JP2010098294A - 描画装置及び描画方法 - Google Patents

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Abstract

【目的】マルチカラム方式の装置で故障したカラムがあっても描画動作が可能な描画装置および方法を提供することを目的とする。
【構成】本発明の一態様の描画装置100は、試料101を配置するXYステージ105と、XYステージ105と相対移動しながら、電子ビームを用いて試料にパターンを描画する複数のカラム220,222,320,322と、複数のカラムのうち、故障したカラムの位置に応じて、描画ルールを設定する描画ルール設定部114と、故障していないカラムを用いて描画する領域を設定する領域設定部116と、複数のカラムのうち他とは異なるいずれか1つを制御する複数の偏向制御回路120,122,124,126と、設定された領域用の描画データを変換処理して、該当する各カラムの制御回路に出力する描画データ処理部112と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、描画装置及び描画方法に関する。例えば、マルチカラムを搭載した電子ビーム描画装置においてカラムの故障が生じた際にも描画処理が可能な装置および方法に関する。
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。これらの半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン(レチクル或いはマスクともいう。)が必要となる。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、高精度の原画パターンの生産に用いられる。
図24は、可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
可変成形型電子線(EB:Electron beam)描画装置は、以下のように動作する。まず、第1のアパーチャ410には、電子線330を成形するための矩形例えば長方形の開口411が形成されている。また、第2のアパーチャ420には、開口411を通過した電子線330を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口421が形成されている。荷電粒子ソース430から照射され、開口411を通過した電子線330は、偏向器により偏向される。そして、可変成形開口421の一部を通過して、ステージ上に搭載された試料に照射される。ステージは、描画中、所定の一方向(例えば、X方向とする)に連続的に移動している。このように、開口411と可変成形開口421との両方を通過できる矩形形状が、試料340の描画領域に描画される。開口411と可変成形開口421との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形方式という。
従来、1つの電子鏡筒に1つの光学系カラムを積み込んだシングルカラムから1つのビーム(シングルビーム)を照射する電子ビーム描画装置が採用されていた。このシングルビームを利用した電子ビーム描画装置では、LSIパターンをストライプ、フレーム、或いはフィールドと呼ばれる領域に仮想分割し、それを順に描画することでLSIパターン全体を描画していた。マスクを載せたステージを連続移動する方式ではその領域をストライプ、或いはフレームと呼ばれる。また、ステップアンドリピートで描画する方式ではフィールドと呼ばれる。これらの領域は、対応する偏向器の最大偏向領域を基に領域サイズが決められ、そのサイズに従って領域が分割されていた。
また、上述したシングルカラム方式の描画装置に対し、1つの電子鏡筒に2つ以上の光学系カラムを積み込んだマルチカラムセル(MCC)方式の描画装置が開発されている。そして、各カラムは同じ描画条件に構成され、各カラムでそれぞれ可変成形描画を行なっている(例えば、非特許文献1〜3参照)。LSIの集積化が進むにつれ、シングルカラムで描画する場合の描画時間が長くなってきている。これに対し、マルチカラムを用いて同時に描画を行なうことで、シングルカラムで描画する場合より描画時間を短縮することができる。
しかしながら、1つのカラム自体或いは複数のカラム自体に不具合が生じた場合、或いは、1つのカラムのビームの制御或いは複数のカラムのビームの制御に不具合が生じた場合(以下、これらの不具合を合わせて、カラムの故障という。)、描画装置を稼動することができなかった。これは、そのまま描画処理を行なうと故障したカラムが描画するはずであったパターンが描画されず、描画抜けが生じてしまうからである。そのため、故障が改善されまで描画処理を進めることができなかった。
安田洋、原口岳士 他,"マルチコラムセルMCC−PoC(proof of concept)system評価",第3回荷電粒子光学シンポジウム,pp125−128,平成15年9月18−19日 T.Haraguchi,T.Sakazaki,S.Hamaguchi and H.Yasuda,"Development of electromagnetic lenses for multielectron beam lithography system",2726,J.Vac.Sci.Technol.B20(6),Nov/Dec 2002 T.Haraguchi,T.Sakazaki,T.Satoh,M.Nakano,S.Hamaguchi,T.Kiuchi,H.Yabara and H.Yasuda,"Multicolumn cell:Evaluation of the proof of concept system",985,J.Vac.Sci.Technol.B22(3),May/Jun 2004
上述したように、カラムの故障が生じた場合、描画装置を稼動することができなかった。そのため、故障が改善されまで描画処理を進めることができなかった。そのため、せっかくマルチカラムを搭載していても描画時間の短縮を進めることが困難な場合があった。
そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、マルチカラム方式の装置で故障したカラムがあっても描画動作が可能な描画装置および方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様の描画装置は、
試料を配置するステージと、
ステージと相対移動しながら、荷電粒子ビームを用いて試料にパターンを描画する複数のカラムと、
複数のカラムのうち、故障したカラムの位置に応じて、描画ルールを設定する描画ルール設定部と、
故障していないカラムを用いて描画する領域を設定する領域設定部と、
複数のカラムのうち他とは異なるいずれか1つを制御する複数の制御回路と、
設定された領域用の描画データを変換処理して、該当する各カラムの制御回路に出力する描画データ処理部と、
を備えたことを特徴とする。
本発明の一態様の描画方法は、
複数のカラムを備えた描画装置のうち、故障したカラムの位置に応じて、描画ルールを設定し、
故障していないカラムを用いて描画する領域を設定し、
設定された領域用の描画データを変換処理して、該当する各カラムの制御回路に出力し、
試料を配置するステージと相対移動しながら、故障していないカラムを用いて荷電粒子ビームを用いて試料にパターンを描画することを特徴とする。
本発明の一態様によれば、マルチカラム方式の装置で故障したカラムがあっても、描画抜けなく描画動作を行なうことができる。その結果、描画時間の短縮につなげることができる。
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における描画装置の動作を説明するための概念図である。 実施の形態1における描画の流れを説明するための概念図である。 実施の形態1における描画方向の一例を示す図である。 実施の形態1における故障カラムがない状態での描画動作の概念図である。 実施の形態1における端のカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。 実施の形態1における端ではない中央部のカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。 実施の形態1における端から連続して複数のカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。 実施の形態1における不連続に複数のカラムが故障した一例の場合の描画ルールを説明するための概念図である。 実施の形態1における不連続に複数のカラムが故障した他の一例の場合の描画ルールを説明するための概念図である。 実施の形態1における端ではない中央部の複数のカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。 6つのカラムが搭載された描画装置の描画ルールの一例を示す概念図である。 実施の形態2における描画方向を説明するための概念図である。 実施の形態2におけるチップ領域と描画方向について説明するための概念図である。 実施の形態2における故障カラムが無い場合の描画ルールを説明するための概念図である。 実施の形態2における対角関係にある2つのカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。 実施の形態2における隣り合う関係にある2つのカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。 実施の形態2における縦横2列(2×2)に配置された第1〜第4のカラムのうち第4のカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。 レンズ系を独立にしたマルチカラムを搭載した描画装置の構成を示す概念図である。 実施の形態3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3における故障していないカラムのビームを遮へいする方法を説明するための概念図である。 実施の形態3におけるビーム成形とビーム遮へいの制御の方法を説明するための概念図である。 ブランキングアパーチャアレイの描画方式の一例を示す図である。 可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
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、イオンビーム等の他の荷電粒子を用いたビームでも構わない。
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、荷電粒子ビーム描画装置の一例となる。そして、描画装置100は、試料101に所望するパターンを描画する。描画部150は、電子鏡筒102及び描画室103を有している。制御部160は、磁気ディスク装置109、制御計算機110、メモリ111、偏向制御回路120,122,124,126、及びバッファメモリ130,132,134,136を備えている。制御計算機110内には、描画データ処理部112、描画ルール設定部114、及び領域設定部116が配置される。描画データ処理部112、描画ルール設定部114、及び領域設定部116の各構成は、ソフトウェアにより実行される処理機能として構成してもよい。或いは、描画データ処理部112、描画ルール設定部114、及び領域設定部116の各構成を電気的な回路によるハードウェアにより構成してもよい。或いは、電気的な回路によるハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実施させても構わない。或いは、かかるハードウェアとファームウェアとの組合せでも構わない。また、ソフトウェアにより、或いはソフトウェアとの組合せにより実施させる場合には、処理を実行する制御計算機110に入力される情報或いは演算処理中及び処理後の各情報はその都度メモリ111に記憶される。
電子鏡筒102内には、電子銃201,301,401,501、照明レンズ202、第1のアパーチャ203,303,403,503、投影レンズ204、偏向器205,305,405,505、第2のアパーチャ206,306,406,506、対物レンズ207、偏向器208,308,408,508、及び遮へい筒212,312,412,512が配置されている。
ここで、電子銃201、第1のアパーチャ203、偏向器205、第2のアパーチャ206、遮へい筒212、及び偏向器208で第1のカラム220(#1)を構成する。また、電子銃301、第1のアパーチャ303、偏向器305、第2のアパーチャ306、遮へい筒312及び偏向器308で第2のカラム320(#2)を構成する。また、電子銃501、第1のアパーチャ503、偏向器505、第2のアパーチャ506、遮へい筒512及び偏向器508で第3のカラム322(#3)を構成する。また、電子銃401、第1のアパーチャ403、偏向器405、第2のアパーチャ406、遮へい筒412及び偏向器408で第4のカラム222(#4)を構成する。電子鏡筒102内では、照明レンズ202、投影レンズ204、及び対物レンズ207といったレンズ系をカラム間で共通にして、複数のカラムを搭載している。ここでは、独立した電子ビームの光路を制御するサブシステムをカラムと呼ぶ。
また、描画室103内には、移動可能に配置されたXYステージ105が配置されている。また、XYステージ105上には、試料101が配置されている。試料101として、例えば、半導体装置が形成されるウェハやウェハにパターンを転写する露光用のマスクが含まれる。また、このマスクは、例えば、まだ何もパターンが形成されていないマスクブランクスが含まれる。また、磁気ディスク装置109には、描画データが格納されている。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部分について記載している。描画装置100にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。
図2は、実施の形態1における描画装置の動作を説明するための概念図である。
まず、第1のカラム220側での動作について説明する。照射部の一例となる電子銃201から出た電子ビーム200は、照明レンズ202により矩形例えば長方形の開口218を持つ第1のアパーチャ203全体を照明する。ここで、電子ビーム200をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第1のアパーチャ203を通過した第1のアパーチャ像の電子ビーム200は、投影レンズ204により第2のアパーチャ206上に投影される。かかる第2のアパーチャ206上での第1のアパーチャ像の位置は、偏向器205によって偏向制御され、成形開口216によってビーム形状と寸法を変化させることができる。その結果、電子ビーム200は成形される。このように、第1の成形アパーチャ203を通過した電子ビーム200を第2の成形アパーチャ206の成形開口216の一部を通過させることで電子ビーム200は成形される。そして、第2のアパーチャ206を通過した第2のアパーチャ像の電子ビーム200は、対物レンズ207により焦点を合わせ、偏向器208により偏向される。その結果、連続移動するXYステージ105上の試料101の所望する位置に照射される。以上のようにして、第1のカラム220により電子ビーム200を用いて試料101にパターンが描画される。
また、第2のカラム320側での動作もカラム220側での動作と同様、以下のように動作する。照射部の一例となる電子銃301から出た電子ビーム300は、照明レンズ202により矩形例えば長方形の開口318を持つ第1のアパーチャ303全体を照明する。ここで、電子ビーム300をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第1のアパーチャ303を通過した第1のアパーチャ像の電子ビーム300は、投影レンズ204により第2のアパーチャ306上に投影される。かかる第2のアパーチャ306上での第1のアパーチャ像の位置は、偏向器305によって偏向制御され、成形開口316によってビーム形状と寸法を変化させることができる。その結果、電子ビーム300は成形される。このように、第1の成形アパーチャ303を通過した電子ビーム300を第2の成形アパーチャ306の成形開口316の一部を通過させることで電子ビーム300は成形される。そして、第2のアパーチャ306を通過した第2のアパーチャ像の電子ビーム300は、対物レンズ207により焦点を合わせ、偏向器308により偏向される。その結果、連続移動するXYステージ105上の試料101の所望する位置に照射される。以上のようにして、第2のカラム320により電子ビーム200を用いて試料101にパターンが描画される。
また、図示していないが、第3のカラム322および第4のカラム222も、カラム220,320側と同様に動作する。かかる動作により、第3のカラム322により電子ビーム200を用いて試料101にパターンが描画される。同様に、第4のカラム222により電子ビーム200を用いて試料101にパターンが描画される。
図3は、実施の形態1における描画の流れを説明するための概念図である。図3において、試料101の描画領域10は、例えば、y方向に各カラムの偏向可能幅Wで短冊状に複数のストライプ領域20(描画小領域の一例)に仮想分割される。そして、XYステージ105と各カラム220,320,322,222との相対移動により、x方向に向かって各カラム220,320,322,222が異なるストライプ領域20を並列に描画していく。ここでは、XYステージ105が連続移動する場合を示すが、カラム220,320,322,222側が移動しても構わない。また、連続移動に限らず、ステップアンドリピート動作でも構わない。図3では、n番目の描画動作の際、連続する4つのストライプ領域20の1つをそれぞれカラム220,320,322,222が描画する場合を示している。図3では点線で示している。そして、n番目の描画動作が終了すると、描画開始位置に戻ると共にy方向に移動して、n+1番目の描画動作として、次の連続する4つのストライプ領域20の1つをそれぞれカラム220,320,322,222がx方向に向かって描画する。図3では、x方向に向かって描画する場合を示すが、n番目の描画動作がx方向であれば、n+1番目の描画動作は−x方向(逆方向)に向かって描画してもよい。以上のようにして、順次、ストライプ領域20を描画していく。
図4は、実施の形態1における描画方向の一例を示す図である。図4において、4つのカラム220,320,322,222で4つのストライプ領域20を並列的に描画するためには、隣り合うストライプ領域20を描画するカラムの中心間のy方向の距離wが同じになるように描画方向を設定する必要がある。4つのカラム220,320,322,222の中心を結ぶ図形が正方形であるとすると、正方形のx方向の辺を、x方向に対して、θ=26.5°の方向に傾ける。これにより、描画するカラムの中心間のy方向の距離wが同じにすることができ好適である。
図5は、実施の形態1における故障カラムがない状態での描画動作の概念図である。図4に示した4つのカラム220,320,322,222での描画動作は、図5に示すように縦(y方向)に並んで描画していくのと実質的に同一とみなすことができる。以下、かかる配列を用いて故障時の描画ルールを説明する。
図6は、実施の形態1における端のカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。図6に示すように、複数のカラム220,320,322,222がx方向に向かって並列に試料101を描画する場合に端に位置することになるカラム220が故障した場合、描画ルール設定部114は、次のように描画するように描画ルールを設定する。図6以下、「OK」とは故障していないカラムを指し、「NG」とは故障したカラムを指す。また、故障とは、上述したようにカラム自体に不具合が生じた場合の他、電子ビームの制御に不具合が生じた場合を含む。
まず、第n回目の描画動作として、故障していないカラム320,322,222がx方向に向かって並列に試料101の3つのストライプ領域20を同時期に描画する。次に、第n+1回目の描画動作として、まずy方向に3ストライプ領域20分だけ相対的に移動させる。そして、第n回目の描画動作の際、故障したカラム220の位置に位置するストライプ領域20を故障したカラム220とは反対の端に位置するカラム322が描画するように、故障していないカラム320,322,222がx方向に向かって並列に試料の3つのストライプ領域20を同時期に描画する。その際、新たな連続する2つのストライプ領域20の一方をカラム320が、他方をカラム222が描画する。以上のように動作することで、描画されずに残ってしまうストライプ領域20を発生させずに描画動作を行なうことができる。さらに言えば、この場合、正常なカラムは常に動作しており、この意味で最高の効率を確保している。
図7は、実施の形態1における端ではない中央部のカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。図7に示すように、複数のカラム220,320,322,222がx方向に向かって並列に試料101を描画する場合に端ではない位置に位置することになるカラム222が故障した場合、描画ルール設定部114は、次のように描画するように描画ルールを設定する。
まず、第n回目の描画動作として、故障していないカラム320,322,220がx方向に向かって並列に試料101の3つのストライプ領域20を同時期に描画する。次に、第n+1回目の描画動作として、まずy方向に1ストライプ領域20分だけ相対的に移動させる。そして、第n回目の描画動作の際、故障したカラム222の位置に位置するストライプ領域20を故障していないカラム320が描画し、カラム322は故障していないがXYステージ105と相対移動する間描画動作を停止する。すなわち、第n+1回目の描画動作ではカラム322を使用しない。第n回目の描画動作で既に描画済みのストライプ領域20に位置する故障していないカラム322はXYステージ105と相対移動する間描画動作を停止する。また、新たなストライプ領域20をカラム220がカラム320と同時期に描画する。以上のように動作することで、描画されずに残ってしまうストライプ領域20を発生させずに描画動作を行なうことができる。
図8は、実施の形態1における端から連続して複数のカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。図8に示すように、複数のカラム220,320,322,222がx方向に向かって並列に試料101を描画する場合に端から複数のカラム220,222が故障した場合、描画ルール設定部114は、次のように描画するように描画ルールを設定する。
まず、第n回目の描画動作として、故障していないカラム320,322がx方向に向かって並列に試料101の隣り合う2つのストライプ領域20を同時期に描画する。次に、第n+1回目の描画動作として、まずy方向に2ストライプ領域20分だけ相対的に移動させる。そして、第n回目の描画動作の際、故障したカラム222の位置に位置するストライプ領域20を故障していないカラム322が、故障したカラム220の位置に位置するストライプ領域20を故障していないカラム320が同時期に描画する。以上のように動作することで、描画されずに残ってしまうストライプ領域20を発生させずに描画動作を行なうことができる。
図9は、実施の形態1における不連続に複数のカラムが故障した一例の場合の描画ルールを説明するための概念図である。図9に示すように、複数のカラム220,320,322,222がx方向に向かって並列に試料101を描画する場合にカラム320が故障し、カラム222を挟んでカラム220が故障した場合、描画ルール設定部114は、次のように描画するように描画ルールを設定する。
まず、第n回目の描画動作として、故障していないカラム322,222がx方向に向かって並列に試料101の間に1つのストライプ領域20を挟むように離れた2つのストライプ領域20を同時期に描画する。次に、第n+1回目の描画動作として、まずy方向に1ストライプ領域20分だけ相対的に移動させる。そして、第n回目の描画動作の際、故障したカラム320の位置に位置するストライプ領域20を故障していないカラム322が、故障したカラム220の位置に位置するストライプ領域20を故障していないカラム222が同時期に描画する。以上のように動作することで、描画されずに残ってしまうストライプ領域20を発生させずに描画動作を行なうことができる。
図10は、実施の形態1における不連続に複数のカラムが故障した他の一例の場合の描画ルールを説明するための概念図である。図10に示すように、複数のカラム220,320,322,222がx方向に向かって並列に試料101を描画する場合にカラム322が故障し、カラム320を挟んでカラム222が故障した場合、描画ルール設定部114は、次のように描画するように描画ルールを設定する。
まず、第n回目の描画動作として、故障していないカラム320,220がx方向に向かって並列に試料101の間に1つのストライプ領域20を挟むように離れた2つのストライプ領域20を同時期に描画する。次に、第n+1回目の描画動作として、まずy方向に1ストライプ領域20分だけ相対的に移動させる。そして、第n回目の描画動作の際、故障したカラム222の位置に位置するストライプ領域20を故障していないカラム320が描画する。また、新たなストライプ領域20をカラム220がカラム320と同時期に描画する。なお、言うまでもないが、第n回目の描画動作の際、故障したカラム322の位置に位置するストライプ領域20は、第n−1回目の描画動作の際、故障していないカラム320によって既に描画されていることになる。以上のように動作することで、描画されずに残ってしまうストライプ領域20を発生させずに描画動作を行なうことができる。
図11は、実施の形態1における端ではない中央部の複数のカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。図11に示すように、複数のカラム220,320,322,222がx方向に向かって並列に試料101を描画する場合に端ではない位置に位置することになる複数のカラム320,222が故障した場合、描画ルール設定部114は、次のように描画するように描画ルールを設定する。
まず、第n回目の描画動作として、故障していないカラム322,220がx方向に向かって並列に試料101の間に2つのストライプ領域20を挟むように離れた2つのストライプ領域20を同時期に描画する。次に、第n+1回目の描画動作として、まずy方向に1ストライプ領域20分だけ相対的に移動させる。そして、第n回目の描画動作の際、故障したカラム320の位置に位置するストライプ領域20を故障していないカラム322が、新たな1つのストライプ領域20をカラム220が同時期に描画する。次に、第n+2回目の描画動作として、まずy方向に1ストライプ領域20分だけ相対的に移動させる。そして、第n回目の描画動作の際、故障したカラム222の位置に位置するストライプ領域20を故障していないカラム322が、新たな1つのストライプ領域20をカラム220が同時期に描画する。以上のように動作することで、描画されずに残ってしまうストライプ領域20を発生させずに描画動作を行なうことができる。
カラムの故障情報は、描画装置100内で故障を検知してその内容を描画ルール設定部114に入力してもよいし、外部から故障したカラムの情報を入力してもよい。以下、描画方法の工程のフローを説明する。
まず、描画ルール設定工程として、描画ルール設定部114は、カラムの故障情報を入力して、複数のカラムを備えた描画装置100のうち、故障したカラムの位置に応じて、上述した描画ルールを設定する。
次に、領域設定工程として、領域設定部116は、設定された描画ルールのデータを入力して、描画ルールに従い、故障していないカラムを用いて描画するストライプ領域20を設定する。
次に、描画データ処理工程として、描画データ処理部112は、磁気ディスク装置109から設定された領域用の描画データを読み出し、複数のデータ変換処理を行なって装置固有のフォーマットデータ(ショットデータ)へとデータ変換させる。そして、変換されたショットデータを、バッファメモリを介して該当する各カラムの偏向制御回路に出力する。例えば、変換されたショットデータがカラム220で描画するストライプ領域20のデータであれば、バッファメモリ130に出力され、バッファメモリ130に一時的に格納される。また、例えば、変換されたショットデータがカラム320で描画するストライプ領域20のデータであれば、バッファメモリ132に出力され、バッファメモリ130に一時的に格納される。例えば、変換されたショットデータがカラム322で描画するストライプ領域20のデータであれば、バッファメモリ136に出力され、バッファメモリ130に一時的に格納される。例えば、変換されたショットデータがカラム222で描画するストライプ領域20のデータであれば、バッファメモリ134に出力され、バッファメモリ130に一時的に格納される。
そして、描画工程として、まず、偏向制御回路120は、バッファメモリ130からショットデータを読み出し、ショットデータに従って、偏向器208に位置制御用の偏向電圧を印加する。また、図示していないが、偏向制御回路120は、ショットデータに従って、偏向器205に成形用の偏向電圧を印加する。また、偏向制御回路122は、バッファメモリ132からショットデータを読み出し、ショットデータに従って、偏向器308に位置制御用の偏向電圧を印加する。また、図示していないが、偏向制御回路122は、ショットデータに従って、偏向器305に成形用の偏向電圧を印加する。また、偏向制御回路124は、バッファメモリ134からショットデータを読み出し、ショットデータに従って、偏向器408に位置制御用の偏向電圧を印加する。また、図示していないが、偏向制御回路124は、ショットデータに従って、偏向器405に成形用の偏向電圧を印加する。また、偏向制御回路126は、バッファメモリ136からショットデータを読み出し、ショットデータに従って、偏向器508に位置制御用の偏向電圧を印加する。また、図示していないが、偏向制御回路126は、ショットデータに従って、偏向器505に成形用の偏向電圧を印加する。複数の偏向制御回路120,122,124,126は、複数のカラム220,320,322,222のうち他とは異なるいずれか1つを制御する。そして、描画部150は、試料101を配置するXYステージ105と相対移動しながら、故障していないカラムを用いて電子ビーム200を用いて試料101にパターンを描画する。
実施の形態1では、4つのカラム220,320,322,222を搭載した描画装置100を示したが、カラム数は4つに限るものではない。複数のカラムであればよく、4つよりも多くても少なくても構わない。
図12は、6つのカラムが搭載された描画装置の描画ルールの一例を示す概念図である。例えば、図12に示すように、6つのカラム31,32,33,34,35,36がx方向に向かって並列に試料101を描画する場合に端から2つ目の位置に位置することになるカラム35が故障した場合、描画ルール設定部114は、次のように描画するように描画ルールを設定する。
まず、第n回目の描画動作として、故障していないカラム31,32,33,34,36がx方向に向かって並列に試料101の5つのストライプ領域20を同時期に描画する。次に、第n+1回目の描画動作として、まずy方向に4ストライプ領域20分だけ相対的に移動させる。そして、第n回目の描画動作の際、故障したカラム35の位置に位置するストライプ領域20を故障していないカラム31が描画する。第n回目の描画動作の際、既に描画済みのストライプ領域20に位置するカラム32は動作を停止する。そして、新たな3つのストライプ領域20をカラム33,34,36がカラム31と同時期に描画する。以上のように動作することで、描画されずに残ってしまうストライプ領域20を発生させずに描画動作を行なうことができる。
以上のように、実施の形態1によれば、マルチカラム方式の描画装置100で故障したカラムがあっても、描画抜けなく描画動作を行なうことができる。よって、装置が稼動停止になることなく、結果として描画時間の短縮につなげることができる。
実施の形態2.
実施の形態1では、短冊状の各ストライプ領域を1つのカラムが描画していく構成について説明した。実施の形態2では、試料101の描画領域10がメッシュ状に仮想分割された各領域を描画する構成について説明する。描画装置100の構成は、図1と同様である。描画方法の各工程も実施の形態1と同様である。また、描画動作も以下に説明する内容を除いて実施の形態1と同様である。
図13は、実施の形態2における描画方向を説明するための概念図である。実施の形態1では、縦横2列(2×2)に配置された第1〜第4のカラム220,320,322,222をx方向に対してθだけ傾けて配置したが、実施の形態2では、図13に示すように、傾けずに用いる。よって、カラム220,222がx方向に対して同軸上を前後する位置にあり、カラム320,322がx方向に対して同軸上を前後する位置にある。また、カラム220,320がy方向に対して同軸上を前後する位置にあり、カラム222,322がy方向に対して同軸上を前後する位置にある。なお、実施の形態2でもx方向に向かって描画する。
図14は、実施の形態2におけるチップ領域と描画方向について説明するための概念図である。試料101の描画領域10は、メッシュ状に複数のチップ領域40(描画小領域の一例)に仮想分割される。試料101には、通常、複数のチップパターンが描画されることが多い。図14では、かかる複数のチップを配置した一例を示している。描画する際には、かかる各チップをマージした上でストライプ領域20に仮想分割されることになる。よって、各チップ領域40は例えばy方向に複数のストライプ領域に仮想分割され、描画動作はストライプ幅ごとに行なわれればよい。実施の形態2における図14以降の各図では、内容の理解をしやすくするためにストライプ領域の図示は省略している。実施の形態2における図14以降の各図では、1つのチップを1つのカラムで描画する場合を示している。よって、図14では4つのカラム220,320,322,222で4つのチップ領域40を同時期に描画する。実施の形態2における図14以降の各図では、2つのカラム220,222がx方向に対して同軸上を1つのチップ領域40を間に挟む位置関係にあり、2つのカラム320,322がx方向に対して同軸上を1つのチップ領域40を間に挟む位置関係にある場合を示している。
図15は、実施の形態2における故障カラムが無い場合の描画ルールを説明するための概念図である。まず、n番目の描画動作として、カラム220,222がx方向に対して同軸上を1つのチップ領域40を間に挟む2つのチップ領域40を同時期に描画する。そして、y方向に1つのチップ領域分離れて、カラム320,322がx方向に対して同軸上を1つのチップ領域40を間に挟む2つのチップ領域40を同時期に描画する。次に、n+1番目の描画動作として、x方向に1つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、カラム220,222がx方向に対して同軸上を1つのチップ領域40を間に挟む2つのチップ領域40を同時期に描画する。そして、y方向に1つのチップ領域分離れて、カラム320,322がx方向に対して同軸上を1つのチップ領域40を間に挟む2つのチップ領域40を同時期に描画する。具体的には、x方向には連続移動するので、n番目の描画動作の後、引き続き、n+1番目の描画動作が行なわれることになる。次に、n+2番目の描画動作として、x方向に3つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、カラム220,222がx方向に対して同軸上を1つのチップ領域40を間に挟む2つのチップ領域40を同時期に描画する。そして、y方向に1つのチップ領域分離れて、カラム320,322がx方向に対して同軸上を1つのチップ領域40を間に挟む2つのチップ領域40を同時期に描画する。具体的には、x方向には連続移動するので、n+1番目の描画動作の後、x方向に3つのチップ領域分だけ相対移動するまで描画動作は停止することになる。次に、n+3番目の描画動作として、x方向に1つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、カラム220,222がx方向に対して同軸上を1つのチップ領域40を間に挟む2つのチップ領域40を同時期に描画する。そして、y方向に1つのチップ領域分離れて、カラム320,322がx方向に対して同軸上を1つのチップ領域40を間に挟む2つのチップ領域40を同時期に描画する。
図16は、実施の形態2における対角関係にある2つのカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。図16に示すように、複数のカラム220,320,322,222がx方向に向かって同時期に試料101を描画する場合に対角関係にある2つのカラム220,322が故障した場合、描画ルール設定部114は、次のように描画するように描画ルールを設定する。
まず、n番目の描画動作として、カラム322,222が、y方向に1つのチップ領域分離れて、x方向に対して1つのチップ領域40が間に入る分だけx方向に離れた2つのチップ領域40を同時期に描画する。次に、n+1番目の描画動作として、x方向に1つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、カラム322,222が、y方向に1つのチップ領域分離れて、x方向に対して1つのチップ領域40が間に入る分だけx方向に離れた2つのチップ領域40を同時期に描画する。具体的には、x方向には連続移動するので、n番目の描画動作の後、引き続き、n+1番目の描画動作が行なわれることになる。次に、n+2番目の描画動作として、x方向に1つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、カラム322,222が、y方向に1つのチップ領域分離れて、x方向に対して1つのチップ領域40が間に入る分だけx方向に離れた2つのチップ領域40を同時期に描画する。また、端のチップ領域40については、n−2番目の描画動作で示すように、故障していないカラム222がまず描画し、順次、x方向へと進むことになる。以上のように動作することで、描画されずに残ってしまうチップ領域40を発生させずに描画動作を行なうことができる。また、スループットも故障していないカラム数の割合(=故障していないカラム数/総カラム数)となる1/2に落ちるだけで済ますことができる。
図17は、実施の形態2における隣り合う関係にある2つのカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。図17に示すように、複数のカラム220,320,322,222がx方向に向かって同時期に試料101を描画する場合に、x方向に隣り合う関係にある2つのカラム220,222が故障した場合、描画ルール設定部114は、次のように描画するように描画ルールを設定する。
まず、n番目の描画動作として、カラム320,322がx方向に対して同軸上を1つのチップ領域40を間に挟む2つのチップ領域40を同時期に描画する。次に、n+1番目の描画動作として、x方向に1つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、カラム320,322がx方向に対して同軸上を1つのチップ領域40を間に挟む2つのチップ領域40を同時期に描画する。具体的には、x方向には連続移動するので、n番目の描画動作の後、引き続き、n+1番目の描画動作が行なわれることになる。次に、n+2番目の描画動作として、x方向に3つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、カラム320,322がx方向に対して同軸上を1つのチップ領域40を間に挟む2つのチップ領域40を同時期に描画する。具体的には、x方向には連続移動するので、n+1番目の描画動作の後、x方向に3つのチップ領域分だけ相対移動するまで描画動作は停止することになる。以上のように動作することで、描画されずに残ってしまうチップ領域40を発生させずに描画動作を行なうことができる。また、スループットも故障していないカラム数の割合(=故障していないカラム数/総カラム数)となる1/2に落ちるだけで済ますことができる。
図18は、実施の形態2における縦横2列(2×2)に配置された第1〜第4のカラムのうち第4のカラムが故障した場合の描画ルールを説明するための概念図である。図18において、”a”は、第1のカラム220が描画するチップ領域40を示す。”b”は、第2のカラム320が描画するチップ領域40を示す。”c”は、第3のカラム322が描画するチップ領域40を示す。また、”a”、”b”および”c”に続く数字は、描画動作の回数を示す。また、座標(i,j)は、試料101の描画領域10におけるチップ領域40の位置を示す。
図18に示すように、複数のカラム220,320,322,222がx方向に向かって同時期に試料101を描画する場合に、第4のカラム222が故障した場合、描画ルール設定部114は、次のように描画するように描画ルールを設定する。なお、図18において、第1〜第4のカラムは、描画する際に、y方向に第1、第2のカラムの順、及びy方向に第4、第3のカラムの順に配置され、第1のカラムのx方向に第4のカラムが配置され、第2のカラムのx方向に第3のカラムが配置される。
例えば、n−1番目の描画動作として、座標(i−3,j)のチップ領域40を第1のカラム220が、座標(i−3,j+1)のチップ領域40を第2のカラム320が、座標(i−1,j+1)のチップ領域40を第3のカラム322が同時期に描画する。次に、n番目の描画動作として、x方向に3つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、n番目の描画動作として、座標(i,j)のチップ領域40を第1のカラム220が、座標(i,j+1)のチップ領域40を第2のカラム320が、座標(i+2,j+1)のチップ領域40を第3のカラム322が同時期に描画する。このようにして、x方向に進みながら、端のチップ領域40まで描画した後、y方向に1つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、同様に、x方向に進みながら描画されていないチップ領域40を描画していく。そして、n+m番目の描画動作として、第1のカラム220が座標(i−2,j+1)のチップ領域40を描画可能な位置から座標(i+1,j+1)のチップ領域40を描画可能な位置までx方向に相対移動させる。そして、座標(i+1,j+1)のチップ領域40を第1のカラム220が、座標(i+1,j+2)のチップ領域40を第2のカラム320が、座標(i+3,j+2)のチップ領域40を第3のカラム322が同時期に描画する。また、端に近いチップ領域40を描画する際には、故障していない3つのカラムのうち、該当するカラムで描画し、描画領域からはみ出してしまうカラムは描画を停止しておけばよい。
図18では、x,y方向に(8×10)個のチップ領域40に分割された場合を示している。かかる場合に、まず、1番目の描画動作としては、座標(2,1)のチップ領域40を第3のカラム322が描画する。その際、カラム220,320は描画領域10の枠外に位置するため、描画を行なわないで待機する。続いて、2番目の描画動作として、x方向に3つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、座標(5,1)のチップ領域40を第3のカラム322が描画する。ここでも、まだ、カラム220,320は描画領域10の枠外に位置するため、描画を行なわないで待機する。
続いて、3番目の描画動作として、x方向に3つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、座標(8,1)のチップ領域40を第3のカラム322が描画する。ここでも、まだ、カラム220,320は描画領域10の枠外に位置するため、描画を行なわないで待機する。次に、y方向に1つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、第1のカラム220が座標(1,1)のチップ領域40を描画可能な位置にx方向位置を相対移動させる。そして、4番目の描画動作として、座標(1,1)のチップ領域40を第1のカラム220が、座標(1,2)のチップ領域40を第2のカラム320が、座標(3,2)のチップ領域40を第3のカラム322が同時期に描画する。
続いて、5番目の描画動作として、x方向に3つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、座標(4,1)のチップ領域40を第1のカラム220が、座標(4,2)のチップ領域40を第2のカラム320が、座標(6,2)のチップ領域40を第3のカラム322が同時期に描画する。続いて、6番目の描画動作として、x方向に3つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、座標(7,1)のチップ領域40を第1のカラム220が、座標(7,2)のチップ領域40を第2のカラム320が同時期に描画する。ここでは、第3のカラム322は描画領域10の枠外に位置するため、描画を行なわないで待機する。次に、y方向に1つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、第3のカラム322が座標(1,3)のチップ領域40を描画可能な位置にx方向位置を相対移動させる。
そして、7番目の描画動作として、座標(1,3)のチップ領域40を第3のカラム322が描画する。ここでは、カラム220,320は描画領域10の枠外に位置するため、描画を行なわないで待機する。続いて、8番目の描画動作として、x方向に3つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、座標(2,2)のチップ領域40を第1のカラム220が、座標(2,3)のチップ領域40を第2のカラム320が、座標(4,3)のチップ領域40を第3のカラム322が同時期に描画する。続いて、9番目の描画動作として、x方向に3つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、座標(5,2)のチップ領域40を第1のカラム220が、座標(5,3)のチップ領域40を第2のカラム320が、座標(7,3)のチップ領域40を第3のカラム322が同時期に描画する。
続いて、10番目の描画動作として、x方向に3つのチップ領域分だけ相対移動させる。そして、座標(8,2)のチップ領域40を第1のカラム220が、座標(8,3)のチップ領域40を第2のカラム320が同時期に描画する。ここでは、カラム322は描画領域10の枠外に位置するため、描画を行なわないで待機する。
以上のように描画することで、y方向2列まで描画されずに残ってしまうチップ領域40を発生させずに描画動作を行なうことができる。
そして、同様の動作を繰り返し、36番目の描画動作まで行うことで、(8×10)個のチップ領域40すべてを描画することができる。図18では、(8×10)個のチップ領域40に分割したが、これに限るものではなく、これより多くても少なくても同様の効果を発揮することができる。また、かかる描画ルールで描画を行なうことで、スループットも故障していないカラム数の割合(=故障していないカラム数/総カラム数)となる3/4に落ちるだけで済ますことができる。さらに言えば、図18の中央部を描画する際、正常なカラムは常に動作しており、この意味で最高の効率を確保している。
以上の説明において、上述した実施の形態1,2で説明したマルチカラムを搭載した描画装置100は、各電子レンズを共通にする構成となっていたが、これに限るものではない。図19は、レンズ系を独立にしたマルチカラムを搭載した描画装置の構成を示す概念図である。図19では、一例として、図1に対応する4つのマルチカラム220,320,322,222の場合について示している。また、制御系については、図示していないが図1と同様である。電子銃201、照明レンズ202、第1のアパーチャ203、投影レンズ204、偏向器205、第2のアパーチャ206、対物レンズ207、偏向器208、及び絶縁カラム214で第1のカラム220を構成する。また、電子銃301、照明レンズ302、第1のアパーチャ303、投影レンズ304、偏向器305、第2のアパーチャ306、対物レンズ307、偏向器308、及び絶縁カラム314で第2のカラム320を構成する。また、電子銃501、照明レンズ502、第1のアパーチャ503、投影レンズ504、偏向器505、第2のアパーチャ506、対物レンズ507、偏向器508、及び絶縁カラム514で第3のカラム322を構成する。また、電子銃401、照明レンズ402、第1のアパーチャ403、投影レンズ404、偏向器405、第2のアパーチャ406、対物レンズ407、偏向器408、及び絶縁カラム414で第4のカラム222を構成する。上述した実施の形態では、照明レンズ、投影レンズ、および対物レンズといったレンズ系をカラム間で共通にしていたが、図19に示すように、レンズ系をカラム毎に独立にして、複数のカラムを搭載しても好適である。このように、それぞれ絶縁カラム内に独立した電子ビームの光路を制御するサブシステムを納めて他方と絶縁することで相手側の電場や磁場の影響を排除することができる。
実施の形態3.
実施の形態3では、実施の形態1,2における故障していないカラムでありながら既に描画された領域上に位置するためにその領域では描画を行なわないカラムについて、ビームをそのカラムから試料上に照射させないための動作について説明する。また、実施の形態1,2における故障したカラムについてビームをそのカラムから試料上に照射させないための動作について説明する。以下、特に説明のない内容は、実施の形態1或いは実施の形態2と同様である。
図20は、実施の形態3における描画装置の構成を示す概念図である。
図20において、図1の第1のカラム220(#1)内に、ブランキング(BLK)偏向器214およびブランキング(BLK)アパーチャ209を明記し、第2のカラム320(#2)内に、BLK偏向器314およびBLKアパーチャ309を明記し、第3のカラム322(#3)内に、BLK偏向器514およびBLKアパーチャ509を明記し、第4のカラム222(#4)内に、BLK偏向器414およびBLKアパーチャ409を明記した。さらに、図1の制御部160内に、偏向制御回路140,142,144,146,161,162,164,166、バッファメモリ151,152,154,156,170,172,174,176、高圧電源回路180,182,184,186、およびアンプ107を明記した。さらに、図1の制御計算機110内に、制御管理部118を明記した。また、XYステージ105上には、試料101とは重ならない位置にファラデーカップ106が配置される。その他の点は、図1と同様である。
制御管理部118の動作は、制御計算機110内の他の構成と同様、ソフトウェアにより実行される処理機能として構成してもよい。或いは、電気的な回路によるハードウェアにより構成してもよい。或いは、電気的な回路によるハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実施させても構わない。或いは、かかるハードウェアとファームウェアとの組合せでも構わない。
BLK偏向器214は、電子銃201と第1のアパーチャ203との間に配置される。BLKアパーチャ209は、第2のアパーチャ206と偏向器208との間に配置される。BLK偏向器314は、電子銃301と第1のアパーチャ303との間に配置される。BLKアパーチャ309は、第2のアパーチャ306と偏向器308との間に配置される。BLK偏向器414は、電子銃401と第1のアパーチャ403との間に配置される。BLKアパーチャ409は、第2のアパーチャ406と偏向器408との間に配置される。BLK偏向器514は、電子銃501と第1のアパーチャ503との間に配置される。BLKアパーチャ509は、第2のアパーチャ506と偏向器508との間に配置される。
よって、BLK偏向器214、電子銃201、第1のアパーチャ203、偏向器205、第2のアパーチャ206、BLKアパーチャ209、遮へい筒212、及び偏向器208で第1のカラム220(#1)を構成する。また、電子銃301、BLK偏向器314、第1のアパーチャ303、偏向器305、第2のアパーチャ306、BLKアパーチャ309、遮へい筒312及び偏向器308で第2のカラム320(#2)を構成する。また、電子銃501、BLK偏向器514、第1のアパーチャ503、偏向器505、第2のアパーチャ506、BLKアパーチャ509、遮へい筒512及び偏向器508で第3のカラム322(#3)を構成する。また、電子銃401、BLK偏向器414、第1のアパーチャ403、BLKアパーチャ409、偏向器405、第2のアパーチャ406、遮へい筒412及び偏向器408で第4のカラム222(#4)を構成する。
偏向制御回路140への制御信号は、制御計算機110からバッファ151を介して出力される。そして、制御信号を入力した偏向制御回路140は、制御信号に沿って偏向器205を制御する。偏向器205による偏向量によって、第1のアパーチャ203を通過した電子ビーム200の第2のアパーチャ206への照射位置が制御される。これにより、電子ビーム200が成形される。或いは、第1のアパーチャ203を通過した電子ビーム200全体が第2のアパーチャ206で遮へいされる。第2〜4のカラム320,322,222内でも対応する各構成が同様に動作する。
偏向制御回路161への制御信号は、制御計算機110からバッファ170を介して出力される。そして、制御信号を入力した偏向制御回路161は、制御信号に沿ってBLK偏向器214を制御する。BLK偏向器214によりビームのON/OFF動作が行なわれ、BLK偏向器214にON電圧が印加され、次にOFF電圧が印加されるまでの電子ビーム200で1つのショットが形成される。BLK偏向器214にOFF電圧が印加されている間の電子ビーム200は、第2のアパーチャ206を通過後にBLKアパーチャ209で第2のアパーチャ206を通過したビーム全体が遮へいされる。第2〜4のカラム320,322,222内でも対応する各構成が同様に動作する。
電子銃201は、制御計算機110により制御された高圧電源回路180から高圧電源が印加され、それに伴って、電子ビーム200を放出する。第2〜4のカラム320,322,222内でも対応する各構成が同様に動作する。
ここで、例えば、図7で説明したように、複数のカラムが所定の方向に向かって並列に試料を描画する場合に端ではない位置に位置することになるカラム222が故障した場合、2スキャン目では、故障していないカラム322が未使用となる。これは、1回目の描画動作で既に描画済みの領域にカラム322が位置することになるからである。カラム322から電子ビームが試料101上に照射されないようにカラム322内では以下のように動作する。
図21は、実施の形態3における故障していないカラムのビームを遮へいする方法を説明するための概念図である。
図21では、一例として、第1のカラム220が故障していないカラムであり、未使用となる場合を示している。高圧電源回路180から高圧電源が印加されれば電子銃201からは電子ビーム200が放出される。そのため、既に描画済みの領域に位置する故障していないカラム220は、第1の成形アパーチャ203を通過した電子ビーム全体を第2の成形アパーチャ206で遮へいする。これにより、ビームがそれより下流側に照射されることを防止できる。そして、ビーム漏れ防止を強化する場合には、さらに、BLKアパーチャ209で電子ビーム全体が遮へいされるようにBLK偏向器214の偏向量を調整する。BLK偏向器214の偏向量は、偏向制御回路161で制御される。かかる2重の対策を施すことで、仮に第2の成形アパーチャ206からビームが漏れ出た場合でもBLKアパーチャ209で完全に遮へいすることができる。これにより、BLKアパーチャ209の開口219を通過するビームが無くなり、試料101上への照射を防止できる。
ここで、その制御方法の一例を以下に説明する。
図22は、実施の形態3におけるビーム成形とビーム遮へいの制御の方法を説明するための概念図である。成形偏向を行なう偏向器205は、複数の対となる2つの電極のセットを有する。例えば、2セットの4極の電極、或いは4セットの8極の電極で構成される。そして、各セットの対となる2つの電極には、符号が逆になる同じ電位の電圧が印加される。そして、偏向制御回路140内には、各電極用に偏向電圧を印加する偏向制御部28,29が配置される。図22では、1つのセット分について示しているが、電極の極数に応じて、同様に、残りのセット分が配置される。偏向制御部28内には、ビーム成形を制御する成形制御部22と、ビーム遮へいのための偏向信号を格納するレジスタ24と、切り替えスイッチ23とが配置される。成形制御部22とレジスタ24と切り替えスイッチ23は、それぞれ制御計算機110内の制御管理部118により制御される。偏向制御部29内には、ビーム成形を制御する成形制御部25と、ビーム遮へいのための偏向信号を格納するレジスタ26と、切り替えスイッチ27とが配置される。成形制御部25とレジスタ26と切り替えスイッチ27は、それぞれ制御計算機110内の制御管理部118により制御される。
通常の描画動作を行なう際には、切り替えスイッチ23は、成形制御部22の出力に接続し、成形用のデジタル偏向信号をデジタルアナログ変換器(DAC)50に出力し、DAC50でアナログ信号に変換し、増幅させる。そして、増幅された例えば負の偏向電圧は偏向器205の1つのセットの一方の電極に印加される。そして、切り替えスイッチ27は、成形制御部25の出力に接続し、成形用のデジタル偏向信号をデジタルアナログ変換器(DAC)51に出力し、DAC51でアナログ信号に変換し、増幅させる。そして、増幅された例えば正の偏向電圧は偏向器205の1つのセットの他方の電極に印加される。これにより、第1のアパーチャ203を通過した電子ビーム200が、第2のアパーチャ206で所望する寸法と形状に成形される。
一方、故障していないカラム220を未使用にする場合には、切り替えスイッチ23は、レジスタ24の出力に接続し、ビーム全体を遮へいするだけのデジタル偏向信号をデジタルアナログ変換器(DAC)50に出力し、DAC50でアナログ信号に変換し、増幅させる。そして、増幅された例えば負の偏向電圧は偏向器205の1つのセットの一方の電極に印加される。そして、切り替えスイッチ27は、レジスタ26の出力に接続し、ビーム全体を遮へいするだけのデジタル偏向信号をデジタルアナログ変換器(DAC)51に出力し、DAC51でアナログ信号に変換し、増幅させる。そして、増幅された例えば正の偏向電圧は偏向器205の1つのセットの他方の電極に印加される。これにより、第1のアパーチャ203を通過した電子ビーム200全体が、第2のアパーチャ206で遮へいされる。
偏向制御回路161内にも、偏向制御回路140と同様の構成が配置される。そして、通常の描画動作を行なう際には、一方の切り替えスイッチは、一方のBLK制御部の出力に接続し、ビームON或いはビームOFF用のデジタル偏向信号をDACに出力し、一方のDACでアナログ信号に変換し、増幅させる。そして、増幅された例えば負の偏向電圧はBLK偏向器214の1つのセットの一方の電極に印加される。そして、他方の切り替えスイッチは、他方のBLK制御部の出力に接続し、ビームON或いはビームOFF用のデジタル偏向信号を他方のDACに出力し、他方のDACでアナログ信号に変換し、増幅させる。そして、増幅された例えば正の偏向電圧はBLK偏向器214の1つのセットの他方の電極に印加される。これにより、ビームのON/OFF動作を行なう。ここで、ビームのONの場合には、BLK偏向器214に電圧を印加しないようにしても良い。
一方、故障していないカラム220を未使用にする場合には、一方の切り替えスイッチは、一方のレジスタの出力に接続し、ビームOFF用のデジタル偏向信号をDACに出力し、一方のDACでアナログ信号に変換し、増幅させる。そして、増幅された例えば負の偏向電圧はBLK偏向器214の1つのセットの一方の電極に印加される。そして、他方の切り替えスイッチは、他方のレジスタの出力に接続し、ビームOFF用のデジタル偏向信号を他方のDACに出力し、他方のDACでアナログ信号に変換し、増幅させる。そして、増幅された例えば正の偏向電圧はBLK偏向器214の1つのセットの他方の電極に印加される。これにより、第2のアパーチャ206を通過した電子ビーム200全体が、BLKアパーチャ209で遮へいされる。
第2〜4のカラム320,322,222のいずれかが故障していないカラムであり、未使用となる場合には、その故障していないカラム内での対応する各構成が同様に動作する。
また、例えば、図12で説明したようにカラム35が故障した場合に、2スキャン目では、故障していないカラム32が未使用となる場合も同様である。
以上のように、複数のカラムが所定の方向に向かって並列に試料を描画する場合にあるカラムが故障した際に、第n回目の描画動作として、故障していないカラムが所定の方向に向かって並列に試料を描画する。そして、第n+1回目の描画動作として、故障したカラムの位置に位置する領域を故障していないカラムが描画し、第n回目の描画動作で既に描画済みの領域に位置する故障していないカラムは、第1の成形アパーチャを通過した電子ビーム全体を第2の成形アパーチャで遮へいする。そして、さらに、BLKアパーチャで電子ビーム全体が遮へいされるようにBLK偏向器の偏向量を調整する。
次に、故障したカラムの動作について説明する。例えば、第1のカラム220が故障した場合、カラム220を止める場合には、以下のように動作する。例えば、異常カラムが検知され、ユーザによって不使用カラム220が設定される。不使用カラム220が設定されると、制御管理部118は、カラム220内のビーム源となる電子銃201へ高圧電源回路180から電圧を印加しないように制御する。これにより、故障したカラム220による電子ビームの放出を停止できる。
次に、例えば、第1のカラム220が故障した場合、カラム220を止めない場合には、以下のように動作する。例えば、異常カラムが検知され、ユーザによって不使用カラム220が設定される。不使用カラム220が設定されると、制御管理部118は、ファラデーカップ106にビームを偏向可能な位置までXYステージ105を移動させる。そして、BLK偏向器214及び成形用の偏向器206が正常に機能していることを確認する。例えば、ファラデーカップ106にビームを照射し、アンプ107を介してビーム電流値を計測することでビーム偏向が正常か否かを判定できる。次に、上述した故障していないカラムを未使用にする場合と同様、故障したカラム220は、第1の成形アパーチャ203を通過した電子ビーム全体を第2の成形アパーチャ206で遮へいする。そして、さらに、BLKアパーチャ209で電子ビーム全体が遮へいされるようにBLK偏向器214の偏向量を調整する。これにより、故障したカラム220からの電子ビームの放出を防止できる。制御方法は上述した故障していないカラムを未使用にする場合と同様で構わない。
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。実施の形態2では、メッシュ領域をチップ領域としたが、ストライプをさらにx方向に分割した処理領域(ブロック領域)であっても構わない。
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。
さらに、上記ではマルチカラムを例に説明したが、他のマルチビーム方式にも適用可能である。例えば、ブランキングアパーチャアレイを利用したマルチビームの場合について説明する。ブランキングアパーチャアレイの描画方式は、いわば図4の各カラムがそれぞれガウシャンのビームとなり、それぞれのビームをオン/オフ可能であり、これをスキャンさせる方法である。描画する際の例を次の図に記す。
図23は、ブランキングアパーチャアレイの描画方式の一例を示す図である。描画領域は短冊上のストライプに分かれ、その中を4つのガウシャンビーム52,54,56,58でスキャンする。各ビームのオン/オフを制御することによりパターンを描画する方法である。この場合、端のビームが故障した場合は、図6のように描画し、中央のふたつのビームが故障したときには図11のように制御すれば良い。さらに、6個のビームを同時に制御できる場合に、端部からひとつ中央のビームが故障した場合には図12のように制御すれば良い。このように、上記の実施例ではマルチカラムで説明したが他のケース、例えばここで述べたように、ブランキングアパーチャアレイを利用するマルチビーム方式でも利用できる。
また、上記では複数のカラムがあり、その中のいくつかが故障したとして議論したが、これに限るものではない。例えば、故障していないカラムをあえて意図的に未使用として本発明を適用することもできる。11カラムのうち通常は10カラムを使用し、他の1カラムを予備と考えてあえて使用しない、あるいは、複数のカラムのうち1カラムをメンテナンスなどのために、意図的に使用せず、他のカラムのみで描画する。こういった場合に本発明を適用しても良い。
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荷電粒子ビーム描画方法及び装置は、本発明の範囲に包含される。
10 描画領域
20 ストライプ領域
40 チップ領域
52,54,56,58 ガウシャンビーム
100 描画装置
101,340 試料
102 電子鏡筒
103 描画室
105 XYステージ
109 磁気ディスク装置
110 制御計算機
111 メモリ
112 描画データ処理部
114 描画ルール設定部
116 領域設定部
120,122,124,126 偏向制御回路
130,132,134,136 バッファメモリ
150 描画部
160 制御部
200,300,400,500 電子ビーム
201,301,401,501 電子銃
202,302,402,502 照明レンズ
203,303,403,503,410 第1のアパーチャ
204,304,404,504 投影レンズ
205,305,405,505,208,308,408,508 偏向器
206,306,406,506,420 第2のアパーチャ
207,307,407,507 対物レンズ
212,312,412,512 遮へい筒
214,314絶縁カラム
216,316 成形開口
31,32,33,34,35,36,220,222,320,322 カラム
218,318,411 開口
330 電子線
421 可変成形開口
430 荷電粒子ソース

Claims (10)

  1. 試料を配置するステージと、
    前記ステージと相対移動しながら、荷電粒子ビームを用いて前記試料にパターンを描画する複数のカラムと、
    前記複数のカラムのうち、故障したカラムの位置に応じて、描画ルールを設定する描画ルール設定部と、
    故障していないカラムを用いて描画する領域を設定する領域設定部と、
    前記複数のカラムのうち他とは異なるいずれか1つを制御する複数の制御回路と、
    設定された領域用の描画データを変換処理して、該当する各カラムの制御回路に出力する描画データ処理部と、
    を備えたことを特徴とする描画装置。
  2. 前記描画ルール設定部は、前記複数のカラムが所定の方向に向かって並列に試料を描画する場合に端に位置することになるカラムが故障した際に、
    第n回目の描画動作として、故障していないカラムが所定の方向に向かって並列に試料を描画し、
    第n+1回目の描画動作として、故障したカラムの位置に位置する領域を故障したカラムとは反対の端に位置するカラムが描画するように、故障していないカラムが前記所定の方向に向かって並列に試料を描画するように描画ルールを設定することを特徴とする請求項1記載の描画装置。
  3. 前記描画ルール設定部は、前記複数のカラムが所定の方向に向かって並列に試料を描画する場合に端ではない位置に位置することになるカラムが故障した際に、
    第n回目の描画動作として、故障していないカラムが所定の方向に向かって並列に試料を描画し、
    第n+1回目の描画動作として、故障したカラムの位置に位置する領域を故障していないカラムが描画し、前記第n回目の描画動作で既に描画済みの領域に位置する故障していないカラムは前記ステージと相対移動する間描画動作を停止するように描画ルールを設定することを特徴とする請求項1記載の描画装置。
  4. 前記複数のカラムは、前記試料にパターンを描画する際に、第1と第2の成形アパーチャを有し、前記第1の成形アパーチャを通過した荷電粒子ビームを前記第2の成形アパーチャの成形開口の一部を通過させることで前記荷電粒子ビームを成形し、
    既に描画済みの領域に位置する故障していないカラムは、前記第1の成形アパーチャを通過した荷電粒子ビーム全体を前記第2の成形アパーチャで遮へいすることを特徴とする請求項1記載の描画装置。
  5. 前記複数のカラムは、前記第2の成形アパーチャの下流側に配置されたブランキングアパーチャと、荷電粒子ビームを偏向する偏向器とを有し、
    既に描画済みの領域に位置する故障していない前記カラムは、さらに、前記ブランキングアパーチャで荷電粒子ビーム全体が遮へいされるように前記偏向器の偏向量が調整されることを特徴とする請求項4記載の描画装置。
  6. 前記複数のカラムの各カラムは、荷電粒子ビームを放出するビーム源を有し、
    前記故障したカラム内のビーム源へ電圧を印加しないことにより、前記故障したカラムによる荷電粒子ビームの放出が停止されることを特徴とする請求項1記載の描画装置。
  7. 前記複数のカラムとして、縦横2列(2×2)に配置された、第1〜第4のカラムが備えられ、
    前記描画ルール設定部は、前記第1〜第4のカラムのうち第4のカラムが故障した際に、
    前記試料の描画領域がメッシュ状に仮想分割された複数の描画小領域のうち、座標(i,j)の描画小領域を第1のカラムが、座標(i,j+1)の描画小領域を第2のカラムが、座標(i+2,j+1)の描画小領域を第3のカラムが同時期に描画し、
    さらに、座標(i+1,j+1)の描画小領域を第1のカラムが、座標(i+1,j+2)の描画小領域を第2のカラムが、座標(i+3,j+2)の描画小領域を第3のカラムが同時期に描画するように描画ルールを設定することを特徴とする請求項1記載の描画装置。
  8. 前記第1〜第4のカラムは、描画する際にy方向に第1、第2のカラムの順、及びy方向に第4、第3のカラムの順に配置され、第1のカラムのx方向に第4のカラムが配置され、第2のカラムのx方向に第3のカラムが配置されることを特徴とする請求項7記載の描画装置。
  9. 複数のカラムを備えた描画装置のうち、故障したカラムの位置に応じて、描画ルールを設定し、
    故障していないカラムを用いて描画する領域を設定し、
    設定された領域用の描画データを変換処理して、該当する各カラムの制御回路に出力し、
    試料を配置するステージと相対移動しながら、故障していないカラムを用いて荷電粒子ビームを用いて前記試料にパターンを描画することを特徴とする描画方法。
  10. 前記複数のカラムが所定の方向に向かって並列に試料を描画する場合に端に位置することになるカラムが故障した際に、
    第n回目の描画動作として、故障していないカラムが所定の方向に向かって並列に試料を描画し、
    第n+1回目の描画動作として、故障したカラムの位置に位置する領域を故障したカラムとは反対の端に位置するカラムが描画するように、故障していないカラムが前記所定の方向に向かって並列に試料が描画することを特徴とする請求項9記載の描画方法。
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