JP2002534794A

JP2002534794A - 二次元複画素フラッシュフィールドを用いるラスタ形成、電子ビーム露光方法

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Publication number: JP2002534794A
Application number: JP2000592854A
Authority: JP
Inventors: ステファン，エー．リシュトン，; ジェフリー，ケー．ヴァーナー，; アラン，エル．サグル，; リー，エイチ．ヴェネクラセン，; ウェイドンワン，
Original assignee: エテックシステムズインコーポレイテッド
Priority date: 1999-01-06
Filing date: 1999-09-21
Publication date: 2002-10-15
Also published as: EP1070335A1; WO2000041209A1; KR20010052200A; DE69937824D1; DE69937824T2; CA2322966A1; US6262429B1; EP1070335B1; IL138103A0; KR100416131B1

Abstract

(57)【要約】ラスタスキャンで可変形に表面露光するリソグラフィ用電子ビームカラム。荷電粒子ビームを発生する電子源（１２０４）、トランスファレンズ（１２０６）、上部アパーチャ（１２１０）、上部偏向器（１２１２）、下部アパーチャ（１２１４）、下部偏向器（１２１６）、磁気偏向器（１２１８）及びビーム対物レンズ（１２２０）を含む。ビームは上部アパーチャにより正方形され、上部偏向器により方向が変えられ、下部アパーチャに画成されるアパーチャを通り抜け、所望のビームが形成される。下部アパーチャは正方形の隅部に配置されたＬ字状アパーチャを画成し、上部及び下部のアパーチャの組合せはパターンの水平垂直エッジと同様に内部及び外部入射を鮮明にする。表面のどの位置でも１つの同一平面のみが露光されることが必要になる。下部偏向器は上部偏向器による全ての方向変化の逆方向スキャンを加え、ラスタスキャンの磁気コイルによるビームの移動の影響を弱める。逆行スキャンにより意図されたターゲットエリアへの露光が確実になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明はリソグラフィ及び電子（あるいは他のエネルギー）ビームカラムに
関し、特に可変成形ビームを発生する構造及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】

リソグラフィ（パターン生成）の分野において周知のように、パターン生成装
置の処理量の増大が望まれている。このようなパターン生成装置に対する２つの
主要応用例は、電子ビームリソグラフィ及びウェーハへのパターンの電子ビーム
直接描画によって半導体デバイスを形成する半導体製造に用いるマスク作製であ
る。

【０００３】リソグラフィ装置はソースから基板へのエネルギー流（ビーム）を制御するこ
とによってパターンを生成あるいは露光する。基板は該エネルギー形態に感応す
る層で被覆されている。パターン露光は制御され、一般にフラッシュと呼ばれる
個別単位に分割されるが、フラッシュは１サイクルの露光シーケンス中に露光さ
れるパターン部分である。フラッシュはソース、例えば光、電子、あるいは他の
粒子ビームからのエネルギーを受け入れることによって発生され、被覆基板の選
択パターン領域内に到達する。パターン生成に用いられるフラッシュ構成、ドー
ズ、露光シーケンスの詳細、従ってリソグラフィ装置の制御は描画法として知ら
れる方法を構成する。

【０００４】従来のラスタスキャン描画法はテレビジョンラスタスキャンと多少似ている均
一周期ラスタスキャンを用いる。機械ステージは例えばテーブル上に置かれた基
板をエネルギービームの均一スキャン方向と直交する方向に均一に移動する。こ
のようにパターンはステージ・ビームの直交移動による規則的なスキャン軌跡を
有する規則的グリッドより成る。ビームが露光すべきグリッドサイトの上方に位
置する場合、ビームはブランクされず下方のサイトは露光される。各サイトのド
ーズすなわちエネルギーの量のみが必要に応じて変えられる。従って、露光デー
タは規則的スキャン軌跡に対応する時間シーケンスに編成可能であり、各サイト
のドーズを規定するだけでよい。従来のラスタスキャン描画法の顕著な特徴は１
回に１サイトを露光する小円形ビーム、グリッドの各サイトに順次移動する周期
的スキャン、グリッドの各サイト、すなわち「画素」の必要ドーズに対応するデ
ータのラスタ化表示である。

【０００５】一方、一般的ベクタスキャン描画方法においては、ビームは露光すべきサイト
の上方にのみ位置し、ブランクされずサイトを露光する。通例セミランダムスキ
ャンと呼ばれる方法においては、位置決めはステージ・ビーム移動の組合せによ
って行われる。よって、各フラッシュあるいは露光サイトのドーズ及び位置の両
方を含むデータを具備する必要がある。ベクタスキャン法は可変成形ビームを用
いることが多いが、可変成形ビームは各フラッシュのサイズ及び/または形状が
異なる場合のあるビームである。パターンはこうした可変形状から成る。成形ビ
ームはラスタスキャン描画法のように１回１画素サイトではなく同時に多数の画
素を露光可能である。可変成形ビームを用いる場合、データはさらに各フラッシ
ュの位置、サイズ、形状を含む必要がある。よって、従来のベクタスキャン描
画法の顕著な特徴は１フラッシュで多数の画素サイトを露光する可変成形・サイ
ズ化ビーム、露光すべきパターン部分のみを取り囲むセミランダムスキャン、各
フラッシュの位置、サイズ、形状、ドーズを含むデータのベクタ化表示である。

【０００６】ベクタ及びラスタスキャン描画法はともに利点と欠点を持つ。ベクタスキャン
法は高いパターン精細度を提供し得る。しかし、ベクタスキャンフラッシュ速度
はセミランダムスキャン軌跡の比較的大きいビーム偏向間で安定時間が必要であ
るので、一般にラスタスキャン法より緩慢である。詳述する露光部分を有するパ
ターンについては、ベクタスキャン法は広範囲な寸法にわたってビームを成形し
得る電子ビーム成形構成部材の安定化が遅れるため比較的緩慢である。また、電
流密度(単位面積当りの電流)は電子ソースが同時に広い領域をカバー可能でなけ
ればならないから通常ベクタスキャン法では低く、さらに処理量の低下を招く。

【０００７】ラスタスキャン描画処理の欠点はパターン精細度が比較的粗いことである。

【０００８】よって、ベクタスキャン法の利点、すなわち高いパターン精細度とラスタスキ
ャン法の利点、すなわち速度増大を併せ持ちパターン生成装置の処理量を増大さ
せる改良された描画方法の開発が望まれている。

【０００９】

【発明の概要】

本発明の一実施例はラスタスキャンにおいて基板上へパターンを規定するフラ
ッシュフィールド描画装置において、前記基板の表面に画素をラスタライズし、
前記パターンとオーバーラップする画素の部分を規定するグレーレベル値を出力
するラスタライザと、前記ラスタライザからグレーレベル値を入力・記憶するよ
う接続されたバッファと、前記バッファからグレーレベル値を入力・記憶するよ
う接続され、フラッシュフィールドを規定する形状データを出力するフラッシュ
コンバータと、前記ラスタライザに接続され、前記形状データに係るドーズ値を
演算するドーズ値回路と、前記フラッシュコンバータから形状データを、前記ド
ーズ値回路から関連ドーズ値を入力し、前記フラッシュフィールドの形状、前記
フラッシュフィールドの継続時間、前記基板上のフラッシュフィールドの位置を
規定する信号を出力するコンバータと、前記コンバータから前記信号を入力する
よう接続され、前記コンバータからの前記信号によって規定されるフラッシュフ
ィールドを発生する荷電粒子ビームカラムと、を含むフラッシュフィールド描画
装置を提供する。

【００１０】本発明の一実施例は基板に描画すべきフラッシュフィールドの計算・発生方法
において、前記基板を画素のグリッドとして表示するアクトと、前記各画素を荷
電粒子ビームによって露光すべき各画素の部分を規定するグレーレベル値として
表示するアクトと、前記画素の象限に係る露光時間を決定するアクトと、前記象
限を形状コードとして表示するアクトと、フラッシュフィールドを発生するアク
トと、を含み、前記形状コード及び露光時間はフラッシュフィールドの基板上の
形状及び位置を規定するフラッシュフィールドの計算・発生方法を提供する。

【００１１】本発明の一実施例は可変成形ビームを表面に描画する電子（あるいは他の荷電
粒子）ビームカラムにおいて、荷電粒子ビームソースと、前記ソースの下流に位
置する伝達レンズと、前記ビームと同軸であり、前記ソースの下流に位置し、開
口部を画成する第１アパーチャ部材と、前記ビームと同軸であり、前記第１アパ
ーチャ部材の下流に位置し、電界を発生する第１偏向器と、前記ビームと同軸で
あり、前記第１偏向器の下流に位置し、少なくとも１つの開口部を画成する第２
アパーチャ部材であって、前記電界はビームを前記少なくとも１つの開口部に方
向づけ、これにより前記ビームを可変成形する第2アパーチャ部材と、前記ビー
ムと同軸であり、前記第２アパーチャ部材の下流に位置し、第２電界を発生する
第２偏向器と、前記第２偏向器の下流に位置し、これにより前記ビームをラスタ
スキャンする複数の磁気コイル偏向器と、前記可変成形されたビームを前記表面
に合焦し、前記表面上での可変成形ビームの最終サイズを制御する対物レンズと
、を含む荷電粒子ビームカラムを提供する。一実施例においては、前記少なくと
も１つの開口部は４つの開口部を含み、前記４つの開口部は各々Ｌ字状であり、
前記４つの開口部は正方形の隅部として設けられる。一実施例においては、前記
少なくとも１つの開口部は十字状開口部である。一実施例においては、ビームは
ラスタスキャンにおいて方向づけされる。

【００１２】本発明の一実施例は電子（あるいは他の荷電粒子）ビーム成形方法において、
前記荷電粒子ビームを発生するアクトと、第１開口部によって前記ビームを成形
するアクトと、前記第１開口部から離隔した第２開口部によって前記成形ビーム
を偏向し、これにより前記ビームをさらに成形するアクトと、ラスタスキャンに
おいて前記さらに成形されたビームを偏向するアクトと、を含む荷電粒子ビーム
成形方法を提供する。本発明は添付図面と共に引用される以下の詳細な説明によって十分に理解されよ
う。

【００１３】

【発明の詳しい説明】

システム概要この開示は従来の「規則周期軌跡」ラスタスキャンで基板に送出される規定横
断面形の電子(あるいは他のエネルギー) ビームを発生・描画する装置及び方法
を対象とする。一実施例では電子ビームを発生し、その最大横断面形は従来のベ
クタ成形ビーム装置によって発生される電子ビーム横断面より小さい。よって、
この実施例では従来のベクタ成形ビーム装置よりパターン精細度が小さくなる。

【００１４】図１はラスタライザ回路１０２、バッファ回路１０４、ドーズ値回路１０６、
フラッシュコンバータ１０８、シェーパ/ブランカドライバ１１０、電子ビーム
カラム１１２を含むこの実施例によるリソグラフィ（結像）装置１００のブロッ
ク図を示す。フラッシュコンバータ１０８及びシェーパ/ブランカドライバ１１
０は各々クロック１１４からのクロック（タイミング）信号を入力するよう接続
される。この例では、クロック１１４のクロック信号周波数は８００ＭＨｚであ
る。ラスタライザ回路１０２、バッファ回路１０４、ドーズ値回路１０６、フラ
ッシュコンバータ１０８、シェーパ/ブランカドライバ１１０、電子ビームカラ
ム１１２の詳細については以下を参照のこと。寸法及びパラメータはここではす
べて例示的なものである。この実施例においては、ラスタライザ回路１０２はまず基板１１８上の形状位置
によって規定される基板に描画すべきパターンを（例えば従来のリソグラフィデ
ータ構造から）入力する（いわゆる「ベクタフォーマット」）。次にラスタライ
ザ１０２は基板１１８の表面を画素のグリッドに分割し、各画素をパターンの一
部を含む画素領域の小部分を規定する「グレーレベル値」として表示する。ラス
タライザ１０２は各グレーレベル値をバッファ１０４とドーズ値回路１０６の両
方に出力する。(図１の破線内の接続線は一般に多重回線データバスを表す)。バ
ッファ１０４はグレーレベル値をフラッシュコンバータ１０８に供給する。この
実施例においては、フラッシュコンバータ１０８は１フラッシュサイクルに露光
される可能性のあるフラッシュフィールド（以下用語「フラッシュフィールド」
はブランクあるいは電子ビームカラム１１２が基板１１８に描画する形状を表す
）として、各々４画素(象限)の正方形配列（二次元）を表す。別の実施例におい
ては、フラッシュコンバータ１０８はフラッシュフィールドとしてＮｘＭ画素の
長方形、大小サイズの正方形配列、あるいは他の形状を表す場合がある。フラッ
シュコンバータ１０８は形状クラス及び座標（形状_ｘ、形状_ｙ）によって各フ
ラッシュフィールドを規定する(以下用語「形状データ」は形状クラスと座標双
方を指す）。ドーズ値回路１０６はラスタライザ１０２から各象限に係るグレー
レベル値を入力し、各フラッシュフィールドに係るドーズ値を出力する。

【００１５】シェーパ/ブランカドライバ１１０はフラッシュコンバータ１０８及びドーズ値
回路１０６からの形状データ及び対応ドーズ値（以下形状データ及び対応ドーズ
値はともに「フラッシュデータ」と称する）をそれぞれ要求する。一実施例にお
いては、フラッシュコンバータ１０８及びドーズ値回路１０６は略１０ｎｓ毎に
フラッシュデータをシェーパ/ブランカドライバ１１０に供給する。シェーパ/ブ
ランカドライバ１１０は各フラッシュデータを電圧値に変換し、この電圧を制御
電子ビームカラム１１２に供給し基板１１８上の好適位置に規定フラッシュフィ
ールドを描画する。この実施例においては、電子ビームカラム１１２は新たなフ
ラッシュフィールドを１０ｎｓ毎に描画する（以下「フラッシュサイクル」)。
ブランクフラッシュフィールドの場合、電子ビームカラム１１２は電子ビームを
基板１１８に描画しない。イオンビームカラムあるいは他のエネルギービーム (
例えばレーザー)をカラム１１２の代わりに用いてよい。

【００１６】電子ビームカラム１１２はフラッシュフィールドを例えば従来の「規則周期軌
跡」ラスタスキャンで描画する。この実施例においては、従来の「規則周期軌跡
」ラスタスキャンは「単方向」型あるいは「双方向」型であってよい。「規則周
期軌跡」はスキャンが均一かつ周期的に移動し、動作がパターンデータによって
制御されないことを言う。「単方向」型ではグリッドのスキャンは例えば基板の
一部に画成されるグリッドの左下隅部から始まり、グリッドの左上隅部に進み、
ついでビームがブランク状態で次の最左側のカラムの底部に戻り、最初と同一方
向に、すなわち下から上へ次の最左側のカラムを引き続きスキャンする。パター
ン化すべきグリッドがすべてカバーされるまで同様にスキャンが継続される。従
来の「双方向」型ラスタスキャンでは、グリッドのスキャンは例えば基板の一部
に画成されるグリッドの左下隅部から始まり、グリッドの左上隅部に進み、つい
でビームがブランク状態で次の最左側のカラムの底部に戻り、最初と逆方向に、
すなわち上から下へ次の最左側のカラムを引き続きスキャンする。パターン化す
べきグリッドがすべてスキャンされるまでこうした上下順にスキャンが継続され
る。

【００１７】従来技術のベクタスキャン装置はベクタスキャンされたパターンを記憶する大
データバッファを必要とする。パターンサイズは相当変動するので、ベクタフォ
ーマットのパターンデータを記憶するに十分なデータバッファの記憶容量は極め
て大きくなる。しかしバッファのデータ容量の大型化はコストを増大させる。本
実施例はフラッシュフィールドデータのリアルタイム処理を用いて従来技術のデ
ータバッファの大型化を回避する。この実施例においては、ラスタライザ１０２
、フラッシュコンバータ１０８、ドーズ値回路１０６、シェーパ/ブランカドライ
バ１１０はともに電子ビームカラム１１２によるフラッシュフィールド発生の直
前にフラッシュフィールドの形状と時間を処理する。

【００１８】ラスタライザ回路１０２本発明の一実施例によれば、図２Ａは好適なラスタライザ回路１０２を概略
的に示す。ラスタライザ回路１０２はピクセライザ２１０とグレーレベル規定器
２１２を含む。一実施例においては、ラスタライザ１０２は図２Ｂに関連して以
下で詳述する処理２００を実施する「ハードウェア組込み」論理回路である。別
の実施例においては、ラスタライザ１０２は処理２００のソフトウェア形態を実
施するコンピュータであってよい。パラメータはここではすべて例示的なもので
ある。

【００１９】ラスタライザ１０２は基板に描画すべき従来のパターンを表すベクタフォーマ
ットのデータを入力信号として入力する。従来、パターンは例えば集積回路の層
を定義し、x-y座標で表される。ラスタライザ１０２は基板の一部に描画すべき
パターンイメージを画素のグリッドに分解し、各画素をパターンを含む画素の小
部分を規定するグレーレベル値として表示する。

【００２０】図２Ｂはラスタライザ１０２によって実行され、グレーレベル値として基板表
面に描画すべきパターンイメージを表す好適な処理２００のフロー図である。

【００２１】２０１で、ピクセライザ２１０は基板表面の一部をグリッドに分割する。さら
にピクセライザ２１０はグリッド内の規定個所にパターンを配置する。この実施
例においては、各グリッドはせいぜい例えば８、１９２画素ｘ１、４４０、００
０画素である。２００ｎｍの最小構成サイズを必要とするマスクをイメージする
には、各画素は正方形で１辺略１００ｎｍであるが、他の画素形状を用いてもよ
い。図３はパターン３０６がイメージされる基板表面の一部を画素３１０に分割
するグリッド３０２の例示部である。

【００２２】図２の２０２で、ピクセライザ２１０はグリッドをグレーレベル規定器２１２
に伝達し、グレーレベル値によって各画素３１０を表示する。グレーレベル値は
パターン３０６とオーバーラップする画素３１０内の副画素の割合を表す。本発
明の実施例においては、グレーレベル値は０〜１６である。例えば、パターン３
０６を含まない画素のグレーレベル値は０である。図４は画素内のパターンの隅
部の例である。この例では、２５６の副画素のうちの６４ (暗色部分の縁部の画
素)はオーバーラップされて、グレーレベル値４を示す。この実施例においては
、グレーレベル規定器２１２は５ビット値によって各グレーレベル値を規定し、
３２のグレーレベルまで可能である。

【００２３】２０３で、ラスタライザ１０２はバッファ１０４にグリッドに係るグレーレベ
ル値を記憶する。

【００２４】次に、ラスタライザ１０２は基板に描画すべきイメージが略すべて画素によっ
て表示されるまで図２Ｂの処理２００を繰返す。

【００２５】従来のベクタスキャン装置では、基板に描画すべきパターンのみがコード化さ
れる。この実施例においては、ラスタライザは基板表面の一部をグリッドに分割
し、表面の全画素を表示する。全基板イメージを表示するのは従来のベクタフォ
ーマット表示のパターンに対して多くの利点があるが、特にパターンを含むかど
うかにかかわらず各画素が表示されるからである。

【００２６】例えば、従来の近接エラー補正はより容易に計算可能であるが、各画素が露出
されていてもいなくとも表示されるからである。近接エラー補正は基板の特定領
域に対する電子ビーム露光のレベルを調節し、該領域に近接する画素に対する露
光を考慮することによって露光過多を防止することである。パターンがベクタフ
ォーマットである場合、パターンの近接度の判定は数多くの計算を要する。

【００２７】この実施例においてはオーバーラップ判定はより容易に計算可能である。オー
バーラップ判定は多数のパターンがオーバーラップする区域の露光過多の防止に
必要である。ベクタフォーマットのパターンでは、各パターンはオーバーラップ
パターンであっても別個にコード化される。よって、オーバーラップの判定は数
多くの計算を要する。この実施例においては全画素はグレーレベル値によって表
示されるので、オーバーラップの判定ははるかに容易である必要がある。

【００２８】時々パターンを「白黒反転」する必要がある、すなわち基板の通常非露光部分
を露光し、通常露光パターン部分を露光しないようにする。この実施例において
は、画素は容易に白黒反転可能であるが、通常非露光の画素までが表示されるか
らである。ベクタフォーマットのパターンの場合、露光領域のみがコード化され
るので、非露光領域を白黒反転させるのは困難である。

【００２９】ベクタフォーマットパターンでは、パターン内のフラッシュフィールドの数が
膨大になる場合があり、従って非実用的な大バッファスペースが必要となる。こ
の実施例においては、各画素は個々に表示されるので、パターンをパーティショ
ンに分割しても画素をバッファスペースに別々のステップでロード可能である。
この実施例においては、ラスタライザ１０２は一定速度でグレーレベル値をバッ
ファデバイスに出力し、これによりバッファ１０４は従来技術より少ない記憶ス
ペースですむ。

【００３０】フラッシュコンバータ１０８フラッシュコンバータ１０８は画素のグレーレベル値をフラッシュフィールド
の形状を規定する形状データに変換する。図５Ａは好適なフラッシュコンバータ
１０８のブロック図である。図示したように、フラッシュコンバータ１０８は再
フォーマット論理回路５１０、形状コード決定論理回路５１２、第１ルックアッ
プテーブル (ＬＵＴ) ５１４、第２ＬＵＴ５１６を含む。第１、第２ＬＵＴ５１
４、５１６の好適手段はスタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）であ
る。フラッシュコンバータ１０８はバッファ１０４からグレーレベル値を、クロ
ック１１４からクロック信号を入力するよう接続される。フラッシュコンバータ
１０８はクロック１１４からのクロック信号に応じて形状データをシェーパ/ブ
ランカドライバ１１０に出力する。

【００３１】この実施例においては、フラッシュコンバータ１０８は図５Ｂに関連して以下
で述べる処理５００を実施するハードウェア組込み論理回路である。別の実施例
においては、フラッシュコンバータ１０８は処理５００のソフトウェア形態を実
施するコンピュータであってよい。付録Ｂはフラッシュコンバータ１０８のハー
ドウェア組込み論理手段によって実行される処理５００のパスカルコンピュータ
言語シミュレーションである。パラメータはここではすべて例示的なものである
。

【００３２】５０１で、バッファ１０４は例えば少なくともグレーレベル値が１６の信号を
再フォーマット論理回路５１０に出力する。この実施例において、グレーレベル
値は中心に対象象限を有する４ｘ４画素の正方形構造 (以下「マトリックスＡ」
)に対応する。図９はマトリックスＡを詳細に示す。対象象限は画素a２２、a２
３、a３２、a３３に対応し、残りの画素は「取り囲み画素」である。グリッド縁
部の象限の場合、グリッド内にない象限を取り囲む画素のグレーレベル値は０
である。フラッシュコンバータ１０８は対象象限を形状データとして表示する。

【００３３】５０１の初回実行時、まずバッファ１０４は左下象限に関するデータを出力す
る。５０１の次回実行時、バッファ１０４は上述のラスタスキャンの象限に関す
るデータを出力する。

【００３４】５０２で、再フォーマット論理回路５１０は形状データ、すなわち形状コー
ドと座標(形状_ｘ、形状_ｙ)によって象限を表示する。形状コードはビームに
よって十分露光すべき象限から非露光象限までの基本形状を表示する。座標は副
画素によって基本形状を変更し、変更された形状が象限内のパターンの部分によ
り近づくようにする。各フラッシュフィールドの形状は形状コードと座標によっ
て規定される。

【００３５】図６は１４の基本形状を示し、各々象限３０４内にあり、この実施例によれば
割当てられた形状コードに係る。各形状の暗色部分は(電子) ビームによって露
光すべき領域 (「露光領域」)を表す。最大露光領域は象限全体であり、形状コ
ード１６に対応する。形状コード１〜４は異なる４つの輪番を有する長方形露光
領域を規定する。形状コード５〜８は異なる４つの輪番を有する正方形でも長方
形でもよい露光領域を規定する。形状コード９〜１２は異なる４つの輪番を有す
るＬ字状の露光領域を表す。別の実施例においては、形状コードは別の形状を表
すことがある。

【００３６】座標は副画素によって形状コード１〜１２に対応する形状を変更する。この実
施例においては、形状_x及び形状_ｙは各々０〜３１の値をとる。例えば、図７は
象限内のパターン３０６の部分３０８の拡大図である。部分３０８は１２の形状
コードに対応する。この例では、形状コード１２を持つ形状の変更は(１９、２
０)の形状_x及び形状_y座標を規定することによって行われる。この例では座標
は形状の隅部位置を規定する。

【００３７】図８は５０２の処理のフロー図を詳細に示す。８０１で、再フォーマット論理
回路５１０はマトリックスＡをロードする。

【００３８】８０２で、再フォーマット論理回路５１０はマトリックスＡを変更し、画素 a
２２が次の３つの操作のいずれかあるいはすべてによって対象象限の中で最高の
グレーレベル値を持つようにする。すなわち、１)回転、２)上下(左右)反転、あ
るいは３)白黒反転である。変数「回転」は０、１、２、あるいは３の値をとり
、マトリックスＡがそれぞれ０、９０、１８０、あるいは２７０度だけ「上下
反転」したかどうか示す。変数「上下反転」はマトリックスＡが上下反転したか
、すなわち各画素について形状_x及び形状_ｙ座標は変化したがグレーレベル値
は保持しているかどうか規定する。変数「白黒反転」は各グレーレベル値を１６
マイナスそのグレーレベル値として表されるかどうか規定する。再フォーマット
論理回路５１０は今後利用するため変数を記憶し、操作順を記録する。結果とし
てのマトリックスは図９に示したマトリックスＢである。次に再フォーマット論
理回路５１０はマトリックスＢ、変数、操作順を形状コード決定論理回路５１２
に出力する。

【００３９】８０３で、形状コード決定論理回路５１２は図１０に示した処理をマトリック
スＢの中央４画素に適用し、中間形状コードを決定する。まず１００２で、形
状コード決定論理回路５１２は画素b２３のグレーレベル値が１６であるか判定
する。ＮＯなら、１００３で、中間形状コードは５、１、あるいは１１である(
状態Ｄ)。ＹＥＳなら、１００４で、形状コード決定論理回路５１２は画素b３２
のグレーレベル値が１６であるか判定する。ＮＯなら、１００５で、中間形状コ
ードは１あるいは１１である (状態Ｃ)。ＹＥＳなら、１００６で、形状コード
決定論理回路５１２は画素b３３のグレーレベル値が１６であるか判定する。Ｎ
Ｏなら、１００７で、中間形状コードは１１である (状態Ｂ)。ＹＥＳなら、１
００８で、中間形状コードは１６である (状態Ａ)。

【００４０】よって、状態がＣあるいはＤである場合、形状コード決定論理回路５１２は次
に中間座標と中間形状コードを決定する。状態Ｂの場合、形状コード決定論理回
路５１２は次に中間座標のみを決定し、該中間座標によって１１の中間形状コー
ドに対応する形状を変更する。状態Ａの場合、座標を決定する必要はない。

【００４１】この実施例においては、状態Ｂの場合、中間座標を決定するため、形状コード
決定論理回路５１２は表１に示した画素のグレーレベル値を第１ルックアップテ
ーブル５１４に出力し、該第１ルックアップテーブルは対応中間座標を出力する
。状態Ｃ〜Ｄの場合、中間座標及び中間形状コードを決定するため、形状コード
決定論理回路５１２は表１に示した画素のグレーレベル値を第１ルックアップテ
ーブル５１４に出力し、該第１ルックアップテーブルは中間座標と中間形状コー
ドを出力する。

【００４２】

【表１】

【００４３】状態Ｂの場合、第１ルックアップテーブル５１４への中間座標入力は次のように
なる。画素b２２、b２３、b３２のグレーレベル値は１６である。画素b３３のグ
レーレベル値は規定されるが、露光副画素は規定されない。よって、ただ１つの
グレーレベル値がいくつかの露光副画素に対応し得る。この実施例においては、
隅部が画素b３４、b３３、b４３ (図１１のマトリックス１１０２内の破線)によ
って形成され、隅部の各辺の交点が画素b３３の縁点１１１８にあると仮定して
いる。隅部１１０８の内部陰影区域は露光されていない。縁点１１１８を横切る
各辺間の角度は必ずしも９０度でなくともよい。この実施例においては、縁点１
１１８の座標、従って画素b３３の露光部分は最小グレーレベルエラーに対応す
る画素b３４、b３３、b４３によって隅部１１０８を決定することによって推定
される。具体的には、第１ルックアップテーブル５１４の各座標は１)フラッシ
ュフィールド及び画素b３４、b４３、b４４の規定グレーレベル値間、２)結果と
してのフラッシュフィールド及び縁点が座標に設定されている画素b３４、b４３
、b４４のグレーレベル値間の最小エラーに対応する。

【００４４】この実施例においては、以下に示す式は予想されるすべてのグレーレベル値に
ついて(１６、１６)から(３１、３１)まで各座標について計算される。第１ルッ
クアップテーブル５１４の各中間座標は次の式から最小エラー値に対応する。

【００４５】

【式１】エラー＝Ｋ（Ｆ）＋Ｌ（ＰＥ）＋Ｍ（Ｔ）変数Ｆはフラッシュフィールドの合計グレーレベル値と、座標によって得られた
フラッシュフィールドの合計グレーレベル値間の差の絶対値を表す。

【００４６】変数ＰＥは状態Ｂで表１の各画素の各グレーレベル値と、座標によって得られ
た状態Ｂで表１の画素のグレーレベル値間の最大エラーを表す。

【００４７】変数Ｔは変数Ｆの和と状態Ｂで表１の各画素の各規定グレーレベル値と、座標
によって得られた状態Ｂで表１の画素のグレーレベル値間の絶対差の和を表す。

【００４８】一実施例においては、重みづけ変数Ｋ，Ｌ、Ｍはそれぞれ８、４、１である。
これは変数Ｆを最も重くする。

【００４９】状態Ｃの場合、第１ルックアップテーブル５１４への中間座標入力は次のよ
うになる。画素b２２、b２３は規定されるが、グレーレベル値は１６である。画
素b３２、b３３のグレーレベル値は規定されるが、露光副画素は規定されない。
象限の露光部分は形状コード１あるいは１１に対応可能であるので、隅部が画素
３２、b３３、b３４、b４２によって形成されるか、直線縁部が画素b３２、b３
３、b３４、b３１によって形成される (図１１のマトリックス１１０４内の破線
）。隅部の各辺間の角度は９０度以外であってもよい。１１の形状コードに対応
する隅部の場合、中間座標は画素b３２の縁点１１２０の各辺の交点を規定する
。隅部の非露光部分は区域１１１０として示され、直線縁部の非露光部分はとも
に区域１１１０、１１１２として示される。

【００５０】状態Ｃの場合、ルックアップテーブルで規定された画素b３１、b３２、b３３
、b３４、b４２のグレーレベル値の各組合せの中間形状コード及び中間座標は式
からの最小エラー値に対応する。上述の式は各形状コード１、１１及び(０、１
６)から(３１、３１)までの座標について計算される。式中、変数ＰＥは状態Ｃ
で表１の各画素の各グレーレベル値と、座標によって得られた状態Ｃで表１の画
素のグレーレベル値間の最大エラーを表す。変数Ｔは変数Ｆの和と、状態Ｃでの
表１の各画素の各規定グレーレベル値と、座標によって得られた状態Ｃで表１の
画素のグレーレベル値間絶対差の和を表す。

【００５１】状態Ｄの場合、第１ルックアップテーブル５１４への中間座標入力は次のよう
になる。画素b２２、b２３、b３２、b３３のグレーレベル値は規定されるが、露
光副画素は規定されない。象限の露光部分は形状コード１、５、あるいは１１に
対応するので、隅部は画素b４２、b３２、b２２、b２３、b２４によって形成さ
れるか、直線縁部が画素b２１、b２２、b２３、b２４によって形成される(図１
１のマトリックス１１０６内の破線)。隅部の非露光部分は区域１１１６として
示され、直線縁部の非露光部分はともに区域１１１４、１１１６として示される
。１１あるいは５の形状コードに対応する隅部の場合、座標は象限のいずれかの
画素によって縁点１１２２の各辺の交点を規定する。縁点１１２２の各辺間の角
度は９０度でなくともよい。例えば、形状コード５は９０度以上の隅部の各辺間
の角度に対応する。

【００５２】状態Ｄの場合、第１ルックアップテーブル５１４で規定された画素b２２、b２
３、b３２、b３３、b４２のグレーレベル値の各組合せの中間形状コード及び中
間座標は式からの最小エラー値に対応する。上述の式は各形状コード１、５、１
１及び(０、０)から(３１、３１)までの座標について計算される。式中、変数Ｐ
Ｅは状態Ｄで表１の各画素の各グレーレベル値と、座標によって得られた状態Ｄ
で表１の画素のグレーレベル値間の最大エラーを表す。変数Ｔは変数Ｆの和と、
状態Ｄで表１の各画素の各規定グレーレベル値と、座標によって得られた状態Ｄ
で表１の画素のグレーレベル値間の絶対差の和を表す。

【００５３】図８の８０４で、すべての状態について、形状コード決定論理回路５１２は８
０２で再フォーマット論理回路５１０によって実施された変更を、８０３で決定
された形状コード及び座標によって規定される形状に逆転させる。この実施例に
おいては、形状コード決定論理回路５１２は第２ルックアップテーブル５１６に
アクセスするが、該第２ルックアップテーブルは予想されるすべての中間形状コ
ード及び中間座標、すなわち形状コード１、５、１１及び座標(０、０)〜 (３１
、３１)に関するすべての逆変換演算の組合せの座標と形状コードを含む。８０
５で、形状コード決定論理回路５１２は第２ルックアップテーブル５１６から好
適な形状コードと座標を読取る。

【００５４】図５Ｂの５０３で、形状コード決定論理回路５１２は形状データをシェーパ/
ブランカドライバ１１０に出力する。この実施例においては、フラッシュコンバ
ータ１０８は略１０ｎｓ毎に形状データをシェーパ/ブランカドライバ１１０出
力する。

【００５５】フラッシュコンバータ１０８は図２Ｂの２０２で述べたグリッド内の象限がす
べて形状データによって表示されるまで、グリッド内の各象限についてステップ
５０１〜５０３を繰返す。

【００５６】この実施例ではロード操作で必要なルックアップテーブル入力と回路の数が低
減され有利である。第１ルックアップテーブル５１４は３つの形状コード、すな
わち１、５、１１の座標入力を含む。この実施例においては、状態Ｂのルックア
ップテーブルで１７⁴値が必要であり、状態Ｃ、Ｄ各々のルックアップテーブル
で１７⁵値が必要である。そうでない場合形状コード１〜１２各々についてルッ
クアップテーブルが必要となる。よってこの実施例は高価なルックアップテーブ
ルの数を低減する。

【００５７】この実施例においては、各ルックアップテーブル値は２バイトを要し、これは
５ビット形状_ｘ座標及び５ビット形状_ｙ座標値と５ビット形状コードを含む。
この実施例においては、第１ルックアップテーブル５１４と第２ルックアップテ
ーブル５１６は略６メガバイトを必要とする。

【００５８】ドーズ値回路１０６一実施例においては、ドーズ値回路１０６はラスタライザ１０２からフラッシ
ュフィールド中及び周りのグレーレベル値を入力し、プログラム可能なルックア
ップテーブルから３つのドーズ値、「ドーズ１」、「ドーズ２」、「ドーズ３」
を選択し、該ドーズ値をシェーパ/ブランカドライバ１１０に出力する。形状デ
ータに係るドーズ値入力は形状データによって表されるフラッシュフィールド中
のグレーレベル値の配列及び大きさに左右される。別の実施例においては、フラ
ッシュフィールドに係るドーズ値はより大きいか小さい。変数「ドーズ１」は従
来の長期補正のレベルを規定する。変数「ドーズ２」は従来の短期補正のレベル
を規定する。変数「ドーズ３」はグレーレベルスプライシング補正のレベルを規
定する。各フラッシュフィールドに係るドーズ値を発生する好適な技術は９７/
１/２８提出の米国特許出願連続番号第０８/７８９、２４６号、一般譲渡された
現米国特許第号、及び付録Ａ「ラスタスキャンパターン発生装置におけ
る近接効果のランタイム補正」（Ｌ．ヴェーンクラセン、Ｕ．ホフマン、Ｌ．ジ
ョンソン、Ｖ．ボエグリ、Ｒ．インズ著、１９９８年９月２２〜２４日ベルギー
、ローヴェンのマイクロ＆ナノ工学９８にて発表）に記載されている。双方とも
全文を参考としてここに併合する。

【００５９】好適なドーズ値回路１０６はハードウェア組込み論理回路とスタティックラン
ダムアクセスメモリ等の従来のメモリを含む。別の実施例においては、ドーズ値
回路１０６は好適なソフトウェアを実行するコンピュータであってよい。パラメ
ータはここではすべて例示的なものである. この実施例においては、ドーズ値回路１０６は１０ｎｓ毎に各形状データに係
るドーズ値をシェーパ/ブランカドライバ１１０に出力する。以下で詳述するシ
ェーパ/ブランカドライバ１１０は各形状データをフラッシュフィールドの継続
時間、すなわち一領域がビームに露光される時間を規定する露光時間に係るドー
ズ値に変換する。

【００６０】電子ビームカラム１１２図１２は好適な新規の電子ビームカラム１１２を概略的に示すが、該電子ビー
ムカラムはラスタスキャンにおいて形状データによって規定されるフラッシュフ
ィールドを発生する。この実施例においては、電子ビームカラム１１２は以下で
詳述する「シャドー投射」技術によってフラッシュフィールドを発生する。電子
ビームカラム１１２は従来の熱フィールド放出(ＴＦＥ) 電子ソース１２０４、
従来の電子ビーム伝達レンズ１２０６、上部アパーチャ１２１０、従来の上部偏
向器１２１２、下部アパーチャ１２１４、従来の下部偏向器１２１６、従来の磁
気偏向コイル１２１８、従来の電子ビーム対物レンズ１２２０を含む。電子ビー
ムカラム１１２は基板１１８上にフラッシュフィールドを描画する。

【００６１】寸法及びパラメータはここではすべて例示的なものである。別の実施例におい
ては、電子ビームカラム１１２は荷電粒子ビームあるいは他のエネルギービーム
を発生してよい。

【００６２】図１２はマスク上に２００ｎｍの最小構成寸法を有するパターンの描画に用い
られる装置である。この装置は異なる最小構成サイズに変更可能であるのはもち
ろんである。電子ビームカラム１１２によって発生される最大横断面ビームサイ
ズは結果としてのパターンの最小構成サイズに対応する。従来の熱フィールド放
出(ＴＦＥ) 電子ソース１２０４は電子ビーム１２２２を出力する。ＴＦＥ電子
ソース１２０４は少なくとも１．０ｍＡ/ステラジアンの単位立体角当りの電流
、ｄＩ/ｄΩ、を供給する。この電流は角強度としても知られている。ＴＦＥ電
子ソース１２０４は基板１１８の表面上略４２０ｍｍから電子ビーム１２２２を
出力する。従来の伝達レンズ１２０６はＴＦＥ電子ソース１２０４から電子ビー
ム方向に対して下流側に位置する(以下「下流側」はＴＦＥ電子ソース１２０４
から電子ビーム方向に対して下流側を指す）。伝達レンズ１２０６は基板１１８
の表面から略３２０ｍｍ上流側にある。従来の伝達レンズ１２０６は電子ビーム
１２２２を後で詳述する下部アパーチャ１２１４の中心、点Ｃ、から略１ｍｍ下
流側の交差点１２３０に合焦させる。

【００６３】上部アパーチャ１２１０は伝達レンズ１２０６から下流側に位置する。上部ア
パーチャ１２１０は基板１１８から略２９０ｍｍ上流側に位置する。上部アパー
チャ１２１０は略１３５μｍｘ１３５μｍの正方形開口部１３０２を画成する。
上部アパーチャ１２１０がＴＦＥ電子ソース１２０４によって照射されると、電
子ビーム１２２２の横断面に対応する正方形開口部１３０２の解像度のよいシャ
ドーが上部アパーチャ１２１０の下流側に投射される。図１２に示すように、電
子ビーム１２２２のシャドーの横断面サイズは上部アパーチャ１２１０から交差
点１２３０へ下流側で減少する。

【００６４】図１３Ａは詳細な上部アパーチャ１２１０の一部の平面図である。この実施例
においては、上部アパーチャ１２１０は略１３５μｍｘ１３５μｍの正方形開口
部１３０２を画成する。正方形開口部１３０２は電子ビーム１２２２と同軸であ
る。図１３ＢはＡ−Ａ線に沿った図２Ａの上部アパーチャ１２１０の横断面図で
ある。上部アパーチャ１２１０の厚さは略１０μｍである。

【００６５】この実施例においては、上部アパーチャ１２１０はタングステン・チタン合金
等の低応力耐熱金属をシリコン薄膜上に堆積し、その後合焦イオンビームを用い
て合金とシリコン薄膜の両方に１３５μｍｘ１３５μｍの正方形開口部１３０２
をパターン形成することによって構成される。別の実施例においては、上部アパ
ーチャ１２１０はモリブデン、タングステン、あるいはモリブデン・レニウム等
の合金の略１０μｍ厚の金属箔から形成されるが、該金属箔は汚染問題低減のた
め電流で加熱されてよい。

【００６６】図１２を参照すると、従来の上部偏向器１２１２は上部アパーチャ１２１０か
ら下流側に位置する。上部偏向器１２１２の作用及び好適な構造は以下で詳述す
る。

【００６７】下部アパーチャ１２１４は上部偏向器１２１２から下流側に位置する。下部ア
パーチャ１２１４が電子ビーム１２２２によって照射されると、解像度のよい成
形ビームは下部アパーチャ１２１４を貫通する上部アパーチャ１２１０によって
画成された開口部のシャドー部分によってさらに規定される。図１２に示すよう
に、電子ビーム１２２２のシャドーの横断面サイズは下部アパーチャ１２１４か
ら交差点１２３０へ下流側で減少し、その後交差点１２３０から下流側で増加す
る。

【００６８】電子ビーム１２２２は下部アパーチャ１２１４に近接した交差点１２３０に集
束する。電子ビーム１２２２が下部アパーチャ１２１４に入射する時、電子ビー
ム１２２２の横断面サイズは極めて小さい。横断面サイズが小さいのは下部アパ
ーチャ１２１４に小成形開口部を用いていることを意味する。電子ビーム１２２
２が下部アパーチャ１２１４に入射する時の電子ビーム１２２２の横断面サイズ
は交差点１２３０を移動することによって調節可能であるが、これは伝達レンズ
１２０６の強度の変更を意味する。

【００６９】この実施例においては、下部アパーチャ１２１４は例えば下部アパーチャ１２
１４Ａ (図１４Ａ)あるいは下部アパーチャ１２１４Ｂ (図１５Ａ)である。図１
４Ａは下部アパーチャ１２１４Ａの一部の平面図である。図示したように、下部
アパーチャ１２１４Ａは４つの開口部１４０２Ａ〜１４０２Ｄを含む。各開口部
１４０２Ａ〜１４０２Ｄの各短辺１４１２は略３μｍの長さＡを有する。図示し
たように、各短辺１４１２間の角度は９０？である。各開口部３０２間の狭間隔
Ｘは略３μｍである。図１４ＢはＢ−Ｂ線に沿った図１４Ａの下部アパーチャ１
２１４Ａの横断面図である。下部アパーチャ１２１４Ａの厚さ、Ｔ、は略１０μ
ｍである。

【００７０】この実施例においては、下部アパーチャ１２１４Ａはタングステン・チタン合
金等の低応力耐熱金属をシリコン薄膜上に堆積し、その後合焦イオンビームを用
いて金属とシリコン薄膜の両方に４つの開口部区画１４０２Ａ〜１４０２Ｄをパ
ターン形成することによって構成される。別の実施例においては、下部アパーチ
ャ１２１４Ａはモリブデン、タングステン、あるいはモリブデン・レニウム等の
合金の略１０μｍ厚の金属箔から形成されるが、該金属箔は汚染問題低減のため
電流で加熱されてよい。

【００７１】図１５Ａは別の下部アパーチャ１２１４Ｂの一部の頂面図である。図示したよ
うに、下部アパーチャ１２１４Ｂは十字状開口部１５０２を含む。十字状開口部
の１２の辺１５０８は略３μｍである。図示したように、各辺１５０８間の角度
は９０度である。図４ＢはＣ−Ｃ線に沿った図４Ａの下部アパーチャ１２１４Ｂ
の横断面である。下部アパーチャ１２１４Ｂの厚さは略１０μｍである。

【００７２】この本発明の実施例においては、下部アパーチャ１２１４Ｂはタングステン・
チタン合金等の低応力耐熱金属をシリコン薄膜上に堆積し、その後金属とシリコ
ン薄膜の両方に十字状開口部１５０２をパターン形成することによって構成され
る。別の実施例においては、下部アパーチャ１２１４Ｂはモリブデン、タングス
テン、あるいはモリブデン・レニウム等の合金の略１０μｍ厚の金属箔から形成
されるが、該金属箔は汚染問題低減のため電流で加熱されてよい。図１３Ａに示
した上部アパーチャ１２１０及び図１４Ａの下部アパーチャ１２１４Ａあるいは
図１５Ａの下部アパーチャ１２１４Ｂは、図１３Ａ、１４Ａ、１５Ａに示した中
心点Ｃを通る電子ソース１２０４Ａの先端部から下降する軸線に沿って同軸配置
される。

【００７３】下部アパーチャ１２１４のＬ字状あるいは十字状開口部によって電子ビーム１
２２２は縁部、外側隅部、あるいは内側隅部をフラッシュフィールド内のどこに
でも画成可能となる。よって、パターンの縁部及び隅部は半導体デバイス製造に
おいて必要とされるよりはるかに小さい増分で位置づけ可能である。

【００７４】従来の下部偏向器１２１６は下部アパーチャ１２１４から下流側に位置する。
下部偏向器１２１６の作用及び好適な構造は後で詳述する。

【００７５】図１６は従来の上部偏向器１２１２及び従来の下部偏向器１２１６の好適な具
現及び配置を示す。従来の上部偏向器１２１２はノード１６０６、１６０８、１
６０４、１６１０で受電するよう接続された正方形状に設けられた４枚の金属プ
レート１６０２を含む。同様に、従来の下部偏向器１２１６はノード１６１８、
１６１４、１６１６、１６１２で受電するよう接続された正方形状に設けられた
４枚の金属プレート１６０２を含む。この実施例においては、上部偏向器１２１
２及び下部偏向器１２１６のノードはシェーパ/ブランカドライバ１１０から受
電するよう接続される。上部偏向器１２１２及び下部偏向器１２１６の作用は後
で詳述する。

【００７６】従来の偏向コイル１２１８は下部偏向器１２１６から下流側に位置する。従来
の偏向コイルは従来のラスタスキャンで基板１１８全体にわたって電子ビーム１
２２２をスキャンする。この実施例においては、スキャンの長さは１ｍｍまでで
ある。従来のラスタスキャンによれば、基板１１８はラスタスキャンの方向に垂
直な方向に、基板１１８の平面内で基板１１８を移動する従来のステージ上に位
置する。

【００７７】従来の対物レンズ１２２０は偏向コイル１２１８の傍、すなわち電子ビームの
方向に垂直な同一平面の略内側に位置する。対物レンズ１２２０は基板１１８に
描画された下部アパーチャ１２１４からの電子ビームシャドーのサイズを効果的
に制御する。対物レンズ１２２０の作用は以下で詳述する。

【００７８】この実施例においては、シャドー投射は小型、高輝度のＴＦＥソース用いて例
えば成形ビーム内の１平方センチ当り３０００アンペアまでの高電流密度のシャ
ドー、及び小交差点、すなわちビーム横断面が交差点１２３０において平面１８
０６内の形状シャドーのサイズに比較して小さい、を得ることを意味する。下部
アパーチャ１２１４の小開口部を用いることによって上部偏向器１２１２による
偏向角が低減され、またこれによって偏向電圧が相対的に低下する。偏向電圧低
下によって高速の成形ビームが発生される。形状サイズの減少及び必要偏向電圧
の減少によっても各成形フラッシュの安定時間が例えば３ｎｓ以下に短縮され、
さらに従来のベクタ成形ビーム装置によるより高い処理量を可能にする。

【００７９】シャドー投射成形は電子-電子相互作用を低減する比較的短いビーム経路の利
用も可能にするが、そうしないと基板１１８上の成形ビームのイメージのかすみ
の原因となる。

【００８０】ＴＦＥ電子ソースは従来のベクタ成形ビーム装置で用いるには好適ではないが
、必要となる大形状にビーム電流を十分供給できないからである。

【００８１】シェーパ/ブランカドライバ１１０シェーパ/ブランカドライバ１１０は、電子ビームカラム１１２の上部偏向器
１２１２及び下部偏向器１２１６に電圧を供給することによって電子ビームカラ
ム１１２が基板１１８に描画するフラッシュフィールドの形状及び時間を制御す
る。

【００８２】図１７Ａはトランスレータ１７２０、出力デバイス１７２２、タイマ１７０８
、逆方向スキャンデバイス１７１０を含むシェーパ/ブランカドライバ１１０の
ブロック図である。上述のように、シェーパ/ブランカドライバ１１０はフラッ
シュコンバータ１０８及びドーズ値回路１０６からそれぞれフラッシュデータ、
すなわち形状データ及び対応ドーズ値を要求・入力する。トランスレータ１７２
０はフラッシュデータを入力し、形状データ及び対応ドーズ値を各電圧値及び露
光時間に変換する。トランスレータ１７２０は露光時間をタイマ１７０８に出力
し、電圧値を出力デバイス１７２２に出力する。出力デバイス１７２２は電圧値
を電圧信号に変換し、電圧信号を電子ビームカラム１１２の偏向器に出力する。
タイマ１７０８は出力デバイス１７２２が露光時間に応じて電圧信号を出力する
時間を制御する。逆方向スキャンデバイス１７１０は下部偏向器１２１６に供給
される電圧信号に以下で詳述する逆方向スキャンを行う。

【００８３】図１７Ｂはシェーパ/ブランカドライバ１１０の詳細ブロック図である。図１
７Ｂにおいて、トランスレータ１７２０は形状ルックアップテーブル１７０２と
ドーズルックアップテーブル１７０４を含み、出力デバイス１７２２はマルチプ
レクサ (ＭＵＸ) １７０６Ａ〜１７０６Ｄ、Ｄ/Ａコンバータ (ＤＡＣ) １７１
２Ａ-１、１７１２Ａ-２、１７１２Ｂ-１、１７１２Ｂ-２、１７１２Ｃ-１、１
７１２Ｃ-２、１７１２Ｄ-１、１７１２Ｄ-２、増幅器１７１４Ａ-１、１７１４
Ａ-２、１７１４Ｂ-１、１７１４Ｂ-２、１７１４Ｃ-１、１７１４Ｃ-２、１７
１４Ｄ-１、１７１４Ｄ-２、ブランキング電圧レジスタ１７２４を含む。

【００８４】各入力形状データについて、形状ルックアップテーブル１７０２は４つの電圧
値をＭＵＸ１７０６Ａ〜１７０６Ｄに出力する。ＭＵＸ１７０６Ａ、１７０６Ｂ
に供給された２つの電圧値は電子ビームが下部アパーチャ１２１４を横切る位置
を制御することによって、電子ビーム横断面の成形を効果的に制御する上部偏向
器１２１２による二次元電界偏向を規定する。ＭＵＸ１７０６Ｃ、１７０６Ｄに
供給された２つの電圧値は上部偏向器１２１２による偏向を効果的に相殺し、成
形電子ビームを基板１１８の予定部分に位置づける下部偏向器１２１６による二
次元電界偏向を規定する。

【００８５】この実施例においては、電子ビームが下部アパーチャ１２１４を横切る位置は
下部アパーチャ１２１４の平面内の水平あるいは垂直方向に４０９６の増分間隔
単位だけ調節可能である。この実施例においては、各増分単位は略１２/４０９
６μｍである。微細な増分位置決めによって、例えば下部アパーチャ１２１４に
よって画成される開口部のばらつきによる微細エラーが相殺される。一実施例に
おいては、各電圧値は１２ビット値である。

【００８６】形状ルックアップテーブル１７０２の具体例は従来のスタティックランダムア
クセスメモリを含む。この実施例においては、形状ルックアップテーブル１７０
２は容易にプログラム可能である。これは不可欠であるが、好適な形状ルックア
ップテーブル入力、すなわち所望の電子ビーム横断面を成形する電圧値が変動す
る場合があるからである。形状ルックアップテーブル１７０２の電圧値は電子ビ
ームカラムについて経時的に変化させる必要があるが、電子ビームカラム１１２
の特性は経時変化するからである。例えば、アパーチャによって画成される開口
部は磨耗によって経時変化する場合がある。また、特定フラッシュフィールドの
電圧値も異なる電子ビームカラム間で変化する場合がある。ドーズルックアッ
プテーブル１７０４の具体例は従来のスタティックランダムアクセスメモリを含
む。ドーズルックアップテーブル１７０４はドーズ値に係る露光時間をタイマ１
７０８に出力する。上述のように、露光時間は電子ビームカラム１１２の偏向器
が電子ビームを偏向する時間を規定する。この実施例においては、露光時間値は
９ビット値であり、せいぜい１０ｎｓと規定し得る。この実施例においては、ド
ーズルックアップテーブル１７０４は形状ルックアップテーブル１７０２に関連
して上述したと同じ理由で容易にプログラム可能である。

【００８７】タイマ１７０８はドーズルックアップテーブル１７０４から露光時間値を入力
し、さらに図１のシステムクロック１１４のクロック信号を入力する。タイマ１
７０８はバイナリ出力信号を出力してＭＵＸ１７０６Ａ〜１７０６Ｄの出力を切
換える。タイマ１７０８は正のバイナリ信号をＭＵＸ１７０６Ａ〜１７０６Ｄに
出力して各露光時間値によってクロックサイクルを規定し、そうでない場合負の
バイナリ信号をＭＵＸ１７０６Ａ〜１７０６Ｄに出力する。タイマ１７０８の好
適な具体例はエミッタ結合論理回路である。

【００８８】この実施例においては、タイマ１７０８はさらにフラッシュコンバータ１０８
及びドーズ値回路１０６に要求してシェーパ/ブランカドライバ１１０へのフラ
ッシュデータ、すなわち形状データ及びドーズ値の出力を開始する。この実施例
においては、タイマ１７０８は第１要求を出力してバッファ１２０４からのフラ
ッシュデータ列のフローを開始し、タイマがフラッシュデータ列を入力した後こ
うした要求を繰返す。この実施例においては、１列は４０９６のフラッシュデー
タに相当し、タイマ１７０８は略４０.９６ｍｓ毎に要求を出力する。

【００８９】タイマ１７０８のさらなる作用は位置調節器１１６に関連して説明する。

【００９０】ＭＵＸ１７０６Ａ〜１７０６Ｄは各々制御信号に応じて多数の入力信号を入力
し、１つの出力信号を出力する従来のマルチプレクサである。ＭＵＸ１７０６Ａ
〜１７０６Ｄへの第１入力信号は形状ルックアップテーブル１７０２からの４つ
の電圧値のセットである。第２入力信号はブランキング電圧レジスタ１７２４か
らのビームブランキング位置に対応する４つの電圧値のセットである。タイマ１
７０８のバイナリ出力信号はＭＵＸ１７０６Ａ〜１７０６Ｄの出力信号を制御す
る。よって、この実施例においては、１０ｎｓフラッシュサイクルの間、露光時
間によって規定された時間中、ＭＵＸ１７０６Ａ〜１７０６Ｄは形状ルックアッ
プテーブル１７０２からの４つの電圧値を出力し、残りの時間、ＭＵＸは電子ビ
ームをブランクする電圧値を出力する。ほとんどの場合、電子ビームをブランク
する電圧値は、ブランキング操作におけるドーズエラーを最小にするべく調節可
能ではあるが、ゼロである。図１７Ｂに示したように、ＭＵＸ１７０６Ａ〜１７
０６Ｄは出力を「シェーパ」ＤＡＣ１７１２Ａ-１、１７１２Ａ-２、１７１２Ｂ
-１、１７１２Ｂ-２、１７１２Ｃ-１、１７１２Ｃ-２、１７１２Ｄ-１、１７１
２Ｄ-２にそれぞれ供給する。

【００９１】従来のＤＡＣ１７１２Ａ-１、１７１２Ａ-２、１７１２Ｂ-１、１７１２Ｂ-２
、１７１２Ｃ-１、１７１２Ｃ-２、１７１２Ｄ-１、１７１２Ｄ-２は電圧値をア
ナログ電圧信号に変換する。この実施例においては、これらのＤＡＣは基本的に
各１２ビットバイナリ電圧値に０.５Ｖ/２¹²の変換率を乗ずる。この実施例にお
いては、ＤＡＣの最大電圧出力は略０.５Ｖ波高値である。ＤＡＣ１７１２Ａ-１
、１７１２Ａ-２、１７１２Ｂ-１、１７１２Ｂ-２はアナログ電圧を従来の増幅
器１７１４Ａ-１、１７１４Ａ-２、１７１４Ｂ-１、１７１４Ｂ-２にそれぞれ供
給し、該増幅器は電圧を上部偏向器１２１２に供給する。ＤＡＣ１７１２Ｃ-１
、１７１２Ｃ-２はアナログ電圧を従来の増幅器１７１４Ｃ-１、１７１４Ｃ-２
にそれぞれ供給し、該増幅器は電圧を下部偏向器１２１６に供給する。ＤＡＣ１
７１２Ｄ-１、１７１２Ｄ-２はアナログ電圧を従来の電圧加算器１７１６Ａ、１
７１６Ｂにそれぞれ供給し、該電圧加算器は以下で詳述する逆方向スキャンデバ
イス１７１０からの信号によって変更された電圧を下部偏向器１２１６に供給す
る。

【００９２】逆方向スキャンデバイス１７１０は下部偏向器１２１６に供給された電圧を調
節し、上述のラスタスキャン中基板１１８上のビーム位置の動きを相殺する(い
わゆる「逆方向スキャン」)。逆方向スキャンは電子ビームカラム１１２がフラ
ッシュフィールドの予定領域を越えて広がらないようにする。この実施例におい
ては、逆方向スキャンデバイス１７１０は値が階段的に増加あるいは減少するバ
イナリ値を従来のＤＡＣ１７１２Ｅ-１、１７１２Ｅ-２に出力する。この実施例
においては、各階段は基板上のフラッシュフィールドの位置に対する略２００/
８ｎｍのオフセットに相当する。一実施例においては、逆方向スキャンデバイス
１７１０はフラッシュサイクル、すなわち１０ｎｓ当り８つのステップを供給す
る。バイナリ値が増加するか減少するかはラスタスキャン掃引の方向によって決
まる。次に階段信号は濾波されて（図示せず）第３調波を除去し、階段信号とし
て同一周期の略のこぎり形波形を生成する。逆方向スキャンデバイス１７１０は
カラムを上るラスタスキャン掃引の値、すなわち１行に設けられた４０９６のフ
ラッシュフィールドを加算し、カラムを下る値を減算する。

【００９３】ＤＡＣ１７１２Ｅ-１、１７１２Ｅ-２はバイナリ値のアナログ電圧表示を電圧
加算器１７l６Ａ、１７１６Ｂにそれぞれ出力する。電圧加算器１７l６Ａ、１７
１６ＢはＤＡＣ１７１２Ｄ-１、１７１２Ｄ-２、１７１２Ｅ-１、１７１２Ｅ-２
によって供給される電圧を加算し、電圧合計を従来の増幅器１７１４Ｄ-１、１
７１４Ｄ-２にそれぞれ出力する。

【００９４】この実施例においては、従来の増幅器１７１４Ａ-１、１７１４Ａ-２、１７１
４Ｂ-１、１７１４Ｂ-２、１７１４Ｃ-１、１７１４Ｃ-２、１７１４Ｄ-１、１
７１４Ｄ-２、１７１２Ｅ-１、１７１２Ｅ-２は入力信号の大きさの各１０倍で
ある信号を出力する。増幅器１７１４Ａ-１、１７１４Ａ-２、１７１４Ｂ-１、
１７１４Ｂ-２は電圧を上部偏向器１２１２のノード１６０６、１６０８、１６
０４、１６１０にそれぞれ出力する。増幅器１７１４Ｃ-１、１７１４Ｃ-２、１
７１４Ｄ-１、１７１４Ｄ-２は電圧を下部偏向器１２１６のノード１６１８、１
６１４、１６１２、１６１６にそれぞれ出力する。

【００９５】従来技術においては、逆方向スキャン回路は偏向器に対して電圧を発生する回
路から独立している。この実施例においては、逆方向スキャン機能をシェーパ/
ブランカドライバに併せ持たせることによって、電子ビームカラム１１８の長さ
は従来技術の電子ビームカラムの長さより短くし得て有利である。電子ビームカ
ラムを短くすることによってフラッシュフィールドを発生する電流を少なくでき
、フラッシュフィールドの発生が迅速となる。

【００９６】位置調節器１１６上記の従来のラスタスキャンでは、基板１１８はラスタスキャンの方向に垂直
な方向に、平面内で基板１１８を移動する従来のステージ上に位置する。従来の
位置調節器回路１１６は従来のステージ上の基板１１８の水平方向の動きを補償
する。位置調節器回路は電界を用いて入射電子ビームの方向を偏向し、電子ビー
ムカラム１１２が好適な位置にフラッシュフィールドを描画するようにする。調
節は上記の逆方向スキャンと同様である。

【００９７】シェーパ/ブランカドライバ１１０のタイマ１７０８は基板１１８のおよその
動きを位置調節器１１６に伝達する。タイマ１７０８は電子ビームカラム１１２
がフラッシュフィールドのカラムを描画し終えたことを示す信号を出力する。一
実施例においては、基板は４０.９６ｍｓ毎に略２００ｎｍ、すなわちカラム幅
だけ水平に移動する。

【００９８】電子ビームカラム１１２の操作例以下は１フラッシュサイクル中の電子ビームカラム１１２の操作の例である。
図１８は電子ビーム１２２２が上部アパーチャ１２１０及び下部アパーチャ１２
１４を横断する時の成形動作の例である。ＴＦＥ電子ソース１２０４は電子ビー
ム１２２２を放出する (図示せず)。伝達レンズ１２０６ (図示せず)は電子ビー
ム１２２２を下部アパーチャ１２１４から略１ｍｍ下流側の交差点１２３０に合
焦させる。上部アパーチャ１２１０がＴＦＥ電子ソース１２０４を照射すると、
電子ビーム１２２２の横断面に対応する正方形開口部１３０２の解像度のよいシ
ャドーが上部アパーチャ１２１０から下流側に投射される。初めは上部偏向器１
２１２に電圧がないので、電子ビーム１２２２は下部アパーチャの中実部分を横
切る (いわゆる「ビームブランキング操作」)。

【００９９】次にフラッシュコンバータ１０８及びドーズ値回路１０６はフラッシュデータ
、すなわち形状データ及びドーズ値をシェーパ/ブランカドライバ１１０に供給
し、該シェーパ/ブランカドライバは結果としての電圧を上部偏向器１２１２及
び下部偏向器１２１６に印加する。次に上部偏向器１２１２は電子ビーム１２２
２の方向を変化させて下部アパーチャ１２１４によって画成される開口部に入射
し、形状データによって規定される電子ビーム横断面を成形する。成形電子ビー
ム横断面のシャドーは下部アパーチャ１２１４から下流側の平面１８０６のサイ
ト１８０４に現れる。平面１８０６は下部アパーチャ１２１４の平面に平行であ
り、下部アパーチャ１２１４から略０.６ｍｍ下流側にある。

【０１００】下部偏向器１２１６は電界を印加して成形電子ビーム１２２２の方向を変化さ
せ、サイト１８０４のシャドーが基板１１８ (図示せず) から見てサイト１８０
８に位置するよう現れるようにする。よって、下部偏向器１２１６は基板１１８
上のビーム位置を実質的に変化させずに成形を可能とする。上述のように、下部
偏向器１２１６も上記の逆方向スキャンを行う電界を印加する。対物レンズ１２
２０ (図示せず) は基板１１８上のサイト１８０８に成形電子ビーム１２２２の
シャドーを合焦させる。フラッシュフィールドの露光時間はシェーパ/ブランカ
ドライバ１１０のタイマ１７０８によって規定される。フラッシュフィールドの
露光が完了すると、ビームはブランクされた位置、例えば下部アパーチャ１２１
４Ａの中心に戻る。

【０１０１】なおこの例では、上部偏向器がビーム中心軸１８０８の方向を変化させる角度
（θ偏向）は電子ビームの開度（θアハ゜ーチャ)よりはるかに小さい。

【０１０２】以下は下部アパーチャ１２１４Ａによって電子ビーム１２２２Ａの横断面を成
形する例である。図１９Ａ、１９Ｂは各々下部アパーチャ１２１４Ａの開口部１
４０２Ａ〜１４０２Ｄ及び下部アパーチャ１２１４Ａの中実部分にあるブランキ
ング位置１９０４Ａの平面図である。また図１９Ａ、１９Ｂは各々下部アパーチ
ャ１２１４Ａの開口部１４０２Ａ、１４０２Ｃを用いて生成される電子ビーム形
状 (横断面) １９０８、１９１０を示す。電子ビーム１２２２はまずブランキン
グ位置１９０４を横切る (ビームブランキング操作)。例えば形状クラス５及び(
２０、２５)の座標に対応してよい形状１９０８を生成するには、上部偏向器１
２１２はブランキング位置１９０４から正方形状電子ビーム１２２２を送出して
領域１９０２に入射し、下部アパーチャ１２１４Ｂを横断する電子ビーム１２２
２の一部の横断面が形状１９０８と合致するようにする。例えば形状クラス１０
及び(１５、２５)の座標に対応してよい形状１９１０を生成するには、上部偏向
器１２１２はブランキング位置１９０４から正方形状電子ビーム１２２２を送出
して領域１９０６に入射し、下部アパーチャ１２１４Ｂを横断する電子ビーム１
２２２の横断面が形状１９１０と合致するようにする。

【０１０３】図２０Ａ、２０Ｂは各々下部アパーチャ１２１４Ｂの開口部１５０２を用いる
形状１９０８、１９１０としての電子ビーム１２２２の横断面成形の例である。
形状１９０８を生成するには、上部偏向器１２１２は正方形状電子ビーム１２２
２を送出して領域２００２に入射し、下部アパーチャ１２１４Ｂを横断する電子
ビーム１２２２の横断面の一部が形状１９０８と合致するようにする。形状１９
１０を生成するには、上部偏向器１２１２は正方形状電子ビーム１２２２を送出
して領域２００４に入射し、下部アパーチャ１２１４Ｂを横断する電子ビーム１
２２２の横断面の一部が形状１９１０と合致するようにする。上述のように、電子ビームカラム１１２は電子ビーム１２２を下部アパーチャ１
２１４Ａのブランキング位置１９０４Ａに送出することによってビームブランキ
ング操作を実施する。この実施例においては、シェーパ/ブランカドライバ１１
０が略ゼロの電圧を上部偏向器１２１２のノード１６０６、１６０８、１６０４
、１６１０に印加すると、電子ビーム１２２２はブランキング位置１９０４に入
射する。よって、電子ビーム１２２２が下部アパーチャ１２１４Ａの開領域を横
断することなくビームブランキングが行われる。しかし、下部アパーチャ１２１
４Ｂの場合、シェーパ/ブランカドライバ１１０がゼロ電圧を上部偏向器１２１
２に印加すると電子ビーム１２２２は開口部１５０２を横断する。電子ビーム１
２２をブランクするには、上部偏向器１２１２は電子ビーム１２２２の経路を偏
向し、下部アパーチャ１２１４Ｂの中実部分(特定ブロック部分は図示せず)が電
子ビーム１２２２の経路をブロックするようにする。しかし、電子ビーム１２２
２は下部アパーチャ１２１４Ｂの中実部分によるブロック以前に下部アパーチャ
１２１４Ｂの開口部１５０２Ｂを横断する必要がある。ビームブランキング中に
開口部を横断するのは好ましくないドーズエラーをもたらす。よって、ドーズエ
ラーの低減は下部アパーチャ１２１４Ｂより下部アパーチャ１２１４Ａに関係す
る。また下部アパーチャ１２１４Ａによって下部アパーチャ１２１４Ｂよりビー
ムブランキングが迅速となるが、ビームブランキングを生ずる電子ビーム１２２
２の経路変更による遅れがないからである。

【０１０４】アパーチャの電子ビーム発熱を分散させるため、下部アパーチャ１２１４の別
の部分を用いて電子ビーム１２２２を成形するのが望ましい。例えば、完全な正
方形状フラッシュフィールドの露光は極めて一般的である。図１４Ａを参照する
と、完全なフラッシュフィールドを生成する場合下部アパーチャ１２１４Ａの発
熱を分散するため、電子ビーム１２２２の正方形状横断面は例えば隅部１４０４
、１４０６、１４０８、あるいは１４１０を用いて成形される。同様に、図１５
Ａを参照すると、完全なフラッシュフィールドを生成する場合、電子ビーム１２
２２の横断面は例えば隅部１５０４、１５０６、あるいは１５１２を用いて成形
される。同様の発熱分散方式を他の電子ビーム横断面形状に適用可能である。

【０１０５】上記実施例は実例であって限定的なものではない。よって、この発明から逸脱
することなくより広範な態様において多様な変更及び改変をなし得るのは明らか
である。例えば、上部アパーチャ１２１０、下部アパーチャ１２１４Ａ、あるい
は下部アパーチャ１２１４Ｂ等の電子ビームカラム１１２内の構成部品間の間隔
及び寸法は最小デバイス構成をより大きくあるいは小さくするため最適化し得る
。上部アパーチャ１２１０、下部アパーチャ１２１４Ａ、下部アパーチャ１２１
４Ｂによって画成される開口部は変更可能である。フラッシュフィールドは２画
素ｘ２画素以外であってよい。下部偏向器１２１６、上部偏向器１２１２のプレ
ートは細い金属ロッドであってよい。従って、付加された特許請求の範囲はこの
発明の範囲にあるすべての変更及び改変を包含するものである。

【０１０６】本開示の一部をなす付録Ａ、Ｂは著作権で保護される論文及びコンピュータプ
ログラムリストを含む。著作権所有会社ＥＴＥＣシステム社は、特許商標庁の特
許ファイルあるいは記録に記載ある場合、何人による特許資料あるいは本開示の
ファクシミリ複写に対しても異存がないが、記載がない場合一切の著作権を所有
するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による装置１００のブロック図である。

【図２Ａ】本発明の一実施形態による好適なラスタライザ１０２のブロック図である。

【図２Ｂ】Ｂは本発明の一実施形態による好適なラスタライザ１０２によって実行される
好適な処理２００のフロー図である。

【図３】本発明の一実施形態によるパターン３０６を含む基板表面の一部を画素３１０
に分割するグリッド３０の部分例である。

【図４】画素内のパターンの隅部の例である。

【図５Ａ】本発明の一実施形態によるブロック図の好適なフラッシュコンバータ１０８。

【図５Ｂ】Ｂは本発明の一実施形態によるフラッシュコンバータ１０８によって実行され
る好適な処理である。

【図６】本発明の一実施形態による象限３０４内の１４の基本形状および関連形状コー
ドである。

【図７】象限内のパターン３０６の一部３０８の拡大図である。

【図８】本発明の一実施形態による詳細な図５Ｂの５０２の処理のフロー図である。

【図９】詳細なマトリックスＡおよびマトリックスＢである。

【図１０】本発明の一実施形態による中間形状コードを決定する処理である。

【図１１】本発明の一実施形態による状態Ｂ〜ＤでのマトリックスＢの非露光部分の例で
ある。

【図１２】本発明の一実施形態による電子ビームカラム１１８の概略図である。

【図１３Ａ】本発明の一実施形態による詳細な上部アパーチャ１２１０の一部の平面図であ
る。

【図１３Ｂ】本発明の一実施形態によるＡ−Ａ線に沿った図１３Ａの上部アパーチャ１２１
０の横断面図である。

【図１４Ａ】本発明の一実施形態による下部アパーチャ１２１４Ａの一部の平面図である。

【図１４Ｂ】本発明の一実施形態によるＢ−Ｂ線に沿った図１４Ａの下部アパーチャ１２１
４Ａの横断面図である。

【図１５Ａ】本発明の一実施形態による下部アパーチャ１２１４Ｂの一部の平面図である。

【図１５Ｂ】本発明の一実施形態によるＣ−Ｃ線に沿った図１５Ａの下部アパーチャ１２１
４Ａの横断面図である。

【図１６】本発明の一実施形態による従来の上部偏向器１２１２および従来の下部偏向器
１２１６の好適な具現および配置である。

【図１７Ａ】本発明の一実施形態によるシェーパ/ブランカドライバ１１０のブロック図で
ある。

【図１７Ｂ】本発明の一実施形態によるシェーパ/ブランカドライバ１１０の詳細ブロック
図である。

【図１８】本発明の一実施形態による上部アパーチャ１２１０および下部アパーチャ１２
１４Ａを通る電子ビーム１２２２の概略経路例である。

【図１９Ａ】開口部１４０２Ａ〜１４０２Ｄを用いて生成されるブランキング位置１９０４
および形状１９０８Ｄを有する下部アパーチャ１２１４Ａの頂面図である。

【図１９Ｂ】開口部１４０２Ａ〜１４０２Ｄを用いて生成されるブランキング位置１９０４
および形状１９１０Ｄを有する下部アパーチャ１２１４Ａの頂面図である。

【図２０Ａ】下部アパーチャ１２１４Ｂの開口部１５０２を用いて図１９Ａの形状１９０８
のように電子ビーム１２２２の横断面を成形する例である。

【図２０Ｂ】下部アパーチャ１２１４Ｂの開口部１５０２を用いて図１９Ｂの形状１９１０
のように電子ビーム１２２２の横断面を成形する例である。

【符号の説明】

１００・・・リソグラフィ装置、１０２・・・ラスタライザ回路、１０４・・・バッ
ファ回路、１０６・・・ドーズ値路、１０８・・・フラッシュコンバータ、１１０・・・
シェーパ/ブランカドライバ、１１２・・・電子ビームカラム、１１４・・・クロック
、１１６・・・位置調節器、１１８・・・基板、２１０・・・ピクセライザ、２１２・・・グ
レーレベル規定器、３０２・・・グリッド、３０４・・・象限、３０６・・・パターン、
３１０・・・画素。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者サグル，アラン，エル．アメリカ合衆国，カリフォルニア州，バークレイ，キャサリンドライヴ 1475 (72)発明者ヴェネクラセン，リー，エイチ．アメリカ合衆国，カリフォルニア州，キャストロヴァレイ，バッディングロード 3445 (72)発明者ワン，ウェイドンアメリカ合衆国，カリフォルニア州，フリーモント，サウザンプトンテラス 3815 Ｆターム(参考） 2H097 CA16 GA00 LA10 5C034 BB01 BB02 BB04 BB05 BB10 5F056 AA04 AA12 AA16 CA05 CA12 CA14 CA28 CA30 CB05 CD20 EA03 EA04 EA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可変成形ビームを表面に描画する荷電粒子ビームカラムにお
いて、荷電粒子ビームソースと、前記ソースの下流に位置する伝達レンズと、前記ビームと同軸であり、前記ソースの下流に位置し、開口部を画成する第１
アパーチャ部材と、前記ビームと同軸であり、前記第１アパーチャ部材の下流に位置し、電界を発
生する第１偏向器と、前記ビームと同軸であり、前記第１偏向器の下流に位置し、少なくとも１つの
開口部を画成する第２アパーチャ部材であって、前記電界はビームを前記少なく
とも１つの開口部に方向づけ、これにより前記ビームを可変成形するアパーチャ
部材と、前記ビームと同軸であり、前記第２アパーチャ部材の下流に位置し、第２電界
を発生する第２偏向器と、前記第２偏向器の下流に位置し、これにより前記ビームをラスタスキャンする
複数の磁気コイル偏向器と、での可変成形ビームの最終サイズを制御する対物レ
ンズと、を備える荷電粒子ビームカラム。
【請求項２】前記伝達レンズは荷電粒子ビームを前記第２アパーチャ部材
との同一平面に近接するが内部ではない交差点に合焦させ、前記交差点と第１ア
パーチャ間の距離は前記交差点と第２アパーチャ間の第２距離の２倍である請求
項１記載の荷電粒子ビームカラム。
【請求項３】前記第２アパーチャ部材の少なくとも１つの開口部を横断
する前記荷電粒子ビームの部分はサイト平面内にシャドーを形成し、前記サイト
平面から交差点までの第３距離は前記第２アパーチャ部材から交差点までの第４
距離より小さい請求項２記載の荷電粒子ビームカラム。
【請求項４】前記対物レンズは前記シャドーを前記表面のサイト平面に合
焦させる請求項３記載の荷電粒子ビームカラム。
【請求項５】前記第１アパーチャ部材の開口部は正方形状である請求項１
記載の荷電粒子ビームカラム。
【請求項６】前記少なくとも１つの開口部は４つの開口部を含み、前記４
つの開口部は各々Ｌ字状であり、前記４つの開口部は正方形の隅部として設けら
れる請求項１記載の荷電粒子ビームカラム。
【請求項７】前記少なくとも１つの開口部は十字状である請求項１記載の
荷電粒子ビームカラム。
【請求項８】前記ソースは熱電界放射電子ソースである請求項１記載の荷
電粒子ビームカラム。
【請求項９】前記第２偏向器の第２電界は前記ビームの方向を変化させ、
前記ビームが第２アパーチャ部材の下流の平面から放射するようにする請求項１
記載の荷電粒子ビームカラム。
【請求項１０】前記第２偏向器の第２電界は逆方向スキャンにおいて前記
ビームを方向づける請求項１記載の荷電粒子ビームカラム。
【請求項１１】前記第１偏向器の電界は前記ビームの方向を変化させて、
前記ビームが第２アパーチャの中実部分を横切り、これにより前記ビームをブラ
ンクする請求項１記載の荷電粒子ビームカラム。
【請求項１２】前記第１偏向器は、正方形状に配置された第１、第２、第３、第４プレートと、互いに対向する前記第１及び第３プレートに電圧を接続する第１電源と、互いに対向する前記第２及び第４プレートに電圧を接続する第２電源と、を備
える請求項１記載の荷電粒子ビームカラム。
【請求項１３】前記第２偏向器は、正方形状に配置された、第６、第７、第８プレートと、互いに対向する前記第５及び第７プレートに電圧を接続する第３電源と、互いに対向する前記第６及び第８プレートに電圧を接続する第４電源と、を備
える請求項１２記載の荷電粒子ビームカラム。
【請求項１４】前記第１、第２、第３、第４電源ははともに、第１、第２、第３、第４の値を出力するトランスレータと、逆方向信号を出力する逆方向スキャン回路と、前記第１、第２、第３、第４の値及び前記逆方向信号を入力し、前記逆方向信
号に応じて前記第４の値を調節するとともに前記第１、第２、第３、第４電圧を
出力する出力回路と、前記出力回路が第１及び第２電圧を出力する時間を制御するタイマと、を備え
る請求項１３記載の荷電粒子ビームカラム。
【請求項１５】前記トランスレータは、共に前記可変形状に係る前記第１の値及び第２の値を記憶する第１メモリと、前記第３の値及び第４の値を記憶する第２メモリと、を備える請求項１４記載
の荷電粒子ビームカラム。
【請求項１６】荷電粒子ビーム成形方法において、前記荷電粒子ビームを発生するアクト（act）と、第１開口部によって前記ビームを成形するアクトと、前記第１開口部から離隔した第２開口部によって前記成形ビームを偏向し、こ
れにより前記ビームをさらに成形するアクトと、ラスタスキャンにおいて前記さらに成形されたビームを偏向するアクトと、を
備える荷電粒子ビーム成形方法。
【請求項１７】前記成形するアクトは、前記ビームを第１開口部に向けるアクトと、前記第１開口部のシャドーを生成するアクトと、をさらに備える請求項１６記
載の荷電粒子ビーム成形方法。
【請求項１８】前記第２開口部によって成形ビームを偏向するアクトは、前記シャドーを第２開口部に向けるアクトと、サイト平面内の前記第２開口部を横断するシャドーの一部である第２シャドー
を生成するアクトと、をさらに備える請求項１７記載の荷電粒子ビーム成形方法
。
【請求項１９】前記サイト平面の表面内に前記第２シャドーをイメージす
るアクトをさらに備える請求項１８記載の荷電粒子ビーム成形方法。
【請求項２０】前記第２開口部は各々Ｌ字状であり正方形の隅部として設
けられる４つの開口部の１つである請求項１６記載の荷電粒子ビーム成形方法。
【請求項２１】前記第２開口部は十字状である請求項１６記載の荷電粒子
ビーム成形方法。
【請求項２２】前記ビームをラスタスキャンするアクトをさらに備える請
求項１６記載の荷電粒子ビーム成形方法。
【請求項２３】前記偏向するアクトは前記成形ビームを偏向して前記アパ
ーチャ部材の中実表面を横切り、これにより前記ビームをブランクするアクトを
さらに備える請求項１６記載の荷電粒子ビーム成形方法。
【請求項２４】ラスタスキャンにおいて基板上へパターンを規定するフラ
ッシュフィールド描画装置において、前記基板の表面に画素をラスタライズし、前記パターンとオーバーラップする
画素の部分を規定するグレーレベル値を出力するラスタライザと、前記ラスタライザからグレーレベル値を入力・記憶するよう接続されたバッフ
ァと、前記バッファからグレーレベル値を入力・記憶するよう接続され、フラッシュ
フィールドを規定する形状データを出力するフラッシュコンバータと、前記ラスタライザに接続され、前記形状データに係るドーズ値を演算するドー
ズ値回路と、前記フラッシュコンバータから形状データを、前記ドーズ値回路から関連ドー
ズ値を入力し、前記フラッシュフィールドの形状、前記フラッシュフィールドの
継続時間、前記基板上のフラッシュフィールドの位置を規定する信号を出力する
コンバータと、前記コンバータから前記信号を入力するよう接続され、前記コンバータからの
前記信号によって規定されるフラッシュフィールドを発生する荷電粒子ビームカ
ラムと、を備えるフラッシュフィールド描画装置。
【請求項２５】前記フラッシュコンバータ及びドーズ値回路はラスタスキ
ャンにおいて前記形状データ及びドーズ値を前記コンバータに出力する請求項２
４記載のフラッシュフィールド描画装置。
【請求項２６】前記ビームカラムはラスタスキャンにおいてフラッシュフ
ィールドを発生する請求項２５記載のフラッシュフィールド描画装置。
【請求項２７】基板に描画すべきフラッシュフィールドの計算・発生方法
において、前記基板を画素のグリッドとして表示するアクトと、前記各画素を荷電粒子ビームによって露光すべき各画素の部分を規定するグレ
ーレベル値として表示するアクトと、前記画素の象限に係る露光時間を決定するアクトと、前記象限を形状コードとして表示するアクトと、フラッシュフィールドを発生するアクトと、を備え、前記形状コード及び露光
時間はフラッシュフィールドの基板上の形状及び位置を規定するフラッシュフィ
ールドの計算・発生方法。