JP6690984B2 - マルチ荷電粒子ビーム露光方法及びマルチ荷電粒子ビームのブランキング装置 - Google Patents

マルチ荷電粒子ビーム露光方法及びマルチ荷電粒子ビームのブランキング装置 Download PDF

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Description

本発明は、マルチ荷電粒子ビーム露光方法及びマルチ荷電粒子ビームのブランキング装置に係り、例えば、マルチビーム描画におけるビーム照射方法に関する。
半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも唯一パターンを生成する極めて重要なプロセスである。近年、LSIの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。ここで、電子線(電子ビーム)描画技術は本質的に優れた解像性を有しており、ウェハ等へ電子線を使って描画することが行われている。
例えば、マルチビームを使った描画装置がある。1本の電子ビームで描画する場合に比べて、マルチビームを用いることで一度に多くのビームを照射できるのでスループットを大幅に向上させることができる。かかるマルチビーム方式の描画装置では、例えば、電子銃から放出された電子ビームを複数の穴を持ったマスクに通してマルチビームを形成し、各々、ブランキング制御され、遮蔽されなかった各ビームが光学系で縮小され、偏向器で偏向され試料上の所望の位置へと照射される。
マルチビーム描画では、個々のビームの照射量を照射時間により個別に制御する。かかる個別の制御を行う制御回路は、描画装置本体に搭載されたブランキングアパーチャアレイ装置に組み込まれる。マルチビーム描画において、さらに、スループットを向上させるには、個々のビームのビーム照射時間を低減するために電流密度を上げることが想定される。しかしながら、電流密度を上げて使用する場合、同時に照射されるマルチビームの合計電流量によっては、クーロン効果によりマルチビーム像のいわゆるボケや位置ずれが生じてしまうといった問題があった。
ここで、ビームアレイのON/OFF制御をすべて同じタイミングで行っていた装置において、ビームアレイをグループ化して、描画装置外部のブランキング制御回路から、グループ毎にブランカーアレイに印加するブランキング電圧(信号)を、印加開始時刻をずらして装置本体に印加して、ビームの照射タイミングをずらすといった手法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、かかる手法によって、グループ毎に照射量を調整することができると提案されている。しかし、かかる手法では、個々のビームの照射量を照射時間により個別に制御することは困難である。また、個別のビームの照射量制御を行う制御回路をブランキングアパーチャアレイ装置に組み込むことも困難である。
そこで、ビームアレイをグループ化して、グループ毎に、個別のビームの照射量制御を行う制御回路が組み込まれるブランキングアパーチャアレイ装置に露光時間制御信号をずらして転送して、ビームの照射タイミングをずらすといった手法が想定される。しかしながら、かかる手法では、1回のビームショットのサイクルを単に2回のビームショットのサイクルに分けただけなので、露光時間制御信号の転送回数が2倍になり、その結果、露光時間が2倍になってしまう。そのため、せっかくマルチビーム描画によりスループットの向上を図ってもその効果を十分に発揮することが困難になってしまう。
特開2007−329220号公報
そこで、本発明の一態様は、マルチビーム描画のスループットの劣化を抑制しながら、クーロン効果を抑制可能な露光方法及びブランキング装置を提供する。
本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム露光方法は、
荷電粒子線を用いたマルチビームのそれぞれ対応するビームが通過する複数の通過孔が形成された基板と、基板に配置され、マルチビームの各ビームを個別にブランキング偏向する複数の個別ブランキング機構とが搭載されたブランキング装置に、マルチビームの各ビームのON/OFF制御信号を一括転送する工程と、
ブランキング装置に搭載された複数の個別ブランキング機構によって同時期のショットのマルチビームが複数のグループにグループ化されたグループ毎に照射タイミングを切り替えながら、一括転送された各ビームのON/OFF制御信号に沿ってマルチビームを描画対象基板に照射する工程と、
を備えたことを特徴とする。
また、マルチビームの同時期のショットのビーム電流量の合計が閾値を超えるショットについて、グループ毎に照射タイミングを切り替えながらマルチビームを照射し、ビーム電流量の合計が閾値を超えないショットについて、グループ毎に照射タイミングを切り替えずに、一括転送された各ビームのON/OFF制御信号に沿ってマルチビームを照射すると好適である。
本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビームのブランキング装置は、
荷電粒子線を用いたマルチビームのそれぞれ対応するビームが通過する複数の通過孔がアレイ状に形成された基板と、
基板内部に配置され、一括転送されたマルチビームの各ビームのON/OFF制御信号を一時的に格納する、同時期のショットのマルチビームを複数のグループにグループ化する複数の記憶装置と、
基板内部に配置され、複数の記憶装置にそれぞれ接続され、対応する記憶装置に格納されるON/OFF制御信号に沿って2値の電位を切り替える複数のスイッチング回路と、
基板上であって、複数の通過孔のうち対応する通過孔を挟んで対向する位置にそれぞれ配置され、それぞれ対応するスイッチング回路によって切り替えられる電位によってマルチビームの対応ビームを個別にブランキング偏向する、2つの電極を有する複数の電極対と、
を備え、
複数の記憶装置は、グループ毎に時期をずらしながら当該メモリ内に格納されるON/OFF制御信号を対応するスイッチング回路に出力することを特徴とする。
また、マルチビームの同時期のショットのビーム電流量の合計が閾値を超えるショットについて、グループ毎に時期をずらしながら各記憶装置内に格納されるON/OFF制御信号を対応するスイッチング回路に出力し、ビーム電流量の合計が閾値を超えないショットについて、グループ毎に時期をずらさずに、各記憶装置内に格納されるON/OFF制御信号を対応するスイッチング回路に出力すると好適である。
また、複数の記憶装置は、隣り合うビームが異なるグループに属するようにグループ化されると好適である。
本発明の一態様によれば、マルチビーム描画のスループットの劣化を抑制しながら、クーロン効果を抑制できる。
実施の形態1における描画装置の構成を示す概念図である。 実施の形態1における成形アパーチャアレイ部材の構成を示す概念図である。 実施の形態1におけるブランキングアパーチャアレイ機構の構成を示す断面図である。 実施の形態1におけるブランキングアパーチャアレイ機構のメンブレン領域内の構成の一部を示す上面概念図である。 実施の形態1の個別ブランキング機構の一例を示す図である。 実施の形態1における描画動作の一例を説明するための概念図である。 実施の形態1におけるマルチビームの照射領域と描画対象画素との一例を示す図である。 実施の形態1におけるマルチビームの描画方法の一例を説明するための図である。 実施の形態1における描画方法の要部工程を示すフローチャート図である。 実施の形態1における個別ブランキング制御回路の内部構成を示す概念図である。 実施の形態1におけるマルチビームのON/OFF制御信号の転送処理と制御回路内の動作について説明するための図である。 実施の形態1の比較例におけるビームショットとクーロン効果の関係を説明するための図である。 実施の形態1におけるマルチビームのグループ分割手法の変形例を説明するための図である。 実施の形態1における個別ブランキング制御回路の内部構成の他の一例とビームの所属グループの一例とを示す概念図である。 実施の形態1における個別ブランキング制御回路の内部構成の他の一例を示す概念図である。 実施の形態2における描画装置の構成を示す概念図である。 実施の形態2における個別ブランキング制御回路と共通ブランキング制御回路の内部構成を示す概念図である。 実施の形態2における描画方法の要部工程を示すフローチャート図である。 実施の形態2における複数の分割ショットの桁数と照射時間との一例を示す図である。 実施の形態2におけるマルチビームのON/OFF制御信号の転送処理と制御回路内の動作について説明するための図である。 実施の形態2の比較例におけるビームショットとクーロン効果の関係を説明するための図である。 実施の形態2におけるデータ転送時間と分割ショット時間との関係の一例を示す図である。 実施の形態2におけるマルチビームのグループ分割手法の変形例を説明するための図である。
以下、実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでも構わない。また、実施の形態では、露光装置の一例として、描画装置を用いた構成について説明する。但し、露光装置は、描画装置に限るものではなく、検査装置等の荷電粒子ビームの試料への照射を行う露光装置でも構わない。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1における描画装置の構成を示す概念図である。図1において、描画装置100は、描画部150と制御部160を備えている。描画装置100は、マルチ荷電粒子ビーム描画装置の一例であると共に、マルチ荷電粒子ビーム露光装置の一例である。描画部150は、電子鏡筒102と描画室103を備えている。電子鏡筒102内には、電子銃201、照明レンズ202、成形アパーチャアレイ部材203、ブランキングアパーチャアレイ機構204、縮小レンズ205、制限アパーチャ部材206、対物レンズ207、及び偏向器208,209が配置されている。描画室103内には、XYステージ105が配置される。XYステージ105上には、描画時(露光時)には描画対象基板となるマスク等の試料101が配置される。試料101には、半導体装置を製造する際の露光用マスク、或いは、半導体装置が製造される半導体基板(シリコンウェハ)等が含まれる。また、試料101には、レジストが塗布された、まだ何も描画されていないマスクブランクスが含まれる。XYステージ105上には、さらに、XYステージ105の位置測定用のミラー210が配置される。
制御部160は、制御計算機110、メモリ112、偏向制御回路130、デジタル・アナログ変換(DAC)アンプユニット132,134、ステージ制御機構138、ステージ位置測定器139及び磁気ディスク装置等の記憶装置140,142を有している。制御計算機110、メモリ112、偏向制御回路130、ステージ制御機構138、ステージ位置測定器139及び記憶装置140,142は、図示しないバスを介して互いに接続されている。記憶装置140(記憶部)には、描画データが描画装置100の外部から入力され、格納されている。偏向制御回路130には、DACアンプユニット132,134及びブランキングアパーチャアレイ機構204が図示しないバスを介して接続されている。ステージ位置測定器139は、レーザ光をXYステージ105上のミラー210に照射し、ミラー210からの反射光を受光する。そして、かかる反射光の情報を利用してXYステージ105の位置を測定する。
制御計算機110内には、パターン面積密度ρ演算部60、近接効果補正照射係数Dp演算部62、画素内パターン面積密度ρ’マップ作成部64、照射量D演算部66、照射時間t演算部68、配列加工部72、転送処理部78、電流量演算部80、判定部82、コマンド出力部84、及び描画制御部86が配置されている。パターン面積密度ρ演算部60、近接効果補正照射係数Dp演算部62、画素内パターン面積密度ρ’マップ作成部64、照射量D演算部66、照射時間t演算部68、配列加工部72、転送処理部78、電流量演算部80、判定部82、コマンド出力部84、及び描画制御部86といった各「〜部」は、処理回路を有する。かかる処理回路は、例えば、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置を含む。各「〜部」は、共通する処理回路(同じ処理回路)を用いても良いし、或いは異なる処理回路(別々の処理回路)を用いても良い。パターン面積密度ρ演算部60、近接効果補正照射係数Dp演算部62、画素内パターン面積密度ρ’マップ作成部64、照射量D演算部66、照射時間t演算部68、配列加工部72、転送処理部78、電流量演算部80、判定部82、コマンド出力部84、及び描画制御部86に入出力される情報および演算中の情報はメモリ112にその都度格納される。
ここで、図1では、実施の形態1を説明する上で必要な構成を記載している。描画装置100にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。
図2は、実施の形態1における成形アパーチャアレイ部材の構成を示す概念図である。図2において、成形アパーチャアレイ部材203には、縦(y方向)p列×横(x方向)q列(p,q≧2)の穴(開口部)22が所定の配列ピッチでマトリクス状に形成されている。図2では、例えば、縦横(x,y方向)に512×512列の穴22が形成される。各穴22は、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。或いは、同じ直径の円形であっても構わない。これらの複数の穴22を電子ビーム200の一部がそれぞれ通過することで、マルチビーム20が形成されることになる。ここでは、縦横(x,y方向)が共に2列以上の穴22が配置された例を示したが、これに限るものではない。例えば、縦横(x,y方向)どちらか一方が複数列で他方は1列だけであっても構わない。また、穴22の配列の仕方は、図2のように、縦横が格子状に配置される場合に限るものではない。例えば、縦方向(y方向)k段目の列と、k+1段目の列の穴同士が、横方向(x方向)に寸法aだけずれて配置されてもよい。同様に、縦方向(y方向)k+1段目の列と、k+2段目の列の穴同士が、横方向(x方向)に寸法bだけずれて配置されてもよい。
図3は、実施の形態1におけるブランキングアパーチャアレイ機構の構成を示す断面図である。
図4は、実施の形態1におけるブランキングアパーチャアレイ機構のメンブレン領域内の構成の一部を示す上面概念図である。なお、図3と図4において、制御電極24と対向電極26と制御回路41とパッド43の位置関係は一致させて記載していない。ブランキングアパーチャアレイ機構204は、図3に示すように、支持台33上にシリコン等からなる半導体基板31が配置される。基板31の中央部は、例えば裏面側から薄く削られ、薄い膜厚hのメンブレン領域30(第1の領域)に加工されている。メンブレン領域30を取り囲む周囲は、厚い膜厚Hの外周領域32(第2の領域)となる。メンブレン領域30の上面と外周領域32の上面とは、同じ高さ位置、或いは、実質的に高さ位置になるように形成される。基板31は、外周領域32の裏面で支持台33上に保持される。支持台33の中央部は開口しており、メンブレン領域30の位置は、支持台33の開口した領域に位置している。
メンブレン領域30には、図2に示した成形アパーチャアレイ部材203の各穴22に対応する位置にマルチビームのそれぞれのビームの通過用の通過孔25(開口部)が開口される。言い換えれば、基板31のメンブレン領域30には、電子線を用いたマルチビームのそれぞれ対応するビームが通過する複数の通過孔25がアレイ状に形成される。そして、基板31のメンブレン領域30上であって、複数の通過孔25のうち対応する通過孔25を挟んで対向する位置に2つの電極を有する複数の電極対がそれぞれ配置される。具体的には、メンブレン領域30上に、図3及び図4に示すように、各通過孔25の近傍位置に該当する通過孔25を挟んでブランキング偏向用の制御電極24と対向電極26の組(ブランカー:ブランキング偏向器)がそれぞれ配置される。また、基板31内部であってメンブレン領域30上の各通過孔25の近傍には、各通過孔25用の制御電極24に偏向電圧を印加する制御回路41(ロジック回路)が配置される。各ビーム用の対向電極26は、グランド接続される。
また、図4に示すように、各制御回路41は、制御信号用のnビット(例えば10ビット)のパラレル配線が接続される。各制御回路41は、制御信号用のnビットのパラレル配線の他、クロック信号線および電源用の配線等が接続される。クロック信号線および電源用の配線等はパラレル配線の一部の配線を流用しても構わない。マルチビームを構成するそれぞれのビーム毎に、制御電極24と対向電極26と制御回路41とによる個別ブランキング機構47が構成される。また、図3の例では、制御電極24と対向電極26と制御回路41とが基板31の膜厚が薄いメンブレン領域30に配置される。但し、これに限るものではない。また、メンブレン領域30にアレイ状に形成された複数の制御回路41は、例えば、同じ行或いは同じ列によってグループ化され、グループ内の制御回路41群は、図4に示すように、直列に接続される。そして、グループ毎に配置されたパッド43からの信号がグループ内の制御回路41に伝達される。具体的には、各制御回路41内に、後述するシフトレジストが配置され、例えば、p×q本のマルチビームのうち例えば同じ行のビームの制御回路内のシフトレジスタが直列に接続される。そして、例えば、p×q本のマルチビームの同じ行のビームの制御信号がシリーズで送信され、例えば、p回のクロック信号によって各ビームの制御信号が対応する制御回路41に格納される。
図5は、実施の形態1の個別ブランキング機構の一例を示す図である。図5において、制御回路41内には、アンプ46(スイッチング回路の一例)が配置される。図5の例では、アンプ46の一例として、CMOS(Complementary MOS)インバータ回路が配置される。そして、CMOSインバータ回路は正の電位(Vdd:ブランキング電位:第1の電位)(例えば、5V)(第1の電位)とグランド電位(GND:第2の電位)に接続される。CMOSインバータ回路の出力線(OUT)は制御電極24に接続される。一方、対向電極26は、グランド電位が印加される。そして、ブランキング電位とグランド電位とが切り替え可能に印加される複数の制御電極24が、基板31上であって、複数の通過孔25のそれぞれ対応する通過孔25を挟んで複数の対向電極26のそれぞれ対応する対向電極26と対向する位置に配置される。
CMOSインバータ回路の入力(IN)には、閾値電圧よりも低くなるL(low)電位(例えばグランド電位)と、閾値電圧以上となるH(high)電位(例えば、1.5V)とのいずれかが制御信号として印加される。実施の形態1では、CMOSインバータ回路の入力(IN)にH電位が印加される状態(アクティブ状態)では、CMOSインバータ回路の出力(OUT)は正電位(Vdd)となり、対向電極26のグランド電位との電位差による電界により対応ビーム20を偏向し、制限アパーチャ部材206で遮蔽することでビームOFFになるように制御する。一方、CMOSインバータ回路の入力(IN)にL電位が印加される状態では、CMOSインバータ回路の出力(OUT)はグランド電位となり、対向電極26のグランド電位との電位差が無くなり対応ビーム20を偏向しないので制限アパーチャ部材206を通過することでビームONになるように制御する。
各通過孔を通過する電子ビーム20は、それぞれ独立に対となる2つの制御電極24と対向電極26に印加される電圧によって偏向される。かかる偏向によってブランキング制御される。具体的には、制御電極24と対向電極26の組は、それぞれ対応するスイッチング回路となるCMOSインバータ回路によって切り替えられる電位によってマルチビームの対応ビームをそれぞれ個別にブランキング偏向する。このように、複数のブランカーが、成形アパーチャアレイ部材203の複数の穴22(開口部)を通過したマルチビームのうち、それぞれ対応するビームのブランキング偏向を行う。
図6は、実施の形態1における描画動作の一例を説明するための概念図である。図6に示すように、試料101の描画領域30は、例えば、y方向に向かって所定の幅で短冊状の複数のストライプ領域32に仮想分割される。まず、XYステージ105を移動させて、第1番目のストライプ領域32の左端、或いはさらに左側の位置に一回のマルチビーム20のショットで照射可能な照射領域34が位置するように調整し、描画が開始される。第1番目のストライプ領域32を描画する際には、XYステージ105を例えば−x方向に移動させることにより、相対的にx方向へと描画を進めていく。XYステージ105は例えば等速で連続移動させる。第1番目のストライプ領域32の描画終了後、ステージ位置を−y方向に移動させて、第2番目のストライプ領域32の右端、或いはさらに右側の位置に照射領域34が相対的にy方向に位置するように調整し、今度は、XYステージ105を例えばx方向に移動させることにより、−x方向に向かって同様に描画を行う。第3番目のストライプ領域32では、x方向に向かって描画し、第4番目のストライプ領域32では、−x方向に向かって描画するといったように、交互に向きを変えながら描画することで描画時間を短縮できる。但し、かかる交互に向きを変えながら描画する場合に限らず、各ストライプ領域32を描画する際、同じ方向に向かって描画を進めるようにしても構わない。1回のショット(後述する照射ステップの合計)では、成形アパーチャアレイ部材203の各穴22を通過することによって形成されたマルチビームによって、最大で各穴22と同数の複数のショットパターンが一度に形成される。
図7は、実施の形態1におけるマルチビームの照射領域と描画対象画素との一例を示す図である。図7において、ストライプ領域32は、例えば、マルチビームのビームサイズでメッシュ状の複数のメッシュ領域に分割される。かかる各メッシュ領域が、描画対象画素36(単位照射領域、或いは描画位置)となる。描画対象画素36のサイズは、ビームサイズに限定されるものではなく、ビームサイズとは関係なく任意の大きさで構成されるものでも構わない。例えば、ビームサイズの1/n(nは1以上の整数)のサイズで構成されても構わない。図7の例では、試料101の描画領域が、例えばy方向に、1回のマルチビーム20の照射で照射可能な照射領域34(描画フィールド)のサイズと実質同じ幅サイズで複数のストライプ領域32に分割された場合を示している。なお、ストライプ領域32の幅は、これに限るものではない。照射領域34のn倍(nは1以上の整数)のサイズであると好適である。図7の例では、512×512列のマルチビームの場合を示している。そして、照射領域34内に、1回のマルチビーム20のショットで照射可能な複数の画素28(ビームの描画位置)が示されている。言い換えれば、隣り合う画素28間のピッチがマルチビームの各ビーム間のピッチとなる。図7の例では、隣り合う4つの画素28で囲まれると共に、4つの画素28のうちの1つの画素28を含む正方形の領域で1つのグリッド29を構成する。図7の例では、各グリッド29は、4×4画素で構成される場合を示している。
図8は、実施の形態1におけるマルチビームの描画方法の一例を説明するための図である。図8では、図7で示したストライプ領域32を描画するマルチビームのうち、y方向3段目の座標(1,3),(2,3),(3,3),・・・,(512,3)の各ビームで描画するグリッドの一部を示している。図8の例では、例えば、XYステージ105が8ビームピッチ分の距離を移動する間に4つの画素を描画(露光)する場合を示している。かかる4つの画素を描画(露光)する間、照射領域34がXYステージ105の移動によって試料101との相対位置がずれないように、偏向器208によってマルチビーム20全体を一括偏向することによって、照射領域34をXYステージ105の移動に追従させる。言い換えれば、トラッキング制御が行われる。図8の例では、8ビームピッチ分の距離を移動する間に4つの画素を描画(露光)することで1回のトラッキングサイクルを実施する場合を示している。
具体的には、ステージ位置測定器139が、ミラー210にレーザを照射して、ミラー210から反射光を受光することでXYステージ105の位置を測長する。測長されたXYステージ105の位置は、制御計算機110に出力される。制御計算機110内では、描画制御部86がかかるXYステージ105の位置情報を偏向制御回路130に出力する。偏向制御回路130内では、XYステージ105の移動に合わせて、XYステージ105の移動に追従するようにビーム偏向するための偏向量データ(トラッキング偏向データ)を演算する。デジタル信号であるトラッキング偏向データは、DACアンプ134に出力され、DACアンプ134は、デジタル信号をアナログ信号に変換の上、増幅して、トラッキング偏向電圧として偏向器208に印加する。
そして、描画部150は、当該ショットにおけるマルチビームの各ビームのそれぞれの照射時間のうちの最大描画時間Ttr内のそれぞれの画素36に対応する描画時間(照射時間、或いは露光時間)、各画素36にマルチビーム20のうちONビームのそれぞれ対応するビームを照射する。
図8の例では、座標(1,3)のビーム(1)によって、時刻t=0からt=最大描画時間Ttrまでの間に注目グリッド29の例えば最下段右から1番目の画素に1ショット目の複数の照射ステップ(多重露光)のビームの照射が行われる。時刻t=0からt=Ttrまでの間にXYステージ105は例えば2ビームピッチ分だけ−x方向に移動する。その間、トラッキング動作は継続している。
当該ショットのビーム照射開始から当該ショットの最大描画時間Ttrが経過後、偏向器208によってトラッキング制御のためのビーム偏向を継続しながら、トラッキング制御のためのビーム偏向とは別に、偏向器209によってマルチビーム20を一括して偏向することによって各ビームの描画位置(前回の描画位置)を次の各ビームの描画位置(今回の描画位置)にシフトする。図8の例では、時刻t=Ttrになった時点で、注目グリッド29の最下段右から1番目の画素から下から2段目かつ右から1番目の画素へと描画対象画素をシフトする。その間にもXYステージ105は定速移動しているのでトラッキング動作は継続している。
そして、トラッキング制御を継続しながら、シフトされた各ビームの描画位置に当該ショットの最大描画時間Ttr内のそれぞれ対応する描画時間、マルチビーム20のうちONビームのそれぞれ対応するビームを照射する。図8の例では、座標(1,3)のビーム(1)によって、時刻t=Ttrからt=2Ttrまでの間に注目グリッド29の例えば下から2段目かつ右から1番目の画素に2ショット目のビームの照射が行われる。時刻t=Ttrからt=2Ttrまでの間にXYステージ105は例えば2ビームピッチ分だけ−x方向に移動する。その間、トラッキング動作は継続している。
図8の例では、時刻t=2Ttrになった時点で、注目グリッド29の下から2段目かつ右から1番目の画素から下から3段目かつ右から1番目の画素へと偏向器209によるマルチビームの一括偏向により描画対象画素をシフトする。その間にもXYステージ105は移動しているのでトラッキング動作は継続している。そして、座標(1,3)のビーム(1)によって、時刻t=2Ttrからt=3Ttrまでの間に注目グリッド29の例えば下から3段目かつ右から1番目の画素に3ショット目のビームの照射が行われる。時刻t=2Ttrからt=3Ttrまでの間にXYステージ105は例えば2ビームピッチ分だけ−x方向に移動する。その間、トラッキング動作は継続している。時刻t=3Ttrになった時点で、注目グリッド29の下から3段目かつ右から1番目の画素から下から4段目かつ右から1番目の画素へと偏向器209によるマルチビームの一括偏向により描画対象画素をシフトする。その間にもXYステージ105は移動しているのでトラッキング動作は継続している。そして、座標(1,3)のビーム(1)によって、時刻t=3Ttrからt=4Ttrまでの間に注目グリッド29の例えば下から4段目かつ右から1番目の画素に4ショット目のビームの照射が行われる。時刻t=3Ttrからt=4Ttrまでの間にXYステージ105は例えば2ビームピッチ分だけ−x方向に移動する。その間、トラッキング動作は継続している。以上により、注目グリッド29の右から1番目の画素列の描画が終了する。
図8の例では初回位置から3回シフトされた後の各ビームの描画位置にそれぞれ対応するビームを照射した後、DACアンプユニット134は、トラッキング制御用のビーム偏向をリセットすることによって、トラッキング位置をトラッキング制御が開始されたトラッキング開始位置に戻す。言い換えれば、トラッキング位置をステージ移動方向と逆方向に戻す。図8の例では、時刻t=4Ttrになった時点で、注目グリッド29のトランキングを解除して、x方向に8ビームピッチ分ずれた注目グリッドにビームを振り戻す。なお、図8の例では、座標(1,3)のビーム(1)について説明したが、その他の座標のビームについてもそれぞれの対応するグリッドに対して同様に描画が行われる。すなわち、座標(n,m)のビームは、t=4Ttrの時点で対応するグリッドに対して右から1番目の画素列の描画が終了する。例えば、座標(2,3)のビーム(2)は、図7のビーム(1)用の注目グリッド29の−x方向に隣り合うグリッドに対して右から1番目の画素列の描画が終了する。
なお、各グリッドの右から1番目の画素列の描画は終了しているので、トラッキングリセットした後に、次回のトラッキングサイクルにおいてまず偏向器209は、各グリッドの下から1段目かつ右から2番目の画素にそれぞれ対応するビームの描画位置を合わせる(シフトする)ように偏向する。
以上のように同じトラッキングサイクル中は偏向器208によって照射領域34を試料101に対して相対位置が同じ位置になるように制御された状態で、偏向器209によって1画素ずつシフトさせながら各ショットを行う。そして、トラッキングサイクルが1サイクル終了後、照射領域34のトラッキング位置を戻してから、図6の下段に示すように、例えば1画素ずれた位置に1回目のショット位置を合わせ、次のトラッキング制御を行いながら偏向器209によって1画素ずつシフトさせながら各ショットを行う。ストライプ領域32の描画中、かかる動作を繰り返すことで、照射領域34a〜34oといった具合に順次照射領域34の位置が移動していき、当該ストライプ領域の描画を行っていく。
図9は、実施の形態1における描画方法の要部工程を示すフローチャート図である。図9において、実施の形態1における描画方法は、近接効果補正照射係数Dp演算工程(S104)と、画素内パターン面積密度ρ’マップ作成工程(S106)と、照射時間tマップ作成工程(S108)と、データ転送工程(S116)と、描画工程(S118)と、判定工程(S126)と、いう一連の工程を実施する。描画工程(S118)は、その内部工程として、ショットk1工程(S118)と、ショットk2工程(S120)と、を実施する。
近接効果補正照射係数Dp演算工程(S104)として、まず、ρ演算部60は、描画領域(ここでは、例えばストライプ領域32)を所定のサイズでメッシュ状に複数の近接メッシュ領域(近接効果補正計算用メッシュ領域)に仮想分割する。近接メッシュ領域のサイズは、近接効果の影響範囲の1/10程度、例えば、1μm程度に設定すると好適である。ρ演算部60は、記憶装置140から描画データを読み出し、近接メッシュ領域毎に、当該近接メッシュ領域内に配置されるパターンのパターン面積密度ρを演算する。
次に、Dp演算部62は、近接メッシュ領域毎に、近接効果を補正するための近接効果補正照射係数Dpを演算する。ここで、近接効果補正照射係数Dpを演算するメッシュ領域のサイズは、パターン面積密度ρを演算するメッシュ領域のサイズと同じである必要は無い。また、近接効果補正照射係数Dpの補正モデル及びその計算手法は従来のシングルビーム描画方式で使用されている手法と同様で構わない。
画素内パターン面積密度ρ’マップ作成工程(S106)として、ρ’マップ作成部64は、画素36毎に、当該画素36内のパターン面積密度ρ’を演算する。ρ’のメッシュサイズは例えば画素28の大きさと同じにする。
照射時間tマップ作成工程(S108)として、まず、D演算部66は、画素(描画対象画素)36毎に、当該画素36に照射するための照射量Dを演算する。照射量Dは、例えば、予め設定された基準照射量Dbaseに近接効果補正照射係数Dpとパターン面積密度ρ’とを乗じた値として演算すればよい。このように、照射量Dは、画素36毎に算出されたパターンの面積密度に比例して求めると好適である。
次に、t演算部68は、まず、画素36毎に、当該画素36に演算された照射量Dを入射させるための電子ビームの照射時間tを演算する。照射時間tは、照射量Dを電流密度Jで割ることで演算できる。そして、画素36毎に得られた照射時間tを定義する照射時間tマップを作成する。作成されたtマップは記憶装置142に格納される。実施の形態1では、例えば各画素36の照射時間tを当該画素36のON/OFF制御信号とする。或いは、各画素36の照射時間tをクロック周期で割ったカウント値を当該画素36のON/OFF制御信号とする。
次に、配列加工部72は、各ビームのショット順に、ON/OFF制御信号(照射時間t或いはカウント値)(照射時間配列データ或いはショットデータともいう)を加工する。図8で説明したように、ステージの移動方向に隣の画素36が次にショットされるわけではない。よって、ここでは、描画シーケンスに沿って、マルチビーム20が順にショットすることになる画素36順に各画素36のON/OFF制御信号が並ぶように順序を加工する。また、各ショットにおいて、直列に接続されたシフトレジスタ40順にON/OFF制御信号が並ぶように順序を加工する。加工されたON/OFF制御信号は、記憶装置142に格納される。
データ転送工程(S116)として、転送処理部78は、ショット毎に、当該ショットのON/OFF制御信号を偏向制御回路130に一括転送する。偏向制御回路130は、ショット毎に、ブランキングアパーチャアレイ機構204(ブランキング装置)に、マルチビーム20の各ビームのON/OFF制御信号を一括転送する。具体的には、偏向制御回路130は、ショット毎に、ブランキングアパーチャアレイ機構204の各ビーム用の制御回路41にON/OFF制御信号を一括転送する。
描画工程(S118)として、描画部150は、ブランキングアパーチャアレイ機構204に搭載された複数の個別ブランキング機構47によってマルチビーム20が複数のグループにグループ化されたグループ毎に照射タイミングを切り替えながら、一括転送された各ビームのON/OFF制御信号に沿ってマルチビーム20を描画対象基板101に照射する。具体的には、以下のように動作する。
図10は、実施の形態1における個別ブランキング制御回路の内部構成を示す概念図である。図10において、描画装置100本体内のブランキングアパーチャアレイ機構204に配置された個別ブランキング制御用の各制御回路41には、シフトレジスタ40、バッファレジスタ45、バッファレジスタ42、レジスタ43、カウンタ回路44、及びアンプ46が順に配置される。実施の形態1では、nビット(例えば、10ビット)の制御信号によって各ビーム用の個別ブランキング制御を行う。ここで、例えば、アレイ状(行列状)に配列されるp×q本のマルチビーム20のうち例えば同じ行のp本のビームの制御回路41内のシフトレジスタ40が直列に接続される。図10の例では、同じ行に並ぶ4つのビームの各制御回路41のシフトレジスタ40a,40b,40c,40dが直列に接続される場合を示している。ここで、実施の形態1では、p×q本のマルチビーム20を複数のグループにグループ化する。例えば、列毎に交互に2つのグループにグループ化する。例えば、各行の奇数列のビームをグループ1とし、各行の偶数列のビームをグループ2とする。同じグループ内のレジスタ43(記憶装置)同士は接続される。言い換えれば、基板31内部に配置された複数のレジスタ43(記憶装置)は、マルチビーム20を複数のグループにグループ化する。図10の例では、シフトレジスタ40が直列に接続される同じ行に配列される4つのビームの各制御回路41a〜41d内のレジスタ43aとレジスタ43cが同じグループとして接続される。レジスタ43bとレジスタ43dが同じグループとして接続される。このように、隣り合うビームが異なるグループに属するようにグループ化されると好適である。これにより、隣り合うビームからのクーロン効果の影響を排除できる。そして、実施の形態1では、基板31内部に配置された複数のレジスタ43(記憶装置)は、グループ毎に時期をずらしながら当該レジスタ43内に格納されるON/OFF制御信号を対応するアンプ46(スイッチング回路)に出力する。以下、具体的に説明する。
図11は、実施の形態1におけるマルチビームのON/OFF制御信号の転送処理と制御回路内の動作について説明するための図である。上述したように、実施の形態1では、p×q本のマルチビーム20のうち例えば同じ行のp本のビーム用のシフトレジスタ40a,40b,40c,40d,・・・が直列に接続される。よって、1回のマルチビームのショットには、マルチビームの行毎にまとめられたnビットのマルチビームのON/OFF制御信号がマルチビームの列分存在する。かかるデータ群が、マルチビームのショット毎に、偏向制御回路130からブランキングアパーチャアレイ機構204に一括転送される。例えば、かかるデータ群が、パラレルに一括転送される。(k+2)番目のショットのON/OFF制御信号が一括転送される場合、例えば、p回のクロック信号によって各ビームのON/OFF制御信号が対応するシフトレジスタ40に格納される。図10の例では、第5番目のショットのON/OFF制御信号が一括転送されている場合を示している。図11の例では、4回のクロック信号によって4本のビームのON/OFF制御信号が対応するシフトレジスタ40a,40b,40c,40dに格納される。
(k+2)番目のショットのON/OFF制御信号が一括転送されている時の各ビーム用のバッファレジスタ45a(バッファ1)には、(k+1)番目のショットのON/OFF制御信号が格納されている。また、同時期の各ビーム用のバッファレジスタ42a(バッファ2)には、k番目のショットのON/OFF制御信号が格納されている。図11の例では、第5番目のショットのON/OFF制御信号が一括転送されている時の各ビーム用のバッファレジスタ45a(バッファ1)には、前回のショットである第4番目のショットのON/OFF制御信号が格納されている。各ビーム用のバッファレジスタ42a(バッファ2)には、さらに前回のショットである第3番目のショットのON/OFF制御信号が格納されている。
(k+2)番目のショットのON/OFF制御信号が一括転送されている間に、偏向制御回路130からはリセット信号が、各レジスタ43に出力される。これにより、すべてのビーム用のレジスタ43に格納されたON/OFF制御信号が削除される。
次に、ショットk1工程(S120)として、まず、偏向制御回路130からグループ1の読み込み1信号(ロード1)がグループ1のレジスタ43に出力される。これにより、グループ1のレジスタ43(レジスタ1)には、バッファレジスタ42a(バッファ2)に格納されているk番目のショットのON/OFF制御信号が読み込まれる。一方、グループ2のレジスタ43(レジスタ2)には、リセットされた状態が続くので、ショットのON/OFF制御信号は読み込まれない。よって、かかる状態では、グループ1のレジスタ43(レジスタ1)にだけk番目のショット(図11の例では第3番目のショット)のON/OFF制御信号が格納されている状態になる。
次に、偏向制御回路130から1回目(グループ1用)のショット信号が全ビームのカウンタ回路44に出力される。これにより、各ビーム用のカウンタ回路44は、当該ビーム用のレジスタ43に格納されているON/OFF制御信号が示す時間だけアンプ46にビームON信号を出力する。具体的には、ON/OFF制御信号が示す、当該ビームの照射時間に相当するカウント数だけクロック周期でカウントする。そして、カウントしている間だけCMOSインバータ回路(アンプ46)の入力をH(アクティブ)にする。そして、ON/OFF制御信号が示す時間が経過するとアンプ46にビームOFF信号を出力する。具体的には、カウント完了後にCMOSインバータ回路(アンプ46)の入力をLにする。ここで、グループ1のレジスタ43には、k番目のショットのON/OFF制御信号が格納されているので、グループ1のカウンタ回路44は、ON/OFF制御信号が示す時間だけアンプ46にビームON信号を出力する。一方、グループ2のレジスタ43には、k番目のショットのON/OFF制御信号が格納されていないので、グループ2のカウンタ回路44は、アンプ46にビームOFF信号を出力する。
よって、グループ1のアンプ46は、カウンタ回路44からビームON信号が入力されている間だけ制御電極24にグランド電位を印加することで、当該ビームを偏向せずに制限アパーチャ206を通過させる。一方、グループ2のアンプ46は、カウンタ回路44からビームON信号が入力されていないので制御電極24に正の電位(Vdd)を印加することで、当該ビームをブランキング偏向して制限アパーチャ206にて遮蔽する。これにより、グループ1のk番目のショット(ショットk1)が実行される。かかるショットk1において、描画部150は、具体的には以下のように動作する。
電子銃201(放出部)から放出された電子ビーム200は、照明レンズ202によりほぼ垂直に成形アパーチャアレイ部材203全体を照明する。成形アパーチャアレイ部材203には、矩形の複数の穴22(開口部)が形成され、電子ビーム200は、すべての複数の穴22が含まれる領域を照明する。複数の穴22の位置に照射された電子ビーム200の各一部が、かかる成形アパーチャアレイ部材203の複数の穴22をそれぞれ通過することによって、例えば矩形形状の複数の電子ビーム(マルチビーム)20a〜eが形成される。かかるマルチビーム20a〜eは、ブランキングアパーチャアレイ機構204のそれぞれ対応するブランカー(制御電極24と対向電極26の組)(第1の偏向器:個別ブランキング機構47)内を通過する。かかるブランカーは、それぞれ、少なくとも個別に通過する電子ビーム20を設定された描画時間(照射時間)ビームがON状態になるようにブランキング制御する。ここでは、グループ1のビームだけが描画時間(照射時間)ビームON状態になる。
ブランキングアパーチャアレイ機構204を通過したマルチビーム20a〜eは、縮小レンズ205によって、縮小され、制限アパーチャ部材206に形成された中心の穴に向かって進む。ここで、ブランキングアパーチャアレイ機構204のブランカーによって偏向された電子ビーム20は、制限アパーチャ部材206(ブランキングアパーチャ部材)の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ部材206によって遮蔽される。一方、ブランキングアパーチャアレイ機構204のブランカーによって偏向されなかった電子ビーム20は、図1に示すように制限アパーチャ部材206の中心の穴を通過する。このように、制限アパーチャ部材206は、個別ブランキング機構47によってビームOFFの状態になるように偏向された各ビームを遮蔽する。そして、ビームONになってからビームOFFになるまでに形成された、制限アパーチャ部材206を通過したビームにより、1回分のショットの各ビームが形成される。制限アパーチャ部材206を通過したマルチビーム20は、対物レンズ207により焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像となり、偏向器208及び偏向器209によって、制限アパーチャ部材206を通過した各ビーム(マルチビーム20全体)が同方向にまとめて偏向され、各ビームの試料101上のそれぞれの照射位置に照射される。また、例えばXYステージ105が連続移動している時、ビームの照射位置がXYステージ105の移動に追従するように偏向器208によって制御される。一度に照射されるマルチビーム20は、理想的には成形アパーチャアレイ部材203の複数の穴22の配列ピッチに上述した所望の縮小率を乗じたピッチで並ぶことになる。
グループ1のショット(ショット1)が終了すると、k+2番目のショットのON/OFF制御信号が一括転送されている間に、偏向制御回路130からはリセット信号が、各レジスタ43に出力される。これにより、すべてのビーム用のレジスタ43に格納されたON/OFF制御信号が削除される。
次に、ショットk2工程(S122)として、まず、偏向制御回路130からグループ2の読み込み2信号(ロード2)がグループ2のレジスタ43に出力される。これにより、グループ2のレジスタ43(レジスタ2)には、バッファレジスタ42a(バッファ2)に格納されているk番目のショットのON/OFF制御信号が読み込まれる。一方、グループ1のレジスタ43(レジスタ1)には、リセットされた状態が続くので、ショットのON/OFF制御信号は読み込まれない。よって、かかる状態では、グループ2のレジスタ43(レジスタ2)にだけk番目のショット(図11の例では第3番目のショット)のON/OFF制御信号が格納されている状態になる。
次に、偏向制御回路130から2回目(グループ2用)のショット信号が全ビームのカウンタ回路44に出力される。これにより、各ビーム用のカウンタ回路44は、当該ビーム用のレジスタ43に格納されているON/OFF制御信号が示す時間だけアンプ46にビームON信号を出力する。今回は、グループ2のレジスタ43には、k番目のショットのON/OFF制御信号が格納されているので、グループ2のカウンタ回路44は、ON/OFF制御信号が示す時間だけアンプ46にビームON信号を出力する。一方、グループ1のレジスタ43には、k番目のショットのON/OFF制御信号が格納されていないので、グループ2のカウンタ回路44は、アンプ46にビームOFF信号を出力する。
よって、グループ2のアンプ46は、カウンタ回路44からビームON信号が入力されている間だけ制御電極24にグランド電位を印加することで、当該ビームを偏向せずに制限アパーチャ206を通過させる。一方、グループ1のアンプ46は、カウンタ回路44からビームON信号が入力されていないので制御電極24に正の電位(Vdd)を印加することで、当該ビームをブランキング偏向して制限アパーチャ206にて遮蔽する。これにより、グループ2のk番目のショット(ショットk2)が実行される。描画部150の動作は、上述した動作と同様である。但し、ここでは、グループ2のビームだけが設定された照射時間ビームON状態になる。
以上のように、マルチビーム20用の複数のCMOSインバータ回路(アンプ46)(スイッチング回路の一例)は、基板31内部に配置され、複数のレジスタ43にそれぞれ接続され、対応するレジスタ43に格納されるON/OFF制御信号に沿って2値の電位を切り替える。そして、ON/OFF制御信号が転送されている間に、各グループのショットk1,k2を、照射タイミングをずらしながら連続して行う。
ロード2信号が出力された後であって、(k+2)番目のショットのON/OFF制御信号の一括転送が終了した後に、偏向制御回路130からはバッファシフト信号がバッファレジスタ45,42に出力される。これにより、各ビーム用のバッファレジスタ45(バッファ1)には、シフトレジスタ40に格納されている(k+2)番目のショットのON/OFF制御信号がシフトされる。同時に、各ビーム用のバッファレジスタ42(バッファ2)には、バッファレジスタ45に格納されている(k+1)番目のショットのON/OFF制御信号がシフトされる。
そして、バッファシフト信号が出力された後に、次の(k+3)番目のショットのON/OFF制御信号の一括転送が開始される。以下、同様に繰り返される。このように、シフトレジスタ40、バッファレジスタ45、バッファレジスタ42、及びレジスタ43といった各記憶装置は、基板31内部に配置され、一括転送されたマルチビーム20の各ビームのON/OFF制御信号を一時的に格納する。特に、マルチビーム20の複数のレジスタ43(記憶装置)は、マルチビーム20をグループ分けすると共に、一括転送されたマルチビーム20の各ビームのON/OFF制御信号を一時的に格納する。
図10の例では、2つのバッファレジスト45,42を用いて2回先(次次回)のショットのデータ転送を行っている間に今回のショットが行われる場合を説明した。しかし、これに限るものではない。1つのバッファレジスト42を用いて1回先(次回)のショットのデータ転送を行っている間に今回のショットが行われる場合であってもよい。いずれにしても、データ転送中にその転送時に行われるショットがグループ毎にショットタイミングをずらしながらも完了すればよい。
以上のように、実施の形態1によれば、データ転送をグループ毎に分ける必要がない。よって、スループットの劣化を抑制できる。また、実施の形態1では、転送されるON/OFF制御信号自体には、ショットタイミングをずらすグループを識別する情報が無い。それにも関わらず、図10及び図11に示すように、ブランキングアパーチャアレイ機構204内での回路構成により、同一ショットとして転送されてきたデータに対して、グループ毎にショットタイミングをずらしながらビームを照射する。これにより、ON/OFF制御信号に特別な情報を定義する必要を無くすことができる。また、実施の形態1では、制御計算機110や偏向制御回路130といった制御機構で特別にビームグループを識別しながら制御する必要が無い。
判定工程(S126)として、描画制御部86は、すべての画素36への描画処理が終了したかどうかを判定する。すべての画素36への描画処理が終了していればフローを終了する。すべての画素36への描画処理が終了していない場合にはデータ転送工程(S116)に戻り、データ転送工程(S116)以降の各工程を繰り返す。
図12は、実施の形態1の比較例におけるビームショットとクーロン効果の関係を説明するための図である。実施の形態1の比較例では、ショット毎に、マルチビーム20全体が同じ照射タイミングで照射される場合を示している。かかる場合、個別のビーム毎に照射時間が異なるので、照射(露光)開始時が、最もクーロン効果の影響を受ける。一方、最大露光時間付近では、一部のビームの照射が既に終了しているので、クーロン効果の影響が小さくなる。よって、照射(露光)開始時の全ビームの電流量の合計を下げることが望ましい。実施の形態1では、マルチビーム20を複数のグループに分割して、各ショット時に、グループ毎に照射時期をずらすので、グループ単位での照射(露光)開始時の当該グループのビームの電流量の合計は、マルチビーム20全体で同時照射(露光)開始時の全ビームの電流量の合計よりも小さくできる。よって、クーロン効果の影響を低減できる。一方、各ショットのデータ転送は1回で済ますことができるので、転送時間の増加によるスループットの劣化を回避できる。
図13は、実施の形態1におけるマルチビームのグループ分割手法の変形例を説明するための図である。上述した例では、各ショットにおけるマルチビーム全体の電流量の大きさに関わらず、グループ1の照射とグループ2の照射とを行う場合について説明した。しかし、これに限るものではない。図13に示すにように、マルチビーム20の同時期のショットのビーム電流量の合計が閾値を超えるショットについて、グループ毎に照射タイミングを切り替えながらマルチビーム20を照射する。一方、マルチビームの同時期のショットのビーム電流量の合計が閾値を超えないショットについて、グループ毎に照射タイミングを切り替えずに、一括転送された各ビームのON/OFF制御信号に沿ってマルチビーム20を照射する。以下、具体的に説明する。
電流量演算工程として、描画シーケンスに沿って、マルチビーム20が順にショットすることになる画素36順に各画素36のON/OFF制御信号が並ぶように順序が加工された後、電流量演算部80は、ショット毎に、当該ショットにおけるマルチビーム20全体での電流量を演算する。
判定工程として、判定部82は、演算された当該ショットにおけるマルチビーム20全体での電流量が閾値を超えるかどうかを判定する。
コマンド出力工程として、コマンド出力部84は、演算された当該ショットにおけるマルチビーム20全体での電流量が閾値を超える場合には、当該ショット用のON/OFF制御信号を偏向制御回路130に転送時に、照射タイミングをずらすことを示す識別可能な信号1(コマンド1)を偏向制御回路130に出力する。コマンド出力部84は、演算された当該ショットにおけるマルチビーム20全体での電流量が閾値を超えない場合には、当該ショット用のON/OFF制御信号を偏向制御回路130に転送時に、照射タイミングをずらさないことを示す識別可能な信号2(コマンド2)を偏向制御回路130に出力する。
コマンド1が偏向制御回路130に出力された場合には、上述したように、マルチビーム20の同時期のショットのビーム電流量の合計が閾値を超えるショットについて、グループ毎に時期をずらしながら各レジスタ43内に格納されるON/OFF制御信号を対応するCMOSインバータ回路に出力する。よって、グループ1のk番目のショット(ショットk1)の後に、グループ2のk番目のショット(ショットk2)が実行される。一方、コマンド2が偏向制御回路130に出力された場合には、以下のように動作する。
ショットk1工程(S120)において、まず、偏向制御回路130からグループ1の読み込み1信号(ロード1)がグループ1のレジスタ43に出力される。同時期に、偏向制御回路130からグループ2の読み込み2信号(ロード2)がグループ2のレジスタ43に出力される。これにより、図11において、グループ1のレジスタ43(レジスタ1)には、バッファレジスタ42a(バッファ2)に格納されているk番目のショットのON/OFF制御信号が読み込まれる。同様に、グループ2のレジスタ43(レジスタ2)には、バッファレジスタ42a(バッファ2)に格納されているk番目のショットのON/OFF制御信号が読み込まれる。よって、かかる状態では、グループ1のレジスタ43(レジスタ1)にだけではなく、グループ2のレジスタ43(レジスタ2)についても、k番目のショット(図11の例では第3番目のショット)のON/OFF制御信号が格納されている状態になる。
次に、偏向制御回路130から1回目(グループ1用)のショット信号が全ビームのカウンタ回路44に出力される。ここでのショット信号は、グループ1用だけではなく、グループ2用にもなる。これにより、各ビーム用のカウンタ回路44は、当該ビーム用のレジスタ43に格納されているON/OFF制御信号が示す時間だけアンプ46にビームON信号を出力する。かかるケースでは、グループ1のレジスタ43には、k番目のショットのON/OFF制御信号が格納されているので、グループ1のカウンタ回路44は、ON/OFF制御信号が示す時間だけアンプ46にビームON信号を出力する。同様に、グループ2のレジスタ43には、k番目のショットのON/OFF制御信号が格納されているので、グループ2のカウンタ回路44は、ON/OFF制御信号が示す時間だけアンプ46にビームON信号を出力する。
よって、グループ1,2のアンプ46は、カウンタ回路44からビームON信号が入力されている間だけ制御電極24にグランド電位を印加することで、当該ビームを偏向せずに制限アパーチャ206を通過させる。これにより、ビーム電流量の合計が閾値を超えないショットについて、グループ毎に時期をずらさずに、各レジスタ43内に格納されるON/OFF制御信号を対応するCMOSインバータ回路に出力する。よって、グループ1のk番目のショット(ショットk1)と並行してグループ2のk番目のショット(ショットk2)が実行される。
かかる場合には、ショットk1の後に、ショットk2を実行する必要がないので、次の(k+1)番目のショットに移行できる。
ここで、上述した例では、図10に示したように、例えば、各行の奇数列のビームをグループ1とし、各行の偶数列のビームをグループ2とする場合について説明した。しかし、グループ化の仕方はこれに限るものではない。
図14は、実施の形態1における個別ブランキング制御回路の内部構成の他の一例とビームの所属グループの一例とを示す概念図である。図14(a)に示すように、例えば、奇数行のビームについて、奇数列のビームをグループ1とし、偶数列のビームをグループ2とする。そして、偶数行のビームについて、奇数列のビームをグループ3とし、偶数列のビームをグループ4とする。かかる場合には、例えば、グループ1,グループ2,グループ3,グループ4の順で時期をずらしながらマルチビームが照射される。かかる場合には、図11において、偏向制御回路130から、リセット信号、読み込み1信号(ロード1)、ショット信号、リセット信号、読み込み2信号(ロード2)、ショット信号、(図示しない)リセット信号、(図示しない)読み込み3信号(ロード3)、(図示しない)ショット信号、(図示しない)リセット信号、(図示しない)読み込み4信号(ロード4)、(図示しない)ショット信号の順に、各制御信号が出力されることになる。これにより、図14(b)に示すように、行及び列方向に隣り合うビームが異なるグループに属するようにグループ化されるとなお好適である。これにより、行或いは列方向にだけ隣り合うビームからのクーロン効果の影響を排除する場合よりもさらにクーロン効果の影響を排除できる。
図15は、実施の形態1における個別ブランキング制御回路の内部構成の他の一例を示す概念図である。上述した例では、図15(a)に示すように、レジスタ43によってグループ分けされた場合について説明したが、これに限るものではない。図15(b)に示すように、カウンタ回路44をグループ分けすることで、ショット1、及びショット2といったショット信号を対応するグループのカウンタ回路44に順に出力しても良い。
以上のように、実施の形態1によれば、データ転送量を増やさずにビーム電流量の和を下げることができる。よって、マルチビーム描画のスループットの劣化を抑制しながら、クーロン効果を抑制できる。したがって、クーロン効果によるマルチビーム像のいわゆるボケや位置ずれを回避或いは低減できる。
実施の形態2.
実施の形態1では、ブランキングアパーチャアレイ機構にカウンタ回路を搭載し、個別ブランキング機構47のカウンタ回路で、個別ビームの照射時間を制御する場合に説明したが、これに限るものではない。実施の形態2では、共通ブランキング機構で個別ビームの照射時間を制御する場合に説明する。
図16は、実施の形態2における描画装置の構成を示す概念図である。図16において、電子鏡筒102内に、マルチビーム20全体を偏向可能な偏向器212が配置された点、及び、制御部160がさらにロジック回路131を有する点、以外は図1と同様である。偏向制御回路130には、さらに、ロジック回路131が図示しないバスを介して接続されている。ロジック回路131は、偏向器212に接続される。
図17は、実施の形態2における個別ブランキング制御回路と共通ブランキング制御回路の内部構成を示す概念図である。図17において、描画装置100本体内のブランキングアパーチャアレイ機構204に配置された個別ブランキング制御用の各制御回路41には、シフトレジスタ40、バッファレジスタ45、バッファレジスタ42、レジスタ43、及びアンプ46が配置される。なお、実施の形態1では、数ビット(例えば、10ビット)の制御信号によって制御されていた各ビーム用の個別ブランキング制御を、1〜3ビット(例えば1ビット)の制御信号によって制御する。すなわち、シフトレジスタ40、バッファレジスタ45、バッファレジスタ42、及びレジスタ43には、1ビットの制御信号が入出力される。制御信号の情報量が少ないことにより、制御回路41の設置面積を小さくできる。言い換えれば、設置スペースが狭いブランキングアパーチャアレイ機構204上に制御回路41を配置する場合でも、より小さいビームピッチでより多くのビームを配置できる。これはブランキングアパーチャアレイ機構204を透過する電流量を増加させ、すなわち描画スループットを向上することができる。
また、共通ブランキング用のロジック回路131には、レジスタ50、カウンタ52、及び共通アンプ54が配置される。こちらは、同時に複数の異なる制御を行うわけではなく、ON/OFF制御を行う1回路で済むため、高速に応答させるための回路を配置する場合でも設置スペース、回路の使用電流の制限の問題が生じない。よってこの共通アンプ54はブランキングアパーチャアレイ機構204上に実現できるアンプ46よりも格段に高速で動作する。この共通アンプ54は例えば、10ビットの制御信号によって制御する。すなわち、レジスタ50、及びカウンタ52には、例えば10ビットの制御信号が入出力される。
実施の形態2では、上述した個別ブランキング制御用の各制御回路41によるビームON/OFF制御と、マルチビーム全体を一括してブランキング制御する共通ブランキング制御用のロジック回路131によるビームON/OFF制御との両方を用いて、各ビームのブランキング制御を行う。
図18は、実施の形態2における描画方法の要部工程を示すフローチャート図である。図18において、実施の形態2における描画方法は、照射時間tマップ作成工程(S108)とデータ転送工程(S116)との間に、照射時間配列データ加工工程(S110)を追加する点、描画工程(S118)と判定工程(S126)との間に、判定工程(S124)を追加する点、以外は図9と同様である。また、以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態1と同様である。
近接効果補正照射係数Dp演算工程(S104)から照射時間tマップ作成工程(S108)までの工程は実施の形態1と同様である。
照射時間配列データ加工工程(S110)として、配列加工部72は、各画素36の照射時間データが示す照射時間を複数の分割ショット用に加工する。具体的には以下のように加工する。
図19は、実施の形態2における複数の分割ショットの桁数と照射時間との一例を示す図である。実施の形態2では、1回分のショットの最大照射時間Ttrを同じ位置に連続して照射される照射時間が異なるn回の分割ショットに分割する。まず、最大照射時間Ttrを量子化単位Δ(階調値分解能)で割った階調値Ntrを定める。例えば、n=10とした場合、10回の分割ショットに分割する。階調値Ntrを桁数nの2進数の値で定義する場合、階調値Ntr=1023になるように量子化単位Δを予め設定すればよい。これにより、最大照射時間Ttr=1023Δとなる。そして、図19に示すように、n回の分割ショットは、桁数k’=0〜9までの2k’Δのいずれかの照射時間を持つ。言い換えれば、512Δ(=2Δ),256Δ(=2Δ),128Δ(=2Δ),64Δ(=2Δ),32Δ(=2Δ),16Δ(=2Δ),8Δ(=2Δ),4Δ(=2Δ),2Δ(=2Δ),Δ(=2Δ)のいずれかの照射時間を持つ。すなわち、1回分のマルチビームのショットは、512Δの照射時間tk’をもつ分割ショットと、256Δの照射時間tk’をもつ分割ショットと、128Δの照射時間tk’をもつ分割ショットと、64Δの照射時間tk’をもつ分割ショットと、32Δの照射時間tk’をもつ分割ショットと、16Δの照射時間tk’をもつ分割ショットと、8Δの照射時間tk’をもつ分割ショットと、4Δの照射時間tk’をもつ分割ショットと、2Δの照射時間tk’をもつ分割ショットと、Δの照射時間tk’をもつ分割ショットと、に分割される。
よって、各画素36に照射する任意の照射時間t(=NΔ)は、かかる512Δ(=2Δ),256Δ(=2Δ),128Δ(=2Δ),64Δ(=2Δ),32Δ(=2Δ),16Δ(=2Δ),8Δ(=2Δ),4Δ(=2Δ),2Δ(=2Δ),Δ(=2Δ)及びゼロ(0)の少なくとも1つの組み合わせによって定義できる。例えば、N=50のショットであれば、50=2+2+2なので、2Δの照射時間をもつ分割ショットと、2Δの照射時間をもつ分割ショットと、2Δの照射時間をもつ分割ショットと、の組み合わせになる。なお、各画素36に照射する任意の照射時間tの階調値Nを2進数変換する場合には、できるだけ大きい桁の値を使用するように定義すると好適である。
配列加工部72は、まず、画素36毎に得られた照射時間tを量子化単位Δ(階調値分解能)で割ることで整数の階調値Nデータを算出する。階調値Nデータは、例えば、0〜1023の階調値で定義される。量子化単位Δは、様々に設定可能であるが、例えば、1ns(ナノ秒)等で定義できる。量子化単位Δは、例えば1〜10nsの値を用いると好適である。ここでは、上述したように1ショットあたりの最大照射時間Ttrの階調値Ntrが1023になるように量子化単位Δを設定する。但し、これに限るものではない。最大照射時間Ttrの階調値Ntrが1023以下になるように量子化単位Δを設定すればよい。
次に、配列加工部72は、画素36毎に、ビームONにする分割ショットの合計照射時間が、演算されたビームの照射時間に相当する組合せになるように複数の分割ショットの各分割ショットをビームONにするか、ビームOFFにするかを決定する。画素36毎に得られた照射時間tは、値0と1のいずれかを示す整数wk’と、n個の分割ショットのk’桁目の分割ショットの照射時間tk’とを用いて、以下の式(1)で定義される。整数wk’が1になる分割ショットはON、整数wk’が0になる分割ショットはOFFに決定できる。
Figure 0006690984
例えば、N=700であれば、w9=1、w8=0、w7=1、w6=0、w5=1、w4=1、w3=1、w2=1、w1=0、w0=0、となる。よって、t9の分割ショットがON、t8の分割ショットがOFF、t7の分割ショットがON、t6の分割ショットがOFF、t5の分割ショットがON、t4の分割ショットがON、t3の分割ショットがON、t2の分割ショットがON、t1の分割ショットがOFF、t0の分割ショットがOFF、と決定することができる。
次に、配列加工部72は、1回分のショットを同じ位置に連続して照射される照射時間が異なる複数回の分割ショットに分割するための分割ショットの照射時間配列データを生成する。配列加工部72は、画素36毎に、当該画素に実施される分割ショットの照射時間配列データを生成する。例えば、N=50であれば、50=2+2+2なので、“0000110010”となる。例えば、N=500であれば、同様に、“0111110100”となる。例えば、N=700であれば、同様に、“1010111100”となる。例えば、N=1023であれば、同様に、“1111111111”となる。
そして、配列加工部70は、各ビームのショット順に、照射時間配列データを加工する。図8で説明したように、ステージの移動方向に隣の画素36が次にショットされるわけではない。よって、ここでは、描画シーケンスに沿って、マルチビーム20が順にショットすることになる画素36順に各画素36の照射時間配列データが並ぶように順序を加工する。また、各ショット中の各分割ショットにおいて、直列に接続されたシフトレジスタ40順にON/OFF制御信号が並ぶように順序を加工する。加工されたON/OFF制御信号は、記憶装置142に格納される。
データ転送工程(S116)として、転送処理部78は、分割ショット毎に、当該ショットのON/OFF制御信号を偏向制御回路130に一括転送する。偏向制御回路130は、分割ショット毎に、ブランキングアパーチャアレイ機構204(ブランキング装置)に、マルチビーム20の各ビームのON/OFF制御信号を一括転送する。具体的には、偏向制御回路130は、分割ショット毎に、ブランキングアパーチャアレイ機構204の各ビーム用の制御回路41にON/OFF制御信号を一括転送する。
描画工程(S118)として、描画部150は、ブランキングアパーチャアレイ機構204に搭載された複数の個別ブランキング機構47によってマルチビーム20が複数のグループにグループ化されたグループ毎に照射タイミングを切り替えながら、一括転送された各ビームのON/OFF制御信号に沿ってマルチビーム20を描画対象基板101に照射する。具体的には、以下のように動作する。
実施の形態2では、nビット(例えば、1ビット)の制御信号によって各ビーム用の個別ブランキング制御を行う。ここで、例えば、アレイ状(行列状)に配列されるp×q本のマルチビーム20のうち例えば同じ行のp本のビームの制御回路41内のシフトレジスタ40が直列に接続される。図17の例では、図10と同様、同じ行に並ぶ4つのビームの各制御回路41のシフトレジスタ40a,40b,40c,40dが直列に接続される場合を示している。そして、p×q本のマルチビーム20を複数のグループにグループ化する。例えば、列毎に交互に2つのグループにグループ化する。上述したように、例えば、各行の奇数列のビームをグループ1とし、各行の偶数列のビームをグループ2とする。同じグループ内のレジスタ43(記憶装置)同士は接続される。図17の例では、シフトレジスタ40が直列に接続される同じ行に配列される4つのビームの各制御回路41a〜41d内のレジスタ43aとレジスタ43cが同じグループとして接続される。レジスタ43bとレジスタ43dが同じグループとして接続される。このように、隣り合うビームが異なるグループに属するようにグループ化されると好適である。そして、実施の形態2では、基板31内部に配置された複数のレジスタ43(記憶装置)は、グループ毎に時期をずらしながら当該レジスタ43内に格納されるON/OFF制御信号を対応するアンプ46(スイッチング回路)に出力する。以下、具体的に説明する。
図20は、実施の形態2におけるマルチビームのON/OFF制御信号の転送処理と制御回路内の動作について説明するための図である。上述したように、実施の形態2では、p×q本のマルチビーム20のうち例えば同じ行のp本のビーム用のシフトレジスタ40a,40b,40c,40d,・・・が直列に接続される。よって、1回のマルチビームのショットには、マルチビームの行毎にまとめられた1ビットのマルチビームのON/OFF制御信号がマルチビームの列分存在する。かかるデータ群が、マルチビームの分割ショット毎に、偏向制御回路130からブランキングアパーチャアレイ機構204に一括転送される。例えば、かかるデータ群が、パラレルに一括転送される。図11に示すように、(k+2)番目の分割ショットのON/OFF制御信号が一括転送される場合、例えば、p回のクロック信号によって各ビームのON/OFF制御信号が対応するシフトレジスタ40に格納される。図11の例では、第5番目の分割ショット(k’=5桁目の分割ショット)のON/OFF制御信号が一括転送されている場合を示している。図11の例では、4回のクロック信号によって4本のビームのON/OFF制御信号が対応するシフトレジスタ40a,40b,40c,40dに格納される。
(k+2)番目の分割ショットのON/OFF制御信号が一括転送されている時の各ビーム用のバッファレジスタ45a(バッファ1)には、(k+1)番目の分割ショットのON/OFF制御信号が格納されている。また、同時期の各ビーム用のバッファレジスタ42a(バッファ2)には、k番目の分割ショットのON/OFF制御信号が格納されている。図11の例では、第5番目の分割ショット(k’=5桁目の分割ショット)のON/OFF制御信号が一括転送されている時の各ビーム用のバッファレジスタ45a(バッファ1)には、前回の分割ショットである第4番目の分割ショット(k’=6桁目の分割ショット)のON/OFF制御信号が格納されている。各ビーム用のバッファレジスタ42a(バッファ2)には、さらに前回の分割ショットである第3番目の分割ショット(k’=7桁目の分割ショット)のON/OFF制御信号が格納されている。
(k+2)番目の分割ショットのON/OFF制御信号が一括転送されている間に、偏向制御回路130からはリセット信号が、各レジスタ43及びレジスタ50に出力される。これにより、すべてのビーム用のレジスタ43に格納されたON/OFF制御信号が削除される。同様に、共通ブランキング用のレジスタ50に格納されたON/OFF制御信号が削除される。
次に、ショットk1工程(S120)として、まず、偏向制御回路130からグループ1の読み込み1信号(ロード1)がグループ1のレジスタ43に出力される。これにより、グループ1のレジスタ43(レジスタ1)には、バッファレジスタ42a(バッファ2)に格納されているk番目の分割ショットのON/OFF制御信号が読み込まれる。一方、グループ2のレジスタ43(レジスタ2)には、リセットされた状態が続くので、分割ショットのON/OFF制御信号は読み込まれない。よって、かかる状態では、グループ1のレジスタ43(レジスタ1)にだけk番目の分割ショット(図20の例では第3番目の分割ショット)のON/OFF制御信号が格納されている状態になる。これにより、各ビーム用のアンプ46は、当該ビーム用のレジスタ43に格納されているON/OFF制御信号に従って、制御電極24に印加する電位を切り替える。例えば、ON/OFF制御信号が”1”であれば、CMOSインバータ回路にH電位(アクティブ電位)を入力する。これにより、CMOSインバータ回路の出力は、グランド電位となり、ビームON状態になる。例えば、ON/OFF制御信号が”0”であれば、CMOSインバータ回路にL電位を入力する。これにより、CMOSインバータ回路の出力は、正の電位となり、ビームOFF状態になる。
また、同時期に、偏向制御回路130からk番目の分割ショットの照射時間を示す共通ON/OFF制御信号が共通ブランキング機構のロジック回路131のレジスタ50に出力される。これにより、共通ブランキング用のレジスタ50には、k番目の分割ショットの共通ON/OFF制御信号が読み込まれる。
次に、偏向制御回路130から1回目(グループ1用)のショット信号が共通ブランキング機構のロジック回路131のカウンタ回路52に出力される。これにより、共通ブランキング用のカウンタ回路44は、共通ブランキング用のレジスタ50に格納されている共通ON/OFF制御信号が示す時間だけ共通アンプ54にビームON信号を出力する。具体的には、今回の分割ショットの照射時間に相当するカウント数だけクロック周期でカウントする。そして、カウントしている間だけCMOSインバータ回路(図示せず)の入力をH(アクティブ)にする。そして、共通ON/OFF制御信号が示す時間が経過すると共通アンプ54にビームOFF信号を出力する。具体的には、カウント完了後にCMOSインバータ回路の入力をLにする。
ここで、k番目の分割ショットのために、既に、グループ1のビーム用のアンプ46からはON/OFF制御信号に従って、ビームON或いはビームOFFにする偏向電位が制御電極24に印加されている。一方、グループ2のビーム用のアンプ46からはビームOFFにする偏向電位(正の電位)が制御電極24に印加されている。かかる状態で、共通ブランキング用の偏向器212によって、今回の分割ショットの照射時間を制御する。すなわち、カウンタ回路44がビームON信号を出力している間だけ、マルチビーム20全体をブランキング偏向せずに、制限アパーチャ206を通過可能にする。逆に、その他の時間は、マルチビーム20全体をブランキング偏向して、制限アパーチャ206でマルチビーム20全体を遮蔽する。これにより、グループ1のk番目の分割ショット(ショットk1)が実行される。
グループ1の分割ショット(ショット1)が終了すると、偏向制御回路130からはリセット信号が、各レジスタ43に出力される。これにより、すべてのビーム用のレジスタ43に格納されたON/OFF制御信号が削除される。
次に、ショットk2工程(S122)として、まず、偏向制御回路130からグループ2の読み込み2信号(ロード2)がグループ2のレジスタ43に出力される。これにより、グループ2のレジスタ43(レジスタ2)には、バッファレジスタ42a(バッファ2)に格納されているk番目の分割ショットのON/OFF制御信号が読み込まれる。一方、グループ1のレジスタ43(レジスタ1)には、リセットされた状態が続くので、分割ショットのON/OFF制御信号は読み込まれない。よって、かかる状態では、グループ2のレジスタ43(レジスタ2)にだけk番目の分割ショット(図20の例では第3番目のショット)のON/OFF制御信号が格納されている状態になる。これにより、各ビーム用のアンプ46は、当該ビーム用のレジスタ43に格納されているON/OFF制御信号に従って、制御電極24に印加する電位を切り替える。例えば、ON/OFF制御信号が”1”であれば、CMOSインバータ回路にH電位(アクティブ電位)を入力する。これにより、CMOSインバータ回路の出力は、グランド電位となり、ビームON状態になる。例えば、ON/OFF制御信号が”0”であれば、CMOSインバータ回路にL電位を入力する。これにより、CMOSインバータ回路の出力は、正の電位となり、ビームOFF状態になる。
また、同時期に、偏向制御回路130からk番目の分割ショットの照射時間を示す共通ON/OFF制御信号が共通ブランキング機構のロジック回路131のレジスタ50に出力される。これにより、共通ブランキング用のレジスタ50には、k番目の分割ショットの共通ON/OFF制御信号が読み込まれる。
次に、偏向制御回路130から2回目(グループ2用)のショット信号が共通ブランキング機構のロジック回路131のカウンタ回路52に出力される。これにより、共通ブランキング用のカウンタ回路44は、共通ブランキング用のレジスタ50に格納されている共通ON/OFF制御信号が示す時間だけ共通アンプ54にビームON信号を出力する。そして、共通ON/OFF制御信号が示す時間が経過すると共通アンプ54にビームOFF信号を出力する。
ここで、k番目の分割ショットのために、既に、グループ2のビーム用のアンプ46からはON/OFF制御信号に従って、ビームON或いはビームOFFにする偏向電位が制御電極24に印加されている。一方、グループ1のビーム用のアンプ46からはビームOFFにする偏向電位(正の電位)が制御電極24に印加されている。かかる状態で、共通ブランキング用の偏向器212によって、今回の分割ショットの照射時間を制御する。すなわち、カウンタ回路44がビームON信号を出力している間だけ、マルチビーム20全体をブランキング偏向せずに、制限アパーチャ206を通過可能にする。逆に、その他の時間は、マルチビーム20全体をブランキング偏向して、制限アパーチャ206でマルチビーム20全体を遮蔽する。これにより、グループ2のk番目の分割ショット(ショットk2)が実行される。
以上のように、実施の形態2においても、実施の形態1と同様、マルチビーム20用の複数のCMOSインバータ回路(アンプ46)(スイッチング回路の一例)は、基板31内部に配置され、複数のレジスタ43にそれぞれ接続され、対応するレジスタ43に格納されるON/OFF制御信号に沿って2値の電位を切り替える。そして、ON/OFF制御信号が転送されている間に、各グループのショットk1,k2を、照射タイミングをずらしながら連続して行う。
ロード2信号が出力された後であって、(k+2)番目の分割ショットのON/OFF制御信号の一括転送が終了した後に、偏向制御回路130からはバッファシフト信号がバッファレジスタ45,42に出力される。これにより、各ビーム用のバッファレジスタ45(バッファ1)には、シフトレジスタ40に格納されている(k+2)番目の分割ショットのON/OFF制御信号がシフトされる。同時に、各ビーム用のバッファレジスタ42(バッファ2)には、バッファレジスタ45に格納されている(k+1)番目の分割ショットのON/OFF制御信号がシフトされる。
そして、バッファシフト信号が出力された後に、次の(k+3)番目の分割ショットのON/OFF制御信号の一括転送が開始される。以下、同様に繰り返される。このように、シフトレジスタ40、バッファレジスタ45、バッファレジスタ42、及びレジスタ43といった各記憶装置は、基板31内部に配置され、一括転送されたマルチビーム20の各ビームのON/OFF制御信号を一時的に格納する。特に、マルチビーム20の複数のレジスタ43(記憶装置)は、マルチビーム20をグループ分けすると共に、一括転送されたマルチビーム20の各ビームのON/OFF制御信号を一時的に格納する。
図20の例では、2つのバッファレジスト45,42を用いて2回先(次次回)の分割ショットのデータ転送を行っている間に今回の分割ショットが行われる場合を説明した。しかし、これに限るものではない。1つのバッファレジスト42を用いて1回先(次回)の分割ショットのデータ転送を行っている間に今回の分割ショットが行われる場合であってもよい。
以上のように、実施の形態2によれば、データ転送をグループ毎に分ける必要がない。よって、スループットの劣化を抑制できる。また、実施の形態2では、転送されるON/OFF制御信号自体には、分割ショットのタイミングをずらすグループを識別する情報が無い。それにも関わらず、図17及び図20に示すように、ブランキングアパーチャアレイ機構204内での回路構成により、同一分割ショットとして転送されてきたデータに対して、グループ毎に分割ショットのタイミングをずらしながらビームを照射する。これにより、ON/OFF制御信号に特別な情報を定義する必要を無くすことができる。また、実施の形態1では、制御計算機110や偏向制御回路130といった制御機構で特別にビームグループを識別しながら制御する必要が無い。
判定工程(S124)として、描画制御部86は、1ショット中のすべての分割ショットが終了したかどうかを判定する。すべての分割ショットが終了した場合には判定工程(S126)に進む。すべての分割ショットが終了していない場合には、1ショット中のすべての分割ショットが終了するまで、データ転送工程(S116)に戻り、データ転送工程(S116)から判定工程(S124)までの各工程を繰り返す。
判定工程(S126)として、描画制御部86は、すべての画素36への描画処理が終了したかどうかを判定する。すべての画素36への描画処理が終了していればフローを終了する。すべての画素36への描画処理が終了していない場合にはデータ転送工程(S116)に戻り、データ転送工程(S116)以降の各工程を繰り返す。
図21は、実施の形態2の比較例におけるビームショットとクーロン効果の関係を説明するための図である。実施の形態2の比較例では、各ビームの1ショットあたりの照射時間が異なるために、組み合わされる分割ショットが異なる。そのため、n回の分割ショットにおいて、分割ショット毎に、マルチビーム20のうち照射されるビームとされないビームとが存在する。よって、露光(分割ショット)毎にクーロン効果の影響が異なる。よって、各露光(分割ショット)時の全ビームの電流量の合計を下げることが望ましい。実施の形態2では、マルチビーム20を複数のグループに分割して、各ショット時に、グループ毎に照射時期をずらすので、グループ単位での露光(分割ショット)時の当該グループのビームの電流量の合計は、マルチビーム20全体での露光(分割ショット)時の全ビームの電流量の合計よりも小さくできる。よって、クーロン効果の影響を低減できる。一方、各分割ショットのデータ転送は1回で済ますことができるので、転送時間の増加によるスループットの劣化を回避できる。
図22は、実施の形態2におけるデータ転送時間と分割ショット時間との関係の一例を示す図である。実施の形態2では、1〜3ビット(例えば1ビット)の制御信号によって個別ブランキング機構47の制御回路41を制御するので、個々の分割ショットのデータ転送時間を短くできる。そのため、図22に示すように、n回の分割ショットのうち、照射時間が長い方の分割ショット(例えば、512Δの照射時間の分割ショット)では、データ転送時間内に、全グループの分割ショットを終了しきれない場合が発生する。一方、照射時間が短い方の分割ショット(例えば、128Δ以下の照射時間の分割ショット)では、データ転送時間内に3グループ以上(図22の例では4グループ以上)の分割ショットが可能になる。よって、実施の形態2では、n回の分割ショットの合計時間よりも例えば分割ショット1回分長く描画時間がかかってしまう。しかし、データ転送自体は、分割ショット毎に1回ずつで良いため、描画時間の遅延時間を最小限に留めることができる。
以上のように、実施の形態2では、n回の分割ショットの合計時間よりも例えば分割ショット1回分長く描画時間がかかってしまう。そのため、ステージを連続させながら描画する場合にはステージ位置の制御が複雑化する。よって、実施の形態2は、ステージを連続させながら描画する場合よりも、ステップアンドリピート動作で描画する場合に特に有効である。
図23は、実施の形態2におけるマルチビームのグループ分割手法の変形例を説明するための図である。上述した例では、各ショットにおけるマルチビーム全体の電流量の大きさに関わらず、グループ1の照射とグループ2の照射とを行う場合について説明した。しかし、これに限るものではない。図23に示すにように、マルチビーム20の同時期の分割ショットのビーム電流量の合計が閾値を超える分割ショットについて、グループ毎に照射タイミングを切り替えながらマルチビーム20を照射する。一方、マルチビームの同時期の分割ショットのビーム電流量の合計が閾値を超えない分割ショットについて、グループ毎に照射タイミングを切り替えずに、一括転送された各ビームのON/OFF制御信号に沿ってマルチビーム20を照射する。以下、具体的に説明する。
電流量演算工程として、描画シーケンスに沿って、マルチビーム20が順にショットすることになる画素36順に各画素36の各分割ショットのON/OFF制御信号が並ぶように順序が加工された後、電流量演算部80は、分割ショット毎に、当該分割ショットにおけるマルチビーム20全体での電流量を演算する。
判定工程として、判定部82は、演算された当該分割ショットにおけるマルチビーム20全体での電流量が閾値を超えるかどうかを判定する。
コマンド出力工程として、コマンド出力部84は、演算された当該分割ショットにおけるマルチビーム20全体での電流量が閾値を超える場合には、当該分割ショット用のON/OFF制御信号を偏向制御回路130に転送時に、照射タイミングをずらすことを示す識別可能な信号1(コマンド1)を偏向制御回路130に出力する。コマンド出力部84は、演算された当該分割ショットにおけるマルチビーム20全体での電流量が閾値を超えない場合には、当該分割ショット用のON/OFF制御信号を偏向制御回路130に転送時に、照射タイミングをずらさないことを示す識別可能な信号2(コマンド2)を偏向制御回路130に出力する。
コマンド1が偏向制御回路130に出力された場合には、上述したように、マルチビーム20の同時期の分割ショットのビーム電流量の合計が閾値を超える分割ショットについて、グループ毎に時期をずらしながら各レジスタ43内に格納されるON/OFF制御信号を対応するCMOSインバータ回路に出力する。よって、グループ1のk番目の分割ショット(ショットk1)の後に、グループ2のk番目の分割ショット(ショットk2)が実行される。一方、コマンド2が偏向制御回路130に出力された場合には、以下のように動作する。
ショットk1工程(S120)において、まず、偏向制御回路130からグループ1の読み込み1信号(ロード1)がグループ1のレジスタ43に出力される。同時期に、偏向制御回路130からグループ2の読み込み2信号(ロード2)がグループ2のレジスタ43に出力される。これにより、図20において、グループ1のレジスタ43(レジスタ1)には、バッファレジスタ42a(バッファ2)に格納されているk番目の分割ショットのON/OFF制御信号が読み込まれる。同様に、グループ2のレジスタ43(レジスタ2)には、バッファレジスタ42a(バッファ2)に格納されているk番目の分割ショットのON/OFF制御信号が読み込まれる。よって、かかる状態では、グループ1のレジスタ43(レジスタ1)にだけではなく、グループ2のレジスタ43(レジスタ2)についても、k番目の分割ショット(図20の例では第3番目の分割ショット)のON/OFF制御信号が格納されている状態になる。よって、かかる状態では、グループ1のレジスタ43(レジスタ1)とグループ2のレジスタ43(レジスタ2)の両方にk番目の分割ショット(図20の例では第3番目の分割ショット)のON/OFF制御信号が格納されている状態になる。これにより、各ビーム用のアンプ46は、当該ビーム用のレジスタ43に格納されているON/OFF制御信号に従って、制御電極24に印加する電位を切り替える。例えば、ON/OFF制御信号が”1”であれば、CMOSインバータ回路にH電位(アクティブ電位)を入力する。これにより、CMOSインバータ回路の出力は、グランド電位となり、ビームON状態になる。例えば、ON/OFF制御信号が”0”であれば、CMOSインバータ回路にL電位を入力する。これにより、CMOSインバータ回路の出力は、正の電位となり、ビームOFF状態になる。
また、同時期に、偏向制御回路130からk番目の分割ショットの照射時間を示す共通ON/OFF制御信号が共通ブランキング機構のロジック回路131のレジスタ50に出力される。これにより、共通ブランキング用のレジスタ50には、k番目の分割ショットの共通ON/OFF制御信号が読み込まれる。
次に、偏向制御回路130から1回目(グループ1用)のショット信号が共通ブランキング機構のロジック回路131のカウンタ回路52に出力される。これにより、共通ブランキング用のカウンタ回路44は、共通ブランキング用のレジスタ50に格納されている共通ON/OFF制御信号が示す時間だけ共通アンプ54にビームON信号を出力する。そして、共通ON/OFF制御信号が示す時間が経過すると共通アンプ54にビームOFF信号を出力する。
そして、k番目の分割ショットのために、既に、グループ1,2のビーム用のアンプ46からはON/OFF制御信号に従って、ビームON或いはビームOFFにする偏向電位が制御電極24に印加されている。かかる状態で、共通ブランキング用の偏向器212によって、今回の分割ショットの照射時間を制御する。すなわち、カウンタ回路44がビームON信号を出力している間だけ、マルチビーム20全体をブランキング偏向せずに、制限アパーチャ206を通過可能にする。逆に、その他の時間は、マルチビーム20全体をブランキング偏向して、制限アパーチャ206でマルチビーム20全体を遮蔽する。これにより、グループ1のk番目の分割ショット(ショットk1)とグループ2のk番目の分割ショット(ショットk2)とが同時に実行される。
かかる場合には、ショットk1の後に、ショットk2を実行する必要がないので、次の(k+1)番目の分割ショットに移行できる。かかる手法により、例えば、データ転送時間内に複数のグループの分割ショットを順にできない照射時間(例えば、512Δ)の分割ショットにおいて、全電流量が閾値を超えなければ、すべての分割ショットについて、データ転送時間内に複数のグループの分割ショットを完了できる。
また、図23に示したように、2グループに分ける分割ショットと、4グループに分ける分割ショットのように、グループ数をショット(或いは分割ショット)毎に可変にしても好適である。かかる場合には、レジスタ43のグループ分けを調整すればよい。
また、図14に示したように2グループではなく4グループにして、行及び列方向に隣り合うビームが異なるグループに属するようにグループ化されるとなお好適である。これにより、行或いは列方向にだけ隣り合うビームからのクーロン効果の影響を排除する場合よりもさらにクーロン効果の影響を排除できる。
以上のように、実施の形態2によれば、データ転送量を増やさずにビーム電流量の和を下げることができる。よって、マルチビーム描画のスループットの劣化を抑制しながら、クーロン効果を抑制できる。したがって、クーロン効果によるマルチビーム像のいわゆるボケや位置ずれを回避或いは低減できる。
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。上述した例では、各画素に対してショット或いは複数の分割ショットを1回ずつ行う場合を示したが、これに限るものではない。さらに、Lパスの多重描画をおこなっても良い。例えば、Lパスの多重描画の各パスについて、ショット或いは複数の分割ショットを行えばよい。
また、ネガレジストではビームが照射される領域がレジストパターンとして残るため、実質的なパターンだけではなく、かかる実質的なパターンが存在しない領域についても描画することになる。そのため、実質的なパターンが存在しない領域(寸法精度が低くても構わない領域)については、グループ数を1にし、実質的なパターンが存在する領域(寸法精度が高いことが要求される領域)については、グループ数を2以上に設定すると好適である。
また、上述した例では、バッファレジスタ45、バッファレジスタ42、及びレジスタ43といったように、記憶装置として、レジスタを用いているがこれに限るものではない。レジスタの代わりにメモリを用いて良い。
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、描画装置100を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのマルチ荷電粒子ビーム露光装置及び方法は、本発明の範囲に包含される。
20 マルチビーム
22 穴
24,26 電極
25 通過孔
28,36 画素
29 グリッド
30 描画領域
32 ストライプ領域
34 照射領域
40 シフトレジスタ
41 制御回路
42,45 バッファレジスタ
43 レジスタ
44 カウンタ
46 アンプ
47 個別ブランキング機構
50 レジスタ
52 カウンタ
54 アンプ
60 ρ演算部
62 Dp演算部
64 ρ’マップ作成部
66 D演算部
68 t演算部
72 配列加工部
78 転送処理部
80 電流量演算部
82 判定部
84 コマンド出力部
86 描画制御部
100 描画装置
101 試料
102 電子鏡筒
103 描画室
105 XYステージ
110 制御計算機
112 メモリ
130 偏向制御回路
131 ロジック回路
132,134 DACアンプユニット
138 ステージ制御機構
139 ステージ位置測定器
140,142 記憶装置
150 描画部
160 制御部
200 電子ビーム
201 電子銃
202 照明レンズ
203 成形アパーチャアレイ部材
204 ブランキングアパーチャアレイ機構
205 縮小レンズ
206 制限アパーチャ部材
207 対物レンズ
208,209 偏向器
210 ミラー
212 偏向器

Claims (5)

  1. 荷電粒子線を用いたマルチビームのそれぞれ対応するビームが通過する複数の通過孔が形成された基板と、前記基板に配置され、前記マルチビームの各ビームを個別にブランキング偏向する複数の個別ブランキング機構とが搭載されたブランキング装置に、前記マルチビームの各ビームのON/OFF制御信号を一括転送する工程と、
    前記ブランキング装置に搭載された前記複数の個別ブランキング機構によって同時期のショットの前記マルチビームが複数のグループにグループ化されたグループ毎に照射タイミングを切り替えながら、一括転送された各ビームのON/OFF制御信号に沿って前記マルチビームを描画対象基板に照射する工程と、
    を備えたことを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム露光方法。
  2. 前記マルチビームの同時期のショットのビーム電流量の合計が閾値を超えるショットについて、前記グループ毎に照射タイミングを切り替えながら前記マルチビームを照射し、前記ビーム電流量の合計が前記閾値を超えないショットについて、前記グループ毎に照射タイミングを切り替えずに、一括転送された各ビームのON/OFF制御信号に沿って前記マルチビームを照射することを特徴とする請求項1記載のマルチ荷電粒子ビーム露光方法。
  3. 荷電粒子線を用いたマルチビームのそれぞれ対応するビームが通過する複数の通過孔がアレイ状に形成された基板と、
    前記基板内部に配置され、一括転送された前記マルチビームの各ビームのON/OFF制御信号を一時的に格納する、同時期のショットの前記マルチビームを複数のグループにグループ化する複数の記憶装置と、
    前記基板内部に配置され、前記複数の記憶装置にそれぞれ接続され、対応する記憶装置に格納される前記ON/OFF制御信号に沿って2値の電位を切り替える複数のスイッチング回路と、
    前記基板上であって、前記複数の通過孔のうち対応する通過孔を挟んで対向する位置にそれぞれ配置され、それぞれ対応するスイッチング回路によって切り替えられる電位によって前記マルチビームの対応ビームを個別にブランキング偏向する、2つの電極を有する複数の電極対と、
    を備え、
    前記複数の記憶装置は、グループ毎に時期をずらしながら当該記憶装置内に格納される前記ON/OFF制御信号を対応するスイッチング回路に出力することを特徴とするマルチ荷電粒子ビームのブランキング装置。
  4. 前記マルチビームの同時期のショットのビーム電流量の合計が閾値を超えるショットについて、前記グループ毎に時期をずらしながら各記憶装置内に格納される前記ON/OFF制御信号を対応するスイッチング回路に出力し、前記ビーム電流量の合計が前記閾値を超えないショットについて、前記グループ毎に時期をずらさずに、各記憶装置内に格納される前記ON/OFF制御信号を対応するスイッチング回路に出力することを特徴とする請求項3記載のマルチ荷電粒子ビームのブランキング装置。
  5. 前記複数の記憶装置は、隣り合うビームが異なるグループに属するようにグループ化されることを特徴とする請求項3又は4記載のマルチ荷電粒子ビームのブランキング装置。
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