KR102258509B1 - 양방향 더블 패스 멀티빔 기록 - Google Patents

양방향 더블 패스 멀티빔 기록 Download PDF

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Abstract

하전 입자의 빔으로 타겟을 조사하기 위해, 화소로 구성된 패턴 이미지를 생성하는 빔이 타겟에 형성되고 이미지화된다. 이러한 패턴 이미지는 노출되는 영역(R2) 위로 타겟 위의 경로를 따라 이동되고, 이러한 이동은 순차 노출로 상기 영역(R2)을 덮고 각각의 폭(y0, x0)을 갖는 다수의 스트라이프(181-183, 187-189)를 형성한다. 이러한 다수의 스트라이프는 각각의 일반적인 방향(d1, d2)을 각각 갖지만 상기 일반적인 방향은 상이한 스위프에 대해 상이한, 예를 들어, 서로 수직인 적어도 2개의 스위프로 기록된다. 각각의 스트라이프(181-183, 187-189)는 정확히 하나의 스위프에 속하고 동일한 스위프의 다른 스트라이프에 거의 평행하게, 즉, 각각의 일반적인 방향을 따라 달린다. 각각의 스위프에 대해, 하나의 스위프의 스트라이프의, 상기 주 방향을 따라 측정된 폭(y0, x0)은 영역의 전체 폭(Ry, Rx)의 커버로 결합된다.

Description

양방향 더블 패스 멀티빔 기록{BI-DIRECTIONAL DOUBLE-PASS MULTI-BEAM WRITING}
본 발명은 하전 입자 멀티빔 처리 장치를 사용하여 에너지 전기 하전 입자의 빔에 의해 기재 또는 타겟의 표면에 패턴을 형성하기 위한 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 패턴 위에 소정의 패턴을 기록하기 위한 하전 입자에 의해 형성된 에너지파의 빔으로 상기 타겟을 조사하기 위한 방법에 관한 것이고, 상기 방법은,
상기 에너지파에 투명한 복수의 개구를 갖는 패턴 형성 장치를 제공하는 단계,
상기 개구를 통해 상기 패턴 형성 장치를 횡단하여 상응하는 복수의 빔렛으로 구성된 패턴 빔을 형성하는 조명 넓은 빔에 의해 상기 패턴 형성 수단을 조명하는 단계,
상기 패턴 빔을 상기 타겟의 위치 위의 패턴 이미지에 형성하는 단계로서, 상기 패턴 이미지는 상기 타겟 위의 다수의 패턴 화소를 덮는 상기 복수의 개구의 적어도 일부의 이미지를 포함하는 단계, 및
상기 타겟과 상기 패턴 형성 장치 사이에 상대 이동을 발생시켜, 빔 노출이 실행되는 영역 위의 경로를 따라 상기 타겟 위에서 상기 패턴 이미지를 이동시키는 단계로서, 상기 경로는 각각 일반적인 방향을 따라 뻗은 섹션으로 구성되어 있고, 상기 영역은 규칙적인 배열로 배열되어 있고 상기 영역은 상기 일반적인 방향을 따라 측정된 전체 폭을 갖고 있고, 다수의 스트라이프를 형성하는 상기 경로를 따른 이동은 상기 영역을 순차적인 노출로 커버하는 단계를 포함한다.
상술된 타입의 방법 및 이러한 방법을 채용하는 하전 입자 멀티빔 처리 장치는 종래 기술에 주지되어 있다. 특히, 출원인은 하전 입자 광학부, 패턴 형성(PD) 장치, 및 여기에서 채용된 멀티빔 기록 방법에 대해 출원인의 이름으로 다수의 특허에서 기술된 바와 같이 하전 입자 멀티빔 장치를 구현하였다. 예를 들어, 6" 마스크 차단 기재를 노출시키기 위해, eMET (electron Mask Exposure Tool) 또는 MBMW (multi-beam mask writer)로 불리는 EUV 리소그래피용 마스크 및 임프린트 리소그래피용 템플릿(1× 마스크)의, 193nm 액침 노광용 첨단 복잡한 포토마스크를 구현시킬 수 있는 50keV 전자 멀티빔 기록기가 구현되었다. 또한, PML2 (Projection Mask-Less Lithography)로 불리는 멀티빔 시스템이 실리콘 웨이퍼 기재 위의 전자 빔 직접 기록(EBDW)을 위해 구현되었다. 상기 종류의 멀티빔 처리 장치는 이후로 멀티빔 기록기, 또는 간단히 MBW로 부를 것이다.
MBW의 일반적인 구현으로서, 출원인은 상기 기재에 81.92 ㎛ ×81.92㎛의 치수의 빔 어레이 필드에 512×512(=262,144)개의 프로그램가능한 빔렛을 포함하는 20nm의 전체 빔 크기를 구현하는 50keV 전자 기록기 툴을 실현하였다. 이후로 "MBMW 툴"로 부르는 이러한 시스템에서, 상기 기재는, 보통, 전자 빔 감응성 레지스터로 덮힌 (6"　×　6" = 152.4　mm　×　152.4　mm의 면적 및 6"/4 = 6.35　mm의 두께를 갖는) 6" 마스크 블랭크이고; 멀티빔 기록은 레지스트 커버 150mm Si 웨이퍼에도 가능하다.
MBMW 툴과 같은 전형적인 MBW의 전류 밀도는 1A/cm2 보다 높지 않다. 20nm 빔 크기를 사용하고 모든 프로그램가능한 262,144개의 빔렛이 "온"일 때, 최대 전류는 1.05㎂이다. 이러한 구현에서, MBW 컬럼의 1 sigma blur는 실험적으로 검증된 바와 같이 대략 5nm이다.
빔 크기를 예를 들어, 20nm로부터 10nm로 변경할 가능성이 있다. 200:1 감소의 컬럼에 대해, 이것은 4㎛ × 4㎛ 구멍 크기 대신에 2㎛ × 2㎛ 구멍 크기의 개구를 갖는 상이한 개구 어레이 판(AAP)을 사용함으로써 복잡하지 않다. 출원인의 US8,546,767에 언급된 바와 같이, 빔 크기의 변화 역시 전체 크기, 개구 이격, 개구 형상등과 같은 상이한 기하학 파라미터의 다수의 개구 어레이를 갖는 AAP의 공간 조정에 의해 현장에서 실현될 수 있다.
10nm 빔 크기를 사용하고 4A/cm2 보다 높지 않은 전류 밀도를 기재에 제공할 때, (모든 빔렛이 "온"인 상태에서) 262,144 프로그램가능한 빔렛의 전류는 다시 최대 1.05㎂이다. 따라서, 이러한 경우에도 사실상 컬럼을 통한 전류에 의해 컬럼의 1 sigma blur에 아무런 변화도 없다.
1세대 MBW 생산 머신은 "온"인 모든 262,144개의 프로그램가능한 빔에 대해 대략 1㎂에 이르는 전류를 제공하는 20nm 및 10nm 빔을 사용하는 것을 목표로 한다. 차세대의 MBW 생산 머신에 대해 예를 들어, 8nm의 훨씬 더 작은 빔 크기를 사용하고, 동시에 기재에 81.92㎛ × 81.92㎛ 빔 어레이 필드에서 640×640=409,600 개의 빔렛을 제공하는 계획이 있다. 4A/cm2 에서 최대 전류 밀도를 유지함으로써 (모든 빔렛이 "온"일 때) 최대 전류가 1.05㎂가 되는 것이 보장될 것이다. 예를 들어, 5nm 빔 크기를 사용함으로써 기재에서 언급된 빔 어레이 필드에 1024 ×　1024 = 1,048,576 개의 프로그램가능한 빔을 제공할 수 있고; 다시 4A/cm2 의 최대 전류 밀도에서 (모든 빔렛이 "온"일 때) 최대 전류가 1.05㎂가 된다.
산업적 적용을 위해, 작은 임계 치수(Critical Dimension, CD)를 달성하는 것에 대해, 특히, 기재(예를 들어, 6" 마스크 블랭크 또는 300mm 실리콘 웨이퍼) 위의 전체 MBW 기록 필드 위에 글로벌 CD 균일성(Global CD Uniformity, GCDU)의 나노미터 레벨 3sigma 또는 6sigma 변화는 물론 작은 필드(예를 들어, MBW 빔 어레이 필드의 에어리어) 내의 로컬 CD 균일성(Local CD Uniformity, LCDU)의 나노미터 레벨에서 3sigma 또는 6sigma를 달성하는 것에 대해 매우 까다로운 MBW 성능 필요조건이 부과되어 있다.
또한, 특별히 적용된 노출선량 프로파일에 의해 라인 에지 위치를 미세 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 미세 조정은 MBW 빔 어레이 필드(로컬)에 적용될 뿐만 아니라 기재 위의 전체 MBMW 기록 필드(전체)에도 적용되어야 한다.
출원인의 MBW 구조를 사용하여 낮은 CD 값 및 작은 LCDU 및 GCDU 값이 달성될 수 있다. 그러나, 매우 낮은 LCDU 및 GCDU 값의 매우 까다로운 MBW 사양을 충족시키기 위해, 추가 미세 보정이 필요하다. 여기에서, 용어 "로컬" 및 "글로벌"은 각각 기재 위의 작은 필드(예를 들어, MBW 빔 어레이 필드의 에어리어) 및 전체 MBW 기록 필드를 가리킨다.
출원인의 특허 US 8,378,320 B2는 타겟(기재)이 일련의 노출 스트라이프로 노출되는, "소프트 버팅의 단일 패스(Single-Pass-with-Soft-Butting)"로 지명될 수 있는, 멀티 빔 기록 방법을 설명하고 있다. 이러한 노출 스트라이프는 타겟이 배치된 타겟 스테이지에 의해 하나의 방향(예를 들어, +X)과 반대 방향(-X)으로 기재를 기계적으로 스캔함으로써 구현된다. 하나의 스트라이프 노출로부터 다음 스트라이프 노출로 이동하기 위해, 기재는 스트라이프 폭에 상응하는 거리 만큼, 또는 중첩 스트라이프의 경우에, 선택된 스트라이프 중첩에 따른 보다 작은 양 만큼 수직 방향으로 이동된다. 스트라이프 노출 방향으로의 스테이지 속도는 mm/s 정도로 높다. 스트라이프 노출 방향으로의 높은 스테이지 속도는 긴 스트라이프 길이(예를 들어, 132mm × 104mm의 마스크 필드를 노출시킬 때 132mm)로 인한 수용가능한 기록 시간을 달성하기 위해 필수이다. 한편, 다른 방향의 스테이지 속도는 높을 필요가 없는데, 그 이유는 최대 거리가 약 0.1mm의 스트라이프 폭이기 때문이다. 예를 들어, 출원인에 의해 구현되는 MBW 툴에서, 기재에서 빔 어레이 필드는 82㎛ × 82㎛의 면적을 덮어, 노출 스트라이프는 이러한 경우에 82㎛의 폭을 갖게 된다.
출원인의 US 2015/0028230 A1에 개략적으로 설명된 바와 같이, 스트라이프 버팅 에러의 훨씬 더 양호한 감소는 제1 세트의 스트라이프가 노출 점의 절반에 의해 노출되고 제2 세트의 스트라이프가 다시 노출 점의 절반으로, 50% 중첩되어 노출되는, "50% 중첩의 더블 패스(Double-Pass-at-50%-Overlap)"로 부를 수도 있는 멀티빔 노출 방법을 구현함으로써 달성될 수 있다. 따라서, 양측 세트의 스트라이프 노출은 함께 소정의 노출 선량으로 패턴을 구현한다. 또한 위에서 인용된 특허 출원에서 지적된 바와 같이, 스트라이프 기록의 순서는 노출이 사전규정된 순서 및 분포에 의해 판을 따라 분포되는 다수의 스트라이프로 노출이 분할되는, "멀티플 스트라이프" 방법을 채용함으로써 내열, 내충전(resist charging) 및 기재 가열 효과를 강하게 줄이도록 선택될 수 있다. 이러한 멀티플 스트라이프 방법은 소프트 버팅의 단일 패스 및 50% 중첩의 더블 패스를 포함하는 다양한 기록 기술을 위해 구현될 수 있고, 역시 본 발명의 기록 방법과 결합될 수 있다.
US 8,378,320 B2 및 US 2015/0028230 A1으로부터의 출원인의 상술된 방법이 이미 MBW 툴의 기록 품질을 뚜렷하게 향상시키고 있지만, 추가 향상이 여전히 필요하다. 특히, 빔 어레이 필드 위의 증가된 레벨의 평균화를 통해 오배치를 더 줄이기 위한 필요가 항상 존재한다. 로컬 및 글로벌 임계 치수 균일성, LCDU 및 GCDU, 각각에 대해, 역시 로컬 및 글로벌 패턴 배치 정확도("등록(Registration)")에 보다 엄격한 요구가 존재하기 때문에, 하술된 바와 같이 추가 혁신이 필요하다.
이러한 점에서, 본 발명의 목적은 이러한 종래기술의 단점을 극복하는 것이다.
상술된 목적은 각각의 일반적인 방향을 갖지만, 이러한 일반적인 방향이 스위프 사이에서 변경되는 적어도 2개의 스위프로 다수의 스트라이프가 기록되는, 처음에 기술된 방법에 의해 달성된다. 용어 "일반적인 방향"은 타겟 평면 위의 소정의 방향을 이동하는 양측 방법을 포함하는 의미를 가졌음에 주목해야 한다. 각각의 스트라이프는 상기 스위프중 정확히 하나에 속하고, 동일한 스위프의 다른 스트라이프에 거의 평행하게, 즉, 각각의 일반적인 방향을 따라 달린다. 이러한 스트라이프는 상기 주 방향을 따라 측정되는 각각의 폭을 갖고 있고, 각각의 스위프에 대해, 하나의 스위프의 스트라이프의 폭은 전체 폭(즉, 각각의 일반적인 방향을 따라 측정될 때 노출되는 영역의 폭)의 커버로 결합될 것이다. 따라서, 하나의 스위프는 각각의 이전의 스위프의 것에 대해 소정의 각도(적지 않은, 즉, 0° 보다 크고 90°에 이르는 각도)를 갖는 각각의 일반적인 방향을 따라 기록된 적어도 하나의 스트라이프를 갖고 있고; 하나의 적절한 특별한 경우에, 연속 스위프의 일반적인 방향 사이의 각도는 직각(90°)이다. 이러한 다수의 스위프는 보통 2개이거나, 특히, 2개의 일반적인 방향이 직각을 이루는 경우에, 짝수일 수 있지만, 일반적으로 임의의 수의 스위프가 가능할 수 있다.
종래의 진공 X-Y 스테이지는 보통 하나의 방향으로만 높은 스테이지 속도의 능력을 갖고 있다. 이것은 상술된 바와 같이 멀티빔 노출에 충분하다. 그러나, 최근에, Y 방향은 물론 X 방향으로 높은 스테이지 속도의 능력을 갖는 공기베어링 X-Y 진공 스테이지를 얻을 수 있게 되었다. 이러한 스테이지는, 상술된 바와 같은 MBW 툴과 함께, 이러한 스테이지에 의해 로컬 및 글로벌 등록은 물론 향상된 LCDU 및 GCDU를 달성하기 위해 "양방향" 멀티빔 기록 방법을 채택할 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 이러한 방법에 의해 간단히 "양방향 더블 패스"로 부를 멀티빔 기록 방법을 채택할 수 있다. 이러한 방법에 의해, 완전한 스트라이프 경계 중첩에 의해 로컬 빔-기재 에러 및 빔 어레이 필드 에러를 효과적으로 평균화하여 스테이지 노이즈, 빔 어레이 필드 왜곡, 빔 블러 분포 및 노출 선량 불균일성의 영향을 상당히 줄일 수 있다. 따라서, 양방향 더블 패스는 상당한 향상을 나타내어 우수한 멀티빔 기록 성능을 달성할 수 있다.
본 발명의 "양방향 더블 패스" 멀티빔 기록 방법이 노출 필드 기록 시간을 열화시키지 않고 구현될 수 있다는 것에 주목해야 한다. 그 이유는 종래의 방법, 특히 소프트 버팅의 단일 패스 방법과 비교하여 2배의 스테이지 속도로 모든 노출이 이루어질 수 있기 때문이다.
더블 스테이지 속도에 의한 노출은 로컬 레지스트 및 기재 가열을 줄이고 내충전을 줄이는데 유익하다.
본 발명의 유익한 개발에서, 각각의 스위프는 각각의 스위프 동안 노출가능한 패턴 화소의 다수의 부분 격자(partial grid)중 하나와 연관될 수 있고, 부분 격자는 서로 상이하고, 함께 취해질 때, 빔 노출이 실행될 영역에 포함되는 완전한 복수의 패턴 화소에 결합된다.
동일한 스위프에 속하는 스트라이프의 그룹은 보통 연속 시간으로, 즉, 즉각적인 순서로 기록된다.
또한, 기록 공정에 필요한 시간의 추가 감소는 동일한 일반적인 방향으로 기록된 스트라이프가 이러한 일반적인 방향의 교번 배향에 의해 기록될 때 얻을 수 있다.
또한, 각각의 스위프의 스트라이프는 적절하게 균일한 폭을 가질 수 있다.
각각의 스위프에서, 스트라이프는 스트라이프의 각각의 폭에 상응하는 서로에 대한 측방향 오프셋에서 노출될 수 있다. 대안으로, 스위프, 바람직하게는 모든 스위프중 적어도 하나의 스트라이프는 중첩될 수 있다. 중첩의 경우에, 동일한 스위프의 2개의 스트라이프의 중첩의 범위에서, 2개의 스트라이프중 하나의 패턴 화소의 공칭 위치는 2개의 스트라이프의 다른 스트라이프의 상응하는 패턴 화소의 공칭 위치와 중첩하고, 패턴 화소는 부여되는 패턴에 대해 보완 방식으로 2개의 중첩 스트라이프에서 노출된다.
스위프가 복수의 기록되는 스트라이프를 포함하는 경우에, 이러한 스트라이프는 나란히, 하지만, 비연속적인 시간 순서로 타겟 영역에 배열될 수 있다. 이러한 경우에, 각각의 스위프의 복수의 스트라이프는 공간적으로 인접한 스트라이프의 적어도 2개의 그룹으로 분배될 수 있고, 이러한 스트라이프는 각각의 스트라이프의 하나 다음에 상이한 그룹의 비인접 스트라이프가 이어지는 시간순서로, 또는 스트라이프의 각각의 그룹 다음에 비인접 상이한 그룹이 이어지는 상태로 스트라이프가 그룹의 순서에 따라 스트라이프의 그룹으로 기록되는 시간순서로 기록된다.
상술된 목적은 또한 조명 시스템, 패턴 형성 장치, 투사 광학 시스템, 및 타겟 스테이지를 포함하는, 하전 입자의 구조화된 빔에 의한 타겟의 노출을 위한 하전 입자 멀티빔 처리 장치에 의해 달성된다. 상기 조명 시스템은 상기 하전 입자의 빔을 생성하고 상기 패턴 형성 장치를 조명하는 조명 넓은 빔으로 형성하도록 구성되어 있고; 상기 패턴 형성 장치는 복수의 빔렛으로 구성된 패턴 빔으로 상기 조명 빔의 형상을 형성하도록 구성되어 있고; 상기 투사 광학 시스템은 상기 패턴 빔을 상기 타겟의 위치 위의 패턴 이미지로 형성하여 상기 타겟 위에 복수의 패턴 화소를 노출시키도록 구성되어 있고; 또한, 상기 타겟 스테이지는 상기 타겟과 상기 패턴 형성 장치 사이의 상대 운동을 발생시키도록 구성되어 있어, 상기 하전 입자 멀티빔 처리 장치는 상술된 바와 같은 본 발명에 따른 방법을 실행할 수 있다.
여기에서, 일반적인 방향중 적어도 2개를 따라 상기 타겟을 이동시키고 정밀 위치시키도록 구성된 타겟 스테이지를 사용하는 것이 적절하다. 이것은 특히, 타겟 스테이지가 일반적인 방향중 적어도 2개를 따라 타겟을 연속 이동시키도록 구성되어 있고, 상기 일반적인 방향중 적어도 2개중 어느 하나를 따른 제1 거리 만큼의 이동 동안 발생할 수 있는, 공칭 위치로부터의 임의의 오프셋(즉, 실제 및 공칭 위치 사이의 차이)이 0.001이거나 0.001 정도(order)인 것이 바람직한, 상기 제1 거리의 일부 보다 항상 작다. 제1 거리의 길이는 일반적으로 1초와 같은 전형적인 시간, 또는 하나의 스트라이프의 폭 또는 길이로 커버되는 거리에 상응할 것이다. 예를 들어, 타겟 평면에서 X 및 Y 방향으로 높은 스테이지 속도를 구현하는 것이 유익할 수 있다. 여기에서, 높은 속도는 예를 들어, 적어도 1 mm/s 또는 심지어 적어도 3.5 mm/s의 속도와 같이, 스프라이프를 기록하기에 충분한 속도를 가능하게 한 것을 의미한다. 예를 들어, 상기 타겟 스테이지는 공기베어링을 포함할 수 있다. 이러한 타겟 스테이지는 타겟과 패턴 형성 장치 사이의 상대 이동을 발생시키는 효과적인 방법에 기여할 수 있어 유익하다.
다음에서, 본 발명은 아래의 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명되어 있다.
도 1은 종래 기술의 MBW 시스템의 길이방향 단면도이다.
도 2는 종래 기술의 패턴 형성 시스템의 길이방향 단면도이다.
도 3은 스트라이프를 사용한 타겟의 기본 기록 방법을 도시한 도면이다.
도 4는 상기 타겟에 이미지화된 개구의 배열 예를 도시한 도면이다.
도 5는 노출되는 패턴 예의 화소 맵의 예를 도시한 도면이다.
도 6a는 M=2, N=2의 개구의 배열을 도시한 도면이다.
도 6b는 "더블 격자" 배열의 화소의 오버샘플링의 예를 도시한 도면이다.
도 7a는 하나의 스트라이프의 노출을 도시한 도면이다.
도 7b는 도 7a의 공정으로부터 얻어진 스트라이프를 도시한 도면이다.
도 7c는 상이한 패스의 2개의 중첩 스트라이프를 도시한 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 도 8a: "더블 격자", 도 8b:"쿼드 격자", 및 도 8c: "더블-센터 격자"의 3개의 상이한 경우의 격자 배치를 도시한 도면이다.
도 9는 하나의 단일 노출 점이 최대 선량으로 노출될 때 발생되는 강도 프로파일을 도시한 도면이다.
도 10은 도 1에 도시된 타입의 MBW의 강도 프로파일 및 30nm 라인에 대한 선량 레벨 프로파일을 도시한 도면이다.
도 11은 도 10의 30nm 라인 선량 레벨 프로파일에 대한 강도 프로파일을 도시한 도면이다.
도 12a 및 도 12b는 31.4nm의 선폭(도 12a) 및 40.0nm의 선폭(도 12b)에 대한, MBW 강도 프로파일 및 라인의 시뮬레이션에 대해 취득된 관련 데이터를 도시한 도면이다.
도 13은 이러한 MBW에 의한 30nm 선폭의 생성을 도시한 도면이다.
도 13a는 강도 프로파일이 "0.5" 강도 레벨을 횡단하는 도 13의 좌측 상세도이다.
도 14a는 결정된 폭의 라인의 노출로부터 생성된 강도 프로파일을 도시한 도면이다.
도 14b 및 도 14c는 노출 점에 상응하는 선량 레벨의 적절한 수정을 통한 도 14a의 라인의 하나의 에지(도 14b) 또는 양측 에지(도 14c)의 위치의 미세 조정을 도시한 도면이다.
도 15는 "50% 중첩의 더블 패스" 노출 방법에 따라 노출되는 스트라이프의 배열의 예를 도시한 도면이다.
도 16은 "더블 격자"에 대해 도 15에 도시된 노출 방법에 의한 2개의 부분 격자에 따른 노출 점의 배열을 도시한 도면이다.
도 16a 및 도 16b는 각각 제1 패스 및 제2 패스에 대한, 도 16에 도시된 노출 점을 도해적으로 도시한 도면이다.
도 17은 "센터 더블 격자(Centered-Double-Grid)"에 대해 도 15의 노출 방법에 의한 2개의 부분 격자에 따른 노출 점의 배열을 도시한 도면이다.
도 18은 "쿼드 격자(Quad-Grid)"에 대해 도 15의 노출 방법에 의한 2개의 부분 격자에 따른 노출 점의 배열을 도시한 도면이다.
도 19는 도 18의 제1 패스의 스트라이프에 기록된 노출 점의 배열을 도시한 도면이다.
도 19a 및 도 19b는 제1 패스의, 홀수 및 짝수 스트라이프에 대한, 도 19에 사용된 노출 점을 도해적으로 도시한 도면이다.
도 20은 도 18의 제2 패스의 스트라이프에 기록된 노출 점의 배열을 도시한 도면이다.
도 20a 및 도 20b는 제2 패스의, 홀수 및 짝수 스트라이프에 대한, 도 20에 사용된 노출 점을 도해적으로 도시한 도면이다.
도 21은 도 19 및 도 20의 결합된 노출 점을 도시한 도면이다.
도 22는 "양방향 더블 패스" 노출 방법의 예로서, 다방향을 따라 배치된 스트라이프의 배열의 예를 도시한 도면이다.
도 23은 도 22에 도시된 방법에 의한 부분 격자에 따른 노출 점의 배열을 도시한 도면이다.
도 24a 및 도 24b는 소정의 방향을 따라 배향된 스트라이프를 기록하는 다양한 연대기를 도시하는 도면이고, 도 24a는 제1 실행의 스트라이프에 대한 시퀀스를 도시하고 있고, 도 24b는 도 24a의 제1 실행의 스트라이프에 추가된 제2 실행의 스트라이프를 도시하고 있다.
본 발명은 단지 본 발명의 적절한 실시예를 제공하는 다음에서 설명된 실시예에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다.
리소그래픽 장치
본 발명의 바람직한 실시예를 채용하기에 적절한 리소그래픽 장치의 개요가 도 1에 도시되어 있다. 다음에서, 본 발명을 개시하는데 필요한 세부사항만이 제시되어 있고, 부품은 도 1에 맞는 크기로 도시되어 있지 않다. 리소그래피 장치(1)의 주요 부품은 (이러한 예에서 도 1에 수직 하방으로 뻗은 리소그래피 빔(lb, pb)의 방향에 상응하는) 조명 시스템(3), 패턴 형성(PD) 시스템(4), 투사 시스템(5), 및 기재(16)를 구비한 타겟 스테이션(6)이다. 전체 장치(1)는 장치의 광축 cw을 따른 하전 입자의 빔 lb, pb의 무차단 전파를 보장하기 위해 높은 진공 상태로 유지되는 진공 하우징(2)에 담겨져 있다. 하전 입자 광학 시스템(3, 5)은 정전 및/또는 자기 렌즈를 사용하여 실현된다.
조명 시스템(3)은 예를 들어, 콘덴서 렌즈 시스템(9)은 물론, 전자총(7), 추출 시스템(8)을 포함하고 있다. 그러나, 전자 대신에, 다른 전기 하전 입자 역시 사용될 수 있다는 것을 유념해야 한다. 예를 들어, 이것들은 전자가 아니고, 수소 이온 또는 보다 무거운 이온, 하전 원자 클러스터, 또는 하전 분자일 수 있다.
추출 시스템(8)은 보통 수 keV, 예를 들어, 5 keV의 규정된 에너지로 입자를 가속화한다. 콘덴서 렌즈 시스템(9)에 의해, 소스(7)로부터 방출된 입자는 리소그래피 빔 lb로서 기능하는 넓은, 사실상 텔레센트릭한 입자 빔(50)으로 형성된다. 그다음, 리소그래피 빔 lb는 (역시 개구으로 불리는) 복수의 구멍을 갖는 다수의 판을 포함하는 PD 시스템(4)을 조사한다. PD 시스템(4)은 리소그래픽 빔 lb의 경로의 특정 위치에 유지되어 복수의 개구 및/또는 구멍을 조사하고 다수의 빔렛으로 분할된다.
개구/구멍의 일부는 "스위치 온" 또는 "개방"되어서 관통 투과되는 빔의 일부, 즉, 빔렛(51)이 타겟에 도달할 수 있도록 한다는 점에서 입사 빔에 투명하고; 다른 개구/구멍은 "스위치 오프" 또는 "닫혀 있다". 즉, 상응하는 빔렛(52)은 타겟에 도달할 수 없어서, 이러한 개구/구멍은 빔에 효과적으로 불투명하다. 따라서, 리소그래피 빔 lb는 PD 시스템(4)으로부터 나오는 패턴화된 빔 pb로 구성된다. 개구에서 스위치되는 패턴(리소그래픽 빔 lb에 투명한 PD 시스템(4)의 부분만)이 하전 입자 감응성 레지스터(17)로 덮힌 기재(16)에 노출되는 패턴에 따라 선택된다. 개구/구멍의 "스위칭 온/오프"가 PD 시스템(4)의 판중 하나에 제공된 적절한 타입의 편향 수단에 의해 보통 실현되는 것을 유념해야 하는데, "스위치 오프" 빔렛(52)은 이들의 경로가 (매우 작은 각일지라도 충분히) 굴절되어 타겟에 도달할 수 없고 리소그래피 장치의 어딘가에서, 예를 들어, 흡수판(11)에서 흡수된다.
그다음, 패턴 빔 pb로 표시된 패턴은 빔이 "스위치 온" 개구 및/또는 구멍의 이미지를 형성하는 기재(16)로 전자광학 투사 시스템(5)에 의해 투사된다. 이러한 투사 시스템(5)은 2개의 크로스오버 c1 및 c2에 의해 예를 들어, 200:1의 축소를 구현한다. 예를 들어, 기재(16)는 입자 감응성 레지스터층(17)에 덮힌 6" 마스크 블랭크 또는 실리콘 웨이퍼이다. 이러한 기재는 척(15)에 의해 유지되고 타겟 스테이션(6)의 기재 스테이지(14)에 의해 위치지정된다. 기재 스테이지(14)는 예를 들어, Y 방향은 물론 X 방향으로 높은 스테이지 속도를 실행할 수 있는 공기베어링 X-Y 진공 스테이지이다.
노출되는 패턴에 관한 정보는 전자 패턴 정보 처리 시스템(18)에 의해 구현되는 데이터 경로에 의해 PD 시스템(4)에 공급된다. 이러한 데이터 경로는 아래의 "데이터경로"에서 더 설명되어 있다.
도 1에 도시된 실시예에서, 투사 시스템(5)은 정전 및/또는 자기 렌즈, 및 가능하게는 다른 편향 수단을 포함하는 것이 바람직한 다수의 연속 전자광학 투사 스테이지(10a, 10b, 10c)로 구성되어 있다. 이러한 렌즈 및 수단은 이들의 적용이 종래기술에서 주지되어 있기 때문에 단지 심볼 형태로만 도시되어 있다. 투사 시스템(5)은 크로스오버 c1, c2를 통해 축소 이미징을 채용한다. 이러한 양측 스테이지에 대한 축소 인자는 수백, 예를 들어, 200:1의 전체 축소를 얻도록 선택된다. 이러한 정도의 축소는 특히 리소그래피 설정에 적절하여 PD 장치의 소형화의 문제를 완화한다.
전체 투사 시스템(5)에서, 색수차 및 기하학적 수차에 관해 렌즈 및/또는 편향 수단을 광범위하게 보상하도록 준비한다. 이러한 이미지를 전체적으로 측방향으로, 즉, 광축 cw에 수직인 방향으로 이동시키는 수단으로서, 편향 수단(12a, 12b, 12c)가 콘덴서(3) 및 투사 시스템(5)에 제공되어 있다. 이러한 편향 수단은 예를 들어, 소스 추출 시스템(12a) 근방에 또는 도 1에 도시된 바와 같이 편향 수단(12b)에 의해 도시된 바와 같은 크로스오버중 하나 근방에 또는 도 1의 스테이지 편향 수단(12c)의 경우와 같이 각각의 투사기의 최종 렌즈(10c) 이후에 위치된 다극 전극 시스템으로서 구현될 수 있다. 이러한 장치에서, 다극 전극 구성은 스테이지 운동과 관련하여 이미지를 시프트하기 위한, 그리고 하전 입자 광학 정렬 시스템과 연결되어 이미징 시스템의 보정을 위한 편향 수단으로서 사용되어 있다. 이러한 편향 수단(10a, 10b, 10c)은 정지판(11)과 관련되어 PD 시스템(4)의 편향 어레이 수단과 혼동되지 않아야 하는데, 후자는 패턴 빔 pd "온" 또는 "오프"의 선택된 빔렛을 스위치하는데 사용되고 전자는 단지 입자 빔을 전체적으로 처리할 뿐이다. 또한, 축방향 자계를 제공하는 솔레노이드(13)를 사용하여 프로그램가능한 빔의 전체를 회전시킬 수 있다.
도 2의 세부 단면도는 연속 구성: "개구 어레이 판(Aperture Array Plate)" (AAP) (20), "편향 어레이 판" (DAP) (30) 및 "필드 경계 어레이 판" (FAP) (40)으로 쌓인 3개의 판을 포함하는 PD 시스템(4)의 하나의 적절한 실시예를 도시하고 있다. 용어 '판'은 각 장치의 전체 형상을 나타내지만, 후자가 바람직한 실시예일지라도, 반드시 단일 판 구성요소로서 구현되는 것을 나타내는 것은 아니라는 것에 주목할 필요가 있다. 특정 실시예에서, 개구 어레이 판과 같은 '판'은 다수의 서브 판들로 구성될 수 있다. 이러한 판들은 Z 방향(도 2의 수직축)을 따른 상호 거리에서 서로 병렬로 배열되어 있는 것이 바람직하다.
AAP(20)의 편평한 상면은 하전 입자 콘덴서 광학부/조명 시스템(3)에 대한 뚜렷한 전위 인터페이스를 형성한다. 이러한 AAP는 예를 들어, 얇은 중심부(22)를 갖는 실리콘 웨이퍼(대략 1mm 두께)(21)의 정사각형 또는 직사각형 피스로부터 만들어질 수 있다. 이러한 판은 수소 또는 헬륨 이온을 사용할 때 특히 유익할 전기 도전성 보호층(23)에 의해 덮힐 수 있다(US 6,858,118의 라인). 전자 또는 중이온(예를 들어, 아르곤 또는 크세논)을 사용할 때, 보호층(23) 역시 21 및 22의 표면부에 의해 각각 제공된 실리콘일 수 있어서, 보호층(23)과 벌크부(21, 22) 사이에 아무런 경계면도 존재하지 않는다.
AAP(20)에 얇은 부분(22)을 횡단하는 구멍에 의해 형성된 복수의 개구(24)가 제공되어 있다. 개구(24)는 얇은 부분(22)에 제공된 개구 영역에 사전결정된 배열로 배열되어서 개구 어레이(26)를 형성한다. 개구 어레이(26)의 개구의 배열은 예를 들어, 스태거 배열 또는 규칙적인 직사각형 또는 정사각형 어레이(도 4 참조)일 수 있다. 도시된 실시예에서 개구(24)는 보호층(23)에 제조된 직선형 프로파일 및 AAP(20)의 벌크층의 "역행성" 프로파일을 갖도록 구현되어서 구멍의 하방 출구(25)는 개구(24)의 주요 부분에서 보다 넓다. 이러한 직선형 및 역행성 프로파일은 반응성 이온 에칭과 같은 최신 스트럭처링 기술에 의해 제조될 수 있다. 이러한 역행성 프로파일은 구멍을 관통하는 빔의 미러 하전 효과를 강하게 줄인다.
DAP(30)는 AAP(20)의 개구(24)의 위치에 상응하는 위치를 갖고 구멍(33)을 관통하는 개별적인 빔렛을 이들의 각 경로로부터 선택적으로 편향시키도록 구성된 전극(35, 38)이 제공된 복수의 구멍(33)이 제공된 판이다. DAP(30)는 예를 들어, ASIC 회로를 갖는 CMOS 웨이퍼를 후공정처리함으로써 제조될 수 있다. DAP(30)는 예를 들어, 정사각형 또는 직사각형 형상을 갖는 CMOS 웨이퍼의 피스로부터 만들어지고, 얇은(하지만 22의 두께와 비교하여 적절하게 보다 더 두꺼울 수 있다) 중심 부분(32)을 유지하는 프레임을 형성하는 보다 두꺼운 부분(31)을 포함하고 있다. 중심부(32)의 구멍(33)은 24에 비교하여 (예를 들어, 각 사이드에서 대략 2㎛ 만큼) 더 넓다. CMOS 전극(34)은 MEMS 기술에 의해 제공된 전극(35, 38)을 제어하도록 설치되어 있다. 각 구멍(33)에 인접하여 "접지" 전극(35) 및 편향 전극(38)이 제공되어 있다. 이러한 접지 전극(35)은 공통 접지 전위에 접속되어 전기적으로 상호 접속되어 있고, 충전 및 절연부(37)를 차단하도록 역행부(retrograde part, 36)를 포함하여 CMOS 회로로의 원치않는 쇼트커트를 차단한다. 접지 전극(35)은 또한 실리콘 벌크부(31, 32)와 동일한 전위를 갖는 CMOS 회로(34)의 부분에 접속될 수 있다.
편향 전극(38)은 선택적으로 인가된 정전 전위가 되도록 구성되어 있고; 이러한 정전 전위가 전극(38)에 인가될 때, 이것은 상응하는 빔렛에 편향을 유발하는 전계를 생성하여 그 공칭 경로를 벗어나도록 할 것이다. 전극(38) 역시 하전을 피하기 위해 역행부(39)를 가질 수 있다. 전극(38)의 각각은 그 하부에서 CMOS 회로(34) 내의 각 접점 사이트에 접속되어 있다.
접지 전극(35)의 높이는 빔렛 사이의 크로스토크 효과를 억제하기 위해 편향 전극(38)의 높이 보다 높다.
도 2에 도시된 DAP(30)를 갖는 PD 시스템(4)의 구성은 다수의 가능성중 하나에 불과하다. (도시되지 않은) 수정예에서, DAP의 접지 및 편향 전극(35, 38)은 하류 보다는 (상방으로 향하는) 상류로 배향될 수 있다. 예를 들어, 접지 및 편향 전극이 내장된 다른 DAP 구성이 당업자에 의해 구상될 수 있다(US 8,198,601 B2와 같은 본 출원인 명의의 다른 특허 참조).
FAP로서 기능하는 제3 판(40)은 하류 축소 하전 입자 투사 광학부(5)의 제1 렌즈부에 대향하는 평면을 갖고 있어서 투사 광학부의 제1 렌즈(10a)에 규정된 전위 경계면을 제공한다. FAP(40)의 후부(41)는 중심 박부(42)를 갖는, 실리콘 웨이퍼의 일부로부터 제조된 정사각형 또는 직사각형 프레임이다. FAP(40)에는 AAP(20) 및 DAP(30)의 구멍(24, 33)에 상응하지만 이들과 비교하여 보다 넓은 복수의 구멍(43)이 제공되어 있다.
PD 시스템(4), 및 특히 그 제1 판, AAP(20)가 넓은 하전 입자 빔(50)(여기에서, "넓은" 빔은 이러한 빔이 AAP에 형성된 개구 어레이의 전체 면적을 덮을 만큼 충분히 넓다는 것을 의미한다)에 의해 조사되어, 개구(24)를 관통할 때 수천개의 마이크로미터 크기의 빔렛(51)으로 분할된다. 이러한 빔렛(51)은 아무런 방해를 받지 않고 DAP 및 FAP를 횡단할 것이다.
상술된 바와 같이, 편향 전극(38)이 CMOS 전자부를 통해 급전될 때마다, 전계가 편향 전극과 상응하는 접지 전극 사이에 생성되어 각 관통 빔렛(52)을 작지만 충분히 편향시킨다(도 2). 편향된 빔렛은 구멍(33, 43)이 각각 충분히 넓게 제조되어 있어서 아무런 방해를 받지 않고 DAP 및 FAP를 횡단할 수 있다. 그러나, 편향된 빔렛(52)은 서브-컬럼의 정지판(11)에서 걸러진다(도 1). 따라서, DAP에 의해 영향받지 않는 빔렛만이 기재에 도달할 것이다.
축소 하전 입자 광학부(5)의 축소 인자는 빔렛의 치수 및 이들의 PD 장치(4)에서의 상호 거리 및 타겟에서의 구조부의 소정의 치수를 고려하여 적절하게 선택된다. 이로 인해 마이크로미터 크기의 빔렛이 PD 시스템에서 허용되지만 나노미터 크기의 빔렛이 기재에 투사될 것이다.
AAP에 의해 형성된 (미영향) 빔렛(51)의 전체는 투사 하전 입자 광학부의 사전규정된 감소 인자 R로 기재에 투사된다. 따라서, 이러한 기재에서 "빔 어레이 필드"(BAF)는 폭 BX = AX/R 및 BY = AY/R을 각각 갖고 투사되는데, 여기에서 AX 및 AY는 각각 X 및 Y 방향을 따른 개구 어레이 필드의 크기를 나타낸다. 기재에서의 빔렛(즉, 개구 이미지)의 공칭 폭은 각각 bX = aX/R 및 bY = aY/R에 의해 주어지는데, aX 및 aY는 DAP(30)의 레벨에서, 각각 X 및 Y 방향을 따라 측정된 빔렛(51)의 크기를 나타낸다.
도 2에 도시된 개별적인 빔렛(51, 52)은 2차원 X-Y 어레이에 배열된, 훨씬 더 큰 수, 보통 수천의 빔렛을 나타낸다는 것에 주목할 필요가 있다. 출원인은 예를 들어, 수천(예를 들어, 262,144) 개의 프로그램가능한 빔렛을 갖는 전자 멀티빔 컬럼은 물론 이온에 대한 R=200 의 감소 인자를 갖는 멀티빔 하전 입자 광학부를 구현하였다. 출원인은 기재에서 대략 82㎛×82㎛의 빔 어레이 필드를 갖는 이러한 컬럼을 구현하였다. 이러한 예는 설명을 위한 것이고 이에 제한되지 않는다.
도 3에서, PD 시스템(4)에 의해 규정된 패턴 이미지 pm이 타겟 위에 생성된다. 하전 입자 감응성 레지스트층(17)에 의해 덮힌 타겟 표면은 노출되는 하나 이상의 에어리어 r1을 포함할 것이다. 일반적으로, 타겟에 노출된 패턴 이미지 pm은 패턴화되는 에어리어 r1의 폭 보다 보통 작은 유한 크기 y0를 갖고 있다. 따라서, 스캐닝 스트라이프 노출 방법이 사용되는데, 여기에서 타겟은 입사 빔 아래로 이동되어서, 끊임없이 타겟 위의 빔의 위치를 바꾼다. 이러한 빔은 타겟 표면 위에 효과적으로 스캔된다. 본 발명의 목적을 위해 타겟 위의 패턴 이미지 pm의 상대 이동만이 관련되어 있다는 것이 강조되어 있다. 이러한 상대 이동 덕분에, 패턴 이미지 pm은 에어리어 r1 위에서 이동되어서 y0 폭의 일련의 스트라이프 s1, s2, s3,...(노출 스트라이프)를 형성한다. 이러한 스트라이프의 완전한 세트는 기재 표면의 전체 면적을 덮는다. 스캐닝 방향 sd는 균일하거나 하나의 스트라이프로부터 다음 스트라이프로 대체될 수 있다.
도 5는 10×18=180 화소의 크기를 갖는 이미지 패턴 ps의 단순한 예를 도시하고 있는데, 여기에서, 노출 에어리어의 일부 화소 p100는 100%의 그레이 레벨 401로 노출되어 있고, 다른 화소 p50은 완전한 그레이 레벨의 50%로만 노출되어 있다(402). 나머지 화소는 선량(403)의 0%로 노출되어 있다(전혀 노출되지 않았다). 물론, 본 발명의 구현 적용에서, 규격 이미지의 화소의 수는 훨씬 더 높다. 그러나, 도 5에서, 화소의 수는 이해를 위해 단지 180이다. 또한, 일반적으로, 훨씬 더 많은 그레이 레벨이 0% 내지 100%의 스케일에서 사용될 것이다.
따라서, 패턴 이미지 pm(도 3)는 노출되는 소정의 패턴에 따른 선량 값으로 노출되는 복수의 패턴 화소 px로 구성되어 있다. 그러나, 화소 px의 부분집합만이 동시에 노출될 수 있다는 것을 이해해야 하는데, 그 이유는 유한 수의 개구만이 PD 시스템의 개구 필드에 존재하기 때문이다. 스위치-온 개구의 패턴은 기재에 노출되는 패턴에 따라 선택된다. 따라서, 실제 패턴에서 모든 화소가 전체 선량으로 노출되지 않지만, 일부 화소는 실제 패턴에 따라 "스위치 오프"될 것이고; 임의의 화소에 대해서는 (또는, 동일하게 이러한 화소를 덮는 모든 빔렛에 대해) 조사선량은 타겟에 노출되거나 구조화되는 패턴에 따라, 이러한 화소가 "스위치 온" 또는 "스위치 오프"되든 관계없이 하나의 화소 노출 사이클로부터 그 다음 화소 노출 사이클로 변할 수 있다.
기재(16)가 연속 이동되는 동안, 타겟 위의 패턴 화소 px에 상응하는 동일한 이미지 요소가 일련의 개구의 이미지에 의해 여러번 덮힐 수 있다. 동시에 PD 시스템의 패턴이 PD 시스템의 개구를 통해 한 단계씩 시프트된다. 따라서, 타겟 위의 일부 위치에 하나의 화소를 생각할 때, 모든 개구가 이러한 화소를 덮을 때 스위치온되면, 최대 조사선량 레벨, 즉, 100%에 상응하는 "화이트" 셰이드를 얻게 될 것이다. "화이트" 셰이드에 더해, 최소('블랙')와 최대('화이트') 조사선량 레벨 사이에 보간되는 보다 낮은 선량 레벨(또한 '그레이 셰이드'로 부른다)에 따라 타겟에서 화소를 노출시키는 것이 가능하다. 예를 들어, 그레이 셰이드는 하나의 화소를 기록하는데 수반될 수 있는 개구의 부분집합만을 스위치함으로써 구현될 수 있고; 예를 들어, 16개의 개구중 4개는 25%의 그레이 레벨을 산출한다. 다른 방법은 수반되는 개구에 대한 미차단 노출의 지속시간을 줄이는 것이다. 따라서, 하나의 개구 이미지의 노출 지속 시간은 그레이 스케일 코드, 예를 들어, 정수에 의해 제어된다. 노출 개구 이미지는 제로 및 최대 노출 지속시간 및 선량 레벨에 상응하는 주어진 수의 그레이 셰이드중 하나의 표시이다. 이러한 그레이 스케일은 보통 그레이 값의 세트, 예를 들어, 0,　1/(ny-1)...,i/(ny-1),...,1을 규정한다. 여기에서, ny는 그레이 값의 수이고 i는 정수이다("그레이 지수", 0≤i≤ny). 그러나, 일반적으로, 등거리일 필요가 없고 0과 1 사이에 감소하지 않는 시퀀스를 형성한다.
도 4는 기본 레이아웃에 따른, PD 장치의 개구 필드에서의 개구의 배열을 도시하고 있고 다음에서 사용된 다수의 양 및 수차를 설명한다. 짙은 셰이드로 도시된, 타겟에 투사되는 개구 이미지 b1의 배열이 도시되어 있다. 주축 X 및 Y는 각각 타겟 이동의 진행 방향(스캐닝 방향 sd) 및 수직 방향에 상응한다. 각 개구 이미지는 각각 방향 X 및 Y를 따른 폭 bX 및 bY를 갖고 있다. 이러한 개구는 각각 NX 및 NY인 라인 및 행의 이웃 개구 사이에 오프셋이 있는 상태로, 각각, MX 및 MY를 갖는 라인 및 행을 따라 배열되어 있다. 결과로서, 각 개구 이미지에 NXㆍbXㆍNYㆍbY의 면적을 갖는 개념 셀 C1이 속하고, 이러한 개구 배열은 직사각형 방식으로 배열된 MXㆍMY 셀을 포함하고 있다. 아래에서, 이러한 셀 C1은 "노출 셀"로 부른다. 완전한 개구 배열은 타겟에 투사될 때 BX = MXㆍNXㆍbX × BY = MYㆍNYㆍbY의 치수를 갖고 있다. 이후의 설명에서, 우리는 제한 없이 모든 추가 설명을 위해 정사각형 격자를 직사각형 격자의 특별한 경우로서 생각할 것이고 b　= bX = bY, M　= MX = MY이고 N　= NX = NY라고 설정할 것이다. 여기에서 M은 정수이다. 따라서, "노출 셀"은 타겟 기재 위에 Nㆍb×Nㆍb의 크기를 갖고 있다.
2개의 이웃하는 노출 위치 사이의 거리는 아래에서 e로서 표시한다. 일반적으로, 거리 e는 개구 이미지의 공칭 폭 b와 상이할 수 있다. 가장 단순한 경우에, b=e이고, 이것은 2×2 노출 셀 C3의 배열의 예에 대해 도 6a에 도시되어 있고, 하나의 개구 이미지 bi0는 하나의 화소(의 공칭 위치)를 덮고 있다. 도 6b(US 8,222,621 및 US 7,276,714)에 도시된, 다른 관심의 경우에서, e는 개구 이미지의 폭 b의 분수 b/o일 수 있고, o>1는 오버샘플링 인자로서 부르는 정수인 것이 바람직하다(하지만 반드시 그러한 것은 아니다). 이러한 경우에, 개구 이미지는, 다양한 노출의 과정에서, 공간적으로 중첩되어 패턴의 배치의 해상도를 보다 높게 발달시킬 수 있다. 그래서, 개구의 각 이미지는 동시에 다수의 화소, 즉, o 2 화소를 덮을 것이다. 타겟에 이미지화되는 개구 필드의 전체 영역은 (NMo)2 화소를 포함할 것이다. 개구 이미지의 배치의 관점에서, 이러한 오버샘플링은 (이격이 보다 미세하기 때문에) 타겟 영역을 단순히 덮을 필요가 있는 것과 상이한 소위 배치 격자에 상응한다.
도 6b는 배치 격자와 결합된 o=2의 오버샘플링의 하나의 예를 도시한다. 즉, 파라미터 o=2, N=2를 갖고 있는 노출 셀 C4를 갖는 개구 어레이의 이미지를 도시한다. 따라서, 각 공칭 위치(도 6b의 작은 정사각형 필드)에서 4개의 개구 이미지 bi1(점선)이 인쇄되고, 이것은 X 및 Y 방향으로 피치 e 만큼 규칙적인 격자로 오프셋되어 있다. 개구 이미지의 크기가 여전히 동일한 값 b이지만, 배치 격자의 피치 e는 이제 b/o=b/2이다. 이전의 공칭 위치에 대한 오프셋(배치 격자의 오프셋) 역시 b/2의 크기를 갖는다. 동시에, 각 화소의 선량 및/또는 그레이 셰이드는 각 화소를 덮는 개구 이미지에 대한 적절한 그레이 값을 선택함으로써 적응(감소)될 수 있다. 결과로서, 크기 a의 면적이 인쇄되지만 보다 미세한 배치 격자로 인해 배치 정확도가 강화된다. 도 6b를 도 6a와 직접 비교하면, 개구 이미지 자체는 중첩되지만, 개구 이미지의 위치는 전보다 2배(일반적으로 o배) 미세하게 배치 격자 위에 배열되어 있다. 노출 셀 C4는 이제 기록 공정 동안 주소지정된 (No)2 위치(즉, "화소")를 포함하여서 화소가 o 2의 인수만큼 이전 보다 많다. 이에 상응하여, 개구 이미지 b×b의 크기를 갖는 면적 bi1은 도 6b의 o=2를 갖는 오버샘플링의 경우의 o 2=4와 연관되어 있다(또한 "더블 격자"로 부른다). 물론, o는 임의의 다른 정수값, 특히 4("쿼드 격자", 도시되어 있지 않다) 또는 8, 또는 √2=1.414와 같은 1 보다 큰 비정수 값을 취할 수 있다.
배치 격자에서 화소 위치는 "부분 격자"로 불리는 2개 이상의 그룹으로 분할될 수 있다. 예를 들어, 도 6a의 배치 격자의 화소는 2개의 부분 격자에, 즉, 체커판에 따른 대안의 방식으로 속할 수 있다. 배치 격자는 US 8,222,621에 더 설명되어 있고, 부분 격자는 US 2015-0028230 A1에 보다 상세하게 설명되어 있고, 당업자는 배치 격자 및 부분 격자에 대해 각각 이러한 문서들을 참조할 수 있고; 이러한 배치 격자 및 부분 격자 각각에 대한 2개의 문서는 여기에 언급되어 포함되어 있다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 적절한 타겟 위의 에어리어를 노출하기 위한 화소의 노출 방식을 도시하고 있다. 상부(이전)로부터 하부(나중)로 시간이 증가하는 일련의 프레임이 도시되어 있다. 이러한 도면의 파라미터 값은 o=1, N=2이고; 직사각형 빔 어레이가 MX=8 및 MY=6을 갖는 것으로 한다. 타겟은 연속으로 좌측으로 이동하지만, 빔 편향은 도면의 좌측에 도시된 바와 같이 톱니 함수에 의해 제어된다. 길이 T1의 각 시간 간격 동안, 빔 이미지는 ("배치 격자"의 위치에 상응하는) 타겟 위의 위치에 고정되어 있다. 따라서, 빔 이미지는 배치 격자 시퀀스 p11, p21, p31를 관통하는 것으로 도시되어 있다. 배치 격자의 하나의 사이클은 타겟 이동 v 덕분에 시간 간격 L/v　= NMb/v 내에서 노출된다. 각 배치 격자에서의 노출을 위한 시간 T1은 "노출 길이"로 부르는 길이 LG　= vT1 = L/(No)2 = bM/No 2　에 상응한다.
빔렛은 타겟과 함께 하나의 세트의 이미지 요소의 노출 동안 LG의 거리를 이동한다. 즉, 모든 빔렛은 시간 간격 T1 동안 기재의 표면에 대해 고정 위치를 유지한다. 거리 LG를 따라 타겟과 함께 빔렛을 이동시킨 후에, 빔렛은 그 다음 배치 격자의 이미지 요소의 노출을 시작하기 위해 (초단 시간에) 순간적으로 재위치된다. 배치 격자 사이클의 위치 p11...p31를 통한 완전한 사이클 후에, 시퀀스는 새롭게 시작하고, 추가 길이 오프셋 L=bNM은 X 방향(스캐닝 방향)에 대해 병렬 관계를 갖는다. 스트라이프의 시작 및 종료에서, 노출 방법은 인접 커버링을 생성할 수 없어서, 완전히 채워지지 않은 길이 L의 마진이 존재할 수 있다.
이러한 방법에 의해 임의의 길이의 스트라이프를 기록하여, 격자 G1과 연관된 스트라이프 s11의 예에 대해 도 7b에 도시된 바와 같이, 하나의 부분 격자 G1의 모든 화소를 노출시킬 수 있다. 스트라이프의 시작 및 끝에서 노출 방법은 인접 커버링을 생성하지 않아, 완전히 채워지지 않는 길이 L-LG의 마진 mr이 존재한다.
도 7c에 도시된 바와 같이, 다른 부분 격자 G2(또는 격자의 수가 2보다 큰 경우에 다른 부분 격자)에 속하는 화소가 다른 스트라이프 s21을 기록함으로써 노출된다. 본 발명에서, 상이한 격자의 스트라이프의 배치는 스캔 방향에 수직으로 오프셋될 수 있다. 스트라이프 s11, s21의 중첩의 영역에서, 이렇게 노출된 화소는 완전한 범위의 노출되는 화소로 결합될 수 있다. 그러나, 스트라이프 s11, s21는 아래에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 일반적으로 바로 연속되는 순서로 노출되지 않을 것이다.
타겟 위에 형성된 단일 개구 이미지의 크기는 aX/R이다. 여기에서, aX는 개구 어레이 판(AAP)의 개구의 개방 폭이고 R은 하전 입자 투사 광학부의 감소 요소(reduction factor)이다.
도 8a 내지 도 8c에서, 개구 이미지 bi0, bi1(도 6a, 도 6b)에 상응하는 각 노출 점(60)이 아래에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 이산 선량 레벨로 노출되어 있다. 도 8a 내지 도 8c는 특별한 관심의 다양한 중첩 구성을 도시하고 있다.
도 8a는 이러한 배치(161)에서, 노출 점들 사이의 중첩이 도 8a에 도시된 바와 같은 Y 방향은 물론 X 방향으로 빔 점 크기의 절반인, 도 6b와 함께 상술된 "더블 격자" 멀티빔 노출을 도시하고 있다. 이러한 경우에, 물리적인 격자 크기(61)는 점들(60)의 선형 크기의 절반이다.
도 8b의 "쿼드 격자" 멀티빔 노출에서, 점들 사이의 중첩은 Y 방향은 물론 X 방향으로 빔 점 크기의 1/4이다. 이러한 경우에, 물리적 격자 크기(62)는 점 크기 폭의 1/4이다.
도 8c는 더블 격자 중첩 빔 노출에 더하여, 빔 노출이 사이의 중심들에서 이루어지는 다른 격자 레이아웃을 도시하고 있다. 따라서, 물리적 격자 크기(63)는 선형 점 크기의 1/23/2(즉, √2/4)이다. 이러한 멀티빔 노출 모드는 "센터 더블 격자"로 부른다.
도 9는 최대 선량 레벨에 의한 하나의 노출 점의 노출을 도시하고 있다. 4비트 코딩의 경우의 예에서, 16개의 선량 레벨(0, 1, 2,...15)이 존재한다. 즉, 최대 선량 레벨은 15개의 선량 레벨 증분(64)의 합이다.
도 10은 제로 블러의 이상적인 경우에, 폭 30nm의 라인을 위한 이상적인 강도 프로파일(71)을 도시한다. "쿼드 격자" 멀티빔 노출을 사용할 때 중첩은 빔 크기의 1/4이다. 따라서, 20nm 빔 크기의 경우에 물리적 격자 크기는 5nm이다. 이산 선량 레벨이 선택된 예에 대해 5nm × 5nm인 물리적 격자의 각 면적에 할당될 수 있고; 도 10의 라인(72)은 30nm 라인을 생성하기 위한 화소 위치에 할당된 이산 선량 레벨을 갖는 중첩 노출 점에 의해 구성됨에 따라 강도(또는 전체 선량)의 중첩을 나타내는 반면, 보다 양호한 가시성을 위해 블러는 제로로 설정되었다(그래서 단일 노출 점의 선량 분포는 직사각형이 된다). 블러가 도 13에 도시된 바와 같은 이상적인 값을 가지면, 직사각형의 에지에서의 스텝 함수는 가우스 함수로 컨볼루트되어 결국 가우스 형상으로 변환된다. 이러한 점에서 라인(72)은 블러 제로에서 가우스 함수의 중첩으로 볼 수 있다. 일반적인 경우에, 선량 레벨 히스토그램은 사전 규정된 위치에서 좌우 에지를 위치시키기 위해 대칭성을 갖지 않을 것이다.
도 11은 좌측 에지가 0.0nm에 위치되어 있고 우측 에지가 30.0nm에 위치된 30.0 nm 폭의 라인에 대한 시뮬레이션을 도시하고 있다. 이러한 시뮬레이션에 있어서, 20nm의 빔 점은 5.1nm 1 sigma blur(즉, 12.0nm FWHM 블러)로 노출되어 있는 것으로 가정하였다. 강도 프로파일(76)은 노출 점(73, 74, 75)의 프로파일을 중첩함으로써 형성되어 있다. 최좌측 노출 점(74)의 선량 레벨은 30nm 라인이 소정의 시작 위치(77), 즉, 0nm에서 시작하도록 조정된다. 최우측 노출점(75)의 선량 레벨은 노출 라인이 30.0nm의 위치(78)에서 종료되도록 조정된다. 도 11에 볼 수 있는 바와 같이, "쿼드 격자" 노출에 따라, 노출점(73, 74, 75)의 중첩은 빔 크기의 1/4, 즉, 5nm이다.
도 12a 및 도 12b는 MBW 장치가 정밀 에지 선명도로 라인을 기록하는 방법을 설명하고 있고; 각 도면에서, 상부 프레임은 선폭에 대한 에지 위치 오차를 도시하고, 중간 프레임은 강도 프로파일을, 그리고 하부 프레임은 조사선량을 선폭에 대해 10% 만큼 강화할 때 에지 위치 편차를 보여준다. 도 12a는 31.4nm 선폭에 대해 얻어진 강도 프로파일을 도시하고 있고, 도 12b는 40.0nm 선폭에 대해 도시하고 있다. MBW 폭 20nm 빔 크기 및 쿼드 격자 노출(5nm 물리적 격자 크기)을 사용하여, 이러한 노출에 의해 생성된 구조의 선폭은 0.1nm의 스텝으로 변경될 수 있다. 정수 선량 레벨 때문에 0.1nm 어드레스 격자로부터 경미한 편차가 존재한다. 이러한 편차는 30.0nm와 40.0nm 사이의 0.1nm 스텝의 소정의 선폭의 함수로서, "에지 위치 오차" (상부 프레임)로서 표시된다. 도시된 바와 같이, 이러한 편차는 ±0.05nm 안에 있다. 또한, 선량이 10% 변한 에지 위치의 변화는 대략 1nm이어서, 하부 프레임에 도시된 바와 같이 선폭의 변화에 대해 단지 경미하게 변한다. 즉, 선량이 1% 보다 양호하게 MBW에서 제어되기 때문에, 선량의 1% 변화에 대한 에지 위치의 변화는 대략 1 전자층 안에 있다.
도 13은 MBW의 하나의 장점, 즉, 선폭이 사실상 50% 선량 임계값에서 블러에 독립적이라는 것을 보여주고 있다. 제로 블러에 대한 강도 프로파일(71), 선량 레벨 히스토그램(72), 및 각각 3.5nm, 5.0nm 및 7.5nm 1 sigma blur로 계산된 최종 강도 프로파일(81, 82, 83)이 도 13에 도시되어 있다. 생성된 구조의 에지 위치(73, 74)는 제로 블러 강도 프로파일(71)이 "0.5" 강도 레벨을 교차하는 곳에 있다. 도 13a의 확대도는 좌측에서의 위치(73) 근방의 영역을 도시하고 있다. 선량 레벨 지시(72)는 5nm 물리적 격자 크기를 제공하는, 쿼드 격자 멀티빔 노출 및 5nm의 1 sigma blur를 갖는 20nm 빔 크기를 사용하는 것에 대한 것이다.
도 14a, 도 14b, 도 14c는 여기에 도시된 멀티빔 노출 방법이 격자 크기 보다 작은 해상도로 구조 특징부의 미세 위치지정을 달성할 수 있는 방법을 도시하는 강도 프로파일 도면이다. 강도 프로파일 도면에서, 도 14a 내지 도 14c와 같이, 이산 선량 레벨이 "벽돌층" 배열로 쌓인 균일한 높이의 직사각형(64)으로서 묘사되어 있다. 물론, 이러한 "벽돌층" 묘사는 단지 상징적인 것이고 도면의 이해를 위한 것이다.
도 14a는 예를 들어, 20nm 폭의 빔 점 크기를 갖는 쿼드 격자의 4비트(즉, 점당 15개의 선량 레벨) 노출에 의해 노출되는 30nm 폭의 라인의 선량 레벨 히스토그램을 도시하고 있다. 격자 크기(62)는 "벽돌층" 배열로 쌓인 직사각형으로서 상징화되어 있는 노출 점의 선형 크기의 1/4이고, 최종 선량 커널 분포(65)는 실선으로 도시되어 있다.
이러한 선폭은 격자 크기, 이러한 경우에 쿼드 격자 크기(62) 보다 작은 매우 미세한 스텝으로 보다 작거나 크게 만들어질 수 있다. 이러한 선폭을 줄이는 것은 최외측 노출 점의 선량 레벨을 낮춤으로써 및/또는 노출 점들을 생략함으로써 달성될 수 있다(후자는 감소가 적어도 노출 점 크기의 약 절반일 때이다). 선폭을 증가시키는 것은 최외측 노출 점의 선량 레벨을 높임으로써, 특히 최대 선량 레벨에 도달되었을 때, 추가, 바람직하게는 중첩 노출 점을 더하도록 달성될 수 있다. 후자의 특징은 도 14a에 도시되어 있는데, 규정된 선량 레벨을 갖는 노출 점(66)이 추가되어 있어, 65와 비교하여 보다 큰 폭을 갖는 라인에 대한 선량 레벨 히스토그램(67)을 얻을 수 있다. 양측의 감소 및 증가의 이러한 효과를 결합함으로써, 라인 위치를 매우 미세한 스텝으로 시프트할 가능성이 존재한다. 도 14b는 점(68)으로부터 선량 레벨을 제거하고 점(69)으로부터 선량 레벨을 추가함으로써 얻어지는, 폭이 변하지 않은 라안의 시프트를 도시하고 있는데, 이로 인해 도 14a의 라인과 비교하여 우측으로 시프트된 라인에 상응하는 선량 레벨 히스토그램(70)을 얻을 수 있다.
도 14a 내지 도 14c의 강도 프로파일은 타겟 평면의 X 방향을 따라 도시되어 있다. 여기에 설명된 멀티빔 노출 방법을 다른 방향을 따른 라인으로 확장하는 것이 간단하고, 임의의 방향을 갖는 타겟 평면 위의 라인을 미세하게 위치지정할 수 있다.
본 발명의 제1 특징은 패스로 불리는, 하나 보다 많은 세트의 스트라이프에 의해 동일한 타겟 에어리어가 덮히는, 도 7a 내지 도 7c에 상술된 바와 같은 스트라이프의 기록에 기초하여, 타겟 에어리어를 노출시키는 방법에 관한 것이다. 각각의 패스는 각각 부분 격자중 하나에 속하는 노출 점을 노출시킴으로써, 전체적으로 볼 때, 타겟 에어리어를 덮는 스트라이프의 세트를 포함한다. 예를 들어, 2개의 부분 격자의 경우에, 제1 패스는 제1 부분 격자에 속하는 노출 점을 노출시키고, 제2 패스는 제2 부분 격자의 것을 노출시킨다. 또한, 상이한 패스의 스트라이프의 위치는 다른 패스의 스트라이프 사이의 경계 마진을 하나의 패스의 스트라이프가 커버하도록 서로 오프셋되어 있다.
이러한 원리는 "50% 중첩의 더블 패스"로도 불리는 방법을 구현하는 실시예에 의해 다음에서 설명된다.
도 15는 "50% 중첩의 더블 패스" 멀티빔 노출 방법의 실시예(90)를 도시하고 있다. 이러한 방법에 의해, 이미징 또는 정렬 편차로 인한 오차의, 감소, 가능하게는 최소화가 가능하면서, 소정의 패턴이 노출될 기재 필드 내의 노출 스트라이프(100)의 배치가 향상될 수 있다. 기재 필드의 멀티빔 노출은 폭(92)을 가진 노출 스트라이프(91)로 시작한다. 82㎛ × 82㎛의 빔 어레이 필드의 예에서, 출원인의 멀티빔 마스크 기록기에서 구현되는 바와 같이, 이러한 폭(92)은 82㎛이다. 스트라이프(910)의 대칭선은 스트라이프(91)의 경계로부터 거리(93)에서 점선으로 표시되어 있다. 이러한 스트라이프는 길이(94)를 갖고 있고; 예를 들어, 마스크 노출 필드에 대해, 이러한 길이(94)는 132mm이다. 다음 스트라이프(95)는, 다시 폭(92)을 갖고, 출원인의 특허 US 8,378,302 B2에 설명된 바와 같이 폭(96)이 중첩되어 노출되어 있다. 예로서 이러한 폭(96)은 2㎛이어서 스트라이프(91)와 스트라이프(94)의 대칭 선들 사이의 거리(109)는 80㎛이다. 따라서, 거리(109)는 "유효 스트라이프 폭"이다. 이러한 절차는 스트라이프(97, 98, 99)등으로 계속되어, 제1 스트라이프의 제1 패스로 노출되는 에어리어를 덮는다.
제2 세트의 스트라이프(101, 104, 106, 107, 108)등이 도 15에 도시된 바와 같이 50% 중첩되어 노출된다. 이러한 스트라이프는 (가능하게는, 비록 작을지라도, 에어리어의 에지에서의 마진에 대한 것을 제외하고) 타겟 위에 노출되는 에어리어를 덮는 제2 패스를 형성한다. 스트라이프 폭(102)은 제1 패스의 스트라이프의 폭(92)과 동일하다. 스트라이프(101)의 상한은 스트라이프(91)의 대칭선으로부터 거리(103) 만큼 시프트되어, 스트라이프(101)는 스트라이프(91)의 대칭선을 덮는다. 이러한 거리(103)는 거리(96)의 절반이다.
스트라이프(101, 104)는 작은 중첩 영역(105)에서 노출되는데, 거리(105)는 거리(96)와 동일한 것이 바람직하다.
도 15에서, 스트라이프(100)는 잘 볼 수 있도록 단지 보기 위한 목적으로, 갈짓자 배열로, 즉, X 방향으로 시프트되어 도시되어 있지만, 실제 멀티빔 노출에서, 스트라이프는 정렬되어 있고 보통 이들의 공통 방향(이러한 경우에, x 방향)을 따라 동일한 길이를 덮고 있다는 것을 이해할 것이다.
도 16은 "더블 격자" 멀티빔 기록(120)의 경우에 "50% 중첩의 더블 패스" 방법의 예로 2개의 부분 격자를 사용하여 노출 점이 노출되는 방법을 도시하고 있다. 제1 패스 스트라이프(91, 96-99)는 도 16a의 삽입도에 도시된 바와 같이 좁은 체크무늬의 해칭을 갖는 센터(122)에 의해 심볼화된 노출 점(121)을 노출시킴으로써 기록되고, 제1 패스의 스트라이프와 50% 중첩되어 배열된 제2 패스 스트라이프(101, 104, 106-108)는 도 16b의 삽입도에 의해 볼 수 있는 바와 같이, 보다 넓은 체크무늬의 해칭으로 묘사된 센터(123)에 의해 심볼화된 노출 점(121)을 노출시키도록 되어 있다.
도 17은 다른 예, 즉, "센터 더블 격자" 멀티빔 노출을 위한 유사한 경우(130)에 대한 다른 예를 설명하고 있다. 이러한 노출 점은 다시 도 16a 및 도 16b에 도시된 바와 같이 체크무늬 해칭에 의해 심볼화되어 있다.
도 18은 다른 예, 즉, 도 16a 및 도 16b의 체크무늬의 해치 심볼을 다시 사용한 노출 점(121)으로 구성된 다수의 스트라이프의 "쿼드 격자" 멀티빔 노출을 위한 유사한 경우(140)에 대한 다른 예를 도시하고 있다.
"쿼드 격자" 예는 도 19 내지 도 21에 보다 상세하게 도시되어 있다. 도 19는 도 19a에 도시된 바와 같은 해칭을 갖는, 각각의 센터(122a)에 의해 표시된 노출 점(121)을 갖는 스트라이프 노출(151, 153) 및; 도 19b에 도시된 바와 같은 각각의 센터(122b)에 의해 표시된 노출 점(121)을 갖는 스트라이프 노출(152, 154)을 포함하는 스트라이프 노출의 제1 시퀀스(150)를 도시하고 있다. 도 20은 도 20a에 도시된 바와 같이, 각각의 센터(123a)에 의해 표시된 노출 점(121)을 갖는 중첩 스트라이프 노출(161, 163) 및; 도 20b에 도시된 바와 같이 각각의 센터(123b)에 의해 표시된 노출 점(121)을 갖는 스트라이프 노출(162, 164)을 포함하는 제2 시퀀스(160)를 도시하고 있다.
마지막으로, 도 21은 "50% 중첩의 더블 패스"에 의해 따른 도 19 및 도 20의 노출을 중첩함으로써 생성되는 완전한 노출(170)을 도시하고 있다.
이러한 스트라이프는 각각의 스위프가 타겟 위의 노출 에어리어를 덮는 동안 각각의 스위프에 속하는 스트라이프에 대한 상이한 기록 방향을 채용하는 다수의 스위프, 예를 들어, 2개의 스위프로 기록된다. 즉, 각각의 스위프의 스트라이프는 기본적으로 병렬로 실행되지만, 각각의 스위프에 대해 상이한 일반적인 방향으로 실행된다. 용어 "일반적인 방향"은 ±x 또는 ±y와 같은, 타겟 평면 위의 주어진 방향을 따라 이동하는 양측 방향을 말하는데, 여기에서, 부호 ±는 양측 방향이 동일한 일반적인 방향에 속한다는 것을 표시하고 있다. 각각의 스위프는 다수의 스트라이프, 즉, 적어도 하나의 스트라이프를 포함하지만, 보통 기록되는 각각의 적용 및 패턴에 따라 상당한 수를 갖는 복수의 스트라이프를 포함한다.
도 22는 본 발명에 따른 "양방향 더블 패스" 멀티빔 노출 방법의 실시예를 도시하고 있다. R2 표시는 타겟 위의 노출 에어리어를 표시하고; 각각 x 및 y 방향을 따라 측정된 치수 Rx × Ry를 갖고 있다. 제1 스위프에서, (도 22의 ±x를 따라, 수평으로) 하나의 방향 d1을 따라 뻗고 스트라이프의 뻗음의 상응하는 방향("일반적인 방향")을 가로질러 측정되는 폭 y0을 갖고 있는 스트라이프(181, 182,...183)가 기록된다. 각각의 스트라이프의 끝(마지막이 아님)에서, 타겟 스테이지는 일반적인 방향 d1을 유지하면서 역방향으로 결합되는 것이 바람직한, 다음 스트라이프의 시작으로 돌아가, 스트라이프 사이에 엔드 턴(end turn)(184, 185...)을 실행한다. 그다음, 스트라이프(187, 188, 189...)가 기록되는 제2 스위프가 수행된다. 이러한 스트라이프는 (도 22의 ±y를 따라, 수직으로) 수직 방향 d2 를 따라 뻗어 있고 폭 x0를 갖고 있다. 제2 스위프의 스트라이프 사이에서 스테이지 턴(186)이 실행된다. 따라서, 스위프 사이에서 일반 방향 d1, d2는 변경된다. 즉, 각각의 스위프는 특정 일반 방향과 연관되어 있다.
또한, 도 22에서, 제2 스위프에 속하는 스트라이프(189)는 기록 진행중인 것으로 도시되어 있는데, 수직 스트라이프(189)의 일부로서 막 기록되고 있는 에어리어(190)가 도시되어 있다. 도 23은 수평 스트라이프(181, 182)와, 수직 스트라이프(188, 189) 사이에 크로스 보더의 에어리어의 향상된 뷰를 도시하고 있다. 이러한 도면에서, 원(122)에 의한 센터를 갖는 노출 점(121)은 스트라이프 노출(181, 182등)에 상응하고; 센터(123)를 가진 노출 점(121)은 스페이스(190)에 채워진 수직 스트라이프 노출(188, 189)을 심볼화한다.
본 발명에 따른 "양방향 더블 패스" 멀티 빔 노출은 스트라이프 경계 에러를 줄이는 강화된 적용범위를 제공한다.
제1 스위프의 스트라이프(181,...,183)는 노출 선량의 절반으로 기록되고, 제2 스위프의 스트라이프(187, 188, 189,...)는 노출 선량의 나머지 절반을 제공한다. 따라서, 소정의 데이터 경로 속도에서, 스트라이프 노출은 더블 스테이지 속도로 진행될 수 있다. 따라서, 노출 필드 R2에 대한 기록 시간은 전체 점 범위를 갖는 단일 패스 기록과 비교하여 동일하다. 전체 기록 시간에 있어서, 더블 패스 방법은 무시할 만큼 충분히 낮게 유지될 수 있는 다소 보다 높은 스테이지 귀환 오버헤드를 가질 수 있다.
도 23이 쿼드 격자 멀티 빔 기록의 경우를 위한 양방향에 대한 것이지만, 당업자는 유사한 방식으로 더블 격자 및 센터 더블 격자 멀티 빔 노출 기술에 양방향 더블 패스 멀티 빔 노출을 적용할 수 있을 것이다.
2개의 스위프의 경우에, 2개의 일반적인 방향 d1, d2는 타겟 스테이지의 x 및 y 방향과 일치하는 ±x 또는 ±y와 같은 서로 수직으로 특히 90°로 배향될 수 있다. 일반적으로, 스위프의 수는 2 보다 클 수 있다. 일반적인 방향은 예를 들어, 90°보다 작은 각도에서 각각의 스위프에 대해 상이할 수 있다. 대안으로 또는 결합되어, 비연속 스위프의 일반적인 방향은 예를 들어, 4개의 스위프에 대해 ±x, ±y, ±x, ±y와 같은 시퀀스로 동일할 수 있다.
US 2015/0028230 A1에 지적된 바와 같이, 동일한 스위프에 속하는 스트라이프(181,...183)의 노출이 번갈아 이루어질 필요는 없고, 스트라이프의 그룹 사이의 거리가 정수의 스트라이프 그룹이 사이에 끼워맞추어지도록 되어 있는, 도 24a에 도시된 바와 같은 그룹 사이에 거리가 있는 상태로, 예를 들어, 3개의 스트라이프 각각의 그룹으로 이루어질 수 있다. 도 24b는 이러한 예에 대해 3개의 스트라이프 각각의 제2 그룹의 노출을 도시하고 있다. 이러한 방법은 수직 스트라이프에 대해서도 구현될 수 있다. 물론, 각각의 그룹의 스트라이프의 수는 임의의 적절한 정수 값을 취할 수 있다.
여기에 개시된 본 발명 및 방법에 의해, 특히 기재 가열에 대한 에러를 추가로 감소시킬 수 있다.

Claims (14)

  1. 하전 입자에 의해 형성된 에너지파의 빔으로 타겟(16)을 조사하기 위한 방법에 있어서,
    상기 에너지파에 투명한 복수의 개구(24)를 갖는 패턴 형성 장치(4)를 제공하는 단계,
    상기 개구를 통해 상기 패턴 형성 장치를 횡단하여, 상응하는 복수의 빔렛으로 구성된 패턴 빔(pb)을 형성하는 조명 넓은 빔(lb)에 의해 상기 패턴 형성 장치(4)를 조명하는 단계,
    상기 패턴 빔을 상기 타겟(16)의 위치 위의 패턴 이미지(pm)에 형성하는 단계로서, 상기 패턴 이미지는 상기 타겟(16) 위의 다수의 패턴 화소(px)를 덮는 상기 복수의 개구의 적어도 일부의 이미지(b1)를 포함하는 단계, 및
    상기 타겟(16)과 상기 패턴 형성 장치(4) 사이에 상대 이동을 발생시켜, 빔 노출이 실행되는 영역(R1, R2) 위의 경로를 따라 상기 타겟(16) 위에서 상기 패턴 이미지를 이동시키는 단계로서, 상기 경로는 각각 일반적인 방향(d1, d2)을 따라 뻗은 섹션으로 구성되어 있고, 상기 영역은 규칙적인 배열로 배열된 다수의 패턴 화소(px)로 구성되어 있고 상기 영역은 상기 일반적인 방향(d1, d2)을 따라 측정된 전체 폭(Ry, Rx)을 갖고 있고, 다수의 스트라이프(s1-sn; 181-183; 187-189)를 형성하는 상기 경로를 따른 이동은 상기 영역을 순차적인 노출로 커버하는 단계를 포함하고,
    상기 다수의 스트라이프는 적어도 2개의 스위프로 기록되고, 각각의 스위프는 각각의 일반적인 방향(d1, d2)을 갖고 있고, 상기 일반적인 방향은 스위프 사이에 바뀌고,
    각각의 스트라이프는 상기 스위프중 정확히 하나에 속하고,
    각각의 스위프의 스트라이프는 각각의 일반적인 방향을 따라 서로 병렬로 달리고, 상기 스트라이프는 주 방향을 따라 측정된 각각의 폭(y0, x0)을 갖고 있고, 각각의 스위프에 대해, 하나의 스위프의 스트라이프의 폭(y0, x0)은 전체 폭(Ry, Rx)의 커버로 결합되고,
    각각의 스위프는 각각의 스위프 동안 노출가능한 패턴 화소의 다수의 부분 격자(G1, G2)중 하나와 연관되어 있고, 상기 부분 격자(G1, G2)는 상호 상이하고, 함께 취해질 때, 빔 노출이 실행되는 상기 영역에 포함되는 완전한 복수의 패턴 화소(px)로 결합되는 것을 특징으로 하는 타겟 조사 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 동일한 스위프에 속하는 스트라이프의 그룹은 시간상 이어져 기록되는 것을 특징으로 하는 타겟 조사 방법.
  4. 제1항에 있어서, 동일한 일반적인 방향으로 기록되는 스트라이프는 상기 일반적인 방향의 교호 방향으로 기록되는 것을 특징으로 하는 타겟 조사 방법.
  5. 제1항에 있어서, 각각의 스위프의 스트라이프는 균일한 폭(y0, x0)을 갖는 것을 특징으로 하는 타겟 조사 방법.
  6. 제1항에 있어서, 각각의 스위프에서 상기 스트라이프는 상기 스트라이프의 각각의 폭(y0)에 상응하는 서로에 대한 측방향 오프셋에서 노출되는 것을 특징으로 하는 타겟 조사 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 스위프의 적어도 하나 의 스트라이프는 중첩되고, 동일한 스위프의 2개의 스트라이프(s11, s21)의 중첩 범위(96)에서,
    2개의 스트라이프중 하나의 패턴 화소의 공칭 위치는 상기 2개의 스트라이프의 다른 스트라이프의 상응하는 패턴 화소의 공칭 위치와 중첩하고,
    패턴 화소는 부여되는 패턴에 대해 보완 방식으로 2개의 중첩 스트라이프에서 노출되는 것을 특징으로 하는 타겟 조사 방법.
  8. 제1항에 있어서, 연속 스위프의 일반적인 방향(d1, d2)은 서로 직각인 것을 특징으로 하는 타겟 조사 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 다수의 스트라이프는 2개의 스트라이프로 기록되는 것을 특징으로 하는 타겟 조사 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 스위프중 적어도 하나에서 복수의 스트라이프가 기록되고,
    상기 각각의 스위프의 복수의 스트라이프는 공간적으로 인접한 스트라이프의 적어도 2개의 그룹으로 분배되고, 상기 스트라이프는 각각의 스트라이프 다음에 상이한 그룹의 비인접한 스트라이프가 이어지는 시간순서 또는, 스트라이프의 각각의 그룹 다음에 비인접한 상이한 그룹이 이어지는, 그룹의 순서에 따라 스트라이프의 그룹으로 기록되는 시간순서로 기록되는 것을 특징으로 하는 타겟 조사 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 타겟(16)과 패턴 형성 장치(4) 사이의 상대 운동을 발생시키는 동안, 타겟 스테이지(6)가 사용되고, 상기 타겟 스테이지(6)는 상기 일반적인 방향중 적어도 2개를 따라 상기 타겟(16)을 연속 이동시키도록 구성되어 있고, 상기 일반적인 방향중 적어도 2개중 하나를 따라 제1 거리 만큼의 이동 동안 일어나는, 공칭 위치로부터의 오프셋이 0.001 정도의, 상기 제1 거리의 일부 보다 항상 작은 것을 특징으로 하는 타겟 조사 방법.
  12. 하전 입자의 구조화된 빔에 의한 타겟(16)의 노출을 위한 하전 입자 멀티빔 처리 장치(1)에 있어서,
    조명 시스템(3),
    패턴 형성 장치(4),
    투사 광학 시스템(5), 및
    타겟 스테이지(6)를 포함하고,
    상기 조명 시스템(3)은 상기 하전 입자의 빔을 생성하고 상기 패턴 형성 장치(4)를 조명하는 조명 넓은 빔(lb)으로 형성하도록 구성되어 있고, 상기 패턴 형성 장치(4)는 복수의 빔렛으로 구성된 패턴 빔으로 상기 조명 넓은 빔(lb)의 형상을 형성하도록 구성되어 있고, 상기 투사 광학 시스템(5)은 상기 패턴 빔을 상기 타겟(16)의 위치 위의 패턴 이미지(pm)로 형성하여 상기 타겟(16) 위에 복수의 패턴 화소(px)를 노출시키도록 구성되어 있고,
    상기 타겟 스테이지(6)는 상기 타겟(16)과 상기 패턴 형성 장치(4) 사이의 상대 운동을 발생시키도록 구성되어 있고,
    상기 하전 입자 멀티빔 처리 장치는 제1항의 방법을 실행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 하전 입자 멀티빔 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 타겟 스테이지(6)는 상기 일반적인 방향중 적어도 2개를 따라 상기 타겟(16)을 연속 이동시키도록 구성되어 있고, 상기 일반적인 방향중 적어도 2개중 어느 하나를 따른 제1 거리 만큼의 이동 동안 발생하는, 공칭 위치로부터의 오프셋이 0.001 정도의, 상기 제1 거리의 일부 보다 항상 작은 것을 특징으로 하는 하전 입자 멀티빔 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 타겟 스테이지는 타겟 평면에서 X 및 Y 방향으로 이동을 가능하게 하는 공기베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 멀티빔 처리 장치.
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