(57)【要約】出力のところで所望の露光パターンを表す電気信号を生成するプロセッサ（５０４）を備えるマルチビーム同期ラスタ走査リソグラフィ・システム（５００）。露光放射線のマルチビーム源（５０２）は、複数の露光ビームを生成する。ビーム変調器は、プロセッサが生成した電気信号を受信し、所望の露光パターンにより複数の露光ビームを変調する。ビーム変調器（５０６）は、第１の軸に沿って所定の距離だけ複数の露光ビームを偏光し、それにより所望の露光パターンにより第１の軸に沿って複数の画素を露光する。並進ステージは、所望の重なり合う露光線量プロファイルになる第１の軸に沿った画素の以降の露光のために基板を位置決めするために、第２の軸に沿って所定の距離だけ基板を移動する。
2008527750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチビーム同期ラスタ走査リソグラフィ・システムであって、
ａ）出力のところで所望の露光パターンを表す電気信号を生成するプロセッサと、
ｂ）複数の露光ビームを生成する露光放射線のマルチビーム源と、
ｃ）前記プロセッサに電気的に接続している制御入力を有するビーム変調器であって、前記プロセッサが生成した前記電気信号を受信し、所望の露光パターンにより前記複数の露光ビームを変調するビーム変調器と、
ｄ）第１の軸に沿って所定の距離だけ前記複数の露光ビームを偏光し、それにより前記所望の露光パターンにより前記第１の軸に沿って複数の画素を露光するビーム偏光器と、
ｅ）露光する基板を支持する並進ステージであって、所望の重なり合う露光線量プロファイルになる前記第１の軸に沿って、画素の以降の露光のために前記基板を位置決めする第２の軸に沿って所定の距離だけ前記基板を移動する並進ステージと、を備えるシステム。
【請求項２】
露光放射線の前記マルチビーム源が、二次元アレイのマルチビーム源を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
露光放射線の前記マルチビーム源が、複数の電子ビームを生成するマルチ電子ビーム源を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
露光放射線の前記マルチビーム源が、複数の電子ビームを放出する複数の個々にアドレス可能な電子エミッタを備える電界放出アレイを備える請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記電界放出アレイが放出した複数の電子ビームの経路内に位置している二次電子増倍アレイであって、複数の集束電子ビームを生成する二次電子増倍アレイをさらに含む請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記ビーム偏光器が、前記複数の電子ビームを偏光する静電レンズ・アレイをさらに含む請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記ビーム偏光器が、前記プロセッサの出力に電気的に接続している制御入力を備え、前記プロセッサが、前記ビーム偏光器に、前記所望の重なり合う露光線量プロファイルになる第１の軸に沿って所定の距離だけ前記複数の露光ビームを偏光するように指示する信号を生成する請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記並進ステージが、前記プロセッサの出力に電気的に接続している制御入力を備え、前記プロセッサが、前記並進ステージに、前記所望の重なり合う露光線量プロファイルになる第２の軸に沿ってある距離だけ基板を移動するように指示する信号を生成する請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記第２の軸に沿った前記所定の距離が、前記システムのビーム分解能より短い請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
同期ラスタ走査リソグラフィを使用する方法であって、
ａ）複数の露光ビームを生成するステップと、
ｂ）第１のリソグラフィ・パターンにより前記複数の露光ビームを変調するステップと、
ｃ）第１の軸に沿って所定の距離だけ前記変調した複数の露光ビームを偏光し、それにより前記第１のリソグラフィ・パターンで前記第１の軸に沿って、第１の基板位置のとこ
ろで複数の画素を露光するステップと、
ｄ）第２の基板位置に第２の軸に沿って所定の距離だけ基板を並進するステップと、
ｅ）第２のリソグラフィ・パターンにより前記複数の露光ビームを変調するステップと、
ｆ）前記第１の軸に沿って所定の距離だけ前記変調した複数の露光ビームを偏光し、それにより前記第２のリソグラフィ・パターンにより前記第１の軸に沿って前記第２の基板位置のところで複数の画素を露光するステップと、を含み、前記第１の軸に沿って前記変調した複数の露光ビームが偏光する前記所定の距離、および前記第２の軸に沿って前記基板が並進する前記所定の距離のうちの少なくとも一方が、前記基板上の前記第１の軸に沿って露光する前記複数の各画素に対して所望の全露光線量プロファイルを達成するように選択される方法。
【請求項１１】
複数の露光ビームを生成する前記ステップが、２つの次元で前記複数の露光ビームを生成するステップを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数の露光ビームを生成する前記ステップが、複数の電子ビームを生成するステップを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記基板上の前記第１の軸に沿って露光した前記複数の各画素に対する前記所望の全露光線量が、所望の画像を形成するのに必要な線量を低減する重なり合う露光線量を含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記変調した複数の露光ビームが、一定の速度で前記第１の軸に沿って前記所定の距離だけ偏光される請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
露光される前記基板が、一定の速度で前記第２の軸に沿って前記所定の距離だけ並進する請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２の軸が、前記第１の軸に対して垂直である請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記基板上の前記第１の軸に沿って露光した前記複数の各画素に対する前記所望の全露光線量が、混合線量プロファイルを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
前記変調した複数のビームが、前記第１の軸に沿って偏光する前記所定の距離、および前記基板が前記変調した複数のビーム内の収差の影響を低減するために前記第２の軸に沿って並進する前記所定の距離のうちの少なくとも一方を調整するステップをさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１および前記第２の所望のリソグラフィ・パターンにより前記複数のビームを変調するための指示を生成するステップをさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項２０】
前記変調した複数の露光ビームを偏光するステップと、前記基板の所望の領域内に前記所望のリソグラフィ・パターンが露光されるまで、前記基板を並進するステップとを反復するステップをさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項２１】
ａ）前記基板を第３の基板位置に前記第２の軸に沿って所定の距離だけ並進するステップと、
ｂ）第３の所望のリソグラフィ・パターンにより前記複数の露光ビームを変調するステップと、
ｃ）前記第１の軸に沿って所定の距離だけ前記変調した複数の露光ビームを偏光させ、
それにより前記第３の所望のリソグラフィ・パターンで、前記第１の軸に沿って前記第３の基板位置のところで複数の画素を露光するステップと、をさらに含み、
前記変調した複数の露光ビームが、前記第１の軸に沿って偏光する前記所定の距離、および前記基板が前記第２の軸に沿って並進する前記所定の距離のうちの少なくとも一方が、前記基板上の前記第１の軸に沿って露光する前記複数の各画素に対して所望の全露光線量を達成するように選択される請求項１０に記載の方法。
【請求項２２】
同期ラスタ走査リソグラフィを使用するための方法であって、
ａ）第１のリソグラフィ・パターンにより変調される複数の露光ビームを生成するステップと、
ｂ）第１の軸に沿って所定の距離だけ前記複数の変調した露光ビームを偏光させ、それにより前記第１の軸に沿った第１の基板位置のところで複数の画素を露光するステップと、
ｃ）第２のリソグラフィ・パターンにより変調される第２の複数の露光ビームを生成するステップと、
ｄ）前記第１の軸に沿って所定の距離だけ前記複数の変調した露光ビームを偏光させ、それにより前記第１の軸に沿った第２の基板位置のところで複数の画素を露光するステップと、を含み、前記第１および前記第２の基板位置のところでの前記複数の画素の露光が、画像形成処理能力を向上するように重なる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して高処理能力画像形成に関する。多くの周知の画像形成システムは、複雑な形状を画像形成するために単一ビーム照明を使用する。例えば、単一ビーム照明画像形成システムは、陰極線管システムおよびプロッタのような多くの製品で使用される。また、単一ビーム照明画像形成システムは、投影のためのマスク製品および接触リソグラフィを製造するためにリソグラフィ・システムで使用される。さらに、単一ビーム照明画像形成システムは、被加工物上に画像を直接書き込む直接露光システム用に使用される。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、「同期ラスタ走査リソグラフィ・システム」（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｒａｓｔｅｒ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｓｙｓｔｅｍ）という名称の２００５年１月１４日付けの米国仮特許出願第６０／６４４，０７７号の優先権を主張する。米国仮特許出願第６０／６４４，０７７号の全文は、参照により本明細書に組み込むものとする。
【０００３】
本明細書で使用する節のヘッディングは、編成上の目的のためだけのものであって、本願に記載する主題を制限するものと解釈すべきではない。
最近、画像形成処理能力を向上するためにマルチビーム画像形成システムが使用されるようになった。例えば、マルチビーム画像形成システムは、高処理能力・ドット・マトリクス・プリンタ、インク・ジェット・プリンタおよびレーザ・ジェット・プリンタで現在使用されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００４】
添付の図面を参照しながら下記の説明を読めば、本発明の態様をよりよく理解することができる。図面中、類似の参照番号は、いくつかの図面中の類似の構成要素および特徴を示す。図面の縮尺は必ずしも正確なものではない。当業者であれば、添付の図面は説明のためだけのものであることを理解することができるだろう。図面はいかなる意味においても本発明の範囲を制限するためのものではない。
【０００５】
種々の実施形態および例により本発明を説明するが、本発明の教示は、このような実施形態に限定されない。当業者であれば理解することができると思うが、本発明は種々の代替物、修正および等価物を含む。
【０００６】
例えば、本発明の画像形成システムのいくつかの態様を、半導体デバイスを製造するために使用するリソグラフィ・システムにより説明する。しかし、本発明の画像形成システムは多くの用途を有していて、リソグラフィ・システムだけに限定されない。例えば、本発明の画像形成システムは、インク、熱およびレーザ印刷技術のような直接書き込み技術のために、および燐光スクリーン技術のために使用することができる。さらに、本発明の画像形成システムは、単一またはマルチビーム（ペン）システムと一緒に使用することができる。
【０００７】
本発明の方法の個々のステップは、本発明が動作することができる限り、任意の順序および／または同時に実行することができることを理解されたい。さらに、本発明の装置および方法は、本発明が動作することができる限り、任意の数またはすべての記述の実施形態を含むことができることも理解されたい。
【０００８】
本明細書においては、「感光性材料」という用語は、粒子線に対して感光性がある材料
を意味する。粒子線は、光子、電子、イオンまたはＸ線のような任意のタイプの粒子を含むことができる。既知の感度を有する感光性材料の１つの画素の露光時間Ｔｅは下式で表すことができる。
【０００９】
【数１】
2008527750.tif 000003
【００１０】
ここで、ＳＲは感光性材料の感度（例えば、電子線感応材料の場合のμＣ／ｃｍ２、光子感応材料の場合のｍＪ／ｃｍ２）であり、ＥＤは、露光ビームの電流密度（例えば、電子ビームをベースとする書き込みシステムの場合のＡ／ｃｍ２、光ビームをベースとする書き込みシステムの場合のｍＷ／ｃｍ２）である。
【００１１】
単一ビーム・システムの場合には、所与の領域内でリソグラフィ・パターンを露光する（書き込む）ための最大全サイクル時間は下式で表すことができる。
【００１２】
【数２】
2008527750.tif 000004
【００１３】
ここで、Ｔｅは１つの画素の露光時間であり、Ｎｐｉｘｅｌｓは露光領域内の画素数である。必要な位置分解能ＧＲがスポット・サイズまたはスポット分解能（Ｒｍｉｎ）より大きいかまたは等しい場合の露光領域内の画素数は下式で表すことができる。
【００１４】
【数３】
2008527750.tif 000005
【００１５】
ここで、Ｌは露光領域の長さであり、Ｗは露光領域の幅である。しかし、直接書き込みリソグラフィの場合のように、位置分解能ＧＲがスポット・サイズまたはスポット分解能Ｒｍｉｎより小さい場合には、潜在的画素数は、グリッド分解能の関数になり、下式で表すことができる。
【００１６】
【数４】
2008527750.tif 000006
【００１７】
それ故、正確な位置決め制御要件を含む単一ビーム・システムの場合には、サイクル時間は下式で表すことができる。
【００１８】
【数５】
2008527750.tif 000007
【００１９】
サイクル時間を短縮するために、複数の露光ビームを使用することができる。本発明によるマルチビーム・リソグラフィ・システムは、同じ速度で複数のビームまたはペンを同期状態で移動する同期走査アーキテクチャを使用する。各ビームまたはペンは、個々に書き込み（露光）を行うことができる。サイクル時間は、下式で表すことができる露光領域内のビームの数Ｎｂｅａｍｓにより短縮することができる。
【００２０】
【数６】
2008527750.tif 000008
【００２１】
ここで、Ｄｂｅａｍは、ＸおよびＹ対称のビーム間の距離である。所望の露光領域を露光する複数のビームのサイクル時間ＴＣは、下式により表すことができる。
【００２２】
【数７】
2008527750.tif 000009
【００２３】
それ故、画素の位置要件が厳しい場合、すなわち、ＧＲ＜Ｒｍｉｎである場合には、全サイクル時間ＴＣは、位置分解能ＧＲの平方に反比例して変化する。これらのシステムでリソグラフィの位置分解能を２倍にし（ＧＲを２倍低減し）、サイクル時間ＴＣを一定に維持するためには、電流密度ＥＤを４倍増大するか、またはビーム数を４倍増大しなければならない。
【００２４】
もちろん、実際には、実施することができる電流密度の大きさおよびビームの数には制限がある。これらの実際の制限は、位置分解能を高く維持するマルチビーム同期走査リソグラフィ・システムから高処理能力を得る場合有意な障害になる。
【００２５】
本発明による画像形成システムは、画像忠実度を改善し、画像形成処理能力を改善するために、露光媒体のしきい値特性と一緒に複数の露光ビームを使用する。本発明の方法および装置の堅牢性を証明するために、比較的低い解像点エネルギーによりシミュレーションを行った。図１Ａは、本明細書に記載するシミュレーションで使用する分解能の低い１６ｎｍの方形電子ビームのための点エネルギー・プロファイル１００のシミュレーションである。
【００２６】
図１Ｂは、１つの軸に沿って一定の速度で１つの方向に走査される、図１Ａの点エネルギー・プロファイル１００の線量プロファイル１５０のシミュレーションである。線量プロファイル１５０を、約３倍のスポット・サイズ、または本明細書に記載する例の場合には４８ｎｍに付勢するビームについてシミュレーションした。所望の最終画像を、所望のグリッド分解能ＧＲと等しい増分で、２つの次元で電子ビームを走査することにより生成
する。
【００２７】
図２Ａは、本発明による１つの軸に沿って一定の速度で２つの次元での所望のグリッド分解能ＧＲ増分で走査される、図１Ａのエネルギー・プロファイル１００のマルチスキャン線量プロファイル２００のシミュレーションである。電子ビームには、本明細書に記載する例の場合には両方の次元で４８ｎｍである約３倍のスポット・サイズに対して付勢される。マルチスキャン線量プロファイル２００のシミュレーションは、高コントラスト画像を形成することができること示す高コントラスト線量プロファイルを示す。
【００２８】
図２Ｂは、理想的な方形波プロファイルを含む、図１Ａの起動エネルギー・プロファイルと比較する図２Ａのマルチスキャン線量プロファイル２００の断面図２５０である。図２Ｂの断面２５０は、本発明のマルチスキャン方法が、起動ビーム・プロファイルにより影響を受けないことを示す。この結果は、起動ビーム・プロファイルに特に影響を受けるリソグラフィ分解能を有する周知の走査方法の特性とは対照的である。
【００２９】
リソグラフィ・システムの処理能力は、通常、システムで使用する必要な線量、分解能、設置精度およびビーム数のようないくつかのパラメータの関数である。複数の露光ビームおよび現像媒体のしきい値レスポンスを使用する本発明によるリソグラフィ・システムは、システムの処理能力に依存する設置精度を持たない。それ故、一実施形態の場合には、本発明によるリソグラフィ・システムは、周知のマルチビーム・リソグラフィ・システムより有意に短いサイクル時間を提供するために、マルチビーム源および露光媒体のしきい値特性を使用する。
【００３０】
本発明の一実施形態の場合には、名目スポット分解能と比較した場合、重なる走査（露光）ＮＰの数だけ、全点電流密度ＥＤが増大するように、走査中露光ビームが重なる。ＮＰは下式で表すことができる。
【００３１】
【数８】
2008527750.tif 000010
【００３２】
それ故、複数の露光ビームおよび露光媒体のしきい値特性を使用する本発明によるリソグラフィ・システムのサイクル時間ＴＣは下式で表すことができる。
【００３３】
【数９】
2008527750.tif 000011
【００３４】
それ故、本発明のマルチビーム方法を使用するリソグラフィ・システムのサイクル時間ＴＣは、スポット・サイズまたはスポット分解能Ｒｍｉｎの平方に反比例し、位置のグリッド要件に左右されない。スポット・サイズまたはスポット分解能Ｒｍｉｎは、通常、グリッド分解能ＧＲより遥かに大きい。それ故、本発明のマルチビーム方法を使用するリソグラフィ・システムのサイクル時間ＴＣは、従来技術のリソグラフィ・システムより有意に短い。所与の位置を完全に露光する全線量が、一部は重なる露光ビームにより得られる
ので、サイクル時間ＴＣが短縮する。
【００３５】
下記の例は、本発明によるマルチビーム方法を使用することにより達成することができるサイクル時間ＴＣの短縮を示す。１０μＣ／ｃｍ２に等しいレジスト感度ＳＲ、１００Ａ／ｃｍ２に等しい電流密度ＥＤ、０．０２５μｍに等しいスポット・サイズＲｍｉｎ、０．００２μｍに等しい最小設置分解能ＧＲを有するレジストを露光するための周知の走査方法のサイクル時間ＴＣは、７，８１２秒（１時間当たり０．４６サイクル）に等しい。対照的に、同じパラメータを有する本発明によるマルチビーム方法を使用するサイクル時間ＴＣは、５０秒（１時間当たり７２サイクル）である。それ故、本発明のマルチビーム方法を使用するリソグラフィ・システムは、スポット・サイズＲｍｉｎに等しい最小設置分解能ＧＲを有するリソグラフィ・システムの処理能力に匹敵する処理能力を達成することができる。
【００３６】
サイクル時間ＴＣを短縮する他に、本発明のリソグラフィ・システムは、視野を円滑に混合するために同期走査を使用することができる。また、書き込み点（ペン）のところに含まれているかも知れないビーム内のノイズ、非対称、収差および他の欠陥の影響を低減するために同期走査を使用することができる。さらに、本発明の同期走査は、線量を制御するためにも使用することができる。
【００３７】
図３Ａは、周知のリソグラフィ・システムの高分解能用途には適していない品質の低い書き込みビームの点エネルギーの分布３００である。図３Ｂは、図３Ａの点エネルギーの分布３００を使用するマルチスキャン線量プロファイル３５０のシミュレーションである。マルチスキャン線量プロファイル３５０のシミュレーションは、本発明によるマルチスキャンを行う方法を使用することにより、うまく形成されたエネルギー密度プロファイルを達成することができることを示す。
【００３８】
本発明の一実施形態の場合には、線量プロファイルは重なる混合線量プロファイルを形成する。線量プロファイルを混合することにより複雑な画像を形成することができる。また、線量プロファイルを混合することにより、マルチビーム・システムの各ビーム間の境界を横切るパターンの継ぎ合わせ（ｓｔｉｔｃｈｉｎｇ）および／または併合（ｍｅｒｇｉｎｇ）を容易に行うことができる。図４Ａは、線量混合を容易にする露光パターン４００である。図４Ｂは、図４Ａの露光パターン内の線量プロファイルの混合を示すマルチスキャン・エネルギー密度プロファイル４５０のシミュレーションである。図４Ｂのマルチスキャン・エネルギー密度プロファイル４５０のシミュレーションは、周知のリソグラフィ・システムによっては達成するのが難しいか、または不可能な複雑な連続線量プロファイルを形成する断面パターンの混合を示す。
【００３９】
図５Ａは、本発明による同期走査マルチビーム・リソグラフィ装置５００のブロック図である。ソース・アレイ５０２は、露光放射線の複数のビームを発生する所定の中心上に配置されているビーム発生コラムを含む。ソース・アレイ５０２は、光ビーム、電子ビーム、イオン・ビームおよびＸ線ビームを含む任意のタイプの露光放射線の複数のビームを発生することができる。ソース・アレイ５０２が発生する所望のビーム数は、露光放射線によりリソグラフィ的に形成または印刷される所望の領域により決まる。
【００４０】
複数のビーム変調器が、複数の露光ビームのうちの少なくともいくつかを変調する。ある実施形態の場合には、ソース・アレイ５０２は、図５Ａに示すように、また図８のマルチ電子ビーム・ソース８００のところで説明するように、複数のビーム変調器を含む。多くの実施形態の場合には、露光放射線の複数の各ビームが、複数のビーム変調器のうちの１つにより変調される。
【００４１】
多くの実施形態の場合には、同期マルチビーム・リソグラフィ装置５００は、複数のビーム変調器の制御入力に電気的に接続している出力を有するプロセッサ５０４またはデータ生成装置を含む。プロセッサ５０４またはデータ生成装置は、所望の露光パターンにより露光放射線の複数のビームを変調するように、複数のビーム変調器に指示する電気信号を発生する。
【００４２】
またブロック図５００も、所定の距離だけＹ軸方向（図５Ｂに示す）にすべてのビームを同時に偏光させる同期ビーム偏光器５０６を示す。多くの実施形態の場合には、同期ビーム偏光器５０６は、一定の速度でＹ軸方向にすべてのビームを同時に偏光する。多くの実施形態の場合には、プロセッサ５０４またはデータ生成装置は、ビーム偏光器５０６の制御入力に電気的に接続している少なくとも１つの出力を含む。プロセッサ５０４は、ビーム偏光のタイミングを制御する。
【００４３】
さらに、ブロック図５００は、露光ビームで照射されている基板５１０または被加工物がＸ軸方向（図５Ｂに示す）に移動する同期並進ステージ５０８を示す。多くの実施形態の場合には、露光ビームにより照射されている基板５１０または被加工物は、一定の速度でＸ軸の方向に移動する。多くの実施形態の場合には、プロセッサ５０４またはデータ生成装置は、同期並進ステージ５０８の制御入力に電気的に接続している出力を含む。プロセッサ５０４は、図５Ｂに示す同期並進ステージ５０８の走査のタイミングを制御する。
【００４４】
図５Ｂは、図５Ａの同期走査マルチビーム・リソグラフィ装置の動作の略図５５０である。本発明を説明するために、略図５５０は、リソグラフィ・プロセス中、非同期的に変調（書き込み／非書き込み）される１つの光ビーム５５２を示す。また、略図５５０は、ビーム偏光器５０６によりＹ軸方向に所定の距離だけ、１つの光ビーム５５２が同期状態で偏光される同期ビーム偏光５５４も示す。多くの実施形態の場合には、光ビームは、一定の速度で所定の距離だけ同期状態で偏光される。
【００４５】
さらに、略図５５０は、露光ビームにより照射されている基板５１０または被加工物が、Ｘ軸方向に沿って移動する同期ステージの並進または走査５５６を示す。多くの実施形態の場合には、基板５１０は、一定の速度でＸ軸方向に沿って移動する。
【００４６】
例えば、ソース・アレイ５０２の露光ビームは、５００μｍのグリッドの中心（すなわち、Ｄｂｅａｍ＝５００μｍ）上に配置することができ、ビーム偏光器５０６により一定の速度で５μｍだけＹ軸の方向に同時に偏光することができる。５μｍ×５００μｍの露光は、並進ステージ５０８が５００μｍ移動した後ですべてのビームに対して行われる。このプロセスは、所望の露光パターン内の各画素が露光されるまで、以降の５μｍ（ミクロン）のＹ軸方向のステージの移動により反復して行われる。全領域が同時に露光（書き込み）される。
【００４７】
図６は、本発明による感光性材料に２つの画像を形成する単一ビーム・マルチスキャン書き込み動作の順序を示す略図６００である。略図６００は、「オン」および「オフ」状態でのビーム変調６０２を示す。また、略図６００は、０〜１００％の相対線量プロファイル６０４も示す。さらに、略図６００は、スポット・サイズがＳＲのビームを有する結果として得られる１つの走査画像６０６も示す。
【００４８】
さらに、略図６００は、複数の重なり走査６０８を示す。線量しきい値は、１つの軸で基板または被加工物に対する重なり走査中にビームが移動している時に、所定の時間中ビームに付勢し、消勢することにより線量しきい値に達する。ＸおよびＹ方向に基板に対してスポット・サイズＳＲのビームを並進させることにより、複数の重なり走査が行われる。位置分解能ＧＲが増大すると、露光が反復して重なる。結果として得られる画像は、感
光性材料のしきい値１００％の線量レーザに達してスポット・サイズＳＲの領域を有する。当業者であれば、一方の軸内のビーム変調および他方の軸の重なりの長さの両方を変化させることにより、任意の形状を生成することができることを理解することができるだろう。
【００４９】
図７は、本発明による同期マルチビーム・リソグラフィを実行する方法のフローチャート７００である。第１のステップ７０２において、全基板または被加工物に書き込まれるパターンのデータが入手される。第２のステップ７０４において、データが所望の画素・フォーマットに変換される。所望の画素・フォーマットは、露光放射線のマルチビームの書き込み順序を定義するために、データを解釈しおよび使用することができるフォーマットである。第３のステップ７０６において、基板はマルチビーム・アレイに対してある位置に移動する。
【００５０】
第４のステップ７０８において、個々の画素内にデータを書き込むために、各露光ビームに付勢されるか、または消勢される。第５のステップ７１０において、次元のビームＤｂｅａｍ間の領域が、付勢されるかまたは消勢されたビームに露光されるまで、次の位置に対してこの方法が反復して行われる。第６のステップ７１２において、基板により画定された全領域上でこの方法が反復して行われる。第７のステップ７１４において、次の基板に対して方法全体が反復して行われる。当業者であれば、ビームのレイアウト、ソース・アレイのサイズ、相対的な基板移動を特定の用途に対して最適化することができることを理解することができるだろう。
【００５１】
図８は、本発明による同期ラスタ走査リソグラフィを実行するためのマルチ電子ビーム・ソース８００の実施形態である。マルチ電子ビーム・ソース８００は、電子ビーム感応材料を露光するために複数の電子ビームを放出する電界放出アレイ８０２を含む。図の実施形態の場合には、電界放出アレイ８０２は、複数の電子を放出するために、個々に付勢することができる１つまたは複数のチップのクラスタである。二次電子増倍アレイ８０４は、電界放出アレイ８０２が発生した電子の経路内に位置する。
【００５２】
電界放出アレイ８０２の出力は、集束ビーム８０８のアレイを形成する静電レンズ・アレイ８０６により集束される。ある実施形態の場合には、静電レンズ・アレイ８０６も、図に示すように、ＷＰ面のところでＸ軸方向およびＹ軸方向のうちの少なくとも一方で集束ビーム８０８のアレイを偏光する。集束ビーム８０８のアレイは、感光性材料８１２でコーティングされている頂面を有する基板８１０の方向を向いている。一実施形態の場合には、集束ビーム８０８のアレイは、二次元アレイである。二次元アレイを使用することにより、特定のソース領域内のビームの数が増大し、そのためリソグラフィの処理能力が増大する。当業者であれば、本明細書に記載する画像形成および走査技術を多数の他のデバイスに適用することができることを理解することができるだろう。
等価物
種々の実施形態および例により本発明を説明してきたが、本発明はこのような実施形態に限定されない。それどころか、当業者であれば理解することができると思うが、本発明は、添付の特許請求の範囲に記載する精神および範囲から逸脱することなしに、種々の代替物、修正および等価物を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１Ａ】本明細書に記載するシミュレーションで使用する分解能の低い１６ｎｍの方形電子ビームのための点エネルギー・プロファイルのシミュレーション。
【図１Ｂ】１つの軸に沿って一定の速度で１つの方向に走査される、図１Ａの点エネルギー・プロファイルの線量プロファイルのシミュレーション。
【図２Ａ】本発明による１つの軸に沿って一定の速度で二次元内で増大する所望のグリッド分解能ＧＲで走査される、図１Ａのエネルギー・プロファイルのマルチスキャン線量プロファイルのシミュレーション。
【図２Ｂ】理想的な方形波プロファイルを含む、図１Ａの起動エネルギー・プロファイルと比較する図２Ａのマルチスキャン線量プロファイルの断面図。
【図３Ａ】周知のリソグラフィ・システムの高分解能用途には適していない品質の低い書き込みビームの点エネルギーの分布。
【図３Ｂ】図３Ａの点エネルギーの分布を使用するマルチスキャン線量プロファイルのシミュレーション。
【図４Ａ】線量混合を容易にする露光パターン。
【図４Ｂ】図４Ａの露光パターンの線量プロファイルの混合を示すマルチスキャン・エネルギー密度プロファイルのシミュレーション。
【図５Ａ】本発明による同期走査マルチビーム・リソグラフィ装置のブロック図。
【図５Ｂ】図５Ａの同期走査マルチビーム・リソグラフィ装置の動作の略図。
【図６】本発明による感光性材料に２つの画像を形成する単一ビーム・マルチスキャン書き込み動作の順序を示す略図。
【図７】本発明による同期マルチビーム・リソグラフィを実行する方法のフローチャート。
【図８】本発明による同期ラスタ走査リソグラフィを実行するためのマルチ電子ビーム・ソースの実施形態。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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