JP2016018995A - 畳み込みカーネルを使用する粒子ビーム描画機のカスタマイズ化 - Google Patents

Abstract

【課題】荷電粒子マルチビーム処理装置におけるターゲット上に所望のパターンを露光するために使用される露光パターンを計算して、場合により、異なるタイプの参照描画ツールを適合させる技術を提供する。
【解決手段】所望のパターン１６０は、ターゲット上の画像領域上にラスターグラフィックスといった、参照ツールにとって適切なグラフィカル表示として与えられる。グラフィカル表示の要素から、要素の公称位置を中心とする画素群へのマッピングを記述する畳み込みカーネル１６２が使用される。公称露光パターンは、畳み込みカーネルによるグラフィカル表示の畳み込みによって算出され、公称露光パターンは、処理装置によって露光される時、ターゲット上に公称線量分布を作成するのに適切である。
【選択図】図２５

Description

本発明は、エネルギー荷電粒子のビームによって基板またはターゲットの表面上にパターンを形成するための荷電粒子マルチビーム処理装置、および、かかる処理装置によってターゲット上に生成されるパターンを算出することに関する。より詳細には、本発明は、荷電粒子マルチビーム処理装置においてターゲット上に所望のパターンを露光する露光パターンを計算する方法に関する。当該方法において、粒子ビームはパターン画定デバイスに向けて照らされる。当該パターン画定デバイスは、ターゲット上の画像領域内の多数の画素を露光することによって、前記所望のパターンを描画するために前記粒子ビームが貫通する複数のブランキングアパーチャで構成されるアパーチャアレイを備える。この場合、パターン画定デバイスにおいて、前記複数のブランキングアパーチャは、ブランキングアパーチャの相互の位置を画定する既定の配列で配列される。各ブランキングアパーチャは、対応する露光間隔の間にターゲット上に生成された相当するアパーチャ画像上に、対応するブランキングアパーチャを通って露光する線量値に関して選択的に調節可能である。前記線量値は離散グレースケールから選択された対応する値を利用する。ここで、前記所望のパターンの描画プロセス中、一連の露光間隔が設けられ、各露光間隔で、ブランキングアパーチャによって、ターゲット上への結像が行われるため、相当する複数のアパーチャ画像が生成される。さらに、本発明は、述べた種類の方法を用いるように構成される、荷電粒子の構造化ビームによってターゲットを露光するための荷電粒子マルチビーム処理装置に関する。

上記タイプの荷電マルチビーム処理装置は従来技術において周知である。特に、本出願人は、荷電粒子光学部品、パターン画定（ＰＤ）デバイス、および、これらで用いられるマルチビーム描画方法に関して本出願人名義のいくつかの特許において記載された荷電粒子マルチビームデバイスを実現している。例えば、ＥＵＶリソグラフィのマスクおよびインプリントリソグラフィのテンプレート（１×マスク）の１９３ｎｍの液浸リソグラフィのための最新の複雑なフォトマスクを実現することができる５０ｋｅＶの電子マルチビーム描画機が実装されている。当該５０ｋｅＶの電子マルチビーム描画機は、６インチのマスクブランク基板を露光する、ｅＭＥＴ（電子マスク露光ツール）またはＭＢＭＷ（マルチビームマスク描画機）と呼ばれている。さらに、ＰＭＬ２（投影マスクレスリソグラフィ）とも言うマルチビームシステムは、シリコンウエハ基板上の電子ビーム直接描画（ＥＢＤＷ）応用のために実装された。前記種類のマルチビーム処理装置は、以降、マルチビーム描画機、または、略してＭＢＷと言う。

ＭＢＷの典型的な実装形態として、本出願人は、基板において、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）のプログラム可能なビームレットを含む２０ｎｍの全ビームサイズを実装する５０ｋｅＶ電子描画ツールを実現している。以降、「ＭＢＭＷツール」と言われるこのシステムにおいて、基板は、典型的には、電子ビーム感応レジストで覆われた（６インチ×６インチ＝１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍの領域および６インチ／４＝６．３５ｍｍの厚さを有する）６インチのマスクブランクであり、また、マルチビーム描画は、同様に、レジストで覆われた１５０ｍｍのＳｉウエハ上で可能となる。

ＭＢＭＷツールなど、典型的なＭＢＷの電流密度は、２０ｎｍのビームサイズを使用する時、１Ａ／ｃｍ^２より小さい。よって、全てのプログラム可能な２６２，１４４のビームレットが「オン」になる時、最大電流は１．０５μＡである。この実装形態では、ＭＢＷカラムの１シグマぼけは、実験的に実証されるように、およそ５ｎｍである。

ビームサイズは、例えば、２０ｎｍから１０ｎｍに変更可能である。このことは、２００：１の縮率によるカラムに対して、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）を使用することによって簡単明瞭である。本出願人による特許文献１において概説されるように、全サイズ、アパーチャの空間的配置、アパーチャ形状といった、様々な幾何学的パラメータの多数のアパーチャアレイを有するＡＡＰの空間的調節によって、ビームサイズの変更をそのまま実現することもできる。

１０ｎｍのビームサイズを使用し、４Ａ／ｃｍ^２より小さい基板において電流密度を与える時、（全てのビームレットを「オン」とする）２６２，１４４のプログラム可能なビームレットの電流が再び最大１．０５μＡになる。よって、この場合でも、事実上、カラムを通る電流によって、カラムの１シグマぼけに変化はない。

第１生成ＭＢＷ生産機は、「オン」となった全ての２６２，１４４のプログラム可能なビームをおよそ１μＡの電流までで与える２０ｎｍおよび１０ｎｍのビームを使用することを対象とする。ＭＢＷ生産機の次の生成には、さらに小さいビームサイズ、例えば、８ｎｍのものを使用し、同時に、基板において８１．９２μｍ×８１．９２μｍのビームアレイフィールド内で例えば、６４０×６４０＝４０９，６００のビームレットを与えるというやり方がある。最大電流密度を４Ａ／ｃｍ^２で保つことによって、（全てのビームレットを「オン」とする）最大電流が１．０５μＡであるように徹底される。例えば、５ｎｍのビームサイズを使用することによって、基板における既述のビームアレイフィールド内で、例えば、１０２４×１０２４＝１，０４８，５７６のプログラム可能なビームを与えることができ、再び、４Ａ／ｃｍ^２の最大電流密度で、（全てのビームレットを「オン」とする）最大電流が１．０５μＡとなる。

上記の種類のＭＢＷセットアップとは対照的に、可変成形ビーム（ＶＳＢ）マスク描画機の典型的な電流密度は２桁高くなる。電流密度は、ＥＢＭ−８０００のＶＳＢマスク描画ツールといった典型的なＶＳＢマスク描画機に対して指定される４００Ａ／ｃｍ^２と同じ大きさである。ＶＳＢマスク描画機において、形状サイズは、描画中、動的に可変である。これによって、射出サイズに応じて、カラムを通る電流量にかなり変動が生じる。４００Ａ／ｃｍ^２の電流密度によって、１０ｎｍ×１０ｎｍを射出する電流は０．４ｎＡである。ＥＢＭ−８０００のＶＳＢマスク描画ツールに対して、最大形状サイズは０．３５μｍ平方である。この射出サイズの４００Ａ／ｃｍ^２の電流密度によって、電流はおよそ０．５μＡの大きさになり、これは、電流が３桁変動することになる。このことは、点広がり関数（ＰＳＦ）、ひいては、ＶＳＢカラムのぼけが一定ではなく、ＶＳＢカラムを通る電流によって可変であることを暗示している。

図８において、ＰＳＦプロファイルの２つの例が示されている。ＰＳＦプロファイル６１は５ｎｍの１シグマぼけのものであるのに対して、ＰＳＦプロファイル６２は、２０ｎｍの１シグマぼけのものであり、ＶＳＢカラムを通る電流が増すことによってプロファイル６２が低下しているのは明らかである。ぼけが無視される（「ゼロぼけ」）場合、図９における、３０ｎｍの線幅を有する線の強度プロファイル６３が示される。強度プロファイルの「０．５」レベルは、「明瞭にする線量」に相当し、レジスト現像につながる。「０．５」レベルは描画する線のエッジを画定するため、ぼけの影響によって、様々な線量寛容度、ひいては、公称の所望の位置から描画するエッジ位置の偏向が生じる場合がある。左側エッジおよび右側エッジそれぞれの所望の位置６４および６５には、ゼロぼけの強度プロファイル６３が満たされる。５ｎｍの１シグマぼけは、大方の場合、強度プロファイル６６はこの条件を依然満たすことができるが、１０ｎｍ、１５ｎｍおよび２０ｎｍの１シグマぼけそれぞれの強度プロファイル６７、６８および６９にはますます偏向が生じていく。特に、図９から、および、図９ａの拡大細部からわかるように、強度プロファイルの位置（すなわち、「０．５」レベルの交点）は、１５ｎｍおよび２０ｎｍの１シグマぼけの強度プロファイルによってそれぞれ、所望のエッジ位置６４および６５（それぞれ、左側エッジおよび右側エッジ）から低下したエッジ位置７０および７０’へと離れるようにずれていく。このことは、ＶＳＢ描画機では、露光した線幅はぼけに左右されるが、これは、カラムを通る電流の関数であることを示す。限界寸法（ＣＤ）の厳しいターゲット条件を満たすために、ＶＳＢツールは、描画中に正しい線量および／またはサイズの補正を誘導する必要がある。

上記のような、本出願人によるＭＢＭＷツールといったマルチビーム描画機セットアップは、ＶＳＢ描画ツールまたは複数のレーザビーム描画機のような他の参照ツールと比較して、大きい重要な利点を有する。

並行して、ＶＳＢマスク描画機などの複数のレーザビーム描画機および／または参照ツールを用いる市販用または自社専用マスクショップにおけるＭＢＷタイプのデバイスを使用する時、マスクの描画時間の短縮、および／または、改良したマスクパターン品質の達成を実現する目的で、参照ツールによって描画するやり方によるマスクの実現化のためにも、ユーザは、ＭＢＷの使用を所望している。第３の目的は、ツール同士を比較するために、参照描画ツールと比較して同じ品質を有するＭＢＷによってマスクを実現することである。

従って、本発明の目的は、参照ツール、例えば、ＶＳＢマスク描画ツールに備えたデータセットをＭＢＷタイプのデバイスに供給する方法、および、ＭＢＷタイプのデバイスを所望のタスクを行うことができるように適応させることである。

特殊な場合、特定の性能の特徴を改変するための、例えば、特定の方向に線幅を変更するための、または、小さな正方形パターンの領域を変更するための、もしくは、特定の線の幅を変更するためのタスクがある時、参照ツールはＭＢＷタイプのツールそのものであってもよい。

米国特許第８，５４６，７６７号明細書 米国特許第６，８５８，１１８号明細書 米国特許第８，１９８，６０１号明細書 米国特許第８，２２２，６２１号明細書 米国特許第７，２７６，７１４号明細書 米国特許第８，５４６，７６７号明細書

本発明の第１の態様によると、荷電粒子マルチビーム処理装置におけるターゲット上に所望のパターンを露光する露光パターンを計算するための方法が提案される。この場合、本開示の初めに説明したような方法を発端として、当該方法は、以下のステップ：
ｉ）ターゲット上の画像領域上にグラフィカル表示として所望のパターンを与えることであって、前記グラフィカル表示は既定の解像度の幅を有し、当該解像度の幅は通常、前記画像領域内の画素の近接する位置間の公称距離より大きい、所望のパターンを与えることと、
ｉｉ）畳み込みカーネルを与えることであって、前記カーネルはグラフィカル表示の要素から画素群へのマッピングを記述し、前記画素群は前記要素の公称位置を中心とする、畳み込みカーネルを与えることと、
ｉｉｉ）畳み込みカーネルによるグラフィカル表示の畳み込みによって、多数の画素上で画定された画素ラスターグラフィックスとして公称露光パターンを算出することであって、前記公称露光パターンはターゲット上に公称線量分布を作成するのに適切であり、当該公称線量分布は所望の強度分布を模倣することができる、または、所望のパターンの等高線を実現するのに役立つ場合がある、公称露光パターンを算出することと、
を含む。

結果として生成された公称露光パターンは、対応する公称線量値Ｐ^０を画素ごとに適切に含むことができる。ステップｉおよびｉｉを任意の相対的な時間的順序で行うことができることが分かる。

本発明によるこの解決策は、上述したｅＭＥＴ／ＭＢＭＷ／ＰＭＬ２装置のうちの１つといった、マルチビーム描画デバイスを用いながら、データ入力として参照ツールデータファイルの使用を可能にする、既知のタイプのマルチビーム描画デバイスをそのデータ経路に対して適応させて、所望の品質のＣＤ（限界寸法）、ＣＤＵ（ＣＤ均一性）、パターン忠実性でパターンを実現する一方で、登録（配置）仕様も満たすアプローチを提示する。また、本発明は、参照ツール、例えば、ＶＳＢマスク描画機によって必要とされる処理時間と比較して短縮した時間内で、マルチビーム描画デバイスによって（６インチのマスクまたはシリコンウエハなどの）基板の処理を実現する。

本発明はまた、例えば、計量フィードバックを使用して、マルチビーム描画デバイスによってパターン化されたＸおよびＹ方向のパターンにおいて異なる線幅および／またはスケールを較正することによって、マルチビーム描画デバイスの結果を改善するためにも使用可能である。同様に、本発明のカーネルを使用して、修正されるべき特徴のサイズに関する特定の畳み込みカーネルを使用することによって特定のパターンタイプ、例えば、コンタクトホール（典型的には、正方形又は円形パターン）を向上させることができる。

本発明の別の態様は、荷電粒子の構造化ビームによってターゲットを露光するための荷電粒子マルチビーム処理装置に関する。当該荷電粒子マルチビーム処理装置は、照明システム、パターン画定デバイス、および、投影光学システムを備える。照明システムは、前記荷電粒子のビームを作り、当該ビームを広範なビームにしてパターン画定デバイスを照らすように構成される。パターン画定デバイスは、照らしているビームの形状を多数のサブビームで構成される構造化ビームするように構成される。投影光学システムは、パターン画定デバイスにおいて画定されたビーム形状の画像をターゲット上に投影することで、ターゲット上の画像領域内に多数の画素を露光するように構成される。パターン画定デバイスは、前記サブビームを形成する複数のブランキングアパーチャで構成されたアパーチャアレイを含む。前記複数のブランキングアパーチャは、ブランキングアパーチャの相互の位置を画定する既定の配列で配列される。各ブランキングアパーチャは、対応する露光間隔中にターゲット上に生成された相当するアパーチャ画像上に、対応するブランキングアパーチャを通って露光する線量値に関して選択的に調節可能である。前記線量値は離散グレースケールから選択された対応する値を利用する。ここで、前記所望のパターンの描画プロセス中、一連の露光間隔が設けられ、各露光間隔で、ブランキングアパーチャによって、ターゲット上への結像が行われるため、相当する複数のアパーチャ画像が生成される。本発明によると、処理装置は、参照描画装置における所望のパターンの描画プロセスを模倣するように構成される。前記参照描画装置は、所望のパターンを、処理装置によって描画可能な公称露光パターンに変換するために本発明の方法を使用して、処理装置によって生成されたアパーチャ画像の公称幅より大きい解像度の幅を有する点広がり関数を有する。

もたらされるパターン特徴の配置のより精細な制御を可能にする、本発明の適切な展開では、描画プロセスによって、相互に重複するアパーチャ画像が生成され、当該アパーチャ画像は、ターゲット上に生成された近接するアパーチャ画像の画素位置間の（１以上の因数ｏ、典型的な場合では整数の因数による）距離の倍数である公称幅を有する。その方法は、
ｉｖ）公称露光パターンから、アパーチャ画像の露光による前記描画プロセスによって所望のパターンを露光するのに適切な露光パターンを生成する、
さらなるステップを有する。

本発明の方法の典型的な応用では、ステップｉにおけるグラフィカル表示は、ラスター幅を有する参照ラスター上のラスターグラフィックスであり、前記ラスター幅は解像度の幅として使用される。代替的には、グラフィカル表示はベクターグラフィックスであってよい。当該ベクターグラフィックスは、その後、前記画像領域内の画素の近接する位置間の公称距離より大きいのが好ましいラスター幅を有する参照ラスター上のラスターグラフィックスに変換される。

本発明の適切な態様によると、ステップｉｉｉの算出および（存在する場合）後続する算出は、リアルタイムで描画プロセス中に行われ、算出されるデータを永続的に記憶することなく、関連する算出を一時的に行う。

１つの有利な実現において、畳み込みカーネルは、前記処理装置によって模倣される参照描画装置の点広がり関数を表すことができる。典型的には、当該処理装置自体の点広がり関数は、この文脈において、参照描画装置よりもかなり小さいため、無視できるものであることが多い。

畳み込みカーネルの１つの適切な表示は、画素値の離散マトリックスの形のものである。よって、ステップｉｉｉの畳み込みを、離散畳み込みとして、すなわち、マトリックスの離散要素上で行うことができる。

本発明の別の態様によって、画像領域上の２つの主な方向に関して異方性を有する畳み込みカーネルが実現される。これによって、参照ツールのかかる異方性の性質を模倣するおよび／または補償するために、楕円形の点広がり関数または他の異方性を適切に扱うことができる。１つの有利な応用として、カーネルの異方性を使用して、模倣されるマルチビーム描画機および／または参照ツールに関して、ブランキングアパーチャによるターゲット上への結像の異方性を補償することができる。

さらには、畳み込みカーネルは、時間依存値、すなわち、模倣される参照描画装置の時間依存の描画性質に相応する時間依存性を含むこともできる。例えば、時間依存値は、ターゲット上に存在する荷電粒子ビーム感応レジスト層といった、ターゲットの感応性のエージング関数に相当する時間依存性を含むことができる。さらなる例として、代替的にはまたは組み合わせて、粒子ビームが時間によって変動する場合がある粒子電流の生成する光源から生成される場合、時間依存性は、該光源から放出される全電流のゆらぎ関数に相当する関数を含むことができる。

本発明の別の有利な展開では、２つ以上の畳み込みカーネルを用いる。例えば、各カーネルは、画像領域内の複数のサブ領域の中の対応するサブ領域上で使用可能である。その対応するサブ領域は、画像フィールドにわたる点広がり関数における差異を考慮するために有用である場合がある（例えば、ぼけは画像フィールドにわたって変動する場合がある）。また、複数のアパーチャアレイがパターン画定デバイスにおいて存在し、描画プロセスの様々な段階で使用され、その後、各アパーチャアレイに対して、関連のカーネルを使用することが可能である。

有利には、グレースケールデータといった、実際の描画プロセスにおいて使用されるデータよりも高いデータ精度で算出を行うことができる。この場合、ステップｉｉｉにおける畳み込みを、離散グレースケールの解像度よりも高い演算精度を有する演算値を使用して行うことができる。

また、グラフィカル表示の解像度の幅は、荷電粒子マルチビーム処理装置によって生成されたアパーチャ画像の公称幅より大きいものであってよい。さらに、本発明の基礎となる描画プロセスの好ましい実現では、アパーチャ画像の位置は、露光間隔中、画素の位置においてターゲットに対して固定されたままであるが、露光間隔同士の間では、アパーチャ画像の位置はターゲット上でずれるため、ターゲット上の前記画像領域内の多数の画素を露光する。

以下では、図面を参照して本発明をより詳細に説明する。

以下では、次で概略的に示されるような図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。

現状技術のＭＢＷシステムの縦断面図である。 現状技術のパターン画定システムの縦断面を示す図である。 ストライプを使用するターゲット上の基本的な描画法を示す図である。 ターゲット上への結像を行うアパーチャの例示の配列を示す図である。 露光される例示のパターンの画素マップの例を示す図である。 Ｍ＝２、Ｎ＝２であるアパーチャの配列を示す図である。 「二重グリッド」配列における画素のオーバーサンプリングの例を示す図である。 １つのストライプの露光を示す図である。 ＶＳＢ（可変成形ビーム）マスク描画機の典型的な強度プロファイルを示す図である。 図８に相当するＶＳＢマスク描画機の強度プロファイルを示す図である。 強度プロファイルが「０．５」の強度レベルを交差する左側フランクにおける図９の細部を示す図である。 図１に示されるタイプのＭＢＷの強度プロファイル、および、３０ｎｍの線の線量レベルプロファイルを示す図である。 図１０の３０ｎｍの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である。 ３１．４ｎｍの線幅を有する線をシミュレーションするために得られたＭＢＷ強度プロファイルおよび関連のデータを示す図である。 ４０ｎｍの線幅を有する線をシミュレーションするために得られたＭＢＷ強度プロファイルおよび関連のデータを示す図である。 ＭＢＷによる３０ｎｍの線の生成を示す図である。 強度プロファイルが「０．５」の強度レベルを交差する左側フランクにおける図１３の細部を示す図である。 ＭＢＷを、参照ツール、特に、ＶＳＢ描画機に適合させるのに適切な、本発明によるカーネルを示す図である。 ３０ｎｍのターゲット幅を有する線のＭＢＷの線量レベルのヒストグラム、および、図１４のカーネルによる畳み込みから生じる線量レベルのヒストグラムを描写した図である。 図１５のヒストグラムから生じる強度プロファイルを示す図であって、破線は、参照ツールを模倣するための適合したＭＢＷによって作られたプロファイルを示し、印をつけたところは、模倣されるＶＳＢデバイスの強度プロファイルを示す図である。 図１５に類似して描写された、４０ｎｍのターゲット幅を有する線の線量レベルのヒストグラムおよび結果として生じた強度プロファイルを示す図である。 図１６に類似して描写された、４０ｎｍのターゲット幅を有する線の線量レベルのヒストグラムおよび結果として生じた強度プロファイルを示す図である。 ＭＢＷ、ＶＳＢ参照ツール、および、適合したＭＢＷのＣＤパラメータの関数としてＣＤ偏向を示す図である。 図１９のＣＤ偏向を倍尺で示す図である。 ２次元カーネルを３Ｄの強度プロファイルとして表した図である。 図２０のカーネルをマトリックスで表した図である。 マトリックスアレイとして示される強度プロファイルの畳み込みを示す図である。 カーネルによってマトリックスアレイとして示される強度プロファイルの畳み込みを示す図である。 カーネルによってマトリックスアレイとして示される強度プロファイルの畳み込みによって、強度プロファイルが適合することを示す図である。 ＭＢＷによって露光した時の、３０ｎｍの線を２Ｄで表した図である。 参照ツール（ＶＳＢ描画機）によって露光した時の、３０ｎｍの線を２Ｄで表した図である。 適合したＭＢＷによって露光した時の、３０ｎｍの線を２Ｄで表した図である。 Ｘ方向に沿った線幅の方が大きい異方性を有するカーネル示す図である。 Ｙ方向に沿った線幅の方が大きい異方性を有するカーネル示す図である。 図２４Ａのカーネルを２Ｄのマトリックスで表した図である。 ＭＢＷのデータ経路を示す図である。 本発明によるカーネルとして適切である、または、カーネルを算出するための開始点として適切である単純なカーネルの例を示す図である。 本発明によるカーネルとして適切である、または、カーネルを算出するための開始点として適切である単純なカーネルの例を示す図である。 本発明によるカーネルとして適切である、または、カーネルを算出するための開始点として適切である単純なカーネルの例を示す図である。 本発明によるカーネルとして適切である、または、カーネルを算出するための開始点として適切である単純なカーネルの例を示す図である。

後述される本発明の実施形態は、基本的には既知のタイプであるが、後述されるように、本発明を収容するように適切に修正された、本出願人によるマルチビーム露光ツールのオン線のデータ経路において使用される、「畳み込みカーネルに適合する参照ツールに対するマルチビーム描画機」、略してＭＲＭＣカーネル、または、簡単に言えば「カーネル」を実装する。本発明は、以下で論じられる実施形態に制限されず、当該実施形態は本発明の適切な実装形態を表すに過ぎないことは理解すべきである。

リソグラフィ装置
本発明の好ましい実施形態を用いるのに適切なリソグラフィ装置の全体像を図１に示す。下記では、本発明の開示に必要とされるその細部のみを示し、明確にするために、図１の範囲に示さない構成要素もある。リソグラフィ装置１の主要構成要素は、本例では、図１において垂直方向に下行するリソグラフィビームｌｂ、ｐｂの方向に相当して、照明システム３、パターン画定（ＰＤ）システム４、投影システム５、および、基板１６を有するターゲットステーション６である。装置１全体は、荷電粒子のビームｌｂ、ｐｂが当該装置の光軸ｃｗに沿って妨げられずに確実に伝達されるように、高真空で保持された真空ハウジング２に収められている。荷電粒子光学システム３、５は、静電レンズおよび／または磁気レンズを使用して実現される。

照明システム３は、例えば、電子銃７、抽出システム８、および、集光レンズシステム９を備える。しかしながら、電子の代わりに、一般に他の荷電粒子も使用することができる。電子は別として、これらを、例えば、水素イオンもしくはより重いイオン、荷電した原子集団、または、荷電分子とすることができる。

抽出システム８は、粒子を、典型的には数ｋｅＶ、例えば、５ｋｅＶの定められたエネルギーへと加速させる。集光レンズシステム９によって、光源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、幅広く、実質的にテレセントリックな粒子ビーム５０に形成される。リソグラフィビームｌｂは、次いで、複数の開口部（アパーチャとも言う）を有する複数のプレートを備えるＰＤシステム４を照らす。ＰＤシステム４は、リソグラフィビームｌｂの経路における特定の位置で保持されるため、複数のアパーチャおよび／または開口部を照らし、複数のビームレットに***する。

アパーチャ／開口部の一部は、「スイッチを入れる」または「開放される」ことで、該アパーチャ／開口部の一部から伝導されるビームの部分を可能にし、すなわち、ビームレット５１がターゲットに到達できるという意味で、入射ビームには透明とされ、他のアパーチャ／開口部は「スイッチが切られる」または「閉鎖され」、すなわち、相当するビームレット５２はターゲットに到達できないため、実際上、これらのアパーチャ／開口部はビームに対する透明性がない（不透明である）。よって、リソグラフィビームｌｂは構造化されて、ＰＤシステム４から出現するパターンビームｐｂになる。スイッチを入れたアパーチャのパターン、リソグラフィビームｌｂには透明なＰＤシステム４の一部のみが、荷電粒子感応レジスト１７によって覆われた基板１６上で露光されるパターンに従って選択される。アパーチャ／開口部の「スイッチを入れる／切る」ことは、通常、ＰＤシステム４のプレートのうちの１つに設けられた適切なタイプの偏向手段によって実現される。「スイッチを切られた」ビームレット５２は、（十分ではあるが非常に小さい角度で）その経路から偏向するため、ターゲットに到達することができず、リソグラフィ装置において、例えば、吸収プレート１１のある場所で単に吸収される。

次いで、パターンビームｐｂによって表されるパターンは、電気―磁気―光学投影システム５によって基板１６上に投影され、ここでビームによって「スイッチを入れられた」アパーチャおよび／または開口部の画像が形成される。投影システム５は、２つのクロスオーバーｃ１およびｃ２により例えば２００：１の縮小を実行する。基板１６は、例えば、粒子感応レジスト層１７で覆われた６インチのマスクブランクまたはシリコンウエハである。基板は、チャック１５によって保持され、かつ、ターゲットステーション６の基板ステージ１４によって位置付けられる。

露光されるパターンに関する情報は、電子パターン情報処理システム１８によって実現されるデータ経路によって、ＰＤシステム４に供給される。データ経路については、「データ経路」のセクションにおいてさらに以下で説明する。

図１に示される実施形態では、投影システム５は、複数の連続する電気−磁気−光学投影機ステージ１０ａ、１０ｂ、１０ｃで構成される。投影機１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、静電レンズおよび／または磁気レンズ、ならびに、場合により他の偏向手段を含むことが好ましい。これらのレンズおよび手段は、それらの応用が従来技術において周知であるため、符号の形のみで示される。投影システム５は、クロスオーバーｃ１、ｃ２を通して縮小結像を用いている。両ステージのための縮小因数は、数百の結果の全体的な縮小が、例えば２００：１の縮率となるように選択される。この程度の縮小は、ＰＤデバイスの小型化の問題を軽減するために、リソグラフィセットアップによって特に適切である。

投影システム５全体では、レンズおよび／または偏向手段が、色収差および幾何学収差に関して広範囲にわたって補償されるようにする。全体として横方向に、すなわち、光軸ｃｗに対して直角を成す方向に沿って画像をずらす手段として、偏向手段１２ａ、１２ｂ、および、１２ｃは集光器３および投影システム５に設けられる。偏向手段は、例えば、多重極電極システムとして実現可能である。当該多重極電極システムは、図１におけるステージ偏向手段１２ｃの場合のように、光源抽出システム１２ａの近くに、もしくは、偏向手段１２ｂと共に図１に示されるようにクロスオーバーのうちの１つの近くに、または、対応する投影機の最終レンズ１０ｃの後のいずれかに位置付けられる。この装置において、多重極電極の配列が、偏向手段としてステージ動作との関連で画像をずらすために、かつ、荷電光学アライメントシステムと連動する結像システムの補正のために使用される。これらの偏向手段１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、停止プレート１１と連動するＰＤシステム４の偏向アレイ手段がパターンビームｐｄの選択されたビームレットのスイッチを「入れる」または「切る」ために使用されるため、該偏向アレイ手段と混同されることがないが、偏向手段１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、全体として粒子ビームにのみ対処する。軸方向の磁場を設けるソレノイド１３を使用してプログラム可能なビームの集団を回転させることも可能である。

図２の部分的な詳細は、ＰＤシステム４の１つの適切な実施形態を示す。ＰＤシステム４は、連続した構成で積み重ねられた３つのプレート：「アパーチャアレイプレート」（ＡＡＰ）２０、「偏向アレイプレート」（ＤＡＰ）３０、および、「磁場境界アレイプレート」（ＦＡＰ）４０を備える。「プレート」と言う用語は、対応するデバイスの全体的な形状に言及するが、単一のプレート構成要素が通常、好ましい実装様式であるとしても、プレートが単一のプレート構成要素として実現されると、必ずしも示しているわけではない。なおかつ、ある実施形態では、アパーチャアレイプレートなどの「プレート」は、複数のサブプレートで構成されてよい。当該プレートは、Ｚ方向（図２の垂直軸）に沿った相互間の距離で、互いに平行に配列されるのが好ましい。

ＡＡＰ２０の平坦な上面は、荷電粒子集光器光学部品／照明システム３に対する定められた電位界面を形成する。ＡＡＰを、例えば、薄い中央部分２２を有する（およそ１ｍｍの厚さの）シリコンウエハの正方形または矩形片から作ることができる。プレートは、導電性保護層２３によって覆われてよい。導電性保護層２３は、水素イオンまたはヘリウムイオン（特許文献２の一節）を使用する時に特に有利となる。電子または重イオン（例えば、アルゴンまたはキセノン）を使用する時、２１および２２それぞれの表面部分によってもたらされた層２３はシリコンから作られてもよく、それによって、層２３とバルク部分２１、２２との間に界面はない。

ＡＡＰ２０は、薄くなった部分２２を横断する開口部によって形成された複数のアパーチャ２４を備える。アパーチャ２４は、薄くなった部分２２に設けられたアパーチャ領域内に既定の配列で配列されることで、アパーチャアレイ２６を形成する。アパーチャアレイ２６におけるアパーチャの配列は、例えば、千鳥配列、または、規則的な矩形もしくは正方形アレイ（図４を参照）であってよい。示される実施形態では、アパーチャ２４は、層２３に加工された直線プロファイルと、開口部の下方出口２５がアパーチャ２４の主要部分よりも広くなるようにした、ＡＡＰ２０のバルク層における「逆行」プロファイルとを有するように実現される。直線プロファイルおよび逆行プロファイルは両方とも、反応性イオンエッチングといった現状技術の構造化技法によって加工可能である。逆行プロファイルは、開口部を通過するビームの反射鏡電荷効果を大きく低減させる。

ＤＡＰ３０は、複数の開口部３３を備えたプレートである。開口部３３の位置は、ＡＡＰ２０におけるアパーチャ２４の位置に相当し、開口部３３には、開口部３３をその対応する経路から選択的に通過する個々のビームレットを偏向するように構成された電極３５、３８が設けられている。ＤＡＰ３０は、例えば、ＡＳＩＣ回路構成を有するＣＭＯＳウエハの後処理を行うことによって加工可能である。ＤＡＰ３０は、例えば、正方形または矩形の形状を有する１片のＣＭＯＳウエハで作られ、薄くされている（が、２２の厚さと比較すると適切に厚くなっている場合がある）中央部分３２を保持するフレームを形成する肉厚部分３１を含む。中央部分３２におけるアパーチャ開口部３３は、２４と比較して（例えば、各側部でおよそ２μｍずつ）広くなっている。ＣＭＯＳ電子機器３４を設けて、ＭＥＭＳ技法によってもたらされる電極３５、３８を制御する。各開口部３３に隣接して、「接地」電極３５および偏向電極３８が設けられる。共通の接地電位に接続された接地電極３５は、電気的に相互接続され、荷電を防ぐための逆行部分３６と、ＣＭＯＳ回路構成に対する不必要なショートカットを防止するための絶縁部分３７とを含む。接地電極３５は、シリコンバルク部３１および３２と同じ電位のＣＭＯＳ回路構成３４の接地電極部品に接続されてもよい。

偏向電極３８は、静電位が選択的に印加されるように構成され、かかる静電位が電極３８に印加されると、これによって、公称経路から偏向させるような、相当するビームレットに対する偏向を引き起こす電界が生成されることになる。電極３８は、同様に、荷電を回避するために逆行部分３９を有することができる。電極３８のそれぞれは、その低部分において、ＣＭＯＳ回路構成３４内で対応する接触部位に接続される。

接地電極３５の高さは、ビームレット間のクロストーク効果を抑制するために、偏向電極３８の高さより高い。

図２に示されるＤＡＰ３０を有するＰＤシステム４の配列は、いくつかの可能性のうちの１つに過ぎない。（図示されない）変形では、ＤＡＰの接地電極３５および偏向電極３８を、下流ではなく（上方に向けられた）上流に指向させることができる。さらに、例えば、接地電極および偏向電極が埋め込まれたＤＡＰ構成は、当業者によって考案可能である（特許文献３など、本出願人名義の他の特許を参照）。

ＦＡＰとして機能する第３のプレート４０は、下流で縮小する荷電粒子投影光学部品５の第１のレンズ部品に面する平面を有するため、画定された電位界面を投影光学部品の第１のレンズ１０ａにもたらす。ＦＡＰ４０の肉厚部分４１は、薄くした中央部分４２と共に、シリコンウエハの一部から作られた正方形または矩形フレームである。ＦＡＰ４０は、ＡＡＰ２０およびＤＡＰ３０の開口部２４、３３に相当するが、それらと比較して広幅の複数の開口部４３を備える。

ＰＤシステム４、特にその第１のプレート、ＡＡＰ２０は、幅広の荷電粒子ビーム５０（本明細書において、「幅広の」ビームは、ＡＡＰにおいて形成されたアパーチャアレイの全領域を覆うためにビームが十分広幅であることを意味する）によって照らされ、それによって、アパーチャ２４から伝導される時、何千も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、妨げられずにＤＡＰおよびＦＡＰを横断することになる。

既に述べたように、偏向電極３８がＣＭＯＳ電子機器によって電力供給される時はいつでも、偏向電極と、相当する接地電極との間に電界が生成されることになり、それによって、対応するビームレット５２が通過する際に小さいが十分な偏向がもたらされる（図２）。偏向したビームレットは、開口部３３および４３それぞれが十分広幅に作られているため、妨げられずにＤＡＰおよびＦＡＰを横断することができる。しかしながら、偏向ビームレット５２は、サブカラムの停止プレート１１においてフィルターを通して除去される（図１）。よって、ＤＡＰによる影響を受けないビームレットのみが基板に到達することになる。

縮小荷電粒子光学部品５の縮小因数は、ビームレット、およびＰＤデバイス４におけるそれらビームレットの相互間の距離の寸法、ならびに、ターゲットにおける構造体の所望の寸法を考慮して適切に選択される。これによって、ＰＤシステムにおけるマイクロメートルサイズのビームレットが可能になり、ナノメートルサイズのビームレットが基板上に投影される。

ＡＡＰによって形成される（影響を受けていない）ビームレット５１の集合体は、投影荷電粒子光学部品の所定の縮小因数Ｒによって基板に投影される。よって、基板において、幅ＢＸ＝ＡＸ／ＲおよびＢＹ＝ＡＹ／Ｒそれぞれを有する「ビームアレイフィールド」（ＢＡＦ）が投影される。式中、ＡＸおよびＡＹは、Ｘ方向およびＹ方向それぞれに沿ったアパーチャアレイフィールドのサイズを示す。基板におけるビームレット（すなわち、アパーチャ画像）の公称幅は、ｂＸ＝ａＸ／ＲおよびｂＹ＝ａＹ／Ｒそれぞれによって示される。式中、ａＸおよびａＹは、ＤＡＰ３０のレベルにおいて、Ｘ方向およびＹ方向それぞれに沿って測定されるビームレット５１のサイズを示す。

図２に描写された個々のビームレット５１、５２が、２次元のＸ−Ｙアレイにおいて配列されたかなり多くの、典型的には何千ものビームレットを表すことに留意することは、意味のあることである。本出願人は、例えば、イオン、および、何千もの（例えば、２６２，１４４の）プログラム可能なビームレットを有する電子マルチビームカラムについてＲ＝２００の縮小因数によるマルチビーム荷電粒子光学部品を実現している。本出願人は、基板においておよそ８２μｍ×８２μｍのビームアレイフィールドを有するようなカラムを実現している。これらの例は、例示の目的で述べられ、限定的な例として解釈されないものとする。

図３を参照すると、ＰＤシステム４によって画定されるパターン画像ｐｍがターゲット１６上に作られている。荷電粒子感応レジスト層１７によって覆われたターゲット表面は、露光する１つまたは複数の領域ｒ１を含むことになる。一般的に、ターゲット上に露光したパターン画像ｐｍは、通常は、パターン化される領域ｒ１の幅より十分小さい有限サイズｙ０を有する。従って、走査式ストライプ露光法が活用される。この場合、ターゲットは、入射ビーム下に移されることで、ターゲット上のビームの位置を永続的に変更し、ビームはターゲット表面上で効果的に走査される。本発明の目的として、ターゲット上のパターン画像ｐｍの相対運動のみが妥当であることを強調する。相対移動によって、パターン画像ｐｍを、幅ｙ０の一連のストライプｓ１、ｓ２、ｓ３、・・・ｓｎ（露光ストライプ）を形成するように、領域ｒ１上を移動させる。ストライプ一式は基板表面の全領域を覆う。走査方向ｓｄは、ストライプ間で均一であるか一つおきであってよい。

図５は、１０×１６＝１８０画素のサイズの結像パターンの簡単な例を示す。ここで、露光領域のいくつかの画素ｐ１００を１００％のグレーレベル４０１まで露光し、他の画素ｐ５０を完全グレーレベルの５０％だけ露光する４０２。残りの画素を０％線量に露光する４０３（全く露光されない）。当然ながら、本発明の現実的な応用では、標準画像の画素数はもっと高いものになる。しかしながら、図５において、画素数は、いっそう明確にするために１８０のみとなっている。また、一般に、さらに高いグレーレベルを、０％から１００％までのスケール内で使用することになる。

よって、パターン画像ｐｍ（図３）は、複数のパターン画素ｐｘで構成され、当該パターン画素ｐｘは、露光される所望のパターンに従った線量値で露光される。しかしながら、有限数のアパーチャのみがＰＤシステムのアパーチャフィールドにおいて存在するため、画素ｐｘのサブセットのみを同時に露光することができることは理解されるべきである。スイッチを入れたアパーチャのパターンは、基板上に露光されるパターンに従って選択される。よって、実際のパターンにおいて、十分な線量で全ての画素が露光されるわけではないが、いくつかの画素は実際のパターンに従って「スイッチを切られる」ことになり、任意の画素（または、同等に、画素を覆うビームレットごとに）、ターゲット上に露光または構造化されるパターンに応じて、画素の「スイッチを入れる」か「スイッチを切る」かに関わらず、画素露光サイクル間で露光線量を可変とすることができる。

基板１６を連続して移動させる間、ターゲット上のパターン画素ｐｘに相当する同じ画像要素を、一連のアパーチャの画像によって何度も覆うことができる。同時に、ＰＤシステムにおけるパターンは、ＰＤシステムのアパーチャから少しずつずらされる。よって、ターゲット上のある場所の１画素を考慮すると、アパーチャ全てがその画素を覆う時にスイッチが入れられる場合、これによって、最高露光線量レベル：１００％に相当する「白」の色調が生じることになる。「白」の色調に加えて、最低（「黒」）露光線量レベルと最高（「白」）露光線量レベルとの間に補間することになる、より低い線量レベル（「グレーの色調」とも呼ばれる）に従って、ターゲットにおける画素を露光することができる。グレーの色調は、例えば、１画素の描画に関わる場合があるアパーチャのサブセットのみのスイッチを入れることによって実現可能であり、例えば、１６個のアパーチャのうち４つは２５％のグレーレベルを示すことになる。別のアプローチは、関わるアパーチャのアンブランキング露光の継続期間を低減させることである。よって、１つのアパーチャ画像の露光継続期間は、グレースケールコード、例えば、整数によって制御される。露光したアパーチャ画像は、ゼロ、ならびに、最高露光継続期間および線量レベルに相当する一定数のグレーの色調のうち１つの明示である。グレースケールは通常、グレー値のセット、例えば、０、１／（ｎ_ｙ−１）＆、ｉ／（ｎ_ｙ−１）、＆、１を定義する。ここで、ｎ_ｙはグレー値の数で、ｉは整数（「グレー指数」、０≦ｉ≦ｎ_ｙ）である。しかしながら、一般的に、グレー値は、等距離である必要はなく、０と１との間の非減少数列を形成する。

図５は、基本的なレイアウトによる、ＰＤデバイスのアパーチャフィールドにおけるアパーチャの配列を示し、また、以下で使用されるいくつかの量および略語を示す。濃い色調で示された、ターゲット上に投影されるアパーチャ画像ｂ１の配列が示されている。主軸ＸおよびＹは、ターゲット運動の進行方向（走査方向ｓｄ）、および、鉛直方向にそれぞれ相当する。各アパーチャ画像は、方向ＸおよびＹそれぞれに沿った幅ｂＸおよびｂＹを有する。アパーチャは、それぞれＮＸおよびＮＹとなる行および列において近接するアパーチャ間のオフセットで、それぞれＭＸおよびＭＹアパーチャを有する行および列に沿って配列される。結果として、各アパーチャ画像には、ＮＸ・ｂＸ・ＮＹ・ｂＹの領域を有する概念上のセルＣ１が属し、アパーチャ配列は、矩形になるように配列されたＭＸ・ＭＹセルを含有する。以下では、これらのセルＣ１を「露光セル」と言う。ターゲット上に投影される完全なアパーチャ配列は、ＢＸ＝ＭＸ・ＮＸ・ｂＸ、ＢＹ＝ＭＹ・ＮＹ・ｂＹの寸法を有する。以降の論述では、一般性を何ら制限することなくさらなる説明を全て行うために、矩形グリッドの特殊な場合として正方形グリッドを前提とし、ｂ＝ｂＸ＝ｂＹ、Ｍ＝ＭＸ＝ＭＹ、および、Ｎ＝ＮＸ＝ＮＹであり、ここでＭは整数とする。よって、「露光セル」はターゲット基板上でＮ・ｂ×Ｎ・ｂのサイズを有する。

２つの近接する露光位置間の距離は、以下ではｅと表示される。一般に、距離ｅを、アパーチャ画像の公称幅ｂと異ならせることができる。もっとも単純な場合では、ｂ＝ｅであり、これは、２×２露光セルＣ３の配列例として図６ａに示されており、１つのアパーチャ画像ｂｉ０は１画素（の公称位置）を覆う。図６ｂに示される（ならびに、特許文献４および特許文献５の教示に沿った）別の興味深い例では、ｅはアパーチャ画像の幅ｂの分数ｂ／ｏであってよく、ここで、ｏ＞１であり、これは、オーバーサンプリング因数とも言う整数であるのが好ましい（が必ずしもそうではない）。この場合、アパーチャ画像は、種々の露光の過程で空間的に重なり合い、それによって、パターンの配置のより高い解像度を展開することが可能になる。その後、アパーチャの各画像は、複数の画素、すなわち、ｏ^２画素を一度に覆うようになる。ターゲットに結像されるアパーチャフィールドの全領域は、（ＮＭｏ）^２画素を含むことになる。アパーチャ画像の配置の観点からすれば、このオーバーサンプリングは、ターゲット領域を単に覆うのに必要になるものと（空間的配置においてより優れているため）異なるいわゆる配置グリッドに相当する。

図６ｂは、配置グリッドと組み合わせたｏ＝２のオーバーサンプリング、すなわち、パラメータｏ＝２、Ｎ＝２を有する露光セルＣ４によるアパーチャアレイの画像の一例を示す。よって、各公称場所（図６ｂにおける小正方形フィールド）上に、４つのアパーチャ画像ｂｉ１（破線）が印刷され、これは、Ｘ方向およびＹ方向双方においてピッチｅごとの規則的なグリッド上のオフセットである。静止したアパーチャ画像のサイズは同じ値ｂであるが、配置グリッドのピッチｅはここでｂ／ｏ＝ｂ／２となる。前回の公称場所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、各画素の線量および／またはグレーの色調は、対応する画素を覆うアパーチャ画像にとって適切なグレー値を選択することによって、適応（低減）可能である。その結果、サイズａの領域は印刷されるが、より精細な配置グリッドによって、配置精密度が向上する。図６ｂと図６ａとを直接比較することによって、アパーチャ画像の場所が、正に、以前よりも２倍（一般的に、ｏ倍）精細な配置グリッド上に配列され、アパーチャ画像そのものが重ね合わされる。ここで、露光セルＣ４は、描画プロセス中に扱われる（Ｎｏ）^２の場所（すなわち、「画素」）、例えば、ｏ^２の因数ごとに、以前よりも多い画素を含有する。それに応じて、アパーチャ画像のサイズがｂ×ｂの領域ｂｉ１は、図６Ｂにおいてｏ＝２であるオーバーサンプリング（「二重グリッド」とも呼ばれる）の場合、ｏ^２＝４画素に関連付けられる。当然ながら、ｏはまた、任意の他の整数値、特に４（「四重グリッド」、図示せず）もしくは８、または、２＝１．４１４といった１より大きい非整数値も取ることができる。

図７は、本発明に適切な画素の露光体系を示す。一連のフレームが示されており、ここでは、上（より早い）から下（より遅い）へと時間は増えている。本図におけるパラメータ値はｏ＝１、Ｎ＝２であり、また、矩形のビームアレイではＭＸ＝８およびＭＹ＝６を前提とする。ターゲットは左へ連続して移動するのに対し、ビーム偏向は、本図の左側に示されるシーソー関数によって制御される。長さＴ１の各時間間隔中に、ビーム画像は、（「配置グリッド」の位置に相当する）ターゲット上の位置において固定されたままである。よって、ビーム画像は、配置グリッドシーケンスｐ１１、ｐ２１、ｐ３１を通り抜けるように示される。配置グリッドの１サイクルを、ターゲット運動ｖによって時間間隔Ｌ／ｖ＝ＮＭｂ／ｖ内で露光する。各配置グリッドにおける露光の時間Ｔ１は、「露光長」と呼ぶ、長さＬ_Ｇ＝ｖＴ１＝Ｌ／（Ｎｏ）^２＝ｂＭ／Ｎｏ^２に相当する。

ビームレットを、ターゲットと共に１セットの画像要素の露光中に、Ｌ_Ｇの距離にわたって移動させる。換言すると、全てのビームレットは、時間間隔Ｔ１中、基板の表面に対して固定された位置を維持する。距離Ｌ_Ｇに沿ってターゲットと共にビームレットを移動させた後、ビームレットを（非常に短い時間内で）即座に再配置して、次の配置グリッドの画像要素の露光を開始する。配置グリッドサイクルの位置ｐ１１・・・ｐ３１を通した全サイクル後、Ｘ方向（走査方向）に平行であるさらなる縦方向オフセットＬ＝ｂＮＭによって、シーケンスが新たに開始される。ストライプの開始および終了時に、露光方法は、連続的な被覆をもたらさなくてもよいため、完全に充填しない長さＬの余地があってよい。

例えば、ＶＳＢマスク描画ツールといった、参照描画ツールとは対照的に、本発明の始点であるＭＢＷセットアップは、同じスポットサイズ、例えば、２０ｎｍ×２０ｎｍを均一に使用する。さらに、スポット間の重複部分を、選択された重複量で使用することができる。「二重グリッド」マルチビーム露光において、スポット間の重複部分は、Ｘ方向およびＹ方向におけるビームサイズの半分である。「四重グリッド」マルチビーム露光では、スポット間の重複部分は、Ｘ方向およびＹ方向におけるビームサイズの１／４である。ターゲット上に形成された単一のアパーチャ画像のサイズはａＸ／Ｒである。式中、ａＸはアパーチャアレイプレート（ＡＡＰ）におけるアパーチャの開口幅であり、Ｒは荷電粒子投影光学部品の縮小因数である。各スポットは離散的な線量レベルで露光される。例えば、線量レベルをプログラミングするために４ビット使用する時、各スポットの線量レベルは、０、１、２、・・・１４、または、１５ユニットとなるように選択可能であり、ここで、１５ユニットは１００％の最高線量レベルを表している。

図１０は、ぼけがゼロという理想的な場合における幅３０ｎｍの線の理想の強度プロファイル７１を示す。「四重グリッド」マルチビーム露光を使用する時、重複部分はビームサイズの４分の１である。よって、２０ｎｍのビームサイズの場合、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を、選択された例では５ｎｍ×５ｎｍである物理的なグリッドの各領域に割り当てることができ、図１０における線７２は、３０ｎｍの線を生成するために画素位置に割り当てられた離散的な線量レベルで重複する露光スポットによって構成される時、強度の重ね合わせ（または、全線量）を示すのに対し、より良く視認するために、ぼけはゼロに設定されている（そうすることで、単一の露光スポットの線量分布は矩形になる）。ぼけが図１２に示されるような現実的な値を有する場合、矩形のエッジにおけるステップ関数は、ガウス関数で畳み込まれ、最終的にガウス形状に変容する。その意味で、線７２を、ぼけゼロでのガウス関数の重ね合わせとして見ることができる。一般的な場合、線量レベルのヒストグラムは、左右エッジを所定の位置に位置付けるために対照的にはならない。図１１において、３０．０ｎｍの幅の線のシミュレーションが示され、左側エッジは０．０ｎｍの所に位置付けられ、右側エッジは３０．０ｎｍの所で位置付けられる。シミュレーションでは、２０ｎｍのビームスポットを５．１ｎｍの１シグマぼけ（すなわち、１２．０ｎｍのＦＷＨＭぼけ）で露光することを前提とした。露光スポット７３、７４および７５のプロファイルを重ね合せることによって、強度プロファイル７６が形成される。最左の露光スポット７４の線量レベルは、３０ｎｍの線が所望の開始位置７７、すなわち、０ｎｍで開始するように調節される。最右の露光スポット７５の線量レベルは、露光した線が３０．０ｎｍの位置７８で終了するように調節される。図１１に見られるように、「四重グリッド」露光に従って、露光スポット７３、７４、７５の重複部分は、ビームサイズの４分の１、すなわち、５ｎｍである。

図１２ａおよび図１２ｂは、本発明がどのようにして、ＭＢＷデバイスに、エッジを精確に画定させて線を描画できるようにするのかを示し、各図において、上フレームは、エッジ位置誤差対線幅を示し、中央フレームは強度プロファイルを示し、下フレームは１０％ごとの露光線量対線幅を向上させる時のエッジ位置の偏向を示す。図１２ａは、３１．４ｎｍの線幅を得た強度プロファイルを示し、図１２ｂは、４０ｎｍの線幅を得た強度プロファイルを示す。２０ｎｍのビームサイズおよび四重グリッド露光（５ｎｍの物理的なグリッドサイズ）のＭＢＷを使用して、露光によって生成された構造体の線幅を０．１ｎｍずつ変更することができる。線量レベルが整数のため、０．１ｎｍのアドレスグリッドからのわずかな偏向がある。これらの偏向は、３０．０ｎｍ〜４０．０ｎｍで０．１ｎｍずつで所望の線幅の関数として、「エッジ位置誤差」（上フレーム）として示される。見られるように、偏向は０．０５ｎｍ以内である。さらに、線量を１０％変更することによるエッジ位置の変更は、下フレームにおいて示される線幅の変更と共にほんのわずか変動するように、およそ１ｎｍのみである。換言すると、線量は１％をさらに上回るようにＭＢＷにおいて制御されるため、線量を１％変更することによるエッジ位置の変更は、およそ１原子層以内である。

図１３は、ＭＢＷの１つの利点、すなわち、線幅が事実上５０％の線量閾値でぼけとは無関係であることを示す。図１３には、ぼけがゼロの強度プロファイル７１、線量レベルヒストグラム７２、および、それぞれ３．５ｎｍ、５．０ｎｍ、および、７．５ｎｍの１シグマぼけで算出された、結果として生じる強度プロファイル８１、８２、８３が示されている。生成された構造体のエッジ位置７３および７４は、ぼけがゼロの強度プロファイル７１が「０．５」の強度レベルを交差する所にある。図１３ａの拡大した細部は、左側フランクにおける位置７３を中心にした範囲を示す。線量レベルの割り当て７２は、５ｎｍの物理的なグリッドサイズをもたらす、５ｎｍの１シグマぼけおよび四重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。

従って、ＭＢＷを、本例においてはＶＳＢマスク描画条件である参照ツール条件に合わせてカスタマイズするために、本発明は、ＭＢＷプロファイルを修正して、参照ツール（ＶＳＢマスク描画機）として同じ空中像（＝ぼけを含む線量分布）を生成するようにすることを示唆する。

ＭＢＷを参照ツール、例えば、ＶＳＢ描画ツールに適合させる
ＭＲＭＣカーネルによって、ラスター化されたビットマップデータといった、所望のパターンのグラフィカル表示の畳み込みによって、ＭＢＷのカスタマイズ化を本発明に従って成し遂げる。本発明によるこのカーネルは、元のベクトルデータが、参照ツール、例えば、ＶＳＢマスク描画ツールによって描画されたかのように、同じ線量分布を最終的に生成できるようにする。所望のパターンのグラフィカル表示は、現状技術において使用される種々のフォーマットのいずれかであってよい。図８および図１０に関して論述された上記例において、線量レベルプロファイル７２のような線量レベルパターンを使用することは適切である。

図１４は、本発明によるカーネル９１の例を示す。この場合、カーネル９１は、２０ｎｍのビームサイズ、および、四重グリッド露光（５ｎｍの物理的なグリッドサイズ）のＭＢＷを有し、２０ｎｍの１シグマぼけを有するＶＳＢ参照ツールを模倣する。カーネルは、実数値の整数の１次元アレイとしての表示と同等のヒストグラム表示９０において示される。カーネルをどのように確定するかについての方法は以下で説明する。カーネルは、矩形（すなわち、有限区間内であるが他ではゼロの一定値とする（図２６ａを参照））、もしくは、三角形（すなわち、ゼロからピーク値までの線形立ち上がり、および、その後、再びゼロまでの線形下降、他ではゼロである（図２６ｂを参照））といった単純な形状、または、適切な関数、例えば、ｓｉｎｃ関数（いわゆるカーディナルサイン、ｓｉｎｃ（ｘ）＝ｓｉｎ（ｘ）／ｘ（図２６ｃを参照））もしくはガウス関数（図２６ｄを参照）による他の形状を有することもできる。図２６ａ〜ｄのカーネル関数は、典型的には、参照ツールのぼけ値に相当するように選択される空間的範囲のパラメータ（矩形もしくは三角形の幅、最高値からの第１のゼロの距離、または、ガウス関数のＦＷＨＭパラメータ）を特徴とする。例えば、図２６ａにおいて、ぼけの全範囲は、このカーネルを使用して参照ツールのぼけ性質を適合させる時の、ぼけの全幅半値のほぼ２倍になる。図２６ｃの示差的なカーネルの場合、一次のゼロ間の空間的距離は、フィルターを通して除去することによって生成される、または、特殊な場合、この長さと相関する特徴に対する選択度を生じさせる線量勾配の測定値である。特に、図２６ｃにおけるカーネルは、一次のゼロの近似距離である、サイズが３０ｎｍであるという特徴を明白にすることができる。

図１５は、３０ｎｍの線幅のＭＢＷ線量レベルの割り当て７２によるカーネル９１の畳み込みによって得られる線量レベル畳み込み９２を示す。線量レベル割り当て９２による２０ｎｍの露光スポットの５．０ｎｍの１シグマぼけを前提にすると、符号９４によって示される強度プロファイルは図１６に示されるように得られる。点線９３は、２０ｎｍの１シグマぼけによるＶＳＢ描画機の強度プロファイル６９（図９）を表す。２つの強度プロファイル９３および９４が、図１６においてかろうじて可視の最低偏向のみと一致することに留意することは重要である。図１６はまた、３０ｎｍの線の、ぼけがゼロの強度プロファイル７１を示す。強度プロファイル９３および９４は、ＣＤ＝３０ｎｍよりかなり小さい線幅ＣＤ＊の（露光した荷電粒子感応レジストの現像を確定する）「０．５」の線量レベルを上回る。よって、ＭＢＷは、参照ツール、この場合、ＶＳＢマスク描画機の性質に厳密に適合する形で畳み込みカーネルによって「低下」した。

図１７および図１８は、図１５および図１６に類似した図に示される線量レベルの割り当て１０１によるＣＤ＝４０ｎｍの例を示す。同じカーネル９１を使用して線量レベル畳み込み１０２を生成し、それによって、事実上、参照ツール（ＶＳＢ）描画機の強度プロファイル１０４と一致する強度プロファイル１０３がもたらされた。線１０５は４０ｎｍのターゲット線を示す。

図１９は、２つの描画機のタイプのΔＣＤ＝（ＣＤ＊−ＣＤ）対ＣＤの関係を示す。湾曲１０５は、ＭＢＷ、この場合、５ｎｍの１シグマぼけによる２０ｎｍのビームスポットでの四重グリッド露光の関係を示し、実際には偏向はなく、すなわち、平坦な関係１０５を有する。実際、理想の水平線からの湾曲１０５の偏向は、図１２ｂの上部分にしめされるように、０．０５ｎｍの最大エッジ位置誤差の２倍に相当する＜０．１ｎｍである。対照的に、参照ツール、例えば、２０ｎｍの１シグマぼけによるＶＳＢ描画機では、１００ｎｍを下回るＣＤ値のより大きい偏向があり、これは、ΔＣＤ（ＣＤ）の値１０６がＣＤを減少させる負の値まで低下するからである。例えば、ＣＤ＝３０ｎｍでは、ＣＤ＊は、およそ−１１ｎｍのΔＣＤに相当するおよそ１９ｎｍ（図１６を参照）である。

図１９を参照すると、カーネル９１によって畳み込まれたＭＢＷには、事実上、参照ツール（ＶＳＢ）１０６と同じ性能１０７がもたらされる。図１９ａは、ＣＤの関数として、ΔＣＤの湾曲１０７および１０６の値の間の差異を詳細に示す。３０ｎｍ以上のＣＤ値にとっての偏向は、０．２５ｎｍより小さい。これは、本発明による方法がＣＤといった重大なパラメータからのほんのわずかの小さな偏向によって非常に良好な程度まで参照ツールを模倣できることを示す。実際、（ｉｉ）ＭＢＷによるより小さなビームサイズを使用して、または、（ｉｉｉ）ＭＢＷにおけるターゲット上のより小さい物理的なグリッドを使用して、（ｉ）カーネルをさらに適切に最適化することによって、偏向をさらに低減することができるはずである。

上記の１次元の例に加えて、二次元のシミュレーションが行われた。これについて、図２０に示される等方性カーネル１１１を使用することができる。カーネル１１１はカーネル９１（図１４）を回転させることによって生成された。カーネル１１１を、（例えば、整数または実数）値のマトリックスの形でも表すことができる。例えば、例えば、図２１は、整数マトリックス１１２としてのカーネル１１１の表示を示す。ここで、個々の値は、次の整数値に四捨五入され（例えば、２１２は２１１．７６５から四捨五入され）、値は、ΣＫ_ｋ、ｌ＝１に正規化する必要はない。カーネル１１１は２２×２２のサイズを有するが、最も多い実装形態では、５×５、７×７または１１×１１のサイズなどのより小さいカーネルは、処理要件を満たすのに十分であるが、当然ながら、より大きいカーネルも適切である場合がある。

カーネルは、任意のパターン算出の前に確定され、次いで、画素データに応用される。参照ツールに適合するＭＢＷの画素データを得るように畳み込みによって算出が行われる。項目Ｋ_ｋ、ｌを有するマトリックスカーネル１１２の例において、ＭＢＷの位置（ｉ、ｊ）（ｉ−ｔｈ列におけるｊ−ｔｈ画素）で使用される各値Ｐ^ｏ _ｉ、ｊの値の算出は次のようになる。
Ｐ^ｏ _ｉ、ｊ＝Σ_ｋ、ｌ（Ｐ_{ｉ＋ｋ、ｊ＋ｌ}・Ｋ_ｋ、ｌ）／Ｋ^ｏ （１）
式中、Ｐ_ｉ、ｊは、元のパターンの位置（ｉ、ｊ）における画素値を示し、その合計は、カーネルマトリックスにおける指数一式に及び、定数Ｋ^ｏはカーネルの正規化である。
Ｋ^ｏ＝Σ_ｋ、ｌＫ_ｋ、ｌ （２）

図２２ａ〜ｃは、５×５のサイズのカーネル（図２２ｂ）の簡略化した例を示す。図２２ｃにおける畳み込まれたパターンＰ^ｏ _ｉ、ｊにおける画素のうちの１つの値を得るために、カーネルは画素データに応用され、図２２ａにおけるそれらの画素のみが、上記の式（１）に従って畳み込み算出において使用される符号Ｐ_{ｉ＋ｋ、ｊ＋ｌ}によって指定される（この場合、独立した合計におけるオフセット指数ｋおよびｊは値−２および＋２に及ぶ）。

図２３ａ〜ｃは、３０ｎｍ幅を有する線の３つの２Ｄシミュレーションを示す。当該線の半分のみが示されているが、これは、残りの半分が対称的な画像であるためである。最大線量に対する４５％、５０％および５５％の線量レベルの等高線図が示されており、点線の矩形は３０ｎｍの線のターゲット形状を示す。図２３ａは、５ｎｍの１シグマぼけによる２０ｎｍのビームサイズおよび四重グリッド露光（すなわち、５ｎｍの物理的グリッドサイズ）を有するＭＢＷを使用する時、長さが３００ｎｍの線のシミュレーションの結果を示す。５０％の線量レベルは、（高いレジストのコントラスを前提とした）展開によって得られたレジストの外郭である。図２３ｂは、参照ツール、例えば、２０ｎｍの１シグマぼけによるＶＳＢ描画機の相当するシミュレーションの結果を示し、３０ｎｍの線幅を有する線では、図２３ａに示されるＭＢＷと比較して、線エッジが明確に短くなり、かつ、線量寛容度が低下することが結果として示されている。図２３ｃは、露光される３０ｎｍの線を参照ツールの線と適合させるために、ターゲットと共に、図２０のカーネル１１１によって畳み込まれたＭＢＷによる（シミュレートされた）露光の結果を示す。図２３ｂのプロファイルとの適合が優良であることは明らかである。

マルチビーム描画機のＭＲＭＣカーネル
本発明のさらなる態様は、参照ツールがＭＢＷタイプ自体のものである場合である。例えば、いくつかのＭＢＷ機が設置されるマスクショップの場合、本発明は、場合により様々な結像パラメータを有する種々のＭＢＷの性能を適合させるように適切に使用可能である。さらなる有用なタスクは、ＭＢＷを参照ツールのより古いバージョンに適合させることである。

異方性カーネル、複数のカーネル、および、時間依存性
本発明によるカーネルは、ＸＹ平面内で等方性を有する必要はない。例えば、ＭＢＷ機がマスクを描画し、計量による綿密な分析によって、マスク上で、Ｘ方向の線幅が匹敵するＹ方向の線幅とある程度まで異なっているという状況がある場合があり、別のＭＢＷデバイスにおいてかかる状況を模倣するために、本発明の別の態様による１つの適切なアプローチは異方性カーネルを用いることである。異方性カーネルの例が図２４Ａおよび図２４Ｂに示されている。特に、図２４Ａは、Ｙ方向に沿った線幅の約２倍である、Ｘ方向に沿った広い線幅を有する異方性カーネル１５１を示す。対照的に、図２４Ｂに描写されたカーネル１５３は、Ｙ方向に沿ってより広い線幅による異方性を有する。図２４Ｃは、図２４ａのカーネル１５１のマトリックス表示１５２を示す。ここでは、例えば、小数第２位で四捨五入した実数値として、（正規化されない）個々の値が示される。カーネルはＸ方向またはＹ方向の線に制限されないが、Ｘ／Ｙ方向に対して随意の角度で指向された異方性にも応用可能であることに留意することは意味のあることである。

一方では、異方性カーネルは、ＭＢＷデバイスまたは他のタイプの参照ツールにおける既知の異方性を補償する方法も提供し、例えば、Ｘ方向の方への異方性を、Ｙ方向の方への異方性を有するカーネルを使用して補償することができ、その逆も同様に（または随意の鉛直方向の軸に対して）可能である。

カーネルの上記例は、例示の目的のみのものであり、カーネルのさらなる実装形態およびかなりの重要性を有する他のタスクへの応用は当業者には自明であることに留意することも重要である。

カーネルの多くの可能な変形のうちの１つは、時間依存値を含む。例えば、描画プロセス中の時間変動ｆ（ｔ）が理論的考察および／または実験データから既知であるとする場合、かかる時間変動を実装することができる。これによって、レジストのエージングといった時間依存プロセスを考慮することができる。レジスト感度の変形が時間関数ｆ（ｔ）として既知である場合、カーネルにおける関連項目を入力する追加因数として、この関数を使用することができる。すなわち、Ｋ_ｋ、ｌ＝Ｋ’_ｋ、ｌ・ｆ（ｔ）であり、式中、（Ｋ’_ｋ、ｌ）は、最初の時間依存カーネル、例えば、露光プロセス開始に有効なカーネルである。代替的にはまたは組み合わせて、粒子ビームが時間によって変動する場合がある全電流を有する光源から生成される場合、時間依存性は、光源から放出された全電流のゆらぎ関数に相当する関数を含むことができ、このことは、算出プロセスの前に実験的に確定されている。

本発明の別の態様は、１つの描画プロセス内で複数のカーネルを使用可能であることである。例えば、ターゲットの様々な領域に対して様々なカーネルを使用することができる。これは、参照ツールが、例えば、不均一な異方性といった、露光されるターゲット上の領域にわたる可変の結像性質を示す場合に有利である。また、既に述べたように、例えば、ＰＤデバイス内の様々なアパーチャアレイ間を切り換えることによって、ビームサイズを、例えば、２０ｎｍ〜１０ｎｍで、描画プロセス中に変更することができる（特許文献６を参照）。この場合、第１のカーネルは２０ｎｍのビームサイズによる露光に使用され、第２のカーネルは１０ｎｍのビームサイズによる露光に使用される。

データ経路
図２５は、本発明に照らして、データ経路１７０のフローチャートを示す。データ経路は、リアルタイムで描画ツールの処理システム１８（図１）において行われるのが好ましく、変形では、データ経路の算出の一部または全てを、例えば、適切なコンピュータにおいて、前もって行うことができる。

完全なパターン画像は膨大な量の画像データを含むが、これは、そのデータの効率的な計算のために、好ましくはリアルタイムで、露光される画素データを生成する高速データ経路が適切であるからである。露光されるパターンは、典型的には、例えば、矩形、台形、または、大まかな多角形のような幾何学的形状を収集したものとして、ベクトルフォーマットで記載され、これによって、典型的には、より良いデータ圧縮が与えられ、従って、データ記憶に対する要件が低減する。従って、データ経路は３つの主要な部分から成る。
−ベクトルベースの物理的補正プロセス（ステップ１６０）
−ベクトルを画素データに翻訳するためのラスター化プロセス（ステップ１６１〜１６４）、および、
−描画プロセスでの一時的な記憶のために画素データをバッファに保留すること（ステップ１６５）。

データ経路は、ステップ１６０で露光されるパターンＰＤＡＴＡが供給されると開始する。参照ツールが、例えば、ＶＳＢ描画ツールと適合するものとする場合、例えば、図２３ｂに示されるように、線エッジが短くなると、特定の描画性質について補正するために、前回のステップ（図示せず）で既に修正されていてもよい。ステップ１６０において、一般的に、露光されるパターンＰＤＡＴＡは、場合によって幾何学形状の重複部分と共に、多数の小さなデータの塊に***する。ベクトルドメインにおいて応用することができる補正（例えば、近接効果の補正）を、場合によって並行に、全ての塊に対して独立して行うことができ、結果として得られるデータを、続くステップの計算速度を改善するようにソートしかつコーディングする。出力は、全ての塊が幾何学的形状の収集を含有する場合の、塊の収集である。

段階１６１：ラスター化ＲＡＳＴ。あらゆる塊の幾何学的形状をラスターグラフィックスアレイに変換する。この場合、画素グレーレベルは、相当するアパーチャ画像の物理的な線量を表す。完全に幾何学形状内にあるあらゆる画素に多角形の色が割り当てられ、それに対し、幾何学形状のエッジを交差する画素の色を、幾何学形状によって覆われた画素のわずかな領域ごとに重み付けする。この方法は、幾何学形状の領域とラスター化後の総線量との間の線的関係を暗示している。最初に、線量を浮動総数点数として算出し、その後にようやく、ＰＤデバイスによってサポートされる線量値の離散集合に変換する。ラスター化の結果、画素データは、対応する画素の公称線量値Ｐを表す浮動小数点数のフォーマットのものになる。

段階１６２：カーネル適合ＫＥＲＭ。既定のＭＲＭＣカーネルを画素データに応用する。これは、上述のカーネルによる畳み込む画素データによって行われる。好ましくは、リアルタイムの処理速度を達成するために、十分な数の並列ＣＰＵおよびＧＰＵが使用される。畳み込みカーネルは典型的には、数十ナノメートルのぼけの範囲に対して作用するため、効果的な方法で算出プロセスを並列化することができる。この場合、ビームアレイの画素データを様々なＣＰＵおよび／またはＧＰＵ上で分散させる。

段階１６３：アパーチャフィールド上でビーム５０の均一な電流密度からの偏向の補償といった、他の画素ベースの補正ＣＯＲＲ、および／または、ＤＡＰ３０における個々の欠陥のあるビーム偏向装置の補正。この種類の補正方法は、本発明の一部を形成せず、ここでは論じない。

段階１６４：ディザリングＤＩＴＨ。ディザリングプロセスは、既定のグレー値スケールに基づいて、畳み込まれた、場合によって補正される線量値データＰ^ｏをグレー値データに変換する。これは、オーバーサンプリングと組み合わせて、単一のアパーチャに対して利用可能な線量値の離散集合よりもさらに精細な線量変動を可能にする近傍画素に対して丸め誤差が平均になることを徹底する、位置依存丸めプロセスであり、視像データを画素グラフィックスに変換するために既知のアルゴリズムによって実現可能である。実際の補正（例えば、欠陥のあるアパーチャの補正）に応じたディザリング直前または直後に、さらなる補正が画素ドメインにおいて応用可能であるとした場合、この段階で（本発明の一部ではない）このようなさらなる補正を応用することができる。

段階１６５：画素パッケージング、ＰＰＡＣＫ。段階１６４から得られる画素画像は、配置グリッドシーケンスに従ってソートされ、描画ツールの処理システム１８（図１）において設けられた画素バッファＰＢＵＦに送信される。画素データは、十分なデータ量、典型的には、少なくとも、ストライプの露光を引き起こすストライプの長さが存在するまで、バッファに保留される（図７を参照）。描画プロセス中にバッファからデータを取り出す。ストライプが描画された後に、上述したプロセスは、次のストライプなど、次の範囲のパターンデータを新たに開始する。

適合する性能を満たすためのＭＲＭＣカーネルの較正
ＶＳＢツール、または、（一般に）参照ツールのデータ準備には通常、図１９と共に上述されるように、ＣＤ変化を線幅の関数として考慮するために補正関数を使用する。さらに、進歩的な半導体ユーザは、洗練された型を応用して、ＣＤ値、線端短縮およびコーナープルバック半径、ならびに、関連のパターン特性を測定するのに対し、ベクトル入力データ、基本的に、線量割り当ておよびオプションとして形状も修正することによって、意図した形状からの偏向を補償する。この最適化は、どれくらいの並列コンピュータを使用するかに応じて計算時間の多くの時間または日にちを要する場合が多い計算集中シミュレーションに基づいており、その算出は、特定のビーム、ならびに、線量分布（点広がり関数）、レジストぼけ（例えば、ＣＡＲ、すなわち、化学増幅型レジストにおける酸拡散効果）、および、入力数としてのレジストコントラストといったプロセス特性に基づいている。最終的に、あるＶＳＢ描画パラメータ（またはより一般的には、該当の参照ツールの描画パラメータ）を前提とすると、ぼけ関連のＣＤ誤差またはコーナー丸めといった非常に重要な補正は、データ修正によって行われる。最も単純な場合、ほんのより小さいぼけである可能性がある、異なる描画性質をＭＢＷが有する場合、意図されたパターンは、ＶＳＢツール（参照ツール）のために準備されたデータによって直接的に得られることはない。一般的な場合、ぼけだけでなく、点広がり関数（線量分布関数の２Ｄプロファイル）は、荷電粒子光学システムにおける差異によって、著しく偏向する。

実際の応用では、これは、ＶＳＢツールまたは他の参照ツールを使用して、同じ製品のマスクを作ることも望むツールユーザは、他の参照ツールがＶＳＢの特定の誤差に適合しない限り、または、換言すると、リソグラフィ結果における差異を最小限に抑えることでＶＳＭ描画性質を模倣するようにするオン線補正が設けられていない限り、ＭＢＷ機の生産性を高めることから利益を得ることはできない。このさらなる特徴によって、ＭＢＷは、ＶＳＢ描画にも使用される同じデータに対して使用可能であり、これによって、ＶＳＢツールが依然使用される限り、ＭＢＷの有用性が非常に高まる。

ＭＲＭＣカーネルの確定
参照ツールの強度プロファイル、例えば、ＶＳＢ描画機の強度プロファイル６１、６２は既知であり、例えば、実験的に確定されていることは、かなりありふれたことである。代替的には、参照ツールにとって線形グラフ（図１９）が既知である場合があり、当該線形グラフにより、強度プロファイルを算出することができ、または、データの実験セット、例えば、参照ツールによって印刷される、可変の線量または可変の設計幅の関数としての線幅のセットを初期データとして利用して、強度プロファイルを確定することができる。ＭＲＭＣカーネルの確定／最適化のために、ここでは、強度プロファイルが既知であることを前提とする（数学的に、例えば、ぼけおよび他の結像アーチファクトを含む、デルタ関数のような無限に小さいパターン要素が、露光中基板上で生成する線量分布である点広がり関数）。

ＭＲＭＣの確定および最適化は典型的には反復プロセスであり、この場合、ＭＲＭＣカーネルを表すある点の数が体系的におよび／または確率的に可変であることで、目的関数（性能指数）に関して最適化されるようにする。目的関数は、例えば、線形関数における差異の積分である可能性があり（図１９Ａを参照）、または、図２４ａおよび図２４ｂを参照して論じたように、指向性の線幅変動を最適化する場合、対象の線方向についての線幅間の差異である可能性がある。

一般的に、このような最適化を、現状技術において周知の数学的原理を使用した従来のアルゴリズムで行うことができる。使用可能な１つの標準的な方法論は、傾斜法、または、線形回帰法である。開始関数として、例えば、単一のガウス関数の形で図２６ｄにおいて例として示される参照ツールの強度プロファイルが使用される。実際、多くの場合、強度プロファイルは既に、最終カーネルに対して適切に良好な近似を提示しており、さらなる最適化は、適合の精密度においてより高い要求に従うためだけに必要とされる。ぼけの差異が大きいほど、より良好に適合作業が行われ、より大きなぼけによって与えられる強度分布によってさらなるカーネル関数が支配されることになる。

図２６ａ〜ｄは、最適なカーネルを見つけるために、線形回帰算出に対して、開始関数として適切なカーネル関数の例を示す。あるいは、それらカーネル関数の例は、（後続の最適化を行わずに）直接的に行う複数のタスクには十分である場合がある。特に、図２６ａに描写される矩形関数を使用して、例えば、「移動平均化」といったある目的を達成することもでき、図２６ｂの三角関数は、加重平均化を行うのに適切であり、または、図２６ｃにおいて描写されるｓｉｎｃ関数を使用して、「エッジ強調」または「パターン選択」フィルタリングを行うことができ、この場合、カーネルは差別化の効果を有し、最終的に、図２６ｄはガウス形状を示す。ｓｉｎｃ形状のカーネルの負の値は、基板上の負の線量値を回避するために、ゼロといった非負のカットオフ値によって置き換えられる公称の負の線量がもたらされる場合がある。

当然ながら、ＭＢＷ自体は、（スポットの幅および点広がり関数によって）ぼけを有することになる。ＭＢＷのぼけは、通常、（少なくとも１．５、典型的には３またはそれ以上の因数で）ターゲット上に描画される線幅と比較すると非常に小さく、参照ツールのぼけと比較するとさらに一層小さい。従って、ＭＢＷのぼけを無視して、少なくとも第１の段階でほとんど損傷ないカーネルを確定することができる。反復アプローチにおいて、これは、反復がＭＢＷのぼけの効果を暗黙のうちに考慮することになるため、安全な手順である。実際、通常、カーネルにおけるＭＢＷのぼけを無視することによって取り入れられた偏向は、既に第１の段階で端にあるのみであることが分かった。

Claims (15)

1. 荷電粒子マルチビーム処理装置（１）においてターゲット（１６）上に所望のパターンを露光する露光パターンを計算する方法であって、粒子ビーム（Ｉｂ、５０）はパターン画定デバイス（４）に向けて照らし、該パターン画定デバイス（４）は、前記ターゲット上の画像領域内の多数の画素（ｐｘ）を露光することによって、前記所望のパターンを描画するために前記粒子ビーム（ｐｂ）が貫通する複数のブランキングアパーチャ（２４、３３、４３）で構成されるアパーチャアレイ（２６）を備え、
   前記パターン画定デバイスにおいて、前記複数のブランキングアパーチャ（２４、３３、４３）は、前記ブランキングアパーチャの相互の位置を画定する既定の配列で配列され、各ブランキングアパーチャは、対応する露光間隔中に前記ターゲット上に生成された相当するアパーチャ画像上に、対応するブランキングアパーチャを通って露光する線量値に関して選択的に調節可能であり、前記線量値は離散グレースケールから選択された対応する値を利用し、
   前記所望のパターンの描画プロセス中、一連の露光間隔（Ｔ１）が設けられ、各露光間隔で、前記ブランキングアパーチャによって、前記ターゲット（１６）上への結像が行われるため、相当する複数のアパーチャ画像（ｂ１、ｂｉ０、ｂｉ１）が生成され、
   ｉ）前記ターゲット上の前記画像領域上にグラフィカル表示（７２、１０１）として前記所望のパターンを与えることであって、前記グラフィカル表示（７２、１０１）は既定の解像度の幅を有し、前記幅は、前記画像領域内の前記画素の近接する位置間の公称距離より大きい、所望のパターンを与えることと、
   ｉｉ）畳み込みカーネル（９１、１１１）を与えることであって、前記カーネルは前記グラフィカル表示の要素から画素群へのマッピングを記述し、前記画素群は前記要素の公称位置を中心とする、畳み込みカーネル（９１、１１１）を与えることと、
   ｉｉｉ）前記畳み込みカーネル（９１、１１１）による前記グラフィカル表示（７２、１０１）の畳み込みによって、前記多数の画素上で画定された画素ラスターグラフィックス（ｐｓ）として公称露光パターンを算出することであって、前記公称露光パターンは前記ターゲット上に公称線量分布を作成するのに適切である、公称露光パターンを算出することと、を含む、方法。
2. 前記描画プロセスによって、相互に重複するアパーチャ画像が生成され、前記アパーチャ画像は、前記ターゲット上に生成された近接するアパーチャ画像の画素位置間の距離（ｅ）の倍数である公称幅（ｂ）を有し、
   ｉｖ）前記公称露光パターンから、アパーチャ画像の露光による前記描画プロセスによって前記所望のパターンを露光するのに適切な露光パターンを生成する、
   さらなるステップを有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記グラフィカル表示（７２、１０１）は、ラスター幅を有する参照ラスター上のラスターグラフィックスであり、前記ラスター幅は解像度の幅として使用される、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記グラフィカル表示（１６０）は、前記画像領域内の前記画素の近接する位置間の公称距離より大きいのが好ましいラスター幅を有する参照ラスター上のラスターグラフィックスに変換されるベクトルグラフィックスである、請求項１または２に記載の方法。
5. ステップｉｉｉの算出、および、存在する場合後続する算出は、リアルタイムで描画プロセス中に行われ、算出されるデータを永続的に記憶することなく、関連する算出を一時的に行う、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の方法。
6. 前記畳み込みカーネルは、前記処理装置によって模倣される参照描画装置の点広がり関数を表す、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の方法。
7. 前記畳み込みカーネル（１１１、１５１、１５３）は、画素値の離散マトリックス（１１２、１５２）として表され、ステップｉｉｉの畳み込みは、離散畳み込みとして行われる、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の方法。
8. 前記畳み込みカーネルは、模倣される参照描画装置の時間依存の描画性質に相応する時間依存性（ｆ（ｔ））を有する時間依存値を含む、請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の方法。
9. 前記畳み込みカーネル（１５１、１５３）は、前記画像領域上の２つの主な方向に関して異方性を有する、請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の方法。
10. 前記異方性カーネルは、前記ブランキングアパーチャによる前記ターゲット（１６）上への結像の異方性を補償するように構成される、請求項９に記載の方法。
11. ステップｉｉｉの前記畳み込みを、前記離散グレースケールの前記解像度よりも高い演算精度を有する演算値を使用して行う、請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載の方法。
12. ２つ以上の畳み込みカーネルが使用され、各カーネルは、前記画像領域内の複数のサブ領域の中の対応するサブ領域上で、および／または、前記パターン画定デバイスにおいて存在する複数のアパーチャアレイからの対応するアパーチャアレイで使用される、請求項１〜１１のうちいずれか一項に記載の方法。
13. 前記描画プロセス中、アパーチャ画像の位置は、露光間隔中、画素（ｐｘ）の位置において前記ターゲットに対して固定されたままであるが、露光間隔同士の間では、前記アパーチャ画像の位置は前記ターゲット上でずれるため、前記ターゲット上の前記画像領域内の多数の画素を露光する、請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載の方法。
14. 前記グラフィカル表示（７２、１０１）の解像度の幅は、前記荷電粒子マルチビーム処理装置（１）によって生成された前記アパーチャ画像の公称幅より大きい、請求項１〜１３のうちいずれか一項に記載の方法。
15. 荷電粒子の構造化ビームによってターゲット（１６）を露光するための荷電粒子マルチビーム処理装置（１）であって、
    照明システム（３）と、
    パターン画定デバイス（４）と、
    投影光学システム（５）と、を備え、
    前記照明システム（３）は、前記荷電粒子のビームを作り、当該ビームを広範なビーム（Ｉｂ）にして前記パターン画定デバイス（４）を照らすように構成され、前記パターン画定デバイス（４）は、照らしている前記ビームの形状を多数のサブビームで構成される構造化ビームにするように構成され、前記投影光学システム（５）は、前記パターン画定デバイスにおいて画定された前記ビーム形状の画像を前記ターゲット（１６）上に投影することで、前記ターゲット上の画像領域内に多数の画素（ｐｘ）を露光するように構成され、
    前記パターン画定デバイス（４）は、前記サブビーム（５１、５２）を形成する複数のブランキングアパーチャ（２４、３３、４３）で構成されたアパーチャアレイ（２６）を備え、前記複数のブランキングアパーチャ（２４、３３、４３）は、前記ブランキングアパーチャの相互の位置を画定する既定の配列で配列され、各ブランキングアパーチャは、対応する露光間隔の間に前記ターゲット上に生成された相当するアパーチャ画像上に、前記対応するブランキングアパーチャを通って露光する線量値に関して選択的に調節可能であり、前記線量値は離散グレースケールから選択された対応する値を利用し、
    前記所望のパターンの描画プロセス中、一連の露光間隔（Ｔ１）が設けられ、各露光間隔で、前記ブランキングアパーチャによって、前記ターゲット（１６）上への結像が行われるため、相当する複数のアパーチャ画像（ｂ１、ｂｉ０、ｂｉ１）が生成され、
    前記処理装置は、参照描画装置における所望のパターンの描画プロセスを模倣するように構成され、前記参照描画装置は、前記処理装置によって生成された前記アパーチャ画像の公称幅より大きい解像度の幅を有する点広がり関数を有し、前記所望のパターンを、前記処理装置によって描画可能な公称露光パターンに変換するために、請求項１〜１４のうちいずれか一項に記載の方法が使用される、荷電粒子マルチビーム処理装置（１）。

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