JP6353278B2 - マルチ荷電粒子ビーム描画方法及びマルチ荷電粒子ビーム描画装置 - Google Patents

マルチ荷電粒子ビーム描画方法及びマルチ荷電粒子ビーム描画装置 Download PDF

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Description

本発明は、マルチ荷電粒子ビーム描画方法及びマルチ荷電粒子ビーム描画装置に係り、例えば、トラッキング偏向を用いたマルチビーム描画の描画時間を短縮する方法に関する。
近年、LSIの高集積化に伴い、半導体デバイスの回路線幅はさらに微細化されてきている。これらの半導体デバイスへ回路パターンを形成するための露光用マスク(レチクルともいう。)を形成する方法として、優れた解像性を有する電子ビーム(EB:Electron beam)描画技術が用いられる。
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(1回のショット)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、偏向器で偏向されて試料上の所望の位置へと照射される。
従来、試料面上の描画領域をビームサイズで複数のメッシュ領域に区切ることで画素を定義する。そして、定速走行するステージ上に配置された試料に対して各ショットにおけるマルチビームの照射中、各ビームの照射対象画素がステージの移動によってずれないように各ビームがステージ移動に追従するトラッキング動作を行いながら、各ビームの照射をおこなっていた。そして、1回のショットが終了すると、トラッキング動作をリセットして各ビームを振り戻し、次の照射対象画素へと偏向位置をずらした後、同様に、トラッキング動作を行いながら、各ビームの照射をおこなっていた。そして、すべての画素について必要なビームの照射を行うことでパターンを描画していた。
上述したように、マルチビーム描画では、多数のビームを用いる。例えば、ビーム本数が、n×m本のビームの照射時間データが照射時間内に制御部から照射部へ転送される。そのため、各ビームについて、制御部から照射部へのデータ転送エラーに対して対応する必要がある。
なお、マルチビーム技術に関連して、ラスタースキャン方式で一方向に連続走査して、マルチビームを走査し続けている間、ステージ移動に対応するトラッキング動作を行っている技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平05−166707号公報
そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、データ転送エラーが生じた場合でも補完可能なマルチ荷電粒子ビームの描画方法および装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム描画方法は、
マルチ荷電粒子ビームの各ビームの描画位置をまとめて一緒にステージの移動に追従するようにビーム偏向によるトラッキング制御を開始して、トラッキング制御を行いながら、各ビームの描画位置にマルチ荷電粒子ビームのうちONビームのそれぞれ対応するビームを照射する工程と、
トラッキング制御を継続しながら、トラッキング制御のためのビーム偏向とは別に、マルチ荷電粒子ビームを偏向することによって各ビームの描画位置を次の各ビームの描画位置にシフトする工程と、
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マルチ荷電粒子ビームのうちONビームのそれぞれ対応するビームを照射する工程と、
トラッキング制御を継続しながら少なくとも1回以上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、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ステージ移動方向と逆方向に戻す工程と、
を備え、
トラッキング制御の開始からリセットまでのかかる各工程を1つの組として、組を予め設定された回数繰り返すことによって、所定領域の描画を完了させ、
かかる回数の組うち、少なくとも1回の組におけるトラッキング開始からリセットまでのトラッキング時間が他の組におけるトラッキング時間よりも長くなることを特徴とする。
また、ビームを照射するための描画データの転送エラーを検出する工程を備え、
転送エラーが検出されたビームの描画位置における当該ビームの照射予定時間中の照射は中止され、
かかる回数の組うち、照射が中止された組には、他の組よりも長いトラッキング時間が設定され、
照射が中止された組は、
他の組よりも長いトラッキング時間の一部を用いて、照射が中止させられたビームの描画位置へのビームの照射を補完する工程をさらに有すると好適である。
また、補完する工程は、照射を中止する工程と同じトラッキング制御中に実施されると好適である。
また、所定領域は、マルチ荷電粒子ビームのうちの隣接する4つのビームで囲まれると共に隣接する4つのビームの描画位置の1つが含まれる領域であり、
所定領域を描画する際に転送エラーが生じた場合に、所定領域の描画が終了する前に補完する工程が実施されると好適である。
また、組を構成する各工程がトラッキングサイクルとなる。
本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、
試料を載置する、連続移動可能なステージと、
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
複数の開口部が形成され、複数の開口部全体が含まれる領域に荷電粒子ビームの照射を受け、複数の開口部を荷電粒子ビームの一部がそれぞれ通過することにより、マルチビームを形成するアパーチャ部材と、
アパーチャ部材の複数の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複数のブランカーが配置されたブランキングプレートと、
複数のブランカーによってビームOFFの状態になるように偏向された各ビームを遮蔽するブランキングアパーチャ部材と、
ブランキングアパーチャ部材を通過したビームONとなる各ビームをまとめて一緒に各ビームの描画位置に偏向する第1の偏向器と、
ブランキングアパーチャ部材を通過したビームONとなる各ビームをまとめて一緒にステージの移動に追従するように偏向する第2の偏向器と、
各ビームをそれぞれ対応する描画位置に偏向し、描画時間が終了後、各ビームをそれぞれ対応する次の描画位置にシフトするように偏向するように第1の偏向器を制御すると共に、各ビームが描画位置を照射する間、及び少なくとも1回以上シフト後の描画位置を各ビームが照射する間、各ビームのトラッキングを継続し、少なくとも1回以上シフト後の描画位置を各ビームが照射した後、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ステージ移動方向と逆方向に戻すように前記第2の偏向器を制御する偏向制御部と、
を備え、
トラッキング制御の開始からリセットまでの、各ビームの描画位置の照射と、各ビームの少なくとも1回以上シフト後の描画位置の照射とを1つの組として、かかる組を予め設定された回数繰り返すことによって、所定領域の描画を完了させ、
回数の組うち、少なくとも1回の組におけるトラッキング開始からリセットまでのトラッキング時間が他の組におけるトラッキング時間よりも長くなることを特徴とする。
本発明の他の態様のマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、
試料を載置する、連続移動可能なステージと、
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
複数の開口部が形成され、複数の開口部全体が含まれる領域に荷電粒子ビームの照射を受け、複数の開口部を荷電粒子ビームの一部がそれぞれ通過することにより、マルチビームを形成するアパーチャ部材と、
アパーチャ部材の複数の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複数のブランカーが配置されたブランキングプレートと、
複数のブランカーによってビームOFFの状態になるように偏向された各ビームを遮蔽するブランキングアパーチャ部材と、
ブランキングアパーチャ部材を通過したビームONとなる各ビームをまとめて一緒に各ビームの描画位置に偏向すると共に、前記各ビームをまとめて一緒にステージの移動に追従するように偏向する偏向器と、
各ビームをそれぞれ対応する描画位置に偏向し、描画時間が終了後、各ビームをそれぞれ対応する次の描画位置にシフトするように偏向するように偏向器を制御すると共に、各ビームが描画位置を照射する間、及び少なくとも1回以上シフト後の描画位置を各ビームが照射する間、各ビームのトラッキングを継続し、少なくとも1回以上シフト後の描画位置を各ビームが照射した後、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ステージ移動方向と逆方向に戻すように前記偏向器を制御する偏向制御部と、
を備え、
トラッキング制御の開始からリセットまでの、各ビームの描画位置の照射と、各ビームの少なくとも1回以上シフト後の描画位置の照射とを1つの組として、かかる組を予め設定された回数繰り返すことによって、所定領域の描画を完了させ、
かかる回数の組うち、少なくとも1回の組におけるトラッキング開始からリセットまでのトラッキング時間が他の組におけるトラッキング時間よりも長くなることを特徴とする。
本発明の一態様によれば、データ転送エラーが生じた場合でも補完できる。その結果、描画エラーを回避でき、描画エラーとなった試料を作製してしまうことを回避できる。
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におけるアパーチャ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プレートの一部を示す上面概念図である。 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における照射時間配列データの一例である。 実施の形態1における注目グリッドの各画素に描画するビーム番号の一例を示す図である。 補完露光を実施しない場合におけるトラッキング制御を説明するための図である。 補完露光を実施しない場合における偏向電圧と時間との関係を示す図である。 実施の形態1におけるトラッキングサイクルのタイムチャートの一例を示す図である。 実施の形態1の方法であって、図12の描画を行う場合の偏向電圧と時間との関係を示す図である。 実施の形態1における注目グリッドの各画素に描画するビーム番号の他の一例を示す図である。 実施の形態1における注目グリッドの各画素に描画するビーム番号の他の一例を示す図である。 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。
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。
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。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、アパーチャ部材203、ブランキングプレート204、縮小レンズ205、制限アパーチャ部材206、対物レンズ207、偏向器209、及び偏向器208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、ステージ位置検出器139、インターフェース回路170、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、ステージ位置検出器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、描画データが外部から入力され、格納されている。偏向制御回路130には、インターフェース回路170、及びDACアンプユニット132,134が接続される。DACアンプユニット132は偏向器209に接続され、DACアンプユニット134は偏向器208に接続される。インターフェース回路170は、ブランキングプレート204に接続される。インターフェース回路170は電子鏡筒102の近傍に設置される。一方偏向制御回路130は描画に影響を与えないよう、10m程度のケーブルを介して電子鏡筒102の設置される部屋の外に設置される。このためインターフェース回路では偏向制御回路から受信したデータに誤りがないか検査を行うチェック部82を有している。
制御計算機110内には、描画データ処理部50及び描画制御部52が配置されている。描画データ処理部50及び描画制御部52といった各機能は、電気回路等のハードウェアで構成されてもよいし、これらの機能を実行するプログラム等のソフトウェアで構成されてもよい。或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより構成されてもよい。描画データ処理部50及び描画制御部52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。描画データ処理部50及び描画制御部52の少なくとも1つがソフトウェアで構成される場合には、CPU或いはGPUといった計算器が配置される。
偏向制御回路130内には、偏向量演算部60、管理部61、バッファ62,64,66、セレクタ70、補完カウンタ72、描画カウンタ74、チェック部76、及びバッファ78が配置される。偏向量演算部60、管理部61、セレクタ70、補完カウンタ72、描画カウンタ74、及びチェック部76といった各機能は、電気回路等のハードウェアで構成されてもよいし、これらの機能を実行するプログラム等のソフトウェアで構成されてもよい。或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより構成されてもよい。偏向量演算部60、管理部61、セレクタ70、補完カウンタ72、描画カウンタ74、及びチェック部76に入出力される情報および演算中の情報は図示しないメモリにその都度格納される。偏向量演算部60、セレクタ70、補完カウンタ72、描画カウンタ74、及びチェック部76の少なくとも1つがソフトウェアで構成される場合には、CPU或いはGPUといった計算器が配置される。
インターフェース回路170内には、バッファ80、チェック部82、及び管理部84が配置される。チェック部82、及び管理部84といった各機能は、電気回路等のハードウェアで構成されてもよいし、これらの機能を実行するプログラム等のソフトウェアで構成されてもよい。或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより構成されてもよい。チェック部82、及び管理部84に入出力される情報および演算中の情報は図示しないメモリにその都度格納される。チェック部82、及び管理部84の少なくとも1つがソフトウェアで構成される場合には、CPU或いはGPUといった計算器が配置される。
インターフェース回路170は、描画部150の周辺の位置、言い換えれば描画部150の近傍に配置される。インターフェース回路170は、描画部150から離れた位置に配置される偏向制御回路130からのブランキング制御信号を受信して、ブランキングプレート204に配置される後述する各ブランカー用の制御回路に出力する。
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におけるアパーチャ部材の構成を示す概念図である。図2において、アパーチャ部材203には、縦(y方向)m列×横(x方向)n列(m,n≧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、同じ外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プレートの一部を示す上面概念図である。なお、図3において、電極24,26と制御回路41の位置関係は一致させて記載していない。ブランキングプレート204は、図3に示すように、図2に示したアパーチャ部材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。そして、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電極24,26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、各通過孔25の近傍には、各通過孔25用の例えば電極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2つの電極24,26の他方(例えば、電極26)は、接地される。また、各制御回路41は、制御信号用の例えば10ビットのパラレル配線が接続される。各制御回路41は、例えば10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が接続される。クロック信号線および電源用の配線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、電極24,26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。インターフェース回路170から各制御回路41用の制御信号が出力される。各制御回路41内には、図示しないシフトレジストが配置され、例えば、n×m本のマルチビームの1列分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、n×m本のマルチビームの1列分の制御信号がシリーズで送信され、例えば、n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。
各通過孔を通過する電子ビーム20は、それぞれ独立にかかる対となる2つの電極24,26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。マルチビームのうちの対応ビームをそれぞれブランキング偏向する。このように、複数のブランカーが、アパーチャ部材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4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4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。かかる各ストライプ領域32は、描画単位領域となる。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の照射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は所定の速度で例えば連続移動させる。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方向にむ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回のショットでは、アパーチャ部材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5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5において、実施の形態1における描画方法は、描画開始工程(S102)と、判定工程(S104)と、露光データ格納工程(S106)と、補完データ格納工程(S108)と、チェック工程(S109)と、転送工程(S110)と、判定工程(S112)と、補完データ追加工程(S114)と、シフト工程(S116)、描画およびトラッキング開始工程(S118)と、判定工程(S120)と、判定工程(S122)と、トラッキングリセット工程(S124)と、判定工程(S126)と、いう一連の工程を実施する。
図6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6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(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6の例では、試料101の描画領域が、例えばy方向に、一回のマルチビーム20の照射で照射可能な照射領域34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6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、一回のマルチビーム20の照射で照射可能な複数の画素24(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24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6の例では、隣り合う4つの画素24で囲まれると共に、4つの画素24のうちの1つの画素24を含む正方形の領域で1つのグリッド26を構成する。図6の例では、各グリッド26は、4×4画素で構成される場合を示している。
図7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7では、図6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7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。
まず、描画データ処理部50は、記憶装置140から描画データを読み出し、複数段のデータ変換処理を実施して、ショットデータを生成する。ショットデータは、画素36毎に生成され、描画時間(照射時間)が演算される。例えば対象画素36にパターンを形成しない場合、ビーム照射が無となるので、描画時間ゼロ或いはビーム照射無の識別コードが定義される。ここでは、1回のマルチビームのショットにおける最大描画時間T(最大露光時間)が予め設定される。実際に照射される各ビームの照射時間は、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。また、最終的に算出される各ビームの照射時間は、図示しない近接効果、かぶり効果、ローディング効果等の寸法変動を引き起こす現象に対する寸法変動分を照射量によって補正した補正後の照射量に相当する時間にすると好適である。よって、実際に照射される各ビームの照射時間は、ビーム毎に異なり得る。各ビームの描画時間(照射時間)は、最大描画時間T内の値で演算される。
描画データ処理部50は、演算された各画素の照射時間データをかかる画素を描画することになるビーム用のデータとして、マルチビームのショット毎に、マルチビームの各ビームの配列順に並べた照射時間配列データを生成し、記憶装置142に格納する。また、描画データ処理部50は、マルチビームのショット毎に、ショットデータを生成する。ショットデータには、マルチビームのショット毎マルチビームの照射位置が定義される。ショットデータは記憶装置142に格納される。
偏向制御回路130内では、管理部61が記憶装置142から照射時間配列データを読み出し、読み出された照射時間配列データが、ショット順にバッファ62,64の一方に格納される。図7の例では、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ので、図1では、バッファ62,64にそれぞれ4つの区画を示している。実施の形態1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。そのため、同じトラッキングサイクル中の4つの画素を描画(露光)するための4ショット分の照射時間配列データがバッファ62,64の一方(例えばバッファ62)に格納される。次のトラッキングサイクル中の4つの画素を描画(露光)するための4ショット分の照射時間配列データがバッファ62,64の他方(例えばバッファ64)に格納される。また、さらに次のトラッキングサイクル中の4つの画素を描画(露光)するための4ショット分の照射時間配列データがバッファ62,64の一方(例えばバッファ62)に格納される。このように、2つのバッファ62,64を用いてトラッキングサイクル毎に4ショット分の照射時間配列データが交互に格納される。また、バッファ62,64の各区画には、1ショット分の照射時間配列データが一時的に格納される。また、照射時間配列データは、図6のように2次元に配置されたマルチビームのうち、例えば1列分の照射時間データを単位に構成する。よって、マルチビームがn×m本のビームで構成され、1列分がn本のビームである場合、照射時間配列データはm個作成されることになる。図1では、1列分のバッファ62(或いはバッファ64)しか示されていないが、図示しない残りの列分のバッファ62(或いはバッファ64)が配置される。
また、偏向制御回路130内では、偏向量演算部60が記憶装置142からショットデータを読み出し、マルチビームを偏向する偏向量データを生成する。また、偏向量演算部60はXYステージの移動に追従するためのトラッキング偏向データを生成する。
描画開始工程(S102)として、描画制御部52は、偏向制御回路130および描画部150を駆動する図示しない制御回路に描画処理を実施するための制御信号を出力する。かかる信号を受けて、描画処理が開始される。
判定工程(S104)として、管理部61は、バッファ66内に描画エラーが生じた際の補間用データが格納されているかどうかを判定する。後述するように、転送工程(S110)でデータ転送エラーが生じた際には、データ転送エラーとなった照射時間配列データを補間用データとしてバッファ66に一時的に格納する。描画動作が進み、複数回のショットが行われる中でデータ転送エラーが生じることがある。管理部61は、かかるバッファ66内に描画エラーが生じた際の補間用データが格納されているかどうかを判定する。補間用データが格納されている場合には補完データ格納工程(S108)に進む。補間用データが格納されていない場合には露光データ格納工程(S106)に進む。
露光データ格納工程(S106)として、セレクタ70は、判定工程(S104)において補間用データが格納されていないと判定された場合に、バッファ62,64の当該トラッキングサイクル用の一方(例えばバッファ62)から照射時間配列データを露光データとして読み出し、転送用のバッファ78に格納する。セレクタ70は、格納された照射時間配列データについて例えばバッファ62から削除する。
補完データ格納工程(S108)として、セレクタ70は、判定工程(S104)において補間用データが格納されていると判定された場合に、バッファ66から照射時間配列データを補間用データとして読み出し、転送用のバッファ78に格納する。セレクタ70は、格納された照射時間配列データについてバッファ66から削除する。
チェック工程(S109)として、チェック部76は、転送用のバッファ78に格納された照射時間配列データのチェック用の識別情報を作成する。例えば、チェックサム(誤り検出符号)データを作成し、照射時間配列データに定義する。
図8は、実施の形態1における照射時間配列データの一例である。図8において、照射時間配列データでは、チェックサム(誤り検出符号)データ、1列分の各ビームの照射時間(t1、t2、・・・t512)が定義される。
転送工程(S110)として、管理部61は、ショット毎に、転送用のバッファ78に格納された当該ショット用の照射時間配列データをインターフェース回路170へ転送する。
インターフェース回路170内では、転送された照射時間配列データをバッファ80に一時的に格納する。
判定工程(S112)として、チェック部82は、転送された照射時間配列データにエラーが生じていないかどうかをチェックする。例えば、チェックサムを用いてチェックする。かかるチェックにより、ビームを照射するための照射時間配列データ(描画データ)の転送エラーを検出する。転送エラーが検出された場合、チェック部82は、エラー信号を偏向制御回路130に出力する。転送エラーが検出されない場合には、描画およびトラッキング開始工程(S116)に進む。転送エラーが検出された場合、補完データ追加工程(S114)に進む。
補完データ追加工程(S114)として、偏向制御回路130内では、管理部61がエラー信号を受信し、直ちに対応する照射時間配列データを記憶装置142から再度読み出し、バッファ66に格納する。1ショット分の照射時間配列データなので、バッファ66の2つの区画の一方に格納されればよい。なお、m×n本のビームについて例えば1列毎に照射時間配列データが作成されている場合には、かかる1列分の照射時間配列データがバッファ66に格納されればよい。1列分よりも少ない本数(1本以上)毎に照射時間配列データが作成されている場合には、かかる1列分よりも少ない本数分の照射時間配列データがバッファ66に格納されればよい。或いは、1列分よりも多いビーム本数毎に照射時間配列データが作成されている場合には、かかる1列分よりも多い本数分の照射時間配列データがバッファ66に格納されればよい。これにより、判定工程(S104)での補間用データが格納されているかどうかの判定が意味をもつことになる。
実施の形態1では、各ショット用の照射時間配列データを転送する際に、転送前に補間用データがバッファ66に格納されているかどうかを判定するので、転送エラーが検出された場合、転送用のバッファ78にまだ格納されていないデータのうち、補間用データが優先して転送用のバッファ78に格納される。
シフト工程(S116)として、初回位置合わせとして、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を今回のトラッキングサイクルの最初の描画位置に位置合わせ(シフト)する。図7の例では、時刻t=0の時点では、前回の描画位置がまだないので今回の各ビームの描画位置である注目グリッド26の最下段右から1番目の画素を描画対象画素として位置を合わせる(シフトする)。
描画およびトラッキング開始工程(S118)として、データ転送エラーが生じない場合、マルチビーム20の各ビームの描画位置を一括して(まとめて一緒に)XYステージ105の移動に追従するようにビーム偏向によるトラッキング制御を開始する。具体的には、ステージ位置検出器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52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、マルチビームの各ビームの描画位置をまとめて一緒にXYステージ105の移動に追従するようにビーム偏向によるトラッキング制御を行いながら、予め設定された最大描画時間T内のそれぞれ対応する描画時間、各ビームの描画位置にマルチビーム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。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によりほぼ垂直にアパーチャ部材203全体を照明する。アパーチャ部材203には、矩形の複数の穴(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、かかるアパーチャ部材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、ブランキングプレート204のそれぞれ対応するブランカー(第1の偏向器:個別ブランキング機構)内を通過する。かかるブランカーは、それぞれ、個別に通過する電子ビーム20を演算された描画時間(照射時間)の間だけビームON、それ以外はビームOFFとなるように偏向する(ブランキング偏向を行う)。
ブランキングプレート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、ブランキングプレート204のブランカーによってビームOFFとなるように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、ブランキングプレート204のブランカーによって偏向されなかった或いはビームONとなるように偏向された電子ビーム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。かかる個別ブランキング機構のON/OFFによって、ブランキング制御が行われ、ビームのON/OFFが制御される。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上のそれぞれの描画位置(照射位置)に照射される。また、XYステージ105が例えば連続移動している時、ビームの描画位置(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によってトラッキング制御される。一度に照射されるマルチビーム20は、理想的にはアパーチャ部材203の複数の穴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。描画装置100は、ショットビームを描画位置をシフトしながら順に照射していく方式で描画動作を行い、所望のパターンを描画する際、パターンに応じて必要なビームがブランキング制御によりビームONに制御される。
図7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Tまでの間に注目グリッド26の例えば最下段右から1番目の画素に1ショット目のビームの照射が行われる。時刻t=0からt=T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方向に定速移動する。その間、トラッキング動作は継続している。
また、かかるショットの場面において、対応する照射時間配列データのデータ転送エラーが検出された場合、転送エラーが検出されたビームの描画位置における当該ビームの照射予定時間中の照射(ショット)は中止(スキップ)される。そして、複数回繰り返し行われるトラッキングサイクル(組)のうち、照射(ショット)は中止(スキップ)されたトラッキングサイクルには、他のトラッキングサイクルよりも長いトラッキング時間が描画制御部52によって設定される。
判定工程(S120)として、管理部61は、同じトラッキングサイクル内において、ショット回数が規定回数を達成したかどうかを判定する。具体的には、管理部61は、描画カウンタ74でカウントしたデータの格納数を入力し、格納数をショット回数として、ショット回数が規定回数を達成したかどうかを判定すればよい。或いは、管理部61は、実際にショットされた回数をカウントしてもよい。例えば、図7の例では、同じトラッキングサイクル内において、4画素分を露光するので、ショット回数は4回となる。ショット回数が規定回数を達成した場合には、トラッキングリセット工程(S124)へ進む。まだ、ショット回数が規定回数を達成していない場合には、判定工程(S122)に進む。
判定工程(S122)として、描画制御部52は、現在実行中のトラッキングサイクルのトラッキング時間が設定された時間を超えていないかどうかを判定する。具体的には、描画制御部52は、補完カウンタ72でカウントしたデータの格納数と描画カウンタ74でカウントしたデータの格納数とを入力し、格納数の合計に最大描画時間Tを乗じた値をトラッキング時間と見立て、トラッキング時間が設定された時間を超えていないかどうかを判定すればよい。或いは、描画制御部52は、現在実行中のトラッキングサイクルのトラッキング時間を計測してもよい。トラッキング時間が設定時間を超えている場合には、描画エラーとして描画処理を中止し、結果を出力する。トラッキング時間が設定時間を超えていない場合には、判定工程(S104)に戻る。そして、判定工程(S120)において当該トラッキングサイクル中の実際のショット回数が規定回数達成するまで、判定工程(S104)から判定工程(S122)までの各工程を繰り返す。
例えば、描画工程(S118)後の次回のシフト工程(S116)として、当該ショットのビーム照射開始から最大描画時間T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7の例では、時刻t=Tになった時点で、注目グリッド26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、2回目のシフト工程(S116)後の描画工程(S118)として、トラッキング制御を継続しながら、最大描画時間T内のそれぞれ対応する描画時間、シフトされた各ビームの描画位置にマルチビーム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7の例では、座標(1,3)のビーム(1)によって、時刻t=Tからt=2Tまでの間に注目グリッド26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=Tからt=2T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方向に定速移動する。その間、トラッキング動作は継続している。
以上のようにして、初回位置合わせ、ビームショット(描画)、シフト、ビームショット(描画)、シフト、ビームショット(描画)、・・・を繰り返す。なお、図7の例では、時刻t=2Tになった時点で、注目グリッド26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、座標(1,3)のビーム(1)によって、時刻t=2Tからt=3Tまでの間に注目グリッド26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=2Tからt=3T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方向に定速移動する。その間、トラッキング動作は継続している。時刻t=3Tになった時点で、注目グリッド26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、座標(1,3)のビーム(1)によって、時刻t=3Tからt=4Tまでの間に注目グリッド26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=3Tからt=4T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方向に定速移動する。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26の右から1番目の画素列の描画が終了する。
なお、補完データ格納工程(S108)において補間用データがバッファ78に格納され、転送工程(S110)において補間用データが転送されてきた場合には、シフト工程(S116)においてトラッキング制御を継続しながら偏向器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を補間用データに対応する画素(データ転送エラーで露光されなかった画素)位置にシフトする。そして描画工程(S118)においてトラッキング制御を継続しながら、最大描画時間T内のそれぞれ対応する描画時間、シフトされた各ビームの描画位置にマルチビーム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。
トラッキングリセット工程(S124)として、トラッキング制御を継続しながら少なくとも1回以上、図7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7の例では、時刻t=4Tになった時点で、注目グリッド26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7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=0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6のビーム(1)用の注目グリッド26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ける最初のシフト工程(S116)において偏向器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。
判定工程(S126)として、描画制御部52は、対象ストライプ領域の描画が終了したかどうかを判定する。対象ストライプ領域の描画が終了した場合は、次のストライプ領域へ移動する。対象ストライプ領域の描画がまだ終了していない場合は、判定工程(S104)に戻り、対象ストライプ領域の描画が終了するまで、判定工程(S104)から判定工程(S126)までの各工程を繰り返す。
このように、トラッキング制御の開始からビーム偏向をリセットするまでのトラッキング制御は繰り返し行われる。そして、トラッキング制御が開始され、トラッキング制御用のビーム偏向をリセットするまでのトラッキング方向(−x方向)におけるトラッキング距離Lは、各トラッキング制御において同一、或いは略同一になる。また、トラッキング制御が開始され、トラッキング制御用のビーム偏向をリセットするまでのトラッキング方向におけるトラッキング距離Lは、図7に示すように、マルチビームのビーム間ピッチよりも長くする。なお、実施の形態1では、マルチビームを構成するビームアレイが例えば512×512とサイズが大きい。そのため、トラッキング距離Lは、図7に示すように、マルチビームを構成するビームアレイのサイズ、言い換えれば1回のショットで照射可能な照射領域34のサイズよりも小さい距離に制御される。
以上のように、偏向器209(第1の偏向器)は、ブランキングアパーチャ部材206を通過したビームONとなる各ビームを一括して(まとめて一緒に)各ビームの描画位置に偏向する。偏向器208(第2の偏向器)は、ブランキングアパーチャ部材206を通過したビームONとなる各ビームを一括して(まとめて一緒に)XYステージ105の移動に追従するように偏向する。そして、偏向制御回路130は、各ビームをそれぞれ対応する描画位置に偏向し、描画時間が経過後、各ビームをそれぞれ対応する次の描画位置にシフトするように偏向するように偏向器208を制御すると共に、各ビームが描画位置を照射する間、及び少なくとも1回以上シフト後の描画位置を各ビームが照射する間、各ビームのトラッキングを継続し、少なくとも1回以上シフト後の描画位置を各ビームが照射した後、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ように偏向器208を制御する。
図9は、実施の形態1における注目グリッドの各画素に描画するビーム番号の一例を示す図である。図9では、図7で説明したシフト方法で画素をシフトした場合を示している。図9において、図7で説明した注目グリッド26は、右から1番目の画素列がビーム(1)によって描画され、右から2番目の画素列がビーム(9)によって描画され、右から3番目の画素列がビーム(17)によって描画され、右から4番目の画素列がビーム(25)によって描画される。
以下で実施の形態1における描画制御方法を説明する。簡単のためまずビーム照射を補完する工程を実施せず、トラッキング期間が均一な場合の制御方法をまず説明し、次に実施の形態1における制御方法を説明する。
図10は、補完露光を実施しない場合におけるトラッキング制御を説明するための図である。図10において、偏向器208は、トラッキングが開始される時点での一回のマルチビーム20の照射で照射可能な照射領域34に対応する描画対象ストライプ領域32内の領域21の基準位置A0について、XYステージ105の移動に追従するようにトラッキング偏向を行う。トラッキングが開始される時点(時刻t=0)の基準位置A0は、t=4Tの時点で−x方向に例えば8ビームピッチ移動する。その間、偏向器208は、トラッキングを継続する。そして、t=4Tの時点でトラッキングをリセットすることで、ビームが振り戻され、照射領域34に対応する描画対象ストライプ領域32内の領域21は、前回の領域からx方向に8ビームピッチ離れた領域に移行する。そして、DACアンプユニット134のセトリング時間Ts経過後に、次のトラッキングが開始される。かかる動作を繰り返すことでトラッキングサイクルが実施される。
図11は、補完露光を実施しない場合における偏向電圧と時間との関係を示す図である。図11(a)では、縦軸にトラッキング用のDACアンプユニット134から出力される偏向電圧Vtrを示し、横軸に時間tを示す。図11(b)では、縦軸にy方向の偏向器209用のDACアンプユニット132から出力される偏向電圧Vyを示し、横軸に時間tを示す。図11(c)では、縦軸にx方向の偏向器209用のDACアンプユニット132から出力される偏向電圧Vxを示し、横軸に時間tを示す。図1では、偏向器209用のDACアンプユニットとして、1つのDACアンプユニット132が示されているが、x,y方向に偏向可能な場合、偏向器209は例えば4極の電極から構成され、各電極にそれぞれDACアンプユニットが接続される。なお、図1では、偏向器208用のDACアンプユニットとして、1つのDACアンプユニット134が示されているが、x,y方向に偏向可能な場合、偏向器209は例えば4極の電極から構成され、各電極にそれぞれDACアンプユニットが接続される。x方向だけに偏向可能な場合、偏向器209は例えば2極の電極から構成され、各電極にそれぞれDACアンプユニットが接続される。
図11では、図7に示した描画方法で描画した場合を示している。トラッキング制御のためのビーム偏向は、セトリング時間が長いDACアンプユニット134(第1の偏向アンプ)を用いて行われる。また、グリッド内の各ビームの描画位置をシフトするためのビーム偏向は、セトリング時間が短いDACアンプユニット132(第2の偏向アンプ)を用いて行われる。トラッキング距離に比べてグリッド内のシフト量(シフト距離)は大幅に小さいので、セトリング時間を大幅に短くできる。これにより高速偏向を可能にできる。DACアンプユニット132の短いセトリング時間は、DACアンプユニット134の長いセトリング時間に比べて、延いては1ショットあたりの最大描画時間Tに比べて無視できる値にできる。
よって、まず、DACアンプユニット134のセトリング時間Tsが経過した時点(t=0)で注目グリッドの描画処理が開始される。図10(a)に示すように、t=4Tになるまでトラッキング動作は継続されるので、偏向電圧Vtrは1次比例で直線的に増加していく。一方、図10(b)に示すように、y方向への各シフトはt=T毎に行われるので、偏向電圧Vyはt=4Tになるまで1ショットあたりの最大描画時間T毎に段階的に増加する。また、図10(c)に示すように、x方向へのシフトはトラッキングサイクル毎(t=4T+Ts)毎に行われるので、偏向電圧Vxは4T+Ts毎に段階的に増加する。トラッキングサイクル終了後にVtrは初期値にリセットされるが、この際のVtrの変化量V0は、トラッキング量Lの距離でビームを偏向するものであり図7の例ではビームピッチの8倍の距離だけ偏向する。Vtrのリセット後Tsの時間は描画に使用できないため、トラッキング位置をトラッキングサイクル中の描画開始位置よりも大きく戻すことになる。
トラッキングサイクルを長くすると、図10、図11が示すようにトラッキングのための偏向距離が大きくなる。偏向距離が大きくなると電子光学系の歪みが増大して試料面上でのビームの位置ずれが大きくなる。よってトラッキングサイクルは偏向によるビーム位置ずれが十分小さくなるような長さにするのが好適である。また図11のトラッキング偏向電圧Vtrは、トラッキングサイクルの中間で偏向電圧がVtr=0となるように負と正の電圧範囲を均等に使用するのが良い。これにより偏向電圧の絶対値を小さくして偏向歪みを小さくすることができる。
なお、実施の形態1では、上述したように、さらに、データ転送エラーが生じた画素への露光を補完する。そのために、描画制御部52は、トラッキング制御の開始からリセットまでの、各工程を1つのトラッキングサイクル(組)として、トラッキングサイクルを予め設定された回数繰り返すことによって、照射領域34(所定領域)の描画を完了させるように偏向制御回路130や描画部150といった管理下の各機器を制御する。また、描画制御部52は、設定された回数のトラッキングサイクルうち、少なくとも1回のトラッキングサイクルにおけるトラッキング開始からリセットまでのトラッキング時間が他のトラッキングサイクルにおけるトラッキング時間よりも長くなるように制御する。そして、データ転送エラーが生じてショット(照射)が中止(スキップ)されたトラッキングサイクルは、他のトラッキングサイクルよりも長いトラッキング時間の一部を用いて、照射が中止させられたビームの描画位置へのビームの照射を補完する。
図12は、実施の形態1におけるトラッキングサイクルのタイムチャートの一例を示す図である。注目グリッド26内の4×4の画素が露光される期間のグリッド左端の位置を矢印で示している。図12では、図7の例に沿って描画処理を進めた場合に、4回目のトラッキングサイクル中に1回のデータ転送エラーが生じた場合を示している。図12では、例えば、8ビームピッチ中に4画素露光するトラッキングサイクルを4回繰り返すことで、つまりステージが32ビームピッチ進む間に注目グリッドの描画が終了する場合を示している。ここで、例えば、データ転送エラーによる未露光画素の補完を考慮しない場合、かかる32ビームピッチを4×(4T+3×シフト時間)で割った速度v1でXYステージを移動させればよい。しかし、かかる場合、データ転送エラーによる未露光画素の補完は行われない。一方、実施の形態1では、例えば、かかる32ビームピッチを3×(4T+3×シフト時間)+(5T+4×シフト時間)で割った速度v2でXYステージを移動させる。つまり時間Tの間にステージは2ビームピッチより短い距離だけ進行する。言い換えれば、4回のトラッキングサイクルのうち、1回のトラッキングサイクルについて、1回の補完露光とそのためのシフト工程を追加する。このように、XYステージ移動速度を若干遅くして、32ビームピッチを移動する間に生じる余った時間を補完露光とそのためのシフト工程に用いることで、データ転送エラーによる描画エラーを防ぐことができる。図12の例では、ビーム(25)で左から1番目の列を描画する4回目のトラッキングサイクル中にデータ転送エラーが生じ、かかる4回目のトラッキングサイクル中に1回の補完露光時間Tを使用している場合を示している。
図13は、実施の形態1の方法であって、図12の描画を行う場合の偏向電圧と時間との関係を示す図である。図13では4回目のトラッキングサイクルが他のサイクルよりTだけ長い5T+Tsの長さを持っている。トラッキング偏向電圧Vtrが描画中一定の範囲内に留まるため、図10、図11では各トラッキングサイクルの開始時点でVtrが初期値に戻るよう制御していたが、実施の形態1では前節で述べたステージ速度v2を用いることにより図13のように1回目および設定されたトラッキングサイクル終了後のトラッキングサイクルの組の開始時点でVtrが初期値に戻る。図12の例では設定された回数が4回なので、5回目、9回目のトラッキングサイクル開始時点でもVtrが初期値に戻る。
図11と図13を比べると、図13でのVtrの勾配は図11に比べ前々節のv2とv1の比の分だけ小さくなっている。一方、各トラッキングサイクル終了後にVtrを振り戻す幅V0は試料面上のビーム位置をLだけ偏向する値であり、図11と図13で同じである。したがって図13において2回目から4回目のトラッキングサイクルの開始時点でのVtrは後のトラッキングサイクルほどマイナス側に徐々にずれていく。よって4回目のトラッキングサイクルでは1−3回目のサイクルより長いトラッキングサイクルを取って補完描画を行うことができる。言い換えると、補完露光を行うトラッキング時間を確保するため、補完露光を行わないトラッキングサイクルではサイクル終了後に、サイクル中でのステージ進行距離よりも大きい距離でビームを振り戻す。逆に、補完露光を行うトラッキングサイクルではサイクル終了後に、サイクル中でのステージ進行距離よりも小さい距離でビームを振り戻す。
なお、グリッド26(所定領域)の描画が終了するまでにデータ転送エラーが1度も生じない場合もあり得る。かかる場合には、余った時間を描画待機すればよい。図12では前節で述べたように4回のトラッキングサイクルのうち、1回のトラッキングサイクルについて、1回の補完露光とそのためのシフト工程を追加するので、転送エラーが生じなかった場合4回目のトラッキングサイクルの最後に時間Tだけ描画待機する。描画待機はトラッキング偏向量が不必要に大きくならないための調整であることは言うまでもない。
図12の例では、1回分の補完露光時間しか用意していないが、これに限るものではない。転送エラーの発生頻度に応じて2回分以上の補完露光時間を用意してもよい。
以上の例では画素シフトの間隔を最大露光時間Tに合わせた例を挙げた。実際には近接効果補正などの照射量補正を行うため、1ショットでの全ビームの露光時間の一番長いもの(ショット所要時間)は最大露光時間Tより小さい場合がある。この場合画素シフトをショット毎のショット時間の間隔で行うことにより、トラッキングサイクル中の余り時間を作ってこれを補完露光のための時間に当てることができる。例えば図12では4サイクルに対して1回の補完露光が可能だが、ショット所要時間によっては2回以上の補完露光が可能になる場合がある。
図12の例では4回目のトラッキングサイクルでエラーが生じる場合を示したので1回目から4回目までのトラッキングサイクルの長さは4T,4T,4T,5Tとなる。2回目のトラッキングサイクルでエラーが生じた場合、1回目から4回目までのトラッキングサイクルの長さは4T,5T,4T,4Tとなる。
図12では、補完する工程は、ショット(照射)を中止(スキップ)した工程と同じトラッキングサイクル中に実施されるがこれに限るものではない。図12の3回目のトラッキングサイクルの最後にエラーのため描画できなかった画素を4回目のトラッキングサイクル中の最初に描画してもよい。この場合ブランキングアパーチャへのデータ再送など制御上の時間の余裕がある反面、偏向器209でトラッキング距離L以上ビームを振り戻す必要が生じるので描画精度上は好ましくない。
以上のように、トラッキングサイクルの組みにおいて、照射が中止させられたビームの描画位置へのビームの照射を補完する工程を含まないトラッキングサイクル(図13(a)に示す1〜3回目のトラッキングサイクル)終了後のトラッキングリセット時は、トラッキングサイクル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よりも大きく(−Vtr側に)戻し、補完する工程を含むトラッキングサイクル(図13(a)に示す4回目のトラッキングサイクル)終了後のトラッキングリセット時は、トラッキングサイクル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よりも小さく(+Vtr側に)戻すとよい。このように、リセット後のトラッキング位置が、連続する複数のトラッキングサイクル間において異なる。
上述した例では、図7及び図9に示したように、トラッキングサイクル中に、同じビームでグリッド内のy方向1列を描画するように偏向器209でシフトした場合を示したがこれに限るものではない。
図14は、実施の形態1における注目グリッドの各画素に描画するビーム番号の他の一例を示す図である。図14では、ビーム(1)で注目グリッドの下から1段目かつ右から1番目の画素をt=0からt=Tまでの間で1ショット目のビームで露光する。t=0からt=T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方向に定速移動する。その間、トラッキング動作は継続している。
時刻t=Tになった時点で、注目グリッド26の下から1段目かつ右から1番目の画素から下から1段目かつ右から2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、ビーム(1)によって、時刻t=Tからt=2Tまでの間に注目グリッド26の例えば下から1段目かつ右から2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=Tからt=2T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方向に定速移動する。その間、トラッキング動作は継続している。
時刻t=2Tになった時点で、注目グリッド26の下から1段目かつ右から2番目の画素から下から1段目かつ右から3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、ビーム(1)によって、時刻t=2Tからt=3Tまでの間に注目グリッド26の例えば下から1段目かつ右から3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=2Tからt=3T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方向に定速移動する。その間、トラッキング動作は継続している。
時刻t=3Tになった時点で、注目グリッド26の下から1段目かつ右から3番目の画素から下から1段目かつ右から4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、ビーム(1)によって、時刻t=3Tからt=4Tまでの間に注目グリッド26の例えば下から1段目かつ右から4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=3Tからt=4T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方向に定速移動する。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26の下から1段目の画素列の描画が終了する。
そして、トラッキング制御を継続しながら少なくとも1回以上、ここでは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。
なお、各グリッドの下から1段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際に、偏向器209は、各グリッドの下から2段目かつ右から1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。
以上の動作を繰り返すことで、図10に示すように、注目グリッド26は、下から1段目の画素列がビーム(1)によって描画され、下から2段目の画素列がビーム(9)によって描画され、下から3段目の画素列がビーム(17)によって描画され、下から4段目の画素列がビーム(25)によって描画される。
上述した例では、8ビームピッチ分をトラッキングする場合を示したがこれに限るものではない。
図15は、実施の形態1における注目グリッドの各画素に描画するビーム番号の他の一例を示す図である。図15では、4ビームピッチ分をトラッキングする間に2画素露光する場合の一例を示す。ビーム(1)で注目グリッドの下から1段目かつ右から1番目の画素をt=0からt=Tまでの間で1ショット目のビームで露光する。t=0からt=T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方向に定速移動する。その間、トラッキング動作は継続している。
時刻t=Tになった時点で、注目グリッド26の下から1段目かつ右から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、ビーム(1)によって、時刻t=Tからt=2Tまでの間に注目グリッド26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=Tからt=2T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方向に定速移動する。その間、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少なくとも1回以上、ここでは1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。
なお、各グリッドの下から1、2段目かつ右から1番目の2画素の描画は終了しているので、トラッキングリセットした際に、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。
以上の動作を繰り返すことで、図15に示すように、注目グリッド26は、1、2段目かつ右から1番目の2画素がビーム(1)によって描画され、1、2段目かつ右から2番目の2画素がビーム(9)によって描画され、1、2段目かつ右から3番目の2画素がビーム(17)によって描画され、1、2段目かつ右から4番目の2画素がビーム(25)によって描画される。3,4段目かつ右から1番目の2画素がビーム(5)によって描画され、3,4段目かつ右から2番目の2画素がビーム(13)によって描画され、3,4段目かつ右から3番目の2画素がビーム(21)によって描画され、3,4段目かつ右から4番目の2画素がビーム(29)によって描画される。
以上のように実施の形態1によれば、データ転送エラーが生じた場合でも補完できる。その結果、描画エラーを回避でき、描画エラーとなった試料を作製してしまうことを回避できる。また、実施の形態1によれば、ショット毎にトラッキング制御のリセットを行う場合に比べてトラッキング制御のリセット回数を低減できる。よって、トラッキング制御のためのDACアンプユニット134のセトリング時間の発生回数を低減できる。その結果、描画時間を短縮できる。
実施の形態2.
実施の形態1では、トラッキング用の偏向器208およびDACアンプユニット134と、位置偏向(シフト)用の偏向器209およびDACアンプユニット132と、分けて構成する場合を示したが、これに限るものでない。
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、偏向器209およびDACアンプユニット132が無くなった点以外は、図1と同様である。実施の形態2では、偏向器208およびDACアンプユニット134により、トラッキング用の偏向と位置偏向(シフト)用の偏向との両方を行う。また、実施の形態2における描画方法の要部工程は図5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。
実施の形態2では、偏向器208が、ブランキングアパーチャ部材206を通過したビームONとなる各ビームを一括して(まとめて一緒に)各ビームの描画位置に偏向すると共に、各ビームを一括して(まとめて一緒に)XYステージ105の移動に追従するように偏向する。偏向制御回路130は、各ビームをそれぞれ対応する描画位置に偏向し、最大描画時間Tが経過後、各ビームをそれぞれ対応する次の描画位置にシフトするように偏向するように偏向器208を制御する。これと共に、偏向制御回路130は、各ビームが描画位置を照射する間、及び少なくとも1回以上シフト後の描画位置を各ビームが照射する間、各ビームのトラッキングを継続し、少なくとも1回以上シフト後の描画位置を各ビームが照射した後、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ように偏向器208を制御する。具体的には、位置偏向データにトラッキング偏向データを加算してDACアンプに出力すればよい。
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。
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描画方法及びマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、本発明の範囲に包含される。
20 マルチビーム
21 領域
22 穴
26 グリッド
30 描画領域
32 ストライプ領域
34 照射領域
36 画素
50 描画データ処理部
52 描画制御部
60 偏向量演算部
61 管理部
62,64,66 バッファ
70 セレクタ
72 補完カウンタ
74 描画カウンタ
76 チェック部
78 バッファ
80 バッファ
82 チェック部
84 管理部
100 描画装置
101,340 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
132,134 DACアンプユニット
139 ステージ位置検出器
140,142 記憶装置
150 描画部
160 制御部
170 インターフェース回路
200 電子ビーム
201 電子銃
202 照明レンズ
203 アパーチャ部材
204 ブランキングプレート
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

Claims (9)

  1. マルチ荷電粒子ビームの各ビームの描画位置をまとめて一緒にステージの移動に追従するようにビーム偏向によるトラッキング制御を開始して、前記トラッキング制御を行いながら、前記各ビームの描画位置にマルチ荷電粒子ビームのうちONビームのそれぞれ対応するビームを照射する工程と、
    前記トラッキング制御を継続しながら、前記トラッキング制御のためのビーム偏向とは別に、前記マルチ荷電粒子ビームを偏向することによって前記各ビームの描画位置を次の各ビームの描画位置にシフトする工程と、
    前記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マルチ荷電粒子ビームのうちONビームのそれぞれ対応するビームを照射する工程と、
    前記トラッキング制御を継続しながら少なくとも1回以上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、前記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ステージ移動方向と逆方向に戻す工程と、
    を備え、
    前記トラッキング制御の開始からリセットまでの前記各工程を組として、前記組を予め設定された回数繰り返すことによって、所定領域の描画を完了させ、
    前記回数の組うち、少なくとも1回の組におけるトラッキング開始からリセットまでのトラッキング時間が他の組におけるトラッキング時間よりも長くなることを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム描画方法。
  2. 前記ビームを照射するための描画データの転送エラーを検出する工程を備え、
    前記転送エラーが検出されたビームの描画位置における当該ビームの照射予定時間中の照射は中止され、
    前記回数の組のうち、前記照射が中止された組には、他の組よりも長いトラッキング時間が設定され、
    前記照射が中止された組は、
    他の組よりも長いトラッキング時間の一部を用いて、照射が中止させられたビームの描画位置へのビームの照射を補完する工程をさらに有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描画方法。
  3. 前記補完する工程は、前記照射を中止する工程と同じトラッキング制御中に実施されることを特徴とする請求項2記載のマルチ荷電粒子ビーム描画方法。
  4. 前記所定領域は、前記マルチ荷電粒子ビームのうちの隣接する4つのビームで囲まれると共に前記隣接する4つのビームの描画位置の1つが含まれる領域であり、
    前記所定領域を描画する際に前記転送エラーが生じた場合に、前記所定領域の描画が終了する前に前記補完する工程が実施されることを特徴とする請求項2又は3記載のマルチ荷電粒子ビーム描画方法。
  5. 前記組を構成する各工程がトラッキングサイクルとなることを特徴とする請求項1〜4いずれか記載のマルチ荷電粒子ビーム描画方法。
  6. 前記トラッキングサイクルの組みにおいて、照射が中止させられたビームの描画位置へのビームの照射を補完する工程を含まないトラッキングサイクル終了後のトラッキングリセット時は、トラッキングサイクル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よりも大きく戻し、補完する工程を含むトラッキングサイクル終了後のトラッキングリセット時は、トラッキングサイクル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よりも小さく戻すことを特徴とする請求項記載のマルチ荷電粒子ビーム描画方法。
  7. 前記トラッキング制御を継続しながら少なくとも1回以上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、前記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ステージ移動方向と逆方向に戻す工程において、リセット後のトラッキング位置が、連続する複数のトラッキングサイクル間において異なることを特徴とする請求項1〜5いずれか記載のマルチ荷電粒子ビーム描画方法。
  8. 試料を載置する、連続移動可能なステージと、
    荷電粒子ビームを放出する放出部と、
    複数の開口部が形成され、前記複数の開口部全体が含まれる領域に前記荷電粒子ビームの照射を受け、前記複数の開口部を前記荷電粒子ビームの一部がそれぞれ通過することにより、マルチビームを形成するアパーチャ部材と、
    前記アパーチャ部材の複数の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複数のブランカーが配置されたブランキングプレートと、
    前記複数のブランカーによってビームOFFの状態になるように偏向された各ビームを遮蔽するブランキングアパーチャ部材と、
    前記ブランキングアパーチャ部材を通過したビームONとなる各ビームをまとめて一緒に前記各ビームの描画位置に偏向する第1の偏向器と、
    前記ブランキングアパーチャ部材を通過したビームONとなる各ビームをまとめて一緒に前記ステージの移動に追従するように偏向する第2の偏向器と、
    前記各ビームをそれぞれ対応する描画位置に偏向し、描画時間が終了後、前記各ビームをそれぞれ対応する次の描画位置にシフトするように偏向するように前記第1の偏向器を制御すると共に、前記各ビームが描画位置を照射する間、及び少なくとも1回以上シフト後の描画位置を前記各ビームが照射する間、前記各ビームのトラッキングを継続し、前記少なくとも1回以上シフト後の描画位置を前記各ビームが照射した後、前記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ステージ移動方向と逆方向に戻すように前記第2の偏向器を制御する偏向制御部と、
    を備え、
    前記トラッキング制御の開始からリセットまでの、前記各ビームの描画位置の照射と、前記各ビームの少なくとも1回以上シフト後の描画位置の照射とを1つの組として、前記組を予め設定された回数繰り返すことによって、所定領域の描画を完了させ、
    前記回数の組うち、少なくとも1回の組におけるトラッキング開始からリセットまでのトラッキング時間が他の組におけるトラッキング時間よりも長くなることを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
  9. 試料を載置する、連続移動可能なステージと、
    荷電粒子ビームを放出する放出部と、
    複数の開口部が形成され、前記複数の開口部全体が含まれる領域に前記荷電粒子ビームの照射を受け、前記複数の開口部を前記荷電粒子ビームの一部がそれぞれ通過することにより、マルチビームを形成するアパーチャ部材と、
    前記アパーチャ部材の複数の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複数のブランカーが配置されたブランキングプレートと、
    前記複数のブランカーによってビームOFFの状態になるように偏向された各ビームを遮蔽するブランキングアパーチャ部材と、
    前記ブランキングアパーチャ部材を通過したビームONとなる各ビームをまとめて一緒に前記各ビームの描画位置に偏向すると共に、前記各ビームをまとめて一緒に前記ステージの移動に追従するように偏向する偏向器と、
    前記各ビームをそれぞれ対応する描画位置に偏向し、描画時間が終了後、前記各ビームをそれぞれ対応する次の描画位置にシフトするように偏向するように前記偏向器を制御すると共に、前記各ビームが描画位置を照射する間、及び少なくとも1回以上シフト後の描画位置を前記各ビームが照射する間、前記各ビームのトラッキングを継続し、前記少なくとも1回以上シフト後の描画位置を前記各ビームが照射した後、前記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ステージ移動方向と逆方向に戻すように前記偏向器を制御する偏向制御部と、
    を備え、
    前記トラッキング制御の開始からリセットまでの、前記各ビームの描画位置の照射と、前記各ビームの少なくとも1回以上シフト後の描画位置の照射とを1つの組として、前記組を予め設定された回数繰り返すことによって、所定領域の描画を完了させ、
    前記回数の組うち、少なくとも1回の組におけるトラッキング開始からリセットまでのトラッキング時間が他の組におけるトラッキング時間よりも長くなることを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
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