(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電エネルギ粒子のビームをターゲットに照射する方法であって、
放射に対し透過性の複数のアパーチャ（２４）を有するパターン定義装置（４）を配する工程と、
照明ワイドビーム（ｌｂ）によって前記パターン定義装置を照明し、該照明ワイドビームは前記アパーチャを通過して該パターン定義装置を横切り、以って、対応する複数のビームレットからなるパターン化ビーム（ｐｂ）を形成する工程と、
前記ターゲット（１６）の位置において前記パターン化ビームからパターン画像（ｐｍ）を形成する工程であって、該パターン画像は、該ターゲット上の複数のパターンピクセル（ｐｘ）をカバーする前記複数のアパーチャの少なくとも一部分の画像（ｂ１）を含む工程と、
前記ターゲット（１６）と前記パターン定義装置（４）の間の相対運動を引き起こして、ビーム露光が実行されるべきエリア（Ｒ１、Ｒ２）にわたる経路に沿って前記ターゲット上における前記パターン画像の移動を生成し、該エリアにおいて複数のパターンピクセルを露光する工程であって、前記経路は、各一般的方向（ｄ１、ｄ２）を延伸する部分から構成され、前記エリアは、規則的な配置の複数のパターンピクセル（ｐｘ）から構成され、前記エリアは、前記一般的方向（ｄ１、ｄ２）を横断して計測された全幅（Ｒｘ、Ｒｙ）を有し、前記経路に沿った前記移動は、順次の露光の前記エリアをカバーする、複数のストライプ（ｓ１―ｓｎ；１８１−１８３；１８７−１８９）を定義する工程と、を含み、
前記複数のストライプは、各走査が、夫々の一般的方向（ｄ１、ｄ２）を有する、少なくとも２つの走査によって描画され、前記一般的方向は、走査間で変更され、
各ストライプは、厳密に、前記走査のうちの一つに属し、
各走査の前記ストライプは、実質的に、同一の走査、即ち、前記一般的方向の夫々に沿って、互いに平行に走り、前記ストライプは、夫々、主方向に交差して計測された幅（ｙ０、ｘ０）を有し、各走査に対して、一の走査の前記ストライプの前記幅（ｙ０、ｘ０）は、全幅（Ｒｙ、Ｒｘ）をカバーするものに結合され、
各走査は、夫々の前記走査の間に露光し得る、パターンピクセルの、複数の部分グリッド（Ｇ１、Ｇ２）のうちの一つと関連があり、前記複数の部分グリッド（Ｇ１、Ｇ２）は相互に異なり、全体としてビーム露光が実行される前記エリアに含まれる、完全な複数のパターンピクセル（ｐｘ）に結合される
方法。
【請求項２】
同一の走査に属するストライプのグループは、時間的に順次描画される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
同じ一般的方向で描画されたストライプが、前記一般的方向に対して交互に変わる（alternating）方向に描画される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
各走査の前記ストライプは、均一の幅（ｙ０、ｘ０）である、請求項１乃至３のいずれか一に記載の方法。
【請求項５】
各走査において、前記ストライプは、前記ストライプの各幅（ｙ０）に対応して、互いに横方向のオフセットして露光される、請求項１乃至４のいずれか一に記載の方法。
【請求項６】
同じ走査の２つのストライプ（ｓ１１、ｓ２１）の重なった範囲（９６）において、少なくとも一つの走査の前記ストライプ、好ましくは、すべての走査の前記ストライプは重なり、
前記２つのストライプのうち、一つのストライプのパターンピクセルの目標位置（nominal position）は、該２つのストライプのうち、他のストライプのパターンピクセルに対応する目標位置で、重なっており、
複数のパターンピクセルは、課せられたパターンに関して相補的な方法で、２つの重なっているストライプに露光される、請求項１乃至４のいずれか一に記載の方法。
【請求項７】
順次の走査（複数）の前記一般的方向（ｄ１、ｄ２）は、互いに直交する、請求項１乃至６のいずれか一に記載の方法。
【請求項８】
複数のストライプは、２つの走査で描画される、請求項１乃至７のいずれか一に記載の方法。
【請求項９】
走査のうちの少なくとも一つの走査、好ましくは各走査において、複数のストライプが描画され、
各走査の前記複数のストライプは、空間的に隣接するストライプの、少なくとも２つのグループに分布すると共に、前記ストライプは、各ストライプが非隣接の異なるグループに後続され時系列で描画されるか、又は、ストライプの各グループが非隣接の異なるグループに後続され、グループの順序に応じたグループで、ストライプが描画される時系列で描画される、請求項１乃至８のいずれか一に記載の方法。
【請求項１０】
ターゲット（１６）と前記パターン定義装置（４）との間での相対運動を引き起こす間、ターゲットステージ（６）は使用され、前記ターゲットステージ（６）は、少なくとも二つの一般的方向に沿って、前記ターゲット（１６）を連続的に移動するように構成され、前記少なくとも二つの一般的方向のうちのいずれかに沿った第１の距離の移動の間に発生する、目標位置からのオフセットは、第１の距離の端数より常に小さく、前記端数は、０．００１のオーダーの値である、請求項１乃至９のいずれか一に記載の方法。
【請求項１１】
照明システム（３）と、
パターン定義装置（４）と、
投影光学系（５）と、
ターゲットステージ（６）と、
を備え、
前記照明システム（３）は、荷電粒子のビームを生成し、前記パターン定義装置（４）を照明する、照明ワイドビーム（ｌｂ）に、生成したビームを形成するように構成され、前記パターン定義装置（４）は、複数のビームレットから構成されるパターン化ビームに、前記照明ワイドビームの形状を形成するように構成され、前記投影光学系（５）は、ターゲットの位置のパターン画像（ｐｍ）に、前記パターン化ビームを形成し、以って、ターゲット（１６）上の複数のパターンピクセル（ｐｘ）を露光するように構成され、
前記ターゲットステージ（６）は、前記ターゲット（１６）と、前記パターン定義装置（４）間の相対運動を引き起こすように構成される、請求項１乃至１０のいずれか一に記載の方法を実行するよう構成された、荷電粒子マルチビーム処理装置。
【請求項１２】
前記ターゲットステージ（６）は、少なくとも２つの前記一般的方向に沿って前記ターゲット（１６）を連続的に移動するように構成され、少なくとも２つの前記一般的方向のいずれかに沿った、第１の距離の移動中に発生する、目標位置からのオフセットは、常に、前記第１の距離の小さな端数より小さく、該端数は、０．００１オーダーの値である、請求項１１に記載の荷電粒子マルチビーム処理装置。
【請求項１３】
前記ターゲットステージは、ターゲットプレートで、Ｘ方向、及びＹ方向に、高いステージ速度を可能にする、空気軸受けを備える、請求項１２に記載の荷電粒子マルチビーム処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１５年３月１８日の出願の欧州特許出願ＥＰ１５１５９６１７．８に係る優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は、引用をもって本書に繰込み記載されたものとする。
本発明は、荷電粒子マルチビーム処理装置を用いて、荷電エネルギ粒子のビームによって、基板又はターゲットの表面にパターンを形成する方法に関する。より詳細には、本発明は、ターゲットに所望のパターンを描画するために、荷電粒子によって形成されるエネルギ放射のビームを該ターゲットに照射する方法であって、以下のステップ：
・前記放射に対し透過性の複数のアパーチャを有するパターン定義装置を配すること、
・照明ワイドビームによって前記パターン定義装置を照明し、該照明ワイドビームは前記アパーチャを通過して該パターン定義装置を横切り、以って、対応する複数のビームレットからなるパターン化ビームを形成すること、
・前記ターゲットの位置において前記パターン化ビームからパターン画像を形成すること、ここに、該パターン画像は該ターゲット上の複数のパターンピクセルをカバーする前記複数のアパーチャの少なくとも一部分の像を含むこと、及び
・前記ターゲットと前記パターン定義装置の間の相対運動を引き起こして、ビーム露光が実行されるべきエリアにわたる経路に沿って前記ターゲット上における前記パターン画像の移動を生成し、該エリアにおいて複数のパターンピクセルを露光すること
を含み、前記経路は、各一般的方向を延伸する部分から構成され、前記エリアは、規則的な配置の複数のパターンピクセルから構成され、前記エリアは、前記一般的方向を横断して計測された全幅を有し、前記経路に沿った前記移動は、順次の露光の前記エリアをカバーする、複数のストライプを定義する。
【背景技術】
【０００２】
上述のタイプの方法及びそのような方法を使用する荷電粒子マルチビーム処理装置は従来技術において既知である。とりわけ、本出願人は、荷電粒子光学パターン定義（ＰＤ）装置及び該装置で使用されるマルチビーム描画方法に関し本出願人名義の幾つかの特許に記載されているような荷電粒子マルチビーム装置を実現している。例えば、１９３ｎｍ液浸リソグラフィ用のフォトマスクの、ＥＵＶリソグラフィ用のマスクの及びインプリントリソグラフィ用のテンプレート（１×マスク）の、最先端の複合体を実現可能にする５０ｋｅＶ電子マルチビーム描画機は、これはｅＭＥＴ（electron Mask Exposure Tool）又はＭＢＭＷ（multi-beam mask writer）と称されるが、６インチ（６”）マスクブランク基板の露光のために使用されている。更に、ＰＭＬ２（Projection Mask-Less Lithography）とも称されるマルチビームシステムは、シリコンウェハ基板に電子ビーム直接描画（ＥＢＤＷ）を適用するために使用されていた。上記のタイプのマルチビーム処理装置は、以下においては、マルチビーム描画機、又は略してＭＢＷ、と称する。
【０００３】
ＭＢＷの典型的な具体例として、本出願人は、基板における８１．９２μｍ×８１．９２μｍの寸法のビームアレイフィールド内に５１２×５１２（＝２６２，１４４）本のプログラマブルビームレットを含む２０ｎｍのトータルビームサイズを実現する５０ｋｅＶ電子描画ツールを実現している。このシステム（以下において「ＭＢＭＷツール」と称する）では、基板は、典型的には、電子ビーム感応性レジストで被覆された６インチマスクブランク（これは６インチ×６インチ＝１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍの面積と６インチ／４＝６．３５ｍｍの厚みを有する）である；更に、マルチビーム描画はレジスト被覆１５０ｍｍシリコンウェハに対しても可能である。
【０００４】
ＭＢＭＷツールのような典型的なＭＢＷの電流密度は１Ａ／ｃｍ２程度しかない。２０ｎｍのビームサイズを使用し、２６２，１４４本のプログラマブルビームレットをすべて「オン」にした場合、最大電流は１．０５μＡである。この具体例では、ＭＢＷカラムの１σブラー（sigma blur）は、実験的に実証されているように、凡そ５ｎｍである。
【０００５】
ビームサイズを例えば２０ｎｍから１０ｎｍに変化させることは可能である。これは、２００：１で縮小するカラムでは、４μｍ×４μｍの開口サイズの代わりに２μｍ×２μｍの開口サイズのアパーチャを有する異なるアパーチャアレイプレート（ＡＡＰ）を使用するのが簡明である。本出願人の米国特許第８５４６７６７号において概説されているように、ビームサイズの変化は、トータルサイズ、アパーチャ間隔、アパーチャ形状等のような幾何学的パラメータが異なるマルチプルアパーチャアレイを有するＡＡＰの空間的調整によって現場で実現されることもある。
【０００６】
１０ｎｍのビームサイズを使用し、基板に４Ａ／ｍ２程度の電流密度を提供する場合、２６２，１４４本のプログラマブルビームレット（これらのビームレットはすべて「オン」）の電流は、またしても最大で１．０５μＡである。従って、この場合も、カラムを貫通する電流によるカラムの１σブラーの変化は事実上存在しない。
【０００７】
ＭＢＷ製造機の第一世代では、「オン」状態のすべての２６２，１４４個のプログラマブルビームレットに対して、約１μＡの電流を流す、２０ｎｍと１０ｎｍのビームをターゲットとした。ＭＢＷ製造機のこの世代に続き、より小さいビームサイズ、例えば、８ｎｍさえも使用し、同時に、例えば、基板上の８１．９２μｍ×８１．９２μｍのビームアレイフィールドに、６４０×６４０＝４０９，６００個のビームレットを提供する案があった。電流密度の上限値が４Ａ／ｃｍ２を維持することは、電流値（すべてのビームレットが「オン」）の上限値が１．０５μＡであることを確実にするだろう。例えば、５ｎｍのビームサイズを使用することは、例えば、基板上の上記のビームアレイフィールド内の１０２４×１０２４＝１０４，８５７６個のプログラマブルビームレットを提供でき、これも、電流密度の上限値が４Ａ／ｃｍ２で、電流値（すべてのビームレットが「オン」）の上限値が、１．０５μｍである。
【０００８】
工業上の応用については、非常に厳しいＭＢＷ性能要求が、小さい限界寸法（Critical Dimension）（ＣＤ；最小特徴サイズとも称される）の達成に関して課され、とりわけ小さいフィールド（例えばＭＢＷビームアレイフィールドのエリア）内におけるローカルＣＤ均一性（Local CD Uniformity）（ＬＣＤＵ）のナノメートルレベルでの３σ又は６σ変動の達成並びに基板（例えば６インチマスクブランク又は３００ｍｍシリコンウェハ）上のＭＢＷ描画フィールド全体にわたるグローバルＣＤ均一性（Global CD Uniformity）（ＧＣＤＵ）のナノメートルレベルでの３σ又は６σ変動の達成に関して課されている。
【０００９】
更に、特別に適合された露光線量プロファイルによってラインエッジ位置を微調整することが望まれる。更に、そのような微調整は、ＭＢＷビームアレイフィールド（ローカル）内でだけではなく、基板上のＭＢＭＷ描画フィールド全体（グローバル）にわたっても適合的であるべきである。
【００１０】
本出願人のＭＢＷアーキテクチャを用いることにより、小さいＣＤ値を達成することは可能であり、小さいＬＣＤＵ及びＧＣＤＵ値も達成することは可能である。しかしながら、非常に小さいＬＣＤＵ及びＧＣＤＵ値の非常に要求が厳しいＭＢＷ仕様を満たすためには、追加の微修正が必要である。なお、この場合も、用語「ローカル」及び「グローバル」は、夫々、小フィールド（例えばＭＢＷビームアレイフィールドのエリア）及び基板上のＭＢＷ描画フィールド全体をいう。
【００１１】
出願人名義の米国特許第８３７８３２０号は、ターゲット（基板）が露光されたストライプのシークエンスに露光される、「軟接触（Soft-Butting）シングルパス方式」を目的とする、マルチビーム描画方法を記載する。露光されたストライプは、一方向（例えば、＋Ｘ方向）と逆方向（―Ｘ方向）に、ターゲットが設置された、ターゲットステージの手段によって、機械的に基板を走査して実現される。一つのストライプの露光から、次のストライプの露光まで移動するために、基板は、ストライプ幅、又は対応する距離に対して垂直方向に移動され、ストライプが重なる場合には、選択された重なったストライプに依存する、より短い距離、基板は垂直方向に移動される。ストライプの露光方向のステージ速度は高い、即ち、ストライプの露光方向のステージ速度は、ｍｍ／ｓのオーダーである。ストライプ露光方向における、高いステージ速度は、長いストライプ長（例えば、１３２ｍｍ×１０４ｍｍのマスクフィールドを露光するときに、ストライプ長が１３２ｍｍである場合）による描画時間を受け付けることを達成するために必須である。逆方向でのステージ速度は高くなくても良い。なぜなら、逆方向での距離の上限値は、約０．１ｍｍのストライプ幅であるからである。例えば、出願人による実現されたＭＢＷツールにおいて、基板上のビームアレイフィールドは、ｃ．８２μｍ×８２μのエリアをカバーするので、この場合、露光ストライプは、幅８２μｍである。
【００１２】
出願人名義の米国特許出願公開第２０１５／００２８２３０号の概要に記載の通り、ストライプ境界誤差の、より良い削減は、「５０％重なりダブルパス方式」との呼称になる、マルチビーム露光方法を実装することによって達成され、「５０％重なりダブルパス方式」において、ストライプの第２の組み合わせが、５０％重なっており、半分が露光された状態で、ストライプの第１の組み合わせが、露光点の半分で露光される。従って、ストライプ露光の両方のセットが、共に、望まれる露光になったパターンを実現する。上記の特許文献においても指摘する通り、ストライプ描画順序は、「複数のストライプ」方法を用いることで、抵抗の加熱、抵抗の荷電、基板の加熱の効果を強く低減するように、選択されても良い。ここで、「複数のストライプ」方法とは、露光が、所定の順序、及び分布によって、面を横切るように分布した、複数のストライプに分割される方法である。複数のストライプ方法は、「軟接触シングルパス方式」、「５０％重なりダブルパス方式」を含む、多様な描画技術によって実現できる。なお、特許文献１，２の全記載事項は引用をもって、本願に記載されているものとみなす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第８３７８３２０号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１５／００２８２３０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
以下の分析は本願によりなされたものである。米国特許第８３７８３２０号、及び米国特許出願公開第２０１５／００２８２３０号の、出願人の既述の方法は、ＭＢＷツールとの描画品質に対する明確な進歩をすでに生み出すが、更なる向上が望まれる。特に、ビームアレイフィールドにおいて、増加レベルを平滑化して、誤配置を更に減少させることは、常に必要である。ローカルかつグローバルな限界寸法の均一性（Local and Global Critical Dimension Uniformity; LCDU, GCDU）に対する厳しい要求は増しているので、ＬＣＤＵ、ＧＤＣＵが、夫々に、そして、ローカルかつグローバルなパターン配置精度（「登録」）において、追加の革新が、必要である。
【００１５】
上記の観点から、本願発明は、上述の先行技術のこれらの欠点を克服することを目的とする。より詳しくは、本願発明は、一局面において更なる描画装置の向上に資することを目的とする。本願発明は、更に他の局面において、描画パターンの誤配置の一層の減少に資することを目的とする。本願発明の更なる他の局面において、ローカルかつグローバルなパターン配置精度の一層の改善に資することを目的とする。本願発明のその他の局面は、本願の記載全体から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一視点により、荷電エネルギ粒子のビームをターゲットに照射する方法が提供される。該方法は、
放射に対し透過性の複数のアパーチャを有するパターン定義装置を配する工程と、
照明ワイドビームによって前記パターン定義装置を照明し、該照明ワイドビームは前記アパーチャを通過して該パターン定義装置を横切り、以って、対応する複数のビームレットからなるパターン化ビームを形成する工程と、
前記ターゲットの位置において前記パターン化ビームからパターン画像を形成する工程であって、該パターン画像は、該ターゲット上の複数のパターンピクセルをカバーする前記複数のアパーチャの少なくとも一部分の画像を含む工程と、
前記ターゲットと前記パターン定義装置の間の相対運動を引き起こして、ビーム露光が実行されるべきエリアにわたる経路に沿って前記ターゲット上における前記パターン画像の移動を生成し、該エリアにおいて複数のパターンピクセルを露光する工程であって、前記経路は、各一般的方向を延伸する部分から構成され、前記エリアは、規則的な配置の複数のパターンピクセルから構成され、前記エリアは、前記一般的方向を横断して計測された全幅を有し、前記経路に沿った前記移動は、順次の露光の前記エリアをカバーする、複数のストライプを定義する工程と、を含み、
前記複数のストライプは、各走査が、夫々の一般的方向を有する、少なくとも２つの走査によって描画され、前記一般的方向は、走査間で変更され、
各ストライプは、厳密に、前記走査のうちの一つに属し、
各走査の前記ストライプは、実質的に、同一の走査、即ち、前記一般的方向の夫々に沿って、互いに平行に走り、前記ストライプは、夫々、主方向に交差して計測された幅を有し、各走査に対して、一の走査の前記ストライプの前記幅は、全幅をカバーするものに結合され、
各走査は、夫々の前記走査の間に露光し得る、パターンピクセルの、複数の部分グリッドのうちの一つと関連があり、前記部分グリッドは相互に異なり、全体としてビーム露光が実行される前記エリアに含まれる、完全な複数のパターンピクセルに結合される（態様１）。
（態様２）態様１の方法において、同一の走査に属するストライプのグループは、時間的に順次描画されることが可能である。
（態様３）態様１又は２の方法において、同じ一般的方向で描画されたストライプが、前記一般的方向に対して交互に変わる（alternating）方向に描画されることが可能である。
（態様４）態様１乃至３の何れかの方法において、各走査の前記ストライプは、均一の幅であることが可能である。
（態様５）態様１乃至４の何れかの方法において、各走査において、前記ストライプは、前記ストライプの各幅に対応して、互いに横方向のオフセットして露光されることができる。
（態様６）態様１乃至４の何れかの方法において、同じ走査の２つのストライプの重なった範囲において、少なくとも一つの走査の前記ストライプ、好ましくは、すべての走査の前記ストライプは重なり、
前記２つのストライプのうち、一つのストライプのパターンピクセルの目標位置（nominal position）は、該２つのストライプのうち、他のストライプのパターンピクセルに対応する目標位置で、重なっており、
複数のパターンピクセルは、課せられたパターンに関して相補的な方法で、２つの重なっているストライプに露光されることが可能である。
（態様７）態様１乃至６の何れかの方法において、順次の走査（複数）の前記一般的方向は、互いに直交することが可能である。
（態様８）態様１乃至７の何れかの方法において、複数のストライプは、２つの走査で描画されることが可能である。
（態様９）態様１乃至８の何れかの方法において、走査のうちの少なくとも一つの走査、好ましくは各走査において、複数のストライプが描画され、
各走査の前記複数のストライプは、空間的に隣接するストライプの、少なくとも２つのグループに分布すると共に、前記ストライプは、各ストライプが非隣接の異なるグループに後続され時系列で描画されるか、又は、ストライプの各グループが非隣接の異なるグループに後続され、グループの順序に応じたグループで、ストライプが描画される時系列で描画されることが可能である。
（態様１０）態様１乃至９の何れかの方法において、ターゲットと前記パターン定義装置との間での相対運動を引き起こす間、ターゲットステージは使用され、前記ターゲットステージは、少なくとも二つの一般的方向に沿って、前記ターゲットを連続的に移動するように構成され、前記少なくとも二つの一般的方向のうちのいずれかに沿った第１の距離の移動の間に発生する、目標位置からのオフセットは、第１の距離の端数より常に小さく、前記端数は、０．００１のオーダーの値であることが可能である。
（態様１１）照明システムと、パターン定義装置と、投影光学系と、ターゲットステージとを備え、態様１乃至１０のいずれかの方法を実行するよう構成された、荷電粒子マルチビーム処理装置。該荷電粒子マルチビーム処理装置において、
前記照明システムは、前記荷電粒子のビームを生成し、前記パターン定義装置を照明する、照明ワイドビームに、生成したビームを形成するように構成され、前記パターン定義装置は、複数のビームレットから構成されるパターン化ビームに、前記照明ワイドビームの形状を形成するように構成され、前記投影光学系は、ターゲットの位置のパターン画像に、前記パターン化ビームを形成し、以って、ターゲット上の複数のパターンピクセルを露光するように構成され、
前記ターゲットステージは、前記ターゲットと、前記パターン定義装置間の相対運動を引き起こすように構成される。
（態様１２）態様１１の荷電粒子マルチビーム処理装置において、前記ターゲットステージは、少なくとも２つの前記一般的方向に沿って前記ターゲットを連続的に移動するように構成され、少なくとも２つの前記一般的方向のいずれかに沿った、第１の距離の移動中に発生する、目標位置からのオフセットは、常に、前記第１の距離の小さな端数より小さく、該端数は、０．００１オーダーの値であることが可能である。
（態様１３）態様１２の荷電粒子マルチビーム処理装置において、前記ターゲットステージは、ターゲットプレートで、Ｘ方向、及びＹ方向に、高いステージ速度を可能にする、空気軸受けを備えることが可能である。
【００１７】
複数のストライプが、一般的であるが、走査間で変更される各方向に対する、少なくとも２つの走査によって描画される、最初に記載された方法によって、上記の目的は、満たされる。なお、「一般的方向」との言葉は、ターゲット面上の与えられた方向に沿った、両方向（両方の向き）を意味することに留意することが重要である。各ストライプは、厳密に、上記の走査の一つに属し、実質的に、同一の走査、即ち、一般的方向の夫々に沿った、他のストライプに平行に走る。ストライプの幅は、夫々、主方向に交差して計測され、各走査に対して、一の走査のストライプの幅は、カバーされる全幅（即ち、夫々の一般的方向に交差して計測された、露光されるエリアの幅）に結合される。従って、一つの走査は、夫々の過去の走査に対する角度（微小ではない角度、即ち、０度より大きく、９０度までの角度）の、夫々の一般的方向に沿って描画された、少なくとも一つのストライプを有し；一つの好ましい特別な場合には、連続する走査の一般的方向間の角度は、直角（９０度）である。走査の数は、通常、２つ、又は、特に、直角に２つの一般的方向である場合、偶数であっても良い。；しかし、一般的に、走査の数は、限定されない。
【００１８】
慣用的な真空Ｘ−Ｙステージは、通常、一方向に、高いステージ速度能力を有する。これは、上記の概要に記載するように、ストライプのマルチビーム露光に適する。しかし、近年、Ｘ方向、及びＹ方向に高いステージ速度能力を有する、空気軸受けの真空ＸＹステージが利用されるようになってきた。ローカルな登録、及びグローバルな登録及び、進歩したＬＣＤＵ、ＧＣＤＵを達成するために、上記のＭＢＷツールと組み合わせて、このステージは、「双方向方式」マルチビーム描画方法を採用することを可能にする。
【００１９】
本発明に係るこの方法は、要するに、「双方向ダブルパス（二光路；Double Pass）方式」と称される、マルチビーム描画方法を採用することを可能にする。この方法を用いると、局所的なビームから基板までの誤差、及びステージノイズ、ビームアレイフィールドのゆがみ、ビームのブラーの分布、露光量の不均一性の影響を強く低減する、完全なストライプ境界の重なりによる、ビームアレイフィールドの誤差を平滑化することに効果を奏する。従って、マルチビーム描画における高性能を達成するために、「双方向ダブルパス（二光路；Double Pass）方式」は、相当な進歩になる。
【００２０】
本願発明の「双方向ダブルパス方式」のマルチビーム描画方法は、露光フィールド描画時間を低減せずに実装できないことに留意することは重要である。この理由は、すべての露光は、先行技術の方法、特に、「軟接触シングルパス（単光路；Single Pass）方式」の方法と比較して、２倍のステージ速度で実行され得るからである。
【００２１】
局所的な抵抗及び基板の加熱を減少するため、及び抵抗の荷電を低減するために、２倍のステージ速度での露光は有益である。
【００２２】
本発明の有利な発展において、各走査は、夫々の走査間に露光し得る、パターンピクセルの、複数の部分グリッドのうちの一つと関連があっても良い。ここで、部分グリッドは相互に異なり、部分グリッドは共に用いられるとき、ビーム露光が実行されるエリアに含まれる、完全な複数のパターングリッドに結合される。
【００２３】
同一の走査に属するストライプのグループは、時間的に順次、即ち、順序に応じて直ちに描画される。
【００２４】
さらに、同じ一般的方向で描画されたストライプが、当該一般的方向に関して、他の方向と交互に（交互に反対方向に）描画された時、描画処理に必要な時間を、更に低減できる。
【００２５】
さらに、各ストライプは、好ましくは、均一の幅であっても良い。
【００２６】
各走査において、ストライプは、ストライプの各幅に対応して、互いに横方向にオフセットして露光されても良い。あるいは、少なくとも一つの走査のストライプ、好ましくは、すべての走査のストライプは、重なっていても良い。重なりがある場合、同じ走査の２つのストライプの重なった範囲において、２つのストライプのうち、一つのストライプのパターンピクセルの目標位置は、当該２つのストライプのうち、他のストライプのパターンピクセルに対応する目標位置で重なっており、パターンピクセルは、課せられたパターンに関して、相補的な方法で、２つの重なっているストライプにおいて露光される。
【００２７】
走査に、描画される複数のストライプが含まれる場合には、ストライプは、ターゲットフィールドで並んでいるが、時系列的には不連続な順序で配置されても良い。この場合、各走査の複数のストライプは、空間的に隣接するストライプの、少なくとも２つのグループに分布しても良い。ストライプは、各ストライプが非隣接の異なるグループに後続され時系列で描画されるか、又は、複数のストライプは、ストライプの各グループが非隣接の異なるグループに後続され、グループの順序に応じたグループで、ストライプが描画される。
【００２８】
本発明の第２の視点において上記の目的は、照明システムと、パターン定義装置と、投影光学系と、ターゲットステージと、を備える、荷電粒子の構造化されたビームの手段によって、ターゲットを露光する荷電粒子マルチビーム処理装置によっても達成される。照明システムは、荷電粒子のビームを生成し、パターン定義装置を照明する、照明ワイドビームに、生成したビームを形成するように構成される。パターン定義装置は、複数のビームレットから構成されるパターン化ビームに、照明ビームの形状を形成するように構成される。投影光学系は、ターゲットの位置のパターン画像に、パターン化ビームを形成し、その結果、ターゲット上の複数のパターンピクセルを露光するように構成される。しかも、ターゲットステージは、ターゲットと、パターン定義装置間の相対運動を引き起こすように構成される。かくして、荷電粒子マルチビーム処理装置は、上記の本発明に係る方法を実行できる。
【００２９】
上記に関連して、さらに、移動するように構成されて、少なくとも２つの一般的方向に沿って、ターゲットを精密に位置決めするターゲットステージを使用することが好ましい。特に、これは、ターゲットステージが、少なくとも２つの一般的方向に沿ってターゲットを連続的に移動するように構成されていることを意味する。少なくとも２つの一般的方向のいずれかに沿った第１の距離の移動中に発生する、目標位置（nominal position）からのオフセット（即ち、実際の位置と、目標位置との差）は、常に、第１の距離の小さな端数より小さい。ここで、該端数は、好ましくは、０．００１に等しい、又は０．００１オーダーの値である。第１の距離の長さは、一般的には、１秒のような典型的（単位）時間での距離、又は、一つのストライプの長さ、又は幅に対応する。例えば、ターゲット面のＸ方向、及びＹ方向で高いステージ速度を可能にすることは利点となり得る。ここで、高い速度は、ストライプを描画するために十分な速さにするのに十分な速度であることを意味する。例えば、少なくとも１ｍｍ／ｓの速度、又は、少なくとも均一に３．５ｍｍ／ｓの速度である。例えば、ターゲットステージは、空気軸受を備えても良い。そのようなターゲットステージは、ターゲットと、パターン定義装置との間の相対運動を引き起こす効率的な方法に、有益に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
下記において、本発明は、模式的に示す図面を参照して、より詳細に記載される。
【図１】従来技術の一ＭＢＷシステムの縦方向断面図。
【図２】従来技術の一パターン定義システムの縦方向断面図。
【図３】ストライプを使用するターゲットの基本的な描画方法を図示する。
【図４】ターゲットに描画するときのアパーチャの配置の一例を示す。
【図５】露光されたパターン例のピクセルマップの一例を示す。
【図６Ａ】Ｍ＝２、Ｎ＝２のアパーチャの配置を図示する。
【図６Ｂ】「ダブルグリッド」配置におけるピクセルのオーバーサンプリングの一例を示す。
【図７Ａ】ストライプの露光を図示する。
【図７Ｂ】図７Ａに示す処理結果のストライプを示す。
【図７Ｃ】異なる経路の２つの重なったストライプを示す。
【図８Ａ】「ダブルグリッド」を示す。
【図８Ｂ】「クワッドグリッド」を示す。
【図８Ｃ】「中心ダブルグリッド」を示す。
【図９】一つの単露光点が最大の線量で露光した時に生成される、強度プロファイルを図示する。
【図１０】図１に示す種類のＭＢＷの強度プロファイルと、３０ｎｍの電子線に対する線量レベルプロファイルを図示する。
【図１１】図１０に示す３０ｎｍ幅の電子線の線量レベルプロファイルに対する強度プロファイルを示す。
【図１２Ａ】ＭＢＷ強度プロファイルと電子線のシミュレーションのために得られた関連データを示し、３１．４ｎｍの電子線の幅を図示する。
【図１２Ｂ】ＭＢＷ強度プロファイルと電子線のシミュレーションのために得られた関連データを示し、４０ｎｍの電子線の幅を図示する。
【図１３】ＭＢＷでの３０ｎｍ幅の電子線の生成を図示する。
【図１３Ａ】強度プロファイルが強度レベル「０．５」と交差する場合の図１３の左側の側面での詳細を示す。
【図１４Ａ】所定の幅の電子線の露光から生成された強度プロファイルを図示する。
【図１４Ｂ】露光点（スポット）に対応する線量レベルの好ましい修正を介して、図１４Ａに示す電子線の一つのエッジの微調整を図示する。
【図１４Ｃ】露光点（スポット）に対応する線量レベルの好ましい修正を介して、図１４Ａに示す電子線の両方のエッジの微調整を図示する。
【図１５】「５０％重なりダブルパス」の露光方式に応じて露光されるストライプの配置の一例を示す。
【図１６】「ダブルグリッド」のための図１５に示す露光方法を用いた２つの部分グリッドに応じた露光点の配置を図示する。
【図１６Ａ】第１の経路（pass）に対して、図１６に示す露光点の図解的な表現を提示する。
【図１６Ｂ】第２の経路（pass）に対して、図１６に示す露光点の図解的な表現を提示する。
【図１７】「中心ダブルグリッド」のための図１５に示す露光方法を用いた２つの部分グリッドに応じた露光点の配置を図示する。
【図１８】「クワッドグリッド」のための図１５に示す露光方法を用いた２つの部分グリッドに応じた露光点の配置を図示する。
【図１９】図１８に示す第１のグリッドのストライプに描画された露光点の配置を図示する。
【図１９Ａ】第１の経路において、偶数のストライプに対して、図１９で使用される露光点の図解的な表現を示す。
【図１９Ｂ】第１の経路において、奇数のストライプに対して、図１９で使用される露光点の図解的な表現を示す。
【図２０】図１８に示す第２の経路のストライプに描画される露光点の配置を示す。
【図２０Ａ】第２の経路において、偶数のストライプに対して、図２０で使用される露光点の図解的な表現を示す。
【図２０Ｂ】第２の経路において、奇数のストライプに対して、図２０で使用される露光点の図解的な表現を示す。
【図２１】図１９、図２０に示す露光点を結合した、露光点を示す。
【図２２】「双方向ダブルパス方式」の露光方法の一例として、複数の方向に沿って配置されたストライプの配置の一例を示す。
【図２３】図２２に図示する方法での部分グリッドに応じた露光点の配置を図示する。
【図２４Ａ】所定の方向に沿った方向のストライプを描画する時間的な変形例を図示し、第１走査（run）のストライプの順を示す。
【図２４Ｂ】所定の方向に沿った方向のストライプを描画する時間的な変形例を図示し、第２の走査（run）のストライプの順を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下は、単に、本発明の好ましい実施形態を表し、本発明は、以下の実施形態に制限されないことが、認識されるべきである。
【００３２】
リソグラフィ装置
本発明の好ましい形態を用いるのに適切なリソグラフィ装置の概要は、図１に示す。以下において、本発明を開示するために必要なものとして、図１に示す詳細だけが与えられる。明確性のために、構成部品は、図１に示す大きさで示されない。この例において、リソグラフィ装置１の主たる構成部品は、図１において、リソグラフィビームｌｂ、ｐｂに対応し、この例においては、図１の垂直下方に向かって、照明システム３、パターン定義（pattern definition; PD）システム４、投影システム５、基板１５を備えたターゲットステーション（target station）６である。リソグラフィ装置１の全体は、荷電粒子のビームｌｂ、ｐｂが、装置の光軸に沿って、妨害されずに伝搬することを保証するために、高真空状態に保たれた真空筐体２に内包される。荷電粒子光学系３、５は、静電レンズ、及び／又は磁気レンズを用いて実現される。
【００３３】
例えば、照明システム３は、電子銃７、抽出システム８、コンデンサレンズシステム９を備える。しかし、一般的に、電子の位置づけとして、荷電粒子も用いられることに留意するべきである。電子以外に、荷電粒子は、例えば、水素イオン又はより重いイオン、荷電原子クラスタ、荷電分子でも良い。
【００３４】
抽出システム８は、典型的に、数ｋｅＶ、例えば、５ｋｅＶの所定のエネルギまで、粒子を加速する。コンデンサレンズシステム９の手段によって、電子の発生元である、電子銃７から放出された粒子は、リソグラフィビームｌｂとして機能する、広く、実質的にテレセントリック粒子ビームを形成する。そして、リソグラフィビームｌｂは、複数の開口部（アパーチャとも称される）を有する複数のプレートを備える、パターン定義システム４に照射される。パターン定義システム４は、リソグラフィビームｌｂの経路の特定の位置で保持され、そのため、複数のアパーチャ、及び／又は開口部に照射され、複数のビームレットに分割される。
【００３５】
アパーチャ／開口部のいくつかは、アパーチャ／開口部を通過して送波された、ビームの一部、即ち、ビームレット５１がターゲットに到達できるようにする意味で、入射ビームに対して透過であるように、アパーチャ／開口部のいくつかは、「スイッチがオン」状態、又は「開かれた」状態である。他のアパーチャ／開口部は、「スイッチオフ」状態、又は「閉じられた」状態である。即ち、対応するビームレット５２は、ターゲットに到達できず、そのため、事実上、これらのアパーチャ／開口部は、ビームに対して非透過（不透明）である。従って、リソグラフィビームｌｂは、パターン化ビームｐｂの中に構成され、パターン定義システム４から出射する。アパーチャでスイッチオンの状態のパターン（リソグラフィビームｌｂに透過である、パターン定義システム４の一部だけ）は、荷電粒子感応性レジスト１７に被覆された基板１５に露光されるパターンに応じて選択される。アパーチャ／開口部の「スイッチのオン／オフ」は、通常、パターン定義システム４のプレートの内の一つに備わる、適切な種類の偏向手段によて実現されることに留意しなくてはならない。「スイッチオフ」のビームレット５２は、当該ビームレット５２の経路から偏向される。そのため、（非常に小さな角度ではあるが十分に偏向することによって）、ビームレット５２は、ターゲットに到達できず、リソグラフィ装置のどこか、例えば、吸収プレート１１に、吸収されるだけである。
【００３６】
そして、電気光磁気の投影システム５の手段によって、ビームが「スイッチオン」のアパーチャ、及び／又は開口部の画像を形成する基板に、パターン化ビームｐｂによって現れるパターンは投影される。投影システム５は、２つの交差点ｃ１、ｃ２を縮小、例えば、２００：１に縮小することを実装する。例えば、基板１５は、６インチのマスクブランク、又は、粒子感応性レジスト層１７に被覆されたシリコンウェハである。基板は、チャック１５によって保持され、ターゲットステーション（target station）６の基板ステージ１４によって、位置づけられる。基板ステージ１４は、例えば、Ｘ方向、Ｙ方向とに高いステージ速度を実行できる、空気軸受Ｘ−Ｙ真空ステージである。
【００３７】
電子パターン情報処理システム１８の手段によって実現される、データ経路によって、露光されるパターンに関する情報は、パターン定義システム４に供給される。データ経路については、下記の「データ経路」の節で説明する。
【００３８】
図１に示す形態において、投影システム５は、複数の連続する電気光磁気の投影ステージ１０ａ、１０ｂ、１０ｃから構成され、好ましくは、静電レンズ、及び／又は磁気レンズを含み、おそらくは、他の偏向手段を含む。これらのレンズ及び手段のアプリケーションは、先行技術において周知であるため、これらのレンズ及び手段は、記号形式だけで示される。投影システム５は、交差点ｃ１、ｃ２を通る画像を縮小することを採用する。両方のステージに対する縮小要素は、数百の縮小化全体で、例えば２００：１の縮小との結果となるように、選択される。パターン定義装置において、縮小化の問題を軽減するために、このオーダーでの縮小化は、特に、リソグラフィのセットアップに好ましい。
【００３９】
投影システム５の全体において、ワイドレンズ、及び、又は、色彩的及び幾何的な収差に関する偏向手段を補てんするために、準備が行われる。全体として、横方向、即ち、光軸ｃｗに垂直な方向に沿って、画像をシフトする手段として、偏向手段１２ａ、１２ｂ、１２ｃが、コンデンサ３及び投影システム５において供給される。偏向手段は、例えば、出射元の近傍に位置する、抽出システム１２ａ、又は偏向手段１２ｂを含む図１で示すような交差点のうちの一つ、又は図１に示すステージ偏向手段１２ｃがある場合に、各投影装置の最終のレンズ１０ｃの後のいずれかである、多電極システムとして実現されても良い。この装置では、多電極配置は、ステージの移動に関連して画像をシフトする目的と、荷電粒子光学整列システムと共に描画システムを修正する目的とを有する偏向手段して使用される。これらの偏向手段１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、前者が、全体として粒子ビームだけを扱い、後者が、パターン化ビームｐｂの選択されたビームレットの「オン」、「オフ」状態を切り替えるために使用されるとき、これらの偏向手段１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、ストッププレート１１と共に、パターン定義システム４の偏向アレイ手段と混同されるべきではない。さらに、軸方向磁界を供給するソレノイド１３を使って、プログラマブルビームの集合を回転できる。
【００４０】
図２に示す断面的な詳細は、順次の構成において積層された３つのプレート、「アパーチャアレイプレート（Aperture Array Plate; AAP）２０」、「偏向アレイプレート（Deflection Array Plate; DAP）３０」、「フィールド境界アレイプレート（Field-boundary Array Plate; FAP）４０」を備える、パターン定義システム４の好ましい形態を図示する。単語「プレート」とは、夫々の装置の形状の全体を指すが、単一のプレート成分は、実施形態の好ましい手段であるけれども、プレートは、単一のプレート成分として実現されることを必ずしも示さないことに留意することには価値がある。さらに、ある形態においては、アパーチャアレイプレートのような「プレート」は、複数のサブプレートから構成されても良い。プレートは、Ｚ方向（図２に示す垂直軸）に沿って、相互の距離で、互いに平行に配置されることが好ましい。
【００４１】
アパーチャアレイプレート２０の平坦な上面は、荷電粒子コンデンサ光／照明システム３に対する、所定の電位接点を形成する。アパーチャアレイプレート２０は、例えば、肉薄中央部２２を有するシリコンウェハ（約１ｍｍの厚み）２１の正方形、又は矩形の一部から構成されても良い。該プレートは、水素イオン、又はヘリウムイオン（米国特許第６８５８１１８号に記載の電子線）を使用した時に特に有益となる、電導保護層２３によって被覆されていても良い。電子、又はより重いガス（アルゴン、又はキセノン）を使用する時、電導保護層２３と、シリコンウェハ２１、及び肉薄中央部２２の大部分との間の界面（インターフェイス）がないように、電導保護層２３は、シリコンウェハ２１、及び肉薄中央部２２の夫々の表面部分よって提供されるシリコンから構成されていても良い。
【００４２】
アパーチャアレイプレート（ＡＡＰ）２０は、肉薄中央部２２を通過する、開口部によって形成される、複数のアパーチャ２４を備える。アパーチャ２４は、肉薄中央部２２に提供されるアパーチャフィールド内に、所定の配置で、配置され、その結果、アパーチアレイ２６を形成する。アパーチャアレイ２６内のアパーチャの配置は、例えば、千鳥状配置、規則的な矩形アレイ、又は正方形アレイ（図４参照）であっても良い。本書で示された形態において、アパーチャ２４は、電導保護層２３内に組み立てられた直線プロファイルを有して実現され、さらに、開口部の下方出力部２５が、アパーチャ２４の主体部分より広くなるように、アパーチャアレイプレート２０の大部分の層内の「レトログレード」プロファイルを有して実現される。直線プロファイル、及びレトログレードプロファイルは、共に、反応性イオンエッチングのような従来技術を用いて、作製することができる。レトログレードプロファイルは、ビームの開口部通過の鏡像電荷効果を、非常に減少させる。
【００４３】
偏向アレイプレート（ＤＡＰ）３０は、アパーチャアレイプレート２０内のアパーチャ２４の位置に対応する位置にあり、各経路から選択的に開口部３３を通過する、各ビームレットを偏向するために構成された電極３５、３８を備えて提供される、複数の開口部３３を備える。例えば、偏向アレイプレート３０は、ＡＳＩＣ電気回路ＣＭＯＳウェハの後処理に作製することができる。例えば、偏向アレイプレート３０は、正方形、又は矩形のＣＭＯＳウェハの一部から構成され、肉薄中央部３２（しかし、肉薄中央部２２よりも厚い、適切な厚みを有しても良い）を保持するフレームを形成する、肉厚部３１を備える。中央部分３２のアパーチャ開口部３３は、アパーチャ２４より広い（例えば、各辺で、約２μｍ広い）。ＣＭＯＳ電子３４は、ＭＥＭＳ技術の手段によって提供され、電極３５、３８を制御するために提供される。各開口部３３に隣接して、「接地」電極３５、及び偏向電極３８が提供される。接地電極３５は、電気的に、相互に接地され、共通の接地電位に接続し、荷電を防ぐためのレトログレード部分３６、及びＣＭＯＳ回路において、不意に短絡することを防ぐための隔離部３７を備える。接地電極３５は、ＣＭＯＳ回路３４内であって、シリコンが大部分である肉厚部３１、肉薄中央部３２と同一電位を有する接地電極に接続されても良い。
【００４４】
偏向電極３８は、選択的に静電電位適用するように構成される。そのような静電電位が、電極３８に適用される時、対応するビームレットに偏向を発生させ、目標経路から外れてビームレットを偏向させる電界が生成される。電極３８は、荷電を防ぐために、レトログレード部３９も有しても良い。各電極３８は、当該各電極３８の下部で、ＣＭＯＳ回路３４内での夫々の接点サイトに接続する。
【００４５】
ビームレット間のクロストークを効果を軽減するために、接地電極３５の高さは、偏向電極３８の高さより高い。
【００４６】
図２に示す偏向アレイプレート３０を有する、パターン定義システム４の配置は、いくつかの可能な配置の一例に過ぎない。また、変形例（図示せず）として、偏向アレイプレート３０の接地電極３５及び偏向電極３８は、下流よりも、上流（上方に面して）に配向されていても良い。さらに、偏向アレイプレートの設定、例えば、埋設された接地電極、及び偏向電極は、当業者によって実装され得る（米国特許第８１９８６０１号等、出願人の他の特許を参照）。
【００４７】
フィールド境界アレイプレートとして機能する第３のプレート４０は、荷電粒子投影光学系５を縮小する、下流の第１のレンズ部分に面する平坦な表面を有する。フィールド境界アレイプレートの肉厚部４１は、シリコンウェハの一部から作成され、肉薄中央セクション４２を有する正方形、又は矩形のフレームである。フィールド境界アレイプレート４０は、アパーチャアレイプレート２０、及び偏向アレイプレート３０の開口部２４、３３に対応するが、後者の開口部より広い、複数の開口部４３と共に提供される。
【００４８】
パターン定義システム４、及び、特に、該パターン定義システム４の第１のプレートである、アパーチャアレイプレート２０は、荷電粒子ワイドビーム５０（ここで、「ワイド」ビームとは、ビームがアパーチャアレイプレート２０で形成されたアパーチャアレイの全フィールドをカバーするのに十分に広いことを意味する）によって図示され、結果的に、荷電粒子ワイドビーム５０は、アパーチャ２４を通過して送波された時、数千のマイクロメートルサイズのビームレット５１に分割される。ビームレット５１は、遮られることなく、偏向アレイプレート、及びフィールド境界アレイプレートを通過する。
【００４９】
上記に記載の通り、偏向電極３８が、ＣＭＯＳ電子を介して荷電する時には、偏向電極と、対応する接地電極との間で、電界が生じ、ビームレット５２のわずかでありながら十分な偏向につながる（図２）。変更されたビームレットは、開口部３３、４３が、夫々、十分に広く作られる時、遮られることなく、偏向アレイプレートと、フィールド境界アレイプレートとを通過できる。しかし、偏向されたビームレット５２は、図１に示すサブカラムのストッププレート１１で、フィルタリングされて出力される。従って、偏向アレイプレートに影響されない、それらのビームレットだけが、基板に到達する。
【００５０】
荷電粒子光学系５を縮小させる低減ファクタは、ビームレットの寸法、パターン定義システム４内でのビームレットの相互の距離、ターゲットでの構造の望ましい寸法の観点から、適切に選択される。これは、パターン定義システムでのマイクロメートルサイズのビームレットに対して、ナノメートルサイズのビームレットが、基板に投影されることを可能にする。
【００５１】
アパーチャアレイプレートによって形成された、（影響を受けていない）複数のビームレット５１の組み合わせは、荷電粒子投影光学系の所定の低減ファクタＲを用いて、基板に投影される。従って、ＡＸ及びＡＹが、夫々、Ｘ方向、及びＹ方向に沿った、アパーチャアレイフィールドの大きさを意味する場合、基板上では、「ビームアレイフィールド（beam array field; BAF）」は、夫々、ＢＸ＝ＡＸ／Ｒ、及びＢＹ＝ＡＹ／Ｒの幅を有して、投影される。偏向アレイプレート３０のレベルで、ａＸ、ａＹが、夫々、Ｘ方向、及びＹ方向に沿った、ビームレット５１のサイズを意味する場合、基板上（即ち、アパーチャ画像）のビームレットの目標幅（nominal width）は、夫々、ｂＸ＝ａＸ／Ｒ、ｂＹ＝ａＹ／Ｒによって与えられる。
【００５２】
図２に描かれた各ビームレット５１、５２が、Ｘ−Ｙ二次元のアレイに配置された、より多数のビームレット、典型的には、数千のビームレットを表すことに留意することには価値がある。例えば、出願人は、数千（例えば、２６２，１４４個）のプログラマブルビームレットを有する、電子マルチビームカラムと同様に、イオンに対して、低減ファクタＲ＝２００を有する、マルチビーム荷電粒子光学系を実現した。出願人は、基板上で、約８２μｍ×８２μｍのビームアレイフィールドを有する、そのようなカラムを実現した。これらの例は、説明上の目的のために述べたが、実施例を制限するものとして解釈されるべきではない。
【００５３】
図３を参照すると、パターン定義システム４によって定義された、パターン画像ｐｍは、ターゲット１６上に作成される。レジスト感応性の荷電粒子層１７で被覆されたターゲット表面は、１又は、露光された１又は２以上のフィールドＲ１を備えることになる。一般的に、ターゲットに露光されたパターン画像ｐｍは、通常、パターン化されるべきフィールドの幅より、十分に小さい有限サイズｙ０の大きさである。従って、ターゲット上で、永続的に、ビームの位置を変更するように、ターゲットが入射ビームの下で動かされ、ビームは、効率的に、ターゲットプレート上で走査される状況において、ストライプを走査する露光方法が、統合される。本発明の目的のために、ターゲット上での、パターン画像ｐｍの相対運動だけが適切であることが強調される。微小な相対運動によって、パターン画像ｐｍは、幅ｙ０のストライプｓ１、ｓ２、ｓ３、．．．ｓｎ（露光ストライプ）の並び（アレイ）を形成するように、フィールドＲ１上を移動する。完全なストライプのセットは、基板表面の全フィールドをカバーする。走査方向ｓｄは、次の順番のストライプと同じでもいいし、又は次の順番のストライプと交互（反対向き）になっても良い。
【００５４】
図５は、１０×１８＝１８０ピクセルの大きさで、画像化されたパターンｐｓの単純な例を示し、図５においては、露光フィールドのいくつかのピクセルｐ１は１００％のグレーレベル４０１で露光され、他のピクセルｐ５０は、完全なグレーレベルの５０％だけのグレーレベル４０２に露光される。残りのピクセルは、０％の線量４０３に露光される（全く露光されない）。本発明の現実的なアプリケーションでは、標準画像のピクセル数は、より多いことは勿論である。しかし、図５において、判り易くするために、ピクセル数は、１８０個だけである。また、一般的には、０％から１００％のエリア内で、より多くのグレーレベルが使用されるだろう。
【００５５】
従って、パターン画像ｐｍ（図３）は、望まれた露光されるパターンに応じた線量値で露光された、複数のパターンピクセルｐｘから構成される。しかし、パターン定義システムのアパーチャフィールドにおいて、アパーチャの数は有限であるから、ピクセルｐｘの一つのサブセットのみが、同時に露光できることを高く評価すべきである。スイッチオンのアパーチャのパターンは、基板上で露光されるパターンに応じて選択される。従って、現実のパターンにおいては、全てのピクセルが、完全な線量で露光されるのではなく、いくつかのピクセルは、当該現実のパターンに応じて、「スイッチオフ」になるだろう。如何なるピクセルに対しても（又は、等価的には、ピクセルをカバーするビームレットに対して）、ターゲット上に露光または構築されたパターンに依存して、ピクセルが、「スイッチオン」であるか、「スイッチオフ」であるかにより、露光線量は、一つのピクセル露光の周期から、次の周期に変化し得る。
【００５６】
基盤１６が連続的に移動している間、ターゲット上のパターンピクセルｐｘに対応する、同じ画像要素は、アパーチャの列の画像によって、何回もターゲットとカバーされても良い。同時に、パターン定義システム内のパターンは、順に、パターン定義システムのアパーチャを通過してシフトする。従って、ターゲット上の同じ位置の１つのピクセルを考慮して、もし、全てのアパーチャが、そのピクセルをカバーする時、全てのアパーチャがスイッチオンになるならば、これは、最大の露光線量レベル、即ち、１００％に対応する「白い」明度との結果になるだろう。「白い」明度に加えて、最小の露光線量レベル（「黒」）と最大の露光線量レベル（「白」）との間を補間する、より低い線量レベル（「グレー濃度」とも呼ばれる）に応じて、ターゲット上で、ピクセルを露光することが可能である。例えば、グレー濃度は、一つのピクセルの描画に含まれる、アパーチャのあるサブセットのみをオンに切り替えることで実現されても良い。例えば、１６個のアパーチャのうち、４個のアパーチャが、２５％のグレーレベルを与え得る。他の方法は、含まれるアパーチャに対する、非ブランクな露光の期間を低減することである。従って、一つのアパーチャ画像の露光期間は、例えば、整数等のグレースケールコードによって制御される。露光されたアパーチャ画像は、ゼロと、最大の露光期間及び最大の露光線量とに対応する、所定の数のグレー濃度のうちのひとつが現れたものである。グレースケールは、例えば、ｎｙが、濃淡値の数であって、ｉが整数である場合（「グレーインデックス」は、０≦ｉ≦１）において、０、１／（ｎｙ−１）、ｉ／（ｎｙ−１）、．．．１の濃淡値（グレー値）のセットを、通常、定義する。しかしながら、一般的に、濃淡値は、等間隔（等分値）である必要はなく、０〜１までの非減少列を形成する。
【００５７】
図４は、基本的なレイアウトによる、パターン定義装置のアパーチャフィールド内のアパーチャの配置を示し、下記に使用されるいくつかの量、及び略記を図示する。図４に示されるものは、暗い明度で示された、ターゲットに投影されたアパーチャ画像ｂ１の配置である。主軸Ｘ軸、及びＹ軸は、夫々、ターゲットの進行方向（走査方向ｓｄ）、及びその垂直方向に対応する。各アパーチャ画像は、夫々、Ｘ方向、Ｙ方向に沿って、ｂＸ、ｂＹの幅を有する。アパーチャは、夫々、ＮＸ、ＮＹである列、及び行である、隣接するアパーチャ間で、オフセットを有して、ＭＸ、ＭＹアパーチャの列、及び行に沿って配置される。結論として、各アパーチャ画像は、ＮＸ・ｂＸ・ＮＹ・ｂＹのフィールドを有する、概念的なセルＣ１に属し、アパーチャアレイは、矩形に配置された、ＭＸ・ＭＹセルを含む。以下では、これらのセルＣ１は、「露光セル」と称される。ターゲットに投影された完全なアパーチャアレイは、ＢＸ＝ＭＸ・ＮＸ・ｂＸと、ＢＹ＝ＭＹ・ＮＹ・ｂＹとの積の寸法を有する。以下の記載において、一般性の制限なしに、全ての説明に対して、正方形のグリッドを、矩形のグリッドの特別の場合であると仮定し、Ｍを整数とし、ｂ＝ｂＸ＝ｂＹ、Ｍ＝ＭＸ＝ＭＹ、Ｎ＝ＮＸ＝ＮＹとして設定する。かくして、「露光セル」は、ターゲット基板上に、Ｎ・ｂ×Ｎ・ｂのサイズを有する。
【００５８】
下記においては、二つの隣接する露光位置間の距離はｅとして、示される。一般的に、距離ｅは、アパーチャ画像の目標幅ｂとは異なる。最も単純な場合には、ｂ＝ｅであり、２×２のサイズの露光セルＣ３の配置の例として図６Ａに図示され、一つのアパーチャ画像ｂｉ０は、（目標位置の）一つのピクセルをカバーする。他に興味深い場合は、図６Ｂ（米国特許第８２２２６２１号、及び米国特許第７２７６７１４号に記載）に図示され、ｅはアパーチャ画像の幅ｂの割合ｂ／ｏであっても良く、ｏ＞１であり、ｏは、好ましくは（必然ではない）オーバサンプリング要素とも称される、整数である。この場合、様々な露光の過程において、アパーチャ画像は、空間的に重なり、開発されるパターン配置をより高解像度にすることを可能する。それは、アパーチャの画像は、一度で、複数のピクセル、即ち、ｏ２ピクセルをカバーすることにつながる。ターゲット上に画像化された、アパーチャフィールドの完全なエリアは、（ＮＭｏ２）ピクセルを備える。アパーチャ画像の位置づけの観点から、このオーバサンプリングは、ターゲットエリアを、単純にカバーする必要があることとは異なる（空間的により微小である）、所謂、配置グリッド（placement grid）に対応する。
【００５９】
図６Ｂは、配置グリッドに結合された、ｏ＝２のオーバーサンプリングの一例を図示する。すなわち、パラメータｏ＝２、Ｎ＝２を有する、露光セルＣ４のアパーチャアレイの画像である。従って、各表示位置（図６Ｂに示す小さい正方形フィールド）において、Ｘ方向、Ｙ方向の両方向において、ピッチｅによる正規（regular）グリッドに対する、オフセットである、４つのアパーチャ画像ｂｉ１（斜線）が焼き付けられる。アパーチャ画像のサイズが、同じ値ｂの状態である間、配置グリッドのピッチｅは、ｂ／ｏ＝ｂ／２になる。過去の表示位置（nominal position）に対するオフセット（配置グリッドのオフセット）も、ｂ／２のサイズである。同時に、夫々のピクセルをカバーする、アパーチャ画像に対する、適切な濃淡値を選択することによって、各ピクセルの線量、及び／又はグレー濃度は、適応（削減）されても良い。結果として、より良い配置グリッドのおかげで、向上された配置精度で、サイズａの大きさのフィールドは、焼きつけられる。図６Ａと図６Ｂとの直接的な比較は、、アパーチャ画像が互いに重なっている間、アパーチャ画像の位置は、以前と同じく、微小に二回（一般的には、ｏ回）、単に、配置グリッドに配置されることを示す。露光セルＣ４は、描画処理の間に記述される、（Ｎｏ）２（（Ｎｏ）２は、オーバサンプリング要素ｏと、アパーチャの列数（及び行数）Ｎとの積の二乗。即ち、（Ｎｏ）２は、露光セルＣ４内のピクセル数）位置（即ち、ピクセル）を含むようになり、従って、ｏ２の要素によって、以前より、より多くのピクセルを含む。それに応じて、図６Ｂのｏ＝２でオーバサンプリングする場合（「ダブルグリッド」とも呼ばれる）、アパーチャ画像ｂ×ｂのサイズのフィールドｂｉ１は、ｏ２＝４ピクセルに関連する。ｏは、如何なる他の整数、特に、ｏ＝４（「クワッドグリッド」）、又は、
0006723776.tif 000002
等の１より大きい非整数値を、同様に用いても良いことは勿論である。
【００６０】
配置グリッド内のピクセルの位置は、「部分グリッド」と称される、２以上のグループに分割されても良い。図６Ａに示す配置グリッドのピクセルは、即ち、チェッカーボードに従って交互に配置する方法で、２つの部分グリッドに属しても良い。配置グリッドの更なる説明は、米国特許第８２２２６２１号に記載され、部分グリッドについては、より詳細に、米国特許出願公開第２０１５／００２８２３０号に記載されており、当業者は、配置グリッド、部分グリッドに関して、夫々、これらの文書を参照する。配置グリッド、部分グリッドに関する、二つの文書における各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。
【００６１】
図７Ａ―７Ｃは、本発明において好ましいターゲット上のエリアを露光するためのピクセルの露光方法を示す。図７Ａ―７Ｃが示すものは、上（先の時間）から、下（後の時間）までの時間の増加に伴う、フレームの列（シーケンス）である。この図のパラメータ値は、ｏ＝１、Ｎ＝２であり、また、矩形のビームアレイは、ＭＸ＝８、ＭＹ＝６と仮定される。ビーム変更は、図の左側に示すノコギリ型の関数によって制御され、ターゲットの左へ連続的に動く。時間間隔Ｔ１の間、ビーム画像は、ターゲットは固定された位置（「配置グリッド（placemnet grid）」の位置に対応）にとどまる。従って、ビーム画像は、配置グリッド列ｐ１１、ｐ２１、ｐ３１を経由するように示される。配置グリッドの位置周期は、ターゲットの移動のおかげで、時間間隔Ｌ／Ｖ＝ＮＭｂ／ｂにおいて露光される。各配置グリッドでの露光の時間Ｔ１は、本書において「露光長さ」と呼ぶ長さＬＧ＝ｖＴ１＝Ｌ／（Ｎｏ）２＝ｂＭ／Ｎｏ２に対応する。
【００６２】
ビームレット（複数）は、ターゲットと共に、画像要素の一セットの露光中の距離ＬＧに互いに動く。つまり、すべてのビームレットは、時間間隔Ｔ１の間、基板の表面に関して、固定された位置を維持する。距離ＬＧに沿って、ターゲットと共にビームレットが移動後に、ビームレットは、次の配置グリッドの画像要素の露光を開始するために、即座に（非常に短時間で）、再配置される。配置グリッド周期の位置ｐ１１．．．ｐ３１を経由する完全な周期後に、Ｘ方向（走査方向）に平行な、追加の水平方向のオフセットＬ＝ｂＮＭを有して、改めて、シークエンスが開始する。ストライプの開始点と終了点で、露光方法は、カバーする部分を隣接して作成しなくても良いので、完全に埋まっていない長さＬのマージンがあっても良い。
【００６３】
例えば、図７Ｂに示すように、１つの部分グリッドＧ１に関連するストライプｓ１１に対して、この方法で、一つの部分グリッドＧ１のすべてのピクセルを露光して、任意の長さのストライプを描画することができる。ストライプの開始点と終了点で、露光方法は、カバーする部分を隣接して作成しなくても良いので、完全に埋まっていない幅Ｌ−ＬＧのマージンｍｒがある。
【００６４】
図７Ｃに示すように、他の部分グリッドＧ２（又は、グリッド数＞２の場合、他の複数の部分グリッド）に属するピクセルの露光は、他のストライプｓ２を描画することによって実行される。本発明において、異なるグリッドのストライプの配置は、走査方向に垂直オフセットを伴っていても良く、その結果、露光されたピクセルは、露光されるすべてのピクセルをカバーして（互いに）結合することもできる。しかし、下記で詳細に説明する通り、ストライプｓ１１、ｓ２１は、一般的に、完全に連続的な順序で、露光されなくても良い。
【００６５】
ターゲット上に形成された、単一のアパーチャ画像の大きさは、ａＸ／Ｒである。ここで、ａＸは、アパーチャアレイプレート（ＡＡＰ）内のアパーチャの開口部の幅であり、Ｒは、電荷粒子投影光学系の縮小ファクタ（reduction factors）である。
【００６６】
図８Ａ−８Ｃを参照すると、アパーチャ画像ｂｉ０、ｂｉ１（図６Ａ、図６Ｂ）に対応する、各露光点６０は、下記で詳細に説明するように、離散的な線量レベルで露光される。図８Ａ−８Ｃは、特別の事象として、様々な重なった配置を図示する。
【００６７】
図８Ａは、図６Ｂの説明で述べた、「ダブルグリッド」マルチビーム露光を図示する。図８Ａにおいて、露光点（spots）間の重なりは、図８Ａに示すように、Ｙ方向、Ｘ方向共に、ビームスポットのサイズの半分である。この場合には、物理的なグリッドサイズ６１は、露光点（spots）６０の線形サイズの半分である。
【００６８】
図８Ｂに示す「クワッドグリッド」マルチビーム露光において、露光点間の重なりは、Ｘ方向、Ｙ方向共に、ビームスポットのサイズの１／４である。この場合には、物理的なグリッドサイズ６２は、露光点のサイズの幅の１／４である。
【００６９】
図８Ｃは、ビーム露光を重ねたダブルグリッドに加えて、重なりの間に、ビーム露光が行われた、他のグリッドレイアウトを示す。従って、物理的なグリッドサイズ６３は、露光点の線形サイズの
0006723776.tif 000003
である。このマルチビーム露光モードは、「中心ダブルグリッド（Centered-Double-Grid）」と呼ばれる。
【００７０】
図９は、最大の線量レベルでの、一つの露光点の露光を図示する。４ビットコーディングの一例では、１６段階の線量レベル（dose level）（０、１、２…１５）があり、即ち、最大の線量レベルは、１５段階の線量レベルインクリメント６４の合計である。
【００７１】
図１０は、ブラー（ぼけ）なしの理想化された場合の、幅３０ｎｍのライン（line）に対する、理想的な強度プロファイル７１を示す。「クワッドグリッド」マルチビーム露光を使用するとき、重なりは、ビームサイズの１／４である。従って、２０ｎｍのビームサイズの場合に対して、物理的なグリッドサイズは、５ｎｍである。離散的な線量レベルは、選択された例に対して、５ｎｍ×５ｎｍの物理的なグリッドの各エリアに割り当てられることができる。より視覚的には、（単一の露光点の線量分布が矩形になるように）ブラーはゼロに設定されたが、３０ｎｍのラインの発生に対して、ピクセル位置に割り当てられた、離散的な露光レベルで、重なった露光点から構成されるとき、図１０に示す線７２は、強度（又は、全線量）の重ね合わせを示す。図１３に示すように、ブラーが現実的な値を有するならば、矩形の境界のステップ関数は、結果的に、ガウス関数で重畳され、結果的に、ガウス分布の形状に変換される。その意味では、線７２は、ブラーなしでのガウス関数の重ね合わせとしてみることができる。一般的な場合には、所定の位置で、左右の境界を位置づけることを目的にすると、線量レベルのヒストグラムは対称ではないだろう。
【００７２】
図１１は、０ｎｍで位置づけられる左の境界を有し、３０ｎｍで位置づけられる右の境界を有する、幅３０．０ｎｍの電子線（ライン）のシミュレーションを示す。シミュレーションにおいて、２０ｎｍのビームスポットは、５．１ｎｍで、１σブラー（即ち、１２．０ｎｍの半値幅（Full width at Half Maximum; FWHM）のブラー）で露光されると仮定する。強度プロファイル７６は、露光点（スポット）７３、７４、７５のプロファイルを重ならせることによって形成される。３０ｎｍの電子線（ライン）が、望ましい開始位置７７で開始するように、最も左側の露光点７４の線量レベルが調整される。露光される電子線が、３０ｎｍで、位置７８で終了するように、最も右側の露光点７５の線量レベルが調整される。図１１から分かるように、「クワッドグリッド」露光に従って、露光点７３、７４、７５の重なった部分は、ビームサイズの１／４、即ち、５ｎｍである。
【００７３】
図１２Ａ、１２Ｂは、本発明が、ＭＢＷ装置に正確な境界定義で、ライン（電子線）の描画を可能にする方法を示す。各図において、電子線の幅に対して、露光線量を１０％だけ向上させたとき、上段の図は、電子線の幅に対する、エッジ位置の誤差を示し、中段の図は、強度プロファイルを示し、下段の図は、境界位置の偏差を示す。図１２Ａは、電子線の幅３１．４ｎｍの電子線に対して得られた、強度プロファイル示し、図１２Ｂは、電子線の幅４０．０ｎｍの電子線に対して得られた、強度プロファイル示す。２０ｎｍのビームサイズ、及びクワッドグリッド露光（５ｎｍの物理的なグリッドサイズ）でＭＢＷを使用すると、露光によって生成された構造の電子線の幅は、０．１ｎｍごとに変化し得る。整数の線量レベルにより、０．１ｎｍのアドレスグリッドから、わずかな偏差がある。３０．０ｎｍと４０．０ｎｍの間で、０．１ｎｍごとの、望ましい電子線の幅の関数であるとき、これらの偏差は、「境界位置の誤差」（edge position error）（上段図）として示される。（図１２Ａ、１２Ｂから）分かるように、偏差は、±０．０５ｎｍ以内である。さらに、下段の図に示すように、電子線の幅がわずかだけ変化して、線量の１０％の変化での境界位置の変化は、約１ｎｍだけである。つまり、線量は、ＭＢＷにおいて、１％より良くなるように制御されるので、線量の１％の変化での境界位置の変化は、約１つの原子層以内である。
【００７４】
図１３は、ＭＢＷの最も重要な利点、即ち、電子線の幅が仮想的に５０％の線量閾値で、ブラーから独立していることを図示する。図１３に示すものは、ブラーなしに対する強度プロファイル７１、線量レベルヒストグラム７２、及び、３．５ｎｍ、５．０ｎｍ、７．５ｎｍの１σブラーで夫々計算された、強度プロファイルの結果８１、８２、８３を示す。一般化された構造の境界位置７３、７４は、ブラーなしの強度プロファイルが、「０．５」の強度レベルと交差するところである。図１３Ａの拡大詳細部分は、左側面側での境界位置７３の周辺のフィールドを示す。線量レベル割り当て７２は、５ｎｍの物理的なグリッドサイズを提供し、５ｎｍの１σブラー、及びクワッドグリッドマルチビーム露光で、２０ｎｍのビームサイズを使用するためのものである。
【００７５】
図１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃは、ここで図示されるマルチビーム露光方法が、いかにして、グリッドサイズより小さい解像度を有する構造特徴の良い位置づけを達成できるかを図示した、強度プロファイルのブロック図を示す。強度プロファイルのブロック図では、図１４Ａ−Ｃの強度プロファイルのブロック図のように、離散的な線量レベルは、「レンガ積み」配置で積層された、一様な高さの矩形（複数）６４として表される。この「レンガ積み」描画は、様式的なだけであり、図の解釈を簡易にする意図であることは勿論である。
【００７６】
図１４Ａは、電子線の幅２０ｎｍのビームスポットサイズでのクワッドグリッドで、４ビット（即ち、露光点ごとに、１５線量レベル）露光の手段によって露光された、電子線の幅３０ｎｍの線の例に対して、線量レベルのヒストグラムを示す。グリッドサイズ６２は、「レンガ積み」配置で積層された、矩形として模式化された、露光点の線形サイズの１／４であり、結果する線量レベル分布６５は、太線で輪郭付けられている。
【００７７】
クワッドグリッドのグリッドサイズ６２の場合に、電子線の幅は、グリッドサイズより細く、非常に微小な差分量で、より細く、又はより太くなり得る。電子線の幅を低減することは、外側の最大の露光点の線量を下げること、及び／又は露光点を省くこと（低減するときの後者は、少なくとも、一つの露光点のサイズの約半分である）によって、達成されることができる。電子線の幅を増加することは、外側の最大の露光点の線量レベルを上げること、及び／又は、特に、追加の好ましい重なった露光点を追加するために、最大の線量レベルとされたことによって達成することができる。後者の視点は、図１４Ｂに図示される、即ち、所定の線量レベルを有する露光点６６が追加され、線量レベル分布６５と比較して、太い幅の電子線の線量レベルヒストグラム６７の結果になる。一方の側で、電子線の幅を減少させ、一方の側で、電子線の幅を増加させる効果を組み合わせることによって、非常に微小な差分量で、電子線の位置をシフトすることもできる。図１４Ｃは、露光点６８から線量レベルを除去し、対応する線量レベルを、露光点６９に追加することによって達成され、図１４Ａに示す線と比較して、右側にシフトした線に対応する、線量レベルヒストグラム７０の結果になる、電子線の幅の変更なしでの電子線のシフトを、図１４Ｃは図示する。
【００７８】
図１４Ａ−Ｃに示す強度プロファイルは、ターゲットプレートのＸ方向に沿って示される。マルチビーム露光方法を、ここで図示される他の方向にも沿った線に延伸することは明らかであり、微小位置調整は、ターゲットプレートのいかなる方向の線に対しても達成することができる。
【００７９】
本発明の第１の視点は、上記の図７Ａ−Ｃでの説明に記載の通り、ストライプの描画に基づいて、ターゲットエリアを露光する方法に関連し、同一のターゲットエリアが、経路（passes）と称する、一つより多いのストライプのセットによってカバーされている。各経路は、夫々、部分グリッドのうちの一つに属する、複数の露光点（spots）を露光することによって、全体としてターゲットエリアをカバーする、ストライプのセットを含む。例えば、２つの部分グリッドの場合には、第１の経路は、第２の部分グリッドに属する複数の露光点を露光し、第２の経路は、第２の部分グリッドのうちの複数の露光点を露光する。さらに、異なる経路のストライプの位置は、互いの経路に対し、一つの経路のストライプ（複数）は、他の経路のストライプ（複数）間の境界のマージンをカバーするようにオフセットする。
【００８０】
この原理は、「５０％重なりダブルパス方式」とも称される、下記の実施形態によって図示される。
【００８１】
図１５は、「５０％重なりダブルパス方式」マルチビーム露光方法の実施形態９０を示す。この方法は、画像化、又は配置偏差による誤差の低減、もしくは、最小化できる状態で、望ましいパターンが露光される、基板フィールド内での露光ストライプ１００の改良された配置を提供する。基板フィールドのマルチビーム露光は、電子線の幅９２で、ストライプ９１を露光することで開始する。８２μｍ×８２μｍのビームアレイフィールドの一例において、出願人のマルチビームマスク描画を実現するとき、この幅９２は８２μｍとなる。ストライプ９１の対称線は、ストライプの距離から距離９３に、一点鎖点の線で示される。ストライプは、長さ９４を有し、例えば、マスク露光フィールドに対して、この長さ９４は、１３２μｍである。再び電子線の幅９２で、次のストライプ９５は、出願人の米国特許第８３７８３２０号に記載の通り、ストライプ９６の幅の重なりで露光される。一例として、このストライプ９６の重なりの幅は、２μｍであり、ストライプ９１とストライプ９５間の距離１０９は、８０μｍである。従って、距離１０９は、「有効なストライプ幅」（effective stripe width）である。処理は、ストライプの第１の経路で、露光されるべきエリアをカバーして、ストライプ９７、９８、９９等に続く。
【００８２】
図１５に示す通り、ストライプ１０１、１０４、１０６、１０７、１０８等の第２のセットは、５０％の重なりで露光される。これらのストライプは、ターゲット上で、露光されるべきエリア（おそらく、当該エリアのエッジで微小なマージンを除く）をカバーして、第２の経路（pass）を形成する。ストライプ幅１０２は、第１の経路のストライプの幅９２と同一である。ストライプ１０１の上部の境界は、ストライプ９１の対称線から距離１０３だけシフトされる。そのため、ストライプ１０１は、後者の線をカバーするよう、このシフト距離１０３は、重なった範囲９６の距離の半分である。
【００８３】
ストライプ１０１、１０４は、小さい重なった範囲１０５をもって露光され、重なった範囲の距離１０５は、重なった範囲９６の当該距離と同一であることが好ましい。
【００８４】
図１５において、ストライプ１００は、千鳥状配置、即ち、Ｘ方向にシフトして示される。これは、図示の明確性を改善するために、表示目的のためだけの表現である。実際のマルチビーム露光では、ストライプは整列し、典型的に、共通の方向（この場合、Ｘ方向）に沿って、同じ長さでカバーされていることが理解されるだろう。
【００８５】
図１６は、露光点（spots）が、「ダブルグリッド」マルチビーム描画１２０の場合に、いかにして「５０％重なりダブルパス方式」の方法の一例と共に、２つの部分グリッドを使用して露光されるかを示す。第１の経路のストライプ９１、９６−９９は、図１６Ａに挿入されて図示されるように、密な網掛けハッチングの中心１２２によって模式化され、露光点１２１を露光することによって、描画される。これに対し、第１の経路のストライプに対して、５０％の重なりで配置された、第２の経路のストライプ１０１、１０４、１０６−１０８は、図１６Ｂに挿入された部分を参照すると、疎な網掛けハッチングで描画された、中心１２３によって模式化された、露光点１２１を露光させる。
【００８６】
図１７は、他の例、即ち、「中心ダブルグリッド」（Centered-Double-Grid）形式のマルチビームに対して、類似するケース１３０を示す。図１６ＡとＢに描画するように、露光点は、網掛けによって、ここでも、模式化される。
【００８７】
図１８は、更なる一例、即ち、再度、図１６ＡとＢに示す網掛け記号を使用した、露光点１２１から構成された、マルチビームストライプの「クワッドグリッド」マルチビーム露光に対して、類似するケース１４０を示す。
【００８８】
この「クワッドグリッド」の例は、より詳細に、図１９、２１に図示される。図１９は、第１のストライプ露光の列１５０が、図１９Ａに描画される網掛けに示す、夫々の中心１２２ａによって示される露光点を伴う、ストライプ露光１５１、１５３と、図１９Ｂに示す、夫々の中心１２２ｂによって示される露光点１２１を伴う、ストライプ露光１５２、１５４と、を備えることを示す。図２０は、第２のストライプ露光の列１６０が、図２０Ａに示す、夫々の中心１２３ａによって示される露光点１２１を伴う、重ねたストライプ露光１６１、１６３と、図２０Ｂに示す、夫々の中心１２３ｂによって示される露光点１２１を伴う、ストライプ露光１６２、１６４と、を備えることを示す。
【００８９】
最終的に、図２１は、「５０％重なりダブルパス方式」に応じた、図１９、及び図２０の露光の重なりによって生成された、完全な露光１７０を示す。
【００９０】
ストライプ（複数）は、いくつかの走査、例えば、２つの走査で描画され、各走査がターゲット上の露光エリアをカバーしながら、夫々の走査に属するストライプの異なる描画方向を採用する。つまり、各走査のストライプは、基本的に、平行であるが、各走査に対して、異なる一般的方向に走る。「一般的方向」との言葉は、ターゲットプレート上で、±ｘ、又は±ｙのような所定の方向に沿った、両方の（向きの）移動を参照することを意味する。±との記号は、同じ一般的な方向に沿った両方の向きを示す。各走査は、いくつかのストライプ、即ち、少なくとも一つのストライプを含むが、通常、夫々のアプリケーション、及び描画パターンに依存して考慮可能な数の、複数のストライプを含む。
【００９１】
図２２は、本発明に係る「双方向ダブルパス方式」マルチビーム露光方法の形態を図示する。参照符号Ｒ２は、ターゲット上の露光エリアを示す。参照符号Ｒ２で示す露光エリアは、夫々、Ｘ方向、Ｙ方向に沿って測定されたＲｘ×Ｒｙの寸法を有する。第１の操作において、ストライプ１８１、１８２、．．．１８３は、一方向ｄ１に沿って（図２２に示す水平な±ｘ方向に沿って）延伸し、幅ｙ０で、描画される。ここで、幅は、対応するストライプの延伸方向（「一般的方向」）に交差して計測される。各ストライプの終点（最後のストライプを除き）では、好ましくは、一般的方向ｄ１を維持した状態で逆方向に結合されて、ターゲットステージは、次のストライプの開始点に転換（ターン）される。従って、終点での反転１８４、１８５・・・を実行すると、ストライプ間の方向が変わる。そして、ストライプ１８７、１８８、１８９が描画される第２の走査が実行される。これらのストライプは、垂直方向ｄ２に沿って（図２２に示す垂直方向の±ｙ方向に沿って）延伸し、幅ｘ０を有する。第２の走査のストライプ間では、ステージ転換（statge turns）１８６が実行される。かくしてストライプ間では、方向ｄ１、ｄ２が変更される。つまり、各走査は、特定の一般的方向に関係する。
【００９２】
さらに、図２２において、第２の走査に属するストライプ１８９は、描画過程において、描画される。エリア１９０は、垂直ストライプ１８９の一部として、現に補正されている描画エリアを示す。図２３は、水平なストライプ１８１、１８２間、及び垂直ストライプ１８８、１８９間の交点（cross-border）でのエリアを、詳細に示す。この図では、円１２２を中心とする露光点１２１は、露光ストライプ１８１、１８２等に対応する。そして、円１２３を中心とする露光点１２１は、空間１９０を埋める、垂直なストライプ露光１８８、１８９を模式化したものである。
【００９３】
本発明に係る「双方向ダブルパス方式」マルチビーム露光は、ストライプの境界の誤差を減少するために、カバレージ（coverage）を向上することを提供する。
【００９４】
第１の走査のストライプ１８１、．．．１８３は、露光線量のうちの半分で描画され、第２の走査のストライプ１７８、１８８、１８９、．．．は、露光線量のうちの他の半分を提供する。従って、所与のデータパス率（data path rate）の下で、ストライプ露光は、２倍のステージ速度で実行される。従って、露光フィールドＲ２に対する描画時間は、完全にスポットカバーしたシングルパスの描画と同一である。全ての描画時間に関して、ダブルパスの方法は、無視できる精度に十分に小さい状態に維持できる、やや高めのステージリターンのオーバヘッドを有しても良い。
【００９５】
図２３に示すことは、双方向のクワッドマルチビーム描画の場合に関連するが、当業者にとって、双方向ダブルマルチビーム露光を、類似する仕方で、ダブルグリッド、及び中心ダブルグリッドマルチビーム露光技術に採用できることは明らかである。
【００９６】
２つの走査の場合、２つの一般的方向ｄ１、ｄ２は、互いに垂直な方向、特に９０度、例えば、ターゲットステージのｘ方向、ｙ方向に一致する±ｘ方向、±ｙ方向であっても良い。一般的に、走査数は、２より大であっても良い。一般的方向は、各走査で異なっても良く、例えば、９０度未満の角度であっても良い。或いは、又は、さらに組合せて、非連続の走査の一般的方向は、同じ、例えば、４つの走査に対して、±ｘ、±ｙ、±ｘ、±ｙのような順序であっても良い。
【００９７】
米国特許出願公開第２０１５／００２８２３０号で指摘するように、同一の走査に属するストライプ１８１．．．、１８３の露光が、順番に行われる必要はなく、図２４Ａに示すような、ストライプグループの整数が、中間に嵌合するようにストライプグループ間の距離で、ストライプグループで、例えば、３つのストライプ毎に、ストライプの露光が行われても良い。図２４Ｂは、この例に対して、各３つのストライプの第２のグループの露光を示す。この方法は、垂直のストライプに対しても、同様に実装できる。各グループのストライプの数は、適切な整数であってもよいことは勿論である。
【００９８】
本書で開示された本願発明は、特に、基板の加熱に関して、更なる誤差の低減が達成できる。
【００９９】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の形態のようにも記載され得るが、以下には限られない。
【０１００】
（形態１）荷電エネルギ粒子のビームをターゲットに照射する方法であって、
放射に対し透過性の複数のアパーチャを有するパターン定義装置を配する工程と、
照明ワイドビームによって前記パターン定義装置を照明し、該照明ワイドビームは前記アパーチャを通過して該パターン定義装置を横切り、以って、対応する複数のビームレットからなるパターン化ビームを形成する工程と、
前記ターゲットの位置において前記パターン化ビームからパターン画像を形成する工程であって、該パターン画像は、該ターゲット上の複数のパターンピクセルをカバーする前記複数のアパーチャの少なくとも一部分の像を含む工程と、
前記ターゲットと前記パターン定義装置の間の相対運動を引き起こし、ビーム露光が実行されるべき領域にわたる経路に沿って前記ターゲット上における前記パターン画像の移動を生成し、該領域において複数のパターンピクセルを露光する工程であって、前記経路は、各一般的方向を延伸する部分から構成され、前記エリアは、規則的な配置の複数のパターンピクセルから構成され、前記エリアは、前記一般的方向を横断して計測された全幅を有し、前記経路に沿った前記移動は、順次の露光の前記エリアをカバーする、複数のストライプを定義する工程と、を含み、
前記複数のストライプは、各走査が、夫々の一般的方向を有する、少なくとも２つの走査によって描画され、前記一般的方向は、走査間で変更され、
各ストライプは、厳密に、前記走査のうちの一つに属し、
各走査の前記ストライプは、実質的に、同一の走査、即ち、前記一般的方向の夫々に沿って、互いに平行に走り、前記ストライプは、夫々、主方向に交差して計測された幅を有し、各走査に対して、一の走査の前記ストライプの前記幅は、全幅をカバーするものに結合される、ビームをターゲットに照射する方法。
【０１０１】
（形態２）各走査は、夫々の前記走査の間に露光し得る、パターンピクセルの、複数の部分グリッドのうちの一つと関連があり、前記部分グリッドは相互に異なり、全体としてビーム露光が実行される前記エリアに含まれる、完全な複数のパターンピクセルに結合される、ビームをターゲットに照射する方法。
【０１０２】
（形態３）同一の走査に属するストライプのグループは、通常、時間的に順次描画される、ビームをターゲットに照射する方法。
【０１０３】
（形態４）同じ一般的方向で描画されたストライプが、前記一般的方向に対して交互に変わる（alternating）方向に描画される、ビームをターゲットに照射する方法。
【０１０４】
（形態５）各走査の前記ストライプは、均一の幅である、ビームをターゲットに照射する方法。
【０１０５】
（形態６）各走査において、前記ストライプは、前記ストライプの各幅に対応して、互いに横方向のオフセットして露光される、ビームをターゲットに照射する方法。
【０１０６】
（形態７）同じ走査の２つのストライプの重なった範囲において、少なくとも一つの走査の前記ストライプ、好ましくは、すべての走査の前記ストライプは重なり、
前記２つのストライプのうち、一つのストライプのパターンピクセルの目標位置は、該２つのストライプのうち、他のストライプのパターンピクセルに対応する目標位置で、重なっており、
複数のパターンピクセルは、課せられたパターンに関して相補的な方法で、２つの重なっているストライプに露光される、ビームをターゲットに照射する方法。
【０１０７】
（形態８）順次の走査（複数）の前記一般的方向は、互いに直交する、ビームをターゲットに照射する方法。
【０１０８】
（形態９）複数のストライプは、２つの走査で描画される、ビームをターゲットに照射する方法。
【０１０９】
（形態１０）走査のうちの少なくとも一つの走査、好ましくは各走査において、複数のストライプは描画され、
各走査の前記複数のストライプは、空間的に隣接するストライプの、少なくとも２つのグループに分布すると共に、前記ストライプは、各ストライプが非隣接の異なるグループに後続され時系列で描画されるか、又は、ストライプの各グループが非隣接の異なるグループに後続され、グループの順序に応じたグループで、ストライプが描画される時系列で描画される、ビームをターゲットに照射する方法。
【０１１０】
（形態１１）ターゲットと前記パターン定義装置との間での相対運動を引き起こす間、ターゲットステージは使用され、前記ターゲットステージは、少なくとも二つの一般的方向に沿って、前記ターゲットを連続的に移動するように構成され、前記少なくとも二つの前記一般的方向のうちのいずれかに沿った第１の距離の移動の間に発生する、目標位置からのオフセットは、第１の距離の端数より常に小さく、前記端数は、０．００１のオーダーの値である、ビームをターゲットに照射する方法。
【０１１１】
（形態１２）照明システムと、
パターン定義装置と、
投影光学系と、
ターゲットステージと、
を備え、
前記照明システムは、前記荷電粒子のビームを生成し、前記パターン定義装置を照明する、照明ワイドビームに、生成したビームを形成するように構成され、前記パターン定義装置は、複数のビームレットから構成されるパターン化ビームに、前記照明ワイドビームの形状を形成するように構成され、前記投影光学系は、ターゲットの位置のパターン画像に、前記パターン化ビームを形成し、以って、ターゲット上の複数のパターンピクセルを露光するように構成され、
前記ターゲットステージは、前記ターゲットと、前記パターン定義装置間の相対運動を引き起こすように構成される、荷電粒子マルチビーム処理装置。
【０１１２】
（形態１３）前記ターゲットステージは、少なくとも２つの前記一般的方向に沿って前記ターゲットを連続的に移動するように構成され、少なくとも２つの前記一般的方向のいずれかに沿った、第１の距離の移動中に発生する、目標位置からのオフセットは、常に、前記第１の距離の小さな端数より小さく、該端数は、０．００１オーダーの値である、荷電粒子マルチビーム処理装置。
【０１１３】
（形態１４）前記ターゲットステージは、ターゲットプレートで、Ｘ方向、及びＹ方向に、高いステージ速度を可能にする、空気軸受けを備える、荷電粒子マルチビーム処理装置。
【０１１４】
なお、特許請求の範囲に付記した図面参照番号はもっぱら理解を助けるためであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。
【０１１５】
なお、上記の特許文献の開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。また、本発明の全開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１３Ａ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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