DE602004010824T2

DE602004010824T2 - Modulator-schaltkreise

Info

Publication number: DE602004010824T2
Application number: DE602004010824T
Authority: DE
Inventors: Johannes Christiaan Van't Spijker; Marco Jan-Jacob Wieland; Ernst Habekotte; Floris P. Van Der Wilt
Original assignee: Mapper Lithopraphy IP BV
Current assignee: Mapper Lithopraphy IP BV
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2024-07-24
Also published as: CN1829945A; JP4664293B2; JP2007505332A; WO2005010618A3; DE602004010824D1; EP1660945B1; EP1660945A2; US20050062950A1; US7019908B2; CN1829945B; KR20060058694A; ATE381728T1; KR101100136B1; WO2005010618A2

Description

Hintergrund
Die Erfindung betrifft einen Modulator zum Modulieren der Größe eines kleinen Ladungsträgerstrahls bzw. Ladungsträger-Beamlets in einem Lithographiesystem mit mehreren Beamlets, insbesondere für ein maskenloses Lithographiesystem.
Maskenlose Lithographiesysteme, darunter Ionen-, Laser-, EUV- und Elektronenstrahlsysteme, erfordern alle eine Einrichtung zum Verarbeiten und Zuführen von Strukturdaten zu einer Art von Schreibeinrichtung. Da eine Maske eine hocheffiziente Möglichkeit ist, eine Struktur zu speichern, ist die Rohdatenmenge zur Beschreibung einer Struktur enorm. Für einen kommerziell akzeptablen Durchsatz müssen die Daten zudem mit einer sehr hohen Datenrate zur Schreibeinrichtung transportiert werden. Außerdem muß man die hohe Datenrate in einem begrenzten Raum erhalten. Bisher wurde nicht erkannt, daß eine Verbesserung des Datenwegs in maskenlosen Lithographiesystemen eine tiefgreifende Auswirkung auf den Durchsatz dieser Systeme hat.
Alle maskenlosen Lithographiesysteme lassen sich in zwei Klassen unterteilen. In der ersten Klasse werden die Daten zu der oder den einzelnen Strahlungsquellen gesendet. Durch Abstimmen der Intensität der Quellen zu den richtigen Zeiten kann eine Struktur auf dem Substrat erzeugt werden, bei dem es sich meist um einen Wafer handelt. Das Schalten von Quellen kann problematisch werden, wenn die Schaltgeschwindigkeit zunimmt. Beispielsweise kann die Beruhigungszeit einer Quelle zu lang sein.
Andererseits weist die zweite Klasse maskenloser Lithographiesysteme kontinuierliche Quellen oder mit einer Konstantfrequenz arbeitende Quellen auf. Die Strukturdaten werden nun zu einer Modulationseinrichtung gesendet, die die emittierten Strahlen bei Bedarf ganz oder teilweise daran hindert, die Zielbelichtungsfläche zu erreichen. Durch Steuern dieser Modulationseinrichtung während der Bewegung über die Zielbelichtungsfläche wird eine Struktur geschrieben. Die Modulationseinrichtung ist hinsichtlich der Beruhigungszeit weniger kritisch. Daher verwenden viele maskenlose Lithographiesysteme, die so gestaltet sind, daß sie einen höheren Durchsatz erreichen, Modulationseinrichtungen.
In den US-A-5834783 , 5905267 und 5981954 (Canon) ist ein maskenloses Elektronenstrahl-Lithographiesystem mit einer Elektronenquelle offenbart. Der emittierte Elektronenstrahl wird aufgeweitet, kollimiert und zusätzlich durch ein Aperturarray in mehrere Beamlets aufgeteilt. Ein Austastarray, dem Strukturdaten zugeführt werden, stoppt die einzelnen Beamlets, wenn es ein Steuersignal erhält. Danach wird das erhaltene Bild durch ein elektronenoptisches Verkleinerungssystem verkleinert und auf einen Wafer projiziert.
Andererseits ist ein maskenloses Elektronenstrahl-Lithographiesystem in den Patentanmeldungen US-2001-0028042 , US-2001-0028043 , US-2001-0028044 , WO-A-02/054465 , WO-A-02/058118 und WO-A-02/058119 (Advantest) offenbart, in dem mehrere Elektronenquellen zum Einsatz kommen. Die emittierten Elektronen-Beamlets durchlaufen ein Austastarray, das die einzelnen Elektronen-Beamlets ablenkt, wenn es das richtige Steuersignal erhält. Ferner werden die durchlaufenden Elektronenstrahlen durch ein Formungsarray geformt und schließlich auf den Wafer fokussiert.
In der Patentanmeldung WO-A-01/18606 und in der US-A-6285488 (Micronic) wird z. B. ein optisches Lithographiesystem beschrieben, das einen räumlichen Lichtmodulator (SLM) verwendet, um Informationen in den emittierten Lichtstrahl einzukoppeln. Eine Lichtquelle emittiert zum SLM gerichtete Lichtimpulse. Der SLM weist ein Array aus verformbaren Spiegeln auf, die den emittierten Strahl zu einem Substrat oder zu einem Strahlstoppaufbau in Abhängigkeit vom Steuersignal reflektieren, das zum beteiligten Spiegel gesendet wird.
Normalerweise werden die Informationen auf einer Maske dazu verwendet, eine Struktur von der Maske auf einen bestimmten Bereich auf der Zielbelichtungsfläche zu übertragen. Diesen Bereich nennt man Einzelfeld bzw. Chip. Um eine Vorstellung von der Datenmenge zu bekommen, die übertragen werden muß, stelle man sich einen 32 mm mal 26 mm großen Chip vor. Nun möchte man eine Struktur mit einem kritischen Maß (Strukturbreite, CD) von 45 nm schreiben. Dann gibt es 4,1·10¹¹ CD-Elemente auf einem Chip. Besteht jedes CD-Element aus mindestens 30·30 Pixel, um die Anforderungen zu erfüllen, und ist nur ein Bit nötig, um die Intensität des Pixels darzustellen, werden die auf einer Maske vorhandenen Informationen durch etwa 3,7·10¹⁴ Bits dargestellt. Angenommen sei, daß ein kommerziell akzeptabler Durchsatz für ein maskenloses Lithographiesystem etwa 10 Wafer pro Stunde beträgt. Sind 60 Chips auf einem Wafer vorhanden, müssen 60 mal 3,7·10¹⁴ Bits pro Wafer zur Modulationseinrichtung übertragen werden. Somit müssen 600 mal 3,7·10¹⁴ Bits in 3600 Sekunden zur Modulationseinrichtung transportiert werden, um den gewünschten Durchsatz zu erhalten. Dies entspricht einer Datenübertragungsrate von etwa 60 TBit/s!
In allen genannten Systemen werden die Steuersignale zur Modulationseinrichtung elektronisch gesendet. Allerdings ist die Bandbreite eines Metalldrahts begrenzt. Die Grenze für die Bandbreite einer elektrischen Verbindung hängt mit der maximalen Gesamtkapazität B_max einer elektrischen Verbindung, dem Gesamtquerschnitt A und der Länge L der elektrischen Verbindung wie folgt zusammen: Bmax = B0·A/L2).
Die Proportionalitätskonstante B₀ hängt mit dem spezifischen Widerstand von Kupferverbindungen zusammen. Für typische Multi-Chip-Modul-(MCM-)Technologien beträgt B₀ etwa 10¹⁵ Bit/s. Für chipintegrierte Leitungen beträgt ihr Wert etwa 10¹⁶ Bit/s. Die Werte sind von der speziellen Fertigungstechnologie nahezu unabhängig.
Weiterhin ist die Grenze für die Bandbreite der elektrischen Verbindung unabhängig von ihrer Konfiguration. Ob die Verbindung aus vielen langsamen Drähten oder wenigen schnellen Drähten bis zu dem Punkt aufgebaut ist, wo andere Effekte beginnen, die Leistung zu begrenzen, spielt keine Rolle.
Die gewünschte Gesamtkapazität der elektrischen Verbindung beträgt 100·10¹² = 10¹⁴ Bit/s. Dies entspricht einem Verhältnis des Gesamtquerschnitts zum Quadrat der Länge der elektrischen Verbindung von 10^–1 im Fall eines MCM und 10^–2 im Fall einer chipintegrierten Verbindung. Ist also L gleich 1 m, so beträgt der Gesamtkupferquerschnitt 0,01 bis 0,1 m²! Vergleicht man diese Zahl mit der Größe eines Chips, der beschrieben wird, die 0,0008 m² beträgt, ist es offensichtlich unmöglich, die Datenübertragung ohne eine Verkleinerung von mindestens dem 10-fachen durchzuführen, nachdem die Strukturinformationen dem Lichtstrahl zugefügt sind.
Ein weiterer Weg, um sich das Problem zu verdeutlichen, besteht darin, die typische Geschwindigkeit einer elektrischen Verbindung heranzuziehen, die in der Größenordnung von 1 GBit/s liegt. Um also 100 TBit/s zu übertragen, sind 100.000 Kupferdrähte notwendig! Dies belegt enorm viel Platz und ist schwierig zu handhaben.
In der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 60/421464, eingereicht am 25. Oktober 2002, die der US-2004-135983 entspricht, die nach Artikel 54 EPÜ nicht zum Stand der Technik gehört, wird als Lösung für dieses Problem vorgeschlagen, Strukturdaten mit Hilfe einer optischen Übertragungseinrichtung zuzuführen.
Die WO-A-03/040829 offenbart ein maskenloses Lithographiesystem mit mehreren Ladungsträger-Beamlets mit einem Modulator, der aus einem räumlichen Lichtmodulator und einem Photonen-Elektronen-Detektor besteht.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist, die zuvor beschriebenen Systeme zu verbessern.
Eine weitere oder andere Aufgabe der Erfindung ist, einen Modulator bereitzustellen, der einen stabilen Betrieb eines optischen oder Ladungsträgerstrahl-Lithographiesystems ermöglicht.
Als weitere Aufgabe liegt der Erfindung zugrunde, einen Modulator bereitzustellen, der die Dosissteuerung verbessert.
Daher stellt die Erfindung einen Modulator nach Anspruch 1 bereit.
Der Gebrauch einer optischen Datentransporteinrichtung in einem Lithographiesystem ermöglicht, ein maskenloses Lithographiesystem zu schaffen, das auf bekannter Technologie fußt, aber einen erhöhten Durchsatz und eine erhöhte Stabilität hat.
Weiterhin verbessert die Diskretisierungseinrichtung die Zuverlässigkeit des auf diesen Modulatoren beruhenden Lithographiesystems, da kleine Schwankungen im Signal nicht zu unbeabsichtigten Versetzungen und Aberrationen der Beamlets führen.
Ferner stellt sie eine Möglichkeit bereit, die Dosis genauer zu steuern.
Im Rahmen der Erfindung wird "Licht" im Sinne von optischer (elektromagnetischer) Strahlung gebraucht. Insbesondere wird optische Strahlung in einem Wellenlängenbereich von etwa 200 bis etwa 2000 nm verwendet.
Zur Erzeugung von Beamlets, die die eigentliche Struktur auf die Oberfläche eines Substrats übertragen, kann die Strahlungsquelle, die verwendet werden kann, jede Art von geladenen Teilchen wie Elektronen, Positronen oder Ionen emittieren. Die Quelle ist eine kontinuierliche Quelle oder eine Quelle, die mit einer kontinuierlichen Frequenz gepulst wird. Daher erzeugt die Quelle keine Informationen, sondern produziert nur Beamlets. Gleichwohl bezweckt ein Lithographiesystem, eine bestimmte Zielbelichtungsfläche zu strukturieren. Da die Quelle keine Strukturinformationen liefert, müssen die Strukturinformationen den Beamlets durch die Modulationseinrichtung irgendwo auf ihrer Bahn zugefügt werden. In der Erfindung sollte erkannt werden, daß die Strukturinformationen mit Hilfe eines optischen Systems transportiert werden. Verwendung finden die Strukturinformationen zum Steuern der Modulationseinrichtung, die Beamlets moduliert, die die Struktur wirklich in ein Resist schreiben oder die Struktur anderweitig auf eine Probe übertragen, z. B. auf einen Halbleiterwafer. Im System hängt die Beschaffenheit der Strukturen schreibenden Beamlets von der Beschaffenheit der Quelle ab. Tatsächlich sind die modulierten Lichtstrahlen Strukturinformationen führende Lichtstrahlen, und die Beamlets sind Strukturen schreibende Beamlets.
In einer Ausführungsform weist die Diskretisierungseinrichtung eine elektrische Schaltung auf, die mit dem lichtempfindlichen Element und mit der Einrichtung zum Beeinflussen der Richtung eines Beamlets betrieblich gekoppelt ist.
Die Modulationseinrichtung kann auf unterschiedliche Weise arbeiten und auf verschiedenen physikalischen Grundsätzen beruhen, was von der Beschaffenheit der zum Schreiben der Struktur verwendeten Beamlets abhängt. In einem Beispiel, das nicht in den Ansprüchen beschrieben ist, kann sie ein Signal erzeugen, was zur Aktivierung eines gewissen Blockiermechanismus führt, der das Beamlet stoppt, z. B. eines mechani schen Verschlusses oder eines Kristalls, der durch elektroakustische Stimulation opak wird. Eine weitere Möglichkeit ist, daß die Modulationseinrichtung ein Signal selektiv erzeugt, was zur Aktivierung einer Art von Deflektorelement führt, etwa eines elektrostatischen Deflektors oder eines Spiegels. Dadurch ergibt sich eine Ablenkung des ausgewählten abgestrahlten Beamlets. Danach wird der abgelenkte Strahl auf ein Austastelement projiziert, z. B. eine Strahlabsorptionsplatte, die mit Aperturen versehen ist, die zu den Deflektoren oder Spiegeln ausgerichtet sind. In beiden Fällen kann ein kommerziell befriedigender Durchsatz nur erzielt werden, wenn die Beamlet-Modulation sehr schnell erfolgt, vorzugsweise mit einer Frequenz von mindestens 100 MHz.
In maskenlosen Lithographiesystemen sind die Strukturinformationen durch Computerdaten dargestellt, allgemein durch digitale Computerdaten. Diese Strukturdaten sind teilweise oder vollständig in der Steuereinheit gespeichert. Daher weist die Steuereinheit ein Datenspeichermedium auf, z. B. RAM, Festplatten oder optische Platten, beispielsweise mehrere dieser Medien, die in einer parallelen Konfiguration vorgesehen sind. Diese Daten werden in einem Format gespeichert, das zum Steuern der Modulationseinrichtung auf solche Weise verwendet werden kann, daß eine vorbestimmte Struktur wiederholt erzeugt werden kann. Weiterhin weist die Steuereinheit eine Einrichtung zum Auslesen der Daten mit einer hohen Datenrate auf. Um die hohe Datenrate zu erzeugen, weist die Steuereinheit ein Element auf, das die Daten in mindestens einen Strukturdaten führenden Lichtstrahl umwandelt. In einer Ausführungsform weist dieser Datenwandler eine flächenemittierende Laserdiode mit Vertikalresonator (VCSEL) auf. Ist z. B. ein Bit gleich eins, wird ein Lichtsignal emittiert, während kein Licht ausgesendet wird, wenn der Wert des Bits gleich null ist. Durch Auslesen einer Folge von Bits wird ein Strukturinformationen führender Lichtstrahl erzeugt. Danach werden die Strukturinformationen führenden Lichtstrahlen zur Modulationseinrichtung transportiert. Es gibt mehrere mögliche Träger, mit denen die Datenübertragung realisiert werden kann.
In einer Ausführungsform wird die Übertragung vom Wandlerelement in der Steuereinheit zu einem Bereich nahe der Modulationseinrichtung mit Hilfe optischer Fasern für den Datentransport erreicht. Dies ermöglicht einen flexiblen Datentransport mit minimaler Störung durch elektromagnetische Felder und andere Einrichtungen.
Derzeit sind optische Fasern, die z. B. für Telekommunikations- und Ethernetanwendungen zum Einsatz kommen, für spezifische Wellenlängen optimiert, vorwiegend 850, 1300 und 1500 nm. Die 850-nm-Optimierung kommt infolge der guten Verfügbarkeit der standardmäßigen InGaAs/GaAs-Laserdioden zustande. Die Infrarotwellenlängen werden aufgrund der niedrigen Faserübertragungsverluste verwendet, die normalerweise unter 0,4 dB/km liegen. Künftige Entwicklungen zielen auf Wellenlängen von 660 und 780 nm ab. Die kürzeren Wellenlängen sind für die Erfindung wegen weniger beugungsbezogenen Einschränkungen bei diesen Wellenlängen bevorzugt. In einigen Konfigurationen sind aber größere Wellenlängen erwünscht. Die Wellenlängen, die in der Erfindung verwendet werden können, sind optische Wellenlängen und reichen von etwa 200 bis 1700 nm. Weiterhin machen es derzeitige Entwicklungen möglich, mehrere Signale über einen Kanal zu übertragen. Dazu werden optische Mehrwellenlängen- oder Mehrmodenfasern entwickelt und Multiplex-/Demultiplextechniken verwendet.
In einer Ausführungsform der Erfindung verfügt jeder Modulator der Modulationseinrichtung über ein lichtempfindliches Element zum Umwandeln des von der Steuereinrichtung ankommenden mindestens einen modulierten Lichtstrahls in ein Signal zum Betätigen des Modulators. In einer weiteren Ausführungsform weist die optische Übertragungseinrichtung min destens eine optische Faser zum Übertragen des mindestens einen modulierten Lichtstrahls von der Steuereinheit zur Modulationseinrichtung auf. In dieser Ausführungsform ist die mindestens eine optische Faser an ihrem Modulationseinrichtungsende mit einem oder mehreren optischen Faserarrays gekoppelt. In einer weiteren Ausführungsform ist im wesentlichen jede optische Faser von dem einen oder den mehreren optischen Faserarrays mit einem der lichtempfindlichen Wandlerelemente gekoppelt.
In einem nicht in den Ansprüchen beschriebenen Beispiel für das maskenlose Lithographiesystem weist die Erzeugungseinrichtung eine Lichtstrahl-Erzeugungseinrichtung auf. In einer Ausführungsform ist die Lichterzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Lichtstrahls mit einer Wellenlänge unter 300 nm geeignet. In einem weiteren nicht in den Ansprüchen beschriebenen Beispiel weist die Modulationseinrichtung einen räumlichen Lichtmodulator auf. In einem weiteren nicht in den Ansprüchen beschriebenen Beispiel weist der räumliche Lichtmodulator eine verformbare Spiegelvorrichtung mit einem Array aus Mikrospiegeln auf. In noch einem weiteren nicht in den Ansprüchen beschriebenen Beispiel weist jeder Mikrospiegel ein auf seiner Rückseite angeordnetes lichtempfindliches Element auf, das mit der optischen Übertragungseinrichtung zum Empfangen eines modulierten Lichtstrahls gekoppelt ist.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren, in dem ein zuvor beschriebenes maskenloses Lithographiesystem zum Einsatz kommt.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Übertragen einer Struktur auf die Oberfläche eines Ziels nach Anspruch 11.
In einer Ausführungsform dieses Verfahrens weist die Modulationseinrichtung ein Array aus Modulatoren auf, die jeweils mit lichtempfindlichen Elementen versehen sind, und das Verfahren weist ferner auf:

– Aufteilen des mindestens einen modulierten Lichtstrahls in mehrere modulierte Lichtstrahlen;
– Koppeln jedes der modulierten Lichtstrahlen mit einem lichtempfindlichen Element.

In einer Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Modulator ferner einen Durchgang für das Beamlet auf, wobei die Einrichtung zum Beeinflussen nahe dem Durchgang angeordnet ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist dieser Modulator ein Modulator zum Modulieren der Größe eines Ladungsträger-Beamlets in einem Lithographiesystem mit mehreren Ladungsträger-Beamlets, wobei die Einrichtung zum Beeinflussen mindestens eine nahe dem Durchgang liegende Elektrode zum Erzeugen eines elektrischen Felds zum Beeinflussen des Ladungsträger-Beamlets aufweist und die Diskretisierungseinrichtung mit dem lichtempfindlichen Element und mit der mindestens einen Elektrode gekoppelt ist.
In einem weiteren nicht in den Ansprüchen beschriebenen Beispiel ist der erfindungsgemäße Modulator ein Modulator zum Modulieren der Größe eines optischen Beamlets in einem Lithographiesystem mit mehreren Beamlets, wobei die Einrichtung zum Beeinflussen im optischen Weg des Beamlets liegt.
In einem weiteren nicht in den Ansprüchen beschriebenen Beispiel weist die Einrichtung zum Beeinflussen mindestens einen Deflektor zum Ablenken eines optischen Beamlets auf.
In einem weiteren nicht in den Ansprüchen beschriebenen Beispiel weist der Modulator ferner eine Einrichtung zum Modifizieren des Ablenkungswinkels des Deflektors auf, wobei die Einrichtung zum Modifizieren mit der Diskretisierungseinrichtung gekoppelt ist.
In einer Ausführungsform des Modulators der vorliegenden Erfindung weist die Diskretisierungseinrichtung mindestens eine Komparatorschaltung auf, die für die folgenden Funktionalitäten sorgt:

– Bereitstellen einer ersten Differenz zwischen dem Signal und einem Referenzsignal;
– Bereitstellen einer zweiten Differenz zwischen mindestens einem Schwellwert und der ersten Differenz;
– Bereitstellen eines diskreten Werts, der aus dem Satz vordefinierter diskreter Werte ausgewählt ist, auf der Grundlage der Größe der zweiten Differenz. In einer Ausführungsform des Modulators der Erfindung weist die Diskretisierungseinrichtung eine Diskretisierungsschaltung mit folgendem auf:
– einem ersten Differenzierer, der mit dem lichtempfindlichen Element gekoppelt ist, zum Berechnen eines ersten Differenzsignals anhand des Signals und eines Referenzsignals,
– einem zweiten Differenzierer, der mit dem ersten Differenzierer gekoppelt ist, zum Berechnen eines zweiten Differenzsignals anhand des ersten Differenzsignals und eines Schwellwertsignals;
– einem Wandler, der mit dem zweiten Differenzierer gekoppelt ist, zum Umwandeln des zweiten Differenzsignals in diskrete Werte, die aus dem Satz vordefinierter diskreter Werte ausgewählt sind.

In einer Ausführungsform des Modulators der Erfindung ist das Signal ein zeitvariables elektrisches Potential.
In einer Ausführungsform des Modulators der Erfindung ist das Signal ein zeitvariabler elektrischer Strom.
In einer Ausführungsform ist die Diskretisierungsschaltung eine Inverterschaltung mit einem Transistor vom PMOS-Typ und einem Transistor vom NMOS-Typ.
In einer Ausführungsform ist die Diskretisierungsschaltung eine Inverterschaltung mit einer Anzahl von Invertern in Reihe, wobei mindestens ein Inverter mit einem Transistor vom PMOS-Typ und einem Transistor vom NMOS-Typ versehen ist.
In noch einer weiteren Ausführungsform ist die Anzahl von Invertern in Reihe eine gerade Zahl.
In einer Ausführungsform weist jeder nachfolgende Inverter in der Anzahl von Invertern in Reihe Transistoren auf, die so gestaltet sind, daß sie mit einem höheren Strom als die Transistoren im vorherigen Inverter in der Anzahl von Invertern in Reihe arbeiten.
Ferner betrifft die Erfindung ein Modulatorarray nach Anspruch 8.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Übertragen einer Struktur auf die Oberfläche eines Ziels nach Anspruch 11.
Zeichnungen
Die Erfindung wird in den nachfolgenden Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen maskenlosen Lithographiesystems näher erläutert. Es zeigen:
1a, 1b eine Betriebsweise eines Teils des Systems der Erfindung;
2 eine Modulationseinrichtung für ein Elektronenstrahl-Lithographiesystem;
3a bis 3d ein Problem mit der optischen Übertragung von Signalen;
4 eine Schaltung für einen erfindungsgemäßen Modulator;
5 eine weitere Ausführungsform einer Schaltung für einen erfindungsgemäßen Modulator;
6a und 6b zwei weitere Ausführungsformen von Schaltungen für einen erfindungsgemäßen Modulator;
7a bis 7e Funktionsdiagramme einer Diskretisierungseinrichtung;
8 ein Modulatorarray für ein optisches Lithographiesystem mit mehreren Beamlets gemäß einem nicht in den Ansprüchen beschriebenen Beispiel.
Nähere Beschreibung der Erfindung
In der erfindungsgemäßen Modulationseinrichtung wird der Modulationseinrichtung ein optisches Signal zugeführt. Im wesentlichen weist jede ein lichtempfindliches Element auf, vorzugsweise eine Fotodiode. Der Grundbetrieb der Modulationseinrichtung ist in 1a schematisch dargestellt. Ein Strukturinformationen führender Lichtstrahl wird von der Steuereinheit zum lichtempfindlichen Element gesendet.
Empfängt das lichtempfindliche Element Licht, wird ein Signal erzeugt und zur Modulationseinrichtung gesendet. Als Ergebnis wird das durchlaufende Beamlet moduliert und erreicht nicht die Zielbelichtungsfläche. Ist kein Licht vorhanden, wird kein Signal zur Modulationseinrichtung übertragen. Das Beamlet läuft ungestört durch und erreicht schließlich die Zielbelichtungsfläche. Durch Bewegen der Zielbelichtungsfläche und des Rests des Lithographiesystems relativ zueinander, während Strukturinformationen zur Modulationseinrichtung gesendet werden, kann eine Struktur geschrieben werden.
Natürlich ist es auch möglich, das ganze System auf die entgegengesetzte Weise gemäß 1b zu betreiben. In diesem Fall führt auf das lichtempfindliche Element fallendes Licht zur Auslöschung des zur Modulationseinrichtung gesendeten Signals. Das durchlaufende Beamlet erreicht die Zielbelichtungsfläche ohne Modulation. Empfängt aber das lichtempfindliche Element kein Licht, wird ein Signal zur Modulationseinrichtung gesendet, was das durchlaufende Beamlet am Erreichen der Zielbelichtungsfläche hindert.
Das Anbringen der optischen Fasern an der Modulationseinrichtung kann zu ernsthaften Komplikationen führen. In einer Ausführungsform verwendet der letzte Teil des Datenwegs ein anderes Übertragungsmedium. In diesem Fall enden die Fasern eng gepackt, wodurch sie ein optisches Faserarray bilden. Dann werden die emittierten Strukturinformationen füh renden Lichtstrahlen zu anderen optischen Trägern gesendet. Liegt die Modulationseinrichtung in einem Vakuum, könnte bevorzugt sein, die optischen Fasern außerhalb des Vakuums zu halten. In diesem Fall können die emittierten Lichtstrahlen über ein durchlässiges Teil der Vakuumgrenze in das Lithographiesystem eingekoppelt werden.
In den meisten Fällen ist es unpraktisch, die Strukturinformationen führenden Lichtstrahlen über den gesamten Weg durch optische Fasern den lichtempfindlichen Elementen zuzuführen. In diesem Fall können andere optische Träger die Datenübertragung fortsetzen. Vorzugsweise sind die optischen Fasern miteinander verbunden, um ein optisches Faserarray zu bilden. Dann bewegen sich die Strukturinformationen führenden Lichtstrahlen auf eine unterschiedliche Weise zu den lichtempfindlichen Elementen. Eine Möglichkeit der Datenübertragung ist, das von den Fasern emittierte Licht zu den lichtempfindlichen Elementen der Modulationseinrichtungen durch die gleiche Umgebung wie die zu senden, in der sich die abgestrahlten Beamlets bewegen. Auf diese Weise lassen sich nichtleitungsgebundene optische Verbindungen erzeugen. Ein weiteres mögliches Transportmedium ist ein optischer Wellenleiter, der im Aufbau der Modulationseinrichtung liegt.
Im Fall eines optischen Wellenleiters oder einer optischen Faser können mehrere Wellenlängen über die Kanäle transportiert werden, wie dies gewöhnlich in Telekommunikationsanwendungen geschieht. Dann reduziert sich der vom Übertragungsmedium belegte Raum erheblich, da sich mehrere Strukturinformationen führende Lichtstrahlen denselben Kanal teilen. Die Umwandlung in ein Signal, das durch die Modulatoren verwendet werden kann, lässt sich mit einem optoelektronischen Empfänger vollziehen, etwa eines DWDM-Mehrwellenlängenempfängers.
Das lichtempfindliche Element kann jedes in der Technik bekannte Element sein, das ein einfallendes Lichtsignal in jede andere Art von Signal umwandelt, z. B. in ein elektrisches oder ein akustisches Signal. Beispiele für solche Wandler sind Fotokathoden, Fototransistoren, Fotowiderstände und Fotodioden. Um die hohen Datenratenanforderungen zu erfüllen, sollte das lichtempfindliche Element eine niedrige Kapazität haben, wodurch es mit hoher Frequenz arbeiten kann. Außerdem ist das Element vorzugsweise leicht in die Modulationseinrichtung zu integrieren. Es gibt Fotodioden, die diese Ansprüche erfüllen. Die bevorzugte Ausführungsform verwendet eine MSM-Fotodiode. Der Hauptvorteil dieser Fotodiode ist ihre niedrige Kapazität. Daher kann sie mit einer hohen Frequenz arbeiten. Zudem ist die Fertigung einer MSM-Fotodiode relativ einfach. Eine weitere gute Möglichkeit wäre der Gebrauch einer PIN-Fotodiode. Auch dieses Element hat eine geringe Kapazität, aber die Integration dieser Komponente in ein Array ist etwas schwieriger. Eine weitere sehr nützliche Option ist eine Lawinenfotodiode.
Wie zuvor bereits erwähnt, sind die Datenrate und somit die Modulationsfrequenz sehr hoch. Um bei dieser Rate modulieren zu können, sind geeignete Schaltstromkreise wichtig. Neben optischen Trägern sind andere verwandte Einrichtungen durch die Erfindung ausgeführt, um modulierte Lichtstrahlen zu übertragen.
2 zeigt einen Teil eines maskenlosen Elektronenstrahl-Lithographiesystems. Im maskenlosen Elektronenstrahl-Lithographiesystem, das in diesem Beispiel verwendet wird, weist das System eine Aperturplatte mit elektrostatischen Deflektoren 21 auf, um einfallende Elektronen-Beamlets 22 abzulenken, die die Aperturen 23 durchlaufen. Diese Platte wird als Beamlet-Austastanordnung bzw. -array 24 bezeichnet. Haben die Elektronen-Beamlets 22 das Beamlet-Austastarray 24 durchlaufen, erreichen sie ein zweites Aperturarray, auf dem ihre Bahn endet, wenn sie abgelenkt sind. Die zweite Platte wird als Beamlet-Stopparray 25 bezeichnet.
Das Modulationskonzept dieses Lithographiesystems ist in 2 gezeigt. Einfallende Elektronen-Beamlets 22 werden auf das Beamlet-Austastarray 24 projiziert. Die Positionen der Elektronen-Beamlets 22 entsprechen den Positionen der Aperturen 23 in der Platte 24. Die Beamlet-Austastplatte 24 weist ein Deflektorelement als Modulationseinrichtung auf. In diesem Beispiel weist das Deflektorelement einen elektrostatischen Deflektor 21 auf. Je nach den Empfangsinformationen wird der im Strahlaustastarray 24 liegende Deflektor 21 ein- oder ausgeschaltet. Bei eingeschaltetem Deflektor 21 wird ein elektrisches Feld über der Apertur 23 aufgebaut, was zu einer Ablenkung des diese Apertur 23 durchlaufenden Beamlets 22 führt. Das abgelenkte Elektronen-Beamlet 27 wird dann durch das Beamlet-Stopparray 25 gestoppt. In diesem Fall erreichen keine Informationen die Zielbelichtungsfläche. Bei ausgeschaltetem Deflektor 21 wird das Beamlet übertragen. Jedes übertragene Beamlet 28 wird auf die Zielbelichtungsfläche fokussiert. Durch Bewegen der Zielbelichtungsfläche und der Anordnung aus Arrays relativ zueinander und durch Abtasten mit den Beamlets z. B. mit einem zusätzlichen Beamlet-Deflektorarray kann eine Struktur geschrieben werden.
Der Betrieb der Modulationseinrichtung wird weiterhin durch Kennwerte des Datenwandlers in der Steuereinheit beeinflußt, der den mindestens einen Strukturdaten führenden Lichtstrahl emittiert. Das auf das lichtempfindliche Element fallende Licht erzeugt ein photoneninduziertes Signal S_lse. In den meisten lichtempfindlichen Elementen erzeugt eine höhere Intensität I_light des einfallenden Lichts ein intensiveres Signal, was in 3 dargestellt ist. Das erzeugte Signal kann ein modulierter Strom oder ein moduliertes Potential sein, wobei der Wert den Intensitätsänderungen des Lichts folgt, das durch den Datenwandler in der Steuereinheit emittiert wird.
Man betrachte den Idealbetrieb der Modulationseinrichtung mit zwei Modulationsoptionen: Die Beamlets werden entweder moduliert oder nicht. Gemäß dem in 3 veranschaulichten Betriebsmodus schaltet das Ausgangssignal des lichtempfindlichen Elements von einem "AUS"-Zustand in einen "EIN"-Zustand bei Empfang eines Lichtstrahls um, was in 3 gezeigt ist. In dieser Situation bleibt es, bis das Steuersignal wieder "AUS"-geschaltet wird, d. h. bis kein Licht durch das lichtempfindliche Element detektiert wird. Allerdings hat der Strukturdaten führende Lichtstrahl, der durch den Datenwandler in der Steuereinheit emittiert wird, unbeabsichtigte Intensitätsschwankungen. Weiterhin ist die Intensität des Lichts nicht immer null, wenn die Steuereinheit ein "AUS"-Signal sendet. Die Ergebnisse dieser Schwankungen und des Versatzes sind in 3 gezeigt. Die Schwankungen und der Versatz der Lichtintensität verursachen ähnliche Schwankungen des Ausgangssignals, das durch das lichtempfindliche Element erzeugt wird. Die mit diesem Signal modulierten Beamlets erfahren unbeabsichtigte Versetzungen und Aberrationen. Folglich wird die Strukturierung einer Oberfläche eines Ziels mit hochauflösenden Merkmalen extrem schwierig, wenn nicht sogar unmöglich.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die o. g. Leistungseinschränkungen vermieden, indem jeder Modulator mit einer Diskretisierungseinrichtung versehen ist. Das kontinuierliche Ausgangssignal des lichtempfindlichen Elements dient als Eingangssignal zu dieser Diskretisierungseinrichtung. Das Ausgangssignal der Diskretisierungseinrichtung, bei dem es sich um das für die eigentliche Modulation der Beamlets verantwortliche Signal handelt, ist ein kontinuierliches Signal mit einem Satz diskreter, zulässiger und vorbestimmter Werte. Im einfachsten Fall, im binären Fall, kann das Ausgangssignal als Ergebnis der Diskretisierungseinrichtung zwei Werte haben: einen Wert, der "Modulation EIN" entspricht, und den anderen Wert der "Modulation AUS" entspricht.
Vorzugsweise verfügt die Diskretisierungseinrichtung über eine Art von Komparatorschaltung. Ist das Ausgangssignal ein Potential, kann eine Potentialkomparatorschaltung mit einer gewissen Form verwendet werden, einen diskreten Satz möglicher Werte des Ausgangsmodulationspotentials zu erzeugen. Wird das lichtempfindliche Element als Stromquelle verwendet, kann eine Stromkomparatorschaltung mit einer gewissen Form verwendet werden, das Signal zu diskretisieren und einen Modulationsstrom bereitzustellen, der einen begrenzten Satz zulässiger, diskreter Werte haben kann. Außerdem kann die Diskretisierungseinrichtung mit einem IV- oder VI-Wandler versehen sein. Durch Zufügen des Wandlers wird es möglich, einen Strom und eine Spannung zu vergleichen.
Allgemein hat ein Komparator zwei Eingangssignale und ein Ausgangssignal. Oft ist eine Eingabe ein konstantes Referenzsignal S_ref, und das andere Eingangssignal ist ein zeitvariables Signal. Das in der Erfindung verwendete zeitvariable Signal ist das Ausgangssignal S_lse des lichtempfindlichen Elements. Der Komparator vergleicht den Eingangswert S_lse mit dem Referenzwert S_ref. Bleibt die Differenz unter einem bestimmten Schwellwert S_t, dann befindet sich das Ausgangssignal in einem ersten Zustand, in dem der Wert dieses Signals auf einen ersten Festwert festgelegt ist. Übersteigt die Differenz den Schwellwert z. B. infolge des Empfangs eines optischen Steuersignals durch das lichtempfindliche Element, dann schaltet das Ausgangssignal auf einen zweiten Zustand um. In diesem Zustand hat das Signal einen zweiten Festwert, der sich vom ersten Festwert unterscheidet. Eine weitere Zunahme der Differenz ändert den Wert des Ausgangssignals nicht mehr. Nur eine Abnahme der Differenz unter den Schwellwert, die z. B. durch den Wegfall des auf das lichtempfindliche Element fallenden optischen Signals verursacht ist, stellt das Modulati onspotential wieder in seinen ersten Zustand zurück. In der Erfindung wird das diskretisierte Ausgangssignal des Komparators als Modulationssignal S_mod verwendet.
Die Folgen der Zufügung der Diskretisierungseinrichtung für das Modulationssignal im binären Fall sind in 3 dargestellt. Das Modulationssignal schaltet bei t₁ vom ersten Festwert auf den zweiten Festwert um, da zu dieser Zeit die Differenz zwischen den Werten S_lse und S_ref den Schwellwert St überschreitet. Der Schwellwert kann durch genaue Auswahl geeigneter Komponenten abgestimmt sein.
Betrachtet sei das Beispiel des Strahlaustastarrays (BBA). 4 zeigt eine Inverterschaltung, die dazu verwendet wird, die Deflektorelektroden bei Empfang entsprechender optischer Steuersignale zu laden und zu entladen. Die Schaltung kann zwischen zwei vorbestimmten, wohldefinierten Spannungen umschalten, einem hohen Potential V_h und einem tiefen Potential V_l. Die Schaltung weist einen PMOS-Transistor (oberen Transistor) 100 und einen NMOS-Transistor (unteren Transistor) 101 auf. Die Basen beider Transistoren 100 und 101 sind miteinander und mit dem lichtempfindlichen Element 102 verbunden. Die Kollektoren beider Transistoren sind auch miteinander verbunden. Der Emitter des Transistors 100 ist mit dem hohen Potential V_h verbunden, und der Emitter des Transistors 101 mit dem tiefen Potential V_l. Die Kollektoren beider Transistoren 100 und 101 sind über einen Kondensator 103 auch mit dem tiefen Potential V_l verbunden. Die Schaltung von 4 arbeitet auf die nachstehend dargestellte Weise, wobei sie dem ersten Betriebsmodus folgt.
Bei Lichtdetektion durch das lichtempfindliche Element wird ein photoneninduzierter Strom I_lse erzeugt. Damit dient in dieser Schaltung das lichtempfindliche Element 102 als lichtempfindliche Stromquelle. Der Kondensator 103 zwischen dem Gate und der Source dient als IV-Wandler, da er sich wie ein Widerstand bei hohen Frequenzen verhält. Somit lädt der Strom die Kondensatoren der Transistoren 100, 101 so, daß
V_GS,PMOS – V_H > V_T,PMOS und
V_GS,NMOS – V_L < V_T,NMOS
gilt, wobei V_GS die Gate-Source-Spannung und V_T die Schwellwertspannung des PMOS-Transistors 100 bzw. NMOS-Transistors 101 ist. Als Ergebnis schaltet sich der PMOS-Transistor 100 jetzt "EIN", und der NMOS-Transistor 101 schaltet sich "AUS". Der erzeugte Strom zwischen Drain und Source des PMOS-Transistors 100 lädt die Ablenkelektrode auf ein Potential auf, das gleich V_H ist. Folglich wird der eine entsprechende Apertur durchlaufende Ladungsträgerstrahl abgelenkt.
Fällt kein Licht auf das lichtempfindliche Element, ändern sich die Bedingungen so, daß folgendes gilt:
V_GS,PMOS – V_H < V_T,PMOS und
V_GS,NMOS – V_L < V_T,NMOS
Dadurch schaltet sich der NMOS-Transistor 101 "EIN", und der PMOS-Transistor 100 wird "AUS"-geschaltet. Folglich entlädt sich die Deflektorelektrode, und die Anfangslage ist wiederhergestellt. Zu beachten ist, daß in dieser dargestellten Konfiguration zwei Schwellwerte verwendet werden.
Möglich ist auch, mehr Schwellwerte zu verwenden, indem zusätzliche Inverterschaltungen gemäß 4 parallel angeordnet werden. Letztendlich läßt sich ein diskreter Satz von Modulationspotentialen erzeugen, was gesteuerte Modulation der Strahlintensität jedes einzelnen durchlaufenden Ladungsträger-Beamlets ermöglicht. Durch Auswählen geeigneter Transistoren kann ein optimierter Aufbau für jeden Einzelfall gestaltet sein. Der Gebrauch von mehr als einem Schwellwert ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Tatsächlich kann die Verwendung von mehr als einem Schwellwert in jedem maskenlosen Lithographiesystem von Nutzen sein, speziell in Lithographiesystemen, in denen "graues Schreiben" ausgeführt ist, d. h. ein Strukturierungsverfahren mit Hilfe eines diskreten Satzes von Dosiswerten.
Der in 4 dargestellte Schaltungsaufbau arbeitet am besten mit einer hohen Frequenz, wenn die Kapazität der verwendeten Transistoren die gleiche Größenordnung wie die Summe aus der parasitären Kapazität und der Kapazität zwischen den Elektroden des elektrostatischen Deflektors hat. Ist die Kapazität der Transistoren viel kleiner als die Modulationskapazität, muß der angelegte Strom verstärkt werden. Die Verstärkung des angelegten Stroms kann z. B. erfolgen, indem mehrere Inverter (Transistoren 100 und 101) in Reihe angeordnet werden, was 5 schematisch zeigt. Die Transistoren (100-1, 100-2, 100-3, 101-1, 101-2, 101-3) in jeder nachfolgenden Stufe, d. h. Stufe mit 100-1 und 101-1, Stufe mit 100-2 und 101-2, Stufe mit 100-3 und 101-3) sind so gestaltet, daß sie mit einem höheren Strom als die vorherige Stufe arbeiten.
Die Leistung der Schaltungen gemäß 4 und 5 ist bei niedrigeren Frequenzen im Betrieb weniger erfolgreich. Bei diesen niedrigeren Frequenzen kann das Eingangspotential der Inverterschaltung undefiniert werden, und es kann zu lang dauern, den Wert für einen nächsten Operationszyklus rechtzeitig zurückzusetzen. Unter diesen Bedingungen kann ein Rückkopplungsmechanismus dies verbessern. 6a zeigt eine Schaltung, die eine Rückkopplungsanordnung mit einem PMOS-Transistor 104 aufweist. In dieser Schaltung ist der Kondensator 103 nicht mit beiden Kollektoren, sondern mit der Basis des Transistors 104 verbunden. Der Emitter des Transistors 104 ist mit dem hohen Potential V_h und sein Kollektor mit dem lichtempfindlichen Element 102 verbunden.
Die Rückkopplungsanordnung setzt das Eingangssignal der Inverterschaltung zurück und hält es auf diesem Wert, bis Licht wieder auf das lichtempfindliche Element fällt. Zu beachten ist, daß die dargestellte spezifische Konfiguration nur im zweiten Betriebsmodus, der schematisch in 3b gezeigt ist, erfolgreich arbeitet, d. h. ein eingeschaltetes Lichtsignal bedeutet eine ausgeschaltete elektrostatische Ablenkung. Wiederum kann der Strom mit Hilfe einer ähnlichen Anordnung wie in 5 verstärkt werden. Allerdings ist eine gerade Anzahl von Invertern bevorzugt, da Anordnungen mit einer ungeraden Anzahl von Invertern bei niedrigen Frequenzen weniger erfolgreich arbeiten.
Ein Leckstrom durch den Rückkopplungstransistor 104 hat einen negativen Einfluß auf die Leistung der Schaltung. Um einen solchen Einfluß zu vermeiden, kann ein zweiter Komplementärtransistor 105 parallel zum Rückkopplungstransistor 104 gemäß 6b positioniert sein. Nun wird der Leckstrom über den Rückkopplungstransistor 104 durch den Leckstrom über den Komplementärtransistor 105 völlig kompensiert, der mit seinem Kollektor mit dem lichtempfindlichen Element und mit seiner Basis und seinem Emitter mit dem hohen Potential V_h verbunden ist. Dadurch tritt effektiv kein Leckstrom auf.
7 veranschaulicht die Funktionen der Diskretisierungseinrichtung. Die einfachste Ausführungsform der Diskretisierungseinrichtung weist nur einen Komparator gemäß 7a auf. Der Komparator vergleicht zwei Eingangswerte, und je nach dem Ergebnis des Vergleichs wird ein Ausgangswert zugewiesen. In der Erfindung ist der Eingangswert der Wert des durch das lichtempfindliche Element erzeugten Signals S_lse. Der zweite Eingangswert I ist ein bestimmter vordefinierter Schwellwert. Der Ausgangswert wird aus einem Satz vorbestimmter Werte ausgewählt und hängt vom Ergebnis des Vergleichs ab.
Danach wird der Ausgangswert dem Modulationssignal S_mod zugeordnet, das das Beamlet moduliert, das zum Strukturieren der zu belichtenden Oberfläche zuständig ist. In zahlreichen Fällen ist der Bereich des durch das lichtempfindliche Element erzeugten Signals nicht richtig zum Schwellwert ausge richtet. Lösen läßt sich dieses Problem durch Zufügen mindestens eines Differenzierers zur Diskretisierungseinrichtung gemäß 7b. Vor Erreichen des Komparators wird die vom lichtempfindlichen Element stammende Eingabe S_lse durch Subtrahieren eines Referenzsignals S_ref von S_lse korrekt justiert. Danach wird die Differenz S_lse – S_ref durch den Komparator mit dem Schwellwert verglichen. Die Ausführungsformen gemäß 4 bis 6 arbeiten alle mit dem Mechanismus gemäß 7b, was in 7c dargestellt ist. Die Referenzsignale entsprechen den Signalen V_H und V_L mit einem Konstantwert und sind mit der Source-Seite der Transistoren verbunden. Der Schwellwert V_T ist ein Eigenwert jedes Transistors. Das Signal S_lse wird am Gate des Transistors angelegt. Nunmehr vergleicht der Komparator die Gate-Source-Differenz und den Schwellwert in jedem Transistor und entscheidet, ob ein Strom I_DS fließen kann. Eine geeignete Konfiguration dieser Elemente führt dann zum gewünschten Diskretisierungsbetrieb.
Eine weitere Ausführungsform der Diskretisierungseinrichtung ist in 7d und 7e gezeigt. In 7d wird das Signal vom lichtempfindlichen Element direkt zu einem Komparator und über eine Verzögerung und optional einen Multiplizierer zum Komparator geführt. Diesen Schaltungsaufbau nennt man auch Constant Fraction Discriminator ("Konstantfraktionsdiskriminator"). Auf diese Weise wird kein konstanter, vordefinierter Schwellwert verwendet. Dagegen beruht der Schwellwert auf der Differenz zwischen dem Wert des aktuellen Signals und dem Wert des Signals vor einer vordefinierten Zeitspanne (verzögerungsabhängig). Eine Variante dieser Ausführungsform ist in 7e gezeigt.
Nicht nur ein maskenloses Ladungsträger-Lithographiesystem, sondern auch ein nicht in den Ansprüchen beschriebenes maskenloses optisches Lithographiesystem kann mit einer Diskretisierungseinrichtung versehen sein. Ein nicht in den Ansprüchen beschriebenes Beispiel für ein Modulatorarray im zu letzt genannten System ist in 8 gezeigt. In der dargestellten Konfiguration werden optische Beamlets 107 auf ein Array aus Mikrospiegeln 109 projiziert. Bei Empfang (oder Unterbrechung) eines Steuersignals ändert sich die Reflexionsrichtung.
Erfindungsgemäß werden die Steuersignale zu entsprechenden lichtempfindlichen Elementen 108 optisch gesendet, in der dargestellten Ausführungsform über Fasern 106 und nichtleitungsgebunden. Wiederum führen Intensitätsdifferenzen dieser optischen Steuersignale zu unterschiedlichen Intensitäten der resultierenden elektrischen Steuersignale, die durch die lichtempfindlichen Elemente 108 erzeugt werden.
In 8 überträgt die zweite Steuerleitung von links ein Signal mit einer großen Intensität N, die größer als die Intensität n der vierten Steuerleitung ist, die nur ein Signal mit einer Intensität n führt. Dies ist Folge der kleineren Intensität des optischen Steuersignals, das auf das lichtempfindliche Element 108 der zuletzt genannten Steuerleitung fällt. Würden diese Signale direkt an den entsprechenden Mikrospiegeln 109 angelegt, so würden die entsprechenden Beamlets 110, die die Zielfläche belichten, in unterschiedlichen Winkeln reflektiert. Um diese Differenz zu beseitigen, sind Diskretisierungseinrichtungen 111 zwischen den lichtempfindlichen Elementen 108 und ihren entsprechenden Mikrospiegeln 109 positioniert. Als Ergebnis lenken die Spiegel 109 die Beamlets 110, die die Zielfläche belichten, bei Empfang eines optischen Steuersignals unabhängig von der Intensität des optischen Steuersignals 107 auf identische Weise ab.
In diesem speziellen, nicht in den Ansprüchen beschriebenen Beispiel gemäß 8 führt der Empfang eines optischen Steuersignals zu einer Reflexion der Belichtungs-Beamlets 110 in Richtung nahe zur Quelle und weg vom Ziel. Dieser Zustand ist in 8 mit "0" bezeichnet. Ohne den Empfang des Sig nals erreichen die Belichtungs-Beamlets das Ziel. Der entsprechende Zustand ist in 8 mit "1" bezeichnet.
Verständlich sollte sein, daß die vorstehende Beschreibung den Betrieb der bevorzugten Ausführungsformen veranschaulichen und nicht den Schutzumfang der Erfindung einschränken soll, der durch die Ansprüche festgelegt ist.

Claims

Modulator (18) zum Modulieren der Größe eines Ladungsträger-Beamlets (22) in einem Lithographiesystem mit mehreren Beamlets, wobei der Modulator aufweist: – mindestens eine Einrichtung zum Beeinflussen der Richtung eines Beamlets, die mindestens eine nahe dem Beamlet liegende Elektrode (21) zum Erzeugen eines elektrischen Felds zum Beeinflussen des Beamlets aufweist; – ein lichtempfindliches Element (11, 102) zum Empfangen von Licht von einem modulierten Lichtstrahl (8) und Umwandeln des Lichts in ein Signal; dadurch gekennzeichnet, daß er ferner aufweist: – eine Diskretisierungseinrichtung (100, 101, 103, 101-1, 101-2, 101-3, 104, 105), die mit dem lichtempfindlichen Element und mit mindestens einer der Beeinflussungseinrichtungen (21, 23) betrieblich gekoppelt und so angeordnet ist, daß sie das vom lichtempfindlichen Element (11, 102) empfangene Signal in ein diskretes Signal mit diskreten Werten umwandelt, die aus einem Satz vordefinierter diskreter Werte ausgewählt sind, und das diskrete Signal der Beeinflussungseinrichtung (21, 23) zuführt.
Modulator nach Anspruch 1, ferner mit einem Durchgang (23) für das Beamlet, wobei die Beeinflussungseinrichtung nahe dem Durchgang (23) liegt, wobei vorzugsweise die Diskretisierungseinrichtung mindestens eine Kompara torschaltung aufweist, die für die folgenden Funktionalitäten sorgt: – Bereitstellen einer ersten Differenz zwischen dem Signal und einem Referenzsignal; – Bereitstellen einer zweiten Differenz zwischen mindestens einem Schwellwert und der ersten Differenz; – Bereitstellen eines aus dem Satz vordefinierter diskreter Werte ausgewählten diskreten Werts auf der Grundlage der Größe der zweiten Differenz.
Modulator nach Anspruch 1, wobei die Diskretisierungseinrichtung mit mindestens einer der mindestens einen Elektrode (21) gekoppelt ist, wobei vorzugsweise die Diskretisierungseinrichtung mindestens eine Komparatorschaltung aufweist, die für die folgenden Funktionalitäten sorgt: – Bereitstellen einer ersten Differenz zwischen dem Signal und einem Referenzsignal; – Bereitstellen einer zweiten Differenz zwischen mindestens einem Schwellwert und der ersten Differenz; – Bereitstellen eines aus dem Satz vordefinierter diskreter Werte ausgewählten diskreten Werts auf der Grundlage der Größe der zweiten Differenz.
Modulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Diskretisierungseinrichtung mindestens eine Komparatorschaltung aufweist, die für die folgenden Funktionalitäten sorgt: – Bereitstellen einer ersten Differenz zwischen dem Signal und einem Referenzsignal; – Bereitstellen einer zweiten Differenz zwischen mindestens einem Schwellwert und der ersten Differenz; – Bereitstellen eines aus dem Satz vordefinierter diskreter Werte ausgewählten diskreten Werts auf der Grundlage der Größe der zweiten Differenz.
Modulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Diskretisierungseinrichtung eine Diskretisierungsschaltung mit folgendem aufweist: – einem mit dem lichtempfindlichen Element gekoppelten ersten Differenzierer zum Berechnen eines ersten Differenzsignals anhand des Signals und eines Referenzsignals, – einem mit dem ersten Differenzierer gekoppelten zweiten Differenzierer zum Berechnen eines zweiten Differenzsignals anhand des ersten Differenzsignals und eines Schwellwertsignals; – einem mit dem zweiten Differenzierer gekoppelten Wandler zum Umwandeln des zweiten Differenzsignals in diskrete Werte, die aus dem Satz vordefinierter diskreter Werte ausgewählt sind, wobei vorzugsweise das Signal ein zeitvariables elektrisches Potential ist.
Modulator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Signal ein zeitvariabler elektrischer Strom ist und wobei vorzugsweise die Diskretisierungsschaltung eine Inverterschaltung mit einem Transistor vom PMOS-Typ und einem Transistor vom NMOS-Typ ist und vorzugsweise die Diskretisierungsschaltung eine Anzahl von Invertern in Reihe aufweist, wobei mindestens ein Inverter mit einem Transistor vom PMOS-Typ und einem Transistor vom NMOS-Typ versehen ist, wobei vorzugsweise die Anzahl von Invertern in Reihe eine gerade Zahl ist und wobei insbesondere jeder nachfolgende Inverter in der Anzahl von Invertern in Reihe Transistoren aufweist, die so gestal tet sind, daß sie mit einem höheren Strom als die Transistoren im vorherigen Inverter in der Anzahl von Invertern in Reihe arbeiten.
Modulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Diskretisierungseinrichtung eine Schwellwerteinrichtung zum Definieren der diskreten Werte aufweist, wobei vorzugsweise die Schwellwerteinrichtung mindestens einen vordefinierten Schwellwert hält, wobei insbesondere die Schwellwerteinrichtung zum Definieren eines Schwellwerts auf der Grundlage des Signals geeignet ist oder wobei die Schwellwerteinrichtung zum Definieren eines Schwellwerts auf der Grundlage eines vorherigen Zustands des Signals und/oder auf der Grundlage eines Differentials des Signals und/oder auf der Grundlage eines Integrals des Signals und/oder eines vorherigen diskreten Werts geeignet ist.
Modulatorarray mit mehreren Modulatoren nach Anspruch 1.
Lithographiesystem mit mehreren Beamlets, das ein Modulatorarray nach Anspruch 8 zum individuellen Modulieren der Größe jedes einzelnen Beamlets aufweist, ferner mit: – einer Quelle zum Erzeugen mehrerer Ladungsträger-Beamlets; – einer Strukturdaten erzeugenden Einrichtung zum Erzeugen von Strukturdaten als Darstellung einer durch das Lithographiesystem zu übertragenden Struktur, und – einer optischen Übertragungseinrichtung zum optischen Übertragen der Strukturdaten zum Modulatorarray in mindestens einem optischen Signal, wobei das Modulatorarray mindestens einen optischen Empfänger zum Empfangen des mindestens einen optischen Sig nals aufweist, wobei die Empfangseinrichtung eine Diskretisierungseinrichtung zum Umwandeln des mindestens einen optischen Signals in diskrete Signale mit diskreten Werten, die aus einem Satz vordefinierter diskreter Werte ausgewählt sind, und Zuführen der diskreten Signale zu den Modulatoren aufweist.
Lithographiesystem nach Anspruch 9, wobei die Diskretisierungseinrichtung zum Umwandeln des mindestens einen optischen Signals in mindestens ein diskretes Signal für im wesentlichen jeden Modulator geeignet ist.
Verfahren zum Übertragen einer Struktur auf die Oberfläche eines Ziels mit Hilfe eines Lithographiesystems, das aufweist: eine Strahlerzeugungseinrichtung zum Erzeugen mehrerer Ladungsträger-Beamlets und eine Modulationseinrichtung mit einem Modulatorarray nach Anspruch 8 zum individuell steuerbaren Modulieren im wesentlichen jedes der Beamlets, wobei das Verfahren aufweist: – Abrufen von Strukturdaten aus einer Datenspeichereinrichtung; – Transformieren der Strukturdaten in mindestens einen modulierten Lichtstrahl; – optisches Koppeln des mindestens einen modulierten Lichtstrahls mit der Modulationseinrichtung.