(57)【要約】      （修正有）【課題】ターゲット上にイメージされる構造物の安定度を増す。【解決手段】粒子マルチビーム構造型装置の露光ステップにおいて、多数のビームレットによってパターン化された粒子ビームを生成するパターン定義手段を通して指向され、鏡筒によって投影される。鏡筒は、少なくとも１つの制御可能な偏向手段を前記ターゲット表面に備え、該ターゲット上の名目上の位置に、ビーム画像を形成する。前記ビーム画像は、露光ステップの間の該ターゲットに関して、該ビーム画像の該名目上の位置を変化させることによって、異なる位置にそれぞれ移動される。前記制御可能な偏向手段によって、該ビーム画像の実際の位置は、前記各露光ステップ内において、名目上の位置と一致する中心位置の周りの画像面内の位置の分布を実現する位置の集合を通して、可変である。こうすることによって、ビーム画像全体を通して均一な追加的なぼけを導入する。【選択図】図４
2010212684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームによってターゲットの表面にパターンを形成する方法であって、
前記粒子ビームを生成するステップと、
パターン化された粒子ビームを生成するパターン定義手段を通して前記粒子ビームを指向するステップと、
少なくとも１つの制御可能な偏向手段を備える鏡筒を使って、前記パターン化された粒子ビームを前記ターゲット表面上に投影することによって、該パターン定義手段の構造を定義する画像を該ターゲット上の名目上の位置に形成するステップと、を備え、
露光ステップのシーケンスにおいて、露光ステップ間の該ターゲットに関して、ビーム画像の名目上の位置を変化することによって、前記ビーム画像は、異なる位置にそれぞれ移動し、
露光ステップ中に、該ビーム画像の実際の位置は、名目上の位置と一致する中心位置の周りの画像面内の位置の分布を実現する位置の集合を通して、前記少なくとも１つの制御可能な偏向手段によって、それぞれの名目上の位置を中心に可変であることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記位置の集合は、位置発生器を使って発生し、前記発生器は、原点を中心とした平面において、位置のシーケンスを生成し、前記シーケンスは、現在の名目上の位置に重なることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、
前記位置発生器は、ノイズ発生器のようなランダム発生器として実現されることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２に記載の方法であって、
前記位置発生器は、２次元のガウス分布を近似するデジタル位置の集合を生成するデジタル発生器として実現されることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法であって、
前記位置の集合は、固定リストから提供され、該リストは、原点を中心とした平面において位置のシーケンスを備え、前記位置の集合は、現在の名目上の位置に重なりあうことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１乃至５に記載のいずれかの方法であって、
露光ステップの期間内において、ターゲットの相対的な動きは、均一の進行距離を移動し、該距離がターゲット上の隣接する画像要素の互いの距離よりも長いことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１乃至６に記載のいずれかの方法であって、
該位置の集合によって、名目上の位置と一致する中心位置を中心とする画像平面内の略等方性の位置の分布が実現されることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１乃至６に記載のいずれかの方法であって、
該ターゲットは、アパーチャの画像が形成される画像平面内の走査方向に沿って、パターン定義手段に対して移動し、
各露光ステップ中に、前記ビーム画像の名目上の位置は、前記少なくとも１つの制御可能な偏向手段によって、少なくとも走査方向に沿ったターゲットの動きに対して、該ターゲットに沿って移動し、その一方、露光ステップの間、該ビーム画像の該名目上の位置は、該ターゲットに関して変化することを特徴とする方法。
【請求項９】
前記パターン定義手段を通して前記粒子ビームを指向するステップは、複数の定期的に設けられた、同形状のアパーチャを有するアパーチャアレイを備えるパターン定義手段を使って行われ、
前記指向ステップは、多数のビームレットを、前記ビームレットの形状と相対位置を定義する前記アパーチャによって生成するステップと、該パターン定義手段のブランキングアレイ手段によって選択されたビームレットを該ターゲットに当たらないそれぞれの光路に向けて修正するステップと、をさらに備えることによって、前記選択されたビームレットの道筋を効果的にスイッチオフし、残りのビームレットが、全体として、パターン化された粒子ビームを形成する、請求項８に記載の方法であって、
前記パターン化された粒子ビームを前記ターゲット表面に投影するステップにおいて、このように形成されたビーム画像は、アパーチャのビームレットがスイッチオフされない画像によって形成され、該アパーチャのおのおのは、該ターゲット表面上の画像要素に対応し、
該露光ステップのシーケンスは、タイミングが均等に取られた露光ステップのシーケンスを備えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビームによって、ターゲットの表面にパターンを形成する方法に関する。詳細には、同方法は、前記粒子ビームを生成するステップと、パターン化された粒子ビームを生成するパターン定義を通して、前記粒子ビームを指向するステップと、このパターン化された粒子ビームを制御可能な偏向手段を備える鏡筒を使って前記ターゲット表面に投影することによって、ビーム画像をターゲット上の名目上の位置に形成するステップとを備える。従って、ビーム画像は、パターン定義手段内の構造を定義する画像によって形成される。露光ステップの（好ましくは、タイミングが均等に取られた）シーケンスにおいて、前記ビーム画像の位置は、該ビーム画像の名目上の位置を露光ステップの間に該ターゲットに対して変化させることによって、該位置が互いに異なった位置になるように変化させられる。
【背景技術】
【０００２】
この種の、ある特定の、マスクレス粒子マルチビーム処理装置が、以下に説明される出願人／譲受人の特許文献１に開示される。
【０００３】
荷電粒子による平面ターゲットの処理については、１９８０年代から研究されてきた。粒子ビームリソグラフィの１つの重要な応用を、半導体技術に見出すことができる。ここでは、リソグラフィ装置がターゲット（例えば、シリコンウェハ）上の構造を定義するために使用される。（なお、本明細書を通して、「ターゲット」および「基板」は交換可能に使用される）。基板ウェハ上の望ましいパターンを定義するために、該ウェハは、感光性フォトレジストの層によって覆われる。その後、リソグラフィ装置によって、望ましい構造がフォトレジストに対して画像形成される。そして、該フォトレジストは、直前の露光ステップによって定義されたパターンに従って部分的除去処理によってパターン化され、その後、マスクとして使用され、さらに、エッチング等の構造処理を施される。その他の重要な応用は、該パターンがレジストなしで直接パターン化によって生成されることである。例えば、イオンミリングまたは反応性イオンビームエッチングまたは反応性イオンビーム蒸着。
【０００４】
特許文献１の開示では、「マルチビーム」という用語が、複数のサブビーム（「ビームレット」と称す）から形成される荷電粒子ビームを活用したセットアップを意味する。なお、該サブビームは、切り替え可能なブランカー装置を備えるアパーチャ板によって、照射する粒子ビームから動的に構造される。マスクレスマルチビーム装置では、特徴形状は、各ピクセルに付与された露光量を通して、ビームレットのアレイによって、ターゲット上で定義される。各ビームレットは、望ましいパターンに従って、スイッチオン／オフされ、該ビームレットは、ターゲット上を移動する。次の露光ステップの最中に、望ましいレイアウトがターゲット上に形成される。例えば、レジストに基づく方法では、ピクセルが（ある）レジスト現像閾値を超える露光量を受けた場合、そのピクセルが露光される。それ以外の場合は、そのピクセルは露光されない。特徴形状は、このように、露光および非露光ピクセルの空間分布によって定義される。
【０００５】
レイアウトデータは、通常、多角形構造で発生する。マスクレスパターン記述ツールによってレジスト画像を露光するために、レイアウトデータは、ピクセル画像データ（ラスタライゼーション）に変換される。従って、マスクレスツール用の技術には、データを準備する具体的な方法が必要である。マスクレスツールの概念の１つの特徴として、露光されたかまたはされていないかに拘らず、各ピクセルに同じ時間が必要である、というものがある。
【０００６】
１９９７年、非特許文献１において、ブランキングアパーチャアレイとイオン投影システムとに基づいて書き込み戦略を提示している。アライ他の特許文献２において、パターン定義手段を担う所謂ブランキングアパーチャアレイ（ＢＡＡ）を使った電子線露光装置が議論されている。該ＢＡＡは、多数の開口行を搬送し、アパーチャの画像は、制御された連続運動（その方向が開口行に直交する）下において、基板表面上をスキャンされる。該行は、互いにインターレース状に配置されるので、該アパーチャは、スキャン方向に沿って見れば、ねじれ線を形成する。よって、該ねじれ線は、基板に対して動く際に、それらの線間に隙間を残さずに基板表面上の連続線を走査するので、基板に露出する全域をカバーできる。
【０００７】
非特許文献１の概念に始まり、Ｅ．Ｐｌａｔｚｇｕｍｍｅｒらの特許文献３、４では、ＰＭＬ２（Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍａｓｋｌｅｓｓ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ―投影マスクレスリソグラフィ―の略語）と呼ばれるマルチビーム直接描画の概念を提示しているが、この概念では、互に上下に重ねられた多数のプレートを備えるパターン定義システム（ＰＤシステム）が用いられ、該プレート間に、アパーチャアレイ手段およびブランキング手段が設けられる。これらの分離プレートは、既定の距離を隔ててまとめて、例えば、ケーシング中に取り付けられる。該アパーチャアレイ手段は、前記アパーチャを透過するビームレットの形状を定義する、同一形状の複数のアパーチャを備える。なお、該アパーチャは、アパーチャの複数のねじれ線から形成されるパターン定義フィールド内に設けられる。さらに、該アパーチャは、アパーチャの幅の第１整数倍だけ間隔を置いて前記線内に配置され、かつ、前記幅の整数倍の幅の端数だけ隣接する線間で偏位される。該ブランキング手段は、アパーチャアレイ手段のアパーチャに対応する配列状態に配列された複数のブランキング開口を有し、特に対応するブランキング開口のねじれ線を有する。
【０００８】
ＰＭＬ２リソグラフィ装置―特に、ＰＤ装置―の構築および動作に関する、特許文献３、４の出願人／譲受人の教示を、参照することによって、本開示の一部として含める。
【０００９】
ＰＭＬ２マルチビーム直接描画の概念によって、単一ビームライタと比べて記述スピードが飛躍的に向上する。この向上の理由は、必要とされる電流密度の削減、断面積が大きくなったことによる空間電荷の重要性の減少、パラレル書き込み戦略によるピクセル転送率の向上、複数のビームを使うことにより可能になった不静定次数の上昇である。
【００１０】
アドレス指定可能なマスクの主要技術は、ビームスイッチングおよびデータ管理を制御するために必要な電子機器と共に、数十万から数百万個と言った膨大な数のアパーチャのモノリシック製造を可能にする、いわゆる微小電気および微小機械システム（ＭＥＭＳ）技術である。工業用ＭＥＭＳデバイスの最小特徴サイズは、マイクロメータ単位であり、この単位は、リソグラフィの典型的な限界寸法（例えばアパーチャおよびマイクロ偏向器のサイズ）よりはるかに大きいので、リソグラフィやダイレクトナノパターニングの分野に先進ＭＥＭＳ製造技術を利用するには、ＰＭＬ２のマスクレスリソグラフィシステムで実現されたように、強力な大フィールドの高分解能光学投影システムが必須である。
【００１１】
ＰＭＬ２マルチビーム直接描画の概念の主な利点は、単一ビームライタに比べて、その記述スピードが大幅に向上したことである。向上した生産性は、主に、以下の状況が原因で生じた。
＋基板での電流密度を非常に高める必要があったが、飛躍的に緩和されたため（緩和ソース要求）
＋要求される単一ビームブランキングレートが、低ＭＨｚ領域または上位ｋＨｚ領域に制限できたため
＋空間電荷の重要性が下がったため（電流は、広ビームを使用する場合、大きな断面部に配分される）
＋パラレル書き込み戦略により向上したピクセル転送率（その代わり、逐次ラスター走査）のため
＋不静定次数の上昇が可能になったため（例えば、濃淡階調（グレースケール）を発生させるために、または、非常に微細なアドレスグリッドを達成するために使用可能）
【００１２】
しかしながら、工業用途にマルチビームパターニングを達成するためには、様々な問題もある。
−全てのビームが、狭い許容範囲で、同じ線量（つまり、ピクセル露光毎に各ビームで送信する粒子数）を有する必要がある。
−全てのビームが同じ形状を有する必要がある。形状がやや正確ではないとしても、少なくとも各ビームの線量積分は、狭い許容範囲内で同じでなければならない。
−高い規則性を有するグリッド上の基盤の上に全てのビームを配置しなければならない。これには、ほぼ完全にゆがみを削除した画像形成の必要があり、電流依存型画像ゆがみと焦点のずれとを完全に制御できる画像形成でなければならない。
上記３つの問題および関連する改善策は、発明者らの他の特許出願の主題である（特許文献５）。本発明は、その他の問題にも取り込む。つまり、
−全てのビームは、対応する線量分布関数―換言すれば、同じ空間像（ここでも、狭い許容範囲内のみ―を有しなければならない。
【００１３】
ビームレットがターゲット上に生成する空間像は、ターゲット（つまり、ＰＤシステムでのアパーチャ）に対して画像形成され、点広がり関数（ＰＳＦ）で畳み込まれた物体の２Ｄ形状の結果である。該ＰＳＦは、ＰＤシステムの点がターゲットで生成する画像として定義される。一般的に、ＰＳＦでは、ＰＤシステムにおける各点の位置ごとに個別の形状を取ることがあるが、しかし、これは非常に望ましくない。ＰＳＦがＰＤシステム全体で均一であることが理想的である。個別のビームレットの空間像がすべて十分に等しい場合のみ、異なるビームが基板上で同じ稜線位置になり、かつ限界寸法（ＣＤ）を形成する。この場合にのみ、そのようなビームの合計および重畳がリソグラフィックパターンを生成するために使用されるビームの位置から独立できる。この点は、ビームパターニング用のデータ準備に関して、非常に重要である。なぜなら、データ準備では、数学を伴う計算および時間のかかる計算を避けるためには、局地的ＰＳＦなど個別のビーム特性を検討できないからである。
【００１４】
イメージングＰＳＦは、マルチビームパターニング処理中に基板に発生および転送される線量分布の大きさおよび形状を決定するための主要な因子である。典型的には、イメージングＰＳＦは、全ての非理想画像形成寄与を含めて、イメージングシステムのぼけによって独占される。通常、荷電粒子光学システムのＰＳＦ―ＰＭＬ２システムなど―は、略ガウス関数の一種と言える。換言すれば、各物体点は、ガウス分布に極類似する分布として、基板上に画像形成される。その結果、矩形状―例えば、ＰＤシステムのブランキングアパーチャ板の四角形のアパーチャ―が、２Ｄ誤差関数として画像形成される。投影リソグラフィという意味でのＰＳＦという用語の詳しい説明は、非特許文献２になされている。
【００１５】
現状を顧みれば、化学増幅されたレジストが典型的にリソグラフィ―特に、電子線を照射するマスク記述―に使用される。処理中、このレジストは、典型的に、水平方向の酸拡散処理を施される。この処理は、「拡散ぼけ」の効果があり、この効果によって、有効ＰＳＦに追加的に寄与する。なお、特記したいのは、この拡散関連のＰＳＦは、一般的に、ツール関連のＰＳＦよりも、広範囲である。従って、前者（拡散関連のＰＳＦ）の変更例は、後者（ツール関連のＰＳＦ）をはるかに凌ぐ。そのため、ツール関連のＰＳＦは、しばしば、進歩したレジストパターンにおいては、それほど重要ではない。
【００１６】
この意味において、数学的事実をここで思い出してみると、ガウスの広がりは、半値幅（ここで、σ―ギリシャ文字の「シグマ」―で示す）の二乗に重なり合う。つまり、半値幅σＡを有する第１ガウスを半値幅σＢを有する第２ガウスで畳み込ませると、その生じる分布（この場合もガウス形状を有することになる）の半値幅は等しくなる。この場合、以下のような数式が得られる。
σ＝√（σＡ２＋σＢ２）＝σＢ（１＋（σＡ／σＢ）２）
【００１７】
実際に上記が意味することは、拡散ぼけに関連するレジスト処理がツール関連のぼけよりかなり大きければ、拡散ぼけに関連するレジスト処理は、レジスト上に形成されるパターンを、ツール関連のぼけのどのような変化からも独立して、支配することになる。拡散ぼけの欠点は、このぼけがかなり大きい（つまり、拡散関連のＰＳＦの大きなσを有する）ので、従って、画像のコントラスト（レジスト閾値近傍の線量の傾きによって反射される。なお、ほとんどの場合、レジスト閾値レベルは、５０％輪郭である）は、飛躍的に削減される。
【００１８】
ガウスＰＳＦの顕著な特徴は、５０％の輪郭が実質的にぼけに対して独立しているという点である（ただし、該ぼけが特徴サイズよりも小さいという条件下で）。従って、ビームの強さ（そして結果的に、その強さによって定義されるビームレット）は、好ましくは、最大線量の５０％レベルがレジスト閾値レベルと一致するように選ばれる。こうすることによって、パターンをぼけの実際値に依存させない。
【００１９】
しかしながら、（ぼけに依存する）有効ＰＳＦは、閾値線量レベル近傍の線量の傾きに重要な影響を及ぼすので、従って、レジストの進行後の最終的な端部位置に影響を及ぼす。一般的に、線量の傾きにどのような偏向があっても、画像誤差につながる。この問題が大きな問題となるのは、現実的なプロセスウインドウを検討し、かつ進行時間またはレジスト感度を非理想と想定する場合である。これらの要因は、ターゲット上に生成された特徴の形状に影響を及ぼす可能性があり、また望ましくない湾曲をもたらす可能性がある。
【００２０】
レジスト進行に対する線量の傾きの致命的な影響を防ぐために、ぼけの大きさと形状およびマルチビームセットアップのビームレットの関連のＰＳＦは、大幅に、均一であることが求められる。換言すれば、有効ぼけ特に、ツール関連のぼけは、ビームレットが（ビームレットのアレイ内のビームレットの位置に相当する、またはそれによって定義される）ターゲット上の画像フィールド内に生成した画像の位置に対して独立していることが求められる。さらに、それぞれのビームレットに関係する個別のＰＳＦが等方性であることが望ましい、つまり、空間分布が中心からの距離の関数であるだけであり、かつ方向に依存していないことが望まれる。
【００２１】
非等方性ＰＳＦの一例は、円形の静電レンズを備える光学システム内の色のぼけの場合である。この場合、エネルギーの広がりは、ＰＳＦの径（「矢状」とも称される）方向の幅に転送されるが、接線（「経線状」とも称される）方向の幅は変化がない。
【００２２】
一般的に、１つの共通の投影システムによって、マルチビームアレイがイメージされる場合、ぼけおよび光学収差による関連したＰＳＦは、画像フィールド上で非常に変化し、非等方性挙動を示す傾向にある。このようなシステムでは、画像フィールドのある位置では、ＰＳＦの径方向の幅は、接線方向の幅と異なるものである。
【００２３】
さらに、クーロン相互作用によるぼけは、鏡筒を通して、電流量と釣り合う。よって、ぼけは、パターン化されるパターン密度と釣り合う。可変パターン密度は、可変ぼけにつながる。つまり、時間経過によって変化し、かつ画像フィールド全体でも変化する。これは、ある事実に基づくのだが、その事実とは、相互反応に関連するクーロンが径方向の位置への依存を示し、かつ活性ピクセルの非均一密度を有するパターンの場合、画像フィールド内の空間位置にも依存を示すことである。
【００２４】
時には、画像フィールドの中心のぼけは、画像フィールドの端部の近傍のぼけより非常に小さい場合がある（幾何収差誤差にとれば典型的である）。または、画像フィールドの端部の近傍では、ぼけの半径成分は、接線成分よりもはるかに大きい場合がある（色収差または焦点不安定性にとれば典型的である）。一般的に、画像フィールド全体のぼけ分布は、複素関数となり、この関数は、多数のパラメータ（レンズ調整、光学素子のデザイン、高次イメージング誤差など）および外乱（ノイズ、レンズ列誤差、照度均一誤差、パターン依存効果など）に依存する。
【００２５】
特に、機械的変化（機械的走査軸に沿って、またはそれに直交して指向される場合がある）、動きぼけ、またはビーム偏位システムにおける非等方性ノイズが、さらなるぼけを引き起こすこともあり、さらにそれが原因で、非等方性ぼけも発生することがある。非等方性ノイズの発生理由は様々であるが、その中でも特に、ＰＭＬ２セットアップの場合、ビームが圧倒的に１つの方向に沿って走査される機械台の走査の動きが主な原因である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】米国特許第７，０８４，４１１
【特許文献２】米国特許第５，３６９，２８２
【特許文献３】米国特許第６，７６８，１２５
【特許文献４】米国特許第７，０８４，４１１
【特許文献５】欧州特許出願番号０８４５０１２１
【非特許文献】
【００２７】
【非特許文献１】L.L. Berry et al.., in J. Vac. Sci. Technol. B, 15(6), 1997, pp. 2382-2386
【非特許文献２】article of D.F. Kyser, N.S. Viswanathan, J. Vac. Sci. Technol., 12 (6), 1975, p. 1305
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
本発明の目的は、ＰＳＦ―基板上に生成される、強さの空間分布（または粒子密度）を、１物体点分だけ、定義する関数―の制御を向上することである。同発明により、ターゲット上にイメージされる構造物の安定度が確実に増す。さらに、その他の目的は、ＰＭＬ２装置などのマルチビームイメージングシステムにおける非等方性および／または非対称性のＰＳＦに対処する方法を見出すことである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
この目的は、冒頭に説明した方法によって達成されるが、その方法とは、露光ステップの期間において、制御可能な偏向手段を使うことによって、名目上の位置の周りのビーム画像の実際の位置を、それぞれの露光ステップで変化させる。この際、名目上の位置と一致する中心位置を中心とする画像平面内の位置の分布を実現する位置の集合を経由する。この分布は、特に、もし現存のぼけがどのような等方性の（方向的に傾いた）成分をも含まない場合、略等方性となる。
【００３０】
この解決方法によって、追加のぼけが効果的に導入されるが、該ぼけは、全てのビームレットに対して一様であるグローバルＰＳＦと同等である。従って、画像フィールド全体に渡って、マルチビームアレイ内の異なったビームに関連する全ての個別のＰＳＦは、同じグローバルＰＳＦによって、畳み込まれる。グローバルＰＳＦは、典型的には、全ての個別のＰＳＦよりも幅が広い。好ましくは、グローバルＰＳＦは、最も低い個別のＰＳＦよりも少なくとも２倍は大きい。この方法によって、ＰＳＦの差異を削減できるが、この削減は、全ての個別ＰＳＦの幅を制御量だけ増やすことによって実現される。該追加のぼけは、粒子―光学システムに設けられる成分によって得られるので、マルチビーム装置のＰＤシステムに変更を加える必要はない。
【００３１】
このようにアプローチすることによって、複数の小さなビーム形状によってより大きなパターンを正確に描くために必要なビーム均一性の度合いを制御するための方法が提供できるので、生じる稜線位置およびＣＤは個別のＰＳＦに依存しない。
【００３２】
拡散ぼけによって、パターン均質化が促進される。同時に、コントラストが減少される。コントラストは、再び、パターン誤差や粗さを発生しかねないが、その原因は、レジストの非均質化など、レジストの取り扱い、露光中に発生するレジストの劣化、現像時間の精度などの処理のばらつきである。本発明によるグローバルＰＳＦは、追加の処理パラメータとしての調整可能な半値幅を提供するが、この幅は、ツール演算子によって制御可能であり、ツールおよびレジストの最良性能に対して最良化可能である。非常に小さい画像ぼけに対しては、グローバルＰＳＦは、生じるぼけσ’が考え得る中で最高の画像コントラストを達成するために可能なかぎり小さくなるような態様で、選ばれる。その反面、ビームアレイでの、ＰＳＦのどのような非等方性挙動または変化―例えば、ＸおよびＹ方向に対して取られる分布幅の違いなど―重大な端部位置誤差をもたらす可能性がある。そうなると、パターンの忠実度や繋ぎ合わせ精度が低下する。本発明によって、ＰＳＦ異方性と生じる望ましくない効果との削減が促進される。
【００３３】
本発明のある特定の応用は、ＰＭＬ２アーキテクチャに関する。同アーキテクチャでは、ターゲットは、アパーチャの画像が形成される画像平面内における走査方向に沿って、パターン定義手段に対して移動する。この場合、前記ビーム画像の名目上の位置は、前記少なくとも１つの制御可能な偏向手段によって、少なくとも走査方向に沿って相対的なターゲットの移動に対して、各露光ステップの際、ターゲットと一緒に移動する。一方、露光ステップの間は、該ビーム画像の該名目上の位置は、該ターゲットに対して変化する。さらに、この場合、好ましくは、以下の方策が実現される。前記粒子ビームをパターン定義手段を通して指向するステップが、定期的に設けられかつ複数の同形状のアパーチャを有するアパーチャアレイを備えるパターン定義手段を使って行われる。なお前記ステップは、多数のビームレットを、前記ビームレットの形状と相対位置を定義する前記アパーチャによって生成するステップと、該パターン定義手段のブランキングアレイ手段によって選択されたビームレットを該ターゲットに当たらないそれぞれの光路に向けて修正するステップと、をさらに備えることによって、前記選択されたビームレットの道筋をスイッチオフし、残りのビームレットが、全体として、パターン化された粒子ビームを形成する。また、前記パターン化された粒子ビームを前記ターゲット表面に投影するステップにおいて、このように形成されたビーム画像は、アパーチャのビームレットがスイッチオフされない画像によって形成され、該アパーチャのおのおのは、該ターゲット表面上の画像要素に対応する。さらに、パターンの計算を単純化するために、該露光ステップのシーケンスは、タイミングが均等に取られたシーケンスの露光ステップを備えることを特徴とする。
【００３４】
本発明を有利に発展させ、位置発生器を使って、グローバルＰＳＦを定義する位置の集合を生成してもよい。該位置発生器は、原点を中心とした平面に、位置のシーケンスを生成する。前記シーケンスは、現在の名目上の位置に重なり合う。該位置発生器は、例えば、ランダム発生器（ノイズ発生器など）やデジタル発生器として実現してもよい。なお、同発生器は、２次元のガウス分布に近似するデジタル位置の集合を生成するものである。
【００３５】
上記の代替としては、位置の集合が、原点を中心とした平面に位置のシーケンスを備える固定リストから提供されてもよい。なお前記位置の集合は、現在の名目上の位置に重ね合わされる。
【００３６】
好ましくは、上記したように、特に、ＰＭＬ２セットアップと関連して、各露光ステップは、ターゲットの相対的な動きが、均一の進行距離を移動し、該距離がターゲット上の隣接する画像要素の互いの距離よりも長い、期間を有してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
以下、本発明が図面を参照して詳細に説明されるが、該図面を以下に説明する。
【図１】本発明の１実施形態による粒子ビーム露光装置を縦方向から見た、外観的全体図である。
【図２】例示的レイアウトのピクセルマップの図である。
【図３】本発明の原理を示す図である。つまり、非等方性ＰＳＦをグローバルＰＳＦで重畳し、結果として得られるＰＳＦが（ほとんど）等方性である場合の図である。
【図４】完全画像フィールドに対するＰＳＦの重畳を示すＰＳＦチャート図であって、変動シグマを有する元のＰＳＦ（左チャート図）が一様なグローバルＰＳＦ（右チャート図）に重畳され、結果としてＰＳＦ（紙面下の図）が得られる様子を示す図である。
【図５】Ｘ軸に沿ってさらなる方向性の歪が存在するＰＳＦチャート図の一例である。
【図６】図５に示す方向性の歪を補償するための、非等方性のグローバルＰＳＦの使用を示す図である。
【図７】ガウス分布から強烈に偏差した、歪んだＰＳＦの「条件付け」を示すグラフである。
【図８】図８は、名目上の位置の周りに実際の画像位置を変化させることによって、グローバルＰＳＦを実現するための例示的な方法を示す。なお、図８は、ランダム風の位置の集合のための密度制御型変化を示す。
【図９】図９は、名目上の位置の周りに実際の画像位置を変化させることによって、グローバルＰＳＦを実現するための例示的な方法を示す。図９は図８と同様であるが、規則的で、計算された位置の集まりを示す。
【図１０】図１０は、名目上の位置の周りに実際の画像位置を変化させることによって、グローバルＰＳＦを実現するための例示的な方法を示す。図１０は、規則的なグリッド上の位置を有する線量制御型の変化を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下に説明する本発明の好ましい実施形態は、本出願人／譲渡人の特許文献３および特許文献４に開示されたＰＤシステムと、大幅縮小投影システムとを備える、ＰＭＬ２型の粒子ビーム露光装置に基づく。以下では、最初に、該装置の技術背景を説明し―本発明に関連する箇所のみだが―、その後に、本発明を詳細に説明する。
【００３９】
なお本発明は、以下の実施形態またはＰＤシステムのある特定のレイアウトに制限されないので、本発明の可能な適応の１つを提示するに過ぎないし、また本発明は、投影ステージを有する粒子ビームを使用する処理システムのその他のタイプにも適切に使用することができる。
【００４０】
図１は、本発明の１実施形態によるマスクレス粒子ビーム処理装置ＰＭＬ２の概略全体図を示す。構成要素は、実際の大きさ通りに示されるわけではない。特に、粒子ビームｌｂ、ｐｂの水平方向の幅は、装置の大きさに対して誇張されている。以下では、本発明の開示のために必要な詳細のみを示す。さらに詳細は、特許文献３、４を参照されたい。
【００４１】
リソグラフィ装置１の主要構成要素―図１の例では、図１の垂直方向に設けられるリソグラフィビームｌｂ、ｐｂの方向に対応する―は、照明システム２、ＰＤシステム３、投影システム４、ウェハステージ１４によって保持および位置決めされる基板１３を有するターゲットステーション５である。装置全体は、（図示されない）真空のハウジング内に高い真空状態を保ったまま収容されるので、該装置の光軸ｃｘに沿ってビームｌｂ、ｐｂが確実にスムースに伝播する。光学システム２、４は、参照符号６、９によって象徴的に描かれる静電または電磁レンズを使うことによって実現される。
【００４２】
照明システム２は、例えば、電子銃７、抽出系８、集光レンズシステム９を備える。構成要素９ａで示される、一般的なブランキングデフレクタおよび／またはウィーン型（Ｗｉｅｎ−ｔｙｐｅ）フィルタも備えてよい。ただし、電子の代わりに、その他の荷電粒子も一般的には使用できることも留意されたい。電子以外には、例えば、水素イオンや重イオン、荷電原子クラスタ、または荷電分子を使用できる。本明細書の文脈において、「重イオン」は、Ｃ（炭素）よりも重い元素のイオン、例えば、Ｏ（酸素）やＮ（窒素）または、Ｎｅ（ネオン）、Ａｒ（アルゴン）、Ｋｒ（クリプトン）、Ｘｅ（キセノン）などの希ガスを意味する。
【００４３】
集光レンズシステム９によって、照明システム２から出射された粒子は、幅が広く、略テレセントリックな（リソグラフィビームｌｂを担う）粒子ビームに形成される。リソグラフィビームｌｂは、その後、リソグラフィビームｌｂの光路の特定の位置に保持されるＰＤシステム３を照射する。ＰＤシステム３は、規則的なアレイ状に設けられる、複数の開口および／またはアパーチャ３０をおのおのが備える多数の（連続平行）プレートを備える。これらのアパーチャによって、基板１３に投影されるビームパターンが定義される。
【００４４】
アパーチャおよび／または開口のいくつかは、「スイッチが入った」り「開いた」りするが、この動作によって、入射ビームに対して透過すると言える。と言うのは、アパーチャおよび／または開口を通過したビーム（ビームレット）部分がターゲットに届くことを許可するという意味である。その他のアパーチャおよび／または開口が「スイッチが切れた」り「閉じた」りするのは、対応するビームレットがターゲットに届かないという意味である（たとえビームレットがＰＤシステム３から離れ、投影システム４のいくつかの部分を通ったとしても）。つまり、効果的に、これらの「スイッチが切れた」アパーチャおよび／または開口は、ビームに対して非透過（不透明）ということである。その結果、リソグラフィビームｌｂは、ＰＤシステム３から出現する、パターン化したビームｐｂとして構造化する。スイッチが入ったアパーチャおよび／または開口のパターン―リソグラフィビームｌｂに対して透過する、ＰＤシステム３内の唯一の部分―は、基板１３上に露光されるパターンに従って選ばれる。なお、ビームレットの「スイッチを入れたり／切ったり」することは、通常、ＰＤシステム３のプレートの１つに設けられる適切な種類のブランキング手段によって実現される。「スイッチが切れた」ビームレットは、光路から外れて（わずかながらの角度で）偏向されるので、ターゲットに届かない。しかし、例えば、吸収板１０などのリソグラフィ装置内のどこかに吸収されるだけである。図１では、パターン化されたビームｐｂのビームレットは５本のみを示すが、実際は、多数本存在する。そのうち１本のビームレットは、スイッチが切られて、吸収板１０で吸収されるが、その他の４本のビームレットは、ターゲット１３に向けられて、その位置で、それぞれのアパーチャ６の画像を形成する。
【００４５】
図１に示す実施形態では、投影システム４が、静電または電磁レンズおよびその他の偏向手段から構成される、多数の連続する粒子―光学投影ステージによって構成される。これらのレンズおよび手段は、象徴的にしか図示しないが、それは、従来技術から応用例がよく知られているからである。投影システム４は、クロスオーバｃ１、ｃ２を通して縮小画像を用いる。両ステージに対する縮小率は、例えば２００倍などの数百倍の全体的な縮小が成り立つように選ばれる（もう一度、述べるが、図１は正確な寸法を示していない）。ＰＤ装置の縮小化に対する問題を緩和するために、この倍率の縮小は、特に、リソグラフィセットアップにおいて適切である。
【００４６】
投影システム４のＰＳＦは、典型的には、ガウス関数に近い分布である。ガウス分布からの偏向通常は存在するが、非常に小さいものであり、本発明の枠組みにおいては無視できる。全体の投影システム４において、色および幾何収差に関して、レンズおよび／または偏向手段を広範囲に補償するために提供される。全体的に水平方向に、つまり、光軸ｃｘに直交する方向に沿って、画像をシフトさせる手段として、偏向手段１１、１２が投影システム４に設けられる。該偏向手段は、第１偏向手段１１が設けられる図１に示すように、例えば、投影システム４内のクロスオーバ近傍など適切な位置に配置される多極電極システムとして、実現されてもよい。なおその配置位置は、図１の第２ステージ偏向手段１２の場合のように、それぞれのプロジェクタの最終レンズの後または直前、または、磁気レンズ（例えば、最終レンズ）の場合のように、レンズ内であってもよい。本装置では、多極電極は、偏向手段として使われ、ステージの動きに対して画像をシフトさせる働きと、整列装置とともに、イメージングシステムを修正する働きとを担う。これらの偏向手段１１、１２を、パターン化されたビームｐｂの選択されたビームレットの「オン」と「オフ」とを切り替えるための、ＰＤシステム３のブランキングアレイ手段と混同してはならない。なぜなら前者は、全体的に、粒子ビームを取り扱うが、後者は、選択されたビームレットを個別に変更することを担う。
【００４７】
ビーム位置コントローラｂｐｃを有するコントロールシステム３１が偏向手段１１、１２に供給される電気信号を計算および生成するために設けられる。図１に示す偏向手段１１、１２のための電気接続部は、分かりやすくするために象徴的に図示する。コントロールシステム３１は、データ準備およびＰＤシステム３に供給されるデータも制御するが、本発明には関係がないので、従って、図１では省略する。
【００４８】
適宜、走査ストライプ露光戦略（基板１３は入射ビームｐｂ下で移動する）が活用される。なお、基板１３の異なった部分は違うようにパターン化されるので、「スイッチが入った」アパーチャの数は、基板がパターン化されたビーム下を移動すれば、すばやく変更できる。それと同時に、電流、つまり、吸収板１０の後、リソグラフィ装置１の鏡筒を横切る粒子、は、飛躍的に変化する可能性がある。
【００４９】
１つの典型的な実施例において、基板１３上のＰＤシステム３のアパーチャのアレイの画像の大きさは、８０平方マイクロメートルである。基板１３は、パターン化されたビームの下を３ｍｍ／ｓの速度で移動する。従って、異なるパターンを有する、完全に新しい領域―可能であれば―が３０ｍｓ毎に到達される。結果、パターンは、ミリ秒単位で変化し、リソグラフィ装置１の光学部材は、変化する電流、つまり、鏡筒を交差する粒子の変化する数、に適応しなければならない。
【００５０】
ＰＭＬ２の概念によれば、基板１３は、連続して移動し、そしてターゲット上の同じ画像要素（「ピクセル」）は、同じ走査移動中、アパーチャのシーケンスの画像によって何度もカバーされる。それと同時に、ＰＤシステム内のパターンは、一段一段、ＰＤシステムのアパーチャを通ってシフトされる。よって、ターゲット上の同じ位置の画像要素を考慮に入れれば、もし画像要素を覆う場合全てのアパーチャがスイッチを入れられたら、最大露光が得られる。１００％対応する「白い」影である。「白い」影に加えて、グレースケールによるターゲットの画像要素を露光できる。つまり、最小（「黒」）および最大（「白」）露光線量の間で保管できるであろう露光レベルで露光する。灰色の影は、線内の対応する数のアパーチャに対してスイッチを入れることによって実現できる。例えば、３０のアパーチャのうち８つを使って実現できる。よって、画像要素の値を制御する信号は、グレースケールコードによって表わされる。例えば、ｎビットのバイナリー数としてコード化された整数として表わされる。なお、灰色の影には、異なる数もあり得る。
【００５１】
図２は、１０×１８＝１８０ピクセルの大きさを有する画像１５の簡単な例を示す。同図では、露光領域のいくつかのピクセル１６が１００％のグレーレベルに露光され、それ以外のピクセル１７が完全グレーレベルのわずか５０％に露光される。残りのピクセルは、０％線量に露光される（つまり、全く露光されない）。無論、本発明を現実的に適応すれば、標準画像のピクセル数は、もっと高いはずである。しかしながら、本例では、ピクセルの数は、分かりやすくするためにわずか１８０に限定する。また、現実的な応用では、グレーレベルをもう少々使用してもよい。
【００５２】
図３は、本発明の原理を示す。１つの露光ステップ中、画像点をターゲット上に形成する。この際、イメージングシステムの特徴によって定義される特定のＰＳＦを用いる。該ＰＳＦは、ターゲット上のある領域上の点のあるぼけを発生させる。図３の上部には、輪郭プロットを使って、この広がりを描く。なお、同図の対応する下部には、線量の強度を局所座標の関数として描く。輪郭プロットでは普通のことだが、輪郭がＰＳＦの高振幅領域を囲む。この場合、中心が画像点の名目上の位置に相当する。典型的には、ターゲット上のＰＳＦの輪郭は、図示の通り、略楕円形である。この場合、主軸は、２つの主要なシグマの値（σ１およびσ２）によって与えられる。対応する線量の強度は、おのおのの輪郭プロットの下に示されるが、σ１の方向に沿って傾斜する線上の座標の関数としての線量を示す。なお、ここに示す楕円分布は、理想化である。つまり、実際の応用では、２次よりも高い成分を含む多重極成分によって説明可能な楕円分布から（少々だけだが）偏差がある。そのような偏差は、通常、十分小さいので無視できるので、以下の説明ではこれ以上説明はしない。
【００５３】
ここに示すＰＳＦは、略ガウスタイプである。つまり、上記のように、ほとんどの場合、近似値として十分な値で実現される。ガウス分布Ｇが以下の関係に従うことを思い出されたい。
Ｇ（ｘ）＝Ｇ（０）・ｅｘｐ（−（ｄ／σ）２）
なお、ｄは、分布中心からの距離を示す。ｄ＝０（つまり、中心）では、分布は、最大値Ｇ（０）を有す（もし好ましい場合、１に標準化できる）。その一方、ｄ＝σでは、分布がＧ（０）／ｅ＝０．３６８Ｇ（０）の値に下がる。σのパラメータは、分布の統計上の分散の平方根（標準偏差）である。つまり、分布の半値幅を示し、そして、本明細書では、「シグマ」とも言われる。
【００５４】
半値幅のパラメータの他の定義としては、半値半幅（ＨＷＨＭ）（ｓ）に関するとも言える。このＨＷＨＭでは、ガウス関数は、Ｇ（ｘ）＝Ｇ（０）・ｅｘｐ（−（ｌｎ２）（ｄ／ｓ）２）と記述できる。ＨＷＨＭを使えば、レジスト閾値レベルが５０％輪郭の場合、有利になる。ＨＷＨＭは、上記した標準偏差として定義されたシグマと同等であるが、定数因子に関してはそうとは言えない。なぜなら、ｓ＝σ・√ｌｎ２＝０．８３３σだからである。この近い関係のために、ＨＷＨＭをシグマの代わりに使用しても本発明になんらかの変更はない。
【００５５】
さらに、数学的な事実として思い出すべきことは、ガウス分布がシグマの二乗に重なり合うということである。シグマσＬを有するガウス分布をシグマσＧの別のガウス分布に組み合わせれば、再度ガウスの特徴を有する分布が得られる。（２つの部分的な分布の畳み込みによって数学的に定義された）結果得られた分布は、シグマσ’＝√（σＬ２＋σＧ２）の関係を有する。部分的なシグマの１つが一方のシグマよりかなり大きい場合（特に、σＬ＜＜σＧの場合）、生じる半値幅σ’は、大きい方の部分的なシグマとほとんど等しくなる（σ’≒σＧ（１＋（σＬ／σＧ）２／２）≒σＧ）。
【００５６】
図３に戻って、本発明によれば、追加の広がりがＰＳＦに与えられるが、この広がりは、シグマσＧを有する追加の広がりに対応する。以下に説明する理由によって、この追加の広がりをグローバル広がりと呼ぶことにし、そして、対応する半値幅をグローバルシグマと呼ぶことにする。図３では、破線の輪郭で示す。本例では、円で示す。なぜなら方向に依存するからである。このグローバルＰＳＦは、内在するＰＳＦに重なる。導入部で説明したが、ガウス広がりは、シグマの二乗に対して重なるので、生じる広がりは、２つの主なシグマσ１’およびσ２’によって特徴付けられる形状を有す（この場合、σ１’＝√（σ１２＋σＧ２）およびσ２’＝√（σ２２＋σＧ２））。
【００５７】
ＰＳＦ異方性を説明する尺度は、画像フィールド内での画像に関連するＰＳＦの最大および最小シグマの比率によって与えられる。上述の説明より、本発明が比率σ１／σ２を次の関係だけ減少させることが容易に分かるだろう。
σ１／σ２→σ１’／σ２’＝√（［１＋（σ１／σＧ）２］／［１＋（σ２／σＧ）２］）
なお、σ１’およびσ２’は、組み合わされたＰＳＦ分布の最小および最大のシグマの値を示す。これによって示されるのは、グローバルＰＳＦを導入すれば、異方性の広がりを飛躍的に減少させることに役立つ。
【００５８】
例えば、高シグマσ１が６ｎｍであり、低シグマσ２が４ｎｍである可変局所ＰＳＦを有する集まりを仮定したとき、グローバルシグマσＧ＝２ｎｍは、シグマの比率を３／２＝１．５０から１．０６へ減らす。これは、線量傾斜によって異方性が５０％から６％へ飛躍的に削減されたことを意味すると言っていい。１８ｎｍのグローバルシグマだったら、同集まりの異方性を１．０４へと削減するだろう。つまり、５０％から４％への削減である。１２ｎｍまたは１８ｎｍのグローバルシグマでは、拡散関連のぼけのシグマに比べて、未だに小さい。後者は、典型的には、化学増幅型レジストを使ったＶＳＢシステムでは、２０ｎｍを超える。
【００５９】
図４は、図３を参照して説明した原理の働きを示す図である。なお、同図では、１つの露光ステップにおいて画像点の集合を露光するための完全な画像フィールドｆｄ（つまり、装置１によってターゲット上に生成された画像）に適応された場合を示す。画像フィールドｆｄは、３つの異なったバージョンで示される、各バージョンでは、複数の位置用のＰＳＦが示されている。３つのチャートのうち、（ＰＳＦチャートと称する）各チャートは、ターゲット上の画像フィールドｆｄ全体に渡ったＰＳＦの挙動を示す。各チャートは、それぞれ局所シグマσＬ、グローバルシグマσＧ、組み合わされたシグマσ１を示す。各ＰＳＦチャートでは、ＰＳＦのひろがりが図３の上部に描かれたように、輪郭で示される。さらに、輪郭は、輪郭が有効である画像フィールドｆｄ内の位置の中心位置に配置されるように示される。画像フィールドｆｄ内の５×５の位置の輪郭だけが図示されるが、これは、理解しやすくするためである。なお、画像フィールド内の実際の画像点数は、膨大なもの、例えば、数百〜千、程度である。さらに、ここで、画像点の位置が正長方形アレイに従って設けられると仮定するが、その他の実施形態である代替実施形態では、湾曲したまたはずれたアレイなども、本発明から偏差せずに使用可能である。
【００６０】
図４の左上の角のσＬ用の第１チャートは、従来技術から知られる、径方向依存型のＰＳＦの典型例を示す。最小シグマは、一般的に、経線方向でありほとんど一様である。その一方、最大シグマは、径方向に沿っており、半径の大きさに従って明らかに変化している。通常、最大シグマは、半径が大きくなればなるほど大きくなる。σＧで示される第２チャート（図４の右上の角である）は、画像フィールドｆｄ全体を通して加えられる一様の広がり（「グローバル広がり」）を示す。これら２つの広がりを組み合わせた結果が図４の下部のＰＳＦチャート（σ１で示す）に示される。この輪郭でも楕円形状を有する。とは言っても、円形状との違いは、近くで観察しなければ分からない。つまり、ＰＳＦの異方性が大きく削減されたということが示される。
【００６１】
図５は、局所ＰＳＦにおいて方向ぼけが寄与した特別な場合を示す。このぼけの寄与は、例えば、機械的走査方向（図５では、Ｘ方向）に沿った強化ノイズによって、ビームトラッキングにおける帯域制限のために生じる場合がある。方向ぼけを補償するために、グローバルＰＳＦをこの軸に沿って“歪めて”、図６に示す関連する誤差を修正することができる。
【００６２】
図６は、図５の元の位置でのＰＳＦの輪郭を示す。局地ＰＳＦ―σＬによって示される―は、Ｘ方向にそって拡大シグマを表示する。図４を参照して上記に説明した等方性のグローバルシグマ（σＧ、ｉｓによって示される）と組み合わせて、非等方性のグローバルぼけσＧ，ａｎが導入されるが、同ぼけは具体的に補償する。グローバルＰＳＦは、輪郭σＧによって、このように説明されるが、これは、２つの貢献σＧ，ｉｓおよびσＧ，ａｎの組み合わせである。
【００６３】
図７は、ガウスから偏差する局地ＰＳＦに関する、本発明の他の主な利点を示す。理想的なガウス広がりから局地ＰＳＦが偏差することは、非対称的という意味もあれば、または、高次の重み（「歪み」）によってということもある。図７の上部には、ｐＬによって示されるＰＳＦが示されるが、同ＰＳＦは、顕著な歪を示し、ＰＳＦを視覚的にガウスから偏差させる。これは、当業者なら容易に提供できる数多くの例の１つである。本発明によれば、ＰＳＦＰＬは、歪んだＰＳＦｐＬのトリプルシグマを有する、グローバルガウスＰＳＦｐＧ（図７の下部の点で示す）に畳み込まれる。同図下部には、生じるＰＳＦ分布ｐｒｅｓ（実線）も示されるが、本分布が理想的ガウス分布に十分近接していることが分かる。
【００６４】
歪んだＰＳＦの修正が特に重要になるのは、個々のビームレットが異なった歪を有するＰＳＦを示す場合であるが、この場合でも、ビームレットによって事情は非常に異なる。グローバルＰＳＦを加えることによって、生じる畳み込まれたＰＳＦは、十分一様になるので、一様のＰＳＦに基づいて、ターゲット上の生じるパターンを計算することができる。なぜなら、生じるＰＳＦＰｒｅｓは、ガウスＰＧと近似できるからである（この場合、畳み込みに入るグローバルＰＳＦおよび適切な小さい値だけ増えたシグマを有するガウスのどちらかを使う）。ちなみに、この場合、個別のビームレットＰＳＦを考慮に入れる必要はない。
【００６５】
図１に再度戻って、グローバルＰＳＦは、位置発生器ｌｇで発生する。位置発生器の信号は、Ｘ―Ｙ平面（原点を中心とする）での２次元点のシーケンスに対応する。画像の実際の位置は、このシーケンスの異なった位置を高速で通過するが、これは、各露光ステップ内でＰＳＦを実現するためである。よって、実際は、グローバルＰＳＦは、ビームアレイを基板に配置する高周波変調によって実現される。このｈｆ（高周波）変調の範囲は、グローバルＰＳＦのシグマの値に対応し、偏向器１１および／または１２を通して、パターン化されたビームｂｐに与えられる。偏向器１１、１２は、上記のように、ＸおよびＹ平面の静電式の偏向器として実現されてもよい。ただし好ましくは、多極型偏向器として実現されるが、該偏向器１１、１２は、添加ｈｆ電圧に従って、粒子ビームをｈｆ電界に露光可能である。必要なら、アナログ加算器手段を、重ね合わせ装置ｓｄとして使って、（アナログ追加方法によって）ＰＳＦ信号を、コントロールシステム３１のその他の（例えば、パターンロッキング、基板運動などと関連して使用する）位置制御信号に重ね合わせてもよい。さらに、グローバルＰＳＦを提供する（複数個の）偏向器を構成要素１２’として実施することができる。この場合の偏向器は、ビームの位置決め制御のために設置される偏向器としての構成要素とは異なり、その例としては、最終レンズのすぐ前後に設けられる自身の多極偏向器が挙げられるが、これは、パターン化された粒子ビームの方向に見られる通りである。
【００６６】
位置発生器ｌｇによって生成される信号は、ｈｆ信号を処理可能な急速増幅システムｆａを使って増幅され、カットオフ周波数を下回る全ての周波数をフィルタリングするハイパスフィルタｈｐｆに通される。増幅率は、分布の半値幅が望ましい値σＧと一致するよう調整できる。カットオフ周波数は、少なくとも約１０倍―典型的には１０００倍―マルチビーム処理装置の最高露光周波数よりも高い。この周波数は、基本的には、露光時間の逆関数に対応する。
【００６７】
例えば、最小露光時間の２０μｓは、５０ｋＨｚに対応するが、例えば、カットオフ周波数を０．５ＭＨｚより上―例えば、５０ＭＨｚ―に選ぶ。なお、ＰＭＬ２システムにおいて、露光ステップの長さは、好ましくは、ターゲットの相対的な動きが一様な進行距離（この距離は、ターゲット上の隣接する画像要素の互いの距離よりも長いのだが）を覆うように選ばれるが、その理由は、露光されるターゲットフィールドを完全に覆うことを実現するためである。これは、画像点の各名目上の位置に対応するが、その一方、グローバルＰＳＦは、名目上の位置の周りの画像の早い動きを実現する。この動きは、中間位置を中心とした、液体中の粒子の「ブラウン運動」に似ている。
【００６８】
上記のように、位置発生器ｌｇは、数学的２次元のガウス分布に近似する分布を生成する。該位置発生器は、例えば、アナログソース、つまり、非常に広い周波数帯域のノイズ発生器を使って実施してもよい。または、準ランダム位置を是正し、または固定グリッドをラスタライズするデジタル関数発生器を有する、デジタルソース使ってもよい。どちらの場合でも、このようにして生成される位置の集合の分布は、基板に送られるネット線量分布が実現するように生成される。なお、該基板は、ガウス形状を略有するが、その形状は、（名目上の画像位置に重なった場合、その位置を中心とするように）原点を統計上中心とし、かつσＧの選択された値を取ることができるように調整可能なシグマを有する。
【００６９】
図８は、Ｘ−Ｙ平面での点集合による２次元分布を実現した場合の例を示す。（ある領域成分に対しての平均）点の密度は、ガウス分布Ｇを近似する。パラメータσＧの範囲は、参考のため、点線で描く円で示される。グローバルＰＳＦを実現するために、画像を図７の点によって定義される量だけ原点からシフトさせ、そして、その点に露光時間の一様の分数だけ保持するが、それは各点に一様の線量分数を付与するためである。
【００７０】
図９は、規則的な配置におけるＸ−Ｙ平面に分布しガウス分布に類似する、点集合を用いた変形例を示す。一例として、点の円（星型）配置が描かれる。なお、最内周円における点の密度のために、中心点(原点での)を一度だけ実現するか、全く省略する必要がある。
【００７１】
図１０は、位置が規則的なグリッド上に配置される別の例を示す。同図の場合、グリッドは、矩形グリッドである。この場合、図８で示された各点が是正され、ガウス分布Ｇを実現するために、持続時間が適切に変化する。図８のヒストグラフは、Ｘ軸上の点に対応した持続時間を示す。持続時間のスケールは、規則的なグリッドの全ての点を覆う個別の期間の合計が１つの露光ステップの期間に対応するように選ばれることが明らかだろう。
【００７２】
分布を発生が個別の露光ステップの記述と同期されるが、その同期は、位置の１つのシーケンスが１つの露光ステップの冒頭で始まり、かつ位置の全ての集合が１つの露光ステップ内で実行されることが確実に行われるような様態で行われる。
【００７３】
変形例では、グローバルＰＳＦのために使われる位置の集合は、位置リストｐｌから提供されてもよく、該リストは、Ｘ−Ｙ平面における位置のシーケンスを備える。そのような位置の集合は、事前に生成されてもよいが、そうすれば、原点を中心に２次元のガウスに一致できる。該位置のリストｐｌは、例えば、σＧ＝１を有する分布を実現してもよい。この信号をさらに処理すれば、特に増幅、スケールの調整、および現在の名目上の位置への重ね合わせが上記のように行われる。
【００７４】
上記より、グローバルＰＳＦがゼロを中心に配置されることが重要であることが明らかに分かるだろう。さらに、グローバルＰＳＦの発生に関連するノイズであればどのノイズもグローバルＰＳＦの中心の統計的な変化がゼロもしくは極端に小さいような様態で制御されるべきであるが、これは、偽りの端部配置誤差を避けるためである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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