KR20150065153A - 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법 - Google Patents

멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일태양의 멀티 하전 입자빔 묘화 장치는, 하전 입자빔에 의한 멀티빔의 샷마다, 각 빔의 1 샷분의 조사를 조사 시간이 상이한 복수 회의 분할 샷으로 분할하도록 복수 회의 분할 샷의 데이터를 생성하는 분할 샷 데이터 생성부와, 복수 회의 분할 샷의 데이터에 따라, 멀티빔의 각 빔을 개별로 블랭킹 제어하는 개별 블랭킹 기구와, 분할 샷마다, 멀티빔의 ON 빔 수에 따라 멀티빔 전체의 상의 신축률을 보정하는 신축률 보정치를 취득하는 신축률 보정치 취득부와, 분할 샷마다, 신축률 보정치를 이용하여 멀티빔 전체의 상의 신축률을 보정하는 렌즈를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법{MULTI CHARGED PARTICLE BEAM WRITING DEVICE AND MULTI CHARGED PARTICLE BEAM WRITING METHOD}
본 발명은, 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법에 관한 것으로, 예를 들면, 멀티 빔 묘화에서의 공간 전하 효과를 보정하는 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 미세화의 진전을 담당하는 리소그래피 기술은 반도체 제조 프로세스 중에서도 유일하게 패턴을 생성하는 매우 중요한 프로세스이다. 최근, LSI의 고집적화에 수반하여, 반도체 디바이스에 요구되는 회로 선폭은 해마다 미세화되고 있다. 여기서, 전자선(전자빔) 묘화 기술은 본질적으로 뛰어난 해상성을 가지고 있어, 웨이퍼 등에 전자선을 사용하여 묘화하는 것이 행해지고 있다.
예를 들면, 멀티빔을 사용한 묘화 장치가 있다. 1 개의 전자빔으로 묘화할 경우에 비해, 멀티빔을 이용함으로써 한 번에 많은 빔을 조사할 수 있으므로 스루풋을 큰 폭으로 향상시킬 수 있다. 이러한 멀티빔 방식의 묘화 장치에서는, 예를 들면, 전자총으로부터 방출된 전자빔을 복수의 홀을 가진 마스크에 통과시켜 멀티빔을 형성하고, 각각, 블랭킹 제어되어 차폐되지 않은 각 빔이 광학계로 축소되고, 편향기로 편향되어 시료 상의 원하는 위치로 조사된다(예를 들면, 일본특허공개공보 2006-261342호 참조).
여기서, 멀티빔 묘화에서는, 고정밀도의 묘화를 행할 시에, 시료 상의 각각의 위치에 지정된 조사량을 부여하기 위하여, 개개의 빔의 조사량을 조사 시간에 따라 개별로 제어한다. 샷마다, 각 빔의 조사 시간이 일정하지 않기 때문에, 1 샷 중의 어느 시각에서는, 예를 들면 10000 개의 빔이 조사되고 있어도, 1 ns(나노초) 후에는 예를 들면 ON 빔이 500 개가 되고, 또한 1 ns 후에는 예를 들면 ON 빔이 50 개가 된다. 이와 같이 시시각각 멀티빔의 ON 빔 수가 변화하기 때문에, 1 샷 중에, 멀티빔에서의 ON 빔 패턴과 빔 전류가 다이내믹하게 변화하게 된다. 전자빔 등의 하전 입자빔에서는, 빔 경로 상에서 전하를 가진 입자 간에서 반발력이 발생하고, 이에 의해 빔 경로가 변화되며, 그 영향은 빔 전류(입자 수)가 많을수록 커진다고 하는 공간 전하 효과가 발생한다. 이 때문에, 1 샷 중의 각 빔이 계속 조사되고 있는 동안에, 공간 전하 효과에 의해, 포커스 어긋남 또는 묘화 패턴의 위치 어긋남 등이 발생하는 문제가 있었다.
그러나, 1 샷 중의 각 빔이 계속 조사되고 있는 상태에서 다이내믹하게 변화하는 ON 빔 패턴 또는 빔 전류에 추종하도록 포커스 어긋남 또는 묘화 패턴의 위치 어긋남 등의 보정을 행하는 것은 곤란하다.
본 발명은, 멀티빔 묘화에서, 공간 전하 효과에 의해 발생하는 묘화 패턴의 위치 어긋남을 보정 가능한 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법을 제공한다.
본 발명의 일태양의 멀티 하전 입자빔 묘화 장치는,
하전 입자빔에 의한 멀티빔의 샷마다, 각 빔의 1 샷분의 조사를 조사 시간이 상이한 복수 회의 분할 샷으로 분할하도록 복수 회의 분할 샷의 데이터를 생성하는 분할 샷 데이터 생성부와,
복수 회의 분할 샷의 데이터에 따라, 멀티빔의 각 빔을 개별로 블랭킹 제어하는 개별 블랭킹 기구와,
분할 샷마다, 멀티빔의 ON 빔 수에 따라 멀티빔 전체의 상(像)의 신축률을 보정하는 신축률 보정치를 취득하는 신축률 보정치 취득부와,
분할 샷마다, 신축률 보정치를 이용하여 멀티빔 전체의 상의 신축률을 보정하는 렌즈
를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일태양의 멀티 하전 입자빔 묘화 방법은,
하전 입자빔에 의한 멀티빔의 샷마다, 각 빔의 1 샷분의 조사를 조사 시간이 상이한 복수 회의 분할 샷으로 분할하여, 각 분할 샷에 각각 대응하는 조사 시간의 빔을 차례로 시료에 조사하고,
분할 샷마다, 멀티빔의 ON 빔 수에 따라 멀티빔 전체의 상의 신축률을 보정하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 실시예 1에서의 묘화 장치의 구성을 도시한 개념도이다.
도 2a와 도 2b는 실시예 1에서의 애퍼처(aperture) 부재의 구성을 도시한 개념도이다.
도 3은 실시예 1에서의 블랭킹 플레이트의 구성을 도시한 개념도이다.
도 4는 실시예 1에서의 블랭킹 플레이트의 구성을 도시한 상면 개념도이다.
도 5는 실시예 1에서의 개별 블랭킹 제어 회로와 공통 블랭킹 제어 회로의 내부 구성을 도시한 개념도이다.
도 6은 실시예 1에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타낸 순서도이다.
도 7은 실시예 1에서의 조사 시간 배열 데이터의 일부의 일례를 나타낸 도이다.
도 8은 실시예 1에서의 멀티빔의 ON 빔 패턴의 일례를 도시한 도이다.
도 9는 실시예 1에서의 1 샷 중의 조사 단계의 일부에 대한 빔 ON / OFF 전환 동작을 나타낸 순서도이다.
도 10은 실시예 1에서의 블랭킹 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 11은 실시예 1에서의 묘화 동작의 일례를 설명하기 위한 개념도이다.
도 12a ~ 도 12c는 실시예 1에서의 스트라이프 내의 묘화 동작의 일례를 설명하기 위한 개념도이다.
도 13a ~ 도 13c는 실시예 1에서의 스트라이프 내의 묘화 동작의 일례를 설명하기 위한 개념도이다.
도 14a ~ 도 14c는 실시예 1에서의 스트라이프 내의 묘화 동작의 다른 일례를 설명하기 위한 개념도이다.
도 15a ~ 도 15c는 실시예 1에서의 스트라이프 내의 묘화 동작의 다른 일례를 설명하기 위한 개념도이다.
도 16은 실시예 1에서의 멀티빔의 위치 어긋남 보정의 일례를 도시한 개념도이다.
도 17a와 도 17b는 실시예 2에서의 멀티빔의 ON 빔 패턴의 일례를 나타낸 도이다.
도 18은 실시예 2에서의 멀티빔의 빔 중심 위치 어긋남 보정의 일례를 도시한 개념도이다.
도 19는 실시예 3에서의 개별 블랭킹 제어 회로와 공통 블랭킹 제어 회로의 내부 구성을 도시한 개념도이다.
도 20은 실시예 3에서의 1 샷 중의 조사 단계의 일부에 대한 빔 ON / OFF 전환 동작을 나타낸 순서도이다.
도 21은 실시예 4에서의 묘화 장치의 구성을 도시한 개념도이다.
도 22는 실시예 4에서의 개별 블랭킹 제어 회로와 공통 블랭킹 제어 회로의 내부 구성을 도시한 개념도이다.
이하, 실시예에서는, 멀티빔 묘화에서, 공간 전하 효과에 의해 발생하는 묘화 패턴의 위치 어긋남을 보정하는 것이 가능한 묘화 장치 및 방법에 대하여 설명한다.
또한, 이하의 실시예에서는, 하전 입자빔의 일례로서, 전자빔을 이용한 구성에 대하여 설명한다. 단, 하전 입자빔은 전자빔에 한정되지 않고, 이온빔 등의 하전 입자를 이용한 빔이어도 상관없다.
실시예 1.
도 1은 실시예 1에서의 묘화 장치의 구성을 도시한 개념도이다. 도 1에서 묘화 장치(100)는, 묘화부(150)와 제어부(160)를 구비하고 있다. 묘화 장치(100)는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치의 일례이다. 묘화부(150)는 전자 경통(102)과 묘화실(103)을 구비하고 있다. 전자 경통(102) 내에는 전자총(201), 조명 렌즈(202), 애퍼처 부재(203), 블랭킹 플레이트(204), 축소 렌즈(205), 편향기(212), 제한 애퍼처 부재(206), 대물 렌즈(207), 편향기(208) 및 정전 렌즈(214, 216)가 배치되어 있다. 묘화실(103) 내에는 XY 스테이지(105)가 배치된다. XY 스테이지(105) 상에는, 묘화 시에는 묘화 대상 기판이 되는 마스크 등의 시료(101)가 배치된다. 시료(101)에는, 반도체 장치를 제조할 시의 노광용 마스크, 혹은 반도체 장치가 제조되는 반도체 기판(실리콘 웨이퍼) 등이 포함된다. 또한 시료(101)에는, 레지스터가 도포된, 아직 아무것도 묘화되지 않은 마스크 블랭크스가 포함된다. XY 스테이지(105) 상에는, 또한 XY 스테이지(105)의 위치 측정용의 미러(210)가 배치된다.
또한, 축소 렌즈(205)와 대물 렌즈(207)는 모두 전자 렌즈로 구성되고, 축소 렌즈(205)와 대물 렌즈(207)에 의해 축소 광학계가 구성된다. 정전 렌즈(214, 216)는 대물 렌즈(207)의 자기장 내에 배치된다. 정전 렌즈(214, 216)는, 각각 자신에게 인가된 전압에 의한 영향이 대물 렌즈(207)의 자기장과 효율적으로 작용시키기 위하여, 대물 렌즈(207)의 자기장 내에 포함되는 위치에 배치되면 적합하다. 단, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 정전 렌즈(214, 216) 중 1 개가, 축소 렌즈(205)의 자기장 내에 배치되고, 정전 렌즈(214, 216) 중 나머지가, 대물 렌즈(207)의 자기장 내에 배치되도록 해도 적합하다. 혹은, 정전 렌즈(214, 216)는 축소 렌즈(205)의 자기장 내에 배치되어도 된다. 이들 구성은 요구에 맞추어 적절히 설계되면 된다.
제어부(160)는 제어 계산기(110), 메모리(112), 편향 제어 회로(130), 로직 회로(132), 디지털·아날로그 변환(DAC) 앰프(134, 136, 138), 스테이지 위치 측정부(139) 및 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(140, 142, 144)를 가지고 있다. 제어 계산기(110), 메모리(112), 편향 제어 회로(130), DAC 앰프(134, 136, 138), 스테이지 위치 측정부(139) 및 기억 장치(140, 142, 144)는 도시하지 않은 버스를 개재하여 서로 접속되어 있다. 블랭킹 플레이트(204)에 탑재된 도시하지 않은 복수의 개별 블랭킹 기구의 각각의 로직 회로는 후술하는 바와 같이 시프트 레지스터를 이용하여 직접 혹은 간접적으로 편향 제어 회로(130)에 접속되어 있다. 또한, 로직 회로(132)는 편향 제어 회로(130)에 접속되어 있다. DAC 앰프(134)는 정전 렌즈(214)에 접속된다. DAC 앰프(136)는 정전 렌즈(216)에 접속된다. DAC 앰프(138)는 편향기(208)에 접속된다.
기억 장치(140)(기억부)에는 묘화 데이터가 외부로부터 입력되고, 저장되어 있다. 기억 장치(144)(기억부)에는 신축 계수 보정 테이블, 중심 위치 계수 보정 테이블, 및 포커스 보정 테이블이 외부로부터 입력되고, 저장되어 있다.
제어 계산기(110) 내에는 면적 밀도 산출부(60), 조사 시간 산출부(62), 계조치 산출부(64), 비트 변환부(66), ON 빔 수 연산부(74), 계수 취득부(76), 계수 설정부(78), 계수 취득부(80), 계수 설정부(82), 계수 취득부(84), 계수 설정부(86), 묘화 제어부(72), 및 전송 처리부(68)가 배치되어 있다. 면적 밀도 산출부(60), 조사 시간 산출부(62), 계조치 산출부(64), 비트 변환부(66), ON 빔 수 연산부(74), 계수 취득부(76), 계수 설정부(78), 계수 취득부(80), 계수 설정부(82), 계수 취득부(84), 계수 설정부(86), 묘화 제어부(72) 및 전송 처리부(68)와 같은 각 기능은 전기 회로 등의 하드웨어로 구성되어도 되고, 이들의 기능을 실행하는 프로그램 등의 소프트웨어로 구성되어도 된다. 혹은, 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 구성되어도 된다. 면적 밀도 산출부(60), 조사 시간 산출부(62), 계조치 산출부(64), 비트 변환부(66), ON 빔 수 연산부(74), 계수 취득부(76), 계수 설정부(78), 계수 취득부(80), 계수 설정부(82), 계수 취득부(84), 계수 설정부(86), 묘화 제어부(72) 및 전송 처리부(68)에 입출력되는 정보 및 연산 중의 정보는 메모리(112)에 그때마다 저장된다.
여기서, 도 1에서는, 실시예 1을 설명함에 있어 필요한 구성을 기재하고 있다. 묘화 장치(100)에 있어, 통상, 필요한 그 외의 구성을 구비하고 있어도 상관없다.
도 2a와 도 2b는 실시예 1에서의 애퍼처 부재의 구성을 도시한 개념도이다. 도 2a에서, 애퍼처 부재(203)에는, 종(y 방향) m 열 × 횡(x 방향) n 열(m, n ≥ 2)의 홀(개구부)(22)이 소정의 배열 피치로 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 도 2a에서는, 예를 들면 512 × 8열의 홀(22)이 형성된다. 각 홀(22)은 모두 동일 치수 형상의 직사각형으로 형성된다. 혹은, 동일 외경의 원형이어도 상관없다. 여기서는, y 방향의 각 열에 대하여, x 방향으로 A부터 H까지의 8 개의 홀(22)이 각각 형성되는 예가 나타나 있다. 이들 복수의 홀(22)을 전자빔(200)의 일부가 각각 통과함으로써, 멀티빔(20)이 형성되게 된다. 여기서는, 종횡(x, y 방향)이 모두 2 열 이상의 홀(22)이 배치된 예를 나타냈지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 종횡(x, y 방향) 어느 일방이 복수 열이고 타방은 1열 뿐이어도 상관없다. 또한, 홀(22)의 배열의 방법은, 도 2a와 같이, 종횡이 격자 형상으로 배치되는 경우에 한정되지 않는다. 도 2b에 도시한 바와 같이, 예를 들면, 종 방향(y 방향) 1 단째의 열과 2 단째의 열의 홀끼리가, 횡 방향(x 방향)으로 치수(a)만큼 어긋나 배치되어도 된다. 마찬가지로, 종 방향(y 방향) 2 단째의 열과 3 단째의 열의 홀끼리가, 횡 방향(x 방향)으로 치수(b)만큼 어긋나 배치되어도 된다.
도 3은 실시예 1에서의 블랭킹 플레이트의 구성을 도시한 개념도이다.
도 4는 실시예 1에서의 블랭킹 플레이트의 구성을 도시한 상면 개념도이다.
블랭킹 플레이트(204)에는, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(22)의 배치 위치에 맞추어 통과 홀이 형성되고, 각 통과 홀에는 쌍이 되는 2 개의 전극(24, 26)의 조(블랭커 : 블랭킹 편향기)가 각각 배치된다. 각 빔용의 2 개의 전극(24, 26)의 일방(예를 들면, 전극(24))에는 전압을 인가하는 앰프(46)가 각각 배치된다. 그리고, 각 빔용의 앰프(46)에는 각각 독립으로 로직 회로(41)가 배치된다. 각 빔용의 2 개의 전극(24, 26)의 타방(예를 들면, 전극(26))은 접지된다. 각 통과 홀을 통과하는 전자빔(20)은, 각각 독립으로 이러한 쌍이 되는 2 개의 전극(24, 26)에 인가되는 전압에 의해 편향된다. 이러한 편향에 의해 블랭킹 제어된다. 이와 같이, 복수의 블랭커가, 애퍼처 부재(203)의 복수의 홀(22)(개구부)을 통과한 멀티빔 중, 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행한다.
도 5는 실시예 1에서의 개별 블랭킹 제어 회로와 공통 블랭킹 제어 회로의 내부 구성을 도시한 개념도이다. 도 5에서, 묘화 장치(100) 본체 내의 블랭킹 플레이트(204)에 배치된 복수의 개별 블랭킹 기구의 제어용의 각 로직 회로(41)에는, 시프트 레지스터(40), 레지스터(42) 및 AND 연산기(44)(논리적 연산기)가 배치된다. 또한 AND 연산기(44)는, 레지스터 동작에 문제가 발생했을 경우 등에, 개별 블랭킹을 모두 강제적으로 OFF하기 위하여 사용되는데, 실시예 1에서는 생략해도 상관없다. 실시예 1에서는, 종래, 예를 들면 10 비트의 제어 신호에 의해 제어되고 있던 각 빔용의 개별 블랭킹 제어를, 1 비트의 제어 신호에 의해 제어한다. 즉, 시프트 레지스터(40), 레지스터(42) 및 AND 연산기(44)에는 1 비트의 제어 신호가 입출력된다. 제어 신호의 정보량이 적은 점으로부터, 제어 회로의 설치 면적을 작게 할 수 있다. 환언하면, 설치 스페이스가 좁은 블랭킹 플레이트(204) 상에 로직 회로를 배치할 경우에도, 보다 작은 빔 피치로 보다 많은 빔을 배치할 수 있다. 이는 블랭킹 플레이트를 투과하는 전류량을 증가시키고, 즉 묘화 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 공통 블랭킹 기구용의 편향기(212)에는 앰프가 배치되고, 로직 회로(132)에는 레지스터(50) 및 카운터(52)(샷 시간 제어부의 일례)가 배치된다. 이쪽은, 동시에 복수의 상이한 제어를 행하는 것은 아니라, ON / OFF 제어를 행하는 1 회로이면 되기 때문에, 고속으로 응답시키기 위한 회로를 배치할 경우에도 설치 스페이스, 회로의 사용 전류의 제한의 문제가 발생하지 않는다. 따라서 이 앰프는 블랭킹 애퍼처 상에 실현할 수 있는 앰프보다 현격히 고속으로 동작한다. 이 앰프는 예를 들면, 10 비트의 제어 신호에 의해 제어한다. 즉, 레지스터(50) 및 카운터(52)에는 예를 들면 10 비트의 제어 신호가 입출력된다.
실시예 1에서는, 상술한 복수의 개별 블랭킹 기구용의 각 로직 회로(41)에 의한 빔 ON / OFF 제어와, 멀티빔 전체를 일괄하여 블랭킹 제어하는 공통 블랭킹 기구용의 로직 회로(132)에 의한 빔 ON / OFF 제어의 양방을 이용하여, 각 빔의 블랭킹 제어를 행한다.
도 6은 실시예 1에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타낸 순서도이다. 도 6에서 패턴 면적 밀도 산출 공정(S102)과, 샷 시간(조사 시간)(T) 산출 공정(S104)과, 계조치(N) 산출 공정(S106)과, 분할 샷 데이터 생성 공정(S108)과, 조사 시간 배열 데이터 출력 공정(S110)과, ON 빔 수 연산 공정(S202)과, 보정 계수 취득 공정(S204)과, 보정 계수 설정 공정(S206)과, 대상 자리의 데이터 전송 공정(S212)과, 대상 자리의 조사 시간에 의한 묘화 공정(S214)과, 판정 공정(S220)과, 자리 변경 공정(S222)과, 판정 공정(S224)이라고 하는 일련의 공정을 실시한다. 대상 자리의 조사 시간에 의한 묘화 공정(S214)은, 그 내부 공정으로서, 개별 빔 ON / OFF 전환 공정(S216)과, 공통 빔 ON / OFF 전환 공정(S218)이라고 하는 일련의 공정을 실시한다.
패턴 면적 밀도 산출 공정(S102)으로서, 면적 밀도 산출부(60)는 기억 장치(140)로부터 묘화 데이터를 독출하고, 시료(101)의 묘화 영역, 혹은 묘화되는 칩 영역이 메시 형상으로 가상 분할된 복수의 메시 영역의 메시 영역마다 그 내부에 배치되는 패턴의 면적 밀도를 산출한다. 예를 들면, 먼저 시료(101)의 묘화 영역, 혹은 묘화되는 칩 영역을 소정의 폭으로 직사각형 형상의 스트라이프 영역으로 분할한다. 그리고, 각 스트라이프 영역을 상술한 복수의 메시 영역으로 가상 분할한다. 메시 영역의 사이즈는, 예를 들면 빔 사이즈 혹은 그 이하의 사이즈이면 적합하다. 예를 들면, 10 nm 정도의 사이즈로 하면 적합하다. 면적 밀도 산출부(60)는, 예를 들면 스트라이프 영역마다 기억 장치(140)로부터 대응하는 묘화 데이터를 독출하고, 묘화 데이터 내에 정의된 복수의 도형 패턴을 메시 영역에 할당한다. 그리고, 메시 영역마다 배치되는 도형 패턴의 면적 밀도를 산출하면 된다.
샷 시간(조사 시간)(T) 산출 공정(S104)으로서, 조사 시간 산출부(62)는, 소정의 사이즈의 메시 영역마다, 1 샷당의 전자빔의 조사 시간(T)(샷 시간 혹은 노광 시간이라고도 함. 이하 동일함)을 산출한다. 다중 묘화를 행할 경우에는, 각 계층에서의 1 샷당의 전자빔의 조사 시간(T)을 산출하면 된다. 기준이 되는 조사 시간(T)은, 산출된 패턴의 면적 밀도에 비례하여 구하면 적합하다. 또한, 최종적으로 산출되는 조사 시간(T)은, 도시하지 않은 근접 효과, 포깅 효과, 로딩 효과 등의 치수 변동을 일으키는 현상에 대한 치수 변동분을 조사량에 의해 보정한 보정 후의 조사량에 상당하는 시간으로 하면 적합하다. 조사 시간(T)을 정의하는 복수의 메시 영역과 패턴의 면적 밀도를 정의한 복수의 메시 영역은 동일 사이즈여도 되고, 상이한 사이즈로 구성되어도 상관없다. 상이한 사이즈로 구성되어 있는 경우에는, 선형 보간 등에 의해 면적 밀도를 보간한 후, 각 조사 시간(T)을 구하면 된다. 메시 영역마다의 조사 시간(T)은 조사 시간 맵에 정의되고, 조사 시간 맵이 예를 들면 기억 장치(142)에 저장된다.
계조치(N) 산출 공정(S106)으로서, 계조치 산출부(64)는, 조사 시간 맵에 정의된 메시 영역마다의 조사 시간(T)을 소정의 양자화 단위(Δ)를 이용하여 정의할 시의 정수의 계조치(N)를 산출한다. 조사 시간(T)은 다음의 식(1)으로 정의된다.
Figure pat00001
따라서 계조치(N)는, 조사 시간(T)을 양자화 단위(Δ)로 나눈 정수의 값으로서 정의된다. 양자화 단위(Δ)는 다양하게 설정 가능하지만, 예를 들면 1 ns(나노초) 등으로 정의할 수 있다. 양자화 단위(Δ)는, 예를 들면 1 ~ 10 ns의 값을 이용하면 적합하다. Δ는 카운터로 제어할 경우의 클록 주기 등, 제어 상의 양자화 단위를 의미한다.
분할 샷 데이터 생성 공정(S108)으로서, 비트 변환부(66)는, 전자빔에 의한 멀티빔의 샷마다, 각 빔의 1 샷분의 조사를 조사 시간이 상이한 복수 회의 분할 샷으로 분할하도록 복수 회의 분할 샷의 데이터를 생성한다. 비트 변환부(66)는 분할 샷 데이터 생성부의 일례이다. 예를 들면, 1 샷분의 조사 시간을 2 진수의 값으로 변환한다. 샷마다, 멀티빔의 각 빔의 조사 시간(여기서는, 계조치(N))을 미리 설정된 자릿수(n)의 2 진수의 값으로 변환한다. 예를 들면, N = 50이면, 50 = 21 + 24 + 25이므로, 예를 들면 10 자리의 2 진수의 값으로 변환하면 "0000110010"이 된다. 이러한 "0000110010" 데이터가, 조사 시간이 상이한 복수 회의 분할 샷의 데이터로서 생성된다. 예를 들면, N=500이면, 마찬가지로 "0111110100"이 된다. 예를 들면, N = 700이면, 마찬가지로 "1010111100"이 된다. 예를 들면, N = 1023이면, 마찬가지로 "1111111111"이 된다. 각 빔의 조사 시간은, 샷마다, 각 빔이 조사하게 되는 메시 영역에 정의된 조사 시간이 상당한다. 이에 의해, 조사 시간(T)은 다음의 식(2)으로 정의된다.
Figure pat00002
ak는, 계조치(N)를 2 진수로 정의한 경우의 각 자리의 값(1 또는 0)을 나타낸다. 자릿수(n)는 2 자리 이상이면 되지만, 바람직하게는 4자리 이상, 보다 바람직하게는 8 자리 이상이 적합하다.
실시예 1에서는, 각 빔의 샷마다, 당해 빔의 조사를, 변환된 2 진수의 대응 자리의 값을 10 진수로 정의한 경우에 상당하는 조사 시간으로 한 각 자리의 조사 시간의 조사를 조합한 자릿수(n)회의 조사로 분할한다. 환언하면, 1 샷을 Δa020, Δa121, ···, Δak2k, ···, Δan -12n-1의 각 조사 시간의 복수의 조사 단계로 분할한다. 자릿수(n) = 10으로 할 경우, 1 샷은 10 회의 조사 단계로 분할된다.
예를 들면, 자릿수(n) = 10으로 할 경우, N = 700이면, 10 자리째(10 비트째)의 조사 시간이 Δ × 512가 된다. 9 자리째(9 비트째)의 조사 시간이 Δ × 0 = 0이 된다. 8 자리째(8 비트째)의 조사 시간이 Δ × 128이 된다. 7 자리째(7 비트째)의 조사 시간이 Δ × 0 = 0이 된다. 6 자리째(6 비트째)의 조사 시간이 Δ × 32가 된다. 5 자리째(5 비트째)의 조사 시간이 Δ × 16이 된다. 4 자리째(4 비트째)의 조사 시간이 Δ × 8 이 된다. 3 자리째(3 비트째)의 조사 시간이 Δ × 4가 된다. 2 자리째(2 비트째)의 조사 시간이 Δ × 0 = 0이 된다. 1 자리째(1 비트째)의 조사 시간이 Δ × 0 = 0이 된다.
그리고, 예를 들면 자릿수가 큰 쪽부터 차례로 조사할 경우, 예를 들면 Δ = 1 ns로 하면, 1 회째의 조사 단계가 512 ns(빔 ON)의 조사가 된다. 2 회째의 조사 단계가 0 ns(빔 OFF)의 조사가 된다. 3 회째의 조사 단계가 128 ns(빔 ON)의 조사가 된다. 4 회째의 조사 단계가 0 ns(빔 OFF)의 조사가 된다. 5 회째의 조사 단계가 32 ns(빔 ON)의 조사가 된다. 6 회째의 조사 단계가 16 ns(빔 ON)의 조사가 된다. 7 회째의 조사 단계가 8 ns(빔 ON)의 조사가 된다. 8 회째의 조사 단계가 4 ns(빔 ON)의 조사가 된다. 9 회째의 조사 단계가 0 ns(빔 OFF)의 조사가 된다. 10 회째의 조사 단계가 0 ns(빔 OFF)의 조사가 된다.
이상과 같이 실시예 1에서는, 각 빔의 샷마다, 당해 빔의 조사를, 변환된 2 진수의 대응 자리의 값을 10 진수로 정의한 경우에 상당하는 조사 시간으로 한 각 자리의 조사 시간의 조사를 조합한 자릿수(n)회의 조사로 분할한다. 그리고 후술하는 바와 같이, 각 자리에 각각 대응하는 조사 시간의 빔을 차례로 시료(101)에 조사한다.
조사 시간 배열 데이터 출력 공정(S110)으로서, 전송 처리부(68)는 각 빔의 샷마다, 복수 회의 분할 샷 데이터로 변환된 조사 시간 배열 데이터를 편향 제어 회로(130)에 출력한다.
이상에 의해, 각 빔의 각 회의 분할 샷 데이터가 얻어진다. 따라서, 각 회의 분할 샷 시, 멀티빔 중, 어느 빔이 빔 ON이 되고, 어느 빔이 빔 OFF가 되는지의 정보가 얻어지게 된다.
도 7은 실시예 1에서의 조사 시간 배열 데이터의 일부의 일례를 나타낸 도이다. 도 7에서는 멀티빔을 구성하는 빔 중, 예를 들면 빔(1 ~ 5)에 대한 소정 샷의 조사 시간 배열 데이터(복수 회의 분할 샷 데이터)의 일부를 나타내고 있다. 도 7의 예에서는, 빔(1 ~ 5)에 대하여, k 비트째(k자리째)의 조사 단계부터 k - 3 비트째(k - 3 자리째)의 조사 단계까지의 조사 시간 배열 데이터를 나타내고 있다. 도 7의 예에서는, 빔(1)에 대하여, k 비트째(k 자리째)부터 k - 3 비트째(k - 3 자리째)까지의 조사 단계에 대하여 데이터 "1101"을 나타낸다. 빔(2)에 대하여, k 비트째(k 자리째)부터 k - 3 비트째(k - 3 자리째)까지의 조사 단계에 대하여 데이터 "1100"을 나타낸다. 빔(3)에 대하여, k 비트째(k 자리째)부터 k - 3 비트째(k - 3 자리째)까지의 조사 단계에 대하여 데이터 "0110"을 나타낸다. 빔(4)에 대하여, k 비트째(k 자리째)부터 k - 3 비트째(k - 3 자리째)까지의 조사 단계에 대하여 데이터 "0111"을 나타낸다. 빔(5)에 대하여, k 비트째(k 자리째)부터 k - 3 비트째(k - 3 자리째)까지의 조사 단계에 대해 데이터 "1011"을 나타낸다.
이상과 같이, 멀티빔을 구성하는 각 빔의 1 샷당 복수 회의 분할 샷 데이터가 얻어진다. 따라서 실시예 1에서는, 이러한 복수 회의 분할 샷 데이터를 이용하여, 공간 전하 효과에 의해 발생하는 묘화 패턴의 위치 어긋남을 보정하는 보정 계수를 취득한다. 이하, 구체적으로 설명한다.
ON 빔 수 연산 공정(S202)으로서, ON 빔 수 연산부(74)는 분할 샷마다 멀티빔의 ON 빔 수를 연산한다.
도 8은 실시예 1에서의 멀티빔의 ON 빔 패턴의 일례를 도시한 도이다. 예를 들면, 종(y 방향) m 열 × 횡(x 방향) n 열(m, n ≥ 2)의 개구를 가지는 애퍼처 부재(203)를 이용하여, 한 번에 조사 가능한 멀티빔의 빔 개수는 (m 열 × n 열) 개가 된다. 도 8에서는, 이러한 (m 열 × n 열) 개의 멀티빔의 조사 영역(30) 중, 예를 들면, k 비트째의 분할 샷 시에 조사되는 ON 빔(32)의 빔 패턴의 일례를 나타내고 있다. 환언하면, 블랭킹 제어에 의해 빔 OFF가 되지 않고, 시료(101)면에 도달하는 빔의 빔 패턴의 일례를 나타내고 있다. 도 8은, 예를 들면, k 비트째의 분할 샷 시에 조사되는 멀티빔 전체에 있어서의 ON 빔 수의 일례를 나타내고 있다. ON 빔(32)의 빔 패턴은, 예를 들면 분할 샷마다 상이할 수 있다. 이러한 ON 빔 수를 얻음으로써, 복수 회의 분할 샷 중, 그 회의 분할 샷에서의 멀티빔 전체에서의 빔 전류량을 얻을 수 있다. 멀티빔 묘화에서는, 공간 전하 효과에 의해, 빔 전류량(빔 강도)에 따른 멀티빔 전체의 상의 신축률 또는 포커스에 어긋남이 발생한다. 예를 들면, 빔 강도가 커지면, 멀티빔 전체의 상의 신축률 또는 포커스는 크게 어긋난다. 특히 멀티빔에서는, 단부(端部)에 위치하는 빔일수록, 그 이탈량은 현저해진다. 따라서 실시예 1에서는, 미리 실험 등에 의해 빔 전류량(ON 빔 수)을 가변으로 하여, 각 ON 빔 수에서의 멀티빔 전체의 상의 기준 신축률에 대한 신축률 보정 계수를 구해 둔다. 그리고, ON 빔 수에 대응한 신축률 보정 계수를 정의한 신축률 보정 테이블을 작성해 둔다. 마찬가지로, 미리 실험 등에 의해 빔 전류량(ON 빔 수)을 가변으로 하여, 각 ON 빔 수에 있어서의 포커스 위치의 기준 포커스 위치에 대한 보정 계수를 구해 둔다. 그리고, ON 빔 수에 대응한 포커스 보정 계수를 정의한 포커스 보정 테이블을 작성해 둔다. 이러한 신축률 보정 테이블과 포커스 보정 테이블은 기억 장치(144)에 저장해 둔다.
또한 여기서는, 신축률 보정과 포커스 보정을 행하고 있지만, 포커스 위치가 어긋나면 비점 수차 보정에 어긋남이 발생하므로, 미리 실험 등에 의해 빔 전류량(ON 빔 수)을 가변으로 하여, 각 ON 빔 수에 있어서의 비점 보정 계수를 구해 두어도 된다. 그리고, ON 빔 수에 대응한 비점 보정 계수를 정의한 비점 보정 테이블을 작성해 두어도 된다. 이러한 비점 보정 테이블은 기억 장치(144)에 저장해 두면 된다.
또한, 보정 계수를 구하는 방법은, 예를 들면 조건을 변경하여 패턴을 묘화하고, 그 측정 결과로부터 보정 계수를 구할 수 있다. 또한, 스테이지 상에 마크를 배치하고, 다양한 조건으로 그 마크 위치를 측정하거나 혹은 빔 해상성을 측정함으로써도 보정 계수를 구할 수 있다. 또한, 보정량이 비교적 작은 경우에는, 전자 광학계의 시뮬레이션 등에 의해 설계치로서 구해진 보정 계수를 설정함으로써도 충분히 정밀도 좋게 보정이 가능해진다.
보정 계수 취득 공정(S204)으로서, 계수 취득부(76)는, 기억 장치(144)에 기억된 신축률 보정 테이블을 참조하여, 분할 샷마다 멀티빔의 ON 빔 수에 따라 멀티빔 전체의 상의 신축률을 보정하는 신축률 보정치(여기서는, 예를 들면 기준 신축률에 대한 신축률 보정 계수)를 취득한다. 계수 취득부(80)는 신축률 보정치 취득부의 일례이다. 또한, 계수 취득부(80)는 기억 장치(144)에 기억된 포커스 보정 테이블을 참조하여, 분할 샷마다 멀티빔 전체의 포커스 위치를 보정하는 포커스 위치 보정치(여기서는, 예를 들면 기준 포커스 위치에 대한 포커스 보정 계수)를 취득한다. 계수 취득부(80)는 포커스 위치 보정치 취득부의 일례이다.
또한, 비점 보정 테이블을 기억 장치에 저장하고 있는 경우에는, 계수 취득부(84)는 기억 장치(144)에 기억된 비점 보정 테이블을 참조하여, 분할 샷마다 멀티빔의 ON 빔 수에 따라 비점을 보정하는 비점 보정치(여기서는, 예를 들면 비점이 발생하지 않은 상태에 대한 비점 보정 계수)를 취득한다.
보정 계수 설정 공정(S206)으로서, 계수 설정부(78)는 분할 샷마다, DAC 앰프(134)에 신축률 보정 계수를 설정한다. 마찬가지로, 계수 설정부(82)는 분할 샷마다, DAC 앰프(136)에 포커스 보정 계수를 설정한다. 또한, 미리 기준이 되는 전류량에서, 대물 렌즈(207)로 맞춘 초점 위치가 변화하지 않도록(포커스 어긋남이 발생하지 않도록), 또한 멀티빔 전체의 상의 신축률이 미리 설정한 기준 신축률이 되는 전압의 조의 일방이 DAC 앰프(134)에, 타방이 DAC 앰프(136)에 설정되어 있다.
또한, 비점 보정 테이블을 기억 장치에 저장하고 있는 경우에는, 계수 설정부(86)는, 분할 샷마다, DAC 앰프(138)에 비점 보정 계수를 설정한다. 비점 보정 렌즈는 독립으로 설치해도 되지만, 여기서는 편향기(208)에 비점 보정 렌즈의 기능을 겸비시키면 된다. 편향기(208)는, 예를 들면 둘레 방향으로 8 극으로 분할된 복수의 전극에 의해 구성된다. 이에 의해, x, y 방향으로 빔을 편향 가능하게 할 수 있다. 또한 도 1에서는, 편향기(208)용으로 DAC 앰프(138) 밖에 기재되어 있지 않지만, 각 전극용으로 각각 DAC 앰프가 접속되는 것은 말할 필요도 없다.
대상 자리의 데이터 전송 공정(S212)으로서, 편향 제어 회로(130)는, 샷마다, 각 빔용의 로직 회로(41)에 조사 시간 배열 데이터를 출력한다. 또한 이와 동기하여, 편향 제어 회로(130)는 공통 블랭킹용의 로직 회로(132)에 각 조사 단계의 타이밍 데이터를 출력한다.
실시예 1에서는, 도 5에 도시한 바와 같이 로직 회로(41)에 시프트 레지스터(40)를 이용하고 있으므로, 데이터 전송 시, 편향 제어 회로(130)는 동일한 비트(동일한 자릿수)의 데이터를 빔의 배열순(혹은 식별 번호순)으로 블랭킹 플레이트(204)의 각 로직 회로(41)에 데이터 전송한다. 또한, 동기용의 클록 신호(CLK1), 데이터 독출용의 리드 신호(read) 및 게이트 신호(BLK)를 출력한다. 도 7의 예에서는, 예를 들면 빔(1 ~ 5)의 k 비트째(k 자리째)의 데이터로서, 이후의 빔측으로부터 "10011"의 각 1 비트 데이터를 전송한다. 각 빔의 시프트 레지스터(40)는, 클록 신호(CLK1)에 따라 상위측으로부터 차례로 데이터를 다음의 시프트 레지스터(40)에 전송한다. 예를 들면, 빔(1 ~ 5)의 k 비트째(k 자리째)의 데이터는, 5 회의 클록 신호에 의해, 빔(1)의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 "1"이 저장된다. 빔(2)의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 "1"이 저장된다. 빔(3)의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 "0"이 저장된다. 빔(4)의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 "0"이 저장된다. 빔(5)의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 "1"이 저장된다.
이어서, 각 빔의 레지스터(42)가, 리드 신호(read)를 입력하면, 각 빔의 레지스터(42)가, 시프트 레지스터(40)로부터 각각의 빔의 k 비트째(k 자리째)의 데이터를 판독한다. 도 7의 예에서는, k 비트째(k 자리째)의 데이터로서, 빔(1)의 레지스터(42)에는 1 비트 데이터인 "1"이 저장된다. k 비트째(k 자리째)의 데이터로서, 빔(2)의 레지스터(42)에는 1 비트 데이터인 "1"이 저장된다. k 비트째(k 자리째)의 데이터로서, 빔(3)의 레지스터(42)에는 1 비트 데이터인 "0"이 저장된다. k 비트째(k 자리째)의 데이터로서, 빔(4)의 레지스터(42)에는 1 비트 데이터인 "0"이 저장된다. k 비트째(k 자리째)의 데이터로서, 빔(5)의 레지스터(42)에는 1 비트 데이터인 "1"이 저장된다. 각 빔의 개별 레지스터(42)는, k 비트째(k 자리째)의 데이터를 입력하면, 그 데이터에 따라, ON / OFF 신호를 AND 연산기(44)에 출력한다. k 비트째(k 자리째)의 데이터가 "1" 이면 ON 신호를, "0"이면 OFF 신호를 출력하면 된다. 그리고 AND 연산기(44)에서는, BLK 신호가 ON 신호이며, 레지스터(42)의 신호가 ON이면, 앰프(46)에 ON 신호를 출력하고, 앰프(46)는 ON 전압을 개별 블랭킹 편향기의 전극(24)에 인가한다. 그 이외에는, AND 연산기(44)는 앰프(46)에 OFF 신호를 출력하고, 앰프(46)는 OFF 전압을 개별 블랭킹 편향기의 전극(24)에 인가한다.
그리고, 이러한 k 비트째(k 자리째)의 데이터가 처리되고 있는 동안에, 편향 제어 회로(130)는, 다음의 k - 1 비트째(k - 1 자리째)의 데이터를 빔의 배열순(혹은 식별 번호순)으로 블랭킹 플레이트(204)의 각 로직 회로(41)에 데이터 전송한다. 도 7의 예에서는, 예를 들면 빔(1 ~ 5)의 k - 1 비트째(k - 1 자리째)의 데이터로서, 이후의 빔측으로부터 "01111"의 각 1 비트 데이터를 전송한다. 각 빔의 시프트 레지스터(40)는, 클록 신호(CLK1)에 따라 상위측으로부터 차례로 데이터를 다음의 시프트 레지스터(40)에 전송한다. 예를 들면, 빔(1 ~ 5)의 k - 1 비트째(k - 1 자리째)의 데이터는, 5 회의 클록 신호에 의해, 빔(1)의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 "1"이 저장된다. 빔(2)의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 "1"이 저장된다. 빔(3)의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 "1"이 저장된다. 빔(4)의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 "1"이 저장된다. 빔(5)의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 "0"이 저장된다. 그리고, k - 1 비트째(k - 1 자리째)의 리드 신호에 의해, 각 빔의 레지스터(42)가, 시프트 레지스터(40)로부터 각각의 빔의 k - 1 비트째(k - 1 자리째)의 데이터를 판독하면 된다. 이하, 마찬가지로 1 비트째(1 자리째)의 데이터 처리까지 진행하면 된다.
여기서, 도 5에 도시한 AND 연산기(44)에 대해서는 생략해도 상관없다. 단, 로직 회로(41) 내의 각 소자 중 어느 하나가 고장나, 빔 OFF로 할 수 없는 상태에 처했을 경우 등에, AND 연산기(44)를 배치함으로써 빔을 OFF로 제어할 수 있는 점에서 효과적이다. 또한 도 5에서는, 시프트 레지스터를 직렬로 한 1 비트의 데이터 전송 경로를 이용하고 있지만, 복수의 병렬의 전송 경로를 형성함으로써, 전송의 고속화를 도모하는 것도 효과적이다.
대상 자리의 조사 시간에 의한 묘화 공정(S214)으로서, 각 빔의 샷마다, 복수의 조사 단계로 분할한 조사(분할 샷) 중, 대상 자리(예를 들면 k 비트째(k 자리째))의 조사 시간의 묘화를 실시한다. 또한, 이러한 대상 자리(예를 들면 k 비트째(k 자리째))의 분할 샷에 동기하여, 분할 샷마다, DAC 앰프(134)로부터 인가된 전압에 따라 정전 렌즈(214)(제 1 렌즈)가, 신축률 보정치를 이용하여 멀티빔 전체의 상의 신축률을 보정한다. 동시에, 이러한 대상 자리(예를 들면 k 비트째(k 자리째))의 분할 샷에 동기하여, 분할 샷마다, DAC 앰프(136)로부터 인가된 전압에 따라 정전 렌즈(216)(제 2 렌즈)가, 포커스 보정 계수(포커스 위치 보정치의 일례)를 이용하여 멀티빔 전체의 포커스 위치를 보정한다. 또한 동시에, 이러한 대상 자리(예를 들면 k 비트째(k 자리째))의 분할 샷에 동기하여, 분할 샷마다, DAC 앰프(138)로부터 인가된 전압에 따라 편향기(208)가, 비점 보정 계수(비점 보정치의 일례)를 이용하여 멀티빔 전체의 비점 수차를 보정한다.
도 9는 실시예 1에서의 1 샷 중의 조사 단계의 일부에 대한 빔 ON / OFF 전환 동작을 나타낸 순서도이다. 도 9에서는, 예를 들면 멀티빔을 구성하는 복수의 빔 중 1 개의 빔(빔(1))에 대하여 나타내고 있다. 빔(1)의 k 비트째(k 자리째)부터 k - 3 비트째(k - 3 자리째)까지의 조사 시간 배열 데이터는, 도 7의 예에서는 "1101"로 나타난다. 먼저, k 비트째(k 자리째)의 리드 신호의 입력에 의해, 개별 레지스터(42)(개별 레지스터(1))는 저장되어 있는 k 비트째(k 자리째)의 데이터에 따라 ON / OFF 신호를 출력한다. 도 9에서는 ON 출력이 된다. 실시예 1에서는, 1 비트 신호이므로, 개별 레지스터(42)는 다음의 k - 1 비트째(k - 1 자리째)의 데이터가 판독될 때까지, 데이터 출력이 유지되게 된다.
k 비트째(k 자리째)의 데이터가 ON 데이터이므로, 개별 앰프(46)(개별 앰프(1))는 ON 전압을 출력하고, 빔(1)용의 블랭킹 전극(24)에 ON 전압을 인가한다. 한편, 공통 블랭킹용의 로직 회로(132) 내에서는, 10 비트의 각 조사 단계의 타이밍 데이터에 따라 ON / OFF를 전환한다. 공통 블랭킹 기구에서는, 각 조사 단계의 조사 시간만큼 ON 신호를 출력한다. 예를 들면, Δ = 1 ns로 하면, 1 회째의 조사 단계(예를 들면 10 자리째(10 비트째))의 조사 시간이 Δ × 512 = 512 ns가 된다. 2 회째의 조사 단계(예를 들면 9 자리째(9 비트째))의 조사 시간이 Δ × 256 = 256 ns가 된다. 3 회째의 조사 단계(예를 들면 8 자리째(8 비트째))의 조사 시간이 Δ × 128 = 128 ns가 된다. 이하, 마찬가지로 각 자리째(각 비트째)의 조사 시간만큼 ON이 된다. 로직 회로(132) 내에서는, 레지스터(50)에 각 조사 단계의 타이밍 데이터가 입력되면, 레지스터(50)가 k 자리째(k 비트째)의 ON 데이터를 출력하면, 카운터(52)가 k 자리째(k 비트째)의 조사 시간을 카운트하고, 이러한 조사 시간의 경과 시에 OFF가 되도록 제어된다.
또한 공통 블랭킹 기구에서는, 개별 블랭킹 기구의 ON / OFF 전환에 대하여, 앰프(46)의 전압 안정 시간(세틀링 시간)(S1/S2)을 경과한 후에 ON / OFF 전환을 행한다. 도 9의 예에서는, 개별 앰프(1)가 ON이 된 후, OFF로부터 ON으로 전환 시의 개별 앰프(1)의 세틀링 시간(S1)을 경과 후에, 공통 앰프가 ON이 된다. 이에 의해, 개별 앰프(1)의 개시 시의 불안정한 전압에서의 빔 조사를 배제할 수 있다. 그리고, 공통 앰프는 k 자리째(k 비트째)의 조사 시간의 경과 시에 OFF가 된다. 그 결과, 실제의 빔은, 개별 앰프와 공통 앰프가 모두 ON이었을 경우에 빔 ON이 되어, 시료(101)에 조사된다. 따라서, 공통 앰프의 ON 시간이 실제의 빔의 조사 시간이 되도록 제어된다. 환언하면, 공통 블랭킹 기구가 조사 시간을 규정하게 된다. 즉, 카운터(52)(조사 시간 제어부)에 의해, 공통 앰프 및 편향기(212)가 조사 시간을 규정하도록 제어된다. 한편, 개별 앰프(1)가 OFF일 시 공통 앰프가 ON이 될 경우에는, 개별 앰프(1)가 OFF가 된 후, ON으로부터 OFF로 전환 시의 개별 앰프(1)의 세틀링 시간(S2)을 경과 후에, 공통 앰프가 ON이 된다. 이에 의해, 개별 앰프(1)의 종료 시의 불안정한 전압에서의 빔 조사를 배제할 수 있다. 또한 도 9에 기재한 바와 같이, 개별 앰프 동작은 공통 앰프가 OFF된 후에 개시하기로 하면, 불안정한 동작을 배제할 수 있어 확실한 빔 조사를 실시할 수 있다. 또한 보정용 정전 렌즈의 DAC 앰프도 개별 앰프와 동일한 타이밍으로 제어하면, 불안정한 동작을 배제할 수 있어 확실한 빔 조사를 실시할 수 있다.
이상과 같이, 개별 빔 ON / OFF 전환 공정(S216)으로서, 복수의 개별 블랭킹 기구(블랭킹 플레이트(204) 등)는, 복수 회의 분할 샷의 데이터에 따라, 멀티빔의 각 빔을 개별로 블랭킹 제어한다. 구체적으로, 복수의 개별 블랭킹 기구(블랭킹 플레이트(204) 등)에 의해, 멀티빔 중, 각각 대응하는 빔에 대하여 개별로 빔의 ON / OFF 제어를 행하고, 빔마다 k 자리째(k 비트째)의 조사 단계(조사)에 대하여, 당해 빔용의 개별 블랭킹 기구에 의해 빔의 ON / OFF 전환을 행한다. 도 9의 예에서는, k - 1 자리째(k - 1 비트째)의 조사 단계가 빔 OFF는 아니므로, ON으로부터 OFF 전환을 행하고 있지 않지만, 예를 들면 k - 1 자리째(k - 1 비트째)의 조사 단계가 빔 OFF이면, ON으로부터 OFF 전환을 행하는 것은 말할 필요도 없다.
그리고, 공통 빔 ON / OFF 전환 공정(S218)으로서, 빔마다, k 자리째(k 비트째)의 조사 단계(조사)에 대하여, 개별 블랭킹 기구에 의해 빔의 ON / OFF 전환이 행해지는 것과는 별도로, 공통 블랭킹 기구(로직 회로(132) 및 편향기(212) 등)를 이용하여 멀티빔 전체에 대하여 일괄하여 빔의 ON / OFF 제어를 행하고, k 자리째(k 비트째)의 조사 단계(조사)에 대응하는 조사 시간만큼 빔 ON의 상태가 되도록 블랭킹 제어를 행한다.
블랭킹 플레이트(204)에서는 회로의 설치 면적 또는 사용 전류에 제한이 있기 때문에, 간이한 앰프 회로가 된다. 이 때문에, 개별 앰프의 세틀링 시간을 짧게 하는 것에도 제한이 있다. 이에 대하여, 공통 블랭킹 기구에서는, 경통의 외부에 충분한 크기, 사용 전류, 회로 규모의 고정밀인 앰프 회로를 탑재 가능하다. 따라서, 공통 앰프의 세틀링 시간을 짧게 할 수 있다. 따라서 실시예 1에서는, 개별 블랭킹 기구로 빔 ON으로 한 후(혹은 대상 자리째의 리드 신호 출력 후), 세틀링 시간 경과 후에 공통 블랭킹 기구로 빔 ON으로 함으로써, 블랭킹 플레이트 상의 개별 앰프의 전압 불안정 시간 또는 크로스 토크를 포함하는 노이즈 성분을 배제할 수 있고, 또한 고정밀도의 조사 시간으로 블랭킹 동작을 행할 수 있다.
판정 공정(S220)으로서, 묘화 제어부(72)는, 조사 시간 배열 데이터에 대하여 모든 자리의 데이터의 전송이 완료되었는지 여부를 판정한다. 완료되어 있지 않을 경우에는, 자리 변경 공정(S222)으로 진행된다. 완료되었을 경우에는 판정 공정(S224)으로 진행된다.
자리 변경 공정(S222)으로서, 묘화 제어부(72)는 대상 비트(자리)를 변경한다. 예를 들면, k 자리째(k 비트째)에서 k - 1 자리째(k - 1 비트째)로 대상 자리를 변경한다. 그리고, 대상 자리의 데이터 전송 공정(S212)으로 되돌아온다. 동시에, 보정 계수 취득 공정(S204)으로 되돌아온다. 그리고, k - 1 자리째(k - 1 비트째)의 처리에 대하여, 보정 계수 취득 공정(S204)부터 자리 변경 공정(S222)까지를 실시한다. 그리고, 판정 공정(S220)에서 조사 시간 배열 데이터에 대하여 모든 자리의 데이터의 처리가 완료될 때까지 동일하게 반복한다.
도 9의 예에서는, k 자리째(k 비트째)의 조사 단계용의 빔 ON 시간이 경과 후에, k - 1 자리째(k - 1 비트째)의 리드 신호가 레지스터(42)에 입력된다. 빔(1)에 대하여 레지스터(42)에서는, k - 1 자리째(k - 1 비트째)의 데이터가 "1"이므로, 계속 ON 출력이 된다. 따라서, 개별 앰프(1) 출력의 ON이 되어, ON 전압이 개별 블랭킹용의 전극(24)에 인가된다. 그리고, 마찬가지로 개별 앰프(1)의 세틀링 시간 경과 후에 공통 블랭킹 기구로 빔 ON으로 한다. 그리고, k - 1 자리째(k - 1 비트째)의 조사 시간 경과 후에 공통 블랭킹 기구로 빔 OFF로 한다.
이어서, k - 1 자리째(k - 1 비트째)의 조사 단계용의 빔 ON 시간이 경과 후에, k - 2 자리째(k - 2 비트째)의 리드 신호가 레지스터(42)에 입력된다. 빔(1)에 대하여 레지스터(42)에서는, k - 2 자리째(k - 2 비트째)의 데이터가 "0"이므로, OFF 출력으로 전환된다. 따라서, 개별 앰프(1) 출력이 OFF가 되어, OFF 전압이 개별 블랭킹용의 전극(24)에 인가된다. 그리고, 마찬가지로 개별 앰프(1)의 세틀링 시간 경과 후에 공통 블랭킹 기구로 빔 ON으로 한다. 그러나, 개별 앰프(1) 출력의 OFF이므로, 빔(1)은 결과적으로 빔 OFF가 된다. 그리고, k - 2 자리째(k - 2 비트째)의 조사 시간 경과 후에 공통 블랭킹 기구로 OFF로 한다.
이어서, k - 2 자리째(k - 2 비트째)의 조사 단계용의 빔 ON 시간이 경과 후에, k - 3 자리째(k - 3 비트째)의 리드 신호가 레지스터(42)에 입력된다. 빔(1)에 대하여 레지스터(42)에서는, k - 3 자리째(k - 3 비트째)의 데이터가 "1"이므로, ON 출력으로 전환된다. 따라서, 개별 앰프(1) 출력의 ON이 되어, ON 전압이 개별 블랭킹용의 전극(24)에 인가된다. 그리고, 마찬가지로 개별 앰프(1)의 세틀링 시간 경과 후에 공통 블랭킹 기구로 빔 ON으로 한다. 이번에는, 개별 앰프(1) 출력은 ON이므로, 빔(1)은 결과적으로 빔 ON이 된다. 그리고, k - 3 자리째(k - 3 비트째)의 조사 시간 경과 후에 공통 블랭킹 기구로 OFF로 한다.
이상과 같이, 멀티빔 중, 각각 대응하는 빔에 대하여 개별로 빔의 ON / OFF 제어를 행하는 복수의 개별 블랭킹 기구를 이용하여, 빔마다, 자릿수회의 조사(자릿수회의 분할 샷)의 각 회의 조사에 대하여, 당해 빔용의 개별 블랭킹 기구에 의해 빔의 ON / OFF 전환을 행한다. 그리고 동시에, 빔마다, 자릿수회의 조사(자릿수회의 분할 샷)의 각 회의 조사에 대하여, 개별 블랭킹 기구에 의해 빔의 ON / OFF 전환과 함께, 이와는 별도로, 멀티빔 전체에 대하여 일괄하여 빔의 ON / OFF 제어를 행하는 공통 블랭킹 기구를 이용하여 당해 자리의 조사에 대응하는 조사 시간만큼 빔 ON의 상태가 되도록 블랭킹 제어를 행한다. 이러한 개별 블랭킹 기구와 공통 블랭킹 기구와 보정용 정전 렌즈의 전환 동작에 의해, 각 자리에 각각 대응하는 조사 시간의 빔을 차례로 시료(101)에 조사한다.
이와 같이, 각 분할 샷의 사이는, ON 빔 패턴이 일정하게 유지되므로, 빔 전류량도 일정하게 유지되어, 그 사이의 공간 전하 효과도 일정하게 할 수 있다. 따라서, 실시예 1에서는, 분할 샷마다, 멀티빔 전체의 상의 신축률을 보정한다. 동시에, 분할 샷마다 포커스 어긋남을 보정한다. 동시에, 분할 샷마다 비점을 보정한다. 이에 의해, 1 샷 중의 빔 전류량의 변화에 따른 공간 전하 효과에 의한 위치 어긋남을 보정할 수 있다.
전자총(201)(방출부)으로부터 방출된 전자빔(200)은, 조명 렌즈(202)에 의해 대략 수직으로 애퍼처 부재(203) 전체를 조명한다. 애퍼처 부재(203)에는 직사각형의 복수의 홀(개구부)이 형성되고, 전자빔(200)은 모든 복수의 홀이 포함되는 영역을 조명한다. 복수의 홀의 위치에 조사된 전자빔(200)의 각 일부가, 이러한 애퍼처 부재(203)의 복수의 홀을 각각 통과함으로써, 예를 들면 직사각형 형상의 복수의 전자빔(멀티빔)(20a ~ e)이 형성된다. 이러한 멀티빔(20a ~ e)은, 블랭킹 플레이트(204)의 각각 대응하는 블랭커(제 1 편향기 : 개별 블랭킹 기구) 내를 통과한다. 이러한 블랭커는, 각각, 개별로 통과하는 전자빔(20)을 편향한다(블랭킹 편향을 행한다).
도 10은 실시예 1에서의 블랭킹 동작을 설명하기 위한 개념도이다. 블랭킹 플레이트(204)를 통과한 멀티빔(20a ~ e)은 축소 렌즈(205)에 의해 축소되고, 제한 애퍼처 부재(206)에 형성된 중심의 홀을 향해 나아간다. 여기서, 블랭킹 플레이트(204)의 블랭커에 의해 편향된 전자빔(20)은, 제한 애퍼처 부재(206)(블랭킹 애퍼처 부재)의 중심의 홀로부터 위치가 어긋나, 제한 애퍼처 부재(206)에 의해 차폐된다. 한편, 블랭킹 플레이트(204)의 블랭커에 의해 편향되지 않았던 전자빔(20)은, 편향기(212)(공통 블랭킹 기구)에 의해 편향되지 않으면, 도 1에 도시한 바와 같이 제한 애퍼처 부재(206)의 중심의 홀을 통과한다. 이러한 개별 블랭킹 기구의 ON / OFF와 공통 블랭킹 기구의 ON / OFF와의 조합에 의해 블랭킹 제어가 행해져, 빔의 ON / OFF가 제어된다. 이와 같이, 제한 애퍼처 부재(206)는 개별 블랭킹 기구 혹은 공통 블랭킹 기구에 의해 빔 OFF의 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐한다. 그리고, 빔 ON이 되고 나서 빔 OFF가 될 때까지 형성된, 제한 애퍼처 부재(206)를 통과한 빔에 의해 1 회분의 샷을 더 분할한 조사 단계의 빔이 형성된다. 제한 애퍼처 부재(206)를 통과한 멀티빔(20)은, 대물 렌즈(207)에 의해 초점이 맞춰져, 원하는 축소율의 패턴상이 되고, 편향기(208)에 의해, 제한 애퍼처 부재(206)를 통과한 각 빔(멀티빔(20) 전체)이 동일 방향으로 모아 편향되고, 각 빔의 시료(101) 상의 각각의 조사 위치에 조사된다. 또한, 예를 들면 XY 스테이지(105)가 연속 이동하고 있을 때, 빔의 조사 위치가 XY 스테이지(105)의 이동에 추종하도록 편향기(208)에 의해 제어된다. 한 번에 조사되는 멀티빔(20)은, 이상적으로는 애퍼처 부재(203)의 복수의 홀의 배열 피치에 상술한 원하는 축소율을 곱한 피치로 배열되게 된다. 묘화 장치(100)는, 샷 빔을 연속하여 차례로 조사해가는 래스터 스캔 방식으로 묘화 동작을 행하고, 원하는 패턴을 묘화할 시, 패턴에 따라 필요한 빔이 블랭킹 제어에 의해 빔 ON으로 제어된다.
판정 공정(S224)으로서, 묘화 제어부(72)는, 모든 샷이 종료되었는지 여부를 판정한다. 그리고, 모든 샷이 종료되어 있으면 종료하고, 아직 모든 샷이 종료되어 있지 않을 경우에는 계조치(N) 산출 공정(S106)으로 되돌아와, 모든 샷이 종료될 때까지, 계조치(N) 산출 공정(S106)부터 판정 공정(S224)을 반복한다.
도 11은 실시예 1에서의 묘화 동작의 일례를 설명하기 위한 개념도이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 시료(101)의 묘화 영역(40)은, 예를 들면, y 방향을 향해 소정의 폭으로 직사각형 형상의 복수의 스트라이프 영역(42)으로 가상 분할된다. 이러한 각 스트라이프 영역(42)은 묘화 단위 영역이 된다. 먼저, XY 스테이지(105)를 이동시켜, 제 1 번째의 스트라이프 영역(42)의 좌단, 혹은 더 좌측의 위치에 1 회의 멀티빔(20)의 조사로 조사 가능한 조사 영역이 위치하도록 조정하고, 묘화가 개시된다. 제 1 번째의 스트라이프 영역(42)을 묘화할 시에는, XY 스테이지(105)를 예를 들면 -x 방향으로 이동시킴으로써, 상대적으로 x 방향으로 묘화를 진행시킨다. XY 스테이지(105)는 소정의 속도로 예를 들면 연속 이동시킨다. 제 1 번째의 스트라이프 영역(42)의 묘화 종료 후, 스테이지 위치를 -y 방향으로 이동시켜, 제 2 번째의 스트라이프 영역(42)의 우단, 혹은 더 우측의 위치에 조사 영역이 상대적으로 y 방향에 위치하도록 조정하고, 이번에는 XY 스테이지(105)를 예를 들면 x 방향으로 이동시킴으로써, -x 방향을 향해 동일하게 묘화를 행한다. 제 3 번째의 스트라이프 영역(42)에서는, x 방향을 향해 묘화하고, 제 4 번째의 스트라이프 영역(42)에서는, -x 방향을 향해 묘화한다고 하는 것과 같이, 교호로 방향을 변경하면서 묘화함으로써 묘화 시간을 단축할 수 있다. 단, 이러한 교호로 방향을 변경하면서 묘화할 경우에 한정되지 않고, 각 스트라이프 영역(42)을 묘화할 시, 동일한 방향을 향해 묘화를 진행시키도록 해도 상관없다. 1 회의 샷에서는, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(22)을 통과함으로써 형성된 멀티빔에 의해, 각 홀(22)과 동수의 복수의 샷 패턴이 한 번에 형성된다.
도 12a ~ 도 12c는 실시예 1에서의 스트라이프 내의 묘화 동작의 일례를 설명하기 위한 개념도이다. 도 12a ~ 도 12c의 예에서는, 예를 들면 x, y 방향으로 4 × 4의 멀티빔을 이용하여 스트라이프 내를 묘화하는 예를 도시하고 있다. 도 12a ~ 도 12c의 예에서는, 예를 들면 y 방향으로 멀티빔 전체의 조사 영역의 약 2 배의 폭으로 스트라이프 영역을 분할한 경우를 도시하고 있다. 그리고, x 방향 혹은 y 방향으로 1 메시씩 조사 위치를 이동시키면서 4 회의 샷(1 샷은 복수의 조사 단계의 합계)으로 멀티빔 전체의 하나의 조사 영역이 노광(묘화) 종료되는 경우를 도시하고 있다. 먼저, 스트라이프 영역의 상측의 영역에 대하여 묘화한다. 도 12a에서는, 1 회의 샷(1 샷은 복수의 조사 단계의 합계)으로 조사한 메시 영역을 나타내고 있다. 이어서 도 12b에 도시한 바와 같이, y 방향으로, 아직 조사되어 있지 않은 메시 영역으로 위치를 이동시켜, 2 회째의 샷(복수의 조사 단계의 합계)을 행한다. 이어서 도 12c에 도시한 바와 같이, x 방향으로, 아직 조사되어 있지 않은 메시 영역으로 위치를 이동시켜, 3 회째의 샷(복수의 조사 단계의 합계)을 행한다.
도 13a ~ 도 13c는 실시예 1에서의 스트라이프 내의 묘화 동작의 일례를 설명하기 위한 개념도이다. 도 13a ~ 도 13c에서는 도 12c의 다음을 도시하고 있다. 이어서 도 13a에 도시한 바와 같이, y 방향으로, 아직 조사되어 있지 않은 메시 영역으로 위치를 이동시켜, 4 회째의 샷(1 샷은 복수의 조사 단계의 합계)을 행한다. 이러한 4회의 샷(1 샷은 복수의 조사 단계의 합계)으로 멀티빔 전체의 하나의 조사 영역이 노광(묘화) 종료된다. 이어서, 스트라이프 영역의 하측의 영역에 대하여 묘화한다. 도 13b에 도시한 바와 같이, 스트라이프 영역의 하측의 영역에 대하여, 1 회째의 샷(1 샷은 복수의 조사 단계의 합계)을 행한다. 이어서, y 방향으로, 아직 조사되어 있지 않은 메시 영역으로 위치를 이동시켜, 2 회째의 샷(1 샷은 복수의 조사 단계의 합계)을 행한다. 이어서, x 방향으로, 아직 조사되어 있지 않은 메시 영역으로 위치를 이동시켜, 3 회째의 샷(1 샷은 복수의 조사 단계의 합계)을 행한다. 이어서, y 방향으로, 아직 조사되어 있지 않은 메시 영역으로 위치를 이동시켜, 4 회째의 샷(1 샷은 복수의 조사 단계의 합계)을 행한다. 이상의 동작에 의해, 스트라이프 영역 중, 멀티빔의 조사 영역의 1 열째의 묘화가 종료된다. 그리고 도 13c에 도시한 바와 같이, x 방향으로 이동하여, 멀티빔의 조사 영역의 2 열째에 대하여, 마찬가지로 묘화를 행하면 된다. 이상의 동작을 반복하여 행함으로써, 스트라이프 영역 전체를 묘화할 수 있다.
도 14a ~ 도 14c는 실시예 1에서의 스트라이프 내의 묘화 동작의 다른 일례를 설명하기 위한 개념도이다. 도 14a ~ 도 14c의 예에서는, 예를 들면 x, y 방향으로 4 × 4의 멀티빔을 이용하여 스트라이프 내를 묘화하는 예를 도시하고 있다. 도 14a ~ 도 14c의 예에서는, 각 빔 간의 거리를 떨어뜨려, 예를 들면 y 방향으로 멀티빔 전체의 조사 영역과 동등, 혹은 약간 넓은 폭으로 스트라이프 영역을 분할한 경우를 도시하고 있다. 그리고, x 방향 혹은 y 방향으로 1 메시씩 조사 위치를 이동시키면서 16 회의 샷(1 샷은 복수의 조사 단계의 합계)으로 멀티빔 전체의 하나의 조사 영역이 노광(묘화) 종료되는 경우를 나타내고 있다. 도 14a에서는, 1 회의 샷(1 샷은 복수의 조사 단계의 합계)으로 조사한 메시 영역을 도시하고 있다. 이어서 도 14b에 도시한 바와 같이, y 방향으로, 아직 조사되어 있지 않은 메시 영역으로 1 메시씩 위치를 이동시키면서, 2, 3, 4 회째의 샷(1 샷은 복수의 조사 단계의 합계)을 차례로 행한다. 이어서, 도 14c에 도시한 바와 같이, x 방향으로 아직 조사되어 있지 않은 메시 영역으로 1 메시씩 위치를 이동시켜, 5 회째의 샷(1 샷은 복수의 조사 단계의 합계)을 행한다. 이어서, y 방향으로, 아직 조사되어 있지 않은 메시 영역으로 1 메시씩 위치를 이동시키면서, 6, 7, 8 회째의 샷(1 샷은 복수의 조사 단계의 합계)을 차례로 행한다.
도 15a ~ 도 15c는 실시예 1에서의 스트라이프 내의 묘화 동작의 다른 일례를 설명하기 위한 개념도이다. 도 15a ~ 도 15c에서는 도 14c의 다음을 도시하고 있다. 도 15a에 도시한 바와 같이, 도 13a ~ 도 13c에서 설명한 동작과 마찬가지로, 반복하여, 나머지의 9 ~ 16 회째의 샷(1 샷은 복수의 조사 단계의 합계)을 차례로 행하면 된다. 도 14a ~ 도 14c, 도 15a ~ 도 15c의 예에서는, 예를 들면 다중 묘화(다중도 = 2)를 행할 경우를 도시하고 있다. 이러한 경우에는, 멀티빔 전체의 조사 영역의 약 1 / 2의 사이즈만큼 x 방향으로 이동하고, 도 15b에 도시한 바와 같이, 다중 묘화 2 층째의 1 회째의 샷(1 샷은 복수의 조사 단계의 합계)을 행한다. 이하, 도 14b 및 도 14c에서 설명한 바와 같이, 순차, 다중 묘화 2 층째의 2 ~ 8 회째의 각 샷(1 샷은 복수의 조사 단계의 합계)을 행하고, 도 15c에 도시한 바와 같이, 도 14b 및 도 14c에서 설명한 동작과 마찬가지로, 반복하여, 나머지 9 ~ 16 회째의 샷(1 샷은 복수의 조사 단계의 합계)을 차례로 행하면 된다.
도 16은 실시예 1에서의 멀티빔의 위치 어긋남 보정의 일례를 도시한 개념도이다. 멀티빔으로 한 번에 조사 가능한 멀티빔 전체에서의 조사 영역(30a)의 상은, 1 샷 중의 전류량의 변화에 수반하여 공간 전하 효과에 의해, 예를 들면 조사 영역(30b)의 상과 같이 확대된다. 이에 의해 조사 영역(30a)의 중심 위치 부근의 빔(36a)은, 빔(36b)이 나타내는 위치로 위치 어긋남이 발생한다. 또한, 조사 영역(30a)의 단부 위치 부근의 빔(37a)은, 빔(37b)이 나타내는 위치로 위치 어긋남이 발생한다. 도 16에 도시한 바와 같이, 멀티빔에 있어서의 공간 전하 효과의 영향은, 조사 영역(30a)의 중심 위치 부근의 빔(36a)보다도, 보다 단부의 빔(37a)이 크다. 따라서 실시예 1과 같이, 1 샷을 복수 회의 분할 샷으로 분할하여, 분할 샷마다, 멀티빔의 ON 빔 수에 따라 멀티빔 전체의 상의 신축률을 보정함으로써, 특히 위치 이탈량이 큰 단부의 빔에서 보다 효과를 발휘할 수 있다.
이상과 같이, 실시예 1에 따르면, 멀티빔 묘화에서, 공간 전하 효과에 의해 발생하는 묘화 패턴의 위치 어긋남을 보정할 수 있다.
실시예 2.
실시예 1에서는, 멀티빔 전체에서의 ON 빔 수에 따라 공간 전하 효과에 기인하는 다양한 현상을 보정했지만, 이에 한정되지 않는다. 실시예 2에서는, 멀티빔을 복수의 영역으로 구분하여, 영역마다의 ON 빔 수에 따라 공간 전하 효과에 기인하는 다양한 현상을 보정하는 구성에 대하여 설명한다.
실시예 2에서의 장치 구성은 도 1 ~ 5와 동일하다. 또한, 실시예 2에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타낸 순서도는 도 6과 동일하다. 이하, 특별히 설명하는 점 이외의 내용은 실시예 1과 동일하다.
패턴 면적 밀도 산출 공정(S102)으로부터 조사 시간 배열 데이터 출력 공정(S110)까지의 각 공정의 내용은 실시예 1과 동일하다.
ON 빔 수 연산 공정(S202)으로서, ON 빔 수 연산부(74)는 분할 샷마다, 영역마다의 멀티빔의 ON 빔 수를 연산한다.
도 17a와 도 17b는 실시예 2에서의 멀티빔의 ON 빔 패턴의 일례를 나타낸 도이다. 예를 들면, 종(y 방향) m 열×횡(x 방향) n 열(m, n ≥ 2)의 개구를 가지는 애퍼처 부재(203)를 이용하여, 한 번에 조사 가능한 멀티빔의 빔 개수는 (m 열 × n 열) 개가 된다. 이러한 점은 도 8과 동일하다. 도 17a의 예에서는, 멀티빔의 조사 영역(30)을 복수의 영역(33)으로 분할한다. 예를 들면, 메시 형상의 복수의 영역(33)으로 분할한다. 멀티빔의 빔 개수가, 예를 들면 512 × 512 개로 하고, 영역(33)의 개수가 16 개로 하면, 각 영역(33)으로부터는, 16384 개의 빔(31)이 조사되게 된다. 영역(33)의 개수는 이에 한정되지 않고, 각 영역(33)에 예를 들면 100 개 정도 이상의 빔(31)이 소속되면 적합하다. 여기서는, 도 17a의 예에 나타낸 바와 같이, 16 개의 영역(31)으로 분할된 경우에 대하여 설명한다. 실시예 2에서는, 영역(33)마다의 ON 빔 수를 연산한다. 도 17b에서는 각 영역(33)의 ON 빔 수의 일례를 나타내고 있다.
실시예 2에서는, 이러한 ON 빔 수를 랭크 분류하여, 랭크 패턴을 취득한다. 예를 들면, 랭크(A)는 빔 개수가 0 개, 랭크(B)는 빔 개수가 1 ~ 99 개, 랭크(C)는 빔 개수가 100 ~ 499 개, 랭크(D)는 빔 개수가 500 ~ 999 개, 및 랭크(E)는 빔 개수가 1000 개 이상과 같이 개수에 범위를 설정하여 랭크 분류한다. 랭크 수 및 각 랭크의 설정 개수에 대해서는 적절히 설정하면 된다. 또한, 빔 개수가 0인 경우에는, 공간 전하 효과의 영향이 1 개 이상과는 상이하므로, 독립된 랭크를 마련하면 적합하다. 도 17b의 예에 나타낸 바와 같이, 각 영역(33)에 랭크(A ~ E) 중 어느 하나가 설정된다. 분할 샷마다, 각 영역(33)에 각각 복수의 랭크가 설정될 가능성이 있으므로, 멀티빔의 조사 영역(30)에서는, 복수의 랭크 분포 패턴을 상정할 수 있다. 그리고, 랭크 분포 패턴마다, 공간 전하 효과에 의해 발생하는 멀티빔 전체의 상의 신축률 또는 포커스 어긋남 및 비점 수차의 보정치를 전환하여 보정을 행한다. 또한, 멀티빔 전체의 전류 분포가 대칭이 아닌 경우 등, 분포에 편향이 있는 경우에는, 공간 전하 효과에 의해 중심 위치의 어긋남이 발생한다. 따라서 실시예 2에서는, 랭크 분포 패턴마다, 중심 위치 어긋남의 보정도 행한다.
실시예 2에서는, 복수의 랭크 분포 패턴의 랭크 분포 패턴마다, 미리, 실험 등에 의해 멀티빔 전체의 상의 기준 신축률에 대한 신축률 보정 계수를 구해 둔다. 그리고, 랭크 분포 패턴(ON 빔 수 패턴)에 대응한 신축률 보정 계수를 정의한 신축률 보정 테이블을 작성해 둔다. 마찬가지로, 미리 실험 등에 의해 포커스 위치의 기준 포커스 위치에 대한 보정 계수를 구해 둔다. 그리고, 랭크 분포 패턴(ON 빔 수 패턴)에 대응한 포커스 보정 계수를 정의한 포커스 보정 테이블을 작성해 둔다. 마찬가지로, 미리 실험 등에 의해 멀티빔의 중심 위치 어긋남에 대한 보정 계수를 구해 둔다. 그리고, 랭크 분포 패턴(ON 빔 수 패턴)에 대응한 멀티빔 중심 위치 보정 계수를 정의한 중심 위치 보정 테이블을 작성해 둔다. 이러한 신축률 보정 테이블과 포커스 보정 테이블과 중심 위치 보정 테이블은 기억 장치(144)에 저장해 둔다.
또한, 보정 계수를 구하는 방법은, 실시예 1의 경우와 마찬가지로, 예를 들면 패턴을 묘화하고, 그 측정 결과로부터 보정 계수를 구할 수 있다. 또한, 스테이지 상에 배치한 마크를 측정하는 방법, 또한 시뮬레이션 등 수치 계산에 의한 방법 등에 의해 보정 계수를 구할 수 있다.
또한 여기서는, 신축률 보정과 포커스 보정과 중심 위치 보정을 행하고 있지만, 포커스 위치가 어긋나면 비점 수차가 발생하므로, 미리, 실험 등에 의해 랭크 분포 패턴(ON 빔 수 패턴)에 대응한 비점 보정 계수를 구해 두어도 된다. 그리고, 랭크 분포 패턴(ON 빔 수 패턴)에 대응한 비점 보정 계수를 정의한 비점 보정 테이블을 작성해 두어도 된다. 이러한 비점 보정 테이블은 기억 장치(144)에 저장해 두면 된다. 이하, 비점 보정에 대해서는 설명을 생략한다.
보정 계수 취득 공정(S204)으로서, 계수 취득부(76)는 기억 장치(144)에 기억된 신축률 보정 테이블을 참조하여 분할 샷마다, 랭크 분포 패턴(ON 빔 수 패턴)에 따라 멀티빔 전체의 상의 신축률을 보정하는 신축률 보정치(여기서는, 예를 들면 기준 신축률에 대한 신축률 보정 계수)를 취득한다. 계수 취득부(80)는 신축률 보정치 취득부의 일례이다. 또한 계수 취득부(80)는, 기억 장치(144)에 기억된 포커스 보정 테이블을 참조하여 분할 샷마다, 멀티빔 전체의 포커스 위치를 보정하는 포커스 위치 보정치(여기서는, 예를 들면 기준 포커스 위치에 대한 포커스 보정 계수)를 취득한다. 계수 취득부(80)는 포커스 위치 보정치 취득부의 일례이다. 또한, 계수 취득부(84)는 기억 장치(144)에 기억된 중심 위치 보정 테이블을 참조하여 분할 샷마다, 멀티빔 전체의 빔 중심 위치를 보정하는 중심 위치 보정치(여기서는, 예를 들면 빔 중심 위치 어긋남이 발생하고 있지 않은 상태에 대한 중심 위치 보정 계수)를 취득한다. 계수 취득부(84)는, 중심 위치 보정치 취득부의 일례이다.
보정 계수 설정 공정(S206)으로서, 계수 설정부(78)는 분할 샷마다, DAC 앰프(134)에 신축률 보정 계수를 설정한다. 마찬가지로, 계수 설정부(82)는 분할 샷마다, DAC 앰프(136)에 포커스 보정 계수를 설정한다. 또한, 미리 기준이 되는 전류량에서, 대물 렌즈(207)로 맞춘 초점 위치가 변화하지 않도록(포커스 어긋남이 발생하지 않도록), 또한 멀티빔 전체의 상의 신축률이 미리 설정한 기준 신축률이 되는 전압의 조의 일방이 DAC 앰프(134)로, 타방이 DAC 앰프(136)로 설정되어 있다.
또한, 계수 설정부(86)는 분할 샷마다, DAC 앰프(138)로 비점 보정 계수를 설정한다. 여기서는, 편향기(208)에 멀티빔의 빔 중심 위치 보정의 기능을 겸비시키면 된다. 편향기(208)는, 예를 들면 둘레 방향으로 8극으로 분할된 복수의 전극에 의해 구성된다. 이에 의해, 비점을 보정하고, 또한 x, y 방향으로 빔을 편향할 수 있다. 또한, 도 1에서는 편향기(208)용으로 DAC 앰프(138) 밖에 기재되어 있지 않지만, 각 전극용에 각각 DAC 앰프가 접속되는 것은 말할 필요도 없다. 또한, 비점을 보정할 경우에는, 편향기(208)로 이러한 빔 중심 위치 보정에 맞추어 비점 보정을 행하면 된다.
대상 자리의 데이터 전송 공정(S212) 이후의 각 공정의 내용은 실시예 1과 동일하다. 따라서, 대상 자리의 조사 시간에 의한 묘화 공정(S214)에서, 각 빔의 샷마다, 복수의 조사 단계로 분할한 조사(분할 샷) 중, 대상 자리(예를 들면 k 비트째(k 자리째))의 조사 시간의 묘화를 실시한다. 또한, 이러한 대상 자리(예를 들면 k 비트째(k 자리째))의 분할 샷에 동기하여 분할 샷마다, DAC 앰프(134)로부터 인가된 전압에 따라 정전 렌즈(214)(제 1 렌즈)가, 신축률 보정치를 이용하여 멀티빔 전체의 상의 신축률을 보정한다. 동시에, 이러한 대상 자리(예를 들면 k 비트째(k 자리째))의 분할 샷으로 동기하여 분할 샷마다, DAC 앰프(136)로부터 인가된 전압에 따라 정전 렌즈(216)(제 2 렌즈)가, 포커스 보정 계수(포커스 위치 보정치의 일례)를 이용하여 멀티빔 전체의 포커스 위치를 보정한다. 또한 동시에, 이러한 대상 자리(예를 들면 k 비트째(k 자리째))의 분할 샷에 동기하여 분할 샷마다, DAC 앰프(138)로부터 인가된 전압에 따라 편향기(208)가, 멀티빔의 빔 중심 위치 보정 계수(중심 위치 보정치의 일례)를 이용하여 멀티빔 전체의 빔 중심 위치를 보정한다.
또한 자리 변경 공정(S222)에서, 묘화 제어부(72)는 대상 비트(자리)를 변경한다. 예를 들면, k 자리째(k 비트째)에서 k - 1 자리째(k - 1 비트째)로 대상 자리를 변경한다. 그리고, 대상 자리의 데이터 전송 공정(S212)으로 되돌아온다. 동시에, 보정 계수 취득 공정(S204)으로 되돌아온다. 그리고, k - 1 자리째(k - 1 비트째)의 처리에 대하여 보정 계수 취득 공정(S204)부터 자리 변경 공정(S222)까지를 실시한다. 그리고, 판정 공정(S220)에서 조사 시간 배열 데이터에 대하여 모든 자리의 데이터의 처리가 완료될 때까지 동일하게 반복한다.
상술한 바와 같이, 각 분할 샷의 사이는, ON 빔 패턴이 일정하게 유지되므로, 랭크 분포 패턴(ON 빔 수 패턴)도 일정하게 유지된다. 따라서, 랭크 분포 패턴마다의 빔 전류량도 일정하게 유지된다. 따라서, 그 사이의 공간 전하 효과도 일정하게 할 수 있다. 따라서 실시예 2에서는, 분할 샷마다, 멀티빔 전체의 상의 신축률을 보정한다. 동시에, 분할 샷마다, 포커스 어긋남을 보정한다. 동시에, 분할 샷마다, 멀티빔 전체의 빔 중심 위치를 보정한다. 물론, 동시에 비점을 보정해도 된다. 이에 의해, 1 샷 중의 랭크 분포 패턴(ON 빔 수 패턴)의 변화에 따른 공간 전하 효과에 의한 위치 어긋남을 보정할 수 있다. 실시예 2에서는 랭크 분포 패턴을 이용하고 있으므로, 빔 중심 위치의 어긋남도 보정이 가능해진다.
도 18은, 실시예 2에서의 멀티빔의 빔 중심 위치 어긋남 보정의 일례를 도시한 개념도이다. 멀티빔으로 한 번에 조사 가능한 멀티빔 전체에서의 조사 영역(30)의 빔 중심 위치(38a)는, 1 샷 중의 전류량의 변화(분포의 편향)에 수반하여 공간 전하 효과에 의해, 예를 들면 빔 중심 위치(38b)와 같이 위치가 어긋난다. 따라서 실시예 2와 같이, 1 샷을 복수 회의 분할 샷으로 분할하여 분할 샷마다, 멀티빔의 랭크 분포 패턴(ON 빔 수 패턴)에 따라 멀티빔 전체의 빔 중심 위치를 보정함으로써, 빔 분포에 편향이 있는 경우에도 공간 전하 효과에 의한 위치 어긋남을 보정할 수 있다.
이상과 같이 실시예 2에 따르면, 멀티빔 묘화에서, 공간 전하 효과에 의해 발생하는 묘화 패턴의 위치 어긋남을 보정할 수 있다.
실시예 3.
상술한 실시예 1, 2에서는, n 회의 조사 단계용의 데이터를 1 비트씩 예를 들면 큰 순으로 데이터 전송하는 경우를 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 실시예 3에서는, 복수의 조사 단계용의 데이터를 조합하여 전송할 경우에 대하여 설명한다. 실시예 3에서의 장치 구성은 도 1과 동일하다. 또한, 실시예 3에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타낸 순서도는 도 6과 동일하다. 또한 이하, 특별히 설명하는 점 이외의 내용은 실시예 1 혹은 실시예 2와 동일하다.
각 빔의 k - 1 비트째(k - 1 자리째)의 ON / OFF 데이터의 전송을 k 비트째(k 자리째)의 조사 단계와 병렬로 행함으로써, 데이터 전송의 시간을 조사 단계의 조사 시간 내에 포함할 수 있다. 그러나, k가 작아지면, 조사 단계의 조사 시간이 짧아지므로, k - 1 비트째(k - 1 자리째)의 ON / OFF 데이터의 전송을 조사 단계의 조사 시간 내에 포함하는 것이 곤란하게 된다. 따라서, 실시예 3에서는 예를 들면, 조사 시간이 긴 자리와 짧은 자리를 그룹화한다. 이에 의해, 다음의 그룹의 데이터 전송 시간을 조사 단계 중의 그룹화된 조사 시간의 합계 내에 포함할 수 있다. 그룹화는, 그룹화된 조사 시간의 합계간의 차가 보다 균일하게 근접하도록 복수의 그룹을 설정하면 적합하다. 예를 들면, n 자리째(n 비트째)와 1 자리째(1 비트째)의 그룹, n - 1 자리째(n - 1 비트째)와 2 자리째(2 비트째)의 그룹, n - 2 자리째(n - 2 비트째)와 3 자리째(3 비트째)의 그룹, ···과 같이 그룹화하면 적합하다.
도 19는 실시예 3에서의 개별 블랭킹 제어 회로와 공통 블랭킹 제어 회로의 내부 구성을 도시한 개념도이다. 도 19에서, 묘화 장치(100) 본체 내의 블랭킹 플레이트(204)에 배치된 개별 블랭킹 제어용의 각 로직 회로(41)에 셀렉터(48)가 추가된 점, 및 각 빔용의 개별 블랭킹 제어를, 예를 들면 2 비트의 제어 신호에 의해 제어하는 점 이외는 도 5와 동일하다. 여기서는, 예를 들면 2 개의 조사 단계를 조합하여 1 개의 그룹으로 설정한 경우를 도시하고 있다. 이 때문에, 그룹 내의 각 조사 단계용에 1 비트씩 제어 신호로서 사용한다. 따라서, 그룹마다 2 비트의 제어 신호를 이용한다. 제어 신호를 2 비트로 해도 빔 오프 온용의 제어 회로는, 10 비트로 조사량 제어를 행하는 회로에 비해 로직 회로 자체를 압도적으로 작게 할 수 있다. 따라서, (공통 블랭킹 기구의 사용으로) 블랭킹 제어의 응답성을 향상시키면서 (블랭킹 애퍼처 상의 회로의) 설치 면적을 작게 할 수 있다. 환언하면, 설치 스페이스가 좁은 블랭킹 플레이트(204) 상에 로직 회로를 배치할 경우에도, 보다 작은 빔 피치를 실현하면서, 조사량 제어의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 20은 실시예 3에서의 1 샷 중의 조사 단계의 일부에 대한 빔 ON / OFF 전환 동작을 나타낸 순서도이다. 도 20에서는, 예를 들면 멀티빔을 구성하는 복수의 빔 중, 1 개의 빔(빔(1))에 대하여 나타내고 있다. 여기서는, 예를 들면 빔(1)의 n 비트째(n 자리째)와 1 비트째(1 자리째)의 그룹부터 n - 1 비트째(n - 1 자리째)와 2 비트째(2 자리째)의 그룹까지의 조사 단계에 대하여 나타내고 있다. 조사 시간 배열 데이터는, 예를 들면 n 비트째(n 자리째)가 "1", 1 비트째(1 자리째)가 "1", n - 1 비트째(n - 1 자리째)가 "0", 2 비트째(1 자리째)가 "1"인 경우를 나타내고 있다.
먼저, n 비트째(n 자리째)와 1 비트째(1 자리째)의 그룹의 리드 신호의 입력에 의해, 개별 레지스터(42)(개별 레지스터 신호(1)(n 자리째) 및 개별 레지스터 신호(2)(1 자리째))는, 저장되어 있는 n 비트째(n 자리째)와 1 비트째(1 자리째)의 데이터에 따라 ON / OFF 신호를 병렬로 (패러렐 전송 신호로서) 출력한다. 실시예 3에서는 2 비트 신호이므로, 신호를 선택하여 전환할 필요가 있다.
도 20에서는, 먼저 셀렉터(48)로 개별 레지스터 신호(1)의 데이터가 선택되고, n 비트째(n 자리째)의 ON 신호가 개별 앰프에 출력된다. 이어서, 개별 레지스터(42)의 출력은, 셀렉터(48)의 전환에 의해 개별 레지스터(2)의 데이터가 선택되고, n 비트째(n 자리째)의 출력으로부터 1 비트째(1 자리째)의 출력으로 전환한다. 이하, 조사 단계마다 이 전환을 순차 반복한다.
n 비트째(n 자리째)의 데이터가 ON 데이터이므로, 개별 앰프(46)(개별 앰프(1))는 ON 전압을 출력하고, 빔(1)용의 블랭킹 전극(24)에 ON 전압을 인가한다. 한편, 공통 블랭킹용의 로직 회로(132) 내에서는, 10 비트의 각 조사 단계의 타이밍 데이터에 따라 ON / OFF를 전환한다. 공통 블랭킹 기구에서는, 각 조사 단계의 조사 시간만큼 ON 신호를 출력한다. 예를 들면, Δ = 1 ns로 하면, 1 회째의 조사 단계(예를 들면 10 자리째(10 비트째))의 조사 시간이 Δ × 512 = 512 ns가 된다. 2 회째의 조사 단계(예를 들면 1 자리째(1 비트째))의 조사 시간이 Δ × 1 = 1 ns가 된다. 3 회째의 조사 단계(예를 들면 9 자리째(9 비트째))의 조사 시간이 Δ × 256 = 256 ns가 된다. 4 회째의 조사 단계(예를 들면 2 자리째(2 비트째))의 조사 시간이 Δ × 2 = 2 ns가 된다. 이하, 마찬가지로 각 그룹의 자리째(각 비트째)의 조사 시간만큼 ON이 된다. 로직 회로(132) 내에서는, 레지스터(50)에 각 조사 단계의 타이밍 데이터가 입력되면, 레지스터(50)가 k 자리째(k 비트째)의 ON 데이터를 출력하고, 카운터(52)가 k 자리째(k 비트째)의 조사 시간을 카운트하고, 이러한 조사 시간의 경과 시에 OFF가 되도록 제어된다. 이하, 그룹마다 차례로 빔의 조사가 행해진다.
이상과 같이 실시예 3에 따르면, 데이터 전송 시간을 조사 단계 중의 그룹화된 조사 시간의 합계 내에 포함할 수 있다.
또한 상기의 실시예 3에서는, 2 비트 병렬의 시프트 레지스터를 이용한 전송 경로를 이용하는 경우를 설명했지만, 충분한 전송 속도가 얻어지면 1 비트의 시리얼 전송을 이용해도 상관없다. 전송 경로의 설계는 당해 기술자가 적절히 선택하면 된다. 또한, 2 개의 데이터의 전환을 셀렉터를 이용하여 전환하는 구성으로 하고 있지만, 셀렉터를 이용하지 않고 차례로 시프트 레지스터로 전송 되도록 구성해도 효과적이다.
또한 상기의 실시예 3에서는, 2 개의 조사 단계를 그룹화한 경우의 형태를 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 3 개의 조사 단계를 그룹화한 경우에는, 데이터 전송 시간과 조사 단계 중의 그룹화된 조사 시간의 합계 시간을 보다 균일화할 수 있다. 또한, 그룹화하는 조사 단계를 늘리면 보다 균일화가 가능하다. 예를 들면, 조사 단계를 2 진수의 각 자리로 했을 경우, 그룹화하는 조사 단계를 3 개 혹은 4 개로 하면 충분한 균일화 효과가 얻어진다. 단, 개수를 늘리면 그 만큼 필요한 레지스터가 증가하고, 그 결과 회로 면적도 증가하게 되므로, 몇 개의 조사 단계를 그룹화할지는 요구에 맞추어 적절히 선택되면 된다.
구체적인 실시예는 상술한 내용에 한정되지 않고, 그룹 데이터의 전송 시간을 조사 단계 중의 그룹화된 조사 시간의 합계 내에 포함하도록 하는 골자에 따라 다양한 실시예를 선택할 수 있다.
실시예 4.
상술한 각 실시예에서는, 개별 블랭킹 제어용의 블랭킹 플레이트(204)와 공통 블랭킹용의 편향기(212)를 이용하여, 빔마다, 1 샷을 분할한 복수 회의 분할 샷에 대하여 블랭킹 제어를 행했지만, 이에 한정되지 않는다. 실시예 4에서는, 공통 블랭킹용의 편향기(212)를 이용하지 않고 개별 블랭킹 제어용의 블랭킹 플레이트(204)를 이용하여 빔마다, 1 샷을 분할한 복수 회의 분할 샷에 대하여 블랭킹 제어를 행하는 구성에 대하여 설명한다.
도 21은 실시예 4에서의 묘화 장치의 구성을 도시한 개념도이다. 도 21에서 편향기(212)가 제거된 점, 로직 회로(132)의 출력이 블랭킹 플레이트(204)에 접속되는 점 이외는 도 1과 동일하다. 또한, 실시예 4에서의 묘화 방법의 주요부 공정은 도 6과 동일하다. 이하, 특별히 설명하는 점 이외의 내용은, 실시예 1 ~ 3 중 어느 하나와 동일하다.
도 22는 실시예 4에서의 개별 블랭킹 제어 회로와 공통 블랭킹 제어 회로의 내부 구성을 도시한 개념도이다. 도 22에서 편향기(212)가 제거된 점, AND 연산기(44)(논리적 회로)에 편향 제어 회로(130)로부터의 신호 대신에 로직 회로(132)의 출력 신호가 입력되는 점 이외의 내용은 도 5와 동일하다.
개별 빔 ON / OFF 전환 공정(S116)으로서, 멀티빔 중, 각각 대응하는 빔에 대하여 개별로 빔의 ON / OFF 제어 신호를 출력하는 시프트 레지스터(40)와 개별 레지스터(42)를 가지는 복수의 로직 회로(제 1 로직 회로)를 이용하여, 빔마다, 복수 회의 조사의 각 회의 조사에 대하여, 당해 빔용의 로직 회로(제 1 로직 회로)에 의해 빔의 ON / OFF 제어 신호(제1 ON / OFF 제어 신호)를 출력한다. 구체적으로, 상술한 바와 같이, 각 빔의 개별 레지스터(42)는, k 비트째(k 자리째)의 데이터를 입력하면, 그 데이터에 따라, ON / OFF 신호를 AND 연산기(44)에 출력한다. k 비트째(k 자리째)의 데이터가 "1"이면 ON 신호를, "0"이면 OFF 신호를 출력하면 된다.
그리고, 공통 빔 ON / OFF 전환 공정(S118)으로서, 빔마다, 복수 회의 조사의 각 회의 조사에 대하여, 개별 블랭킹용의 로직 회로에 의해 빔의 ON / OFF 제어 신호의 전환이 행해진 후, 멀티빔 전체에 대하여 일괄하여 빔의 ON / OFF 제어 신호를 출력하는 로직 회로(132)(제 2 로직 회로)를 이용하여 당해 조사에 대응하는 조사 시간만큼 빔 ON의 상태가 되도록 빔의 ON / OFF 제어 신호(제 2 ON / OFF 제어 신호)를 출력한다. 구체적으로, 공통 블랭킹용의 로직 회로(132) 내에서는, 10 비트의 각 조사 단계의 타이밍 데이터에 따라 ON / OFF를 전환한다. 로직 회로(132)는 이러한 ON / OFF 제어 신호를 AND 연산기(44)에 출력한다. 로직 회로(132)에서는 각 조사 단계의 조사 시간만큼 ON 신호를 출력한다.
그리고, 블랭킹 제어 공정으로서, AND 연산기(44)는, 개별 빔용의 ON / OFF 제어 신호와 공통 빔용의 ON / OFF 제어 신호가 모두 ON 제어 신호인 경우에, 당해 빔에 대하여, 당해 조사에 대응하는 조사 시간만큼 빔 ON의 상태가 되도록 블랭킹 제어를 행한다. AND 연산기(44)는, 개별 빔용과 공통 빔용의 ON / OFF 제어 신호가 모두 ON 제어 신호인 경우에, 앰프(46)에 ON 신호를 출력하고, 앰프(46)는 ON 전압을 개별 블랭킹 편향기의 전극(24)에 인가한다. 그 이외에는, AND 연산기(44)는 앰프(46)에 OFF 신호를 출력하고, 앰프(46)는 OFF 전압을 개별 블랭킹 편향기의 전극(24)에 인가한다. 이와 같이, 개별 블랭킹 편향기의 전극(24)(개별 블랭킹 기구)은, 개별 빔용과 공통 빔용의 ON / OFF 제어 신호가 모두 ON 제어 신호인 경우에, 당해 빔에 대하여, 당해 조사에 대응하는 조사 시간만큼 빔 ON의 상태가 되도록 개별로 빔의 ON / OFF 제어를 행한다.
또한, 개별 블랭킹 회로는 블랭킹 플레이트의 넓은 범위에 배치되기 때문에, 회로에 의한 지연, 혹은 배선 길이에 의한 지연 등에 의해, 개별 블랭킹 회로의 동작에는 어떻게 해도 시간적인 차이가 발생지만, 이러한 응답 속도의 차이에 의한 개별 블랭킹 회로의 동작이 안정되는 시점에서, 공통 블랭킹으로부터 빔 ON 신호를 공급하도록 하면, 개별의 회로의 지연 등에 의한 불안정한 빔 조사가 회피된다.
이상과 같이, 공통 블랭킹용의 편향기(212)를 이용하지 않고 개별 블랭킹 제어용의 블랭킹 플레이트(204)를 이용해도 실시예 1과 마찬가지로, 회로 설치 스페이스의 제한을 유지할 수 있다. 또한, 개별 블랭킹용의 로직 회로(41)가 1 비트의 데이터량이므로, 소비 전력도 억제할 수 있다. 또한, 공통 블랭킹용의 편향기(212)를 생략할 수 있는 메리트도 있다.
또한 본 실시예에서, 공통 블랭킹용의 로직 회로(132)는 독립으로 제작되어도 되지만, 블랭킹 플레이트의 주변 부분에 설치하여 일체 구조의 집적 회로로서 제작하는 것도 가능하다. 블랭킹 플레이트의 주변 부분에 설치하면, 개별 블랭킹 회로에의 배선 길이를 짧게 할 수 있어, 정확한 타이밍 제어가 용이해진다고 하는 이점이 있다.
또한 상술한 예에서는, 개별 블랭킹용의 로직 회로(41)가 1 비트의 데이터량의 경우를 나타냈지만, 이에 한정되지 않고, 실시예 4의 구성은 실시예 3과 마찬가지로 2 비트의 데이터량의 경우에 대해서도 적용할 수 있다. 또한, 실시예 4의 구성은 그 외의 실시예에서도 적용할 수 있다.
실시예 5.
상술한 각 실시예에서는, 조사 단계의 분할의 방법을 2 진수의 각 자리에 맞춘다고 하는 예를 나타냈지만, 분할의 방법은 이에 한정되지 않고, 2 진수의 각 자리로 하는 것 외에도, 다양한 상이한 시간 혹은 동일한 시간의 조합으로 조사 단계의 분할이 가능하다. 실시예 5에서는, 다양한 상이한 시간 혹은 동일한 시간의 조합으로 조사 단계의 분할을 행하는 경우에 대하여 설명한다. 장치 구성은 도 1 혹은 도 21과 동일하다.
또한 이하, 특별히 설명하는 점 이외의 내용은 상술한 어느 하나의 실시예와 동일하다.
최대 조사 시간(Tmax)까지의 임의의 조사 시간을 나타낼 수 있는 분할 조사 시간의 조합(X0Δ, X1Δ, X2Δ, ···, Xm - 1Δ)(이하, Δ를 생략하고, 간단히 조합 수열(X0, X1, X2, ···, Xm-1)로 기재함)은 이하의 조건에서 선택할 수 있다.
먼저, 1 자리째(k = 0)의 분할 조사 시간을 X0 = 1로 하고,
k 자리째의 분할 조사 시간을 Xk ≤ {Σ(Xi)} ＋ 1, (I = 0 ~ k-1)로 한 분할 조사 시간으로 조합할 수 있다. 단, Xk는 1 이상의 정수로 한다. 여기서, {Σ(Xi)}, (I = 0 ~ k-1)는, 괄호 내의 Xi를 X0부터 Xk-1까지를 가산한 것(X0 ＋ X1 ＋ ... ＋ Xk-2 ＋ Xk-1)을 의미한다. 여기서는, 이하, 동일한 표기로 설명한다.
상기의 조건에서는, 예를 들면, 먼저 X0 = 1이므로, X1은 1 또는 2 중 어느 것이 된다. X1 = 2로 했을 경우에는, X2는 1 ~ 4 중 어느 것이 된다. 여기서, 예를 들면 X2 를 3으로 했을 경우에는, 조합 수열(X0, X2, X3) = (1, 2, 3)은 어느 자리를 선택할지(가산할지 여부)에 따, 0 ~ 6까지의 임의의 시간 설정이 가능하게 된다.
또한, Xk의 경우를 생각하면, 먼저, X0부터 Xk-1까지의 조합 수열(X0, ···, Xk-1)에서는, 0부터 Δ·{Σ(Xi)}, (I = 0 ~ k-1)까지의 임의의 시간의 설정이 가능하게 된다. 이에, Xk를 추가한 조합 수열(X0, ···, Xk-1, Xk)은, Xk를 비선택으로 하면 원래의 0부터 {Σ(Xi)}, (I = 0 ~ k-1)까지의 임의의 조사 시간을 설정할 수 있고, 또한 Xk를 선택한 조합에서는, Xk부터 Xk ＋ {Σ(Xi)}, (I = 0 ~ k-1)까지의 임의의 시간을 설정할 수 있게 된다.
여기서, 이 Xk를 선택 또는 비선택으로 했을 경우의 설정 가능 영역을, 비선택 시의 최대치 ＋ 1을 선택 시의 최소치(즉, Xk = {Σ(Xi)} ＋ 1, (i = 0 ~ k - 1))로 하면, 합친 연속적인 설정 영역이 되어, 조합 수열(X0, ···, Xk - 1, Xk)의 분할 시간 조합은 0부터 Xk ＋ {Σ(Xi)}, (I = 0 ~ k-1)까지, 즉, 0부터{Σ(Xi)}, (I = 0 ~ k)까지의 임의의 시간을 설정할 수 있게 된다.
또한, 여기서 Xk＜{Σ(Xi)} ＋ 1, (I = 0 ~ k-1)로 했을 경우에는, Xk를 선택 또는 비선택으로 했을 경우의 설정 가능 범위가 오버랩되지만(Xk를 선택 / 비선택의 쌍방으로 설정 가능한 조사 시간이 존재함), 그러한 선택도 가능해진다.
또한, 최대 조사 시간(Tmax) ≤ Δ·{Σ(Xi)}, (I = 0 ~ m-1)이 되는, 즉 최대 조사 시간(Tmax)까지 설정 가능해지도록 Xk의 항수(자릿수)를 m 항(자리)까지 늘리면, 조합 수열(X0, X1, X2, ..., Xm-1)은, 0부터 Tmax까지의 임의의 시간이 설정 가능한 분할 시간의 조합이 된다.
여기서, 각 샷의 조사 시간(T)은 Xi의 조합으로 표현되고,
T = Δ·{Σ(ai·Xi)}, (I = 0 ~ m-1)이 된다.
여기서, ai는 선택 / 비선택에 대응하여 1 또는 0으로 표현된다. 이 때문에, ai의 수열(a0, a1, a2, a3, ···, am-1)은 유사적으로 2 진수와 동일하게 0 / 1의 나열로 표현하면 처리상 좋다.
또한 여기서, 특히 Xk = {Σ(Xi)} ＋ 1, (i = 0 ~ k - 1)로 하면, 2 진수의 각 자리로 한 Xk(Xk = 2k)가 상기 조건을 충족하게 되어, 필요 자릿수(m)가 최소로 표현될 수 있게 된다.
상기의 조건을 충족하는 다른 일례로서, 예를 들면 동일한 시간의 조사 단계를 조합한 경우의 예로서, Δ = 1 ns에서 N = 700으로 했을 경우에, 256 ns(빔 ON), 256 ns(빔 ON), 256 ns(빔 OFF), 64 ns(빔 ON), 64 ns(빔 ON), 64 ns(빔 OFF), 16 ns(빔 ON), 16 ns(빔 ON), 16 ns(빔 ON), 4 ns(빔 ON), 4 ns(빔 ON), 4 ns(빔 ON), 1 ns(빔 OFF), 1 ns(빔 OFF), 1 ns(빔 OFF)와 같은 조사 단계의 조합으로 조사를 행하는 것으로 해도 동일하게 실시할 수 있다. 이 경우에는, 15 회의 조사 단계로 조사가 실시된다. 이러한 조사 단계의 분할의 방법은 2 진수의 각 자리로 했을 경우에 비해 조사 단계 수가 증가하여 스루풋이 저하될 가능성이 있지만, 그 반편, 동일한 시간의 반복으로 함으로써 제어 회로의 설계가 쉬워진다고 하는 메리트도 있다. 조사 단계의 분할의 방법은, 2 진수의 각 자리로 맞추는 것으로 하면 조사 단계 수가 최소로 가능하다고 하는 메리트가 있지만, 상술 외에도 다양한 조합으로 분할이 가능하다. 어떠한 조합으로 할지는 요구에 따라 선택되면 된다.
분할 샷 데이터 생성 공정(S108)으로서, 비트 변환부(66)는, 각 값이 각각 1 개 이전의 값까지의 합계에 1을 가산한 값 이하가 되는, 미리 설정된 항수의 수열을 이용하여, 샷마다, 상기 수열의 각 항의 값을 선택 / 비선택함으로써 선택된 값의 합계가 전자빔에 의한 멀티빔의 각 빔의 조사 시간(여기서는, 계조치(N))가 되도록 각각 조사 시간 배열 데이터를 생성한다. 조사 시간 배열 데이터는, 예를 들면 선택 시에 '1', 비선택 시에 '0'으로 식별된다. 예를 들면, 상술한 15 항의 조합 수열(1, 1, 1, 4, 4, 4, 16, 16, 16, 64, 64, 64, 256, 256, 256)을 이용하여, Δ = 1 ns로 N = 700을 정의했을 경우에, 1(비선택 = 0), 1(비선택 = 0), 1(비선택 = 0), 4(선택 = 1), 4(선택 = 1), 4(선택 = 1), 16(선택 = 1), 16(선택 = 1), 16(선택 = 1), 64(비선택 = 0), 64(선택 = 1), 64(선택 = 1), 256(비선택 = 0), 256(선택 = 1), 256(선택 = 1)이 된다. 예를 들면, 수치(조사 시간)가 큰 쪽(긴 쪽)부터 차례로 조사할 경우, N = 700의 조사 시간 배열 데이터는 "110110111111000"으로 정의할 수 있다. 여기서는, 일례로서 수치가 큰 쪽부터 나열했지만, 원래의 수열의 순서에 따라, 작은 쪽부터 "000111111011011"로 정의해도 된다. 조사 시간 배열 데이터의 각 자리(항)가 나타내는 조사 시간은, 미리 설정된 수열의 각 항의 값이 상관되어 있는 것은 말할 필요도 없다.
이상과 같이, 각 샷은, 2 진수의 각 자리의 값에 한정되지 않고, 그 외의 수열 값의 조사 시간의 조합에 의한 복수의 조사 단계로 분할되어도 된다.
대상 자리의 조사 시간에 의한 묘화 공정(S214)으로서, 각 빔의 샷마다, 복수의 조사 단계로 분할한 조사 중, 대상 자리(예를 들면 k 비트째(k 자리째))의 조사 시간의 묘화를 실시한다. 이와 같이, 각 빔의 샷마다, 당해 빔의 조사를, 이러한 항수의 수열의 각 값에 상당하는 조사 시간으로서 각 항을 조합한 수열의 항수 회의 조사로 분할하여, 조사 시간 배열 데이터에 기초하여, 선택된 각 항의 값에 각각 대응하는 조사 시간의 빔을 차례로 시료에 조사한다.
또한, 실시예 3에서 설명한 바와 같이, 복수의 조사 단계용의 데이터를 조합하여 전송하는 구성으로 해도 적합하다. 환언하면, 이러한 수열의 항수 회의 조사에 대하여, 수열의 각 항의 값 중, 복수의 값의 조합으로 구성되는 복수의 그룹을 설정하고, 그룹마다 차례로 빔의 조사가 행해지도록 하면 적합하다. 이에 의해, 다음의 그룹의 데이터 전송 시간을 조사 단계 중의 그룹화된 조사 시간의 합계 내에 포함할 수 있다. 그룹화는, 실시예 3과 마찬가지로, 그룹화된 조사 시간의 합계 간의 차가 보다 균일하게 근접하도록 복수의 그룹을 설정하면 적합하다. 예를 들면, n 자리째(n 비트째)와 1 자리째(1 비트째)의 그룹, n - 1 자리째(n - 1 비트째)와 2 자리째(2 비트째)의 그룹, n - 2 자리째(n - 2 비트째)와 3 자리째(3 비트째)의 그룹, ···과 같이 그룹화하면 적합하다.
이상, 구체예를 참조하여 실시예에 대하여 설명했다. 그러나, 본 발명은 이들 구체예에 한정되지 않는다.
또한, 장치 구성 또는 제어 방법 등, 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않은 부분 등에 대해서는 기재를 생략했지만, 필요로 하는 장치 구성 또는 제어 방법을 적절히 선택하여 이용할 수 있다. 예를 들면, 묘화 장치(100)를 제어하는 제어부 구성에 대해서는 기재를 생략했지만, 필요로 하는 제어부 구성을 적절히 선택하여 이용하는 것은 말할 필요도 없다.
그 외에, 본 발명의 요소를 구비하고, 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 방법은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명의 몇 개의 실시예를 설명했지만, 이들 실시예는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규 실시예는, 그 외의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 각종 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시예 또는 그 변형은 발명의 범위 또는 요지에 포함되고, 또한 특허 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다.

Claims (11)

  1. 하전 입자빔에 의한 멀티빔의 샷마다, 각 빔의 1 샷분의 조사를 조사 시간이 상이한 복수 회의 분할 샷으로 분할하도록 상기 복수 회의 분할 샷의 데이터를 생성하는 분할 샷 데이터 생성부와,
    상기 복수 회의 분할 샷의 데이터에 따라, 멀티빔의 각 빔을 개별로 블랭킹 제어하는 개별 블랭킹 기구와,
    상기 분할 샷마다, 멀티빔의 ON 빔 수에 따라 멀티빔 전체의 상의 신축률을 보정하는 신축률 보정치를 취득하는 신축률 보정치 취득부와,
    상기 분할 샷마다, 상기 신축률 보정치를 이용하여 멀티빔 전체의 상의 신축률을 보정하는 렌즈
    를 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분할 샷마다, 멀티빔 전체의 빔 중심 위치를 보정하는 중심 위치 보정치를 취득하는 중심 위치 보정치 취득부와,
    상기 분할 샷마다, 상기 중심 위치 보정치를 이용하여 멀티빔 전체의 빔 중심 위치를 보정하는 편향기
    를 더 구비한 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분할 샷마다, 멀티빔 전체의 포커스 위치를 보정하는 포커스 위치 보정치를 취득하는 포커스 위치 보정치 취득부와,
    상기 분할 샷마다, 상기 포커스 위치 보정치를 이용하여 멀티빔 전체의 포커스 위치를 보정하는 제 2 렌즈
    를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 개별 블랭킹 기구에 의한 빔마다의 빔의 ON / OFF 전환과는 별도로, 상기 분할 샷마다, 멀티빔 전체에 대하여 일괄하여, 빔의 ON / OFF 제어를 행하는 공통 블랭킹 기구를 더 구비한 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    소정의 사이즈의 메시 영역마다, 멀티빔의 각 빔의 1 샷당 조사 시간을 산출하는 조사 시간 산출부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 메시 영역 마다의 조사 시간을 소정의 양자화 단위를 이용하여 정의할 시의 정수의 계조치를 산출하는 계조치 산출부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 분할 샷 데이터 생성부는, 상기 계조치를 미리 설정된 자릿수(n)의 2 진수의 값으로 변환하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 분할 샷 데이터 생성부는, 각 빔의 1 샷분의 조사를 상기 자릿수(n)의 분할 샷으로 분할하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수 회의 분할 샷의 조사 시간으로서, 상기 자릿수(n)의 2 진수의 각각 대응 자리의 값을 10 진수로 정의했을 경우에 상당하는 조사 시간을 이용하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 하전 입자빔에 의한 멀티빔의 샷마다, 각 빔의 1 샷분의 조사를 조사 시간이 상이한 복수 회의 분할 샷으로 분할하여, 각 분할 샷에 각각 대응하는 조사 시간의 빔을 차례로 시료에 조사하고,
    상기 분할 샷마다, 멀티빔의 ON 빔 수에 따라 멀티빔 전체의 상의 신축률을 보정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 방법.
  11. 하전 입자빔에 의한 멀티빔의 샷마다, 각 빔의 1 샷분의 조사를 조사 시간이 상이한 복수 회의 분할 샷으로 분할하도록 상기 복수 회의 분할 샷의 데이터를 생성하는 분할 샷 데이터 생성 수단과,
    상기 복수 회의 분할 샷의 데이터에 따라, 멀티빔의 각 빔을 개별로 블랭킹 제어하는 개별 블랭킹 수단과,
    상기 분할 샷마다, 멀티빔의 ON 빔 수에 따라 멀티빔 전체의 상의 신축률을 보정하는 신축률 보정치를 취득하는 신축률 보정치 취득 수단과,
    상기 분할 샷마다, 상기 신축률 보정치를 이용하여 멀티빔 전체의 상의 신축률을 보정하는 렌즈
    를 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
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