낸다. 도 1a은 콜리어 등의 1975년 8월 19일자 미국특허 제 3,900,737 호의 요지인 기본적인 라스터 기록 스트레티지를 도시한 것이다. 원형빔(round beam)(10)은 어드레스 엘리먼트(23)의 어드레스 그리드(22)를 지나 스캔 방향(5)로 움직임을 알 수 있다. 패턴의 형상(20)은 어드레스 그리드(22)에 정렬되었다. 빔(10)(언블랭크된 것을 표시하기 위해 솔리드 도트(solid dot)로 나타낸)은 그것이 오버라이된 형상(20)의 그 부분을 익스포우즈하고 있다. 이러한 방법에서 형상(20)내에 있는 어드레스 그리드(22) 각각의 어드레스 엘리먼트(23)는 한번에 하나로 익스포우즈된다.
도 1b는 본 명세서에 참고로 나타낸 워켄틴 등의 1989년 11월 7일자 미국특허 제 4,879,605 호의 요지인 다중의 빔 라스터 스캔 기록 스트레티지의 개략적인 도면이다. 빔(16)의 어레이(array)가 어드레스 엘리먼트(23)의 어드레스 그리드(22)을 지나 스캔 방향(5)로 이동됨을 볼 수 있다. 각각의 빔(12,14)는 독립적으로 제어될 수 있다. 그러므로 빔들(14)이 형상(20) 위에 놓이는 경우 이들이 언블랭크되는 반면, 형상(20) 위에 놓여 있지 않은 빔들(12)은 블랭크되어 있다. 이와 같은 방법으로 패턴의 형상(20)이 생성된다. 그러므로, 16개의 개개의 빔들(12,14)을 갖는 빔의 어레이(16)의 사용은, 도 1a에서 도시된 기초적인 시스템의 빔들보다 16배나 빠른 비율로 형상(20)을 익스포우즈하는 것이 이론적으로 가능하다.
도 1c는 어바우드 등의 1995년 2월 28일자 미국특허 제 5,39,987 호의 요지인 그레이빔 라스터 스캔 기록 스트레티지를 개략적으로 도시한 것이다. 그레이빔(18)은 어드레스 엘리먼트들(23)의 어드레스 그리드(22)를 지나 스캔 방향(5)로 이동하는 것을 볼 수 있다. 그레이빔(18)이 어드레스 엘리먼트들(23)의 다수에 오버랩되므로 그레이빔(18)의 다른 부분이 오버랩되지 않는 동안 한 부분은 형상(20)을 오버레이하는 것이 가능하다. 형상(20)의 익스포우즈는 그레이빔(18)에 의한 도우스(dose)의 변화(varying)에 의하여 이루어진다. 익스포우즈의 변화는 형상(20)의 에지 위치를 이동시키는데, 그레이빔(18)보다 더 작은 어드레스 그리드(22)로 구성되어진 형상(20)을 가능하게 한다. 알려진바와 같이, 그레이빔(18)은 거기에 어드레스 엘리먼트들(23)의 4×4어레이를 갖는 정방형 기록 픽셀(24)을 익스포우즈하고 있다. 도 1b의 어레이(18)과 같이, 그레이빔(18)은 동시에 다수의 어드레스 앨리먼트(23)에 익스포우즈될 수 있고, 각각의 어레이(16)와 그레이빔(18)는 같은 수의 어드레스 앨리먼트(23)에 들어가고, 이론적인 익스포우져 레이트의 상승이 동일하다. 도 1b의 어레이(18)와 그레이빔(18)을 비교하면, 후자는 큰 빔의 크기 때문에 패턴 해상도가 감소되었으나, 그레이빔(18)은 전자들과 다른 부분적인 빔들의 유일한 단일 소스의 요구에 의한 이익을 갖는다.
도 2는 본 발명의 기록 스트레티지와 장비를 사용해 형성된 라스터 라인 형상 빔을 나타낸다. 라인 형상 빔(25)은 기록 픽셀 그리드(29)를 지나 스캔 방향(5)로 이동하는 것을 볼수 있다. 기록 픽셀 그리드(29)의 각각 단위 또는 기록 픽셀(24)는 더 적은 어드레스 엘리먼트들(23)의 어레이이다. 라인 형상 빔(25)는 형상(20)을 구성하기 위한 많은 기록 픽셀(24)의 일부 또는 전체를 익스포우즈한다. 그러므로, 경사 에지(sloped edge)(26)가 수직 에지(27)에 근접하면, 형상화된 플래시(28)의 일련의 오리진과 길이는 바뀌어진다. 자세하게 설명하여 특별히, 라인 형상 빔 플래시(25)는 도 1a와 1b의 기록 스트레티지에 비교된 결과와, 도 1a 와 1b의 스트레티지 보다 높은 스루풋과 함께 형상(20)을 익스포우즈하기 위해 바람직하게 변형될 수 있다.
도 3a, 3b 및 3c는 본 발명의 실시형태를 사용한 패턴을 형성하는데 데이터 영역들, 스캔영역들, 그리드들의 전형적인 예를 나타낸다. 도 3a에서 기록 픽셀(24)이 어드레스 그리드(22)에 오버레이됨을 보여준다. 나타난바와 같이 기록 픽셀(24)은 어드레스 그리드(22)위에 놓인 어드레스 엘리먼트(23)의 어레이를 구성한다. 어드레스 엘리먼트들(23)은 약 5에서 20 나노미터 스퀘어의 크기로 분포하고, 패턴 형상(20)(도 2)이 구성된 기본적인 빌딩블록이고 패턴 에지(25)와 패턴에지(27)이 위치되어 있다. 묘사된 바와 같이, 기록 픽셀(24)는 어드레스 엘리먼트들(23)의 4×4 어레이이고, 20에서 80 나노미터 스퀘어 범위의 크기를 갖는다. 리소그래픽 시스템이 바이너리 라스터 스캔 시스템인 특별한 경우에 있어서, 그 기술에 숙련된 자는 기록 픽셀(24)이 어드레스 앨리먼트(23)와 동등하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 다른 많은 어드레스 엘리먼트들(23)이 적절한 위치에 기록 픽셀(24)를 형성하는 데 사용될 수 있고 이들 기록 픽셀(24)의 다른 실시형태들이본 발명의 기술사상과 범위내에서 있다는 것이 이해될 수 있다. 도 3a에서 묘사된 4×4 어레이는 그레이빔 라스터화된 데이터 베이스에서 처럼 특정화된 네개의 도우스 레벨을 사용하여 단일 어드레스 엘리먼트(23)의 증가량의 패턴 에지안에서 이동할 수 있게 한다.
도 3b는 기록 픽셀 그리드(29)에 오버랩핑된 기록 픽셀(24)의 1×16 어레이를 갖는 직사각형의 플래시 오리진 필드(36)을 나타낸다. 도 3a에서 보여지는 것처럼, 각각의 기록 픽셀(24)은 어드레스 엘리먼트들(23)의 어레이를 갖고 있다. 플래시 오리진 필드(26)는 주기적 스캔 방향(5)에 대하여 직각의 긴 축을 가지면서 시작되어진다. 라인 형상 빔 플래시의 오리진(25)(미도시)은 플래시 오리진 필드(36)내에 놓여진다. 도시된 기록 픽셀들(24)의 1×16 어레이는 각각의 픽셀(24)이 약 20에서 80 나노미터 스퀘어 사이인 약 320×20nm에서 약 1280×80nm에서 분포될 수 있다. 플래시 오리진 필드(36)가 기록 스트레티지에 의해 한정되고 장치가 사용되는 것은 중요하고, 1×16 어레이가 거기에서 묘사되는 동안에, 하나 이상의 기록 픽셀(24)을 포함하는 다른 적당한 플래시 오리진 필드(36)가 유익하게 사용된다. 플래시 오리진 필드(36)는 장치의 사각형상의 주기적인 그리드에 대하여 한정되고, 오직 하나의 플래시 오리진 필드(36)내에서 오리진을 갖는 하나의 라인 형상 빔 플래시는 라인 스캔마다 만들어질 수 있다.
도 3c로 돌아가서, 본 발명의 실시형태를 사용한 패턴을 조정하는데 사용되는 스캔 필드과 데이터 필드를 볼 수 있다. 도 1a의 기초적인 라스터 빔(10)에 대하여 알려진 것처럼, 스테이지 이동과 빔 스캐닝은 각각의 플래시 필드(36)의 익스포우즈를 위해 결합된다. 본 발명의 실시형태에 있어서, 빔은 스테이지의 움직임이 스테이지 위치(40)와 직각방향인 스캔 방향(5)을 따라서 스캔된다. 스캔 스트라이프(scan stripe)(42)은 스캔하는 동안에 익스포우즈되는 플래시 필드(36)(도 3b)의 어레이이다. 오직 하나의 스캔 스트라이프(42)가 도 3C에 나타냈지만, 다수의 스트라이프(42)가 스트라이프 데이터 세그먼트(44)를 형성한다고 이해되어져야 한다. 각각의 스트라이프 데이터 세그먼트(44)는 스캔 스트라이프(42)의 높이에 의해 스캔 방향(5)로 한정된다. 스테이지 방향(40)에 있어서, 데이터 세그먼트(44)는 익스포우즈 데이터의 일시적인 저장을 위하여 이용 가능한 메모리의 양을 한정한다. 각각의 플래시 오리진 필드(36)가 기록 픽셀들(24)의 1×16 어레이이면, 스캔 스트라이프(42)는 전형적으로 약 164에서 656 마이크론(㎛)까지의 범위에서 스캔 진폭을 요구하는 스캔 방향(5)내의 8192 플래시들 또는 픽셀들이다. 일시적인 16 메가바이트의 데이터 저장이 가능하다면, 스트라이프 데이터 세그먼트(44)는 스테이지 방향(40)의 방향에 데이터 세그먼트(44)의 치수를 한정하기 위하여 약 400 스캔 스트라이프(42)를 저장한다.
묘사된 바와 같이, 스트라이프 데이터 세그먼트(44)는 프린지나 또는 세그먼트 오버랩 영역(49)을 갖는다다. 세그먼트 오버랩의 부분(49)을 근접한 스트라이프 데이터 세그먼트들(50, 52) 위에 놓여진다. 근접한 데이터 세그먼트들(50)의 오버랩은 데이터 세그먼트(44)나 데이터 세그먼트(50)내에서 피규어 또는 마이크로셀 필드(47)를 구성하게 한다. 마이크로셀 필드(47)는 오버랩 영역(49)내에 적합하게 제한된 크기를 갖는 폴리곤(polygon)이나 폴리곤 그룹으로된 앞에서 설명된 중간데이터 베이스인 피규어이다. 각각의 마이크로셀 필드(47)는 오리진(41)을 갖는다. 마이크로필드(47)의 위치는 오리진(41)이 피규어 오리진 필드(48)와 스트라이프 데이터 세그먼트(44)와 관련된 피규어 오리진 벡터(46)에 의하여 설명되어진다. 오리진(41)이 피규어 오리진 필드(48)내에 있는 경우, 마이크셀(47)은 스트라이프 데이터 세그먼트(44)의 스캔 스트라이프(42)에 의하여 전체적으로 익스포우즈된다. 그러나, 오리진(41)이 근접한 데이터 세그먼트(50) 위에 놓여 있는 세그먼트 오버랩(49) 부분내에 있는 경우, 마이크로셀(47)은 데이터 세그먼트(50)의 스캔 스트라이프에 의해 전체적으로 익스포우즈된다. 피규어 또는 마이크로셀(47)은 결코 두 개의 다른 스캔 스트라이프(42)에서 사용되는 플래시로 익스포우즈될 수 없다. 이와 같은 방법에서, 본 발명의 실시형태들은 스트라이프 바운더리와 무관하게 패턴을 기록하거나 익스포우즈한다. 다른 스캔 스트라이프들(42)에서 임계 형상들 또는 마이크로셀들(47)의 다른 부분을 익스포우즈할 가능성은 회피되고, 스트라이프 부팅 에러가 감소된다.
도 4로 돌아가면, 도 3c안에 도시된 원리의 확대 부분이 나타나 있다. 확대된 피규어 오리진 데이터 필드(54)가 스트라이프 데이터 세그먼트(44)를 위한 산란과 레지스트 가열 상호작용의 최대 범위보다 더 넓은 범위를 포함하는 것이 나타나 있다. 확대된 피규어 오리진 데이터 필드(54)로부터 데이터를 사용하면, 본 발명의 어떤 실시형태는 미국특허 제 08/789,246 호인 "패턴 생성에서 근접 효과들의 런타임의 보정을 위한 방법과 장치"의 방식으로 런타임 동안에 근접된 효과들에 대한 보정을 산출할 수 있다. 데이터 세그먼트(44)에 있는 플래시들에 영향 줄 수 있는모든 플래시에 대한 도우스 데이터가 확대된 데이터 필드(54)안에서 포함되면, 오직 피규어 오리진 필드(48)내에 오리진(41)을 가진 피규어(47)에 요구되는 플래시만이 스트라이프 데이터 세그먼트(44)안에서 익스포우즈된다.
빔은 아날로그 마그네틱 스캔과 레트로그레이드(retrograde) 정전 스캔이 결합된 작용을 사용하는 고정된 플래시 사이클을 위해 각각의 피규어 오리진 필드(36)(도 3b)에서 중지되는 단계적이고, 주기적인 방법으로 스캔된다. 본 발명의 몇몇 실시형태는 도 5에서 나타난 바와 같이 계단형 편향 트레젝터리(64)를 만든다. 아날로그 와이드 필드 스캔(60)은 시간에 대한 진폭 또는 y-위치를 나타낸 도표이다. 아날로그 스캔(60)의 진폭은 전형적으로 164-656㎛ 또는 8192 기록 피셀들이다. 하나의 플래시 사이클(전형적으로 100MHz의 플래시 레이트에 대한 10 나노세컨드)과 같은 주기의 그리고 하나의 기록 픽셀의 진폭을 갖는 고속 톱니파 스캔(62)은 아날로그 스캔(60)위에 포개진다. 이들 두 편향의 효과는 설명된 단계적, 주기적 스캔을 초래하는 계단형 편향 트레젝터리(64)를 생성하기 위해 결합된다.
각각의 스캔이 완성되면, 둘중의 하나는 발생한다. 만일 스캔 스트라이프(42)(도 3c)안에서 모든 필요한 플래시들이 익스포우즈되면, 빔은 하나의 플래시 오리진 필드(도 3b)의 길이를 발달시키고, 다른 스캔이 시작된다. 만일, 형상이나 패턴이 어떤 플래시 필드내에 익스포우즈된 하나 이상의 형상화된 빔을 요구한다면, 전체적인 스캔은 다시 시도된다. 재시도 동안에, 어떤 남아있는 플래시들이 익스포우즈되고, 빔이 모든 남아있는 플래시들로 완성되도록 단번에 발달된다. 본 발명의 기록 스트레티지의 재시도된 형상은 단지 하나의 스캔 라인에서 어떤 두 개의 형상들 사이에서 X축 주기가 플래시 오리진 필드(36)(도 3b)의 길이(전형적으로 16기록 픽셀들)보다 짧을때 필요하다. 대안적인 재시도 스캔에 있어서, 레드로그레이드 톱니파 스캔(62)은 어떤 플래시 필드(36)(도 3b)에서 둘이상의 사이클들을 위한 빔을 잡는데 사용되어진다. 그러나, 주어진 스캔에 따른 이 "오류 보정"의 대안으로써의 반복된 사용은 점증적인 오류를 발생시킬 수 있고, 결과적으로 주기적인 스캔의 잇점들로부터 벗어날 수 있다.
도 6a와 6b로 돌아가면, 대안적인 패턴 익스포우즈의 실시형태들이 나타나 있다. 각 실시형태의 잇점은 어드레스 그리드(22)(도 3a)의 더 좋은 해상도를 구성하는 패턴 데이터를 가능하게 한다. 도 6a에서, 라인 형상 빔(70)의 오리진(71)은 플래시 오리진 필드(36)의 오리진(72)로부터 거리를 갖고 위치한 것을 나타낸다. 이 변위의 거리와 방향은 플래시 오리진 벡터(73)에 의해 표시된다. 라인 형상 범(70)은 플래시 오리진 필드(36)의 그것에 대한 길이와 같이 도 6a에 도시되어 있다. 그러나 형상 빔(70)의 길이(74)는 플래시 오리진 필드(36)의 전체 길이와 0사이에서 어드레스 엘리먼트들(23)의 어느 수일 수 있다. 이경우에는 64 어드레스 엘리먼트(23)이다. 다른 적당한 길이, 예를 들면 8개의 기록 픽셀들이 사용될수 있지만, 플래시 오리진 필드기 16 기록 픽셀 길이를 갖는 것이 본 발명의 실시형태들에서 바람직하다. 라인 형상 오리진(71)이 필드 오리진(72)으로 바뀌어질때 라인 형상 빔(70)의 길이와 위치는 어드레스 유니트 증가에 맞추어진다. 도 6a의 실시형태에서, 라인 형상 빔 플래시(70)의 오리진(71)은 Y축에 따른 0에서 4 어드레스 유닛"마이크로벡터" 편향과 X축에 따른 0에서 64 어드레스 유닛 "마이크로벡터" 편향의 매우 낮은 진폭이 사용되는 플래시 오리진 필드(36)의 오리진(72)으로부터 편향된다. 라인 형상 오리진(71)의 위치와 형상 빔(70)의 길이(74)는 각각의 플래시 사이클 사이에서 변형될 수 있다.
도 6b는 그레이빔 플래시 듀티 사이클 변조가 피규어 에지(도시되지 않음)를 배치하는데 사용되는 또다른 패턴 익스포우져를 나타낸다. 도 6a에 대하여 논의 하였던 바와 같이, 라인 형상 빔(70)의 길이(74)는 예를 들어 0에서 16픽셀 또는 0에서 64어드레스 유닛 범위로 될 수 있다. 오리진(71)은 하나의 어드레스 유닛 스탭에서 X축을 따라 64 사이트의 어느 곳에 편향될 수 있다. 도 6b의 실시형태에 있어서, 네개의 다른 도우스 레벨(78)(사선해칭으로 지시된)은 하나의 어드레스 증가 단계로 에지를 그레이빔 방식을 사용하여 Y축을 따라 전이시킨다.
도 6a와 6b 모두에서, 라인 형상 빔(70)은 인접한 플래시 필드(77)내에 있는 픽셀을 익스포우즈할 수 있다는 것에 주목해야 한다. 한편 인접한 필드(77)내에 있는 픽셀은 잇따르는 스캔 중에 익스포우즈될 수 있고, 본 발명의 실시형태는 이 스캔내에 픽셀을 익스포우즈할 수 있다. 그러므로 16개의 기록 픽셀 플래시의 길이와 16개의 픽셀 오리진 마이크로벡터화하는 둘의 인접한 플래시 필드(36, 77)내에서 32개의 가능한 기록 픽셀 사이트 중 16개의 익스포우즈를 허락한다. 이러한 스캔 라인 익스포우즈의 오버랩핑은 스루풋과 정확성에 영향을 끼치는 본발명에 따른 실시형태의 모양이다. 하드 스캔 라인 경계의 제거는 형태들이 보다 적은 플래시로 구성되도록 하는 좁은 형태의 부분 익스포우져를 회피한다. 예를 들면, 플래시(70)가 플래시 오리진 필드(36)의 경계내에 남아 있다면 64 어드레스 유니트보다 작은 동일한 라인과 공간주기는 종종 리트레이스 스캔(retrace scan)을 요구한다. 플래시(70)가 인접한 플래시 필드(77)내로 확장되는 것이 허용될 때 128 어드레스 엘리먼트보다 더 큰 모든 라인과 공간 주기는 플래시 오리진 필드 그리드(36)와 세부적인 패턴 사이의 관계와 무관하게 리트레이스없이 구성된다. 그래서 본 발명에 따른 실시형태의 오버래핑 필드의 과정은 커버리지 레이트에서 비오버랩 과정에 비해 두배 높게 라인 형상으로 패턴을 구성하도록 한다.
필요한 형상의 길이, 마이크로벡터 위치, 그리고 각각의 플래시를 특정하는데 요구되는 도우스 데이터를 제공할 수 있는 어떤 데이터 경로도 본 발명의 실시형태에서 이용될 수 있다. 하지만 라스터 형상 빔 스트레티지는 특히 평행 프로세스로 라스터화된 데이터를 발생시키는 고속 라스터 스캔 데이터 경로 일렉트로닉스(rasterscan data path eletronics)와 연결하여 사용될 때 효과적이다. 예를 들면, 미국특허 제 4,806,921 호와 제 4,879,604 호는 묘사된 것 처럼 본 발명의 실시형태에 관한 라인 형상 빔을 제어하도록 쉽게 변경되거나 적용될 수 있는 멀티 그레이빔 시스템을 위해 의도된 평행 프로세스 라스터화 데이터 경로의 예이다.
라스터화된 데이터 베이스는 각각의 기록 픽셀(24)(도 3c)을 바이너리 또는 그레이레벨 도우스를 특정한다. 이 데이터는 런타임내에서 발생하고 하나의 스트라이프 데이터 세그먼트(44)(도 3b)에 대하여 모든 데이터를 내장하고 있는 픽셀 데이터 버퍼에 일시적으로 저장된다. 라스터 형상 빔(RSB) 스트레티지는 플래시 오리진 필드(36)(도 6a)내에 있는 플래시(70)(도 6a)의 플래시 데이터 특정 오리진 위치(71)(도 6a), 플래시(70)의 길이(74)(도 6a), 그리고 도우스를 필요로 한다. 도 6a의 1×16픽셀 플래시 필드(36)내에서 라인 형상 플래시를 오버래핑하기 위한 데이터는 기록 픽셀에 나란히 있는 32개의 열로부터 유도된다. 커런트 플래시 오리진 필드내에 있는 16개의 픽셀에 대한 데이터는 각각의 플래시 사이클로 업데이트되는 한편, 인접 플래시 필드내의 16 픽셀에 대한 데이터는 사전 스캔중에 장하된 데이터를 변형함으로써 획득된다.
도 7은 라스터화한 데이터를 라인 형상 빔 마이크로벡터 데이터로 라스터화된 데이터를 감소시키는 디코더의 실시형태를 나타낸 블록 다이어그램을 나타낸다. 이러한 실시형태 가운데 16×1 픽셀 플래시 필드와 바이너리 도우스 레벨에 적합한 스캔 라인 그리드 바운더리(83)사이에서 묘사된 첫번째 스캔 라인(82)내에 그리고 인접한 두 번째 스캔 라인(84)내에 16개 픽셀 플래시 필드에 대한 데이터를 내포하고 있는 컬럼에 패턴 버퍼 메모리(80)에 저장된다. 둘의 인접한 플래시 필드에 대한 전형적인 비트맵(bitmap) 배치는 명확하게 표시된 익스포우즈 픽셀로 나타난다.
데이터는 각 플래시마다 16개의 기록 픽셀들의 군 가운데에서 패턴 버퍼 메모리(80)로부터 추출된다. 스캔 필드(82)에 대한 오리진과 형상 길이 데이터를 구성하는 사이클을 시작하기 위해, 인접한 스캔 필드(84)에 대한 데이터는 버퍼(80)로부터 읽혀지고 프로세서(86)내로 장하된다. 프로세서(86)는 인접 스캔 필드 지점(82)에서 시작하는 연속적인 익스포우즈 픽셀의 수를 계산한다. 이 데이터는 이후 오버랩핑된 플래시 길이를 결정하는데 사용된다.
이전의 스캔 사이클에서 스캔 필드(82)로부터 읽혀지고 하나의 스캔 라인 사이클을 위해 저장된 변형된 픽셀 데이터 필드(82)는 시프트 레지스터(88)로부터 프로세서(90)으로 이동된다. 프로세서(90)는 인접 스캔 필드 지점(82)으로부터 시작된 연속적인 익스포우즈되지 않은 픽셀의 수를 계산한다. 이 데이터는 플래시 필드에서 라인 형상 빔이나 플래시의 오리진의 편향이다. 또한 프로세서(90)은 익스포우즈되고 익스포우즈되지 않은 것 사이의 경계에 있는 에지(89) 이후의 연속적인 익스포우즈된 픽셀(명확하게 하기 위해 크로스 해칭된)의 수를 계산한다. 이 계산된 데이터는 프로세서(86)로 전송되고 플래시의 길이를 결정하기 위한 처리장치(B)의 출력에 가산된다. 플래시가 스캔 필드(82)에서 끝난다면 프로세서(86)의 출력은 영이 된다. 만약 플래시가 스캔 필드(82)에서 끝나지 않는 다면 픽셀의 총계는 16보다 더 크거나 작게 될 수 있다. 픽셀의 총계가 16보다 적을 경우, 스캔 필드(84)내의 모든 익스포우즈된 픽셀들은 스캔 필드((82)내에 오리진을 갖는 플래시에 포함된다. 픽셀의 총계가 16보다 많을 경우, 새로운 오리진을 갖고 있는 새로운 플래시를 일으키기 위해 스캔 필드(88)내에 있는 16개를 초과한 픽셀들이다. 변형된 출력 데이터는 익스포우즈될 필요가 있는 스캔 필드(84)내에 그들 픽셀들만을 포함하고 있는 시프트 레지스터(88)내로 저장된다.
다음 플래시 사이클에서, 익스포우즈된 픽셀은 프로세서(86)에서 지워지고(0으로 설정) 변형된 픽셀 데이터는 일시적인 저장을 위하여 시프트레지스터(88)로 전송된다. 이 변형된 데이터는 다음의 스캔 사이클 동안 프로세서(90)내로 삽입되어 후에 하나의 스캔 라인으로 드러낸다. 이 사이클은 버퍼(80)에 모든 스캔 라인이 익스포우즈 될 때까지 계속된다. 한편 두 번째 버퍼(도시되지 않음)는 계속적으로 라스터화된 데이터를 만들고, 익스포우즈시키기 위한 데이터 세그먼트를 부여받기 위해 평행 프로세서로부터 재충전된다.
룩업 테이블(lookup table)(92)이 레지스트 프로세스와 패턴 태스크에 적합한 편향과 블랭크 사이클을 특정하는 교정 데이터(94)로 저장된다. 플래시 데이터는 계산을 단순화하기 위해 어드레스 유닛의 디멘션레스 멀티플(dimensionless multiple), 및 명목상 도우스의 디멘션레스 프랙션(dimensionless fraction)으로 표현된다. 교정 데이터(94)는 디멘션레스 데이터를 마이크로벡터 편향, 패턴을 구성하는데 필요한 세이퍼 편향, 그리고 그것을 적당하게 익스포우즈하는데 필요한 플래시 듀티 사이클로 변환하는데 사용된다.
스캔 오리진과 플래시 길이의 산출 결과는 편향과 형상화를 위한 출력을 제공하는 록업 테이블(92)에 대한 어드레스 데이터(93)로 이용된다. 그러므로 플래시(98)는 묘사된 방법에 의해 발생된 오리진(100), 길이(102) 그리고 도우스(104)를 갖는다.
제공된 전체 와이드 필드 스캔과 형태 콤포지션 그리드 구조(도 3)가 함께 스케일된다면(즉, 단일의 특정 어드레스 유닛의 멀티플에 기초한), 디멘션레스 라스터화된 데이터 베이스는 다양한 크기를 갖는 패턴으로 사용될 수 있을 것이다. 데이터 경로의 단부에서 어드레스 유닛을 편향 거리로 변환시키기 위해 룩업 테이블(92)을 사용하여 스캐일링능을 데이터 경로에 쉽게 가산한다.
라스터 스캔 데이터 경로에 친근한 사람들은 다른 디코더 원리가 적용될 수있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 디코더는 더 섬세한 어드레스 구조를 사용하는 그레이레벨 패턴 화상(representation)의 처리를 위해 발명될 수 있다. 이러한 디코더는 도우스 뿐만아니라 기록 픽셀보다 작은 어드레스 구조로 에지를 위치시키는 오리진과 길이 벡터를 발생시킨다.
본 발명의 실시형태가 전자빔 리소그래피 시스템에 사용될 경우, RSB 스트레티지를 지지하는 전자 광학은 높은 수행력을 이루는데 유리하다. 알려진바와 같이, 형상화된 전자빔 리소그래픽 칼럼(column)은 전형적으로 전자총, 중간 빔 형상화 광학, 축소랜즈(demagnification lens), 및 대물렌즈(overlaid objective lens)와 와이드 필드 편향 시스템을 포함한다. 플래시의 전부 또는 일부를 단속적으로 변환시키기 위한 장치가 또한 필요하다. 본 발명의 RSB 기록 스트레티지의 실시형태에 있어서, 적당한 길이와 오리진 위치를 갖는 라인 형상 빔은 작은 마이크로벡터 편향을 사용하여 아주 빠른 속도로 형성된다. 블랭킹(branking)은 RBS스트레티지의 실시형태의 매우 짧은 플래시 타임 특성 중에 도우스를 변조시킬 수 있어야 한다. 더욱이, 높은 전류밀도는 본 발명의 실시형태와 더불어 가능한 플래시 레이트를 지지할 필요가 있다.
도 8은 벡터 스캔 기록 스크레티지방식으로 전문화된 다양한 형상의 빔 전자 광학 칼럼(beam electron optics column)의 전형적인 기술을 개략적으로 도시한 것이다. 열이온 전자총(110)이 사각형의 상부 개구(112)에 조사되고, 상과 그림자가 동일한 사각형 하부 형상 개구(114)에 비친다. 상부 형상의 상은 두 개의 축 정전 편향기(116)에 의해 편향된다. 축소 랜즈(118)를 통과후, 형상의 상이 대물랜즈(124)내에 있는 와이드 필드 자기 편향 코일(120), 및 서브필드 정전 편향기(122)에 의해 편향된다. 아주 빠른 정전 편향기(126)을 사용에 의해 빔은 첫번째 형상 위를 블랭크되게 한다. 두개의 부가적인 필드 랜즈(128)는 빔 축을 따라 원하는 위치에 건 크로스오버(gun crossover)의 상을 위치시키는데 사용된다. 형상 개구 대신에 건 크로스오버의 상을 배열하는 다른 중요한 기술적 칼럼(column)이 있다. 이러한 광학은 종종 열필드방출(TFE)전자총을 사용하고, 가우스(Gaussian) 광선을 사용하는 라스터나 벡터 스캔 기록 스트레티지로 전문화된다.
라스터 스캔에 활용한 외이드 필드 자기 편향기, 매우 빠르고 낮은 전압의 서브필드 편향기 이외에는 칼럼이 활용된 RSB의 하위 칼럼 광학(optics) 구조는 도 8과 유사하다. 그러나 중간과 상부 칼럼 광학은 높은 플래시 레이트(flash rate)를 유지하기 위해 도 8에 도시된 것으로부터 변형될 수 있다.
도 9는 본 발명의 RSB 기록 스트레티지의 실시예를 위하여 변형된 상부 칼럼 광학을 개략적으로 도시한 것이다. 라스터 형상 빔 스트레티지는 아주 높은 전류 밀도를 갖고 있는 매우 작은 하나의 축을 갖는 형상화된 빔을 필요로 한다. 상부 칼럼 광학은 열필드방출(TFE)전자총(130)을 포함하고, 사각의 상부 형상 개구(132)는 밝기와 TFE 조도 영역(field of TFE illumination)의 깊이가 유리하므로 매우 뚜렷하게 비추어지는 빔을 형성하는 섀도우 이미지를 선정한다. 하부의 총은 직사각형의 라인 형상 개구(136)위에 건 개구의 음영을 투사하는 조준 랜즈(collimator lens)(134)이다. 하부 형상의 평면에서 필드랜즈(field lens)(146)을 통과하므로써, 빔은 축소 랜즈(138)의 퓨필(pupil)로 들어가고 도 8에 도시한 대물 랜즈 광학으로 들어간다.
강한 4중 스티그매터(quadruple stigmator)(140)는 조준 랜즈(134) 내에 또는 위에 위치된다. 이러한 방식으로 그 랜즈는 더 낮은 형상의 긴축에서는 더 강렬하고, 더 낮은 형상의 짧은 축에서는 더 약하게 된다. 스티그매터(140)를 사용하여 두개의 비점수차 크로스오버(142, 144) 또는 전자총(130)내에 있는 TFE 캐소드의 라인 상이 형성되고, 빔이 비추어지는 직사각형의 하부 형상 개구(136)가 전자총 개구(132)의 직사각형 음영(shadow)(145)이다. 형상(shape)과 필드랜즈(146)를 통과한 후, 빔은 대물랜즈에서의 빔 상호작용 효과와 랜즈 수차를 최소화하기 위해 요구되는 것처럼 축소 랜즈 퓨필(138)을 균일하게 채워진다.
알려진 바와 같이, TFE 캐소드로부터 방출은 단지 제한된 각내에서 균일하다. 도 9의 상위 칼럼은 최적으로 하부 형상 개구(132)를 통과한 전류를 이용하고, 방출각과 캐소드로부터 요구되는 각의 세기(angular intensity)를 최소화하는 동안에는 전류를 최대화하는 것이 사용된다. 그러므로 다른 가능한 것보다 더 높은 빔 전류가 형상 조도의 균일성 또는 라인 형상의 에지 해상도를 절충함이 없이 제공된다.
더욱이, 상부 칼럼에서 전자나 빔의 상호작용은 필드 방출 광학에서 중요한 제한이 있을 수 있는 것으로 알려져 있다. 본 발명에 따른 상부 칼럼 광학의 실시형태에서 비점수차 조도는 빔 전류의 더욱 효과적인 사용을 통하여 그러한 빔의 상호작용을 최소화한다. 상대적으로 적은 전류는 하부 형상 개구(136)위에서 상실된다. 광선내에 지나친 에너지를 퍼지게 할 수 있는 완벽하게 촛점화된 크로스오버는없다.
도 10은 본 발명에 따른 실시형태를 지랫대형의 빔 공간으로 형성하고 공백을 만드는 것을 예시한다. 라인 형상 빔에서 형상의 높이(좁은 축 치수)는 형상 개구(136)의 고정된 폭에 의해 결정된다. 도시된 바와 같이, RSB 기록 스트레티지는 단지 그것의 긴 축에서 빔을 형상화한다. 이 형상화는 형상 개구의 긴 축을 따라 있는 위치(152)에 건 개구(145)의 직사각형 음영을 편향시킴으로써 수행된다. 직각의 편향축(150)은 위치(154)에 이것을 편향시킴으로써 그것의 길이나 폭에 영향을 끼침이 없이 블랭킹을 위해 사용된다. 그러므로 형상과 블랭킹은 코플래너(coplanar)이다.
정전 형상화 편향기(156)와 정전 형상화 블랭킹 편향기(158)는 콜리메이터 랜즈(134) 위에 위치해 있다. 콜리메이터 랜즈(134)의 촛점 길이는 편향기의 각편향을 확대할 수 있을 정도로 짧다. 편향기(156,158)의 터미네이트 스트립 라인 구조를 따라 본발명의 이 지랫대 방식은 낮은 전압, RSB 기록 스트레티지에 사용되는 높은 플래시 레이트를 지탱하는 매우 빠른 속도의 편향에 적용된다.
본 발명의 일부 실시형태는 라이트 광학이나 다른 하전 입자 리소그래피 시스템에 이용될 수 있는 전자 광학 칼럼 변형과 향상을 포함하는 전자 빔 리소그래픽에 대하여 기술되어 있으나, 기술된 기록 스트레티지의 원리를 인식할 수 있다. 본 발명의 기술사상과 범위는 그러한 사용을 예측할 수 있고 본 명세서에 개시되어 있는 내용을 이용하는 라이트 광학 또는 다른 입자 빔 응용을 포함한다.

Claims (7)

  1. 이동가능한 스테이지에 결합된 기판을 제공하는 단계로서, 여기서 상기 스테이지는 제1 방향으로 기판을 이동시키는 단계;
    상기 기판상에 패턴을 익스포우즈 하기 위한 빔을 위한 칼럼을 제공하는 단계로서, 여기서 상기 빔을 위한 칼럼은 상기 제1 방향에 직교인 제2 방향으로 상기 기판 위에 스캔하기 위한 라인 형상 빔을 형성하는 단계;
    상기 패턴을 위한 제1 데이터베이스를 형성하는 단계로서, 여기서 상기 제1 데이터베이스는 다수의 마이크로필드를 한정하는 상기 패턴의 벡터화된 화상을 갖고, 각각의 마이크로필드는 소정의 최대 크기를 갖는 단계;
    상기 제1 데이터베이스로부터 패턴을 위한 제2 데이터베이스를 형성하는 단계로서, 상기 제2 데이터베이스는 각각의 다수의 기록 픽셀을 위한 익스포우져 도우스 데이터의 라스터화된 포맷을 갖고, 각각의 기록 픽셀은 적어도 하나의 어드레스 엘리먼트를 포함하는 단계;
    상기 제2 데이터베이스로부터 다수의 스트라이프 데이터 세그먼트를 한정하는 단계로서, 여기서 각각의 스트라이프 데이터 세그먼트는 거기에 한정된 피규어 오리진 필드(figure origin field)와 인접 스트라이프 데이터 세그먼트 부분 위에 놓여 있는 세그먼트 오버랩 부분을 갖고 상기 세그먼트 오버랩 부분은 소정 크기의 상기 마이크로필드보다 크게 되는 단계;
    상기 제2 데이터베이스로부터 다수의 확장된 피규어 오리진 필드를 한정하는단계로서, 여기서 각각의 상기 확장된 피규어 오리진 필드는 그에 상당하는 스트라이프 데이터 세그먼트 및 상기 스트라이프 데이터 세그먼트내에 기록 픽셀을 익스포우즈함으로 인한 산란 및/또는 가열 상호작용보다 큰 상기 스트라이프 데이터 세그먼트에 대한 영역을 포함하는 단계;
    각각의 피규어 오리진 필드내에 다수의 플래시 오리진 필드를 한정하는 단계로서, 각각의 플래시 오리진 필드는 플래시 오리진을 갖고, 각각의 플래시 오리진 필드는 상기 제1 방향으로 길이와 상기 제2 방향으로 폭을 갖고 길이 대 폭의 비율이 1보다 큰 적어도 두 기록 픽셀을 포함하는 단계; 그리고
    상기 라인 형상 빔을 사용하는 상기 패턴을 익스포우즈하는 단계로서, 여기서 상기 라인 형상 빔은 각각의 플래시 오리진 필드 위로 지향되고 상기 패턴을 형성하기 위해 요구되는 고유 플래시 오리진 필드 위로 언블랭킹되고, 상기 라인 형상 빔의 언블랭킹은 빔 플러시를 형성하고, 상기 빔 플래시는 각각의 고유 플래시 기원 필드 내에 위치된 오리진, 상기 빔 플래시 오리진 필드의 높이와 같은 높이 및 상기 플래시 오리진의 길이보다 크지 않은 가변성 길이를 갖고, 각각의 빔 플래시 오리진은 상기 플래시 오리진 필드의 길이보다 크지 않은 길이를 갖는 플래시 오리진 벡터에 의해 상기 플래시 오리진으로부터 변위되는 단계;
    를 포함하는 패턴 생성을 위한 라스터 스캔 형상 빔 기록 스트레티지 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 빔을 위한 칼럼을 제공하는 단계는
    직사각형 형상 개구의 비점수차 조도를 제공하는 단계;
    직사각형 형상 위의 제1 축에 상기 비점수차 조도를 편향시킴에 의해 상기 라인 형상 빔의 길이를 한정하는 단계; 및
    제1 축에 직교인 제2 축을 따라 상기 비점수차 조도를 편향시킴에 의해 상기 라인 형상 빔을 블랭킹 및 언블랭킹하는 단계로서, 여기서 길이를 한정하는 편향과 블랭크 및 언블랭크로의 편향은 코플래너인 단계
    를 포함하는 라스터 스캔 형상 빔 기록 스트레티지 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 라인 형상 빔을 사용하는 상기 패턴을 익스포우즈하는 단계는 상기 각각의 빔 플래시를 위한 정상(stationary) 라인 형상 빔을 유지하도록 제2 축을 따라 레트로그레이드 스캔을 적용하는 상기 라인 형상 빔을 스캔하는데 사용되는 라스터 스캔 형상 빔 기록 스트레티지 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 빔 플래시 형성은 상기 제2 방향에서 상기 고유 플래시 오리진 필드에 인접하는 다른 플래시 기원 필드 위에 놓이는 상기 빔 플래시를 형성하는 라스터 스캔 형상 빔 기록 스트레티지 방법.
  5. 제1항에 있어서, 빔 플래시 형성은 마이크로벡터 변위를 적용하는 상기 빔 오리진을 위치시키는 것을 포함하는 라스터 스캔 형상 빔 기록 스트레티지 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 빔 플래시 형성은 상기 제2 방향에 그레이 빔 도우스변조를 이용하는 형상 에지를 위치시키는 것을 포함하는 라스터 스캔 형상 빔 기록 스트레티지 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 빔 플래시 형성은 상기 고유 플래시 오리진 필드의 각각의 기록 픽셀을 위한 데이터로부터 상기 빔 플래시의 길이, 위치 및 익스포우져 도우스 데이터를 위한 데이터를 유도하기 위해 디코더 회로를 이용하는 것을 포함하는 라스터 스캔 형상 빔 기록 스트레티지 방법.
KR10-1998-0707705A 1997-01-28 1998-01-23 패턴발생을위한라스터형상빔기록스트레티지방법 KR100403056B1 (ko)

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