JP3014380B2 - System and method for directly writing patterns using multiple variable shaped electronic beams - Google Patents
System and method for directly writing patterns using multiple variable shaped electronic beamsInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明の分野は、集積回路リ
ソグラフィ、特にマスクまたはレチクルを使用せずにパ
ターンを直接ウエハ上に書き込むためのマルチビーム・
システムおよびこれを操作する方法である。The field of the invention is that of integrated circuit lithography, especially multi-beam lithography for writing patterns directly on wafers without the use of masks or reticles.
A system and a method of operating it.
【0002】[0002]
【従来の技術】集積回路パターンをウエハ上に生成する
ことは次の2つの点で技術的に困難である。第1に、集
積回路は大量のパターン情報を含み、最大2×1010個
のパターン・フィーチャがチップの所与のプロセス・レ
ベル上にある。第2に、最小フィーチャ・サイズは6年
ごとに2分の1に縮小し続け、2003年までに130
nmフィーチャがフル・スケール製造で予想される。こ
れらの要件は、パターンをチップ上に生成するリソグラ
フィ方法の速度ならびに空間的分解能に対する要求をさ
らに増大させる。2. Description of the Related Art Generating an integrated circuit pattern on a wafer is technically difficult in the following two points. First, integrated circuits contain large amounts of pattern information, with up to 2 × 10 10 pattern features on a given process level of the chip. Second, the minimum feature size continues to shrink by half every six years to 130 by 2003.
nm features are expected in full scale manufacturing. These requirements further increase the speed and spatial resolution requirements of lithographic methods for producing patterns on a chip.
【0003】現在のリソグラフィは、一般に、まずパタ
ーンを透明なレチクル上に生成し、次いで紫外光を使用
してこのパターンをウエハ上に光投影する。この投影方
法は、ウエハ上の各チップごとに1回、複数回繰り返さ
れる。チップ上のパターンの空間的忠実度は、回折のた
めに、フィーチャを分解する光投影システムの能力によ
って制限される。仮想の完全なレチクルの場合でも生じ
るこの制限は光学系に対して重大である。さらに、レチ
クル・パターンは必然的に欠陥を有し、これはまたウエ
ハ上のパターン忠実度を制限する。さらに、レチクルの
製造には時間および費用がかかる。[0003] Current lithography generally first creates a pattern on a transparent reticle and then uses UV light to light project the pattern onto a wafer. This projection method is repeated a plurality of times, once for each chip on the wafer. The spatial fidelity of the pattern on the chip is limited by the ability of the light projection system to resolve features due to diffraction. This limitation, which occurs even with a virtual perfect reticle, is significant for optical systems. Further, the reticle pattern necessarily has defects, which also limits pattern fidelity on the wafer. Further, the manufacture of reticles is time consuming and expensive.
【0004】周知の解決策は、集束電子線(電子ビー
ム)を使用して、パターンを直接ウエハ上に書き込むこ
とである。電子ビームの回折限界分解能は、高速電子の
波長が紫外光のほぼ104分の1であるためにこの目的
には制限がない。さらに、パターンをコンピュータ・メ
モリ中に記憶し、そこから直接ウエハに移し、投影の必
要がないので、パターン付きレチクルは不要である。[0004] A known solution is to write the pattern directly on the wafer using a focused electron beam (electron beam). The diffraction-limited resolution of the electron beam is not limited for this purpose, since the wavelength of high-speed electrons is approximately 1/4 of that of ultraviolet light. In addition, a patterned reticle is not required since the pattern is stored in computer memory and transferred directly from there to the wafer, without the need for projection.
【0005】残念ながら、いわゆる電子ビームを直接書
き込む既存の手法は遅すぎて、大規模製造にとって実用
的でない。単位時間当たり掃引した面積の単位で測定し
た書込み速度は、全書込み電流と単位面積当たりの電荷
の単位で測定した線量との比に等しい。最小限容認でき
る書込み速度を得るために必要な書込み電流は100μ
A程度である。これは10μC/cm2の線量で10c
m2/秒の書込み速度に対応する。Unfortunately, existing techniques for directly writing so-called electron beams are too slow to be practical for large-scale manufacturing. The writing speed, measured in units of area swept per unit time, is equal to the ratio of the total writing current to the dose, measured in units of charge per unit area. Write current required for minimum acceptable write speed is 100μ
It is about A. This is 10 c at a dose of 10 μC / cm 2
corresponding to the write speed of m 2 / sec.
【0006】既存の電子ビーム・システムはこの最小電
流を供給することができない。その理由は、電流が増大
するにつれて、ビーム経路中に発生するビーム電子間の
クーロン相互作用によりイメージのブラーリング[blur
ring(ぼけ)]が起こり、分解能が低下するからであ
る。クーロン相互作用は、電子がビーム中にランダムに
分散した離散的な荷電粒子であるために生じる。したが
って、電子は、大きさおよび方向がランダムな斥力を及
ぼし合う。ブラーリングの量は光路全体中の電流密度に
依存する。これはシステムの光学設計構成に緊密に依存
する。[0006] Existing electron beam systems cannot supply this minimum current. The reason is that as current increases, image blurring due to Coulomb interactions between beam electrons that occur in the beam path [blur].
ring (blur)] occurs and the resolution is reduced. Coulomb interaction occurs because the electrons are discrete charged particles randomly dispersed in the beam. Thus, the electrons exert random repulsions in size and direction. The amount of blurring depends on the current density throughout the optical path. This depends heavily on the optical design of the system.
【0007】限られた領域またはフィールドを照明する
狭いビームを有するシステムは「プローブフォーミン
グ」システムと呼ばれる。ビームが狭いので、電子はそ
れらの飛行持続時間中互いに近接する。クーロン相互作
用の強さは電子間距離の二乗に反比例する。プローブ・
フォーミング・システムでは、この距離は小さく、クー
ロン相互作用は強く、したがって使用できる書込み電流
が制限される。代表的なプローブ・フォーミング・シス
テム中の電流は0.5μA程度であり、それに対してブ
ラーリングは50nmである。この分解能は幅180n
mの線を印刷するのにぎりぎり容認できるが、書込み速
度は少なくとも200分の1と非常に遅い。A system having a narrow beam that illuminates a limited area or field is called a "probe forming" system. Due to the narrow beam, the electrons are close to each other during their flight duration. The strength of the Coulomb interaction is inversely proportional to the square of the interelectron distance. probe·
In forming systems, this distance is small and the Coulomb interaction is strong, thus limiting the available write current. The current in a typical probe forming system is on the order of 0.5 μA, whereas blurring is 50 nm. This resolution is 180n width
While printing m lines is just acceptable, the writing speed is very slow, at least 200 times less.
【0008】可能性のある解決策は、書込み電流をより
大きい体積上に分散させ、それによりクーロン・ブラー
リングを小さくすることである。一例は、レチクルの電
子光イメージを使用して、単一のフラッシュでより大き
いパターン領域を書き込むことができる電子投影印刷で
ある。しかしながら、これは次の2つの理由で望ましく
ない。第1に、パターン付きレチクルを必要とする。第
2に、すべての書込み電流が単一の小さいアパーチャを
通過しなければならない。これはイメージ中にコントラ
ストをつくり出すために必要である。この制限のため
に、電子投影では程度は低いが他のプローブ・フォーミ
ング・システムの場合と同様にクーロン・ブラーリング
が起こる。[0008] A possible solution is to spread the write current over a larger volume, thereby reducing Coulomb blurring. One example is electronic projection printing, which uses an electro-optical image of a reticle to write a larger pattern area with a single flash. However, this is undesirable for two reasons. First, it requires a patterned reticle. Second, all write current must pass through a single small aperture. This is necessary to create contrast in the image. Due to this limitation, Coulomb blurring occurs to a lesser extent with electron projection, as with other probe forming systems.
【0009】プローブ・フォーミング・システムと異な
り、電流を光路中で大きい体積にわたって分散させるシ
ステムは「分散」と呼ばれる。そのようなシステムを構
成する1つの方法は複数のビームを使用することであ
る。全書込み電流はビーム数×各ビーム中の電流で与え
られる。ビーム数が十分大きい場合、各ビーム中の電流
はクーロン・ブラーリングが分解能を損なわないほど十
分低くされる。[0009] Unlike probe forming systems, systems that distribute current over a large volume in the optical path are called "dispersion". One way to construct such a system is to use multiple beams. The total writing current is given by the number of beams × the current in each beam. If the number of beams is large enough, the current in each beam is low enough that Coulomb blurring does not impair the resolution.
【0010】そのようなシステムの重要な要素は、電子
源、レンズ、ビームを書込み表面に対して位置決めする
手段、および光学系の開口数(NA)を決定する手段を
各ビームごとに含む。これらの各要素は、すべてのビー
ムが適切に調和して作用し、かつ互いに正しい関係を維
持する形で各ビームに同様に作用するようになされなけ
ればならない。Important elements of such a system include an electron source, a lens, means for positioning the beam with respect to the writing surface, and means for determining the numerical aperture (NA) of the optical system for each beam. Each of these elements must be such that all beams act in a coordinated manner, and also act on each beam in a manner that maintains the correct relationship with each other.
【0011】Yasuda他(米国特許出願第5359202
号)では、単一の電子源を使用し、ブランキング・アパ
ーチャのアレイに電子照射して、多数のビームを発生さ
せる。次いで、ビーム束がNAを画定する単一のアパー
チャを含む光学系を通過する。上記のように、この構成
では、システムにクーロン・ブラーリングが起こりやす
く、したがって有用な電流が制限される。複数のビーム
を使用するにもかかわらず、これは分散システムではな
く、プローブ・フォーミング・システムである。[0011] Yasuda et al. (US Patent Application No. 5,359,202)
No. 1) uses a single electron source and irradiates an array of blanking apertures with electrons to generate multiple beams. The beam bundle then passes through an optic containing a single aperture defining the NA. As noted above, this configuration is susceptible to Coulomb blurring in the system and thus limits the useful current. Despite the use of multiple beams, this is a probe forming system rather than a distributed system.
【0012】J.E.Schneider他(Journal of Vacuum Sci
ence and Technology, B 14(6), p.3782(1996年))で
は、リソグラフィ用の平行多重電子ビーム・システム用
の電子源としてガラス光電陰極上の半導体を使用する。
このシステムでも、書込み電流がNAを画定する単一の
アパーチャを通過しなければならない。著者が正しく指
摘したように、有用な電流はクーロン相互作用によって
約10μAに制限される。これは、必要な電流の訳10
分の1であり、製造用に実際に使用するには小さすぎ
る。[0012] JESchneider et al. (Journal of Vacuum Sci
ence and Technology, B 14 (6), p.3782 (1996)), uses a semiconductor on a glass photocathode as the electron source for a parallel multiple electron beam system for lithography.
Even in this system, the write current must pass through a single aperture that defines the NA. As the author correctly pointed out, the useful current is limited to about 10 μA by Coulomb interaction. This is equivalent to the required current.
A factor of one and too small to actually use for production.
【0013】MacDonald(米国特許出願第536302
1号)では、多数の個々の電子源、明示的には電界放出
チップから構成される大規模平行アレイ陰極を使用す
る。各ビームは単一のピクセルを書込み表面上に投影す
る。この場合、全書込み電流が速い書込み速度に適する
ように、光源輝度を比較的高くする必要がある。集束お
よび位置決めの機能は各ビームごとに別個のレンズおよ
び偏向器によって達成される。これらの構造は、互いに
正確に位置決めされた微視的に小さい要素から構成され
る。各ビームがその光学系に対して正確に整合するよう
に注意しなければならない。そうしないと、分解能を損
なう収差が生じることになる。開口数(NA)をどのよ
うにして決定するかについては言及されていない。ただ
し、各ビームがNAを決定する別個のビーム画定アパー
チャを有すると仮定するのが妥当である。MacDonald (US Patent Application No. 536302)
No. 1) uses a large parallel array of cathodes composed of a number of individual electron sources, explicitly a field emission tip. Each beam projects a single pixel onto the writing surface. In this case, the light source luminance needs to be relatively high so that the total write current is suitable for a high write speed. The focusing and positioning functions are achieved by separate lenses and deflectors for each beam. These structures consist of microscopically small elements that are precisely positioned with respect to each other. Care must be taken that each beam is exactly aligned with its optics. Otherwise, aberrations that impair the resolution will occur. No mention is made of how to determine the numerical aperture (NA). However, it is reasonable to assume that each beam has a separate beam definition aperture that determines the NA.
【0014】分散システムに共通の問題は整合の問題で
ある。従来技術では、システムとしての整合の周知の問
題はN倍すなわちシステム中のモジュール数倍になる。
従来技術は整合問題を回避する分散システムを求めた。A common problem in distributed systems is that of alignment. In the prior art, the well-known problem of system alignment is N times, or the number of modules in the system.
The prior art has sought a distributed system that avoids the alignment problem.
【0015】[0015]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、リソグラフ
ィ技法によって製造されるウエハ上に平行に書込みを行
う別々に制御可能な小形成形ビーム電子ビーム・システ
ムを含むいくつかのモジュールを有する直接書込み電子
ビーム装置に関する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a direct write having several modules including a separately controllable small beam electron beam system for writing in parallel on a wafer manufactured by lithographic techniques. The present invention relates to an electron beam device.
【0016】本発明は、ウエハ上に平行に書込みを行う
別々に制御可能な小形ビーム電子ビーム・システムを含
むいくつかのモジュールを有する直接書込み電子ビーム
装置に関する。The present invention is directed to a direct-write electron beam apparatus having several modules including a separately controllable small beam electron beam system for writing in parallel on a wafer.
【0017】本発明は、ウエハ上に平行に書込みを行う
別々に制御可能な小形ビーム電子ビーム・システムを含
むいくつかのモジュールによって加工物上にパターンを
書き込む方法に関する。The present invention is directed to a method of writing a pattern on a workpiece by a number of modules including a separately controllable small beam electron beam system that writes in parallel on a wafer.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、個々の
ビームが互いに交差せず、したがってブラーリングおよ
びクロストークの影響が実質上なくなることである。SUMMARY OF THE INVENTION A feature of the present invention is that the individual beams do not cross each other, thus substantially eliminating the effects of blurring and crosstalk.
【0019】本発明の他の特徴は、個々のビーム・モジ
ュールがアレイ中に配置され、光学要素がすべてのモジ
ュールによって共用され、したがって別々の微視的な構
成要素の必要性が実質上小さくなることである。Another feature of the present invention is that the individual beam modules are arranged in an array and the optical elements are shared by all modules, thus substantially reducing the need for separate microscopic components. That is.
【0020】本発明の一特徴は、同時に製造される1m
m程度の横方向寸法および0.25mm程度の縦方向寸
法を有する間隔の詰まった1組のビーム・モジュールを
使用し、それにより横方向寸法の正確な整合をつくり出
すことである。One feature of the present invention is that 1 m
The use of a set of closely spaced beam modules having lateral dimensions on the order of m and longitudinal dimensions on the order of 0.25 mm, thereby creating an accurate alignment of the lateral dimensions.
【0021】本発明の他の特徴は、個々のビーム・モジ
ュールがアレイ中に配置され、光学要素がすべてのモジ
ュールによって共用され、したがって別々の微視的な構
成要素の必要性が実質上小さくなることである。Another feature of the present invention is that the individual beam modules are arranged in an array and the optical elements are shared by all modules, thus substantially reducing the need for separate microscopic components. That is.
【0022】本発明の他の特徴は、アパーチャ、偏向電
極および個々のモジュールの他の要素がリソグラフィ技
法を使用して製造され、したがって構造(例えば偏向構
造中の個々の電極)中の整合および所与の平面上のモジ
ュール間の整合がマスク製造プロセスによって自動的に
処理されることである。Another feature of the present invention is that the apertures, deflection electrodes and other elements of the individual modules are manufactured using lithographic techniques, and thus alignment and location in the structure (eg, the individual electrodes in the deflection structure). The alignment between modules on a given plane is handled automatically by the mask manufacturing process.
【0023】本発明の他の特徴は、モジュールの軸に対
して平行な均一な磁界を使用し、この磁界が加速電界と
ともに低輝度放出表面のイメージを成形アパーチャ・プ
レート上に形成し、このプレートから、この同じ均一な
磁界が横方向の均一な偏向電界とともにウエハ・ステー
ジの移動に対して直角な方向にスポットを偏向させ、そ
れによりモジュールのアレイが書き込むべき領域全体を
覆うことである。Another feature of the present invention is to use a uniform magnetic field parallel to the axis of the module, which field together with the accelerating electric field forms an image of the low intensity emission surface on the shaped aperture plate, From this, the same uniform magnetic field, together with the transverse uniform deflection electric field, deflects the spot in a direction perpendicular to the movement of the wafer stage, thereby covering the entire area where the array of modules is to be written.
【0024】このシステムは、リソグラフィにより画定
された構成要素、例えば偏向電極、電極間のコネクタお
よび駆動回路などを含む1組の平面構造から構成され
る。ビーム・モジュールは様々な構造の対応する構成要
素から形成される。The system consists of a set of planar structures including lithographically defined components such as deflection electrodes, interelectrode connectors and drive circuits. The beam module is formed from corresponding components of various structures.
【0025】本発明の他の特徴は、システムの開口数が
エミッタにおける電子の横方向速度と加速後の軸方向速
度との比によって定義され、したがってこの機能を実施
するために別個の物理的アパーチャが不要なことであ
る。Another feature of the invention is that the numerical aperture of the system is defined by the ratio of the lateral velocity of the electrons at the emitter to the axial velocity after acceleration, and thus a separate physical aperture to perform this function. Is unnecessary.
【0026】本発明の一特徴は、個々のビーム間の間隔
を維持し、それによってぼけ効果および漏話効果をなく
すことである。One feature of the present invention is to maintain the spacing between the individual beams, thereby eliminating blurring and crosstalk effects.
【0027】本発明の他の特徴は、同じパターンを書き
込むモジュールの複数の列を使用し、それによりモジュ
ール間の境界でのスティッチング誤差が平均化によって
小さくなることである。Another feature of the invention is that it uses multiple rows of modules that write the same pattern, so that stitching errors at the boundaries between modules are reduced by averaging.
【0028】[0028]
【発明の実施の形態】本発明は、レチクルを使用せず
に、集積回路パターンを直接ウエハ上に書き込むために
使用される複数の電子ビームを有するシステムに関す
る。ビームは分散アレイを形成する。すなわち、すべて
のビームは光路の全長にわたって互いに空間的に分離さ
れる。この装置の基本構造は、ビーム軸に対して直角に
配向した一連の平行平面電極から構成される。ビーム
は、これらの電極中のアパーチャを通過し、パターンが
その上に書かれる表面を含むウエハに衝突する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a system having a plurality of electron beams used to write an integrated circuit pattern directly on a wafer without using a reticle. The beams form a dispersive array. That is, all beams are spatially separated from each other over the entire length of the optical path. The basic structure of this device consists of a series of parallel planar electrodes oriented perpendicular to the beam axis. The beam passes through apertures in these electrodes and strikes the wafer, including the surface on which the pattern is written.
【0029】電子源は、一辺公称1ミクロンの正方形放
出領域(エミッタ)の直線アレイとしてパターン形成さ
れ、一般に0.2mmないし1.0mmの距離だけ分離
した平面カソードから構成される。このカソードは、従
来のリソグラフィ方法によってパターン形成される。The electron source is patterned as a linear array of square emitting regions (emitters), nominally 1 micron on a side, and is generally comprised of planar cathodes separated by a distance of 0.2 mm to 1.0 mm. The cathode is patterned by conventional lithographic methods.
【0030】平面加速電極がカソードと平行に、ある距
離離れて配置される。カソード・アレイは加速電極に対
して一定の負の直流電位にバイアスされ、したがって光
学軸と平行に配向した均一な静電加速力ベクトルが得ら
れる。装置全体に光学軸と平行に配向した一定の均一な
磁界が浸透する。均一な軸方向静電界と磁界が重なり合
うことによってカソードの電子光学イメージが加速電極
の平面に形成される。これはアレイ中の各ビームごとに
同様かつ同時に起こる。この集束条件は、以下で数学的
に詳述するように、静電界および磁界の強度とカソード
から加速電極までの距離との特定の関係を必要とする。A planar accelerating electrode is arranged at a distance parallel to the cathode. The cathode array is biased at a constant negative DC potential with respect to the accelerating electrode, thus resulting in a uniform electrostatic accelerating force vector oriented parallel to the optical axis. A constant, uniform magnetic field oriented parallel to the optical axis penetrates the entire device. The superposition of the uniform axial electrostatic and magnetic fields forms an electro-optical image of the cathode in the plane of the accelerating electrode. This occurs similarly and simultaneously for each beam in the array. This focusing condition requires a specific relationship between the strength of the electrostatic and magnetic fields and the distance from the cathode to the accelerating electrode, as mathematically detailed below.
【0031】加速電極は、一辺公称1ミクロンの正方形
アパーチャのアレイとしてリソグラフィによりパターン
形成される。各アパーチャは1つのエミッタに整合す
る。したがって、各ビームは、それ自体のアパーチャを
通過し、均一な軸方向磁界によって平面カソードおよび
加速電極と平行に配置されたウエハ上に結像する。ここ
までの最終結果は、正確なサイズおよび間隔のエミッタ
により、正方形スポットのアレイがウエハ上に集束され
ることである。倍率は1であり、したがってエミッタは
ウエハ上に1:1で結像する。The accelerating electrodes are lithographically patterned as an array of square apertures, nominally one micron on a side. Each aperture matches one emitter. Thus, each beam passes through its own aperture and is imaged by a uniform axial magnetic field on a wafer positioned parallel to the planar cathode and accelerating electrodes. The end result so far is that with an emitter of the correct size and spacing, an array of square spots will be focused on the wafer. The magnification is 1, so the emitter images 1: 1 on the wafer.
【0032】偏向プレートのアレイが加速電極とウエハ
の間に配置される。これらのプレートは、ビームと平行
に、したがってウエハと垂直に配向している。プレート
は、装置の長手方向に走り、隣接するプレートの各対間
にビームの列を有する。プレートは、隣接するプレート
に対して符号が交番する可変静電電位で励起される。こ
れはプレート間の空間中に均一な横方向偏向静電界をつ
くり出す。前記電界は、大きさは等しいが、ビームの隣
接する列に対して方向が交番する。均一な横方向電界と
均一な軸方向磁界との結合作用によってウエハのところ
で各ビームの正味の偏向が偏向プレートと平行な方向に
起こる。ウエハは、機械式ステージに固定され、偏向に
対して直角な方向に動く。互いに直角な方向に作用する
偏向と機械的動作との結合作用によって、ビームによる
完全二次元アドレス指定が達成される。パターンはステ
ィッチされたサブフィールドで覆われ、各ビームがそれ
自体のサブフィールドを書き込む。An array of deflection plates is located between the acceleration electrode and the wafer. These plates are oriented parallel to the beam and thus perpendicular to the wafer. The plates run the length of the device and have rows of beams between each pair of adjacent plates. The plate is excited with a variable electrostatic potential that alternates in sign with respect to the adjacent plate. This creates a uniform laterally polarized electrostatic field in the space between the plates. The electric fields are equal in magnitude, but alternate in direction with respect to adjacent columns of the beam. The combined action of the uniform transverse electric field and the uniform axial magnetic field causes a net deflection of each beam at the wafer in a direction parallel to the deflection plate. The wafer is fixed to a mechanical stage and moves in a direction perpendicular to the deflection. The complete two-dimensional addressing by the beam is achieved by the combined action of the deflection and the mechanical action acting at right angles to each other. The pattern is covered with stitched subfields, and each beam writes its own subfield.
【0033】この時点まで、すべてのビームは同じ集束
および偏向を受ける。ただし、ビームの隣接する列は反
対の方向に偏向する。パターン固有情報を組み込むため
に、平面偏向器がカソードと加速電極の間に配置され
る。この偏向器は、微小機械手段によって製造され、各
ビームが通過するための穴を有する。偏向は、パターン
・データのストリームおよび二次元アドレス指定と同期
して各ビームに独立して加えられる。この偏向は、各正
方形エミッタのイメージを加速電極中のその対応する正
方形アパーチャに対して並進させる。したがって、加速
電極は、多数の可変形状ビームを形成する成形アパーチ
ャのアレイの追加の機能を有する。各正方形スポット
は、プリントすべきパターン情報に応じて、可変のサイ
ズおよびアスペクト比の長方形スポットに独立して成形
される。正方形エミッタのイメージを完全にその対応す
る加速電極上に偏向させることによって、各ビームは独
立して消去ができ、ウエハに到達しない。偏向器アレイ
全体は、カソードと偏向器と加速電極の間の空間中で偏
向静電界が均一になるように選択される、カソードと加
速電極の中間の直流静電電位にバイアスされる。Up to this point, all beams have undergone the same focusing and deflection. However, adjacent rows of beams are deflected in opposite directions. To incorporate pattern-specific information, a plane deflector is placed between the cathode and the acceleration electrode. This deflector is manufactured by micromechanical means and has holes for the passage of each beam. The deflection is applied independently to each beam in synchronization with the stream of pattern data and two-dimensional addressing. This deflection translates the image of each square emitter with respect to its corresponding square aperture in the accelerating electrode. Thus, the accelerating electrode has the additional function of an array of shaping apertures to form multiple deformable beams. Each square spot is independently shaped into a rectangular spot of variable size and aspect ratio depending on the pattern information to be printed. By deflecting the image of the square emitter completely onto its corresponding accelerating electrode, each beam can be independently erased and does not reach the wafer. The entire deflector array is biased to a DC electrostatic potential midway between the cathode and the acceleration electrode, which is selected so that the deflection electrostatic field is uniform in the space between the cathode and the deflector and the acceleration electrode.
【0034】この構成全体の最終結果は、すべてのビー
ムを同時に使用し、各ビームが全体的なパターンの明確
かつ特定の部片を書き込むことである。製造の簡単さ
は、すべての電極が平面であり、従来の薄膜技法、リソ
グラフィ技法、および微小機械加工技法によって製造さ
れることから得られる。整合の簡単さは、主要な集束機
能および偏向機能が均一な磁界および静電界によって達
成されることから得られる。これによりすべてのビーム
が同じ電磁環境中に常駐することになる。さらに、電磁
界が均一なので、整合は重要でない。The end result of this overall configuration is that all beams are used simultaneously, each writing a distinct and specific piece of the overall pattern. The simplicity of manufacture results from all electrodes being planar and manufactured by conventional thin film, lithographic, and micromachining techniques. The simplicity of the alignment results from the fact that the main focusing and deflection functions are achieved by uniform magnetic and electrostatic fields. This results in all beams residing in the same electromagnetic environment. In addition, matching is not important because the field is uniform.
【0035】ビームは、単位立体角当たりの単位面積当
たりの電流と定義されるその輝度によって特徴付けられ
る。輝度は任意の光学系中の保存量である。これは、露
出平面、この場合はウエハ、での輝度がビーム源の輝度
と同じであることを意味する。所与の電流および照明の
立体角に対して、必要な輝度は露出面積に反比例する。
この面積は、フラッシュごとに露出するピクセルの数に
比例する。1回のフラッシュで露出するピクセルが多い
ほど、ビーム源から必要とされる輝度は小さくなる。最
も基本的な場合、単一のピクセルが1回のフラッシュで
各ビームによって露出する。この場合、電界エミッタな
ど最大輝度を有するビーム源が必要である。The beam is characterized by its brightness, defined as the current per unit area per unit solid angle. Luminance is the amount stored in any optical system. This means that the brightness at the exposed plane, in this case the wafer, is the same as the brightness of the beam source. For a given current and solid angle of illumination, the required brightness is inversely proportional to the exposed area.
This area is proportional to the number of pixels exposed per flash. The more pixels that are exposed in a single flash, the lower the brightness required from the beam source. In the most basic case, a single pixel is exposed by each beam in one flash. In this case, a beam source having the maximum luminance such as a field emitter is required.
【0036】可変形状ビームの場合など、複数のピクセ
ルが1回のフラッシュで露出する場合、必要なビーム源
輝度は単一ピクセルの場合よりもフラッシュ当たりのピ
クセルの数に等しいファクタだけ小さくなる。可変形状
ビーム・システムでは、例えば、16ないし256個の
ピクセルが1回のフラッシュで露出する。したがって、
必要なビーム源輝度が単一ピクセル・システムよりもか
なり小さくなる。If multiple pixels are exposed in a single flash, such as in the case of a deformable beam, the required source brightness will be smaller than for a single pixel by a factor equal to the number of pixels per flash. In a deformable beam system, for example, 16 to 256 pixels are exposed in a single flash. Therefore,
The required source brightness is much smaller than in a single pixel system.
【0037】高輝度ビーム源は、動作真空が十分でない
などの外部の影響によってその放出特性がより容易に変
化するので、一般に低輝度ビーム源よりも安定でなく、
寿命が短い。したがって、そのようなシステムは一般に
比較的低いビーム源輝度を必要とするので、フラッシュ
当たり多数のピクセルを露出させるシステムのほうが好
まれる傾向がある。例えば、可変形状ビームのほうが単
一ピクセル・ビームよりも好まれる。High intensity beam sources are generally less stable than low intensity beam sources because their emission characteristics change more easily due to external influences such as insufficient operating vacuum.
Life is short. Therefore, systems that expose a large number of pixels per flash tend to be preferred, as such systems generally require relatively low source brightness. For example, a deformable beam is preferred over a single pixel beam.
【0038】本明細書の議論から、次代の集積回路製造
用の実際的なリソグラフィ・システムにとって、絶対に
必要でないとしても、以下のいくつかの特徴が望ましい
ことが当業者なら理解できよう。From the discussion herein, one of ordinary skill in the art will appreciate that a number of features are desirable, if not absolutely necessary, for a practical lithography system for the next generation of integrated circuits.
【0039】第1に、システムはパターン形成されたマ
スクまたはレチクルを必要としないこと。これは、全体
的なプロセス中で費用がかかり、時間がかかり、性能を
制限するステップを表すためである。First, the system does not require a patterned mask or reticle. This is because it represents a costly, time consuming and performance limiting step in the overall process.
【0040】第2に、システムは、クーロン・ブラーリ
ングを回避するために一般的な制限のない分散型である
こと。Second, the system is decentralized, with no general restrictions to avoid Coulomb blurring.
【0041】第3に、個々のビーム・セグメントまたは
個々のビームは、不整合収差が分解能を低下させないよ
うに正確な光学的整合を施すことができること。Third, individual beam segments or individual beams can be accurately optically matched so that mismatch aberrations do not degrade resolution.
【0042】第4に、ビームは、独立して制御でき、か
つ予測または制御できない形で互いに影響を及ぼしては
ならないこと。Fourth, the beams must be independently controllable and must not interact with each other in a predictable or uncontrollable manner.
【0043】第5に、使用できる全書込み電流は、少な
くとも10cm2/秒の十分な書込み速度が分解能の大
きな劣化なしに得られるほど十分高いこと。Fifth, the total write current that can be used should be high enough that a sufficient write speed of at least 10 cm 2 / sec is obtained without significant degradation in resolution.
【0044】第6に、可変形状ビームなどマルチピクセ
ル・ビームは、ビーム源輝度がより小さくて済むので単
一ピクセル・ビームよりも好まれる。Sixth, multi-pixel beams, such as deformable beams, are preferred over single-pixel beams because they require less source intensity.
【0045】図1は、本発明によるシステムの単一のモ
ジュール100の透視図である。図1で、約1ミクロン
平方断面の電子エミッタ12は、一般に加速電界の引力
によって図中の下方に移動する電子のビームを放出し、
モジュール100のビーム軸101に対して平行に印加
される均一な磁界のまわりをらせん状に進む。システム
中のエミッタ12のアレイをエミッタ・アレイと呼び、
アパーチャ22のアレイをアパーチャのビーム成形アレ
イと呼ぶことにする。エミッタとアパーチャは垂直方向
に整合し、y軸に沿ってビーム源間隔だけ分離される。
アパーチャは、z軸に沿ってビーム成形偏向器領域内に
延びる偏向器モジュールのアレイ中に形成される。エミ
ッタとアパーチャ・プレートの間の加速電圧は、z軸に
沿って加速電圧分布を確立する平行加速電界を生成す
る。FIG. 1 is a perspective view of a single module 100 of the system according to the present invention. In FIG. 1, an electron emitter 12 having a cross section of about 1 micron square emits a beam of electrons that generally moves downward in the figure due to the attractive force of an accelerating electric field.
It spirals around a uniform magnetic field applied parallel to the beam axis 101 of the module 100. The array of emitters 12 in the system is called an emitter array,
The array of apertures 22 will be referred to as the aperture beamforming array. The emitter and aperture are vertically aligned and separated by a source spacing along the y-axis.
The apertures are formed in an array of deflector modules that extend along the z-axis into the beam shaping deflector area. The accelerating voltage between the emitter and the aperture plate creates a parallel accelerating electric field that establishes an accelerating voltage distribution along the z-axis.
【0046】ビーム源平面内のビーム源12からビーム
成形平面内の加速成形プレート20までの距離と、ビー
ム源12とプレート20の間に印加された加速電圧との
所与の結合に対して、ビームがプレート20に合焦し、
ビーム源12の電子光学イメージが形成される(以下の
式1に従う)磁界強度の一意の値が存在する。For a given combination of the distance from the source 12 in the source plane to the acceleration shaping plate 20 in the beam shaping plane and the acceleration voltage applied between the source 12 and the plate 20, The beam focuses on the plate 20,
There is a unique value of the magnetic field strength (according to equation 1 below) from which the electro-optical image of the beam source 12 is formed.
【0047】プレート20上に集束した正方形スポット
を偏向させるために偏向電圧をこの図には示されていな
い外部バイアス手段によって偏向器電極62〜65に印
加する。偏向の量に応じて、ビームの一部または全部が
プレート20によって停止し、ビームの残りの部分はア
パーチャ22を通過する。したがって、透過したビーム
は、偏向の量に応じて、可変の高さおよび幅を有する長
方形形状を有する。この長方形スポットはウエハ4上に
結像する。スポット形成は、コンピュータ・メモリ中に
記憶され、後で書込み時に取り出されるパターン情報の
ストリームと同期して実施される。必要に応じて、ビー
ムが完全にプレート20に当たるようにビームをシフト
することによって消去が実施され、アパーチャ22を通
らない。A deflection voltage is applied to the deflector electrodes 62-65 by external biasing means (not shown) to deflect the focused square spot on the plate 20. Depending on the amount of deflection, some or all of the beam is stopped by plate 20 and the rest of the beam passes through aperture 22. Thus, the transmitted beam has a rectangular shape with a variable height and width, depending on the amount of deflection. This rectangular spot forms an image on the wafer 4. Spot formation is performed in synchronization with a stream of pattern information stored in computer memory and later retrieved at the time of writing. If necessary, erasing is performed by shifting the beam so that it completely hits plate 20 and does not pass through aperture 22.
【0048】モジュールの下部の偏向器66〜69は電
極62〜65と同じ働きをするが、ウエハ4上のビーム
位置の小さいエラーを修正する異なる機能を有する。さ
らに、電極66〜69は、電極70〜73と一緒に、要
素間の小さい不整合から必然的に生じる非点収差を修正
するために使用される。この非点収差補正は、電極68
および69上の等しく反対の電圧と一緒に、電極66お
よび67上に同一の電圧を印加することによって達成さ
れる。これはx軸およびy軸に沿って配向した焦線を有
する四重極レンズを形成する。電圧が電極70および7
1に独立して印加され、等しく反対の電圧が電極72お
よび73に印加される。これはx軸およびy軸に対して
45度配向した焦線を有する四重極レンズを形成する。
したがって、電極66〜73の電圧を適切に選択するこ
とによって、任意の大きさおよび方向の非点収差が補正
できるだけでなく、ビームに対して適切な偏向補正が加
えられる。The deflectors 66-69 at the bottom of the module perform the same function as the electrodes 62-65, but have a different function of correcting small beam position errors on the wafer 4. Further, electrodes 66-69, together with electrodes 70-73, are used to correct astigmatism that necessarily results from small mismatches between elements. This astigmatism correction is performed by the electrode 68
This is accomplished by applying the same voltage on electrodes 66 and 67, together with equally opposite voltages on and 69. This forms a quadrupole lens with focal lines oriented along the x and y axes. Voltage is applied to electrodes 70 and 7
1, and equally opposite voltages are applied to electrodes 72 and 73. This forms a quadrupole lens with the focal line oriented at 45 degrees to the x and y axes.
Thus, by properly selecting the voltages of the electrodes 66-73, not only astigmatism of any magnitude and direction can be corrected, but also an appropriate deflection correction to the beam.
【0049】形成されたスポットの中間イメージ24が
装置全体に広がった均一な磁界の作用によってプレート
21に形成される。ビームは、成形されたビームを透過
するアパーチャ23を通過する。プレート21下のドリ
フト領域内で、磁界はまだ存在しており、ウエハ4上の
成形されたスポットのイメージ25を形成する。大きい
偏向電極5および6はウエハ接地電位に対して等しく反
対の電位で駆動され、したがってx軸に沿って配向した
横方向電界が形成される。垂直磁界(z方向)と水平電
界(x方向)の結合された作用は大きい電極5および6
に対して平行な正味の偏向(y方向)を引き起こす。電
極5および6は任意の非磁性導電材料から製造できる。
モリブデンは、真空焼成によって容易に清浄にされ、精
巧な表面仕上げまで研磨でき、寸法安定性が維持できる
ほど十分堅いので好まれる。An intermediate image 24 of the spot formed is formed on the plate 21 by the action of a uniform magnetic field spread throughout the apparatus. The beam passes through an aperture 23 that transmits the shaped beam. In the drift region below the plate 21, the magnetic field is still present, forming an image 25 of the shaped spot on the wafer 4. The large deflection electrodes 5 and 6 are driven at a potential equal and opposite to the wafer ground potential, thus creating a transverse electric field oriented along the x-axis. The combined effect of the vertical magnetic field (z-direction) and the horizontal electric field (x-direction) is great for electrodes 5 and 6
Causes a net deflection (y-direction) parallel to Electrodes 5 and 6 can be made from any non-magnetic conductive material.
Molybdenum is preferred because it is easily cleaned by vacuum firing, can be polished to a fine surface finish, and is sufficiently hard to maintain dimensional stability.
【0050】プレート20とプレート21の間のドリフ
ト空間中の距離は、成形されたスポットのイメージ24
がプレート21に形成されるように選択される。このた
めの条件は、プレート20とプレート21の間のz距離
がエミッタ12とプレート20の間のz距離の2倍にな
ることである。プレート21とウエハ4の間のドリフト
空間中の距離は、プレート20とプレート21の間の距
離と等しくなるように選択される。これにより成形され
たスポットの集束イメージ25がウエハ4上に形成され
ることになる。どちらも接地電位に保持されるプレート
21とウエハ4は、大きい電極5および6の電界を終端
させる働きをし、それによりフリンジ電界がうまく挙動
し、したがって偏向とともに分解能の著しい低下が起こ
らなくなる。The distance in the drift space between the plates 20 and 21 is determined by the image 24 of the shaped spot.
Are formed on the plate 21. The condition for this is that the z-distance between plate 20 and plate 21 is twice the z-distance between emitter 12 and plate 20. The distance in the drift space between plate 21 and wafer 4 is selected to be equal to the distance between plate 20 and plate 21. As a result, a focused image 25 of the formed spot is formed on the wafer 4. The plate 21 and the wafer 4, both held at ground potential, serve to terminate the electric field of the large electrodes 5 and 6, so that the fringe electric field behaves well, so that there is no significant loss of resolution with deflection.
【0051】ウエハ4は、x軸に沿って動く機械式ステ
ージに固定される。ステージ移動とy偏向によって、ビ
ームの最大偏向によって画定される幅とステージによっ
て設定される長さとを有するウエハのストリップ中のす
べての点を覆うことができることは明らかである。これ
らのモジュール100のアレイは、チップ全体、ウエハ
上のストリップ、さらにはウエハ全体を覆うようにセッ
トアップできる。The wafer 4 is fixed on a mechanical stage that moves along the x-axis. Obviously, the stage movement and y deflection can cover all points in the strip of the wafer having the width defined by the maximum deflection of the beam and the length set by the stage. An array of these modules 100 can be set up to cover an entire chip, a strip on a wafer, or even an entire wafer.
【0052】好ましい実施形態の代表的な寸法および電
磁要件を以下に示す。 ビーム加速電圧 50000V 磁界強度 948ガウス エミッタ12からアパーチャ・プレート20までの距離 25mm アパーチャ・プレート20からプレート21までの距離 50mm プレート21からウエハ4までの距離 50mm 偏向電極5および6のz方向の長さ 48mm 偏向電極5および6の中心間隔 1.0mm 偏向電極5および6の厚さ 0.50mm 偏向サブフィールド・ストライプの幅 +/−0.125mm 偏向電極の最大電圧 +/−7.8V エミッタ12の中心間距離 1.0mmRepresentative dimensions and electromagnetic requirements of the preferred embodiment are set forth below. Beam acceleration voltage 50000 V Magnetic field strength 948 Gauss Distance from emitter 12 to aperture plate 20 25 mm Distance from aperture plate 20 to plate 21 50 mm Distance from plate 21 to wafer 4 50 mm Length of deflection electrodes 5 and 6 in z direction 48 mm Center distance between deflection electrodes 5 and 6 1.0 mm Thickness of deflection electrodes 5 and 6 0.50 mm Width of deflection subfield stripe +/- 0.125 mm Maximum voltage of deflection electrode +/- 7.8 V Center distance 1.0mm
【0053】上記の寸法から、図1は、説明のために横
方向スケール(x軸およびy軸)が垂直方向(z軸)に
対して大きく広がっていることが明らかである。上記の
パラメータは状況が要求するにつれて、または設計選択
の結果として変化することが当業者なら理解できよう。
他の事情が等しければ、ビーム源平面とウエハの間の経
路長が短ければ短いほど、システムは漂遊磁界を受けに
くくなり、したがってより安定になるのでよい。本発明
によるシステムは、ビーム経路を伸ばすことによって得
られるものがないので本来小形である。対応する磁界が
可能であるとすれば、より高い加速電圧が好ましい。本
発明によるシステムのビーム経路長の適切な上限は20
cmである。そのような値を超えると、漂遊磁界に対す
る感受性が高くなり、相殺する利点が得られない。z軸
に沿った全長が200mm未満の場合、本発明の実施形
態は、約2mの全長を有する従来技術の電子ビーム・シ
ステムとスケールが質的に異なる。From the above dimensions, it is apparent in FIG. 1 that the horizontal scale (x-axis and y-axis) has been greatly extended in the vertical direction (z-axis) for purposes of illustration. Those skilled in the art will appreciate that the above parameters may change as the situation demands or as a result of design choices.
Other things being equal, the shorter the path length between the source plane and the wafer, the better the system is less susceptible to stray magnetic fields and therefore more stable. The system according to the invention is small in nature, since nothing is gained by extending the beam path. Higher accelerating voltages are preferred, if a corresponding magnetic field is possible. A suitable upper limit for the beam path length of the system according to the invention is 20
cm. Above such a value, the sensitivity to stray magnetic fields is increased and no offsetting advantage is obtained. For a total length along the z-axis of less than 200 mm, embodiments of the present invention are qualitatively different in scale from prior art electron beam systems having a total length of about 2 m.
【0054】物体平面とイメージ平面の間の距離zの式
は各セクションごとに式1によって与えられる(MKS
C単位を仮定する)。The equation for the distance z between the object plane and the image plane is given by Equation 1 for each section (MKS
Assume C units).
【数1】 (Equation 1)
【0055】上式で、Eaは軸101に沿った加速電
界、eV0は加速前の物体平面での運動エネルギー、B
は磁界強度、eは粒子電荷、mは粒子質量である。右辺
の第1項はEa=0の場合のドリフト空間に該当し、第
2項はV0=0の場合の加速領域に該当する。倍率は1
である。球面収差および色収差の係数はどちらもz/2
に等しい。ただし、zは物体とイメージの間の軸方向距
離である。偏向ドリフト空間の端部での正味の偏向dは
式2によって与えられる。[0055] In the above equation, E a is accelerating field along the axis 101, eV 0 is the kinetic energy of the object plane before acceleration, B
Is the magnetic field strength, e is the particle charge, and m is the particle mass. The first term on the right side corresponds to the drift space when E a = 0, and the second term corresponds to the acceleration region when V 0 = 0. Magnification is 1
It is. The coefficients of spherical aberration and chromatic aberration are both z / 2
be equivalent to. Where z is the axial distance between the object and the image. The net deflection d at the end of the deflection drift space is given by equation 2.
【数2】 (Equation 2)
【0056】上式で、Edは均一な偏向電界強度、eV
はプレート21(およびウエハ)での運動エネルギーで
ある。In the above equation, Ed is a uniform deflection electric field intensity, eV
Is the kinetic energy of the plate 21 (and the wafer).
【0057】図2を参照すると、紙面に対して直角なy
軸に沿って見たモジュール100−1〜100−4のア
レイが示されている。図の上部の4つのブラケットの組
は電子源12の位置およびビームがその中を進む領域を
画定する。原則として、モジュールのただ1つの列(1
00−1およびその後ろの対応物)が必要である。他の
モジュールは、x軸の偏向の範囲が隣接するモジュール
に達しない場合に使用されるか、または欠陥モジュール
を交換するための冗長性を与える。書込み速度はモジュ
ールの数と各モジュール中の電流との積に比例する。各
モジュール中の電流はエミッタの有効電流密度によって
制限される。したがって、実際問題として書込み速度を
最大にするためにできるだけ多数のモジュールを使用す
ることが有利である。モジュール100が接近しすぎて
いる場合、成形および微妙な偏向に使用される電界は重
なりはじめ、ビーム間に不要なクロストークが生じる。
この実際的な考慮事項はモジュールの約0.2mmの分
離に下限を加える。Referring to FIG. 2, y perpendicular to the paper surface
An array of modules 100-1 to 100-4 viewed along an axis is shown. The set of four brackets at the top of the figure defines the location of the electron source 12 and the area through which the beam travels. As a rule, only one column (1
00-1 and its counterpart). Other modules are used when the extent of the x-axis deflection does not reach adjacent modules, or provide redundancy to replace defective modules. The write speed is proportional to the product of the number of modules and the current in each module. The current in each module is limited by the effective current density of the emitter. Therefore, it is advantageous in practice to use as many modules as possible to maximize the writing speed. If the module 100 is too close, the electric fields used for shaping and subtle deflection will begin to overlap, creating unwanted crosstalk between the beams.
This practical consideration places a lower limit on the separation of the modules by about 0.2 mm.
【0058】図の上部で、層1は、電子エミッタ層12
を支持する連続的な平坦なバルク基板を形成する。この
複合層状構造は使用されるエミッタ技術に固有の材料か
ら構成される。エミッタは、パターン形成を施すことが
でき、1.5A/cm2程度の必要な電流密度を供給で
き、安定で均一な放出を供給でき、長寿命でなければな
らない。これらの要件を満足することが証明されている
技術はGaAs光電陰極である(J.E.Schneider他、J.V
acuum Sci.Technol.B14(6), 3782(1996年))。この場
合、基板1は、GaAsから構成される付着した薄膜層
と放出領域12を形成する酸化セシウムとを有するガラ
スから構成される。様々な電極は、簡単のためにこの図
には示されていない従来の電源によってバイアスされ
る。At the top of the figure, layer 1 is the electron emitter layer 12
To form a continuous flat bulk substrate. This composite layered structure is composed of materials specific to the emitter technology used. The emitter must be patterned, capable of providing the required current density of the order of 1.5 A / cm 2, capable of providing stable and uniform emission, and of long life. A technology that has proven to satisfy these requirements is the GaAs photocathode (JESchneider et al., JV
acuum Sci.Technol.B14 (6), 3782 (1996)). In this case, the substrate 1 is made of glass with an attached thin film layer made of GaAs and cesium oxide forming the emission region 12. The various electrodes are biased by a conventional power supply not shown in this figure for simplicity.
【0059】層1と層20の間にはブラケット7で示さ
れた偏向器電極62〜65を含むサンドイッチ層があ
る。これを図3、図4、図5に詳細に示し、後で説明す
る。平面カソード基板1、成形アパーチャ・アレイ2
0、および層7中の成形偏向器アレイはすべて、確立し
た膜付着方法を使用して、リソグラフィにより画定され
る平面構造として別々に製造される。それらはそれぞれ
それらのエッジから支持され、要素が互いに平行になる
ようにシムによってアセンブリ中に調整される。各要素
は重力でわずかにたわむが、0.1ミクロン程度のたわ
みの量は、光学系を適切にセットアップするために必要
な公差と比較して無視できる。3つの層の整合は、粗い
整合用に光を使用し、次いで微妙な整合用に電子ビーム
を使用して実施される。本発明の有利な特徴は、整合誤
差を補償するために偏向システムを較正中にセットアッ
プできることである。Between layer 1 and layer 20 is a sandwich layer including deflector electrodes 62-65, indicated by bracket 7. This is shown in detail in FIGS. 3, 4 and 5 and will be described later. Flat cathode substrate 1, shaped aperture array 2
0, and all of the shaped deflector arrays in layer 7, are fabricated separately as lithographically defined planar structures using established film deposition methods. They are each supported from their edges and adjusted during assembly by shims so that the elements are parallel to each other. Although each element flexes slightly under gravity, the amount of flexure on the order of 0.1 micron is negligible compared to the tolerances required to properly set up the optics. The alignment of the three layers is performed using light for coarse alignment and then using an electron beam for fine alignment. An advantageous feature of the present invention is that the deflection system can be set up during calibration to compensate for alignment errors.
【0060】個々の放出表面は図示の例では別々にアド
レス指定されず、共通の電位に保持される。均一度の従
来の基準は、放出された電流が+/−1%まで均一なこ
とであり、これは電流技術、例えば暗視装置で容易に入
手できることは当業者なら理解できよう。The individual emission surfaces are not separately addressed in the illustrated example, but are maintained at a common potential. One of ordinary skill in the art will appreciate that the conventional measure of uniformity is that the emitted current is uniform up to +/- 1%, which is readily available with current technology, eg, night vision equipment.
【0061】カソードに関する追加の要件は、ビーム中
の(均一な)電流とビーム外の非放出領域との間の遷移
が、レジスト中の対応する遷移が仕様内に入るほど十分
鋭いことである。特定の用途での厳密な要件は使用する
レジストの特性および当該の特定の寸法公差に依存す
る。有用な経験則は、遷移領域の幅が書込み表面上に印
刷された線幅の20%未満になるようにすることであ
る。100nmの書込み線の場合、これは電子放出領域
の20nm未満のエッジ鋭さを必要とする。これは現代
のリソグラフィの達成できる能力の範囲内に入る。An additional requirement for the cathode is that the transition between the (uniform) current in the beam and the non-emissive region outside the beam be sharp enough such that the corresponding transition in the resist is within specification. The exact requirements for a particular application will depend on the characteristics of the resist used and the particular dimensional tolerances concerned. A useful rule of thumb is to make the width of the transition area less than 20% of the line width printed on the writing surface. For a 100 nm write line, this requires less than 20 nm edge sharpness of the electron emission region. This falls within the achievable capabilities of modern lithography.
【0062】成形アパーチャ・プレート20は、リソグ
ラフィにより画定された正方形アパーチャ(一辺約1μ
m)を有する薄膜ステンシル構造として製造される。材
料および厚さは、ビームが材料上に導かれたときにビー
ムが材料中に浸透しないように選択することが理想的で
ある。多数の材料が使用できるが、金または白金が好ま
しい。これらの材料は高い原子番号および高い密度を有
し、したがって所与の厚さに対して高い阻止能を有す
る。50keV電子用の2ミクロン厚さの箔はビームを
完全に阻止し、その厚さのために高品質のエッジ鋭さの
正方形穴をパターン形成できる。これは、100nm幅
またはそれ以下の細い線を印刷するために必要な鋭いイ
メージを書込み表面上につくり出す。金または白金の選
択には、これらの材料が帯電してビームを予測できない
形で偏向させうる表面酸化物を形成しないという他の利
点がある。The shaping aperture plate 20 is a lithographically defined square aperture (about 1 μm on a side).
m) as a thin film stencil structure having Ideally, the material and thickness are selected so that the beam does not penetrate the material when the beam is directed onto the material. Although a number of materials can be used, gold or platinum is preferred. These materials have a high atomic number and a high density and therefore have a high stopping power for a given thickness. A 2 micron thick foil for 50 keV electrons completely blocks the beam and can pattern high quality edge sharp square holes due to its thickness. This creates the sharp image needed on the writing surface to print fine lines 100 nm or less in width. The choice of gold or platinum has the additional advantage that these materials do not form surface oxides that can become charged and deflect the beam in unpredictable ways.
【0063】あるいは、プレート20は、米国特許出願
第5466904号に記載されているものなどパターン
形成したステンシル薄膜を支持するより厚いリブを有す
る複合構造でもよい。支持リブは、ビーム妨害をなくす
ためにアパーチャ22を中心とするより大きいアパーチ
ャを有する。膜がビームを完全に阻止することは重要で
ない。膜がビームを阻止または吸収することなくビーム
を散乱させれば十分である。この手法には、膜中にエネ
ルギーがほとんどまたは全く付着せず、したがって熱膨
張による寸法変化がないという利点がある。散乱電流は
次いで構造8および9によって阻止され、したがって散
乱電流によるターゲット・ウエハの望ましくない露出を
防止する。この場合も様々な材料が使用できるが、リブ
ならびに膜用には標準のパターン形成技法が使用できる
シリコンが好ましい。Alternatively, plate 20 may be a composite structure having thicker ribs supporting a patterned stencil film, such as that described in US Pat. No. 5,466,904. The support rib has a larger aperture about aperture 22 to eliminate beam obstruction. It is not important that the film completely block the beam. It is sufficient that the film scatter the beam without blocking or absorbing the beam. This approach has the advantage that little or no energy is deposited in the film and therefore there is no dimensional change due to thermal expansion. Scattering current is then blocked by structures 8 and 9, thus preventing unwanted exposure of the target wafer by the scattering current. Again, a variety of materials can be used, but silicon is preferred for the ribs and films, which can use standard patterning techniques.
【0064】偏向電極5および6は図2の図面に対して
直角な方向に続く。ビームの列は隣接する電極対の間を
通る。すべての電極5には同じ可変電位が印加され、す
べての電極6には常に大きさが等しく、符号が電極5と
反対の可変電位が印加される。これは、既存の均一な軸
方向磁界と重なった均一な横方向電界をもたらす。これ
は、ステージがウエハを動かしたときに偏向したビーム
によって掃引される「サブフィールド」の領域を横切っ
て図面に垂直なウエハ4上で集束スポットを掃引する。
すべてのビームはz軸に対して同じ角度をなし、したが
ってビームはシステムの上部セクション中ならびに下部
セクション中で平行になる。ビームの隣接する列はy軸
に沿って反対の方向に偏向する。このようにして、所与
の列中の隣接するビームは偏向がある場合でも等距離に
なる。偏向器5および6はビームの隣接する列について
反復する。これは、ビームの隣接する列の間隔に一致す
る一般に厚さ0.5mmおよび中心間隔1.0mmの平
行なプレートのアレイを必要とする。これらのプレート
がビーム・アレイの長さに延びるとき、その間隔はプレ
ートの端部の絶縁体によって正確に設定されうる。これ
らの絶縁体は、蓄積した表面電荷がビームの不要な偏向
を引き起こさないほどビームから十分離れたところに位
置する。The deflection electrodes 5 and 6 continue in a direction perpendicular to the drawing of FIG. The rows of beams pass between adjacent pairs of electrodes. The same variable potential is applied to all the electrodes 5, and the variable potential having the same magnitude and the opposite sign to the electrode 5 is applied to all the electrodes 6. This results in a uniform transverse electric field superimposed on the existing uniform axial magnetic field. This sweeps the focused spot on the wafer 4 perpendicular to the drawing across the area of the "subfield" swept by the beam deflected as the stage moves the wafer.
All beams make the same angle to the z-axis, so they are parallel in the upper section as well as in the lower section of the system. Adjacent rows of the beam deflect in opposite directions along the y-axis. In this way, adjacent beams in a given row are equidistant even with deflection. Deflectors 5 and 6 repeat for adjacent rows of beams. This requires an array of parallel plates generally 0.5 mm thick and 1.0 mm center-to-center to match the spacing between adjacent rows of beams. When these plates extend the length of the beam array, their spacing can be set precisely by insulators at the ends of the plates. These insulators are located far enough from the beam that the accumulated surface charge does not cause unwanted deflection of the beam.
【0065】各ビームは多数の電子軌道から構成され
る。ビーム51〜54は、電子光学的挙動の詳細を説明
するために特定の軌道を概略的に示している。ビーム5
1は、エミッタ12の中心の点から出た電子線の円錐の
ビーム・エンベロープ(包絡線)を示す。ビーム源12
の他に、3つのクロスオーバがプレート20および21
およびウエハ4のところに生じる。これらの3つの平面
それぞれに、正方形エミッタの鋭く集束したイメージが
生じる。角度50はシステムの開口数(NA)を表す。Each beam is composed of a number of electron orbits. Beams 51-54 schematically show a particular trajectory to explain the details of the electro-optical behavior. Beam 5
Reference numeral 1 denotes a beam envelope (envelope) of a cone of an electron beam emitted from a center point of the emitter 12. Beam source 12
In addition, the three crossovers are plates 20 and 21
And at the wafer 4. Each of these three planes produces a sharply focused image of a square emitter. Angle 50 represents the numerical aperture (NA) of the system.
【0066】開口数またはNAは、古典光学において屈
折率と一番端の光線が光学軸となす角度のサインとの積
として定義される。ただし、これらの量はイメージ空間
中で定義される。最大光線角度は、通常、物理的なビー
ム制限アパーチャによって決定される射出瞳によって表
される。NAの重要性は顕微鏡の回折限界分解能のアッ
ベの理論に由来する。この理論は分解能がNAに反比例
することを示す。The numerical aperture or NA is defined in classical optics as the product of the refractive index and the sine of the angle formed by the end ray with the optical axis. However, these quantities are defined in image space. The maximum ray angle is usually represented by the exit pupil, which is determined by the physical beam limiting aperture. The importance of NA comes from Abbe's theory of diffraction-limited resolution of microscopes. This theory shows that resolution is inversely proportional to NA.
【0067】この法則は光リソグラフィ・システム、な
らびに本電子ビーム・システムに適用できる。電子の場
合、屈折率は、イメージ空間中の電子運動量を加速領域
から後方に電子線を外挿することによって定義される
「仮想物体」のそれで割った比と定義される。この比は
ここでは1に等しい。したがって、屈折率は1に等し
い。高速電子の場合、電子線勾配はすべて1よりもはる
かに小さい。したがって、NAはイメージ平面で測定し
一番端の電子線の勾配によって緊密に近似される。この
勾配は、最大横方向速度成分を平均軸方向速度成分で割
ったものに等しい。This law is applicable to optical lithography systems, as well as the present electron beam system. For electrons, the refractive index is defined as the ratio of electron momentum in image space divided by that of a "virtual object" defined by extrapolating the electron beam backward from the acceleration region. This ratio is here equal to one. Therefore, the index of refraction is equal to one. For fast electrons, the electron beam gradients are all much less than one. Therefore, the NA is measured in the image plane and is closely approximated by the gradient of the extreme electron beam. This gradient is equal to the maximum lateral velocity component divided by the average axial velocity component.
【0068】本システムでは、NAは、KtをEvで割
った比の平方根によって良好な近似まで与えられる。た
だし、kはボルツマン定数、Tは放出表面の絶対温度、
eは電子電荷、およびVは加速電位である。好ましい実
施形態では、T=300K、V=50000ボルト、お
よびNA=0.00071である。アッベの理論によっ
て定義される回折限界分解能は0.61×電子波長÷N
Aによって与えられる。電子波長は0.0055nmで
あり、得られた分解能は4.7nmである。この値は、
次代の半導体デバイスに適した50nm線幅までのリソ
グラフィに適している。In the present system, the NA is given to a good approximation by the square root of the ratio of Kt divided by Ev. Where k is the Boltzmann constant, T is the absolute temperature of the emission surface,
e is the electron charge and V is the acceleration potential. In the preferred embodiment, T = 300K, V = 50,000 volts, and NA = 0.00071. The diffraction-limited resolution defined by Abbe's theory is 0.61 × electron wavelength ÷ N
Given by A. The electron wavelength is 0.0055 nm and the resolution obtained is 4.7 nm. This value is
It is suitable for lithography up to 50 nm line width suitable for next generation semiconductor devices.
【0069】これは物理的なビーム画定アパーチャの必
要なしに達成される。これは、物理的アパーチャが存在
する場合、アパーチャ中のビームの適切な中心合わせを
保証するために1ミクロン程度の厳しい整合公差が必要
になるので実用上かなり重要である。そのような整合公
差は実際問題として達成することが困難である。さら
に、物理的アパーチャが存在する場合、ビームとの相互
作用により電荷を蓄積する汚染物がたまることを当業者
なら理解されよう。このためビームの不要な予測できな
い偏向が起こり、したがって配置確度が低下する。This is achieved without the need for a physical beam definition aperture. This is of great practical importance if a physical aperture is present, as tight alignment tolerances on the order of one micron are required to ensure proper centering of the beam in the aperture. Such alignment tolerances are difficult to achieve in practice. Further, those skilled in the art will appreciate that if a physical aperture is present, interaction with the beam will accumulate contaminants that will accumulate charge. This results in unnecessary and unpredictable deflection of the beam, thus reducing placement accuracy.
【0070】電極アレイ7、8、9中およびプレート2
1中のアパーチャは、材料をビームから十分離しておく
ために公称寸法30μmの特大サイズにすることが有利
である。電子源寸法は約1μmであり、結像は1:1で
あるので、システム中のアパーチャはどれも、相当量の
ビームをクリップする通常の意味においてビーム制限ア
パーチャの働きをしない。In electrode arrays 7, 8, 9 and plate 2
The apertures in 1 are advantageously oversized with a nominal dimension of 30 μm to keep the material well separated from the beam. Since the electron source dimensions are about 1 μm and the imaging is 1: 1, none of the apertures in the system acts as a beam limiting aperture in the usual sense of clipping a significant amount of the beam.
【0071】ビーム52はビーム51と同じビーム・エ
ンベロープを示すが、点線で示される個々の電子軌道が
追加されている。これらの軌道は磁界軸のまわりをらせ
ん状に進み、イメージ平面の各対間の横方向平面内に1
つのサイクロトロン軌道を形成する。本明細書では従来
の用語を使用し、したがって電子軌道のエンベロープが
平行な場合、個々の電子がまっすぐな線中を進まないと
しても、ビームはz軸などに対して平行に進むものとし
て説明される。Beam 52 shows the same beam envelope as beam 51, but with the addition of individual electron trajectories, indicated by dashed lines. These trajectories spiral spirally about the magnetic field axis, and lie in the transverse plane between each pair of image planes.
Form two cyclotron orbits. The terminology is used herein to describe the beam as traveling parallel to the z-axis, etc., even if the electron orbital envelopes are parallel, even if the individual electrons do not travel in a straight line. You.
【0072】ビーム53は、エミッタ表面上に均一に分
散した多数のビーム・エンベロープから構成される広が
り電子源12を示す。この場合も、3つの中間イメージ
平面がそれぞれプレート20および21、およびウエハ
4のところに示されている。The beam 53 represents a divergent electron source 12 composed of a number of beam envelopes uniformly distributed on the emitter surface. Again, three intermediate image planes are shown at plates 20 and 21 and wafer 4, respectively.
【0073】ビーム54は、成形偏向器7に印加された
電圧の作用を示す。3つのバンドルの最右端のバンドル
はプレート20によって阻止され、残りのビームはアパ
ーチャ22を通過する。イメージ平面の軸方向位置はこ
の成形作用によって妨害されない。さらに、アパーチャ
22の右手エッジの横方向位置も同様に妨害されない。
成形されたスポットはビームの一部がふさがれるために
エミッタ12よりも小さい。The beam 54 shows the action of the voltage applied to the shaping deflector 7. The rightmost bundle of the three bundles is blocked by plate 20 and the remaining beam passes through aperture 22. The axial position of the image plane is not disturbed by this shaping action. Further, the lateral position of the right hand edge of the aperture 22 is similarly unobstructed.
The shaped spot is smaller than the emitter 12 because a portion of the beam is obstructed.
【0074】次に図3を参照すると、偏向アセンブリ
7、8、9の配線構成の概略上面図が示されている。こ
の図は縮尺が一定でないが、構成方法を伝えるように意
図されている。2つの別々の層が示されている。上部層
(参照番号32で示される)は、図中で垂直方向に延び
る導電線から構成される。これは、図1の偏向器電極6
4および65用のコネクタ(または接続部材)を含む。
底部層(参照番号34で示される)は、図中を水平方向
に延びる同様の線から構成され、図1の電極62および
63用の接続部材を含む。これらの層は、後で図5に関
して論じる挿入絶縁フィルム260によって互いに電気
的に絶縁される。矢印2−2は図2の視野を示す。x軸
およびy軸はアパーチャのアレイと整合し、したがって
図の左下の軸に示すように図に対して回転する。したが
って、偏向器アレイ中の個々の正方形アパーチャは図3
に示すようにx軸およびy軸に対して回転する。これ
は、エミッタ12およびイメージ25が正確に整合しな
いので重要でない。さらに、2つの軸中の偏向電圧の適
切な組合せによって、任意の方向の偏向が可能である。Referring now to FIG. 3, there is shown a schematic top view of the wiring configuration of the deflection assemblies 7, 8, 9. This figure is not to scale, but is intended to convey how it is constructed. Two separate layers are shown. The upper layer (indicated by reference numeral 32) is composed of conductive lines extending vertically in the figure. This corresponds to the deflector electrode 6 in FIG.
4 and 65 connectors (or connecting members).
The bottom layer (indicated by reference numeral 34) is made up of similar lines extending horizontally in the figure and includes connecting members for the electrodes 62 and 63 of FIG. These layers are electrically insulated from each other by an insert insulating film 260, discussed below with respect to FIG. Arrow 2-2 indicates the field of view of FIG. The x-axis and y-axis are aligned with the array of apertures and thus rotate with respect to the figure as shown in the lower left axis of the figure. Thus, the individual square apertures in the deflector array are shown in FIG.
As shown in FIG. This is not important because the emitter 12 and the image 25 do not match exactly. Furthermore, deflection in any direction is possible by a suitable combination of the deflection voltages in the two axes.
【0075】左上のアパーチャは図2の左側のモジュー
ルに対応する。このアパーチャをアドレス指定する4つ
の導体は62−1から65−1で示され、図1に示され
る単一のモジュールの図に一致する。導体62−1は右
側から入り、アパーチャで終端する。同様に導体63−
1は左側から入り、導体64−1は底部から入り、導体
65−1は上部から入る。各接続部材はただ1つのアパ
ーチャのただ1つの偏向器電極を供給する。このように
して、各ビームは独立してアドレス指定され、すべての
ビームはそれぞれそれ自体の駆動電圧で同時にアドレス
指定される。様々な線は、この図には示されていないコ
ントローラに接続される。これは、パターン・データ・
ストリームと同期して正確な時刻に偏向信号と一緒に直
流バイアスを供給する。The upper left aperture corresponds to the module on the left in FIG. The four conductors addressing this aperture are designated 62-1 through 65-1 and correspond to the single module diagram shown in FIG. The conductor 62-1 enters from the right side and terminates at the aperture. Similarly, the conductor 63-
1 enters from the left, conductor 64-1 enters from the bottom, and conductor 65-1 enters from the top. Each connection member supplies only one deflector electrode of only one aperture. In this way, each beam is addressed independently, and all beams are each addressed simultaneously with their own drive voltages. The various lines are connected to controllers not shown in this figure. This is the pattern data
A DC bias is supplied together with the deflection signal at the correct time in synchronization with the stream.
【0076】右上のアパーチャは図2の左から2つ目の
モジュールに対応する。これは第1のモジュールと同様
に配線される。4つの導体は62−2から65−2で示
される。各導体は図中のすべてのビームに対してただ1
つの偏向器電極を別々にアドレス指定し、したがって長
方形アレイに必要とされるようなクロスオーバを使用せ
ずに済む。長方形偏向器アレイも必要に応じて使用でき
る。The upper right aperture corresponds to the second module from the left in FIG. This is wired similarly to the first module. The four conductors are designated 62-2 through 65-2. Each conductor is only one for all beams in the figure
The two deflector electrodes are addressed separately, thus eliminating the need for crossovers as required for rectangular arrays. A rectangular deflector array can also be used if desired.
【0077】偏向器アパーチャは一辺約0.03nmで
あるが、ピッチはx軸で1mm、y軸で0.25mmで
ある。これによりすべての導体をアレイのエッジにもっ
ていく広い空間ができる。偏向器リード線の各対間に
は、一定の電位に保持される導体が垂直方向に配置され
る。これは、ビームを不要な形で偏向させうる漂遊磁界
に対する静電遮蔽を与える。導体間の垂直方向空間は約
5μmである。従来のリソグラフィ技術および薄膜技術
を使用して、多層偏向器構造を製造する。The side of the deflector aperture is about 0.03 nm, but the pitch is 1 mm on the x-axis and 0.25 mm on the y-axis. This creates a large space that brings all conductors to the edge of the array. Conductors that are maintained at a constant potential are vertically arranged between each pair of deflector leads. This provides an electrostatic shield against stray magnetic fields that can deflect the beam in unwanted ways. The vertical space between conductors is about 5 μm. The multilayer deflector structure is manufactured using conventional lithographic and thin film techniques.
【0078】偏向器電極62〜65をリソグラフィによ
り画定された電極と呼ぶ。すなわち、それらが従来のリ
ソグラフィ方法、例えば、絶縁層上にアルミニウムのブ
ランケット層を付着し、ブランケット層をエッチングし
て、所望の電極および接続部材(および接続部材に対し
て平行に延びる遮蔽電極61)のみを残すことによって
形成されることを意味する。その場合、絶縁体を付着し
て、エッチングによって残された空の空間を充填し、次
の絶縁層用の平面表面を形成する。一例は導体用のアル
ミニウムおよびポリイミドである。これは間隙を充填
し、実質上平坦な上面を残すために十分流動的である。
ホウ素をドープした二酸化ケイ素「リフロー・ガラス」
を使用した場合、熱処理により上面を平らにすることが
できる。The deflector electrodes 62 to 65 are called lithographically defined electrodes. That is, they are conventional lithographic methods, for example, depositing a blanket layer of aluminum on an insulating layer, etching the blanket layer to provide the desired electrodes and connection members (and shielding electrodes 61 extending parallel to the connection members). Only means to be formed by leaving. In that case, an insulator is deposited to fill the empty space left by the etching and form a planar surface for the next insulating layer. One example is aluminum and polyimide for conductors. This is sufficiently fluid to fill the gap and leave a substantially flat top surface.
Boron-doped silicon dioxide "Reflow Glass"
When is used, the upper surface can be flattened by heat treatment.
【0079】次に図4および図5を参照すると、図3の
正方形アパーチャの1つのコーナの方を見たときに見え
る多層偏向器構造7、8、9の1つの断面詳細が示され
ている。このサンドイッチ構造は、図4には示されてい
ない絶縁層によってすべて分離された5つの導電層31
〜35から構成される。層31、33、35は、プレー
ト1とプレート20の間の空間中の均一な加速静電界を
正確に維持するように選択される一定の電圧に保持され
る。層32および34はリソグラフィによりパターン形
成され、偏向器を形成する。実際の偏向電極は、そのう
ちの62および65が例として示されている接続部材の
露出したエッジから構成される。偏向導体62および6
5には、各偏向器の他の偏向器からの静電絶縁を可能に
する同じく図3に示されているリソグラフィにより画定
された遮蔽電極61が点在する。絶縁層260の垂直方
向延長部または別々に形成された絶縁体は接続部材およ
び遮蔽電極を分離する。遮蔽電極61は、同じくプレー
ト1とプレート20の間の空間中の均一な加速電界を正
確に維持するように選択される一定の電位に保持され
る。Referring now to FIGS. 4 and 5, there is shown a cross-sectional detail of one of the multilayer deflector structures 7, 8, 9 as viewed toward one corner of the square aperture of FIG. . This sandwich structure comprises five conductive layers 31 all separated by insulating layers not shown in FIG.
~ 35. Layers 31, 33, 35 are maintained at a constant voltage selected to accurately maintain a uniform accelerating electrostatic field in the space between plate 1 and plate 20. Layers 32 and 34 are lithographically patterned to form a deflector. The actual deflection electrode consists of the exposed edges of the connecting members, of which 62 and 65 are shown by way of example. Deflection conductors 62 and 6
5 are interspersed with lithographically defined shielding electrodes 61, also shown in FIG. 3, which allow for electrostatic isolation of each deflector from the other deflectors. The vertical extension of the insulating layer 260 or a separately formed insulator separates the connection member and the shield electrode. Shielding electrode 61 is maintained at a constant potential, also selected to accurately maintain a uniform accelerating electric field in the space between plate 1 and plate 20.
【0080】図5に、絶縁層260を示す図4の線4B
−4Bに沿ったセクションを示す。絶縁体260によっ
て層32から分離された上部導体31(電極65−1お
よび64−1を含む)は、バイアス・コントローラ40
(図5に示される)によって適切な直流レベルにバイア
スされる。同様に、層33は電源41によってバイアス
され、層35は電源42によってバイアスされ、遮蔽電
極61(層32および34中に含まれる)は電源43に
よってバイアスされる。電極31、33、35、および
61上の電圧は一定であり、書き込むべきパターン情報
に依存しない。したがって、電源40〜43は独立であ
り、パターン電子回路から切り離される。この図で、電
極31、64、65、33、35のエッジは偏向アパー
チャ22の2つの表面を集合的に画定することが容易に
分かる。同様に、電極31、33、62、63、35の
エッジは偏向アパーチャ22の他の2つの表面を集合的
に画定する。FIG. 5 shows line 4B of FIG.
4C shows a section along 4B. Top conductor 31 (including electrodes 65-1 and 64-1) separated from layer 32 by insulator 260 is coupled to bias controller 40
(Shown in FIG. 5) to the appropriate DC level. Similarly, layer 33 is biased by power supply 41, layer 35 is biased by power supply 42, and shield electrode 61 (included in layers 32 and 34) is biased by power supply 43. The voltage on the electrodes 31, 33, 35 and 61 is constant and does not depend on the pattern information to be written. Thus, the power supplies 40-43 are independent and disconnected from the pattern electronics. In this figure, it can easily be seen that the edges of the electrodes 31, 64, 65, 33, 35 collectively define the two surfaces of the deflection aperture 22. Similarly, the edges of the electrodes 31, 33, 62, 63, 35 collectively define the other two surfaces of the deflection aperture 22.
【0081】パターン電子回路はボックス44〜48に
よって表される。パターン記憶装置44、例えばディス
ク・ドライブはパターン・データをパターン・システム
・コントローラ45に送る。システム・コントローラ4
5は、パターン・データ・ストリームと同期して様々な
電極に電圧信号を導くように設計され、プログラムされ
た関連する補助回路を有する汎用コンピュータである。
成形コントローラ46はプレート62〜65用の成形電
圧信号を発生する。これらの信号は適切な一定のバイア
ス電圧と合計され、次いで成形電極62〜65に導かれ
る。図には4つのリード線のみが概略的に示されている
が、実際には4つのリード線は図3に示される導体のパ
ターンを使用して各ビームに別々に送られる。したがっ
て、リード線の数はビームの数の4倍である。リボン導
体など従来のコネクタが信号をコントローラ46と成形
偏向器7の間で送信する。The pattern electronics are represented by boxes 44-48. A pattern storage device 44, such as a disk drive, sends the pattern data to a pattern system controller 45. System controller 4
5 is a general purpose computer with associated auxiliary circuitry designed and directed to direct voltage signals to the various electrodes in synchronization with the pattern data stream.
Molding controller 46 generates molding voltage signals for plates 62-65. These signals are summed with an appropriate constant bias voltage and then directed to shaped electrodes 62-65. Although only four leads are shown schematically in the figure, in practice four leads are sent separately to each beam using the conductor pattern shown in FIG. Thus, the number of leads is four times the number of beams. Conventional connectors, such as ribbon conductors, transmit signals between the controller 46 and the shaping deflector 7.
【0082】制御装置46によって概略的に示される2
つの追加のコントローラはそれぞれ微妙な偏向および非
点収差補正用に要素7および8に信号を供給する。これ
ら2つのコントローラはすべての点でコントローラ46
と同様に挙動する。2 indicated schematically by the controller 46
Two additional controllers provide signals to elements 7 and 8, respectively, for subtle deflection and astigmatism correction. These two controllers are in all respects controllers 46
Behaves like.
【0083】主偏向コントローラ47はパターン・デー
タ・ストリームと同期して、プレート5および6に偏向
信号を供給する。5および6の電圧は可変であるが、す
べての時刻で等しく反対である。ただ2つのリード線が
コントローラ47から必要とされる。すべてのビームは
電圧に比例する量だけy軸で同時に偏向し、ビームの隣
接する列はyの反対の方向に偏向する。The main deflection controller 47 supplies deflection signals to the plates 5 and 6 in synchronization with the pattern data stream. The voltages at 5 and 6 are variable, but equally opposite at all times. Only two leads are required from the controller 47. All beams deflect simultaneously in the y-axis by an amount proportional to the voltage, and adjacent rows of beams deflect in the opposite direction of y.
【0084】ステージ・コントローラ48は、図6のス
テージ500から位置表示信号を受信し、それらをシス
テム・コントローラ45に戻し、位置フィードバック・
データを与える。機械式ステージの位置誤差は、レーザ
干渉計がステージ位置を感知する従来のフィードバック
・ループを介して補正されることが好ましい。測定され
た位置と意図された位置の間の差は、ビーム位置を補正
するために偏向器8に戻される誤差信号を含む。補正信
号は、すべてのビームに等しく供給される広域補正、お
よび各ビームに独立して供給される局所補正を含む。ス
テージ位置の大きい誤差は、書込み時刻に可変遅延を組
み込むことによって補正される。ステージがその意図さ
れた位置から所定の距離内にあるときのみ、ビームはア
ンブランクであり、書込みを行う。The stage controller 48 receives the position indication signals from the stage 500 of FIG. 6, returns them to the system controller 45,
Give the data. Preferably, the mechanical stage position error is corrected via a conventional feedback loop where the laser interferometer senses the stage position. The difference between the measured position and the intended position includes an error signal that is returned to deflector 8 to correct the beam position. The correction signal includes a global correction provided equally to all beams, and a local correction provided independently to each beam. Large stage position errors are corrected by incorporating a variable delay in the write time. Only when the stage is within a predetermined distance from its intended position is the beam unblank and write.
【0085】導電層31〜35は、スパッタリング、蒸
着、電気メッキ、または他の従来の手段によって付着し
た金属膜から形成される。金属層は、金、白金、または
モリブデンから構成され、絶縁層は、例えば、一酸化ケ
イ素または窒化ケイ素から構成されるが、他の候補材料
もある。絶縁層は、絶縁体が直接ビームに当たらないよ
うに公称リセス距離約100μmまでエッチングされ
る。これは、さもなければビームを不要な形で偏向させ
る充電を防ぐ。従来のウェット・エッチングまたは選択
的プラズマ・エッチングを使用すれば、絶縁層にリセス
を形成することができる。The conductive layers 31-35 are formed from metal films deposited by sputtering, evaporation, electroplating, or other conventional means. The metal layer is composed of gold, platinum, or molybdenum, and the insulating layer is composed of, for example, silicon monoxide or silicon nitride, but there are other candidate materials. The insulating layer is etched to a nominal recess distance of about 100 μm so that the insulator does not directly hit the beam. This prevents charging that would otherwise deflect the beam in an unwanted manner. A recess can be formed in the insulating layer using a conventional wet etch or selective plasma etch.
【0086】図4および図5に示される構造は、「偏向
複合構造」の用語を用いてこれを表す。すなわち、リソ
グラフィにより画定された偏向器電極の第1の(下部)
対は、上部および下部絶縁層と、電気遮蔽を与える接続
部材を平面内遮蔽電極(例えば61)から分離する平面
内絶縁層とに堅く付着した付着層からリソグラフィ方法
によって形成された電気接続部材(例えば、図3の65
−1、64−1、63−1、62−1)の露出したエッ
ジである。第1の対に対して直角に配向したリソグラフ
ィにより画定された偏向器電極の第2の対または上部対
は、同じ構造を有し、第1の組の層上に付着した層から
形成される。バイアス電極層は、実施する用途の加速電
圧分布中の摂動に対する感受性に応じて、この構造中に
垂直方向に点在する。The structures shown in FIGS. 4 and 5 are represented using the term "deflection composite structure". That is, the first (lower) portion of the lithographically defined deflector electrode
The pair comprises an electrical connection member formed by lithographic methods from an adhesion layer firmly attached to the upper and lower insulation layers and the in-plane insulation layer separating the connection member providing electrical shielding from the in-plane shield electrode (eg, 61). For example, 65 in FIG.
-1, 64-1, 63-1 and 62-1). A second or upper pair of lithographically defined deflector electrodes oriented perpendicular to the first pair has the same structure and is formed from layers deposited on the first set of layers. . The bias electrode layers are interspersed vertically in this structure, depending on the sensitivity to perturbations in the acceleration voltage distribution of the application to be implemented.
【0087】図6を参照すると、その軸がビーム軸10
1と平行に配向した中空シリンダ上のワイヤ巻きの巻線
を含むソレノイド550を示す、本発明の一実施形態の
全体的な概略図が示されている。装置全体は、ソレノイ
ド中に含まれ、したがって磁界の均一さが保証される。
ソレノイド巻線550は、それに固定されたウエハ4を
有するステージ500の上およびステージ500の下に
延び、書込み表面の磁界の均一さを保証する。Referring to FIG. 6, the axis is the beam axis 10.
An overall schematic diagram of one embodiment of the present invention is shown, showing a solenoid 550 including a wire wound winding on a hollow cylinder oriented parallel to one. The entire device is contained in a solenoid, thus ensuring uniformity of the magnetic field.
The solenoid winding 550 extends above and below the stage 500 with the wafer 4 fixed to it, ensuring uniformity of the magnetic field on the writing surface.
【0088】磁界の全体的な均一さは、図6に概略的に
示される高い透磁率の2つの平行な磁極片570間に装
置全体を閉じ込めることによって保証される。磁極片
は、ソレノイド550およびビームの軸に対して直角に
配向する。磁極片には、さもなければ電子ビームを制御
されない形で偏向させる不要な漂遊磁界から装置を保護
する追加の利点がある。The overall homogeneity of the magnetic field is ensured by confining the entire device between two parallel pole pieces 570 of high magnetic permeability, shown schematically in FIG. The pole pieces are oriented perpendicular to the axis of the solenoid 550 and the beam. The pole piece has the added advantage of protecting the device from unwanted stray fields that would otherwise deflect the electron beam in an uncontrolled manner.
【0089】本発明の任意選択の特徴は、装置のまわり
の様々な場所で追加の電流巻線を使用して、磁界の局所
的均一さを保証することである。具体的には、磁極片の
内表面のまわりに分配され、独立して励磁される小さい
トリム・コイル580を使用して、磁界強度を横座標の
関数として局所的に調整する。さらに、装置全体を囲
み、その長さに沿って分配された巻線590(または単
位長さ当たりの巻回数の変化)を使用して、磁界強度を
z座標の関数として調整する。これにより集束力が光路
に沿って変化し、したがって電極の間隔の不正確さが補
償される。An optional feature of the present invention is to use additional current windings at various locations around the device to ensure local uniformity of the magnetic field. Specifically, the field strength is locally adjusted as a function of the abscissa using a small, independently excited, trim coil 580 distributed around the inner surface of the pole piece. In addition, the windings 590 (or changes in turns per unit length) surrounding the entire device and distributed along its length are used to adjust the magnetic field strength as a function of the z coordinate. This changes the focusing power along the optical path, thus compensating for electrode spacing inaccuracies.
【0090】ステージ移動の範囲および偏向の幅は、隣
接するビームによって画定される隣接するサブフィール
ドがすべてのサブフィールド境界において完全に衝合す
るように選択される。サブフィールド間の小さい衝合誤
差は、成形偏向器アレイ7と構造が同じ偏向器アレイ8
を使用して補正することができるが、各ビームを書込み
表面上でスポット・サイズと比較して増分的な距離だけ
横方向に独立して移動させる異なる目的がある。そのよ
うな増分的な偏向は、偏向器8をプレート20とプレー
ト21のほぼ中間にある軸方向位置に配置することによ
って達成される。The extent of stage movement and the width of deflection are selected such that adjacent subfields defined by adjacent beams are perfectly abutted at all subfield boundaries. The small abutment error between the subfields is due to the deflector array 8 having the same structure as the shaped deflector array 7.
, But has the different purpose of moving each beam independently laterally over the writing surface by incremental distances compared to the spot size. Such incremental deflection is achieved by placing the deflector 8 in an axial position approximately halfway between the plates 20 and 21.
【0091】パターン領域全体を埋めるようにサブフィ
ールドを並べて配置する2つの代替方法がある。ウエハ
・モードと呼ばれる第1の代替方法を図7に示す。ビー
ムの列が書込み表面全体上に延びる。ビームはy軸で距
離Hだけ分離する。偏向電極5および6はビームの列に
対して平行に配向する。前の分析によれば、書込み表面
での各ビームの正味の偏向は、ビームの列と平行な方向
に起こる。ステージは、ビームの列に対して直角な方向
に(チップの長さまたはウエハ全体の長さである)x方
向の基板の全長を走査させられる。したがって、各サブ
フィールドは、幅H、一般に0.25mmのストライプ
を含む。ストライプの長さは、ステージ移動の長さ、こ
の場合は書き込まれたウエハ全体の長さ、に等しい。各
サブフィールドの幅は偏向の幅に等しい。これは、隣接
するサブフィールドがそれらの境界に完全に衝合するよ
うにビーム軸101間のビーム源間隔の2分の1よりも
大きくなるように選択される。図に示される線は、境界
での適切な重なりが実現するような横方向範囲を有する
ビームの中心の経路を表す。図7のヘビ状パターンは、
x方向のステージ移動500の同時かつ同期された作
用、ならびにy方向のプレート5および6による偏向に
よって個々のビームによって描かれた経路を表す。個々
のビームは、それらがウエハ上を通過するときにパター
ン・データ・ストリームに応答して成形される。There are two alternatives for arranging subfields side by side to fill the entire pattern area. A first alternative, called the wafer mode, is shown in FIG. An array of beams extends over the entire writing surface. The beams are separated by a distance H on the y-axis. The deflection electrodes 5 and 6 are oriented parallel to the beam rows. According to the previous analysis, the net deflection of each beam at the writing surface occurs in a direction parallel to the rows of the beam. The stage is scanned over the entire length of the substrate in the x direction (which is the length of the chip or the length of the entire wafer) in a direction perpendicular to the row of beams. Thus, each subfield includes a stripe of width H, typically 0.25 mm. The length of the stripe is equal to the length of the stage movement, in this case the entire length of the written wafer. The width of each subfield is equal to the width of the deflection. This is selected to be greater than one half of the source spacing between beam axes 101 such that adjacent subfields completely abut their boundaries. The line shown in the figure represents the center path of the beam having a lateral extent such that proper overlap at the boundary is achieved. The snake-like pattern in FIG.
FIG. 3 represents the simultaneous and synchronized action of stage movement 500 in the x-direction and the path described by the individual beams by deflection by plates 5 and 6 in the y-direction. Individual beams are shaped in response to the pattern data stream as they pass over the wafer.
【0092】チップ・モードと呼ばれる第2の方法を図
8に示す。ビームの長方形アレイが1チップ幅およびチ
ップ長さ、一般に40mm×40mmに対応する書込み
表面の制限された領域を覆う。第1の列600−1〜6
00−mおよび第2の列601−1〜601−mが示さ
れている。列間隔Wは右上角に示されている。機械式ス
テージは、ビームの隣接する列が(1列間隔と呼ばれ
る)ステージ移動と平行な方向でサブフィールド境界に
おいて完全に衝合するようにx方向に正確に動かされ
る。したがって、制限された書込み領域は長方形サブフ
ィールドで埋められ、長さW(一般に1mm)はステー
ジ移動に等しく、幅H(一般に0.25mm)は偏向幅
に等しい。したがって、この例では、y軸に沿って16
0個のモジュールがあり、x軸に沿って40個のモジュ
ールがある。1チップの領域が露出した後、基板は、比
較的粗い2軸動作によって次の書込み領域まで動かされ
る。この後者の動作は、露出中に使用される精密な動作
とは異なり、市販のステッパに使用されている別個のあ
まり厳しくない手段によって制御できる。全体的なプロ
セスは、光子光学に使用されているのと同じ用語を使用
して、ステップ・アンド・スキャンと呼ばれる。FIG. 8 shows a second method called the chip mode. A rectangular array of beams covers a limited area of the writing surface corresponding to one chip width and chip length, typically 40 mm × 40 mm. First column 600-1 to 600-6
00-m and a second column 601-1 to 601-m are shown. Row spacing W is shown in the upper right corner. The mechanical stage is moved precisely in the x-direction so that adjacent rows of beams are perfectly abutted at subfield boundaries in a direction parallel to the stage movement (referred to as row spacing). Thus, the restricted writing area is filled with rectangular subfields, the length W (typically 1 mm) is equal to the stage movement and the width H (typically 0.25 mm) is equal to the deflection width. Thus, in this example, 16
There are 0 modules and there are 40 modules along the x-axis. After one chip area is exposed, the substrate is moved to the next writing area by relatively coarse biaxial movement. This latter operation, unlike the precise operation used during exposure, can be controlled by separate, less stringent means used in commercial steppers. The overall process is called step-and-scan using the same terms used for photon optics.
【0093】各ビームの非点収差を独立して補正する光
学構造も図1に示されている。図1の電気的にアドレス
指定可能な電極66〜73を含む構造は偏向器アレイ7
と同じであるが、4つの極に印加された電圧が四重極構
成である点が異なる。すなわち、プレート66および6
7は等しい一定の電圧を有し、68および69には、こ
れら2つのプレートと同じであるが、66および67上
の電圧と等しく反対の電圧が印加される。この場合、ビ
ームの偏向は起こらない。補正は各ビームに独立して加
えられる。2つのそのような平面デバイスは、個々の電
極が互いに45度回転した状態で使用される。したがっ
て、任意の軸の非点収差はプレート電圧の適切な選択に
よって補正される。An optical structure for independently correcting astigmatism of each beam is also shown in FIG. The structure including the electrically addressable electrodes 66-73 of FIG.
5 except that the voltages applied to the four poles are in a quadrupole configuration. That is, plates 66 and 6
7 has an equal constant voltage, and 68 and 69 are applied with the same voltage as on these two plates, but opposite to the voltage on 66 and 67. In this case, no beam deflection occurs. Corrections are applied to each beam independently. Two such planar devices are used with the individual electrodes rotated 45 degrees with respect to each other. Thus, any axis astigmatism is corrected by the proper choice of plate voltage.
【0094】各ビームを書込み表面上に縮小投影するこ
とが望ましい。その場合、異なる電位のアパーチャ22
と同じ複数の平面アパーチャ・アレイが使用される。1
つのアレイ、好ましくは上部アレイを使用してビームを
成形し、他のアレイ(たとえば複合層8もしくは9また
は層23)を使用して電子を加速または減速させる。し
たがって、ビームの相対位置を変更することなく個々の
ビームを集束させる静電レンズの平面アレイが形成され
る。この手段によって、書込み表面上の長方形スポット
のサイズを制御する。個々のスポットを縮小投影するこ
とによって、エミッタまたは成形アパーチャ中の欠陥ま
たは欠点に対する感受性が低下し、その結果露出したイ
メージのリソグラフィ品質が改善される。It is desirable to project each beam down onto the writing surface. In that case, the apertures 22 of different potentials
The same plurality of planar aperture arrays are used. 1
One array is used to shape the beam, preferably the top array, and the other array (eg, composite layer 8 or 9 or layer 23) is used to accelerate or decelerate electrons. Thus, a planar array of electrostatic lenses is formed that focuses individual beams without changing the relative position of the beams. By this means, the size of the rectangular spot on the writing surface is controlled. The reduced projection of individual spots reduces susceptibility to defects or imperfections in the emitter or shaped aperture, thereby improving the lithographic quality of the exposed image.
【0095】また、本発明によれば、個々のビームのス
ポット・サイズおよび相対位置を同時に同じスケール・
ファクタだけ縮小投影することが可能である。この場
合、ソレノイド550は、z軸に沿って単位長さ当たり
異なる回数で巻かれる。これにより磁界強度が軸に沿っ
て位置とともに変化し、したがってビームのアレイによ
って形成されたパターンのサイズは、巻線密度および磁
界強度が均一である前の場合と比較して均一なスケール
・ファクタだけ減少する。個々のスポットおよびビーム
間の間隔は同じスケール・ファクタだけ減少する。これ
には、放出および成形アパーチャ・アレイを書込み表面
の最終イメージよりも大きくできる利点がある。このよ
うにすれば、エミッタまたは成形アパーチャ中の欠陥は
縮小投影され、書き込まれたイメージ中であまり大きく
ならない。縮小投影ファクタのサイズは巻回密度の勾配
に依存する。光路に沿った巻回密度を大きくすると磁界
強度が大きくなり、縮小投影が起こる。According to the present invention, the spot sizes and relative positions of the individual beams are simultaneously adjusted to the same scale.
It is possible to reduce and project by a factor. In this case, the solenoid 550 is wound a different number of times per unit length along the z-axis. This causes the magnetic field strength to vary with position along the axis, and thus the size of the pattern formed by the array of beams is reduced by a uniform scale factor compared to before the winding density and field strength were uniform. Decrease. The spacing between individual spots and beams is reduced by the same scale factor. This has the advantage that the emission and shaping aperture arrays can be larger than the final image on the writing surface. In this way, defects in the emitter or shaping aperture are scaled down and do not become too large in the written image. The size of the reduced projection factor depends on the gradient of the winding density. Increasing the winding density along the optical path increases the magnetic field strength and causes reduced projection.
【0096】露出誤差を平均化する任意選択の方法は、
同じパターン・フィーチャを寄与する列の数に等しいフ
ァクタだけ低下した書込み線量で複数回書き込むステッ
プから構成される。所与のフィーチャは各露出ごとに異
なるビームで書き込まれ、その結果ビーム位置および書
込み線量の小さい変動が平均化される。これは2つの手
段の一方または両方によって達成される。第1に、図2
に示すように、機械式ステージがその通常動作を実行す
るとき、x軸に沿って離間した列中の異なるビームは、
所与のパターン・フィーチャをそのパターン・フィーチ
ャが適用できる列の下を通過したときにアドレス指定す
る。第2に、偏向サブフィールドはy軸に沿って重な
り、したがって同じ列中の異なるビームは、所与のパタ
ーン・フィーチャを偏向位置のオフセットによってアド
レス指定させられる。An optional way to average the exposure error is
Writing multiple times with a reduced writing dose by a factor equal to the number of columns contributing the same pattern feature. A given feature is written with a different beam for each exposure, so that small variations in beam position and writing dose are averaged. This is accomplished by one or both of two means. First, FIG.
As the mechanical stage performs its normal operation, the different beams in the rows spaced along the x-axis, as shown in
Address a given pattern feature as it passes under the column to which the pattern feature applies. Second, the deflection sub-fields overlap along the y-axis, so that different beams in the same column will have a given pattern feature addressed by a deflection position offset.
【0097】各ビームは、y方向の偏向器5および6の
結合作用、ならびにx方向のステージ500の移動によ
って有限の領域を描く。隣接するビームによって画定さ
れた隣接する領域は、書き込まれたパターン・フィーチ
ャの不連続性がそれらの境界に発生しないようにそれら
の境界に衝合することが重要である。隣接するフィール
ドの衝合はフィールドの「スティッチング」と呼ばれ
る。実際には、意図した位置に対するビーム位置の小さ
い誤差のために、完全なスティッチングを達成すること
はできない。この問題は、上述のように書込みパス間の
位置のフィールド・オフセットとともに、同じ領域を2
回以上書き込むことによってかなり低減される。このよ
うにして、蓄積した全線量は、使用されるレジストに適
した必要な線量になる。これをチップ・モードの2つの
書込みパスについて図9に示す。実線は、モジュールの
第1の列によって書き込まれた、図8に示されるのと同
じフィールド境界を表し、破線は、y軸に沿って第1の
列のモジュールの位置の中間に空間的にオフセットされ
た、モジュールの第2の列によって行われた第2の書込
みパスのフィールド境界を表す。図8に示されるアレイ
は600−1〜600−m、601−1〜601−mな
どと示される。オフセット・アレイは650−1〜65
0−n、651−1〜651−nなどと示される。フィ
ールド境界が各パスでオフセットされたとき、所与のパ
ターン・フィーチャの位置はオフセットされない。これ
は、パターンが各パスごとにフィールド中でオフセット
されるのと同じことである。これが適切に行われるよう
にパターン電子回路中に簡単な準備をしなければならな
い。Each beam describes a finite area due to the combined action of the deflectors 5 and 6 in the y direction and the movement of the stage 500 in the x direction. It is important that adjacent regions defined by adjacent beams strike their boundaries so that discontinuities in the written pattern features do not occur at those boundaries. The abutment of adjacent fields is called "stitching" the fields. In practice, perfect stitching cannot be achieved due to small errors in the beam position relative to the intended position. The problem is that with the field offset of the position between write passes as described above,
Significantly reduced by writing more than once. In this way, the total dose accumulated is the required dose appropriate for the resist used. This is shown in FIG. 9 for two write passes in chip mode. The solid line represents the same field boundaries as shown in FIG. 8, written by the first column of modules, and the dashed line is spatially offset along the y-axis halfway between the positions of the modules in the first column. Represents the field boundaries of the second write pass performed by the second column of modules. The arrays shown in FIG. 8 are designated as 600-1 to 600-m, 601-1 to 601-m, and so on. The offset array is 650-1 to 65
0-n, 651-1 to 651-n, and the like. As the field boundaries are offset in each pass, the position of a given pattern feature is not offset. This is the same as the pattern being offset in the field for each pass. Simple provisions must be made in the pattern electronics for this to be done properly.
【0098】各個々の書込みパスごとにスティッチング
誤差がフィールド境界に生じるが、これらの誤差は、フ
ィールド境界が異なるために、他のパスによって平均化
される。一般に、より多くの書込みパスを使用するほ
ど、平均化はよりよくなり、スティッチング誤差はあま
り目立たなくなる。ストライプがオフセットされるウエ
ハ・モードに対しても同様の手順が使用できる。このオ
フセットは、偏向電圧をオフセットするか、または偏向
されないビーム位置をオフセットすることによって達成
される。この後者は、上述のビームの厳密な直線構成か
ら逸脱し、ビームを全フィールドよりも離れていない位
置に点在させることによって達成される。[0098] Stitching errors occur at the field boundaries for each individual write pass, but these errors are averaged out by the other passes due to the different field boundaries. In general, the more write passes are used, the better the averaging and the less stitching errors are noticeable. A similar procedure can be used for wafer mode where the stripes are offset. This offset is achieved by offsetting the deflection voltage or offsetting the undeflected beam position. This latter is achieved by deviating from the strictly linear configuration of the beam described above and by scattering the beam at a position no further than the full field.
【0099】図は、ビームの偏向がエミッタ間の光源間
隔の2分の1に等しいかまたはそれよりも大きく、した
がってエミッタの単一の列を有する連続的な範囲がある
場合を示すが、偏向を電子源間隔の2分の1、3分の1
などにすることが好ましい。その場合、連続的な範囲を
達成するために少なくとも2つ、3つなどの列がある。
そのような場合、平均化を利用するために4つ、6つな
どの列がある必要がある。The figure shows the case where the deflection of the beam is equal to or greater than one half of the source spacing between the emitters, so that there is a continuous area with a single row of emitters, Is one-half and one-third of the electron source spacing
It is preferable to set it as such. In that case, there are at least two, three, etc. rows to achieve a continuous range.
In such a case, there must be four, six, etc. columns to take advantage of the averaging.
【0100】他の任意選択の方法は、ビーム・エネルギ
ーをビーム軸に沿った位置の関数として変化させること
によって様々な光学的要素の感度を変化させる方法であ
る。カソード・アレイ、成形アパーチャ・アレイ、成形
偏向器、精密位置偏向器、スティグメータ、および書込
み表面を含めて、上述のシステム中の光学的要素は、ビ
ーム軸に対して直角に配向した平面構造から構成され
る。連続的な要素上に一定の静電電位を加えることによ
って、ビーム軸に沿って配向した結果的な均一な電界が
生じる。静電界の強度は、電位差をビーム軸に沿って隣
接する光学的要素の空間的分離で割った商によって与え
られる。この変化を使用して、結像特性を維持しなが
ら、光路に沿ったビームの運動エネルギーを変化させ
る。一般に、所与の点での各ビームの運動エネルギー
は、この点とカソード表面の間の電位差に電子電荷を掛
けたものによって与えられる。Another optional method is to change the sensitivity of various optical elements by changing the beam energy as a function of position along the beam axis. The optical elements in the above-described system, including the cathode array, shaped aperture array, shaped deflector, precision position deflector, stigmator, and writing surface, are derived from planar structures oriented perpendicular to the beam axis. Be composed. Applying a constant electrostatic potential on a continuous element results in a uniform electric field that is oriented along the beam axis. The strength of the electrostatic field is given by the quotient of the potential difference divided by the spatial separation of adjacent optical elements along the beam axis. This change is used to change the kinetic energy of the beam along the optical path while maintaining imaging properties. Generally, the kinetic energy of each beam at a given point is given by the potential difference between this point and the cathode surface multiplied by the electronic charge.
【0101】いくつかの理由で飛行経路に沿って運動エ
ネルギーを変化させることが有利である。第1に、カソ
ードの放出特性は放出表面での電界の強度に依存する。
第2に、静電偏向器の感度、すなわち所与の偏向プレー
ト電圧に対する角度偏向は偏向器中のビーム運動エネル
ギーに反比例する。第3に、静電スティグメータの感度
はビーム運動エネルギーに反比例する。第4に、所与の
ソレノイド・アンペア回数に対する均一な磁気集束の強
度はビーム運動エネルギーに反比例する。第5に、レジ
ストを露光するために必要な単位面積当たりの入射電荷
の単位で測定した線量は、書込み表面でのビーム運動エ
ネルギーに反比例する。第6に、不要な電磁干渉界に対
する感受性は、ビーム運動エネルギーが増大するにつれ
て減少する。このような理由で、ビーム・エネルギーを
飛行経路に沿った位置の関数として変化させることが望
ましい。これは、経路に沿った各平面要素の直流静電電
位を選択すること(および適宜要素を追加すること)に
よって達成される。所与の要素の電位の特定の選択は、
上記の6つの機能のうち作用することが望ましい機能に
依存する。したがって、ビームは、光路に沿った異なる
点で様々により高いまたはより低い運動エネルギーを有
する。It is advantageous to vary the kinetic energy along the flight path for several reasons. First, the emission characteristics of the cathode depend on the strength of the electric field at the emission surface.
Second, the sensitivity of the electrostatic deflector, ie, the angular deflection for a given deflection plate voltage, is inversely proportional to the beam kinetic energy in the deflector. Third, the sensitivity of the electrostatic stigmator is inversely proportional to the beam kinetic energy. Fourth, the intensity of uniform magnetic focusing for a given solenoid amp is inversely proportional to the beam kinetic energy. Fifth, the dose, measured in units of incident charge per unit area required to expose the resist, is inversely proportional to the beam kinetic energy at the writing surface. Sixth, susceptibility to unwanted electromagnetic interference fields decreases as the beam kinetic energy increases. For this reason, it is desirable to vary the beam energy as a function of position along the flight path. This is achieved by selecting the DC electrostatic potential of each planar element along the path (and adding additional elements as appropriate). The particular choice of potential for a given element is
It depends on the function desired to operate among the above six functions. Thus, the beam has variously higher or lower kinetic energies at different points along the optical path.
【0102】書込みビームの小さい反復可能な位置誤差
を測定し、補正する整合方法は、書込みビームと同じ周
期性を有するテスト・グリッドを使用する。このグリッ
ドは、ウエハ書込み表面と同一平面でステージ上に永久
的に取り付けられる。1つの横方向寸法の全体的偏向を
使用するか、または直交横方向寸法のステージ動作を使
用して、グリッド構造に対してビームの一部または全部
を走査させる。走査中、電子信号を各ビームごとに同時
にかつ独立して取り出し、それによりグリッド構造に対
する各ビームの位置の測定を得る。各ビームの位置と理
想的な直線アレイ上の所望の位置との間の差は、2つの
横方向寸法の位置誤差を構成する。この誤差は記憶さ
れ、各ビームごとに精密位置偏向器に戻され、それによ
りすべてのビームが理想的な直線グリッド上に独立して
当たり、したがって書込みパターンの理想的な意図した
構成に対する位置忠実度が改善される。An alignment method that measures and corrects a small repeatable position error of the write beam uses a test grid that has the same periodicity as the write beam. This grid is permanently mounted on the stage flush with the wafer writing surface. Either use one lateral dimension of the overall deflection, or use stage motion of the orthogonal lateral dimension to scan some or all of the beam against the grid structure. During scanning, electronic signals are taken simultaneously and independently for each beam, thereby obtaining a measurement of the position of each beam with respect to the grid structure. The difference between the position of each beam and the desired position on the ideal linear array constitutes two lateral dimension position errors. This error is stored and returned to the precision position deflector for each beam, so that all beams fall independently on an ideal linear grid, and therefore position fidelity to the ideal intended configuration of the write pattern Is improved.
【0103】他の任意選択の方法は、書込みビームの小
さい、反復不可能な位置誤差を実時間で補正するのに適
している。パターン形成の前に基準マークのパターンを
書込み表面上に印刷する。パターン形成操作中、従来の
検出器がマークから散乱された電子を検出し、ビーム位
置の変動を迅速に補正する誤差信号を発生する。Other optional methods are suitable for correcting small, non-repeatable position errors of the write beam in real time. Prior to pattern formation, a pattern of fiducial marks is printed on the writing surface. During a patterning operation, a conventional detector detects electrons scattered from the mark and generates an error signal that quickly corrects for beam position variations.
【0104】以上、本発明について単一の好ましい実施
形態に関して説明したが、本発明は、工作物を微小機械
加工したり、集積回路ウエハ上のフォトレジスト中にパ
ターンを画定するなど、首記の請求の範囲の精神および
範囲内で様々なバージョンで実施できることが当業者な
ら理解できよう。Although the present invention has been described with reference to a single preferred embodiment, the present invention provides a method for micromachining a workpiece, defining a pattern in photoresist on an integrated circuit wafer, and the like. Those skilled in the art will appreciate that they can be implemented in various versions within the spirit and scope of the claims.
【0105】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。In summary, the following items are disclosed regarding the configuration of the present invention.
【0106】(1)z軸に対して直角な光源平面から前
記z軸に対して直角な工作物平面まで延びる前記z軸に
対して平行な実質上均一な磁界を確立する手段と、前記
z軸上のエミッタ位置および前記z軸に対して直角なy
軸に沿って光源間隔だけ分離した光源位置に前記光源平
面内に配置された少なくとも2つの電子放出光源の少な
くとも1つの列を含み、前記z軸に対して平行な1組の
少なくとも2つのビーム軸に沿って前記工作物平面のほ
うに導かれる少なくとも1組の少なくとも2本の電子ビ
ームを生成するエミッタ・アレイと、ビーム成形平面内
の成形位置に前記z軸に沿って配置された少なくとも2
つのビーム成形アパーチャの少なくとも1つの列の成形
アレイであって、前記y軸に沿って前記光源の間隔に配
置され、かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する光源と
整合する成形アレイと、前記光源平面と前記ビーム成形
平面の間に延び、前記z軸に対して平行な平行電界を生
成する第1の電界手段であって、前記平行電界および前
記磁界が互いに関連しかつ前記エミッタ位置および前記
成形位置に関連する大きさを有し、それにより前記1組
の平行なビームが前記ビーム成形平面に前記放出光源の
1組のイメージを形成する第1の電界手段と、ビーム成
形偏向器領域中の前記光源平面と前記ビーム成形平面の
間に配置された少なくとも2つの偏向器電極の少なくと
も1つの行のビーム成形偏向器アレイであって、ビーム
成形アパーチャが前記y軸に沿って前記光源間隔を置い
て配置され、かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する光
源と整合し、前記ビーム成形偏向器アレイの前記偏向器
電極が、前記1組の電子ビームの個々の電子ビームを偏
向させる1組のビーム成形偏向器駆動手段に電気的に接
続され、それにより対応するビーム成形アパーチャに対
する前記1組の電子ビームの個々の電子ビームの偏向が
成形されたビームのアレイを形成するビーム成形偏向器
アレイと、前記z軸に沿って前記ビーム成形平面と前記
工作物平面の間に前記y軸に対して平行に配置され、か
つ前記少なくとも1つの列の前記1組の電子ビームの少
なくとも2本の電子ビームを前記y軸および前記z軸に
対して直角なx軸に沿ってまとめる少なくとも2つの平
行偏向器電極の少なくとも1つの列の偏向器アレイと、
前記偏向器アレイに電気的に接続され、前記x軸に対し
て平行な少なくとも1組の偏向電界を確立し、前記第1
の列の前記1組の電子ビームの前記少なくとも2本の電
子ビームを前記y軸に沿った偏向範囲内で平行に偏向さ
せる第2の電界手段であって、前記1組の平行ビームが
前記放出光源の1組のイメージを前記工作物平面に形成
するように、前記偏向電界および前記磁界が互いに関連
し、かつ前記成形位置および前記工作物平面の前記z軸
上の工作物位置に関連する大きさを有し、前記1組のイ
メージが前記y軸に沿って実質上均一なイメージ間隔を
置いて前記工作物平面を横切り、それにより前記1組の
電子ビームの前記少なくとも2本の電子ビームがすべて
平行な経路中を進み、前記平行な経路が前記光源平面と
前記ビーム成形平面の間で前記z軸に対して平行であ
り、前記平行な経路が、前記ビーム成形平面と前記工作
物平面の間で前記z軸に対して共通の角度を有する第2
の電界手段と、前記1組の電子ビームの下で工作物を支
持し、かつ動かすステージ手段と、1組のサブフィール
ドを前記工作物上に平行に書き込むために前記ステージ
手段と同期して前記1組の電子ビームを制御するシステ
ム制御手段とを含む直接書込み電子ビーム・システム。 (2)前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、および
前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素の少なくとも
2つの列を有し、前記偏向器アレイが少なくとも3つの
要素を有し、前記システムが、それにより前記少なくと
も2つの列のある列の欠陥モジュールを前記少なくとも
2つの列の対応するモジュールと交換できる選択された
モジュールを使用不能にする手段をさらに含む、上記
(1)に記載のシステム。 (3)前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前記
光源間隔の2分の1よりも大きい前記1組の電子ビーム
の前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前記
1組の電子ビームが連続的な偏向範囲を有する、上記
(2)に記載のシステム。 (4)前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前記
電子源間隔の2分の1よりも小さい前記1組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記1組の電子ビームが、前記少なくとも1つの列の第1
の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続
な偏向範囲を有し、前記エミッタ・アレイ、前記成形ア
レイ、および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素
の少なくとも2つの列を有し、そのうちの第2の列が前
記y軸に沿って前記第1の列の電子ビームの位置の中間
に配置された電子ビームを有し、かつ前記偏向器アレイ
が少なくとも3つの要素を有し、それにより前記第2の
列の要素が前記範囲内の間隙を充填する、上記(3)に
記載のシステム。 (5)前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、および
前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置で
整合した要素の少なくとも2つの列を有し、かつ前記偏
向器アレイが少なくとも3つの要素を有し、それにより
前記少なくとも2つの列の第2の列の対応するモジュー
ルが、前記少なくとも2つの列の第1の列の対応するモ
ジュールによって書き込まれたパターンを繰り返し、そ
れにより整合誤差を平均化する、上記(1)に記載のシ
ステム。 (6)電極の前記ビーム成形アレイおよび前記偏向電界
が結合して、前記光源間隔の2分の1よりも大きい前記
1組の電子ビームの前記電子ビームの最大偏向を確立
し、それにより前記1組の電子ビームが連続的な偏向範
囲を有する、上記(5)に記載のシステム。 (7)前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、および
前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、要素の少なくと
も4つの列を有し、そのうちの2つの列が前記他の2つ
の列の要素の前記y軸に沿った位置の中間に配置された
要素を有し、かつ前記偏向器アレイが少なくとも5つの
要素を有し、それにより前記少なくとも4つの列の2つ
の列の対応するモジュールが、前記少なくとも4つの列
の他の2つの列の対応するモジュールによって書き込ま
れたパターンを繰り返し、それにより整合誤差を平均化
する、上記(6)に記載のシステム。 (8)前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前記
光源間隔の2分の1よりも小さい前記1組の電子ビーム
の前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前記
1組の電子ビームが、前記少なくとも1つの列の第1の
列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続な
偏向範囲を有し、前記エミッタ・アレイ、前記成形アレ
イ、および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素の
少なくとも2つの列を有し、そのうちの第2の列が前記
y軸に沿って前記第1の列の電子ビームの位置の中間に
配置された電子ビームを有し、かつ前記偏向器アレイが
少なくとも3つの要素を有し、それにより前記第2の列
の要素が前記範囲内の間隙を充填する、上記(5)に記
載のシステム。 (9)電極の前記ビーム成形アレイおよび前記偏向電界
が結合して、前記光源間隔の2分の1よりも大きい前記
1組の電子ビームの前記電子ビームの最大偏向を確立
し、それにより前記1組の電子ビームが連続的な偏向範
囲を有する、上記(1)に記載のシステム。 (10)前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、要素の少なく
とも4つの列を有し、そのうちの2つの列が前記y軸に
沿って前記他の2つの列の要素の位置の中間に配置され
た要素を有し、かつ前記偏向器アレイが少なくとも5つ
の要素を有し、それにより前記少なくとも4つの列の2
つの列の対応するモジュールが、前記少なくとも4つの
列の他の2つの列の対応するモジュールによって書き込
まれたパターンを繰り返し、それにより整合誤差を平均
化する、上記(9)に記載のシステム。 (11)電極の前記ビーム成形アレイが少なくとも2組
の2対の電極を含み、そのうちの第1の対が、第1の平
面内で前記z軸に沿って、前記第1の平面内に第1の方
向に沿って配置された第1の対の接続部材とともに配置
され、そのうちの第2の対が、第2の平面内で前記z軸
に沿って、前記第2の平面内に第2の方向に沿って配置
された第2の対の接続部材とともに配置され、前記第1
の方向および前記第2の方向が互いに直角をなし、前記
第1の方向が前記x軸に対して鋭角をなし、前記第2の
方向が前記y軸に対して前記鋭角をなし、前記ビーム成
形アパーチャが前記y軸に沿って前記光源間隔を置いて
配置され、かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する光源
と整合するように前記少なくとも2組の2対の電極が前
記鋭角に関連する成形分離距離だけ分離される、上記
(1)に記載のシステム。 (12)前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素の少なくと
も2つの列を有し、前記偏向器アレイが少なくとも3つ
の要素を有し、前記システムが、それにより前記少なく
とも2つの列のある列の欠陥モジュールを前記少なくと
も2つの列の対応するモジュールと交換できる選択され
たモジュールを使用不能にする手段をさらに含む、上記
(11)に記載のシステム。 (13)前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置
で整合した要素の少なくとも2つの列を有し、かつ前記
偏向器アレイが少なくとも3つの要素を有し、それによ
り前記少なくとも2つの列の第2の列の対応するモジュ
ールが、前記少なくとも2つの列の第1の列の対応する
モジュールによって書き込まれたパターンを繰り返し、
それにより整合誤差を平均化する、上記(11)に記載
のシステム。 (14)前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の2分の1よりも小さい前記1組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記1組の電子ビームが、前記少なくとも1つの列の第1
の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続
な偏向範囲を有し、前記エミッタ・アレイ、前記成形ア
レイ、および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素
の少なくとも2つの列を有し、そのうちの第2の列が前
記y軸に沿って前記第1の列の電子ビームの位置の中間
に配置された電子ビームを有し、かつ前記偏向器アレイ
が少なくとも3つの要素を有し、それにより前記第2の
列の要素が前記範囲内の間隙を充填する、上記(13)
に記載のシステム。 (15)前記y軸に沿ったチップ幅および前記x軸に沿
ったチップ長さを有する集積回路チップ用のパターンを
書き込む上記(1)に記載の方法であって、前記1組の
サブフィールドが前記工作物上の前記チップ幅を覆うよ
うに前記少なくとも2つの電子放出光源の少なくとも1
つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが1列間隔だけ動いたときに前記1組
のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ長さを覆
うように前記少なくとも2つの電子放出光源の少なくと
も2つの列が隣接する列を分離する前記列間隔に関連す
るいくつかの列を有し、前記ステージ手段および前記シ
ステム制御手段が、複数のチップのパターンをステップ
・アンド・スキャン式に連続的に書き込む、上記(1)
に記載のシステム。 (16)前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置
で整合した要素の少なくとも2つの列を有し、かつ前記
偏向器アレイが少なくとも3つの要素を有し、それによ
り前記少なくとも2つの列の第2の列の対応するモジュ
ールが、前記少なくとも2つの列の第1の列の対応する
モジュールによって書き込まれたパターンを繰り返し、
それにより整合誤差を平均化する、上記(15)に記載
のシステム。 (17)電極の前記ビーム成形アレイおよび前記偏向電
界が結合して、前記光源間隔の2分の1よりも大きい前
記1組の電子ビームの前記電子ビームの最大偏向を確立
し、それにより前記1組の電子ビームが連続的な偏向範
囲を有する、上記(16)に記載のシステム。 (18)前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の2分の1よりも小さい前記1組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記1組の電子ビームが、前記少なくとも1つの列の第1
の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続
な偏向範囲を有し、前記エミッタ・アレイ、前記成形ア
レイ、および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素
の少なくとも2つの列を有し、そのうちの第2の列が前
記y軸に沿って前記第1の列の電子ビームの位置の中間
に配置された電子ビームを有し、かつ前記偏向器アレイ
が少なくとも3つの要素を有し、それにより前記第2の
列の要素が前記範囲内の間隙を充填する、上記(16)
に記載のシステム。 (19)前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、要素の少なく
とも4つの列を有し、そのうちの2つの列が前記他の2
つの列の要素の位置の中間に配置された要素を有し、か
つ前記偏向器アレイが少なくとも5つの要素を有し、そ
れにより前記少なくとも4つの列の2つの列の対応する
モジュールが、前記少なくとも4つの列の他の2つの列
の対応するモジュールによって書き込まれたパターンを
繰り返し、それにより整合誤差を平均化する、上記(1
7)に記載のシステム。 (20)前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の2分の1よりも小さい前記1組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記1組の電子ビームが、前記少なくとも1つの列の第1
の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続
な偏向範囲を有する、上記(18)に記載のシステム。 (21)電極の前記ビーム成形アレイが少なくとも2組
の2対の電極を含み、そのうちの第1の対が、第1の平
面内で前記z軸に沿って、前記第1の平面内に第1の方
向に沿って配置された第1の対の接続部材とともに配置
され、そのうちの第2の対が、第2の平面内で前記z軸
に沿って、前記第2の平面内に第2の方向に沿って配置
された第2の対の接続部材とともに配置され、前記第1
の方向および前記第2の方向が互いに直角をなし、前記
第1の方向が前記x軸に対して鋭角をなし、前記第2の
方向が前記y軸に対して前記鋭角をなし、前記ビーム成
形アパーチャが前記y軸に沿って前記光源間隔を置いて
配置され、かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する光源
と整合するように前記少なくとも2組の2対の電極が前
記鋭角に関連する成形分離距離だけ分離される、上記
(15)に記載のシステム。 (22)前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置
で整合した要素の少なくとも2つの列を有し、かつ前記
偏向器アレイが少なくとも3つの要素を有し、それによ
り前記少なくとも2つの列の第2の列の対応するモジュ
ールが、前記少なくとも2つの列の第1の列の対応する
モジュールによって書き込まれたパターンを繰り返し、
それにより整合誤差を平均化する、上記(21)に記載
のシステム。 (23)電極の前記ビーム成型アレイと前記偏向電界が
結合して、前記光源間隔の2分の1よりも大きい前記1
組の電子ビームの前記電子ビームの最大偏向を確立し、
それにより前記1組の電子ビームが連続的な偏向範囲を
有する、上記(22)に記載のシステム。 (24)前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の2分の1よりも小さい前記1組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記1組の電子ビームが、前記少なくとも1つの列の第1
の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続
な偏向範囲を有し、前記エミッタ・アレイ、前記成形ア
レイ、および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素
の少なくとも2つの列を有し、そのうちの第2の列が前
記y軸に沿って前記第1の列の電子ビームの位置の中間
に配置された電子ビームを有し、かつ前記偏向器アレイ
が少なくとも3つの要素を有し、それにより前記第2の
列の要素が前記範囲内の間隙を充填する、上記(22)
に記載のシステム。 (25)前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、要素の少なく
とも4つの列を有し、そのうちの2つの列が前記他の2
つの列の要素の位置の中間に配置された要素を有し、か
つ前記偏向器アレイが少なくとも5つの要素を有し、そ
れにより前記少なくとも4つの列の2つの列の対応する
モジュールが、前記少なくとも4つの列の他の2つの列
の対応するモジュールによって書き込まれたパターンを
繰り返し、それにより整合誤差を平均化する、上記(2
3)に記載のシステム。 (26)前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の2分の1よりも小さい前記1組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記1組の電子ビームが、前記少なくとも1つの列の第1
の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続
な偏向範囲を有し、前記エミッタ・アレイ、前記成形ア
レイ、および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素
の少なくとも2つの列を有し、そのうちの第2の列が前
記y軸に沿って前記第1の列の電子ビームの位置の中間
に配置された電子ビームを有し、かつ前記偏向器アレイ
が少なくとも3つの要素を有し、それにより前記第2の
列の要素が前記範囲内の間隙を充填する、上記(23)
に記載のシステム。 (27)複数の集積回路チップを含む集積回路ウエハ用
のパターンを書き込む上記(1)に記載のシステムであ
って、前記ウエハが前記y軸に沿ったウエハ幅および前
記x軸に沿ったウエハ長さを有し、前記1組のサブフィ
ールドが前記集積回路ウエハ上の前記ウエハ幅を覆うよ
うに前記少なくとも2つの電子放出光源の少なくとも1
つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが前記ウエハ長さに等しいステージ距
離だけ動き、それにより前記ウエハ全体が単一のパスで
書き込まれる上記(1)に記載のシステム。 (28)前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置
で整合した要素の少なくとも2つの列を有し、かつ前記
偏向器アレイが少なくとも3つの要素を有し、それによ
り前記少なくとも2つの列の第2の列の対応するモジュ
ールが、前記少なくとも2つの列の第1の列の対応する
モジュールによって書き込まれたパターンを繰り返し、
それにより整合誤差を平均化する、上記(27)に記載
のシステム。 (29)電極の前記ビーム成形アレイおよび前記偏向電
界が結合して、前記光源間隔の2分の1よりも大きい前
記1組の電子ビームの前記電子ビームの最大偏向を確立
し、それにより前記1組の電子ビームが連続的な偏向範
囲を有する、上記(28)に記載のシステム。 (30)前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の2分の1よりも小さい前記1組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記1組の電子ビームが、前記少なくとも1つの列の第1
の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続
な偏向範囲を有し、前記エミッタ・アレイ、前記成形ア
レイ、および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素
の少なくとも2つの列を有し、そのうちの第2の列が前
記y軸に沿って前記第1の列の電子ビームの位置の中間
に配置された電子ビームを有し、かつ前記偏向器アレイ
が少なくとも3つの要素を有し、それにより前記第2の
列の要素が前記範囲内の間隙を充填する、上記(28)
に記載のシステム。 (31)前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、要素の少なく
とも4つの列を有し、そのうちの2つの列が前記他の2
つの列の要素の位置の中間に配置された要素を有し、か
つ前記偏向器アレイが少なくとも5つの要素を有し、そ
れにより前記少なくとも4つの列の2つの列の対応する
モジュールが、前記少なくとも4つの列の他の2つの列
の対応するモジュールによって書き込まれたパターンを
繰り返し、それにより整合誤差を平均化する、上記(2
9)に記載のシステム。 (32)電極の前記ビーム成形アレイが少なくとも2組
の2対の電極を含み、そのうちの第1の対が、第1の平
面内で前記z軸に沿って、前記第1の平面内に第1の方
向に沿って配置された第1の対の接続部材とともに配置
され、そのうちの第2の対が、第2の平面内で前記z軸
に沿って、前記第2の平面内に第2の方向に沿って配置
された第2の対の接続部材とともに配置され、前記第1
の方向および前記第2の方向が互いに直角をなし、前記
第1の方向が前記x軸に対して鋭角をなし、前記第2の
方向が前記y軸に対して前記鋭角をなし、前記ビーム成
形アパーチャが前記y軸に沿って前記光源間隔を置いて
配置され、かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する光源
と整合するように前記少なくとも2組の2対の電極が前
記鋭角に関連する成形分離距離だけ分離される、上記
(27)に記載のシステム。 (33)前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置
で整合した要素の少なくとも2つの列を有し、かつ前記
偏向器アレイが少なくとも3つの要素を有し、それによ
り前記少なくとも2つの列の第2の列の対応するモジュ
ールが、前記少なくとも2つの列の第1の列の対応する
モジュールによって書き込まれたパターンを繰り返し、
それにより整合誤差を平均化する、上記(32)に記載
のシステム。 (34)電極の前記ビーム成形アレイおよび前記偏向電
界が結合して、前記光源間隔の2分の1よりも大きい前
記1組の電子ビームの前記電子ビームの最大偏向を確立
し、それにより前記1組の電子ビームが連続的な偏向範
囲を有する、上記(33)に記載のシステム。 (35)前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の2分の1よりも小さい前記1組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記1組の電子ビームが、前記少なくとも1つの列の第1
の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続
な偏向範囲を有し、前記エミッタ・アレイ、前記成形ア
レイ、および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素
の少なくとも2つの列を有し、そのうちの第2の列が前
記y軸に沿って前記第1の列の電子ビームの位置の中間
に配置された電子ビームを有し、かつ前記偏向器アレイ
が少なくとも3つの要素を有し、それにより前記第2の
列の要素が前記範囲内の間隙を充填する、上記(33)
に記載のシステム。 (36)前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、要素の少なく
とも4つの列を有し、そのうちの2つの列が前記y軸に
沿って前記他の2つの列の要素の位置の中間に配置され
た要素を有し、かつ前記偏向器アレイが少なくとも5つ
の要素を有し、それにより前記少なくとも4つの列の2
つの列の対応するモジュールが、前記少なくとも4つの
列の他の2つの列の対応するモジュールによって書き込
まれたパターンを繰り返し、それにより整合誤差を平均
化する、上記(34)に記載のシステム。 (37)前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の2分の1よりも小さい前記1組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記1組の電子ビームが、前記少なくとも1つの列の第1
の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続
な偏向範囲を有し、前記エミッタ・アレイ、前記成形ア
レイ、および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素
の少なくとも2つの列を有し、そのうちの第2の列が前
記y軸に沿って前記第1の列の電子ビームの位置の中間
に配置された電子ビームを有し、かつ前記偏向器アレイ
が少なくとも3つの要素を有し、それにより前記第2の
列の要素が前記範囲内の間隙を充填する、上記(35)
に記載のシステム。 (38)前記電子放出光源がそれぞれ光源横方向寸法を
有し、前記ビーム成形平面の前記放出光源の前記1組の
イメージがそれぞれ前記光源横方向寸法に実質上等しい
イメージ横方向寸法を有し、前記ビーム成形アパーチャ
がそれぞれ前記光源横方向寸法よりも実質上大きいビー
ム成形横方向寸法を有し、それにより前記システムの開
口数特性が前記光源平面での電子横方向速度と前記ビー
ム成形平面での前記ビームの軸方向電子速度との比に比
例し、前記開口数がビーム制限アパーチャによって画定
されない、上記(1)に記載のシステム。 (39)工作物上のx軸に沿って延びる1組のサブフィ
ールドを成形ビーム電子ビームで平行に書き込む方法に
おいて、z軸に対して直角な光源平面から前記z軸に対
して直角な工作物平面まで延びる前記z軸に対して平行
な実質上均一な磁界を確立するステップであって、前記
光源平面および前記工作物平面が前記z軸に沿って20
cm未満の距離だけ分離するステップと、前記光源平面
と前記ビーム成形平面の間に延び、前記z軸に対して平
行な平行電界を生成するステップであって、前記平行電
界および前記磁界が互いに関連しかつ前記エミッタ位置
および前記成形位置に関連する大きさを有し、それによ
り前記1組の平行なビームが前記ビーム成形平面に前記
放出光源の1組のイメージを形成するステップと、前記
光源平面内の前記z軸上のエミッタ位置と、前記z軸お
よび前記x軸に対して直角なy軸に沿って光源間隔だけ
分離された光源位置とに配置された少なくとも2つの電
子放出光源の少なくとも1つの列を含むエミッタ・アレ
イから少なくとも1組の少なくとも2本の電子ビームを
生成するステップであって、前記光源位置が、前記y軸
に沿って少なくともチップ幅距離だけ延び、かつ前記少
なくとも1組の少なくとも2本の電子ビームを前記z軸
に対して平行な1組の少なくとも2つのビーム軸に沿っ
て前記工作物平面のほうに導き、それにより少なくとも
前記チップ幅距離を覆う前記1組のサブフィールドが単
一のパスで前記工作物上に書き込まれるステップと、ビ
ーム成形平面内の成形位置に前記z軸に沿って配置され
た少なくとも2つのビーム成形アパーチャの少なくとも
1つの列の成形アレイのほうに前記少なくとも1組の少
なくとも2本の電子ビームを導くステップであって、前
記ビーム成形アパーチャが、前記y軸に沿って前記光源
間隔を置いて配置され、かつ前記エミッタ・アレイ中の
対応する光源と整合するステップと、ビーム成形偏向器
領域中の前記光源平面と前記ビーム成形平面の間に配置
された少なくとも2つの偏向器モジュールの少なくとも
1つの列のビーム成形偏向器アレイの動作によって前記
少なくとも1組の少なくとも2本の電子ビームを前記成
形アレイに対して偏向させるステップであって、前記ビ
ーム成形偏向器領域が、その中にビーム成形偏向器アパ
ーチャを有し、前記y軸に沿って前記光源間隔を置いて
配置され、前記エミッタ・アレイ中の対応する光源と整
合するステップと、前記z軸に沿って前記ビーム成形平
面と前記工作物平面の間に前記y軸に対して平行に配置
された少なくとも2つの平行偏向器電極の少なくとも1
つの列の偏向器アレイ中に前記1組の少なくとも2本の
電子ビームを導き、前記少なくとも1つの列の第1の列
中の前記1組の電子ビームの少なくとも2本の電子ビー
ムを前記y軸および前記z軸に対して直角なx軸に沿っ
てまとめるステップと、前記x軸に対して平行な少なく
とも1つの偏向電界を生成し、それにより前記第1の列
中の前記1組の電子ビームの前記少なくとも2本の電子
ビームを前記y軸に沿った偏向範囲内で平行に偏向させ
るステップであって、前記1組の平行ビームが前記放出
光源の1組のイメージを前記工作物平面に形成するよう
に、前記磁界が前記成形位置および前記工作物平面の前
記z軸上の工作物位置に関連する大きさを有し、前記1
組のイメージが前記y軸に沿って実質上均一なイメージ
間隔を置いて前記工作物平面を横切り、それにより前記
1組の電子ビームの前記少なくとも2本の電子ビームが
すべて平行な経路中を進み、前記平行な経路が前記光源
平面と前記ビーム成形平面の間で前記z軸に対して平行
であり、前記平行な経路が、前記ビーム成形平面と前記
工作物平面の間で前記z軸に対して共通の角度を有する
ステップと、前記工作物をステージ手段により支持し、
かつ前記工作物平面内で前記x軸に沿って動かすステッ
プと、前記1組のサブフィールドを前記工作物上に同時
に書き込むために前記ステージ手段と同期したシステム
制御手段によって前記1組の電子ビームを制御するステ
ップとを含む方法。 (40)前記ビーム成形偏向器アレイの前記偏向器電極
が、前記1組の電子ビームの個々の電子ビームを前記1
組の電子ビームの他の電子ビームと無関係に偏向させる
1組のビーム成形偏向器駆動手段に電気的に接続され、
成形されたビームのアレイを形成するために記憶された
データに従って対応するビーム成形アパーチャに対して
前記1組の電子ビームの個々の電子ビームを同時に偏向
させるステップをさらに含む上記(39)に記載の方
法。 (41)前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の2分の1よりも大きい前記1組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記1組の電子ビームが、連続的な偏向範囲を有し、ステ
ィッチング偏向器領域内の前記ビーム成形平面と前記工
作物平面の間に配置された少なくとも2つのスティッチ
ング偏向器電極の少なくとも1つの列のスティッチング
偏向器アレイをさらに含み、スティッチング・アパーチ
ャが前記y軸に沿って前記光源間隔を置いて配置され、
かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する光源と整合し、
前記ビーム成形偏向器アレイの前記スティッチング偏向
器電極が1組のスティッチング偏向器駆動手段に電気的
に接続され、前記電子ビームが前記最大偏向に近いとき
に、ビーム偏向を隣接するサブフィールドに衝突するよ
うに調整するために記憶された補正データに応答して、
前記1組の電子ビームの個々の電子ビームを偏向させる
ステップを含む上記(39)に記載の方法。 (42)前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の2分の1よりも大きい前記1組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記1組の電子ビームが、連続的な偏向範囲を有し、ステ
ィッチング偏向器領域内の前記ビーム成形平面と前記工
作物平面の間に配置された少なくとも2つのスティッチ
ング偏向器電極の少なくとも1つの列のスティッチング
偏向器アレイをさらに含み、スティッチング・アパーチ
ャが前記y軸に沿って前記光源間隔を置いて配置され、
かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する光源と整合し、
前記ビーム成形偏向器アレイの前記スティッチング偏向
器電極が1組のスティッチング偏向器駆動手段に電気的
に接続され、前記電子ビームが前記最大偏向に近いとき
に、ビーム偏向を隣接するサブフィールドに衝突するよ
うに調整するために記憶された補正データに応答して、
前記1組の電子ビームの個々の電子ビームを偏向させる
ステップを含む上記(39)に記載の方法。 (43)前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置
で整合した要素の少なくとも2つの列を有し、かつ前記
偏向器アレイが少なくとも3つの要素を有し、前記少な
くとも2つの列のうちの第1の列中の対応するモジュー
ルによって書き込まれたパターンを前記少なくとも2つ
の列のうちの第2の列中の対応するモジュール中で繰り
返し、それにより整合誤差を平均化するステップをさら
に含む上記(39)に記載の方法。 (44)前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置
で整合した要素の少なくとも2つの列を有し、かつ前記
偏向器アレイが少なくとも3つの要素を有し、前記少な
くとも2つの列の第1の列中の対応するモジュールによ
って書き込まれたパターンを前記少なくとも2つの列の
第2の列中の対応するモジュール中で繰り返し、それに
より整合誤差を平均化するステップをさらに含む上記
(40)に記載の方法。 (45)前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置
で整合した要素の少なくとも2つの列を有し、かつ前記
偏向器アレイが少なくとも3つの要素を有し、前記少な
くとも2つの列の第1の列中の対応するモジュールによ
って書き込まれたパターンを前記少なくとも2つの列の
第2の列中の対応するモジュール中で繰り返し、それに
より整合誤差を平均化するステップをさらに含む上記
(41)に記載の方法。 (46)前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置
で整合した要素の少なくとも2つの列を有し、かつ前記
偏向器アレイが少なくとも3つの要素を有し、前記少な
くとも2つの列の第1の列中の対応するモジュールによ
って書き込まれたパターンを前記少なくとも2つの列の
第2の列中の対応するモジュール中で繰り返し、それに
より整合誤差を平均化するステップをさらに含む上記
(42)に記載の方法。 (47)前記y軸に沿ったチップ幅および前記x軸に沿
ったチップ長さを有する集積回路チップ用のパターンを
書き込む上記(39)に記載の方法であって、前記1組
のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ幅を覆う
ように前記少なくとも2つの電子放出光源の少なくとも
1つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが1列間隔だけ動いたときに前記1組
のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ長さを覆
うように前記少なくとも2つの電子放出光源の少なくと
も2つの列が2つの隣接する列を分離する前記列間隔に
関連するいくつかの列を有し、前記ステージ手段を第1
のチップ位置まで動かし、前記ステージを前記x軸に沿
って1列間隔だけ走査し、前記ステージ手段を第2のチ
ップ位置まで動かし、前記ステージを前記x軸に沿って
1列間隔だけ走査し、前記ステージを動かす前記ステッ
プおよび複数のチップのパターンを書き込むために前記
ステージを走査するステップを繰り返すことによって、
前記複数のチップの前記パターンをステップ・アンド・
スキャン式に連続的に書き込むステップを含む方法。 (48)前記y軸に沿ったチップ幅および前記x軸に沿
ったチップ長さを有する集積回路チップ用のパターンを
書き込む上記(40)に記載の方法であって、前記1組
のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ幅を覆う
ように前記少なくとも2つの電子放出光源の少なくとも
1つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが1列間隔だけ動いたときに前記1組
のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ長さを覆
うように前記少なくとも2つの電子放出光源の少なくと
も2つの列が2つの隣接する列を分離する前記列間隔に
関連するいくつかの列を有し、前記ステージ手段を第1
のチップ位置まで動かし、前記ステージを前記x軸に沿
って1列間隔だけ走査し、前記ステージ手段を第2のチ
ップ位置まで動かし、前記ステージを前記x軸に沿って
1列間隔だけ走査し、前記ステージを動かす前記ステッ
プおよび複数のチップのパターンを書き込むために前記
ステージを走査するステップを繰り返すことによって、
前記複数のチップの前記パターンをステップ・アンド・
スキャン式に連続的に書き込むステップを含む方法。 (49)前記y軸に沿ったチップ幅および前記x軸に沿
ったチップ長さを有する集積回路チップ用のパターンを
書き込む上記(41)に記載の方法であって、前記1組
のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ幅を覆う
ように前記少なくとも2つの電子放出光源の少なくとも
1つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが1列間隔だけ動いたときに前記1組
のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ長さを覆
うように前記少なくとも2つの電子放出光源の少なくと
も2つの列が2つの隣接する列を分離する前記列間隔に
関連するいくつかの列を有し、前記ステージ手段を第1
のチップ位置まで動かし、前記ステージを前記x軸に沿
って1列間隔だけ走査し、前記ステージ手段を第2のチ
ップ位置まで動かし、前記ステージを前記x軸に沿って
1列間隔だけ走査し、前記ステージを動かす前記ステッ
プおよび複数のチップのパターンを書き込むために前記
ステージを走査するステップを繰り返すことによって、
前記複数のチップの前記パターンをステップ・アンド・
スキャン式に連続的に書き込むステップを含む方法。 (50)前記y軸に沿ったチップ幅および前記x軸に沿
ったチップ長さを有する集積回路チップ用のパターンを
書き込む上記(42)に記載の方法であって、前記1組
のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ幅を覆う
ように前記少なくとも2つの電子放出光源の少なくとも
1つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが1列間隔だけ動いたときに前記1組
のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ長さを覆
うように前記少なくとも2つの電子放出光源の少なくと
も2つの列が2つの隣接する列を分離する前記列間隔に
関連するいくつかの列を有し、前記ステージ手段を第1
のチップ位置まで動かし、前記ステージを前記x軸に沿
って1列間隔だけ走査し、前記ステージ手段を第2のチ
ップ位置まで動かし、前記ステージを前記x軸に沿って
1列間隔だけ走査し、前記ステージを動かす前記ステッ
プおよび複数のチップのパターンを書き込むために前記
ステージを走査するステップを繰り返すことによって、
前記複数のチップの前記パターンをステップ・アンド・
スキャン式に連続的に書き込むステップを含む方法。 (51)複数の集積回路チップを含む集積回路ウエハ用
のパターンを書き込む上記(39)に記載のシステムで
あって、前記ウエハが前記y軸に沿ったウエハ幅および
前記x軸に沿ったウエハ長さを有し、前記1組のサブフ
ィールドが前記集積回路ウエハ上の前記ウエハ幅を覆う
ように前記少なくとも2つの電子放出光源の少なくとも
1つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが前記ウエハ長さに等しいステージ距
離だけ動き、それにより前記ウエハ全体が単一のパスで
書き込まれるシステム。 (52)複数の集積回路チップを含む集積回路ウエハ用
のパターンを書き込む上記(40)に記載のシステムで
あって、前記ウエハが前記y軸に沿ったウエハ幅および
前記x軸に沿ったウエハ長さを有し、前記1組のサブフ
ィールドが前記集積回路ウエハ上の前記ウエハ幅を覆う
ように前記少なくとも2つの電子放出光源の少なくとも
1つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが前記ウエハ長さに等しいステージ距
離だけ動き、それにより前記ウエハ全体が単一のパスで
書き込まれるシステム。 (53)複数の集積回路チップを含む集積回路ウエハ用
のパターンを書き込む上記(41)に記載のシステムで
あって、前記ウエハが前記y軸に沿ったウエハ幅および
前記x軸に沿ったウエハ長さを有し、前記1組のサブフ
ィールドが前記集積回路ウエハ上の前記ウエハ幅を覆う
ように前記少なくとも2つの電子放出光源の少なくとも
1つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが前記ウエハ長さに等しいステージ距
離だけ動き、それにより前記ウエハ全体が単一のパスで
書き込まれるシステム。 (54)複数の集積回路チップを含む集積回路ウエハ用
のパターンを書き込む上記(42)に記載のシステムで
あって、前記ウエハが前記y軸に沿ったウエハ幅および
前記x軸に沿ったウエハ長さを有し、前記1組のサブフ
ィールドが前記集積回路ウエハ上の前記ウエハ幅を覆う
ように前記少なくとも2つの電子放出光源の少なくとも
1つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが前記ウエハ長さに等しいステージ距
離だけ動き、それにより前記ウエハ全体が単一のパスで
書き込まれるシステム。 (55)工作物上のx軸に沿って延びる1組のサブフィ
ールドを平行に書き込む分散直接書込み成形ビーム電子
ビーム・システムにおいて、z軸に対して直角な光源平
面から前記z軸に対して直角な工作物平面まで延びる前
記z軸に対して平行な実質上均一な磁界を確立する手段
であって、前記光源平面および前記工作物平面が前記z
軸に沿って20cm未満の距離だけ分離する手段と、前
記z軸上のエミッタ位置および前記z軸および前記x軸
に対して直角なy軸に沿って光源間隔だけ分離した光源
位置に前記光源平面内に配置された少なくとも2つの電
子放出光源の少なくとも1つの列を含み、前記光源位置
が前記y軸に沿って少なくともチップ幅距離だけ延び、
前記z軸に対して平行な1組の少なくとも2つのビーム
軸に沿って前記工作物平面のほうに導かれる少なくとも
1組の少なくとも2本の電子ビームを生成し、それによ
り少なくとも前記チップ幅距離を覆う前記1組のサブフ
ィールドが単一のパスで前記工作物上に書き込まれるエ
ミッタ・アレイと、ビーム成形平面内の成形位置に前記
z軸に沿って配置された少なくとも2つのビーム成形ア
パーチャの少なくとも1つの列の成形アレイであって、
前記ビーム成型アパーチャが前記y軸に沿って前記光源
の間隔を置いて配置され、かつ前記エミッタ・アレイ中
の対応する光源と整合する成形アレイと、前記光源平面
と前記ビーム成形平面の間に延び、それにより前記z軸
に沿って加速電圧分布を確立する、前記z軸に対して平
行な加速電界を生成する第1の電界手段であって、前記
平行電界および前記磁界が互いに関連しかつ前記エミッ
タ位置および前記成形位置に関連する大きさを有し、そ
れにより前記1組の平行なビームが前記ビーム成形平面
に前記放出光源の1組のイメージを形成する第1の電界
手段と、ビーム成形偏向器領域中の前記光源平面と前記
ビーム成形平面の間に配置された少なくとも2つの偏向
器モジュールの少なくとも1つの列のビーム成形偏向器
アレイであって、前記y軸に沿って前記光源の間隔に配
置され、かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する光源と
整合したビーム成形偏向器アパーチャをその中に有し、
各前記偏向器モジュールが、1組のビーム成形偏向器駆
動手段に電気的に接続され、前記1組の電子ビームの個
々の電子ビームを前記1組の電子ビームの他の電子ビー
ムと無関係に偏向させる偏向器電極を有し、それにより
対応するビーム成形アパーチャに対する前記1組の電子
ビームの個々の電子ビームの偏向が成形されたビームの
アレイを形成するビーム成形偏向器アレイと、2対のリ
ソグラフィ画定偏向電極を含む各前記ビーム成形偏向器
モジュールであって、前記2対のリソグラフィ画定偏向
電極の第1の対およびリソグラフィ画定接続部材の第1
の対が第1の電極平面内で第1の方向に沿って配置さ
れ、前記接続部材の第1の対が前記リソグラフィ画定偏
向電極の第1の対と電極電圧駆動手段の第1の組との間
に接続され、前記リソグラフィ画定偏向電極の第2の対
が第2の電極平面内で前記z軸に沿って、前記第2の電
極平面内で第2の方向に沿って配置されたリソグラフィ
画定接続部材の第2の組とともに配置され、前記リソグ
ラフィ画定接続部材の第2の組が前記リソグラフィ画定
偏向電極の第2の対と電極電圧駆動手段の第2の組との
間に接続され、前記第1の方向と前記第2の方向が互い
に直角をなす各前記ビーム成形偏向器モジュールと、少
なくとも3つの絶縁層をさらに含む前記ビーム成形モジ
ュールであって、第1の絶縁層が前記第1の電極平面の
上に配置され、第2の絶縁層が前記第1の電極平面と前
記第2の電極平面の間に配置され、第3の絶縁層が前記
第2の電極平面の下に配置され、すべての前記第1、第
2、第3の絶縁層、前記電極の第1および第2の対、お
よび前記接続部材の第1および第2の対がビーム成形偏
向器複合構造中で互いに結合され、かつリソグラフィに
より画定された前記1組のビーム成形アパーチャの前記
1つのビーム成形アパーチャをその中に有する前記ビー
ム成形モジュールと、前記z軸に沿って前記ビーム成形
平面と前記工作物平面の間に前記y軸に対して平行に配
置され、かつ前記1組の電子ビームの前記少なくとも1
つの列の第1の列の前記1組の電子ビームの少なくとも
2本の電子ビームを前記x軸に沿ってまとめる偏向器ア
レイと、前記偏向器アレイに電気的に接続され、前記第
1の列の前記1組の電子ビームの前記少なくとも2本の
電子ビームを前記y軸に沿って偏向範囲内で平行に偏向
させる前記x軸に対して平行な1組の少なくとも1つの
偏向電界を確立する第2の電界手段であって、前記偏向
電界および前記磁界が互いに関連しかつ前記成形位置お
よび前記工作物平面の前記z軸上の工作物位置に関連す
る大きさを有し、それにより前記1組の平行なビームが
前記工作物平面に前記放出光源の1組のイメージを形成
し、前記1組のイメージが前記y軸に沿って実質上均一
なイメージ間隔を置いて前記工作物平面と交差し、それ
により前記1組の電子ビームの前記少なくとも2本の電
子ビームがすべて平行な経路中を進み、前記平行な経路
が前記光源平面と前記ビーム成形平面の間で前記z軸に
対して平行であり、前記平行な経路が、前記ビーム成形
平面と前記工作物平面の間で前記z軸に対して共通の角
度を有する第2の電界手段と、前記1組の電子ビームの
下で前記工作物平面内の前記工作物を支持し、かつ動か
すステージ手段と、1組のサブフィールドを前記工作物
上に平行に書き込むために前記ステージ手段と同期して
前記1組の電子ビームを制御するシステム制御手段とを
含むシステム。 (56)少なくとも3つのバイアス電極およびそれに接
続された直流バイアス手段と、前記z軸に沿った第1の
バイアス電極位置および前記第1の絶縁層の上に配置さ
れ、前記バイアス手段に接続され、かつ前記第1のバイ
アス電極位置の前記加速電圧分布の対応する値に一致す
る第1の電極バイアス電圧でバイアスされる第1のリソ
グラフィ画定バイアス電極と、前記z軸に沿った第3の
バイアス電極位置および前記第3の絶縁層の下に配置さ
れ、前記バイアス手段に接続され、かつ前記第3のバイ
アス電極位置の前記加速電圧分布の対応する値に一致す
る第3の電極バイアス電圧でバイアスされる第3のリソ
グラフィ画定バイアス電極とをさらに含み、前記第2の
絶縁層が第2の上部絶縁層と第2の下部絶縁層に分割さ
れ、第2のリソグラフィ画定バイアス電極が、前記z軸
に沿った第2のバイアス電極位置および前記第2の上部
絶縁層と前記下部絶縁層の間に配置され、前記バイアス
手段に接続され、かつ前記第2のバイアス電極位置の前
記加速電圧分布の対応する値に一致する第2の電極バイ
アス電圧でバイアスされ、前記第1および第2のリソグ
ラフィ画定偏向電極が、前記バイアス手段に接続され、
かつ前記第1および第2の電極平面の前記加速電圧分布
の対応する値に一致する第1および第2の電極バイアス
電圧でバイアスされ、すべての前記第1、第2、第3の
リソグラフィ画定バイアス電極が、前記ビーム成形偏向
器複合構造中に含まれ、かつリソグラフィにより画定さ
れた前記1組のビーム成形アパーチャの前記1つのビー
ム成形アパーチャをその中に有する、上記(55)に記
載のシステム。 (57)前記偏向モジュールが、前記2対のリソグラフ
ィ画定偏向電極の前記第1の対および前記第1の方向に
沿って配置されたリソグラフィ画定接続部材の前記第1
の対の反対側で前記バイアス手段に接続され、かつ前記
第1の電極平面内に配置された少なくとも2つのリソグ
ラフィ画定遮蔽電極の第1の組と、前記2対のリソグラ
フィ画定偏向電極の前記第2の対および前記第2の方向
に沿って配置されたリソグラフィ画定接続部材の前記第
2の対の反対側で前記バイアス手段に接続され、かつ前
記第2の電極平面内に配置された少なくとも2つのリソ
グラフィ画定遮蔽電極の第2の組とをさらに含み、前記
リソグラフィ画定遮蔽電極の第1の組が前記第1のリソ
グラフィ画定偏向電極から分離され、前記バイアス手段
に接続され、前記第1の電極バイアス電圧でバイアスさ
れ、前記リソグラフィ画定遮蔽電極の第2の組が前記リ
ソグラフィ画定第2電極から分離され、前記バイアス手
段に接続され、前記第2の電極バイアス電圧でバイアス
され、それにより前記リソグラフィ画定偏向電極に印加
された偏向信号からの妨害が小さくなる、上記(56)
に記載のシステム。 (58)前記リソグラフィ画定偏向電極の第1および第
2の対が前記ビーム成形アパーチャにさらされる電極ア
パーチャ表面を有し、前記第1、第2、第3のバイアス
電極が前記ビーム成形アパーチャにさらされるバイアス
電極アパーチャ表面を有し、前記電極アパーチャ表面が
第1および第2のx−zアパーチャ平面内および第1お
よび第2のy−zアパーチャ平面内でビーム成形アパー
チャ表面を集合的に画定し、前記第1、第2、第3の絶
縁層がそれぞれ前記ビーム成形アパーチャにさらされ、
かつx−y平面内で前記x−zアパーチャ平面および前
記y−zアパーチャ平面から絶縁リセス距離だけ凹んだ
絶縁アパーチャ表面を有する、上記(55)に記載のシ
ステム。 (59)前記絶縁リセス距離が約100ミクロン未満で
ある、上記(58)に記載のシステム。 (60)前記リソグラフィ画定偏向電極の第1および第
2の対が前記ビーム成形アパーチャにさらされる電極ア
パーチャ表面を有し、前記第1、第2、第3のバイアス
電極が前記ビーム成形アパーチャにさらされるバイアス
電極アパーチャ表面を有し、前記電極アパーチャ表面が
第1および第2のx−zアパーチャ平面内および第1お
よび第2のy−zアパーチャ平面内でビーム成形アパー
チャ表面を集合的に画定し、前記第1、第2、第3の絶
縁層がそれぞれ前記ビーム成形アパーチャにさらされ、
かつx−y平面内で前記x−zアパーチャ平面および前
記y−zアパーチャ平面から絶縁リセス距離だけ凹んだ
絶縁アパーチャ表面を有する、上記(56)に記載のシ
ステム。 (61)前記絶縁リセス距離が約100ミクロン未満で
ある、上記(60)に記載のシステム。 (62)前記リソグラフィ画定偏向電極の第1および第
2の対が前記ビーム成形アパーチャにさらされる電極ア
パーチャ表面を有し、前記第1、第2、第3のバイアス
電極が前記ビーム成形アパーチャにさらされるバイアス
電極アパーチャ表面を有し、前記電極アパーチャ表面が
第1および第2のx−zアパーチャ平面内および第1お
よび第2のy−zアパーチャ平面内でビーム成形アパー
チャ表面を集合的に画定し、前記第1、第2、第3の絶
縁層がそれぞれ前記ビーム成形アパーチャにさらされ、
かつx−y平面内で前記x−zアパーチャ平面および前
記y−zアパーチャ平面から絶縁リセス距離だけ凹んだ
絶縁アパーチャ表面を有する、上記(57)に記載のシ
ステム。 (63)前記絶縁リセス距離が約100ミクロン未満で
ある、上記(62)に記載のシステム。 (64)前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の2分の1よりも大きい前記1組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記1組の電子ビームが連続的な偏向範囲を有する、上記
(55)に記載のシステム。 (65)前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の2分の1よりも小さい前記1組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記1組の電子ビームが、前記少なくとも1つの列の第1
の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続
な偏向範囲を有し、前記エミッタ・アレイ、前記成形ア
レイ、および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素
の少なくとも2つの列を有し、そのうちの第2の列が前
記y軸に沿って前記第1の列の要素の位置の中間に配置
された電子ビームを有し、かつ前記偏向器アレイが少な
くとも3つの要素を有し、それにより前記第2の列の要
素が前記範囲内の間隙を充填する、上記(55)に記載
のシステム。 (66)前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置
で整合した要素の少なくとも2つの列を有し、かつ前記
偏向器アレイが少なくとも3つの要素を有し、それによ
り前記少なくとも2つの列の第2の列の対応するモジュ
ールが、前記少なくとも2つの列の第1の列の対応する
モジュールによって書き込まれたパターンを繰り返し、
それにより整合誤差を平均化する、上記(55)に記載
のシステム。 (67)電極の前記ビーム成形アレイが少なくとも2組
の2対の電極を含み、そのうちの第1の対が、第1の平
面内で前記z軸に沿って、前記第1の平面内に第1の方
向に沿って配置された第1の対の接続部材とともに配置
され、そのうちの第2の対が、第2の平面内で前記z軸
に沿って、前記第2の平面内に第2の方向に沿って配置
された第2の対の接続部材とともに配置され、前記第1
の方向および前記第2の方向が互いに直角をなし、前記
第1の方向が前記x軸に対して鋭角をなし、前記第2の
方向が前記y軸に対して前記鋭角をなし、前記ビーム成
形アパーチャが前記y軸に沿って前記光源間隔を置いて
配置され、かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する光源
と整合するように前記少なくとも2組の2対の電極が前
記鋭角に関連する成形分離距離だけ分離される、上記
(55)に記載のシステム。 (68)前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の2分の1よりも大きい前記1組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記1組の電子ビームが連続的な偏向範囲を有する、上記
(56)に記載のシステム。 (69)前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の2分の1よりも小さい前記1組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記1組の電子ビームが、前記少なくとも1つの列の第1
の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続
な偏向範囲を有し、前記エミッタ・アレイ、前記成形ア
レイ、および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素
の少なくとも2つの列を有し、そのうちの第2の列が前
記y軸に沿って前記第1の列の電子ビームの位置の中間
に配置された要素を有し、かつ前記偏向器アレイが少な
くとも3つの要素を有し、それにより前記第2の列の要
素が前記範囲内の間隙を充填する、上記(56)に記載
のシステム。 (70)前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置
で整合した要素の少なくとも2つの列を有し、かつ前記
偏向器アレイが少なくとも3つの要素を有し、それによ
り前記少なくとも2つの列の第2の列の対応するモジュ
ールが、前記少なくとも2つの列の第1の列の対応する
モジュールによって書き込まれたパターンを繰り返し、
それにより整合誤差を平均化する、上記(56)に記載
のシステム。 (71)電極の前記ビーム成形アレイが少なくとも2組
の2対の電極を含み、そのうちの第1の対が、第1の平
面内で前記z軸に沿って、前記第1の平面内に第1の方
向に沿って配置された第1の対の接続部材とともに配置
され、そのうちの第2の対が、第2の平面内で前記z軸
に沿って、前記第2の平面内に第2の方向に沿って配置
された第2の対の接続部材とともに配置され、前記第1
の方向および前記第2の方向が互いに直角をなし、前記
第1の方向が前記x軸に対して鋭角をなし、前記第2の
方向が前記y軸に対して前記鋭角をなし、前記ビーム成
形アパーチャが前記y軸に沿って前記光源間隔を置いて
配置され、かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する光源
と整合するように前記少なくとも2組の2対の電極が前
記鋭角に関連する成形分離距離だけ分離される、上記
(56)に記載のシステム。 (72)前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の2分の1よりも大きい前記1組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記1組の電子ビームが連続的な偏向範囲を有する、上記
(57)に記載のシステム。 (73)前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の2分の1よりも小さい前記1組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記1組の電子ビームが、前記少なくとも1つの列の第1
の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続
な偏向範囲を有し、前記エミッタ・アレイ、前記成形ア
レイ、および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素
の少なくとも2つの列を有し、そのうちの第2の列が前
記y軸に沿って前記第1の列の要素の位置の中間に配置
された要素を有し、かつ前記偏向器アレイが少なくとも
3つの要素を有し、それにより前記第2の列の要素が前
記範囲内の間隙を充填する、上記(57)に記載のシス
テム。 (74)前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置
で整合した要素の少なくとも2つの列を有し、かつ前記
偏向器アレイが少なくとも3つの要素を有し、それによ
り前記少なくとも2つの列の第2の列の対応するモジュ
ールが、前記少なくとも2つの列の第1の列の対応する
モジュールによって書き込まれたパターンを繰り返し、
それにより整合誤差を平均化する、上記(57)に記載
のシステム。 (75)電極の前記ビーム成形アレイが少なくとも2組
の2対の電極を含み、そのうちの第1の対が、第1の平
面内で前記z軸に沿って、前記第1の平面内に第1の方
向に沿って配置された第1の対の接続部材とともに配置
され、そのうちの第2の対が、第2の平面内で前記z軸
に沿って、前記第2の平面内に第2の方向に沿って配置
された第2の対の接続部材とともに配置され、前記第1
の方向および前記第2の方向が互いに直角をなし、前記
第1の方向が前記x軸に対して鋭角をなし、前記第2の
方向が前記y軸に対して前記鋭角をなし、前記ビーム成
形アパーチャが前記y軸に沿って前記光源間隔を置いて
配置され、かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する光源
と整合するように前記少なくとも2組の2対の電極が前
記鋭角に関連する成形分離距離だけ分離される、上記
(57)に記載のシステム。 (76)前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の2分の1よりも大きい前記1組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記1組の電子ビームが連続的な偏向範囲を有する、上記
(58)に記載のシステム。 (77)前記均一な磁界と前記偏向電界が結合して、前
記光源間隔の2分の1よりも小さい前記1組の電子ビー
ムの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それにより前
記1組の電子ビームが、前記少なくとも1つの列の第1
の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有する不連続
な偏向範囲を有し、前記エミッタ・アレイ、前記成形ア
レイ、および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて要素
の少なくとも2つの列を有し、そのうちの第2の列が前
記y軸に沿って前記第1の列の要素の位置の中間に配置
された要素を有し、かつ前記偏向器アレイが少なくとも
3つの要素を有し、それにより前記第2の列の要素が前
記範囲内の間隙を充填する、上記(58)に記載のシス
テム。 (78)前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、およ
び前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記光源位置
で整合した要素の少なくとも2つの列を有し、かつ前記
偏向器アレイが少なくとも3つの要素を有し、それによ
り前記少なくとも2つの列の第2の列の対応するモジュ
ールが、前記少なくとも2つの列の第1の列の対応する
モジュールによって書き込まれたパターンを繰り返し、
それにより整合誤差を平均化する、上記(58)に記載
のシステム。 (79)電極の前記ビーム成形アレイが少なくとも2組
の2対の電極を含み、そのうちの第1の対が、第1の平
面内で前記z軸に沿って、前記第1の平面内に第1の方
向に沿って配置された第1の対の接続部材とともに配置
され、そのうちの第2の対が、第2の平面内で前記z軸
に沿って、前記第2の平面内に第2の方向に沿って配置
された第2の対の接続部材とともに配置され、前記第1
の方向および前記第2の方向が互いに直角をなし、前記
第1の方向が前記x軸に対して鋭角をなし、前記第2の
方向が前記y軸に対して前記鋭角をなし、前記ビーム成
形アパーチャが前記y軸に沿って前記光源間隔を置いて
配置され、かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する光源
と整合するように前記少なくとも2組の2対の電極が前
記鋭角に関連する成形分離距離だけ分離される、上記
(58)に記載のシステム。 (80)前記y軸に沿ったチップ幅および前記x軸に沿
ったチップ長さを有する集積回路チップ用のパターンを
書き込む上記(55)に記載のシステムであって、前記
1組のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ幅を
覆うように前記少なくとも2つの電子放出光源の少なく
とも1つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源
を有し、前記ステージが1列間隔だけ動いたときに前記
1組のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ長さ
を覆うように前記少なくとも2つの電子放出光源の少な
くとも2つの列が2つの隣接する列を分離する前記列間
隔に関連するいくつかの列を有し、前記ステージ手段お
よび前記システム制御手段が、複数のチップのパターン
をステップ・アンド・スキャン式に連続的に書き込むシ
ステム。 (81)前記y軸に沿ったチップ幅および前記x軸に沿
ったチップ長さを有する集積回路チップ用のパターンを
書き込む上記(56)に記載のシステムであって、前記
1組のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ幅を
覆うように前記少なくとも2つの電子放出光源の少なく
とも1つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源
を有し、前記ステージが1列間隔だけ動いたときに前記
1組のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ長さ
を覆うように前記少なくとも2つの電子放出光源の少な
くとも2つの列が2つの隣接する列を分離する前記列間
隔に関連するいくつかの列を有し、前記ステージ手段お
よび前記システム制御手段が、複数のチップのパターン
をステップ・アンド・スキャン式に連続的に書き込むシ
ステム。 (82)前記y軸に沿ったチップ幅および前記x軸に沿
ったチップ長さを有する集積回路チップ用のパターンを
書き込む上記(57)に記載のシステムであって、前記
1組のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ幅を
覆うように前記少なくとも2つの電子放出光源の少なく
とも1つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源
を有し、前記ステージが1列間隔だけ動いたときに前記
1組のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ長さ
を覆うように前記少なくとも2つの電子放出光源の少な
くとも2つの列が2つの隣接する列を分離する前記列間
隔に関連するいくつかの列を有し、前記ステージ手段お
よび前記システム制御手段が、複数のチップのパターン
をステップ・アンド・スキャン式に連続的に書き込むシ
ステム。 (83)前記y軸に沿ったチップ幅および前記x軸に沿
ったチップ長さを有する集積回路チップ用のパターンを
書き込む上記(58)に記載のシステムであって、前記
1組のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ幅を
覆うように前記少なくとも2つの電子放出光源の少なく
とも1つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源
を有し、前記ステージが1列間隔だけ動いたときに前記
1組のサブフィールドが前記工作物上の前記チップ長さ
を覆うように前記少なくとも2つの電子放出光源の少な
くとも2つの列が2つの隣接する列を分離する前記列間
隔に関連するいくつかの列を有し、前記ステージ手段お
よび前記システム制御手段が、複数のチップのパターン
をステップ・アンド・スキャン式に連続的に書き込むシ
ステム。 (84)複数の集積回路チップを含む集積回路ウエハ用
のパターンを書き込む上記(55)に記載のシステムで
あって、前記ウエハが前記y軸に沿ったウエハ幅および
前記x軸に沿ったウエハ長さを有し、前記1組のサブフ
ィールドが前記集積回路ウエハ上の前記ウエハ幅を覆う
ように前記少なくとも2つの電子放出光源の少なくとも
1つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが前記ウエハ長さに等しいステージ距
離だけ動き、それにより前記ウエハ全体が単一のパスで
書き込まれるシステム。 (85)複数の集積回路チップを含む集積回路ウエハ用
のパターンを書き込む上記(56)に記載のシステムで
あって、前記ウエハが前記y軸に沿ったウエハ幅および
前記x軸に沿ったウエハ長さを有し、前記1組のサブフ
ィールドが前記集積回路ウエハ上の前記ウエハ幅を覆う
ように前記少なくとも2つの電子放出光源の少なくとも
1つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが前記ウエハ長さに等しいステージ距
離だけ動き、それにより前記ウエハ全体が単一のパスで
書き込まれるシステム。 (86)複数の集積回路チップを含む集積回路ウエハ用
のパターンを書き込む上記(57)に記載のシステムで
あって、前記ウエハが前記y軸に沿ったウエハ幅および
前記x軸に沿ったウエハ長さを有し、前記1組のサブフ
ィールドが前記集積回路ウエハ上の前記ウエハ幅を覆う
ように前記少なくとも2つの電子放出光源の少なくとも
1つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが前記ウエハ長さに等しいステージ距
離だけ動き、それにより前記ウエハ全体が単一のパスで
書き込まれるシステム。 (87)複数の集積回路チップを含む集積回路ウエハ用
のパターンを書き込む上記(58)に記載のシステムで
あって、前記ウエハが前記y軸に沿ったウエハ幅および
前記x軸に沿ったウエハ長さを有し、前記1組のサブフ
ィールドが前記集積回路ウエハ上の前記ウエハ幅を覆う
ように前記少なくとも2つの電子放出光源の少なくとも
1つの列が前記光源間隔に関連するいくつかの光源を有
し、前記ステージが前記ウエハ長さに等しいステージ距
離だけ動き、それにより前記ウエハ全体が単一のパスで
書き込まれるシステム。(1) Before the light source plane perpendicular to the z-axis
The z-axis extending to a workpiece plane perpendicular to the z-axis
Means for establishing a substantially uniform magnetic field parallel to said;
emitter position on the z-axis and y perpendicular to said z-axis
The light source flat at a light source position separated by a light source interval along the axis.
A small number of at least two electron emission light sources arranged in the plane;
A set of at least one row and parallel to the z-axis
At least along the beam plane along at least two beam axes.
At least one set of at least two electronic
Emitter array to generate the beam and in the beam shaping plane
At least 2 arranged along the z-axis at the molding position of
Forming at least one row of two beam shaping apertures
An array spaced along the y-axis between the light sources.
And a corresponding light source in the emitter array
A matching shaping array, the light source plane and the beam shaping
Generate a parallel electric field extending between the planes and parallel to the z-axis.
First electric field means for forming said parallel electric field and
The magnetic fields are related to each other and the emitter position and the
Having a size related to the molding position, whereby said one set
Parallel beams of the emission light source
A first electric field means for forming a set of images;
Of the light source plane and the beam shaping plane in a shaped deflector area
At least two deflector electrodes disposed therebetween
Is also a row of beam shaping deflector arrays, where the beam
A shaping aperture spaced the light source along the y-axis.
Corresponding light in the emitter array
A deflector of the beam-shaping deflector array aligned with a source
Electrodes bias individual electron beams of the set of electron beams.
Electrically connected to a set of beam shaping deflector driving means
To the corresponding beam shaping aperture
The deflection of the individual electron beams of the set of electron beams is
Beam shaping deflector for forming an array of shaped beams
An array, and the beam shaping plane along the z-axis;
Arranged between the workpiece planes parallel to said y-axis,
At least one row of the set of electron beams.
At least two electron beams on the y-axis and the z-axis
At least two planes grouped along the x-axis perpendicular to
A deflector array of at least one column of row deflector electrodes;
Electrically connected to the deflector array, with respect to the x-axis
And establishing at least one set of parallel deflection electric fields,
The at least two beams of the set of electron beams in a row of
Beam is deflected parallel within the deflection range along the y-axis.
Second electric field means for causing said set of parallel beams to
Forming a set of images of the emission light source on the workpiece plane
The deflection electric field and the magnetic field are related to each other
And the z-axis of the molding position and the workpiece plane
Having a size associated with the workpiece position above,
The image has a substantially uniform image spacing along the y-axis.
And traverses the workpiece plane, whereby the set of
The at least two electron beams of the electron beam are all
Proceeding in a parallel path, the parallel path is
Parallel to the z-axis between the beam shaping planes
The parallel path is in parallel with the beam shaping plane.
A second having a common angle to the z-axis between object planes
The work piece under the set of electron beams.
Stage means for holding and moving, and a set of sub-fields
The stage for writing parallel to the workpiece
System for controlling said set of electron beams in synchronism with means
Direct-writing electron beam system including a system control means. (2) the emitter array, the shaped array, and
The beam shaping deflector array is at least one of the elements
Having two rows, wherein said deflector array has at least three
The system, wherein the system thereby comprises
A row of defective modules in at least two rows
Selected can be exchanged for the corresponding module in two rows
The above, further comprising means for disabling the module
The system according to (1). (3) the uniform magnetic field and the deflection electric field are combined to form
The set of electron beams greater than one half of the light source spacing
Establishing a maximum deflection of the electron beam, thereby
Wherein the set of electron beams has a continuous deflection range.
The system according to (2). (4) the uniform magnetic field and the deflection electric field are combined to form
The set of e-beams less than one half of the electron source spacing
To establish a maximum deflection of the electron beam of the
The set of electron beams is coupled to a first of the at least one row.
Discontinuity with gaps between adjacent beams in a row
The emitter array and the shaped electrode.
Ray and the beamforming deflector array are all elements
At least two columns of which the second column is
Intermediate the positions of the electron beams in the first row along the y-axis
Having an electron beam disposed in the array and the deflector array
Has at least three elements, whereby the second
In (3) above, the row elements fill the gaps within said range.
The described system. (5) the emitter array, the shaped array, and
The beam shaping deflector arrays are all in the light source position
Having at least two rows of aligned elements, and
The director array has at least three elements, whereby
A corresponding module in a second one of the at least two rows
The corresponding module in the first of the at least two columns.
Repeat the pattern written by Joule
In this way, the matching error is averaged.
Stem. (6) the beam shaping array of electrodes and the deflection electric field
Are coupled to each other, and are larger than half of the light source interval.
Establish maximum deflection of said set of electron beams
Thereby causing the set of electron beams to have a continuous deflection range.
The system according to (5), having an enclosure. (7) the emitter array, the shaped array, and
All of the beam shaping deflector arrays have at least
Also has four columns, two of which are the other two
Arranged in the middle of the position along the y-axis of the elements of the row
And the deflector array has at least five
Element, whereby two of said at least four columns
A corresponding module of the at least four columns
Written by the corresponding module in the other two columns of
Repeated pattern, thereby averaging matching errors
The system according to (6) above. (8) the uniform magnetic field and the deflecting electric field are combined to form
The set of electron beams less than one half of the light source spacing
Establishing a maximum deflection of the electron beam, thereby
A set of electron beams is coupled to a first of the at least one row.
Discontinuous with a gap in the range between adjacent beams in a row
The emitter array, the shaped array,
B) and the beam shaping deflector array is
At least two columns, of which a second column is
midway along the y-axis between the positions of the electron beams in the first row
Having a positioned electron beam, and wherein said deflector array is
Having at least three elements, whereby said second row
The element described in (5) above fills the gap in the above range.
On-board system. (9) the beam shaping array of electrodes and the deflection electric field
Are coupled to each other, and are larger than half of the light source interval.
Establish maximum deflection of said set of electron beams
Thereby causing the set of electron beams to have a continuous deflection range.
The system according to claim 1, having an enclosure. (10) The emitter array, the shaped array, and
And all the beam shaping deflector arrays have fewer elements
Have four columns, two of which are on the y-axis
Along the middle of the positions of the other two rows of elements
At least five deflector arrays
Of the at least four rows,
Corresponding modules in one of the at least four
Written by the corresponding module in the other two columns of the column
Pattern, thereby averaging matching errors
The system according to the above (9). (11) at least two sets of said beam shaping arrays of electrodes
Of the first pair of electrodes, the first of which is the first pair of electrodes.
A first direction in the first plane along the z-axis in the plane
With a first pair of connecting members arranged along the direction
And a second pair of which is the z-axis in a second plane.
Along the second direction in the second plane
The first pair of connecting members,
Direction and the second direction are at right angles to each other,
A first direction forms an acute angle with the x-axis and the second direction
The direction forms the acute angle with respect to the y-axis, and
Shaped apertures spaced along the y-axis at the light source spacing
A corresponding light source arranged and in the emitter array
The at least two sets of two pairs of electrodes are
Separated by the molding separation distance associated with the acute angle,
The system according to (1). (12) the emitter array, the shaped array, and
And the beam shaping deflector array has at least
Also has two rows and at least three deflector arrays
The system, whereby the system
At least two rows of defective modules in one row
Can also be exchanged for the corresponding module in two rows selected
Further comprising means for disabling the used module.
The system according to (11). (13) The emitter array, the shaped array, and
And the beam shaping deflector arrays are all
Having at least two rows of elements aligned at
The deflector array has at least three elements, whereby
A corresponding module in a second one of the at least two rows.
Corresponding to a first column of said at least two columns
Repeat the pattern written by the module,
As described in (11) above, the matching error is averaged.
System. (14) The uniform magnetic field and the deflection electric field combine to
The set of electronic beads smaller than one half of the light source interval.
To establish a maximum deflection of the electron beam of the
The set of electron beams is coupled to a first of the at least one row.
Discontinuity with gaps between adjacent beams in a row
The emitter array and the shaped electrode.
Ray and the beamforming deflector array are all elements
At least two columns of which the second column is
Intermediate the positions of the electron beams in the first row along the y-axis
Having an electron beam disposed in the array and the deflector array
Has at least three elements, whereby the second
(13) wherein the row elements fill gaps within said range.
System. (15) The chip width along the y-axis and the chip width along the x-axis
Patterns for integrated circuit chips with different chip lengths
The method according to (1), wherein the writing of the set of
A subfield covers the tip width on the workpiece
At least one of the at least two electron emission light sources
One row has several light sources related to the light source spacing.
And when the stage moves by one row interval, the one set
Subfield covers the tip length on the workpiece
As described above, at least two of the at least two electron emission light sources
Also relates to the column spacing where two columns separate adjacent columns.
The stage means and the stage
Stem control means steps through multiple chip patterns
. The above (1), in which writing is performed continuously in an and-scan manner
System. (16) the emitter array, the shaped array, and
And the beam shaping deflector arrays are all
Having at least two rows of elements aligned at
The deflector array has at least three elements, whereby
A corresponding module in a second one of the at least two rows.
Corresponding to a first column of said at least two columns
Repeat the pattern written by the module,
As described in (15) above, the matching error is averaged.
System. (17) the beam shaping array of electrodes and the deflection electrodes;
Before the fields combine to be greater than one half of the light source spacing
Establishing a maximum deflection of said set of electron beams
Thereby causing the set of electron beams to have a continuous deflection range.
The system according to claim 16, having an enclosure. (18) The uniform magnetic field and the deflection electric field combine to
The set of electronic beads smaller than one half of the light source interval.
To establish a maximum deflection of the electron beam of the
The set of electron beams is coupled to a first of the at least one row.
Discontinuity with gaps between adjacent beams in a row
The emitter array and the shaped electrode.
Ray and the beamforming deflector array are all elements
At least two columns of which the second column is
Intermediate the positions of the electron beams in the first row along the y-axis
Having an electron beam disposed in the array and the deflector array
Has at least three elements, whereby the second
(16) wherein the elements of the row fill gaps within said range.
System. (19) The emitter array, the shaped array, and
And all the beam shaping deflector arrays have fewer elements
Have four columns, two of which are the other two columns.
Has an element placed in the middle of the position of the elements in one column, and
One said deflector array has at least five elements,
Corresponding to two of the at least four columns
The module comprises two other columns of said at least four columns
Pattern written by the corresponding module of
Iterating, thereby averaging the matching errors,
The system according to 7). (20) When the uniform magnetic field and the deflection electric field are combined,
The set of electronic beads smaller than one half of the light source interval.
To establish a maximum deflection of the electron beam of the
The set of electron beams is coupled to a first of the at least one row.
Discontinuity with gaps between adjacent beams in a row
The system according to the above (18), having a wide deflection range. (21) At least two sets of the beam shaping array of electrodes
Of the first pair of electrodes, the first of which is the first pair of electrodes.
A first direction in the first plane along the z-axis in the plane
With a first pair of connecting members arranged along the direction
And a second pair of which is the z-axis in a second plane.
Along the second direction in the second plane
The first pair of connecting members,
Direction and the second direction are at right angles to each other,
A first direction forms an acute angle with the x-axis and the second direction
The direction forms the acute angle with respect to the y-axis, and
Shaped apertures spaced along the y-axis at the light source spacing
A corresponding light source arranged and in the emitter array
The at least two sets of two pairs of electrodes are
Separated by the molding separation distance associated with the acute angle,
The system according to (15). (22) the emitter array, the shaped array, and
And the beam shaping deflector arrays are all
Having at least two rows of elements aligned at
The deflector array has at least three elements, whereby
A corresponding module in a second one of the at least two rows.
Corresponding to a first column of said at least two columns
Repeat the pattern written by the module,
The matching error is thereby averaged, as described in (21) above.
System. (23) The beam shaping array of electrodes and the deflection electric field
Combined, the one greater than one half of the light source spacing
Establishing a maximum deflection of said set of electron beams,
As a result, the set of electron beams provides a continuous deflection range.
The system according to the above (22), comprising: (24) The uniform magnetic field and the deflecting electric field combine to
The set of electronic beads smaller than one half of the light source interval.
To establish a maximum deflection of the electron beam of the
The set of electron beams is coupled to a first of the at least one row.
Discontinuity with gaps between adjacent beams in a row
The emitter array and the shaped electrode.
Ray and the beamforming deflector array are all elements
At least two columns of which the second column is
Intermediate the positions of the electron beams in the first row along the y-axis
Having an electron beam disposed in the array and the deflector array
Has at least three elements, whereby the second
(22) wherein the row elements fill gaps within said range.
System. (25) the emitter array, the shaped array, and
And all the beam shaping deflector arrays have fewer elements
Have four columns, two of which are the other two columns.
Has an element placed in the middle of the position of the elements in one column, and
One said deflector array has at least five elements,
Corresponding to two of the at least four columns
The module comprises two other columns of said at least four columns
Pattern written by the corresponding module of
Iterating, thereby averaging the matching errors,
The system according to 3). (26) The uniform magnetic field and the deflection electric field combine to form
The set of electronic beads smaller than one half of the light source interval.
To establish a maximum deflection of the electron beam of the
The set of electron beams is coupled to a first of the at least one row.
Discontinuity with gaps between adjacent beams in a row
The emitter array and the shaped electrode.
Ray and the beamforming deflector array are all elements
At least two columns of which the second column is
Intermediate the positions of the electron beams in the first row along the y-axis
Having an electron beam disposed in the array and the deflector array
Has at least three elements, whereby the second
(23) wherein the row elements fill gaps within said range.
System. (27) For an integrated circuit wafer including a plurality of integrated circuit chips
The system according to (1), wherein the pattern is written.
The wafer width along the y-axis and the front
A length of the wafer along the x-axis,
Field covers the wafer width on the integrated circuit wafer.
At least one of the at least two electron emission light sources
One row has several light sources related to the light source spacing.
And the stage has a stage distance equal to the wafer length.
The entire wafer in a single pass
The system according to (1), which is written. (28) The emitter array, the shaped array, and
And the beam shaping deflector arrays are all
Having at least two rows of elements aligned at
The deflector array has at least three elements, whereby
A corresponding module in a second one of the at least two rows.
Corresponding to a first column of said at least two columns
Repeat the pattern written by the module,
As described in (27) above, the matching error is averaged.
System. (29) the beam shaping array of electrodes and the deflection electrodes;
Before the fields combine to be greater than one half of the light source spacing
Establishing a maximum deflection of said set of electron beams
Thereby causing the set of electron beams to have a continuous deflection range.
The system according to claim 28, having an enclosure. (30) When the uniform magnetic field and the deflection electric field are combined,
The set of electronic beads smaller than one half of the light source interval.
To establish a maximum deflection of the electron beam of the
The set of electron beams is coupled to a first of the at least one row.
Discontinuity with gaps between adjacent beams in a row
The emitter array and the shaped electrode.
Ray and the beamforming deflector array are all elements
At least two columns of which the second column is
Intermediate the positions of the electron beams in the first row along the y-axis
Having an electron beam disposed in the array and the deflector array
Has at least three elements, whereby the second
(28) wherein the row elements fill gaps within said range.
System. (31) The emitter array, the shaped array, and
And all the beam shaping deflector arrays have fewer elements
Have four columns, two of which are the other two columns.
Has an element placed in the middle of the position of the elements in one column, and
One said deflector array has at least five elements,
Corresponding to two of the at least four columns
The module comprises two other columns of said at least four columns
Pattern written by the corresponding module of
Iterating, thereby averaging the matching errors,
The system according to 9). (32) at least two sets of said beam shaping arrays of electrodes
Of the first pair of electrodes, the first of which is the first pair of electrodes.
A first direction in the first plane along the z-axis in the plane
With a first pair of connecting members arranged along the direction
And a second pair of which is the z-axis in a second plane.
Along the second direction in the second plane
The first pair of connecting members,
Direction and the second direction are at right angles to each other,
A first direction forms an acute angle with the x-axis and the second direction
The direction forms the acute angle with respect to the y-axis, and
Shaped apertures spaced along the y-axis at the light source spacing
A corresponding light source arranged and in the emitter array
The at least two sets of two pairs of electrodes are
Separated by the molding separation distance associated with the acute angle,
The system according to (27). (33) The emitter array, the shaped array, and
And the beam shaping deflector arrays are all
Having at least two rows of elements aligned at
The deflector array has at least three elements, whereby
A corresponding module in a second one of the at least two rows.
Corresponding to a first column of said at least two columns
Repeat the pattern written by the module,
According to the above (32), the matching error is thereby averaged.
System. (34) the beam shaping array of electrodes and the deflection electrodes;
Before the fields combine to be greater than one half of the light source spacing
Establishing a maximum deflection of said set of electron beams
Thereby causing the set of electron beams to have a continuous deflection range.
The system according to claim 33, having an enclosure. (35) The uniform magnetic field and the deflection electric field combine to form
The set of electronic beads smaller than one half of the light source interval.
To establish a maximum deflection of the electron beam of the
The set of electron beams is coupled to a first of the at least one row.
Discontinuity with gaps between adjacent beams in a row
The emitter array and the shaped electrode.
Ray and the beamforming deflector array are all elements
At least two columns of which the second column is
Intermediate the positions of the electron beams in the first row along the y-axis
Having an electron beam disposed in the array and the deflector array
Has at least three elements, whereby the second
(33) wherein the row elements fill gaps within said range.
System. (36) The emitter array, the shaped array, and
And all the beam shaping deflector arrays have fewer elements
Have four columns, two of which are on the y-axis
Along the middle of the positions of the other two rows of elements
At least five deflector arrays
Of the at least four rows,
Corresponding modules in one of the at least four
Written by the corresponding module in the other two columns of the column
Pattern, thereby averaging matching errors
The system according to (34), wherein: (37) The uniform magnetic field and the deflection electric field combine to form
The set of electronic beads smaller than one half of the light source interval.
To establish a maximum deflection of the electron beam of the
The set of electron beams is coupled to a first of the at least one row.
Discontinuity with gaps between adjacent beams in a row
The emitter array and the shaped electrode.
Ray and the beamforming deflector array are all elements
At least two columns of which the second column is
Intermediate the positions of the electron beams in the first row along the y-axis
Having an electron beam disposed in the array and the deflector array
Has at least three elements, whereby the second
(35) wherein the row elements fill gaps within said range.
System. (38) The electron emission light sources each have a light source lateral dimension.
Having said set of said emission light sources in said beam shaping plane
The images are each substantially equal to the lateral dimension of the light source
The beam shaping aperture having an image lateral dimension
Are each substantially larger than the lateral dimension of the light source.
Have lateral dimensions, which allows the system to be opened
The number characteristics are the electron lateral speed in the light source plane and the beam.
The ratio of the beam to the axial electron velocity at the beam forming plane.
For example, the numerical aperture is defined by a beam limiting aperture
The system according to (1), which is not performed. (39) A set of sub-figures extending along the x-axis on the workpiece
Method for writing parallel with a shaped beam electron beam
From the light source plane perpendicular to the z axis to the z axis.
Parallel to the z-axis, extending to the workpiece plane at right angles
Establishing a substantially uniform magnetic field, wherein
The light source plane and the workpiece plane are 20 along the z-axis.
separating the light source plane by less than a centimeter
And between the beam shaping plane and flat with respect to the z-axis.
Generating a parallel electric field, wherein said parallel electric field
The field and the magnetic field are related to each other and the emitter location
And a size associated with the molding position, whereby
The set of parallel beams is placed on the beam shaping plane.
Forming a set of images of the emission light source;
The position of the emitter on the z-axis in the plane of the light source;
And along the y-axis perpendicular to the x-axis by the light source spacing
At least two lights located at separate light source locations
Emitter array including at least one row of electron emission light sources
At least one set of at least two electron beams from A
Generating the light source position using the y-axis.
Along at least the chip width distance, and
At least one set of at least two electron beams in the z-axis
Along a set of at least two beam axes parallel to
To the workpiece plane, thereby at least
The set of subfields covering the chip width distance is simply
Writing on said workpiece in one pass;
Positioned along the z-axis at a molding position in the
At least two of the beam shaping apertures
The at least one set of small arrays is arranged in a row of the molded array.
Guide at least two electron beams,
A beam shaping aperture extending along the y-axis from the light source;
Spaced apart and in the emitter array
Matching with a corresponding light source, a beam shaping deflector
Located between the light source plane and the beam shaping plane in an area
Of at least two deflector modules
The operation of one row of beam shaping deflector arrays allows the
At least one set of at least two electron beams is provided.
Deflecting against a shaped array, the method comprising:
Beam shaping deflector area has a beam shaping deflector aperture
With a light source spacing along the y-axis.
Arranged and aligned with a corresponding light source in the emitter array.
Combining the beam shaping plane along the z-axis.
Between the plane and the work plane parallel to the y-axis
At least one of the at least two parallel deflector electrodes
The set of at least two deflectors in a two row deflector array.
Directing an electron beam, the first one of said at least one row
At least two electron beams of said set of electron beams
Along the x-axis perpendicular to the y-axis and the z-axis
And combining at least a few parallel to the x-axis.
Also generate one deflection electric field, whereby the first column
The at least two electrons of the set of electron beams in
Deflecting the beam parallel within the deflection range along said y-axis
And wherein the set of parallel beams emits
A set of images of a light source is formed on the workpiece plane.
Wherein said magnetic field is in front of said forming position and said workpiece plane.
A size associated with the position of the workpiece on the z-axis;
An image in which the set of images is substantially uniform along the y-axis
Traverse the work plane at a distance, thereby
The at least two electron beams of the set of electron beams are
All traveling in a parallel path, the parallel path being the light source
Parallel to the z-axis between the plane and the beam shaping plane
Wherein the parallel path is the beam shaping plane and the
Have a common angle to the z-axis between the workpiece planes
Step, supporting the workpiece by stage means;
And a step for moving along the x-axis in the plane of the workpiece.
And the set of subfields simultaneously on the workpiece
System synchronized with the stage means for writing to the stage
A step of controlling the set of electron beams by control means.
And methods that include: (40) The deflector electrode of the beam shaping deflector array
Converts the individual electron beams of the set of electron beams to the one
Deflection of a set of electron beams independently of other electron beams
Electrically connected to a set of beam shaping deflector driving means;
Stored to form an array of shaped beams
For the corresponding beam shaping aperture according to the data
Simultaneously deflect individual electron beams of said set of electron beams
The method according to (39), further including the step of causing
Law. (41) The uniform magnetic field and the deflection electric field combine to
The set of electronic beams being greater than one half of the light source spacing;
To establish a maximum deflection of the electron beam of the
The set of electron beams has a continuous deflection range and
The beam shaping plane in the area of the switching deflector and
At least two stitches arranged between crop planes
Stitching at least one row of scanning deflector electrodes
Stitching aperture further comprising a deflector array
Are spaced along the y-axis at the light source spacing;
And matched with a corresponding light source in the emitter array,
The stitching deflection of the beam shaping deflector array
Electrode is electrically connected to a set of stitching deflector driving means.
And the electron beam is close to the maximum deflection
In addition, beam deflection impinges on adjacent subfields.
Responsive to the stored correction data to adjust
Deflecting individual electron beams of the set of electron beams
The method according to (39), comprising a step. (42) The uniform magnetic field and the deflecting electric field combine to
The set of electronic beams being greater than one half of the light source spacing;
To establish a maximum deflection of the electron beam of the
The set of electron beams has a continuous deflection range and
The beam shaping plane in the area of the switching deflector and
At least two stitches arranged between crop planes
Stitching at least one row of scanning deflector electrodes
Stitching aperture further comprising a deflector array
Are spaced along the y-axis at the light source spacing;
And matched with a corresponding light source in the emitter array,
The stitching deflection of the beam shaping deflector array
Electrode is electrically connected to a set of stitching deflector driving means.
And the electron beam is close to the maximum deflection
In addition, beam deflection impinges on adjacent subfields.
Responsive to the stored correction data to adjust
Deflecting individual electron beams of the set of electron beams
The method according to (39), comprising a step. (43) The emitter array, the molded array, and
And the beam shaping deflector arrays are all
Having at least two rows of elements aligned at
The deflector array has at least three elements,
The corresponding module in the first of the at least two columns
At least two of the patterns written by the
In the corresponding module in the second of the columns
And further steps to average the matching errors.
The method according to the above (39), which comprises: (44) The emitter array, the shaped array, and
And the beam shaping deflector arrays are all
Having at least two rows of elements aligned at
The deflector array has at least three elements,
At least the corresponding module in the first of the two columns
The pattern written in the at least two columns
Repeat in the corresponding module in the second column,
The above, further comprising the step of averaging the matching error more
The method according to (40). (45) the emitter array, the shaped array, and
And the beam shaping deflector arrays are all
Having at least two rows of elements aligned at
The deflector array has at least three elements,
At least the corresponding module in the first of the two columns
The pattern written in the at least two columns
Repeat in the corresponding module in the second column,
The above, further comprising the step of averaging the matching error more
The method according to (41). (46) the emitter array, the shaped array, and
And the beam shaping deflector arrays are all
Having at least two rows of elements aligned at
The deflector array has at least three elements,
At least the corresponding module in the first of the two columns
The pattern written in the at least two columns
Repeat in the corresponding module in the second column,
The above, further comprising the step of averaging the matching error more
The method according to (42). (47) The chip width along the y-axis and the chip width along the x-axis
Patterns for integrated circuit chips with different chip lengths
The method according to (39), wherein the writing is performed.
Subfield covers the tip width on the workpiece
At least two of said at least two electron emission light sources
One row contains several light sources related to the light source interval.
And when the stage moves by one row interval, the one set
Subfield covers the tip length on the workpiece
As described above, at least two of the at least two electron emission light sources
Also in the row spacing where two rows separate two adjacent rows
Having several rows associated therewith, said stage means being the first
And move the stage along the x-axis.
And scans the stage means in the second channel.
And move the stage along the x-axis
Scans one row at a time and moves the stage.
And write the pattern of multiple chips
By repeating the steps of scanning the stage,
Step-and-step the pattern of the plurality of chips.
A method comprising the step of continuously writing in a scanning manner. (48) The chip width along the y-axis and the chip width along the x-axis
Patterns for integrated circuit chips with different chip lengths
The method according to (40), wherein the writing is performed.
Subfield covers the tip width on the workpiece
At least two of said at least two electron emission light sources
One row contains several light sources related to the light source interval.
And when the stage moves by one row interval, the one set
Subfield covers the tip length on the workpiece
As described above, at least two of the at least two electron emission light sources
Also in the row spacing where two rows separate two adjacent rows
Having several rows associated therewith, said stage means being the first
And move the stage along the x-axis.
And scans the stage means in the second channel.
And move the stage along the x-axis
Scans one row at a time and moves the stage.
And write the pattern of multiple chips
By repeating the steps of scanning the stage,
Step-and-step the pattern of the plurality of chips.
A method comprising the step of continuously writing in a scanning manner. (49) The chip width along the y-axis and the chip width along the x-axis
Patterns for integrated circuit chips with different chip lengths
The method according to the above (41), wherein the one set is written.
Subfield covers the tip width on the workpiece
At least two of said at least two electron emission light sources
One row contains several light sources related to the light source interval.
And when the stage moves by one row interval, the one set
Subfield covers the tip length on the workpiece
As described above, at least two of the at least two electron emission light sources
Also in the row spacing where two rows separate two adjacent rows
Having several rows associated therewith, said stage means being the first
And move the stage along the x-axis.
And scans the stage means in the second channel.
And move the stage along the x-axis
Scans one row at a time and moves the stage.
And write the pattern of multiple chips
By repeating the steps of scanning the stage,
Step-and-step the pattern of the plurality of chips.
A method comprising the step of continuously writing in a scanning manner. (50) The chip width along the y-axis and the chip width along the x-axis
Patterns for integrated circuit chips with different chip lengths
42. The method according to (42), wherein said one set is written.
Subfield covers the tip width on the workpiece
At least two of said at least two electron emission light sources
One row contains several light sources related to the light source interval.
And when the stage moves by one row interval, the one set
Subfield covers the tip length on the workpiece
As described above, at least two of the at least two electron emission light sources
Also in the row spacing where two rows separate two adjacent rows
Having several rows associated therewith, said stage means being the first
And move the stage along the x-axis.
And scans the stage means in the second channel.
And move the stage along the x-axis
Scans one row at a time and moves the stage.
And write the pattern of multiple chips
By repeating the steps of scanning the stage,
Step-and-step the pattern of the plurality of chips.
A method comprising the step of continuously writing in a scanning manner. (51) For an integrated circuit wafer including a plurality of integrated circuit chips
In the system according to the above (39), which writes the pattern of
Wherein the wafer has a wafer width along the y-axis and
A wafer length along the x-axis;
Field covers the wafer width on the integrated circuit wafer
At least two of said at least two electron emission light sources
One row contains several light sources related to the light source interval.
And the stage has a stage distance equal to the wafer length.
The entire wafer in a single pass
The system to be written. (52) For an integrated circuit wafer including a plurality of integrated circuit chips
In the system according to the above (40), which writes the pattern of
Wherein the wafer has a wafer width along the y-axis and
A wafer length along the x-axis;
Field covers the wafer width on the integrated circuit wafer
At least two of said at least two electron emission light sources
One row contains several light sources related to the light source interval.
And the stage has a stage distance equal to the wafer length.
The entire wafer in a single pass
The system to be written. (53) For an integrated circuit wafer including a plurality of integrated circuit chips
In the system according to (41), which writes the pattern
Wherein the wafer has a wafer width along the y-axis and
A wafer length along the x-axis;
Field covers the wafer width on the integrated circuit wafer
At least two of said at least two electron emission light sources
One row contains several light sources related to the light source interval.
And the stage has a stage distance equal to the wafer length.
The entire wafer in a single pass
The system to be written. (54) For an integrated circuit wafer including a plurality of integrated circuit chips
In the system according to the above (42), which writes the pattern of
Wherein the wafer has a wafer width along the y-axis and
A wafer length along the x-axis;
Field covers the wafer width on the integrated circuit wafer
At least two of said at least two electron emission light sources
One row contains several light sources related to the light source interval.
And the stage has a stage distance equal to the wafer length.
The entire wafer in a single pass
The system to be written. (55) A set of subfigures extending along the x-axis on the workpiece
Direct writing shaped beam electron writing parallel
In a beam system, the source plane perpendicular to the z-axis
Before extending from the plane to the workpiece plane perpendicular to the z-axis
Means for establishing a substantially uniform magnetic field parallel to the z-axis
Wherein the light source plane and the workpiece plane are z
Means for separating by less than 20 cm along the axis;
Emitter position on the z-axis and the z-axis and the x-axis
Light sources separated by light source intervals along the y-axis perpendicular to
At least two power sources located in the light source plane
A light source location comprising at least one row of sub-emitters;
Extends along the y-axis by at least a chip width distance,
A set of at least two beams parallel to the z-axis
At least guided along said axis towards said workpiece plane
Generating a set of at least two electron beams, thereby
The set of sub-flanges covering at least the chip width distance.
Field is written on the workpiece in a single pass
The mitter array and the molding position in the beam forming plane.
at least two beam shaping electrodes arranged along the z-axis;
A shaped array of at least one row of apertures,
The beam shaping aperture extends along the y-axis to the light source
And in the emitter array
A shaped array matching the corresponding light source of the light source and the light source plane
And the beam shaping plane, thereby extending the z-axis
Establishes an accelerating voltage distribution along
A first electric field means for generating a smooth accelerating electric field,
The parallel electric field and the magnetic field are related to each other and
And a size associated with the molding position and the molding position.
This causes the set of parallel beams to move into the beam shaping plane.
A first electric field forming a set of images of the emission light source
Means, the light source plane in the beam shaping deflector area and the
At least two deflections located between the beam shaping planes
Beam shaping deflector in at least one row of detector modules
An array spaced along the y-axis between the light sources.
And a corresponding light source in the emitter array
Having a matched beam shaping deflector aperture therein;
Each of the deflector modules comprises a set of beam shaping deflector drivers.
The one set of electron beams electrically connected to the driving means.
Each electron beam to another electron beam of the set of electron beams.
A deflector electrode that deflects independently of the system,
Said set of electrons for a corresponding beam shaping aperture
The deflection of the individual electron beams of the beam is
A beam shaping deflector array forming an array, and two pairs of
Each of said beam shaping deflectors including lithographically defined deflection electrodes
A module, said two pairs of lithographically defined deflections
A first pair of electrodes and a first lithographically defined connection member;
Are arranged along a first direction in a first electrode plane.
Wherein the first pair of connection members is lithographically defined
Between a first pair of counter electrodes and a first set of electrode voltage drive means
A second pair of said lithographically defined deflection electrodes
Along the z-axis in the plane of the second electrode,
Lithography arranged along a second direction in a polar plane
A lithographic arrangement disposed with a second set of defined connecting members;
A second set of luffy-defining connection members is said lithographically-defined
A second pair of deflection electrodes and a second set of electrode voltage driving means;
And the first direction and the second direction are connected to each other.
Each of said beam shaping deflector modules at right angles to
The beam shaping module further including at least three insulating layers.
Wherein the first insulating layer corresponds to the first electrode plane.
A second insulating layer disposed above and in front of the first electrode plane.
And a third insulating layer disposed between the second electrode planes.
Located below the second electrode plane, wherein all of said first and second
2, a third insulating layer, first and second pairs of the electrodes,
And the first and second pairs of connection members are beam-shaping biased.
Combined with each other in a complex
The set of beam-shaping apertures defined by the
The bead having one beam shaping aperture therein.
Beam shaping module and beam shaping along the z-axis
Between the plane and the workpiece plane parallel to the y-axis.
And at least one of the set of electron beams
At least one of said set of electron beams in a first one of two rows
A deflector that combines two electron beams along the x-axis.
A ray, electrically connected to the deflector array,
The at least two of the set of electron beams in a row
Deflects the electron beam in parallel within the deflection range along the y-axis
A set of at least one parallel to the x-axis
A second electric field means for establishing a deflection electric field, said second electric field means comprising:
The electric field and the magnetic field are related to each other and
And a workpiece position on the z-axis of the workpiece plane.
Having a size such that the set of parallel beams
Forming a set of images of the emission light source on the workpiece plane
And the set of images is substantially uniform along the y-axis.
Intersect with the work plane at a certain image interval,
The at least two beams of the set of electron beams
All the child beams travel in a parallel path, and the parallel path
Is in the z-axis between the light source plane and the beam shaping plane
The parallel path is parallel to the beam shaping
A common angle between the plane and the workpiece plane with respect to the z-axis
Second electric field means having a degree of
Support and move the workpiece in the workpiece plane below
Stage means and a set of subfields
In synchronization with the stage means to write in parallel on top
System control means for controlling the set of electron beams.
Including system. (56) At least three bias electrodes and contacts
DC biasing means connected to the first
Bias electrode position and disposed on the first insulating layer
Connected to the biasing means, and connected to the first
Match the corresponding value of the acceleration voltage distribution at the position of the ground electrode
First lithography biased by a first electrode bias voltage
A graphic defining bias electrode and a third electrode along the z-axis.
Bias electrode position and disposed below the third insulating layer
Connected to the bias means, and connected to the third
Match the corresponding value of the acceleration voltage distribution at the position of the ground electrode
Third lithography biased by a third electrode bias voltage
Further comprising a lithographically defined bias electrode;
The insulating layer is divided into a second upper insulating layer and a second lower insulating layer.
Wherein the second lithographically defined bias electrode is
A second bias electrode location along and the second upper part
The bias disposed between the insulating layer and the lower insulating layer;
Connected to the means and before the second bias electrode position
A second electrode bias corresponding to the corresponding value of the acceleration voltage distribution.
Biased with a bias voltage, the first and second
A luffy defining deflection electrode is connected to the biasing means,
And the acceleration voltage distribution on the first and second electrode planes
And second electrode biases corresponding to corresponding values of
Biased with a voltage, and all the first, second, and third
A lithographically defined bias electrode is provided for the beam shaping deflection.
Included in the composite structure and defined by lithography
The one beam of the set of beam shaping apertures
Described in (55) above, having a film forming aperture therein.
On-board system. (57) The deflecting module is configured to control the two pairs of lithographs.
In said first pair of defining deflection electrodes and in said first direction.
The first of the lithographically defined connection members disposed along
Connected to the biasing means on opposite sides of the pair of
At least two risogs located in the first electrode plane
A first set of luffy-defining shielding electrodes;
The second pair of fi-defining deflection electrodes and the second direction
The first of the lithographically defined connecting members arranged along
Connected to said biasing means on opposite sides of the two pairs and
At least two lithography elements arranged in the second electrode plane;
A second set of graphically defined shielding electrodes,
A first set of lithographically defined shielding electrodes is provided by the first lithography.
The biasing means being separated from the deflecting electrode
And is biased by the first electrode bias voltage.
Wherein the second set of lithographically defined shielding electrodes is
A bias electrode separated from the lithographically defined second electrode;
Connected to a second stage and biased by the second electrode bias voltage.
Applied to the lithographically defined deflection electrode
(56) the interference from the applied deflection signal is reduced.
System. (58) first and second lithographically defined deflection electrodes;
Two pairs of electrode electrodes are exposed to the beam shaping aperture.
A first, second, and third bias having a partial surface
Bias when electrodes are exposed to the beam shaping aperture
An electrode aperture surface, wherein the electrode aperture surface is
In the first and second xz aperture planes and in the first and second
And a beam shaping aperture in the second yz aperture plane
Collectively defining the tea surface, the first, second, and third
Each edge layer is exposed to said beam shaping aperture;
And the xz aperture plane and the front in the xy plane.
The recess is recessed from the yz aperture plane by the insulation recess distance.
The system according to (55), having an insulating aperture surface.
Stem. (59) When the insulation recess distance is less than about 100 microns.
The system according to (58). (60) First and second lithographically defined deflection electrodes;
Two pairs of electrode electrodes are exposed to the beam shaping aperture.
A first, second, and third bias having a partial surface
Bias when electrodes are exposed to the beam shaping aperture
An electrode aperture surface, wherein the electrode aperture surface is
In the first and second xz aperture planes and in the first and second
And a beam shaping aperture in the second yz aperture plane
Collectively defining the tea surface, the first, second, and third
Each edge layer is exposed to said beam shaping aperture;
And the xz aperture plane and the front in the xy plane.
The recess is recessed from the yz aperture plane by the insulation recess distance.
The system according to (56), having an insulating aperture surface.
Stem. (61) When the insulation recess distance is less than about 100 microns.
The system according to (60) above. (62) First and second lithographically defined deflection electrodes;
Two pairs of electrode electrodes are exposed to the beam shaping aperture.
A first, second, and third bias having a partial surface
Bias when electrodes are exposed to the beam shaping aperture
An electrode aperture surface, wherein the electrode aperture surface is
In the first and second xz aperture planes and in the first and second
And a beam shaping aperture in the second yz aperture plane
Collectively defining the tea surface, the first, second, and third
Each edge layer is exposed to said beam shaping aperture;
And the xz aperture plane and the front in the xy plane.
The recess is recessed from the yz aperture plane by the insulation recess distance.
The system according to (57), having an insulating aperture surface.
Stem. (63) The insulation recess distance is less than about 100 microns.
The system according to (62). (64) The uniform magnetic field and the deflecting electric field combine to form
The set of electronic beams being greater than one half of the light source spacing;
To establish a maximum deflection of the electron beam of the
Wherein the set of electron beams has a continuous deflection range.
The system according to (55). (65) The uniform magnetic field and the deflection electric field are combined to
The set of electronic beads smaller than one half of the light source interval.
To establish a maximum deflection of the electron beam of the
The set of electron beams is coupled to a first of the at least one row.
Discontinuity with gaps between adjacent beams in a row
The emitter array and the shaped electrode.
Ray and the beamforming deflector array are all elements
At least two columns of which the second column is
Located midway along the y-axis between the positions of the elements of the first row
And the deflector array has a reduced electron beam.
It has at least three elements, whereby the elements of said second row are
The element according to (55), wherein the element fills a gap in the range.
System. (66) the emitter array, the shaped array, and
And the beam shaping deflector arrays are all
Having at least two rows of elements aligned at
The deflector array has at least three elements, whereby
A corresponding module in a second one of the at least two rows.
Corresponding to a first column of said at least two columns
Repeat the pattern written by the module,
According to the above (55), the matching error is averaged thereby.
System. (67) The beam shaping array of electrodes is at least two sets
Of the first pair of electrodes, the first of which is the first pair of electrodes.
A first direction in the first plane along the z-axis in the plane
With a first pair of connecting members arranged along the direction
And a second pair of which is the z-axis in a second plane.
Along the second direction in the second plane
The first pair of connecting members,
Direction and the second direction are at right angles to each other,
A first direction forms an acute angle with the x-axis and the second direction
The direction forms the acute angle with respect to the y-axis, and
Shaped apertures spaced along the y-axis at the light source spacing
A corresponding light source arranged and in the emitter array
The at least two sets of two pairs of electrodes are
Separated by the molding separation distance associated with the acute angle,
The system according to (55). (68) The uniform magnetic field and the deflection electric field combine to form
The set of electronic beams being greater than one half of the light source spacing;
To establish a maximum deflection of the electron beam of the
Wherein the set of electron beams has a continuous deflection range.
The system according to (56). (69) The uniform magnetic field and the deflection electric field combine to
The set of electronic beads smaller than one half of the light source interval.
To establish a maximum deflection of the electron beam of the
The set of electron beams is coupled to a first of the at least one row.
Discontinuity with gaps between adjacent beams in a row
The emitter array and the shaped electrode.
Ray and the beamforming deflector array are all elements
At least two columns of which the second column is
Intermediate the positions of the electron beams in the first row along the y-axis
And the deflector array has fewer elements.
It has at least three elements, whereby the elements of said second row are
(56). The element as described in (56) above, wherein the element fills a gap in the range.
System. (70) The emitter array, the shaped array, and
And the beam shaping deflector arrays are all
Having at least two rows of elements aligned at
The deflector array has at least three elements, whereby
A corresponding module in a second one of the at least two rows.
Corresponding to a first column of said at least two columns
Repeat the pattern written by the module,
The average of the matching errors is thereby averaged. (56)
System. (71) At least two sets of the beam shaping array of electrodes
Of the first pair of electrodes, the first of which is the first pair of electrodes.
A first direction in the first plane along the z-axis in the plane
With a first pair of connecting members arranged along the direction
And a second pair of which is the z-axis in a second plane.
Along the second direction in the second plane
The first pair of connecting members,
Direction and the second direction are at right angles to each other,
A first direction forms an acute angle with the x-axis and the second direction
The direction forms the acute angle with respect to the y-axis, and
Shaped apertures spaced along the y-axis at the light source spacing
A corresponding light source arranged and in the emitter array
The at least two sets of two pairs of electrodes are
Separated by the molding separation distance associated with the acute angle,
The system according to (56). (72) When the uniform magnetic field and the deflection electric field are combined,
The set of electronic beams being greater than one half of the light source spacing;
To establish a maximum deflection of the electron beam of the
Wherein the set of electron beams has a continuous deflection range.
The system according to (57). (73) The uniform magnetic field and the deflection electric field are combined to
The set of electronic beads smaller than one half of the light source interval.
To establish a maximum deflection of the electron beam of the
The set of electron beams is coupled to a first of the at least one row.
Discontinuity with gaps between adjacent beams in a row
The emitter array and the shaped electrode.
Ray and the beamforming deflector array are all elements
At least two columns of which the second column is
Located midway along the y-axis between the positions of the elements of the first row
And the deflector array has at least
It has three elements, whereby the elements of the second row are
The system according to the above (57), which fills a gap within the range described above.
Tem. (74) The emitter array, the shaped array, and
And the beam shaping deflector arrays are all
Having at least two rows of elements aligned at
The deflector array has at least three elements, whereby
A corresponding module in a second one of the at least two rows.
Corresponding to a first column of said at least two columns
Repeat the pattern written by the module,
As described in (57) above, the matching error is averaged.
System. (75) at least two sets of said beam shaping arrays of electrodes
Of the first pair of electrodes, the first of which is the first pair of electrodes.
A first direction in the first plane along the z-axis in the plane
With a first pair of connecting members arranged along the direction
And a second pair of which is the z-axis in a second plane.
Along the second direction in the second plane
The first pair of connecting members,
Direction and the second direction are at right angles to each other,
A first direction forms an acute angle with the x-axis and the second direction
The direction forms the acute angle with respect to the y-axis, and
Shaped apertures spaced along the y-axis at the light source spacing
A corresponding light source arranged and in the emitter array
The at least two sets of two pairs of electrodes are
Separated by the molding separation distance associated with the acute angle,
The system according to (57). (76) The uniform magnetic field and the deflection electric field combine to
The set of electronic beams being greater than one half of the light source spacing;
To establish a maximum deflection of the electron beam of the
Wherein the set of electron beams has a continuous deflection range.
The system according to (58). (77) The uniform magnetic field and the deflecting electric field combine to
The set of electronic beads smaller than one half of the light source interval.
To establish a maximum deflection of the electron beam of the
The set of electron beams is coupled to a first of the at least one row.
Discontinuity with gaps between adjacent beams in a row
The emitter array and the shaped electrode.
Ray and the beamforming deflector array are all elements
At least two columns of which the second column is
Located midway along the y-axis between the positions of the elements of the first row
And the deflector array has at least
It has three elements, whereby the elements of the second row are
The system according to the above (58), which fills a gap within the above range.
Tem. (78) the emitter array, the shaped array, and
And the beam shaping deflector arrays are all
Having at least two rows of elements aligned at
The deflector array has at least three elements, whereby
A corresponding module in a second one of the at least two rows.
Corresponding to a first column of said at least two columns
Repeat the pattern written by the module,
According to (58), the matching error is thereby averaged.
System. (79) The beam shaping array of electrodes is at least two sets
Of the first pair of electrodes, the first of which is the first pair of electrodes.
A first direction in the first plane along the z-axis in the plane
With a first pair of connecting members arranged along the direction
And a second pair of which is the z-axis in a second plane.
Along the second direction in the second plane
The first pair of connecting members,
Direction and the second direction are at right angles to each other,
A first direction forms an acute angle with the x-axis and the second direction
The direction forms the acute angle with respect to the y-axis, and
Shaped apertures spaced along the y-axis at the light source spacing
A corresponding light source arranged and in the emitter array
The at least two sets of two pairs of electrodes are
Separated by the molding separation distance associated with the acute angle,
The system according to (58). (80) The chip width along the y-axis and the chip width along the x-axis
Patterns for integrated circuit chips with different chip lengths
The system according to (55), wherein writing is performed.
A set of subfields determines the tip width on the workpiece
Less of the at least two electron emission light sources to cover
Several light sources, one of which is associated with the light source spacing
And when the stage moves by one row interval,
A set of subfields is the length of the tip on the workpiece
A small number of said at least two electron emission light sources to cover
At least two columns separate two adjacent columns between said columns
Having several rows associated with the septum, said stage means and
And the system control means includes a plurality of chip patterns.
Write continuously in a step-and-scan manner
Stem. (81) The chip width along the y-axis and the chip width along the x-axis
Patterns for integrated circuit chips with different chip lengths
The system according to (56), wherein writing is performed.
A set of subfields determines the tip width on the workpiece
Less of the at least two electron emission light sources to cover
Several light sources, one of which is associated with the light source spacing
And when the stage moves by one row interval,
A set of subfields is the length of the tip on the workpiece
A small number of said at least two electron emission light sources to cover
At least two columns separate two adjacent columns between said columns
Having several rows associated with the septum, said stage means and
And the system control means includes a plurality of chip patterns.
Write continuously in a step-and-scan manner
Stem. (82) The chip width along the y-axis and the chip width along the x-axis
Patterns for integrated circuit chips with different chip lengths
The system according to (57), wherein writing is performed.
A set of subfields determines the tip width on the workpiece
Less of the at least two electron emission light sources to cover
Several light sources, one of which is associated with the light source spacing
And when the stage moves by one row interval,
A set of subfields is the length of the tip on the workpiece
A small number of said at least two electron emission light sources to cover
At least two columns separate two adjacent columns between said columns
Having several rows associated with the septum, said stage means and
And the system control means includes a plurality of chip patterns.
Write continuously in a step-and-scan manner
Stem. (83) The chip width along the y-axis and the chip width along the x-axis
Patterns for integrated circuit chips with different chip lengths
The system according to (58), wherein writing is performed.
A set of subfields determines the tip width on the workpiece
Less of the at least two electron emission light sources to cover
Several light sources, one of which is associated with the light source spacing
And when the stage moves by one row interval,
A set of subfields is the length of the tip on the workpiece
A small number of said at least two electron emission light sources to cover
At least two columns separate two adjacent columns between said columns
Having several rows associated with the septum, said stage means and
And the system control means includes a plurality of chip patterns.
Write continuously in a step-and-scan manner
Stem. (84) For an integrated circuit wafer including a plurality of integrated circuit chips
The system according to (55), which writes the pattern of
Wherein the wafer has a wafer width along the y-axis and
A wafer length along the x-axis;
Field covers the wafer width on the integrated circuit wafer
At least two of said at least two electron emission light sources
One row contains several light sources related to the light source interval.
And the stage has a stage distance equal to the wafer length.
The entire wafer in a single pass
The system to be written. (85) For an integrated circuit wafer including a plurality of integrated circuit chips
The system according to (56), which writes the pattern of
Wherein the wafer has a wafer width along the y-axis and
A wafer length along the x-axis;
Field covers the wafer width on the integrated circuit wafer
At least two of said at least two electron emission light sources
One row contains several light sources related to the light source interval.
And the stage has a stage distance equal to the wafer length.
The entire wafer in a single pass
The system to be written. (86) For integrated circuit wafer including a plurality of integrated circuit chips
The system according to (57), which writes the pattern of
Wherein the wafer has a wafer width along the y-axis and
A wafer length along the x-axis;
Field covers the wafer width on the integrated circuit wafer
At least two of said at least two electron emission light sources
One row contains several light sources related to the light source interval.
And the stage has a stage distance equal to the wafer length.
The entire wafer in a single pass
The system to be written. (87) For integrated circuit wafers including a plurality of integrated circuit chips
The system according to (58), which writes the pattern of
Wherein the wafer has a wafer width along the y-axis and
A wafer length along the x-axis;
Field covers the wafer width on the integrated circuit wafer
At least two of said at least two electron emission light sources
One row contains several light sources related to the light source interval.
And the stage has a stage distance equal to the wafer length.
The entire wafer in a single pass
The system to be written.
【図1】システムの単一のモジュールの透視図である。FIG. 1 is a perspective view of a single module of the system.
【図2】図1に示される1組のモジュールの部分絵画部
分概略図である。FIG. 2 is a partial pictorial partial schematic view of the set of modules shown in FIG. 1;
【図3】偏向プレートの相互接続の正面図である。FIG. 3 is a front view of the interconnection of deflection plates.
【図4】偏向プレートの形成の詳細図である。FIG. 4 is a detailed view of the formation of a deflection plate.
【図5】偏向プレートの形成の詳細図である。FIG. 5 is a detailed view of the formation of a deflection plate.
【図6】本発明の一実施形態の全体図である。FIG. 6 is an overall view of one embodiment of the present invention.
【図7】ウエハ書込み表面上のビームによって描かれた
経路を示す図である。FIG. 7 shows the path drawn by the beam on the wafer writing surface.
【図8】ウエハ書込み表面上のビームによって描かれた
経路を示す図である。FIG. 8 shows the path drawn by the beam on the wafer writing surface.
【図9】ウエハ書込み表面上のビームによって描かれた
経路を示す図である。FIG. 9 shows a path drawn by a beam on a wafer writing surface.
1 基板 4 ウエハ 5 電極 6 電極 7 電極アレイ 8 電極アレイ 9 電極アレイ 12 電子エミッタ 20 プレート 21 プレート 22 アパーチャ 23 アパーチャ 24 イメージ 25 イメージ 31 導電層 32 導電層 33 導電層 34 導電層 35 導電層 40 バイアス・コントローラ 41 電源 42 電源 43 電源 44 パターン記憶装置 45 パターン・システム・コントローラ 46 成形コントローラ 47 主偏向コントローラ 48 ステージ・コントローラ 51 ビーム 52 ビーム 53 ビーム 54 ビーム 61 遮蔽電極 62 偏向器電極 62−1 導体 62−2 導体 63 偏向器電極 63−1 導体 64 偏向器電極 64−1 導体 65 偏向器電極 65−1 導体 65−2 導体 66 偏向器 67 偏向器 68 偏向器 69 偏向器 70 電極 71 電極 72 電極 73 電極 100 モジュール 100−1 モジュール 100−2 モジュール 100−3 モジュール 100−4 モジュール 101ビーム軸 260 絶縁層 500 ステージ 550 ソレノイド 570 磁極片 580 トリム・コイル 590 巻線 600−1 第1の列 600−2 第1の列 600−m 第1の列 601−1 第2の列 601−2 第2の列 601−m 第2の列 650−1 オフセット・アレイ 650−n オフセット・アレイ 651−1 オフセット・アレイ 651−n オフセット・アレイ 1 Substrate 4 Wafer 5 Electrode 6 Electrode 7 Electrode Array 8 Electrode Array 9 Electrode Array 12 Electron Emitter 20 Plate 21 Plate 22 Aperture 23 Aperture 24 Image 25 Image 31 Conductive Layer 32 Conductive Layer 33 Conductive Layer 34 Conductive Layer 35 Conductive Layer 40 Bias Controller 41 Power supply 42 Power supply 43 Power supply 44 Pattern storage device 45 Pattern system controller 46 Molding controller 47 Main deflection controller 48 Stage controller 51 Beam 52 Beam 53 Beam 54 Beam 61 Shielding electrode 62 Deflector electrode 62-1 Conductor 62-2 Conductor 63 Deflector electrode 63-1 Conductor 64 Deflector electrode 64-1 Conductor 65 Deflector electrode 65-1 Conductor 65-2 Conductor 66 Deflector 67 Deflector 68 Deflector 69 Deflector 70 Pole 71 electrode 72 electrode 73 electrode 100 module 100-1 module 100-2 module 100-3 module 100-4 module 101 beam axis 260 insulating layer 500 stage 550 solenoid 570 magnetic pole piece 580 trim coil 590 winding 600-1 first Column 600-2 first column 600-m first column 601-1 second column 601-2 second column 601-m second column 650-1 offset array 650-n offset array 651 -1 offset array 651-n offset array
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロドニー・エイ・ケンドール アメリカ合衆国06877 コネチカット州 リッジフィールド セイモア・レーン 24 (56)参考文献 特開 平4−118916(JP,A) 特開 平9−330870(JP,A) 特開 平8−264411(JP,A) 特開 平8−171880(JP,A) 特開 平7−153655(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 7/20 504 INSPEC(DIALOG) WPI(DIALOG)────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Rodney A. Kendall United States 06877 Ridgefield, Connecticut Seymour Lane 24 (56) References JP-A-4-118916 (JP, A) JP-A-9-330870 ( JP, A) JP-A-8-264411 (JP, A) JP-A-8-171880 (JP, A) JP-A-7-153655 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G03F 7/20 504 INSPEC (DIALOG) WPI (DIALOG)
Claims (8)
軸に対して垂直な工作物平面まで延びる前記z軸に対し
て平行な実質上均一な磁界を確立する手段と、 前記電子源平面内の前記z軸上のエミッタ位置に且つ前
記z軸に対して垂直なy軸に沿って電子源間隔だけ分離
した電子源位置に配置された少なくとも2つの電子放出
源の少なくとも1つの列を含み、前記z軸に対して平行
な1組の少なくとも2つのビーム軸に沿って前記工作物
平面に向けて導かれる少なくとも1組の少なくとも2本
の電子ビームを生成するエミッタ・アレイと、 ビーム成形平面内の成形位置に前記z軸に沿って配置さ
れた少なくとも2つのビーム成形アパーチャの少なくと
も1つの列の成形アレイであって、前記y軸に沿って前
記電子源間隔で配置され、かつ前記エミッタ・アレイ中
の対応する電子源と整合する成形アレイと、 前記電子源平面と前記ビーム成形平面の間に延び、前記
z軸に対して平行な平行電界を生成する第1の電界手段
であって、前記平行電界および前記磁界が互いに関連し
かつ前記エミッタ位置および前記成形位置に関連する大
きさを有し、それにより前記1組の平行なビームが前記
ビーム成形平面に前記電子源の1組のイメージを形成す
る第1の電界手段と、 前記電子源平面と前記ビーム成形平面の間のビーム成形
偏向器領域中に配置された少なくとも2つの偏向器電極
の少なくとも1つの列のビーム成形偏向器アレイであっ
て、ビーム成形アパーチャが前記y軸に沿って前記電子
源間隔を置いて配置され、かつ前記エミッタ・アレイ中
の対応する電子源と整合し、前記ビーム成形偏向器アレ
イの前記偏向器電極が、前記1組の電子ビームの個々の
電子ビームを偏向させる1組のビーム成形偏向器駆動手
段に電気的に接続され、それにより対応するビーム成形
アパーチャに対する前記1組の電子ビームの個々の電子
ビームの偏向が成形されたビームのアレイを形成するビ
ーム成形偏向器アレイと、 前記z軸に沿って前記ビーム成形平面と前記工作物平面
の間に前記y軸に対して平行に配置され、かつ前記少な
くとも1つの列のうちの第1の列における前記1組の電
子ビームの少なくとも2本の電子ビームを前記y軸およ
び前記z軸に対して直角なx軸に沿ってまとめる少なく
とも2つの平行偏向器電極の少なくとも1つの列の偏向
器アレイと、 前記偏向器アレイに電気的に接続され、前記x軸に対し
て平行な少なくとも1組の偏向電界を確立し、前記第1
の列の前記1組の電子ビームの前記少なくとも2本の電
子ビームを前記y軸に沿った偏向範囲内で平行に偏向さ
せる第2の電界手段であって、前記1組の平行ビームが
前記電子源の1組のイメージを前記工作物平面に形成す
るように、前記偏向電界および前記磁界が互いに関連
し、かつ前記成形位置および前記工作物平面の前記z軸
上の工作物位置に関連する大きさを有し、前記1組のイ
メージが前記y軸に沿って実質上均一なイメージ間隔を
置いて前記工作物平面を横切り、それにより前記1組の
電子ビームの前記少なくとも2本の電子ビームがすべて
平行な経路中を進み、前記平行な経路が前記電子源平面
と前記ビーム成形平面の間で前記z軸に対して平行であ
り、前記平行な経路が、前記ビーム成形平面と前記工作
物平面の間で前記z軸に対して共通の角度を有する第2
の電界手段と、 前記1組の電子ビームの下で工作物を支持し、かつ動か
すステージ手段と、 1組のサブフィールドを前記工作物上に平行に書き込む
ために前記ステージ手段と同期して前記1組の電子ビー
ムを制御するシステム制御手段とを含む直接書込み電子
ビーム・システム。An electron source plane perpendicular to the z-axis;
Means for establishing a substantially uniform magnetic field parallel to the z-axis extending to a workpiece plane perpendicular to the axis; and an emitter position on the z-axis in the source plane and relative to the z-axis. A set of at least two beams parallel to the z-axis, comprising at least one row of at least two electron emitters located at electron source locations separated by an electron source spacing along a vertical y-axis An emitter array for generating at least one set of at least two electron beams directed along the axis toward the workpiece plane; and at least two emitters positioned along the z-axis at a shaping location in a beam shaping plane. A shaping array of at least one row of one beam shaping aperture, the shaping array being disposed at said source spacing along said y-axis and aligned with a corresponding electron source in said emitter array. A first electric field means for generating a parallel electric field extending between the electron source plane and the beam shaping plane and parallel to the z-axis, wherein the parallel electric field and the magnetic field are associated with each other; First electric field means having a magnitude associated with the emitter location and the shaping location, whereby the set of parallel beams forms a set of images of the electron source in the beam shaping plane; A beam shaping deflector array of at least one row of at least two deflector electrodes disposed in a beam shaping deflector region between an electron source plane and the beam shaping plane, wherein a beam shaping aperture is located in the y-axis. The deflector electrodes of the beam-shaping deflector array are spaced apart along the electron source and are aligned with corresponding electron sources in the emitter array. A beam shaping deflector drive means for deflecting the individual electron beams of the beam, thereby shaping the deflection of the individual electron beams of the set of electron beams relative to the corresponding beam shaping aperture. A beam-shaping deflector array for forming an array of beams formed between the beam-shaping plane and the workpiece plane along the z-axis and parallel to the y-axis; At least one of the at least two parallel deflector electrodes for combining at least two electron beams of the set of electron beams in the first column along an x-axis perpendicular to the y-axis and the z-axis. An array of deflectors, and at least one set of deflection electric fields electrically connected to the deflector array and parallel to the x-axis;
Second electric field means for deflecting the at least two electron beams of the set of electron beams in a row in parallel within a deflection range along the y-axis, wherein the set of parallel beams is the electron beam. The deflection electric field and the magnetic field are related to each other, and a magnitude relative to the shaping position and the workpiece position on the z-axis of the workpiece plane, so as to form a set of images of the source at the workpiece plane. The set of images traverses the workpiece plane at substantially uniform image spacing along the y-axis, such that the at least two electron beams of the set of electron beams are All traveling in parallel paths, wherein the parallel paths are parallel to the z-axis between the electron source plane and the beam shaping plane, and the parallel paths are the beam shaping plane and the workpiece plane. Between the z Second having a common angle with respect to
Field means for supporting and moving a workpiece under the set of electron beams; and synchronizing with the stage means for writing a set of sub-fields in parallel on the workpiece. A system control means for controlling a set of electron beams.
および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて少なくとも
2つの列の要素を有し、前記偏向器アレイが少なくとも
3つの要素を有し、前記システムが、前記少なくとも2
つの列のうちのある列の欠陥モジュールを前記少なくと
も2つの列のうちの別の列の対応するモジュールと交換
できるように、選択されたモジュールを使用不能にする
手段をさらに含む、請求項1に記載のシステム。2. The emitter array, the shaped array,
And the beam shaping deflector array all has at least two rows of elements, the deflector array has at least three elements, and the system comprises:
The method of claim 1, further comprising: disabling a selected module such that a defective module in one of the two columns can be replaced with a corresponding module in another of the at least two columns. The described system.
て、前記電子源間隔の2分の1よりも大きい前記1組の
電子ビームの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それ
により前記1組の電子ビームが連続的な偏向範囲を有す
る、請求項2に記載のシステム。3. The combination of the uniform magnetic field and the deflection electric field to establish a maximum deflection of the set of electron beams of the set of electron beams that is greater than one half of the source spacing. 3. The system of claim 2, wherein the set of electron beams has a continuous deflection range.
て、前記電子源間隔の2分の1よりも小さい前記1組の
電子ビームの前記電子ビームの最大偏向を確立し、それ
により前記1組の電子ビームが、前記少なくとも1つの
列の第1の列の隣接するビーム間の範囲内に間隙を有す
る不連続な偏向範囲を有し、 前記エミッタ・アレイ、前記成形アレイ、および前記ビ
ーム成形偏向器アレイがすべて少なくとも2つの列の要
素を有し、そのうちの第2の列が前記y軸に沿って前記
第1の列の電子ビームの位置の中間に配置された電子ビ
ームを有し、かつ前記偏向器アレイが少なくとも3つの
要素を有し、それにより前記第2の列の要素が前記範囲
内の間隙を充填する、請求項3に記載のシステム。4. A combination of the uniform magnetic field and the deflection electric field to establish a maximum deflection of the set of electron beams of less than one-half of the source spacing, thereby establishing a maximum deflection of the electron beam. A set of electron beams having a discontinuous deflection range having a gap in a range between adjacent beams of a first row of the at least one row; the emitter array, the shaped array, and the beam The shaped deflector arrays all have at least two rows of elements, a second row of which has an electron beam disposed along the y-axis at an intermediate location of the first row of electron beams. 4. The system of claim 3, wherein the deflector array has at least three elements, whereby the elements in the second row fill gaps within the range.
および前記ビーム成形偏向器アレイがすべて、前記電子
光源位置で整合した要素の少なくとも2つの列を有し、
かつ前記偏向器アレイが少なくとも3つの要素を有し、
それにより前記少なくとも2つの列の第2の列の対応す
るモジュールが、前記少なくとも2つの列の第1の列の
対応するモジュールによって書き込まれたパターンを繰
り返し、それにより整合誤差を平均化する、請求項1に
記載のシステム。5. The emitter array, the shaped array,
And the beam shaping deflector arrays all have at least two rows of elements aligned at the electron light source location;
And the deflector array has at least three elements;
The corresponding module of the second column of the at least two columns thereby repeats the pattern written by the corresponding module of the first column of the at least two columns, thereby averaging the alignment error. Item 2. The system according to Item 1.
向電界が結合して、前記電子源間隔の2分の1よりも大
きい前記1組の電子ビームの前記電子ビームの最大偏向
を確立し、それにより前記1組の電子ビームが連続的な
偏向範囲を有する、請求項1に記載のシステム。6. The beam shaping array of electrodes and the deflection field combine to establish a maximum deflection of the electron beam of the set of electron beams that is greater than one half of the electron source spacing. The system of claim 1, wherein the set of electron beams has a continuous deflection range.
フィールドを成形電子ビームで平行に書き込む方法にお
いて、 z軸に対して垂直な電子源平面から前記z軸に対して垂
直な工作物平面まで延びる前記z軸に対して平行な実質
上均一な磁界を確立するステップであって、前記電子源
平面および前記工作物平面が前記z軸に沿って20cm
未満の距離だけ分離されるステップと、 前記電子源平面とビーム成形平面の間に延び、前記z軸
に対して平行な平行電界を生成するステップであって、
前記平行電界および前記磁界が互いに関連しかつエミッ
タ位置および成形位置に関連する大きさを有し、それに
より1組の平行なビームが前記ビーム成形平面に前記電
子源の1組のイメージを形成するステップと、 前記電子源平面内の前記z軸上のエミッタ位置に且つ前
記z軸および前記x軸に対して直角なy軸に沿って電子
源間隔だけ分離された電子源位置に配置された少なくと
も2つの電子源の少なくとも1つの列を含むエミッタ・
アレイから少なくとも1組の少なくとも2本の電子ビー
ムを生成するステップであって、前記電子源位置が、前
記y軸に沿って少なくともチップ幅距離だけ延び、かつ
前記少なくとも1組の少なくとも2本の電子ビームを前
記z軸に対して平行な1組の少なくとも2つのビーム軸
に沿って前記工作物平面に向けて導き、それにより少な
くとも前記チップ幅距離を覆う前記1組のサブフィール
ドが単一のパスで前記工作物上に書き込まれるステップ
と、 前記ビーム成形平面内の成形位置に前記z軸に沿って配
置された少なくとも2つのビーム成形アパーチャの少な
くとも1つの列の成形アレイに向けて前記少なくとも1
組の少なくとも2本の電子ビームを導くステップであっ
て、前記ビーム成形アパーチャが、前記y軸に沿って前
記電子源間隔を置いて配置され、かつ前記エミッタ・ア
レイ中の対応する電子源と整合するステップと、 前記電子源平面と前記ビーム成形平面の間のビーム成形
偏向器領域中に配置された少なくとも2つの偏向器モジ
ュールの少なくとも1つの列のビーム成形偏向器アレイ
の動作によって前記少なくとも1組の少なくとも2本の
電子ビームを前記成形アレイに対して偏向させるステッ
プであって、前記ビーム成形偏向器領域が、その中にビ
ーム成形偏向器アパーチャを有し、前記y軸に沿って前
記電子源間隔を置いて配置され、前記エミッタ・アレイ
中の対応する電子源と整合するステップと、 前記z軸に沿って前記ビーム成形平面と前記工作物平面
の間に前記y軸に対して平行に配置された少なくとも2
つの平行偏向器電極の少なくとも1つの列の偏向器アレ
イ中に前記1組の少なくとも2本の電子ビームを導き、
前記少なくとも1つの列のうちの第1の列中の前記1組
の電子ビームの少なくとも2本の電子ビームを前記y軸
および前記z軸に対して垂直なx軸に沿ってまとめるス
テップと、 前記x軸に対して平行な少なくとも1つの偏向電界を生
成し、それにより前記第1の列中の前記1組の電子ビー
ムの前記少なくとも2本の電子ビームを前記y軸に沿っ
た偏向範囲内で平行に偏向させるステップであって、前
記1組の平行ビームが前記電子源の1組のイメージを前
記工作物平面に形成するように、前記磁界が前記成形位
置および前記工作物平面の前記z軸上の工作物位置に関
連する大きさを有し、前記1組のイメージが前記y軸に
沿って実質上均一なイメージ間隔を置いて前記工作物平
面を横切り、それにより前記1組の電子ビームの前記少
なくとも2本の電子ビームがすべて平行な経路中を進
み、前記平行な経路が前記光源平面と前記ビーム成形平
面の間で前記z軸に対して平行であり、前記平行な経路
が、前記ビーム成形平面と前記工作物平面の間で前記z
軸に対して共通の角度を有するステップと、 前記工作物をステージ手段により支持し、かつ前記工作
物平面内で前記x軸に沿って動かすステップと、 前記1組のサブフィールドを前記工作物上に同時に書き
込むために前記ステージ手段と同期したシステム制御手
段によって前記1組の電子ビームを制御するステップと
を含む方法。7. A method for writing a set of subfields extending along an x-axis on a workpiece in parallel with a shaped electron beam, comprising: a source plane perpendicular to the z-axis; Establishing a substantially uniform magnetic field parallel to the z-axis extending to the workpiece plane, wherein the source plane and the workpiece plane are 20 cm along the z-axis.
Generating a parallel electric field extending between the source plane and the beam shaping plane and parallel to the z-axis;
The parallel electric field and the magnetic field have magnitudes related to each other and to an emitter position and a shaping position, such that a set of parallel beams forms a set of images of the electron source at the beam shaping plane. At least an electron source located at an emitter position on the z-axis in the electron source plane and at an electron source position separated by an electron source interval along a y-axis perpendicular to the z-axis and the x-axis. An emitter comprising at least one column of two electron sources;
Generating at least one set of at least two electron beams from the array, wherein the electron source locations extend at least a chip width distance along the y-axis and the at least one set of at least two electrons. A beam is directed toward the workpiece plane along a set of at least two beam axes parallel to the z-axis, such that the set of subfields covering at least the tip width distance is a single pass Writing on the workpiece at; and forming the at least one beam into a forming array of at least one row of at least two beam forming apertures disposed along the z-axis at a forming position in the beam forming plane.
Directing a set of at least two electron beams, wherein the beam shaping apertures are spaced apart from the source along the y-axis and aligned with corresponding electron sources in the emitter array. And at least one set of beam shaping deflector arrays of at least one row of at least two deflector modules located in a beam shaping deflector area between the source plane and the beam shaping plane. Deflecting at least two of the electron beams with respect to the shaping array, wherein the beam shaping deflector region has a beam shaping deflector aperture therein and along the y-axis the electron source. Spaced and aligned with corresponding electron sources in the emitter array; and forming the beam along the z-axis. At least disposed parallel to the y axis between the surface and the workpiece plane 2
Directing said set of at least two electron beams into a deflector array of at least one row of one parallel deflector electrode;
Combining at least two electron beams of the set of electron beams in a first of the at least one column along an x-axis perpendicular to the y-axis and the z-axis; generating at least one deflection electric field parallel to the x-axis, thereby causing the at least two electron beams of the set of electron beams in the first row to lie within a deflection range along the y-axis; Deflecting parallel, wherein the magnetic field is applied to the shaping position and the z-axis of the workpiece plane such that the set of parallel beams forms a set of images of the electron source at the workpiece plane. A set of images traversing the workpiece plane at substantially uniform image spacing along the y-axis, the set of images having a size associated with the upper workpiece position, whereby the set of electron beams Said at least All two electron beams travel in a parallel path, the parallel path is parallel to the z-axis between the light source plane and the beam shaping plane, and the parallel path is the beam shaping The z between the plane and the workpiece plane
Having a common angle with respect to an axis; supporting the workpiece by stage means and moving along the x-axis in the workpiece plane; and placing the set of subfields on the workpiece. Controlling said set of electron beams by system control means synchronized with said stage means for simultaneously writing to said stage.
フィールドを平行に書き込む分散直接書込み成形ビーム
電子ビーム・システムにおいて、 z軸に対して垂直な電子源平面から前記z軸に対して垂
直な工作物平面まで延びる前記z軸に対して平行な実質
上均一な磁界を確立する手段であって、前記電子源平面
および前記工作物平面が前記z軸に沿って20cm未満
の距離だけ分離される手段と、 前記電子源平面内の前記z軸上のエミッタ位置に且つ前
記z軸および前記x軸に対して直角なy軸に沿って電子
源間隔だけ分離した電子源位置に配置された少なくとも
2つの電子放出源の少なくとも1つの列を含み、前記光
源位置が前記y軸に沿って少なくともチップ幅距離だけ
延び、前記z軸に対して平行な1組の少なくとも2つの
ビーム軸に沿って前記工作物平面に向けて導かれる少な
くとも1組の少なくとも2本の電子ビームを生成し、そ
れにより少なくとも前記チップ幅距離を覆う前記1組の
サブフィールドが単一のパスで前記工作物上に書き込ま
れるエミッタ・アレイと、 ビーム成形平面内の成形位置に前記z軸に沿って配置さ
れた少なくとも2つのビーム成形アパーチャの少なくと
も1つの列の成形アレイであって、前記ビーム成形アパ
ーチャが前記y軸に沿って前記電子源間隔を置いて配置
され、かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する電子源と
整合する成形アレイと、 前記電子源平面と前記ビーム成形平面の間に延び、それ
により前記z軸に沿って加速電圧分布を確立する、前記
z軸に対して平行な加速電界を生成する第1の電界手段
であって、前記平行電界および前記磁界が互いに関連し
かつ前記エミッタ位置および前記成形位置に関連する大
きさを有し、それにより前記1組の平行なビームが前記
ビーム成形平面に前記電子源の1組のイメージを形成す
る第1の電界手段と、 前記電子源平面と前記ビーム成形平面の間のビーム成形
偏向器領域中に配置された少なくとも2つの偏向器モジ
ュールの少なくとも1つの列のビーム成形偏向器アレイ
であって、前記y軸に沿って前記電子源間隔で配置さ
れ、かつ前記エミッタ・アレイ中の対応する電子源と整
合したビーム成形偏向器アパーチャをその中に有し、各
前記偏向器モジュールが、1組のビーム成形偏向器駆動
手段に電気的に接続され、前記1組の電子ビームの個々
の電子ビームを前記1組の電子ビームの他の電子ビーム
と無関係に偏向させる偏向器電極を有し、それにより対
応するビーム成形アパーチャに対する前記1組の電子ビ
ームの個々の電子ビームの偏向が成形されたビームのア
レイを形成するビーム成形偏向器アレイと、 2対のリソグラフィ画定偏向電極を含む各前記ビーム成
形偏向器モジュールであって、前記2対のリソグラフィ
画定偏向電極の第1の対およびリソグラフィ画定接続部
材の第1の対が第1の電極平面内で第1の方向に沿って
配置され、前記接続部材の第1の対が前記リソグラフィ
画定偏向電極の第1の対と電極電圧駆動手段の第1の組
との間に接続され、前記リソグラフィ画定偏向電極の第
2の対が第2の電極平面内で前記z軸に沿って、前記第
2の電極平面内で第2の方向に沿って配置されたリソグ
ラフィ画定接続部材の第2の組とともに配置され、前記
リソグラフィ画定接続部材の第2の組が前記リソグラフ
ィ画定偏向電極の第2の対と電極電圧駆動手段の第2の
組との間に接続され、前記第1の方向と前記第2の方向
が互いに直角をなす各前記ビーム成形偏向器モジュール
と、 少なくとも3つの絶縁層をさらに含む前記ビーム成形モ
ジュールであって、第1の絶縁層が前記第1の電極平面
の上に配置され、第2の絶縁層が前記第1の電極平面と
前記第2の電極平面の間に配置され、第3の絶縁層が前
記第2の電極平面の下に配置され、すべての前記第1、
第2、第3の絶縁層、前記電極の第1および第2の対、
および前記接続部材の第1および第2の対がビーム成形
偏向器複合構造中で互いに結合され、かつリソグラフィ
により画定された前記1組のビーム成形アパーチャの前
記1つのビーム成形アパーチャをその中に有する前記ビ
ーム成形モジュールと、 前記z軸に沿って前記ビーム成形平面と前記工作物平面
の間に前記y軸に対して平行に配置され、かつ前記1組
の電子ビームの前記少なくとも1つの列のうちの第1の
列の前記1組の電子ビームの少なくとも2本の電子ビー
ムを前記x軸に沿ってまとめる偏向器アレイと、 前記偏向器アレイに電気的に接続され、前記第1の列の
前記1組の電子ビームの前記少なくとも2本の電子ビー
ムを前記y軸に沿って偏向範囲内で平行に偏向させる前
記x軸に対して平行な1組の少なくとも1つの偏向電界
を確立する第2の電界手段であって、前記偏向電界およ
び前記磁界が互いに関連しかつ前記成形位置および前記
工作物平面の前記z軸上の工作物位置に関連する大きさ
を有し、それにより前記1組の平行なビームが前記工作
物平面に前記電子源の1組のイメージを形成し、前記1
組のイメージが前記y軸に沿って実質上均一なイメージ
間隔を置いて前記工作物平面と交差し、それにより前記
1組の電子ビームの前記少なくとも2本の電子ビームが
すべて平行な経路中を進み、前記平行な経路が前記電子
源平面と前記ビーム成形平面の間で前記z軸に対して平
行であり、前記平行な経路が、前記ビーム成形平面と前
記工作物平面の間で前記z軸に対して共通の角度を有す
る第2の電界手段と、 前記1組の電子ビームの下で前記工作物平面内の前記工
作物を支持し、かつ動かすステージ手段と、 1組のサブフィールドを前記工作物上に平行に書き込む
ために前記ステージ手段と同期して前記1組の電子ビー
ムを制御するシステム制御手段とを含むシステム。8. A distributed direct-write shaped-beam electron beam system for writing a set of subfields extending along the x-axis on a workpiece in parallel from an electron source plane perpendicular to the z-axis to the z-axis. Means for establishing a substantially uniform magnetic field parallel to said z-axis extending to a workpiece plane perpendicular to said workpiece, said electron source plane and said workpiece plane having a distance along said z-axis of less than 20 cm. At the emitter position on the z-axis in the electron source plane and at the electron source position separated by the electron source spacing along the y-axis perpendicular to the z-axis and the x-axis. A set of at least two beams parallel to the z-axis, comprising at least one row of at least two electron-emitting sources, wherein the light source locations extend along the y-axis at least a chip width distance. Generate at least one set of at least two electron beams directed toward the workpiece plane along the workpiece, such that the set of subfields covering at least the chip width distance has a single pass through the workpiece. An array of emitters to be written thereon; and a shaping array of at least one row of at least two beam shaping apertures disposed along the z-axis at a shaping location in a beam shaping plane, wherein the beam shaping apertures are a shaping array spaced along the y-axis and spaced from the source and aligned with a corresponding electron source in the emitter array; extending between the electron source plane and the beam shaping plane; A first electric field means for establishing an accelerating voltage distribution along a z-axis and generating an accelerating electric field parallel to said z-axis, said first electric field means comprising: The magnetic field having a magnitude relative to each other and relative to the emitter location and the shaping location whereby the set of parallel beams forms a set of images of the electron source at the beam shaping plane. A field shaping deflector array of at least one row of at least two deflector modules disposed in a beam shaping deflector area between the electron source plane and the beam shaping plane; a beam-shaping deflector aperture disposed therein at the electron source spacing along the y-axis and aligned with a corresponding electron source in the emitter array, wherein each of the deflector modules comprises a set of beam deflectors; Deflection electrically connected to the shaping deflector driving means for deflecting the individual electron beams of the set of electron beams independently of other electron beams of the set of electron beams A beam shaping deflector array having electrodes, whereby the deflection of individual electron beams of the set of electron beams relative to a corresponding beam shaping aperture forms an array of shaped beams; and two pairs of lithographically defined deflection electrodes. Each of the beam shaping deflector modules comprising a first pair of lithographically defined deflection electrodes and a first pair of lithographically defined connecting members along a first direction in a first electrode plane. A first pair of lithographically defined deflection electrodes connected between a first pair of lithographically defined deflection electrodes and a first set of electrode voltage drive means; Is disposed along the z-axis in a second electrode plane and with a second set of lithographically defined connection members disposed along a second direction in the second electrode plane; A second set of lithographically defined connecting members is connected between the second pair of lithographically defined deflection electrodes and a second set of electrode voltage drive means, wherein the first direction and the second direction are different from each other. A beam-shaping deflector module at right angles; and the beam-shaping module further comprising at least three insulating layers, wherein a first insulating layer is disposed on the first electrode plane, and wherein a second insulating layer is provided. A layer is disposed between the first electrode plane and the second electrode plane, a third insulating layer is disposed below the second electrode plane, and all the first,
Second and third insulating layers, first and second pairs of said electrodes,
And a first and a second pair of the connecting members are coupled together in a beam shaping deflector composite structure and have the one beam shaping aperture of the set of beam shaping apertures defined therein lithographically therein. The beam-shaping module, wherein the beam-shaping module is disposed between the beam-shaping plane and the workpiece plane along the z-axis and parallel to the y-axis, and wherein the at least one row of the set of electron beams is A deflector array for grouping at least two electron beams of the set of electron beams in a first column along the x-axis; electrically connected to the deflector array; A set of at least one deflection electrode parallel to the x-axis for deflecting the at least two electron beams of the set of electron beams in parallel within a deflection range along the y-axis; Second electric field means for establishing the deflection electric field and the magnetic field having a magnitude relative to each other and relative to the shaping position and a workpiece position on the z-axis of the workpiece plane. The set of parallel beams forms a set of images of the electron source at the workpiece plane,
A set of images intersects the workpiece plane at a substantially uniform image spacing along the y-axis, such that the at least two electron beams of the set of electron beams all travel in parallel paths. Traveling, wherein the parallel path is parallel to the z-axis between the electron source plane and the beam shaping plane, and the parallel path is the z-axis between the beam shaping plane and the workpiece plane. Second electric field means having a common angle with respect to: stage means for supporting and moving the workpiece in the workpiece plane under the set of electron beams; System control means for controlling said set of electron beams in synchronization with said stage means for writing in parallel on a workpiece.
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