KR101868599B1 - 멀티 하전 입자빔 묘화 방법 및 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 태양의 멀티 하전 입자빔 묘화 방법은, 다중 묘화의 1 회의 패스당 멀티빔의 최대 조사 시간에 상당하는 1 개의 빔의 도스량에, 시료의 묘화 영역이 멀티빔 중 1 개의 빔당 단위 조사 영역 사이즈로 분할된 복수의 소영역 중 1 개를 노광하는 상시 ON이 되는 고장빔의 최대수를 곱한 복수의 소영역 모두에 조사될 오프셋 도스량을 연산하고, 소영역마다 오프셋 도스량 외에 조사하기 위한 입사 조사량을 연산하고, 상시 ON이 되는 고장빔을 포함하는 멀티빔을 이용하여, 다중 묘화의 패스마다 각 소영역을 조사하는 빔을 전환하고 또한 멀티빔을 일괄적으로 블랭킹 제어하는 공통 블랭킹 기구에 의해 오프셋 도스량에 상당하는 조사 시간을 제어하면서, 복수의 소영역에, 연산된 소영역마다의 대응되는 입사 조사량과 오프셋 도스량의 합계 조사량의 빔이 조사되도록 다중 묘화하는 것을 특징으로 한다.

Description

멀티 하전 입자빔 묘화 방법 및 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 {MULTI-CHARGED PARTICLE BEAM WRITING METHOD AND MULTI-CHARGED PARTICLE BEAM WRITING APPARATUS}
본 발명은 멀티 하전 입자빔 묘화 방법 및 멀티 하전 입자빔 묘화 장치에 관한 것으로, 예를 들면, 멀티빔 묘화에서의 빔 조사 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 묘화하는 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.
멀티빔 묘화에서는, 개개의 빔의 조사량을 조사 시간에 따라 개별적으로 제어한다. 이 때문에, 각 빔을 개별적으로 ON / OFF 제어 가능한 개별 블랭킹 기구를 어레이 배치하고 있다. 여기서, 빔의 개수가 많아지면 제어가 곤란한 고장빔이 발생한다. 예를 들면, 빔의 조사가 곤란한 상시 OFF빔과 빔 OFF 제어가 곤란한 상시 ON빔이 발생한다. 상시 OFF빔이라면 다른 빔으로 대용하여 시료면에 조사하는 것이 가능해진다. 그러나, 상시 ON빔의 대책은 곤란하다.
이러한 문제에 대하여 다중 노광으로 대처하는 방법이 제안되고 있다. 예를 들면, M 회의 노광 중 1 회는 상시 ON빔(고장빔)으로 행하고, 나머지의 M-1 회의 노광을 건전한 빔으로 행한다. 그러나, 상시 ON빔은 빔을 다른 화소로 전환하기 위한 본래 대기 중의 기간에도 상시 빔을 조사하므로, 조사 시간의 오차는 커진다. 전자빔 노광에서는 0.1% 정도의 정밀도로의 조사량 제어가 요구되고 있다. 그러나, 다중 노광은 일반적으로 8 회 혹은 16 회 정도이므로, 조사 시간의 오차를 이러한 횟수로 평균화해도 조사량 오차를 허용 범위까지 저감시키는 것은 곤란하다.
그 외에 상시 ON빔의 대책으로서, 복수의 개별 블랭킹 기구를 어레이 배치한 블랭킹 장치를 2 단 배치하여, 일방의 개별 블랭킹 기구의 고장으로 발생한 상시 ON빔을 타방의 개별 블랭킹 기구로 차폐한다고 하는 방법이 제안되고 있다(예를 들면, 일본특허공개공보 제2013-197469호 참조). 블랭킹 장치는 다수의 개별 블랭킹 기구를 탑재할 필요가 있다. 그리고, 각 개별 블랭킹 기구는 각각의 제어 회로가 필요하다. 따라서, 이러한 블랭킹 장치를 2 단 탑재하는 장치 구성은 복잡하고 대규모의 구성이 된다.
또한, 이러한 멀티빔 묘화에서는 동일 위치를 조사할 필요 조사 시간분의 샷을 복수 회의 조사 단계로 분할하고, 각 조사 단계를 동일한 빔으로 연속으로 시료에 조사한다고 하는 방법이 제안되고 있다(예를 들면, 일본특허공개공보 제2015-002189호 참조).
본 발명은 멀티빔에 상시 ON빔(고장빔)이 발생한 경우에도 고정밀도의 조사 시간 제어가 가능한 멀티 하전 입자빔 묘화 방법 및 멀티 하전 입자빔 묘화 장치를 제공한다.
본 발명의 일 태양의 멀티 하전 입자빔 묘화 방법은,
다중 묘화의 1 회의 패스당 멀티빔의 최대 조사 시간에 상당하는 1 개의 빔의 도스량에, 시료의 묘화 영역이 멀티빔 중 1 개의 빔당 단위 조사 영역 사이즈로 분할된 복수의 소영역 중 1 개를 노광하는 상시 ON이 되는 고장빔의 최대수를 곱한 복수의 소영역 모두에 조사될 오프셋 도스량을 연산하고,
소영역마다 오프셋 도스량 외에 조사하기 위한 입사 조사량을 연산하고,
상시 ON이 되는 고장빔을 포함하는 멀티빔을 이용하여, 다중 묘화의 패스마다 각 소영역을 조사하는 빔을 전환하고 또한 멀티빔을 일괄적으로 블랭킹 제어하는 공통 블랭킹 기구에 의해 오프셋 도스량에 상당하는 조사 시간을 제어하면서, 복수의 소영역에, 연산된 소영역마다의 대응되는 입사 조사량과 오프셋 도스량의 합계 조사량의 빔이 조사되도록 다중 묘화하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 태양의 멀티 하전 입자빔 묘화 장치는,
다중 묘화의 패스마다 상시 ON이 되는 고장빔을 포함하는 멀티빔을 이용하여 시료의 묘화 영역이 멀티빔 중 1 개의 빔당 단위 조사 영역 사이즈로 분할된 복수의 소영역의 각 소영역을 조사하는 빔을 전환하는 경우에, 각 소영역을 조사하는 1 회의 패스당 전환에 이용할 미리 설정된 복수의 빔의 각 노광 시간 중 최대값에 상당하는 도스량에 1 개의 소영역을 노광하는 고장빔의 최대수를 곱한 상기 복수의 소영역 모두에 조사될 오프셋 도스량을 연산하는 오프셋 도스량 연산 처리 회로와,
소영역마다 오프셋 도스량 외에 조사하기 위한 입사 조사량을 연산하는 조사량 연산 처리 회로와,
시료를 재치하는 스테이지와 멀티빔을 일괄적으로 블랭킹 제어하는 공통 블랭킹 기구를 가지며, 상시 ON이 되는 고장빔을 포함하는 멀티빔을 이용하여, 다중 묘화의 패스마다 각 소영역을 조사하는 빔을 전환하고 또한 공통 블랭킹 기구에 의해 오프셋 도스량에 상당하는 조사 시간을 제어하면서, 복수의 소영역에, 연산된 소영역마다의 대응되는 입사 조사량과 오프셋 도스량의 합계 조사량의 빔이 조사되도록 다중 묘화하는 묘화 기구
를 구비한 것을 특징으로 한다.
도 1은 실시 형태 1에서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 2는 실시 형태 1에서의 성형 애퍼처 어레이 부재의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 3은 실시 형태 1에서의 블랭킹 애퍼처 어레이부의 일부를 나타내는 상면 개념도이다.
도 4는 실시 형태 1에서의 묘화 동작의 일례를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 실시 형태 1에서의 멀티빔의 조사 영역과 묘화 대상 화소의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 실시 형태 1에서의 멀티빔의 묘화 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 실시 형태 1에서의 개별 블랭킹 제어 회로와 공통 블랭킹 제어 회로의 내부 구성을 나타내는 개념도이다.
도 8은 실시 형태 1에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타내는 순서도이다.
도 9(a)와 도 9(b)는 실시 형태 1의 비교예에서의 다중 노광한 노광 시간의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10(a)와 도 10(b)는 실시 형태 1에서의 다중 노광한 노광 시간의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은 실시 형태 1에서의 다중 노광의 각 패스의 노광 시간의 결정 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 12는 실시 형태 1에서의 다중 노광한 노광 시간의 다른 일례를 나타내는 도면이다.
도 13은 실시 형태 1에서의 분할 샷의 ON / OFF 결정 방법의 공정을 나타내는 순서도이다.
도 14는 실시 형태 1에서의 조사 시간 배열 데이터의 일부의 일례를 나타내는 도면이다.
도 15는 실시 형태 1에서의 1 샷 중의 복수의 분할 샷의 일부에 대한 빔 ON / OFF 전환 동작을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 16은 실시 형태 1에서의 블랭킹 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 17은 실시 형태 2에서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 18은 실시 형태 2에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타내는 순서도이다.
도 19(a)와 도 19(b)는 실시 형태 2에서의 복수의 분할 샷의 도중에서의 빔 전환을 설명하기 위한 일례를 나타내는 도면이다.
도 20(a)와 도 20(b)는 실시 형태 2에서의 복수의 분할 샷과 빔의 할당의 일례를 나타내는 도면이다.
도 21(a) 내지 도 21(d)는 실시 형태 2에서의 복수의 분할 샷의 도중에서의 빔 전환을 설명하기 위한 다른 일례를 나타내는 도면이다.
도 22(a)와 도 22(b)는 실시 형태 2에서의 복수의 분할 샷과 빔의 할당의 다른 일례를 나타내는 도면이다.
이하, 실시 형태에서는 멀티빔에 상시 ON빔(고장빔)이 발생한 경우에도 고정밀도의 조사 시간 제어가 가능한 멀티빔 묘화 방법 및 그 장치에 대해 설명한다.
또한, 이하, 실시 형태에서는 하전 입자빔의 일례로서 전자빔을 이용한 구성에 대해 설명한다. 단, 하전 입자빔은 전자빔에 한정되지 않으며, 이온빔 등의 하전 입자를 이용한 빔이어도 상관없다.
실시 형태 1.
도 1은 실시 형태 1에서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도이다. 도 1에서 묘화 장치(100)는 묘화 기구(150)와 제어부(160)를 구비하고 있다. 묘화 장치(100)는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치의 일례이다. 묘화 기구(150)는 전자 경통(102)과 묘화실(103)을 구비하고 있다. 전자 경통(102) 내에는 전자총(201), 조명 렌즈(202), 성형 애퍼처 어레이 기판(203), 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204), 축소 렌즈(205), 편향기(212), 제한 애퍼처 기판(206), 대물 렌즈(207) 및 편향기(208, 209)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 때의 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)와 전류 측정용의 패러데이 컵(106)이 배치된다.
제어부(160)는 제어 계산기(110), 메모리(112), 편향 제어 회로(130), 로직 회로(131), 디지털 · 아날로그 변환(DAC) 앰프 유닛(132, 134), 앰프(137), 스테이지 제어부(138), 스테이지 위치 측정부(139) 및 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(140, 142)를 가지고 있다. 제어 계산기(110), 메모리(112), 편향 제어 회로(130), 스테이지 제어부(138), 앰프(137), 스테이지 위치 측정부(139) 및 기억 장치(140, 142)는 도시하지 않은 버스를 개재하여 서로 접속되어 있다. 기억 장치(140)(기억부)에는 묘화 데이터가 묘화 장치(100)의 외부로부터 입력되어 저장되어 있다. 편향 제어 회로(130)에는 로직 회로(131), DAC 앰프 유닛(132, 134) 및 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)가 도시하지 않은 버스를 개재하여 접속되어 있다. 또한, 로직 회로(131)는 편향기(212)에 접속된다. 스테이지 위치 측정부(139)는 레이저광을 XY 스테이지(105) 상의 미러(210)에 조사하고, 미러(210)로부터의 반사광을 수광한다. 그리고, 이러한 반사광의 정보를 이용하여 XY 스테이지(105)의 위치를 측정한다. 패러데이 컵(106)은 앰프(137)에 접속되며, 패러데이 컵(106)에서 검출되는 아날로그의 전류량 신호는 앰프(137)에서 디지털 신호로 변환된 후에 증폭되어 제어 계산기(110)에 출력된다.
제어 계산기(110) 내에는 패턴 면적 밀도(ρ) 연산부(60), 근접 효과 보정 조사 계수(Dp) 연산부(62), 화소 내 패턴 면적 밀도(ρ’) 연산부(64), 조사량(D) 연산부(66), 조사 시간(t) 연산부(68), 배열 가공부(70), 검출부(71), 노광 순서 설정부(73), 오프셋 도스 산출부(75), 조사 시간(ti) 결정부(77), 계조치(N) 산출부(86), 결정부(88), 데이터 생성부(90), 판정부(96), 가산부(98), 전송 처리부(82) 및 묘화 제어부(84)가 배치되어 있다. 패턴 면적 밀도(ρ) 연산부(60), 근접 효과 보정 조사 계수(Dp) 연산부(62), 화소 내 패턴 면적 밀도(ρ’) 연산부(64) 및 조사량(D) 연산부(66)에 의해 입사 조사량 연산부(61)가 구성된다. 패턴 면적 밀도(ρ) 연산부(60), 근접 효과 보정 조사 계수(Dp) 연산부(62), 화소 내 패턴 면적 밀도(ρ’) 연산부(64), 조사량(D) 연산부(66), 조사 시간(t) 연산부(68), 배열 가공부(70), 검출부(71), 노광 순서 설정부(73), 오프셋 도스 산출부(75), 조사 시간(ti) 결정부(77), 계조치(N) 산출부(86), 결정부(88), 데이터 생성부(90), 판정부(96), 가산부(98), 전송 처리부(82) 및 묘화 제어부(84)와 같은 일련의 '~ 부'는 처리 회로를 가지며, 그 처리 회로로서 전기 회로, 컴퓨터, 프로세서, 회로 기판, 양자 회로 혹은 반도체 장치 등을 이용할 수 있다. 또한, 각 '~ 부'는 공통되는 처리 회로(동일한 처리 회로)를 이용해도 된다. 혹은, 상이한 처리 회로(별도의 처리 회로)를 이용해도 된다. 패턴 면적 밀도(ρ) 연산부(60), 근접 효과 보정 조사 계수(Dp) 연산부(62), 화소 내 패턴 면적 밀도(ρ’) 연산부(64), 조사량(D) 연산부(66), 조사 시간(t) 연산부(68), 배열 가공부(70), 검출부(71), 노광 순서 설정부(73), 오프셋 도스 산출부(75), 조사 시간(ti) 결정부(77), 계조치(N) 산출부(86), 결정부(88), 데이터 생성부(90), 판정부(96), 가산부(98), 전송 처리부(82) 및 묘화 제어부(84)에 입출력되는 정보 및 연산 중인 정보는 메모리(112)에 그때마다 저장된다.
여기서, 도 1에서는 실시 형태 1을 설명함에 있어서 필요한 구성을 기재하고 있다. 묘화 장치(100)에 있어서 통상적으로 필요한 그 외의 구성을 구비하고 있어도 상관없다.
도 2는 실시 형태 1에서의 성형 애퍼처 어레이 부재의 구성을 나타내는 개념도이다. 도 2에서 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에는 세로(y 방향) m 열×가로(x 방향) n 열(m, n ≥ 2)의 홀(개구부)(22)이 소정의 배열 피치로 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 도 2에서는 예를 들면, 가로세로(x, y 방향)로 512×512 열의 홀(22)이 형성된다. 각 홀(22)은 모두 동일한 치수 형상의 직사각형으로 형성된다. 혹은, 동일한 외경의 원형이어도 상관없다. 이들 복수의 홀(22)을 전자빔(200)의 일부가 각각 통과함으로써 멀티빔(20)이 형성되게 된다. 여기서는 가로세로(x, y 방향)가 모두 2 열 이상인 홀(22)이 배치된 예를 나타냈으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 가로세로(x, y 방향) 중 어느 일방이 복수 열이고 타방은 1 열 뿐이어도 상관없다. 또한, 홀(22)의 배열 방법은 도 2와 같이 가로세로가 격자 형상으로 배치되는 경우에 한정되지 않는다. 예를 들면, 세로 방향(y 방향) k 단째의 열과 k+1 단째의 열의 홀끼리가 가로 방향(x 방향)으로 치수(a)만큼 이동하여 배치되어도 된다. 마찬가지로, 세로 방향(y 방향) k+1 단째의 열과 k+2 단째의 열의 홀끼리가 가로 방향(x 방향)으로 치수(b)만큼 이동하여 배치되어도 된다.
도 3은 실시 형태 1에서의 블랭킹 애퍼처 어레이부의 일부를 나타내는 상면 개념도이다. 또한, 도 3에서 전극(24, 26)과 제어 회로(41)의 위치 관계는 일치시켜 기재하지 않았다. 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 도 2에 나타낸 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 각 홀(22)에 대응되는 위치에 멀티빔의 각각의 빔 통과용의 통과홀(25)(개구부)이 개구된다. 그리고, 각 통과홀(25)의 근방 위치에 해당하는 통과홀(25)을 사이에 두고 블랭킹 편향용의 전극(24, 26)의 조(블랭커 : 블랭킹 편향기)가 각각 배치된다. 또한, 각 통과홀(25)의 근방에는, 각 통과홀(25)용의 예를 들면 전극(24)에 편향 전압을 인가하는 제어 회로(41)(로직 회로)가 배치된다. 각 빔용의 2 개의 전극(24, 26)의 타방(예를 들면, 전극(26))은 그라운드 접속된다. 또한, 각 제어 회로(41)는 제어 신호용의 예를 들면 1 비트의 배선이 접속된다. 각 제어 회로(41)는 예를 들면 1 비트의 배선 외에 클록 신호선 및 전원용의 배선 등이 접속된다. 멀티빔을 구성하는 각각의 빔마다 전극(24, 26)과 제어 회로(41)에 의한 개별 블랭킹 기구(47)가 구성된다. 편향 제어 회로(130)로부터 각 제어 회로(41)용의 제어 신호가 출력된다. 각 제어 회로(41) 내에는 후술하는 시프트 레지스터가 배치되며, 예를 들면 n×m 개의 멀티빔 중 1 열분의 제어 회로 내의 시프트 레지스터가 직렬로 접속된다. 그리고, 예를 들면 n×m 개의 멀티빔 중 1 열분의 제어 신호가 시리즈로 송신되고, 예를 들면 n 회의 클록 신호에 의해 각 빔의 제어 신호가 대응되는 제어 회로(41)에 저장된다.
각 통과홀을 통과하는 전자빔(20)은 각각 독립적으로 쌍이 되는 2 개의 전극(24, 26)에 인가되는 전압에 의해 편향된다. 이러한 편향에 의해 블랭킹 제어된다. 멀티빔 중 대응 빔을 각각 블랭킹 편향시킨다. 이와 같이, 복수의 블랭커가 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 홀(22)(개구부)을 통과한 멀티빔 중 각각 대응되는 빔의 블랭킹 편향을 행한다.
도 4는 실시 형태 1에서의 묘화 동작의 일례를 설명하기 위한 개념도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 시료(101)의 묘화 영역(30)은 예를 들면 y 방향을 향해 소정의 폭으로 직사각형 형상의 복수의 스트라이프 영역(32)으로 가상 분할된다. 먼저, XY 스테이지(105)를 이동시켜 제1 번째의 스트라이프 영역(32)의 좌단, 혹은 더 좌측의 위치에 1 회의 멀티빔(20)의 조사로 조사 가능한 조사 영역(34)이 위치하도록 조정하고, 묘화가 개시된다. 제1 번째의 스트라이프 영역(32)을 묘화할 때에는, XY 스테이지(105)를 예를 들면 -x 방향으로 이동시킴으로써 상대적으로 x 방향으로 묘화를 진행시켜 간다. XY 스테이지(105)는 예를 들면 등속으로 연속 이동시킨다. 제1 번째의 스트라이프 영역(32)의 묘화 종료 후, 재차 제1 번째의 스트라이프 영역(32)의 좌단, 혹은 더 좌측의 위치에 1 회의 멀티빔(20)의 조사로 조사 가능한 조사 영역(34)이 위치하도록 조정하고, 설정된 다중도(M)(패스 수(M))만큼 묘화(노광)를 반복한다. 이에 따라 제1 번째의 스트라이프 영역(32)에 대하여 다중 노광을 행한다. 제1 번째의 스트라이프 영역(32)의 다중 노광이 종료되면, 스테이지 위치를 -y 방향으로 이동시켜 제2 번째의 스트라이프 영역(32)의 우단, 혹은 더 우측의 위치에 조사 영역(34)이 상대적으로 y 방향에 위치하도록 조정하고, 이번에는 XY 스테이지(105)를 예를 들면 x 방향으로 이동시킴으로써 -x 방향을 향해 동일하게 묘화를 행한다. 그리고 마찬가지로, 설정된 다중도(M)(패스 수(M))만큼 묘화(노광)를 반복한다. 이에 따라 제2 번째의 스트라이프 영역(32)에 대하여 다중 노광을 행한다. 제3 번째의 스트라이프 영역(32)에서는 x 방향을 향해 묘화(다중 노광)하고, 제4 번째의 스트라이프 영역(32)에서는 -x 방향을 향해 묘화(다중 노광)하는 것과 같이 교호로 방향을 변경하면서 묘화함으로써 묘화 시간을 단축시킬 수 있다. 단, 이러한 교호로 방향을 변경하면서 묘화하는 경우에 한정되지 않으며, 각 스트라이프 영역(32)을 묘화할 때 동일한 방향을 향해 묘화를 진행시키도록 해도 상관없다. 1 회의 샷(후술하는 분할 샷의 합계)으로는, 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 각 홀(22)을 통과함으로써 형성된 멀티빔에 의해 최대 각 홀(22)과 동일 수의 복수의 샷 패턴이 한 번에 형성된다.
도 5는 실시 형태 1에서의 멀티빔의 조사 영역과 묘화 대상 화소의 일례를 나타내는 도면이다. 도 5에서 스트라이프 영역(32)은 예를 들면 멀티빔의 빔 사이즈로 메쉬 형상의 복수의 메쉬 영역으로 분할된다. 이러한 각 메쉬 영역이 묘화 대상 화소(36)(단위 조사 영역 혹은 묘화 위치)가 된다. 묘화 대상 화소(36)의 사이즈는 빔 사이즈에 한정되지 않으며, 빔 사이즈와는 관계없이 임의의 크기로 구성되는 것이어도 상관없다. 예를 들면, 빔 사이즈의 1/n(n은 1 이상의 정수)의 사이즈로 구성되어도 상관없다. 바꾸어 말하면, 시료(101)의 묘화 영역(30)이 멀티빔 중 1 개의 빔당 단위 조사 영역 사이즈로 분할된 복수의 메쉬 영역을 복수의 화소(36)(소영역)로 한다. 도 5의 예에서는 시료(101)의 묘화 영역이 예를 들면 y 방향으로 1 회의 멀티빔(20)의 조사로 조사 가능한 조사 영역(34)(묘화 필드)의 사이즈와 실질적으로 동일한 폭 사이즈로 복수의 스트라이프 영역(32)으로 분할된 경우를 나타내고 있다. 또한, 스트라이프 영역(32)의 폭은 이에 한정되지 않는다. 조사 영역(34)의 n 배(n은 1 이상의 정수)의 사이즈이면 적합하다. 도 5의 예에서는 512×512 열의 멀티빔인 경우를 나타내고 있다. 그리고, 조사 영역(34) 내에 1 회의 멀티빔(20)의 조사로 조사 가능한 복수의 화소(28)(빔의 묘화 위치)가 나타나 있다. 바꾸어 말하면, 인접하는 화소(28) 간의 피치가 멀티빔의 각 빔 간의 피치가 된다. 도 5의 예에서는 인접하는 4 개의 화소(28)로 둘러싸이고 또한 4 개의 화소(28) 중 1 개의 화소(28)를 포함하는 정사각형의 영역으로 1 개의 그리드(29)를 구성한다. 도 5의 예에서는, 각 그리드(29)는 4×4 화소로 구성되는 경우를 나타내고 있다.
도 6은 실시 형태 1에서의 멀티빔의 묘화 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 6에서는 도 5에서 나타낸 스트라이프 영역(32)을 묘화하는 멀티빔 중 y 방향 3 단째의 좌표(1, 3), (2, 3), (3, 3), ···, (512, 3)의 각 빔으로 묘화하는 그리드의 일부를 나타내고 있다. 도 6의 예에서는 예를 들면, XY 스테이지(105)가 8 빔 피치분의 거리를 이동하는 동안에 4 개의 화소를 묘화(노광)하는 경우를 나타내고 있다. 이러한 4 개의 화소를 묘화(노광)하는 동안, 조사 영역(34)이 XY 스테이지(105)의 이동에 의해 시료(101)와의 상대 위치가 이탈되지 않도록, 편향기(208)에 의해 멀티빔(20) 전체를 일괄 편향시킴으로써 조사 영역(34)을 XY 스테이지(105)의 이동에 추종시킨다. 바꾸어 말하면, 트래킹 제어가 행해진다. 도 6의 예에서는 8 빔 피치분의 거리를 이동하는 동안에 4 개의 화소를 묘화(노광)함으로써 1 회의 트래킹 사이클을 실시하는 경우를 나타내고 있다.
구체적으로는, 스테이지 위치 검출기(139)가 미러(210)에 레이저를 조사하고 미러(210)로부터 반사광을 수광함으로써 XY 스테이지(105)의 위치를 측장한다. 측장된 XY 스테이지(105)의 위치는 제어 계산기(110)에 출력된다. 제어 계산기(110) 내에서는 묘화 제어부(84)가 이러한 XY 스테이지(105)의 위치 정보를 편향 제어 회로(130)에 출력한다. 편향 제어 회로(130) 내에서는 XY 스테이지(105)의 이동에 맞추어 XY 스테이지(105)의 이동에 추종하도록 빔 편향시키기 위한 편향량 데이터(트래킹 편향 데이터)를 연산한다. 디지털 신호인 트래킹 편향 데이터는 DAC 앰프(134)에 출력되고, DAC 앰프(134)는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한 후 증폭시켜 트래킹 편향 전압으로서 편향기(208)에 인가한다.
그리고, 묘화 기구(150)는 당해 샷(후술하는 분할 샷 합계)에서의 멀티빔의 각 빔의 각각의 조사 시간 중 최대 묘화 시간(Ttr) 내의 각각의 화소(36)에 대응되는 묘화 시간동안 각 화소(36)에 멀티빔(20) 중 ON빔의 각각 대응되는 빔을 조사한다. 실시 형태 1에서는, 1 회분의 샷(1 패스분의 샷)을 후술하는 복수의 분할 샷으로 나누고, 1 회분의 샷의 동작 중에 이러한 복수의 분할 샷을 행한다. 우선은 복수의 분할 샷을 1 회분의 샷으로 가정하고, 각 샷의 동작을 다음에 설명한다.
도 6의 예에서는, 좌표(1, 3)의 빔(1)에 의해 시각 t = 0에서 t = 최대 묘화 시간(Ttr)까지의 동안에 주목 그리드(29)의 예를 들면 최하단 오른쪽에서 1 번째의 화소에 1 샷째의 복수의 분할 샷의 빔의 조사가 행해진다. 예를 들면, 복수의 분할 샷은 빔(1)에 의해 빔 조사가 행해진다. 시각 t = 0에서 t = Ttr까지의 동안에 XY 스테이지(105)는 예를 들면 2 빔 피치분만큼 -x 방향으로 이동한다. 그 동안 트래킹 동작은 계속되고 있다.
당해 패스의 샷의 빔 조사 개시로부터 당해 패스의 샷의 최대 묘화 시간(Ttr)이 경과한 후, 편향기(208)에 의해 트래킹 제어를 위한 빔 편향을 계속하면서, 트래킹 제어를 위한 빔 편향과는 별도로 편향기(209)에 의해 멀티빔(20)을 일괄적으로 편향시킴으로써 각 빔의 묘화 위치(전회의 묘화 위치)를 다음의 각 빔의 묘화 위치(금회의 묘화 위치)로 시프트한다. 도 6의 예에서는, 시각 t = Ttr이 된 시점에서, 주목 그리드(29)의 최하단 오른쪽에서 1 번째의 화소에서 밑에서부터 2 단째이며 오른쪽에서 1 번째의 화소로 묘화 대상 화소를 시프트한다. 그 동안에도 XY 스테이지(105)는 정속 이동하고 있으므로 트래킹 동작은 계속되고 있다.
그리고, 트래킹 제어를 계속하면서 시프트된 각 빔의 묘화 위치에 당해 샷의 최대 묘화 시간(Ttr) 내의 각각 대응되는 묘화 시간동안 멀티빔(20) 중 ON빔의 각각 대응되는 빔을 조사한다. 도 6의 예에서는, 좌표(1, 3)의 빔(1)에 의해 시각 t = Ttr에서 t = 2Ttr까지의 동안에 주목 그리드(29)의 예를 들면 밑에서부터 2 단째이며 오른쪽에서 1 번째의 화소에 2 샷째의 빔의 조사가 행해진다. 시각 t = Ttr에서 t = 2Ttr까지의 동안에 XY 스테이지(105)는 예를 들면 2 빔 피치분만큼 -x 방향으로 이동한다. 그 동안 트래킹 동작은 계속되고 있다.
도 6의 예에서는, 시각 t = 2Ttr이 된 시점에서, 주목 그리드(29)의 밑에서부터 2 단째이며 오른쪽에서 1 번째의 화소에서 밑에서부터 3 단째이며 오른쪽에서 1 번째의 화소로 편향기(209)에 의한 멀티빔의 일괄 편향에 의해 묘화 대상 화소를 시프트한다. 그 동안에도 XY 스테이지(105)는 이동하고 있으므로 트래킹 동작은 계속되고 있다. 그리고, 좌표(1, 3)의 빔(1)에 의해 시각 t = 2Ttr에서 t = 3Ttr까지의 동안에 주목 그리드(29)의 예를 들면 밑에서부터 3 단째이며 오른쪽에서 1 번째의 화소에 3 샷째의 빔의 조사가 행해진다. 시각 t = 2Ttr에서 t = 3Ttr까지의 동안에 XY 스테이지(105)는 예를 들면 2 빔 피치분만큼 -x 방향으로 이동한다. 그 동안 트래킹 동작은 계속되고 있다. 시각 t = 3Ttr이 된 시점에서, 주목 그리드(29)의 밑에서부터 3 단째이며 오른쪽에서 1 번째의 화소에서 밑에서부터 4 단째이며 오른쪽에서 1 번째의 화소로 편향기(209)에 의한 멀티빔의 일괄 편향에 의해 묘화 대상 화소를 시프트한다. 그 동안에도 XY 스테이지(105)는 이동하고 있으므로 트래킹 동작은 계속되고 있다. 그리고, 좌표(1, 3)의 빔(1)에 의해 시각 t = 3Ttr에서 t = 4Ttr까지의 동안에 주목 그리드(29)의 예를 들면 밑에서부터 4 단째이며 오른쪽에서 1 번째의 화소에 4 샷째의 빔의 조사가 행해진다. 시각 t = 3Ttr에서 t = 4Ttr까지의 동안에 XY 스테이지(105)는 예를 들면 2 빔 피치분만큼 -x 방향으로 이동한다. 그 동안 트래킹 동작은 계속되고 있다. 이상에 의해, 주목 그리드(29)의 오른쪽에서 1 번째의 화소열의 묘화가 종료된다.
도 6의 예에서는, 첫 회 위치에서 3 회 시프트된 후의 각 빔의 묘화 위치에 빔을 전환하면서 각각 대응되는 빔을 조사한 후, DAC 앰프 유닛(134)은 트래킹 제어용의 빔 편향을 리셋함으로써 트래킹 위치를 트래킹 제어가 개시된 트래킹 개시 위치로 되돌린다. 바꾸어 말하면, 트래킹 위치를 스테이지 이동 방향과 반대 방향으로 되돌린다. 도 6의 예에서는, 시각 t = 4Ttr이 된 시점에서, 주목 그리드(29)의 트래킹을 해제하고 x 방향으로 8 빔 피치분 이동된 주목 그리드로 빔을 되돌린다. 또한, 도 6의 예에서는 좌표(1, 3)의 빔(1)에 대해 설명하였으나, 그 외의 좌표의 빔에 대해서도 각각의 대응되는 그리드에 대하여 동일하게 묘화가 행해진다. 즉, 좌표(n, m)의 빔은 t = 4Ttr의 시점에서 대응되는 그리드에 대하여 오른쪽에서 1 번째의 화소열의 묘화가 종료된다. 예를 들면, 좌표(2, 3)의 빔(2)은 도 6의 빔(1)용의 주목 그리드(29)의 -x 방향으로 인접하는 그리드에 대하여 오른쪽에서 1 번째의 화소열의 묘화가 종료된다.
또한, 각 그리드의 오른쪽에서 1 번째의 화소열의 묘화는 종료되었으므로, 트래킹 리셋한 후에 차회의 트래킹 사이클에서 먼저 편향기(209)는 각 그리드의 밑에서부터 1 단째이며 오른쪽에서 2 번째의 화소에 각각 대응되는 빔의 묘화 위치를 맞추도록(시프트하도록) 편향시킨다.
이상과 같이 동일한 트래킹 사이클 중에는 편향기(208)에 의해 조사 영역(34)을 시료(101)에 대하여 상대 위치가 동일한 위치가 되도록 제어된 상태로 편향기(209)에 의해 1 화소씩 시프트시키면서 당해 패스의 각 샷(복수의 분할 샷)을 행한다. 그리고, 트래킹 사이클이 1 사이클 종료된 후, 조사 영역(34)의 트래킹 위치를 되돌린 후에 도 4의 하단에 나타낸 바와 같이 예를 들면 1 화소 이동된 위치에 1 회째의 샷 위치를 맞추고, 다음의 트래킹 제어를 행하면서 편향기(209)에 의해 1 화소씩 시프트시키면서 각 샷을 행한다. 스트라이프 영역(32)의 묘화 중에 이러한 동작을 반복함으로써, 조사 영역(34a ~ 34o)과 같은 식으로 순차적으로 조사 영역(34)의 위치가 이동해 가고, 당해 스트라이프 영역의 묘화를 행해 간다.
도 7은 실시 형태 1에서의 개별 블랭킹 제어 회로와 공통 블랭킹 제어 회로의 내부 구성을 나타내는 개념도이다. 도 7에서 묘화 장치(100) 본체 내의 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)에 배치된 개별 블랭킹 제어용의 각 로직 회로(41)에는 시프트 레지스터(40), 레지스터(42), AND 연산기(44) 및 앰프(46)가 배치된다. 또한, AND 연산기(44)에 대해서는 생략해도 상관없다. 실시 형태 1에서는 종래에 예를 들면 10 비트의 제어 신호에 의해 제어되던 각 빔용의 개별 블랭킹 제어를 예를 들면 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 적음으로써 제어 회로의 설치 면적을 줄일 수 있다. 바꾸어 말하면, 설치 스페이스가 좁은 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204) 상에 로직 회로를 배치하는 경우에도 보다 작은 빔 피치로 보다 많은 빔을 배치할 수 있다. 이는 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)를 투과하는 전류량을 증가시키며, 즉 묘화 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 공통 블랭킹용의 편향기(212)에는 앰프가 배치되고, 로직 회로(131)에는 레지스터(50) 및 카운터(52)가 배치된다. 이는, 동시에 복수의 상이한 제어를 행하는 것이 아니라 ON / OFF 제어를 행하는 1 회로이면 되기 때문에, 고속으로 응답시키기 위한 회로를 배치하는 경우에도 설치 스페이스, 회로의 사용 전류의 제한의 문제가 발생하지 않는다. 따라서 이 앰프는 블랭킹 애퍼처 상에 실현 가능한 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. 편향기(212)와 로직 회로(131)에 의해 공통 블랭킹 기구(213)를 구성한다.
실시 형태 1에서는, 전술한 개별 블랭킹 제어용의 각 로직 회로(41)에 의한 빔 ON / OFF 제어와, 멀티빔 전체를 일괄적으로 블랭킹 제어하는 공통 블랭킹 제어용의 로직 회로(131)에 의한 빔 ON / OFF 제어의 양방을 이용하여 각 빔의 블랭킹 제어를 행한다.
도 8은 실시 형태 1에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타내는 순서도이다. 도 8에서 실시 형태 1에서의 묘화 방법은 상시 ON빔 검출 공정(S80)과, 노광 순서 설정 공정(S82)과, 오프셋 도스 산출 공정(S84)과, 화소마다의 보정 조사량 산출 공정(S86)과, 래스터화 공정(S88)과, 화소마다의 조사량 산출 공정(조사 시간 산출 공정)(S90)과, 다중 노광의 패스마다의 조사 시간 결정 공정(S110)과, 계조치(N) 산출 공정(S112)과, 분할 샷 ON / OFF 결정 공정(S114)과, 조사 시간 배열 데이터 생성 공정(S116)과, 조사 시간 배열 데이터 가공 공정(S118)과, k 번째 데이터 전송 공정(S122)과, k 번째 분할 샷 공정(S128)과, 판정 공정(S130)과, 가산 공정(S132)과 같은 일련의 공정을 실시한다.
상시 ON빔 검출 공정(S80)으로서, 검출부(71)는 멀티빔 중에서 상시 ON빔(고장빔)을 검출한다. 구체적으로는, 멀티빔을 1 개씩 개별 블랭킹 기구(47)에서 빔 ON이 되도록 제어하고 또한 나머지는 모두 빔 OFF가 되도록 제어한다. 이러한 상태에서 검출 대상빔을 빔 OFF가 되도록 제어를 전환한다. 이 때, 빔 ON에서 빔 OFF로 전환했음에도 불구하고 패러데이 컵(106)에서 전류가 검출된 빔은 상시 ON빔(고장빔)으로서 검출된다. 멀티빔의 모든 빔에 동일한 방법으로 차례로 확인하면 상시 ON빔(고장빔)의 유무 및 상시 ON빔(고장빔)이 어느 위치의 빔인지 검출할 수 있다.
노광 순서 설정 공정(S82)으로서, 노광 순서 설정부(73)는 어느 화소(36)를 멀티빔 중 어느 빔이 어느 순서로 담당할지와 같은 노광 순서를 설정한다. 멀티빔 묘화에서는 도 4 ~ 도 6에서 설명한 바와 같이 화소를 이동시키면서 트래킹 사이클을 반복함으로써 스트라이프 영역(30)의 묘화를 진행시켜 간다. 어느 화소(36)를 멀티빔 중 어느 빔이 담당할지는 묘화 시퀀스에 의해 정해진다. 노광 순서 설정부(73)는 이러한 묘화 시퀀스를 따라 노광 순서를 설정한다. 노광 순서 정보는 기억 장치(142)에 저장된다. 노광 순서는 1 화소(36)를 노광하는 상시 ON빔(고장빔)의 수(m)(m은 자연수)가 가능한 한 적어지도록 설정하면 된다.
오프셋 도스 산출 공정(S84)으로서, 오프셋 도스 산출부(75)는 다중 묘화의 1 회의 패스당 멀티빔의 최대 조사 시간(Ttr)에 상당하는 1 개의 빔의 도스량에, 시료(101)의 묘화 영역(30)이 멀티빔 중 1 개의 빔당 단위 조사 영역 사이즈로 분할된 복수의 화소 중 1 개를 노광하는 상시 ON이 되는 고장빔의 최대수(m)를 곱한 복수의 화소 모두에 조사되는 오프셋 도스량(Doff)을 연산한다. 상시 ON빔(고장빔)은 개별 블랭킹 기구(47)의 2 개의 전극(24, 26)이 쇼트(도통) 혹은 제어 회로(41)의 고장에 의해 앰프(46)로부터의 편향 전압이 그라운드 전위와 동전위가 됨으로써 발생한다. 전극(24, 26) 간에 전위차가 발생하지 않기 때문에 빔이 편향되지 못하여 빔 OFF로 할 수 없게 된다. 실시 형태 1에서는 멀티빔의 1 패스분의 샷(1 회분의 샷)의 최대 조사 시간(Ttr)을 동일한 위치에 연속으로 조사되는 예를 들면 조사 시간이 상이한 n 회의 분할 샷으로 분할한다. n 회의 분할 샷의 조사 시간(노광 시간)은 후술하는 바와 같이 공통 블랭킹 기구(213)에 의해 고정밀도로 제어된다. 따라서, 상시 ON빔(고장빔)은 당해 빔용의 개별 블랭킹 기구(47)가 고장났다고 해도 공통 블랭킹 기구(213)에 의해 n 회의 분할 샷의 조사 시간의 합계인 1 패스분의 샷(1 회분의 샷)의 최대 조사 시간(Ttr)만큼 빔이 ON이 되도록 고정밀도로 제어할 수 있다. 그래서, 실시 형태 1에서는 오프셋 도스량으로서 다중 묘화의 1 회의 패스당 멀티빔의 최대 조사 시간(Ttr)에 상당하는 1 개의 빔의 도스량에 1 개 화소(36)를 노광하는 상시 ON이 되는 고장빔의 최대수(m)를 곱한 도스량을 설정한다. 그리고, 후술하는 바와 같이 이러한 오프셋 도스량을 모든 화소에 한결같이 조사한다. 이를 위해 오프셋 도스 산출부(75)는 오프셋 도스량(Doff)을 연산한다. 이러한 오프셋 도스량(Doff)은 1 개의 화소(36)에 빔을 조사 가능한 최대 조사 시간(tmax)을 다중도(M)로 나눈 시간(t')에 전류 밀도(J)를 곱한 값에 1 화소(36)를 노광하는 상시 ON빔(고장빔)의 최대수(m)를 곱함으로써 산출할 수 있다. 오프셋 도스량(Doff)은 이하의 식(1)로 정의할 수 있다. 상시 ON빔(고장빔)의 최대수(m)가 0이면 오프셋 도스량(Doff)은 0이 된다. 또한, 통상적으로 1 화소(36)를 노광하는 상시 ON빔(고장빔)의 최대수(m)는 1이 되는 경우가 많으므로, 이러한 케이스에서는 m을 생략할 수 있다. m이 2 이상인 경우에는 다중 묘화의 전체 패스 수(M) 중 2 패스 이상에 대해 상시 ON빔(고장빔)이 사용되는 화소(36)가 존재하게 된다.
(1)
Figure 112016096931155-pat00001
화소마다의 보정 조사량 산출 공정(S86)으로서, 먼저 ρ 연산부(60)는 묘화 영역(여기서는 예를 들면 스트라이프 영역(32))을 소정의 사이즈로 메쉬 형상으로 복수의 근접 메쉬 영역(근접 효과 보정 계산용 메쉬 영역)으로 가상 분할한다. 근접 메쉬 영역의 사이즈는 근접 효과의 영향 범위의 1/10 정도, 예를 들면 1 μm 정도로 설정하면 적합하다. ρ 연산부(60)는 기억 장치(140)로부터 묘화 데이터를 독출하고, 근접 메쉬 영역마다 당해 근접 메쉬 영역 내에 배치되는 패턴의 패턴 면적 밀도(ρ)를 연산한다.
이어서, Dp 연산부(62)는 근접 메쉬 영역마다 근접 효과를 보정하기 위한 근접 효과 보정 조사 계수(Dp(x))(보정 조사량)를 연산한다. 근접 효과 보정 조사 계수(Dp(x))는 후방 산란 계수(η), 임계치 모델의 조사량 임계치(Dth), 분포 함수(gp(x)), 오프셋 도스량(Doff)을 이용한 임계치 모델에 의해 이하의 식(2)로 정의할 수 있다. 오프셋 도스량의 항은 후방 산란 계수(η), 임계치 모델의 조사량 임계치(Dth)를 이용하여 식(2)에 정의한 바와 같이 규격화되어 정의된다. 또한, 위치(x)는 벡터를 나타낸다. 혹은 위치(x)를 (x, y)로 바꾸어 써도 된다. 이러한 경우, 식(2)의 적분항은 x 방향뿐만 아니라 y 방향으로도 적분한다는 것은 말할 필요도 없다.
(2)
Figure 112016096931155-pat00002
실시 형태 1에서의 임계치 모델의 조사량 계산식은 식(2)에 나타낸 바와 같이 좌변 제1 항의 전방 산란의 도스량의 항과, 좌변 제2 항의 후방 산란의 도스량의 항과, 좌변 제3 항의 오프셋 도스량의 항을 이용하여 정의된다. 이러한 임계치 모델의 조사량 계산식을 풂으로써 미지의 근접 효과 보정 조사 계수(Dp(x))를 구할 수 있다.
래스터화 공정(S88)으로서, ρ’ 연산부(64)는 화소(36)마다 당해 화소(36) 내의 패턴 면적 밀도(ρ’)를 연산한다. ρ’의 메쉬 사이즈는 예를 들면 화소(28)의 크기와 동일하게 한다.
화소마다의 조사량 산출 공정(조사 시간 산출 공정)(S90)으로서, D 연산부(66)는 화소(36)마다 오프셋 도스량(Doff) 외에 당해 화소(36)에 조사하기 위한 입사 조사량(D(x))을 연산한다. 입사 조사량(D(x))은 예를 들면 미리 설정된 기준 조사량(Dbase)에 근접 효과 보정 조사 계수(Dp)와 패턴 면적 밀도(ρ’)를 곱한 값으로서 연산하면 된다. 구체적으로는 이하의 식(3)으로 정의할 수 있다. 기준 조사량(Dbase)은 Dth/(1/2+η)로 정의할 수 있다.
(3)
Figure 112016096931155-pat00003
이와 같이, 입사 조사량(D(x))은 전방 산란의 도스량의 항과 후방 산란의 도스량의 항과 오프셋 도스량의 항을 이용한 임계치 모델의 조사량 계산식(2)을 풂으로써 얻어진 값을 이용하여 취득된다. 또한, 입사 조사량(D(x))은 화소(36)마다 산출된 패턴의 면적 밀도에 비례하여 구하면 적합하다.
이어서, t 연산부(68)는 화소(36)마다 당해 화소(36)에 연산된 입사 조사량(D(x))을 입사시키기 위한 전자빔의 조사 시간(tr(x))을 연산한다. 조사 시간(tr(x))은 입사 조사량(D(x))을 전류 밀도(J)로 나눔으로써 연산할 수 있다. 따라서, 각 화소의 전체 패스분의 조사 시간(t(x))은 오프셋 도스에 상당하는 조사 시간(t')과 나머지의 입사 조사량(D(x))에 상당하는 조사 시간(tr(x))의 합이 되며, 이하의 식(4)로 정의할 수 있다.
(4)
Figure 112016096931155-pat00004
다중 노광의 패스마다의 조사 시간 결정 공정(S110)으로서, 조사 시간(ti) 결정부(77)는 노광 순서 정보를 입력하여 상시 ON빔(고장빔)으로 노광될 패스 및 화소(36)의 정보를 취득한다. 그리고, 조사 시간(ti) 결정부(77)는 이러한 정보에 기초하여 화소(36)마다 각 패스의 조사 시간(ti(x))을 결정한다.
도 9(a)와 도 9(b)는 실시 형태 1의 비교예에서의 다중 노광한 노광 시간의 일례를 나타내는 도면이다. 이 예에서는 공통 블랭킹 기구(213)를 사용하지 않고 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 블랭킹으로 노광 시간 제어를 행한다. 도 9(a)에 나타낸 실시 형태 1의 비교예에서는 전술한 바와 같이 예를 들면, M = 7 회의 노광 중 1 회는 상시 ON빔(고장빔)으로 행하고 나머지의 M-1 회의 노광을 건전한 빔으로 행하는 경우를 나타내고 있다. 그러나, 상시 ON빔은 빔을 다른 화소로 전환하기 위한 본래 대기 중의 기간에도 상시 빔을 조사하므로, 상시 ON빔(고장빔)을 사용하지 않고 노광된 화소와 비교했을 때 조사 시간의 오차는 커진다. 그 결과, 도 9(b)에 나타낸 상시 ON빔(고장빔 혹은 불량빔이라고도 함)이 노광한 화소에서는 이러한 오차분의 도스량이 불필요하게 노광된다. 여기서 도 9(b)에서는 도 6에 나타낸 묘화 순서를 이용한 경우의 예를 나타내고 있다.
도 10(a)와 도 10(b)는 실시 형태 1에서의 다중 노광한 노광 시간의 일례를 나타내는 도면이다. 이 예에서는 공통 블랭킹 기구(213)의 블랭킹으로 노광 시간 제어를 행하며, 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)는 빔마다의 ON / OFF 상태의 전환을 행한다. 도 10(a)의 예에서는 예를 들면, M 회의 노광 중 1 회는 상시 ON빔(고장빔)으로 행하고 나머지의 M-1 회의 노광을 건전한 빔으로 행하는 경우를 나타내고 있다. 그러나, 실시 형태 1에서는 상시 ON빔(고장빔)으로의 조사 시간을 공통 블랭킹 기구(213)에 의해 오프셋 도스에 상당하는 조사 시간(t')으로 제어할 수 있다. 따라서, 상시 ON빔(고장빔)을 사용하여 노광되는 화소(36)에 대해서는, 이러한 나머지의 M-1 회의 노광을 입사 조사량(D(x))에 상당하는 조사 시간(tr(x))으로 한다면, 당해 화소의 전체 패스분의 조사 시간(t(x))을 고정밀도로 제어할 수 있다. 한편, 상시 ON빔(고장빔)을 사용하지 않고 노광되는 화소(36)에 대해서는, 근접 효과 보정 조사 계수(Dp)와 패턴 면적 밀도(ρ’)에 관계없이 M 회의 노광 중 1 회의 조사 시간을 오프셋 도스에 상당하는 조사 시간(t')으로 하고 나머지의 M-1 회의 노광을 입사 조사량(D(x))에 상당하는 조사 시간(tr(x))으로 한다면, 당해 화소의 전체 패스분의 조사 시간(t(x))을 고정밀도로 제어할 수 있다. 그 결과, 도 10(b)에 나타낸 상시 ON빔(고장빔 혹은 불량빔이라고도 함)이 노광한 화소에 대해서도 고정밀도의 도스량으로 노광할 수 있다. 따라서, 도 10(a)의 예에서는, 조사 시간(ti) 결정부(77)는 상시 ON빔(고장빔)을 사용하여 노광되는 화소(36)에 대해서는, M 회의 노광 중 상시 ON빔(고장빔)을 사용하여 노광되는 1 회의 노광의 조사 시간(ti(x))을 오프셋 도스에 상당하는 조사 시간(t')으로 하고 나머지의 M-1 회의 노광의 조사 시간의 각 조사 시간(ti(x))에 입사 조사량(D(x))에 상당하는 조사 시간(tr(x))을 분배하도록 결정한다. 그리고 조사 시간(ti) 결정부(77)는, 상시 ON빔(고장빔)을 사용하지 않고 노광되는 화소(36)에 대해서는, M 회의 노광의 각 조사 시간(ti(x))에 조사 시간(t(x))을 분배하도록 결정한다. 예를 들면, M 회의 노광중 1 회의 노광의 조사 시간(ti(x))을 오프셋 도스에 상당하는 조사 시간(t')으로 하고 나머지의 M-1 회의 노광의 조사 시간의 각 조사 시간(ti(x))에 입사 조사량(D(x))에 상당하는 조사 시간(tr(x))을 분배하도록 결정한다.
도 11은 실시 형태 1에서의 다중 노광의 각 패스의 노광 시간의 결정 방법의 일례를 나타내는 도면이다. 노광 시간 분배예(1)에서는 보다 많은 패스의 조사 시간(ti(x))을 1 개의 화소(36)에 빔을 조사 가능한 최대 조사 시간(tmax)을 다중도(M)로 나눈 시간(t')이 되도록 결정하고, 나머지의 시간을 1 개의 패스에 분배한다. 따라서, 노광 시간 분배예(1)에서는 패스에 따라서는 빔 OFF의 패스도 존재할 수 있다. 노광 시간 분배예(1)에서는 상시 ON빔(고장빔)을 사용하여 노광되는 화소(36)에 대해서는 상시 ON빔(고장빔)이 사용되는 패스의 조사 시간(ti(x))을 시간(t')으로 한다는 것은 말할 필요도 없다. 노광 시간 분배예(2)에서는 M 회의 노광 중 1 회의 노광의 조사 시간(ti(x))을 오프셋 도스에 상당하는 조사 시간(t')으로 하고, 나머지의 M-1 회의 노광의 조사 시간의 각 조사 시간(ti(x))을 입사 조사량(D(x))에 상당하는 조사 시간(tr(x))을 (M-1)로 나눈 값으로 결정한다. 따라서, 노광 시간 분배예(2)에서는 빔 OFF의 패스는 존재하지 않는다. 노광 시간 분배예(2)에서는 상시 ON빔(고장빔)을 사용하여 노광되는 화소(36)에 대해서는 상시 ON빔(고장빔)이 사용되는 패스의 조사 시간(ti(x))을 시간(t')으로 한다는 것은 말할 필요도 없다. 노광 시간 분배예(3)에서는 M 회의 노광의 조사 시간(ti(x))을 전체 패스분의 조사 시간(t(x))을 다중도(M)로 나눈 값으로 결정한다. 노광 시간 분배예(3)에서는 상시 ON빔(고장빔)을 사용하여 노광되는 화소(36)에 대해서는 사용할 수 없다.
도 12는 실시 형태 1에서의 다중 노광한 노광 시간의 다른 일례를 나타내는 도면이다. 도 12의 예에서는 예를 들면, M 회의 노광 중 m 회는 상시 ON빔(고장빔)으로 행하고 나머지의 M-m 회의 노광을 건전한 빔으로 행하는 경우를 나타내고 있다. 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 상태에 따라서는, 1 화소(36)를 노광하는 상시 ON빔(고장빔)의 수(m)가 2 이상인 경우도 있을 수 있다. 이러한 경우에는 M 회의 노광 중 m 회의 노광의 조사 시간(ti(x))을 오프셋 도스에 상당하는 조사 시간(t')으로 하고, 나머지의 M-m 회의 노광의 조사 시간의 각 조사 시간(ti(x))을 입사 조사량(D(x))에 상당하는 조사 시간(tr(x))을 분배한 값으로 결정한다. 상시 ON빔(고장빔)을 사용하여 노광되는 화소(36)에 대해서는 상시 ON빔(고장빔)이 사용되는 m 회의 패스의 조사 시간(ti(x))을 시간(t')으로 한다는 것은 말할 필요도 없다. 상시 ON빔(고장빔)을 사용하지 않고 노광되는 화소(36)에 대해서는 어느 하나의 m 회의 패스의 조사 시간(ti(x))을 시간(t')으로 한다. 또한, 화소에 따라서는 상시 ON빔(고장빔)이 사용되는 패스가 m 회보다 적은 a 회의 경우도 있을 수 있다. 이러한 경우에는 상시 ON빔(고장빔)이 사용되는 a 회의 패스와 어느 하나의 (m-a) 회의 패스의 조사 시간(ti(x))을 시간(t')으로 한다.
여기서, 실시 형태 1에서는 1 회분의 패스의 샷의 최대 조사 시간(Ttr)을 동일한 위치에 연속으로 조사되는 조사 시간이 상이한 n 회의 분할 샷으로 분할한다. 먼저, 최대 조사 시간(Ttr)을 양자화 단위(Δ)(계조치 분해능)로 나눈 계조치(Ntr)를 정한다. 예를 들면 n = 10으로 한 경우, 10 회의 분할 샷으로 분할한다. 계조치(Ntr)를 자리수(n)의 2 진수의 값으로 정의하는 경우, 계조치 Ntr = 1023이 되도록 양자화 단위(Δ)를 미리 설정하면 된다. 여기서는 전술한 바와 같이 1 회의 패스당 최대 묘화 시간(Ttr)(최대 조사 시간)을 오프셋 도스에 상당하는 조사 시간(t')으로 하고, 시간(t')의 계조치(Ntr)가 1023이 되도록 양자화 단위(Δ)를 설정한다. 이에 따라, 1 패스당 최대 조사 시간 Ttr(오프셋 도스에 상당하는 조사 시간(t')) = 1023Δ가 된다. 그리고, n 회의 분할 샷은 512Δ(= 29Δ), 256Δ(= 28Δ), 128Δ(= 27Δ), 64Δ(= 26Δ), 32Δ(= 25Δ), 16Δ(= 24Δ), 8Δ(= 23Δ), 4Δ(= 22Δ), 2Δ(= 21Δ), Δ(= 20Δ) 중 어느 하나의 조사 시간을 가진다. 즉, 1 회분의 멀티빔의 샷은 512Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 256Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 128Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 64Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 32Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 16Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 8Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 4Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 2Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷으로 분할된다.
따라서, 각 화소(36)에 조사할 패스마다의 빔의 임의의 조사 시간(ti(x))(= NΔ)은 이러한 512Δ(= 29Δ), 256Δ(= 28Δ), 128Δ(= 27Δ), 64Δ(= 26Δ), 32Δ(= 25Δ), 16Δ(= 24Δ), 8Δ(= 23Δ), 4Δ(= 22Δ), 2Δ(= 21Δ), Δ(= 20Δ) 및 0 중 적어도 1 개의 조합에 의해 정의할 수 있다. 예를 들면, N = 50의 샷이라면 50 = 25+24+21이므로, 25Δ의 조사 시간을 가지는 분할 샷과, 24Δ의 조사 시간을 가지는 분할 샷과, 21Δ의 조사 시간을 가지는 분할 샷의 조합이 된다. 또한, 각 화소(36)에 조사할 임의의 조사 시간(t)의 계조치(N)를 2 진수 변환하는 경우에는 가능한 한 큰 자리의 값을 사용하도록 정의하면 적합하다. 이를 위해, 이하의 공정이 실시된다.
계조치(N) 산출 공정(S112)으로서, 계조치(N) 산출부(86)는 화소(36)마다 얻어진 당해 패스의 조사 시간(ti(x))을 양자화 단위(Δ)(계조치 분해능)로 나눔으로써 정수의 계조치(N) 데이터를 산출한다. 계조치(N) 데이터는 예를 들면 0 ~ 1023의 계조치로 정의된다.
분할 샷 ON / OFF 결정 공정(S114)으로서, 결정부(88)는 화소(36)마다 당해 패스에서의 빔 ON으로 할 분할 샷의 합계 조사 시간이, 결정된 당해 패스의 빔의 조사 시간(ti(x))에 상당하는 조합이 되도록 복수의 분할 샷의 각 분할 샷을 빔 ON으로 할지 빔 OFF로 할지를 결정한다. 화소(36)마다 얻어진 조사 시간(ti(x))은 값 0과 1 중 어느 하나를 나타내는 정수(wk(x))와 n 개의 분할 샷 중 k 번째의 분할 샷의 조사 시간(tk)을 이용하여 이하의 식(5)로 정의된다. 정수(wk(x))가 1이 되는 분할 샷은 ON, 정수(wk(x))가 0이 되는 분할 샷은 OFF로 결정할 수 있다. 또한, 조사 시간(ti(x))이 시간(t')이 되는 패스의 샷에 대해서는 복수의 분할 샷의 모든 분할 샷을 빔 ON으로 하게 된다.
(5)
Figure 112016096931155-pat00005
도 13은 실시 형태 1에서의 분할 샷의 ON / OFF 결정 방법의 공정을 나타내는 순서도이다. 결정부(88)는 도 13에 나타내는 순서도의 각 공정을 실시한다.
먼저, 초기 설정 공정(S202)으로서 변수 T = NΔ를 설정한다. 각 화소(36)에 조사할 임의의 조사 시간(ti(x))의 계조치(N)를 2 진수 변환하는 경우에는, 가능한 한 큰 자리의 값을 사용하도록 정의하면 적합하다. 따라서, n 개의 정수 시간의 수열(Tk)을 큰 순으로 설정한다. 여기서는, n = 10, 수열 Tk = {512Δ(= T1), 256Δ(= T2), 128Δ(= T3), 64Δ(= T4), 32Δ(= T5), 16Δ(= T6), 8Δ(= T7), 4Δ(= T8), 2Δ(= T9), Δ(= T10)}을 설정한다. n 개의 정수(wk(x))를 '0'으로 설정한다. 변수(k)를 '1'로 설정한다.
판정 공정(S204)으로서, 변수 T-Tk > 0인지의 여부를 판정한다. T-Tk > 0인 경우, 설정 공정(S206)으로 진행된다. T-Tk > 0이 아닌 경우, 판정 공정(S208)으로 진행된다.
설정 공정(S206)에서 wk(x) = 1을 설정한다. 또한, T = T-Tk를 연산한다. 연산 후, 판정 공정(S208)으로 진행된다.
판정 공정(S208)에서 변수 k < n인지의 여부를 판정한다. k < n인 경우, 가산 공정(S210)으로 진행된다. k < n이 아닌 경우, 종료한다.
가산 공정(S210)에서 변수(k)에 1을 가산한다(k = k+1). 그리고, 판정 공정(S204)으로 되돌아온다. 그리고, 판정 공정(S208)에서 k < n이 아니게 될 때까지 판정 공정(S204)부터 가산 공정(S210)을 반복한다.
예를 들면, N = 700이면 T1 = 512Δ이므로 700Δ-512Δ = 188Δ가 된다. 따라서, T-T1 > 0이 된다. 따라서, 설정 공정(S206)에서 w1(x) = 1이 설정된다. 또한, T = 700Δ-512Δ = 188Δ가 된다. k = 1이면 1 < 10이 되므로, k = k+1을 연산한 후 판정 공정(S204)으로 되돌아온다. 마찬가지로 반복함으로써, w1(x) = 1, w2(x) = 0, w3(x) = 1, w4(x) = 0, w5(x) = 1, w6(x) = 1, w7(x) = 1, w8(x) = 1, w9(x) = 0, w10(x) = 0이 된다. 따라서, T1의 분할 샷이 ON, T2의 분할 샷이 OFF, T3의 분할 샷이 ON, T4의 분할 샷이 OFF, T5의 분할 샷이 ON, T6의 분할 샷이 ON, T7의 분할 샷이 ON, T8의 분할 샷이 ON, T9의 분할 샷이 OFF, T10의 분할 샷이 OFF라고 결정할 수 있다.
조사 시간 배열 데이터 생성 공정(S116)으로서, 데이터 생성부(90)는 1 회분의 패스의 샷을 동일한 위치에 연속으로 조사되는 조사 시간이 상이한 복수 회의 분할 샷으로 분할하기 위한 분할 샷의 조사 시간 배열 데이터를 생성한다. 데이터 생성부(90)는 화소(36)마다 당해 화소에 실시되는 분할 샷의 조사 시간 배열 데이터를 생성한다. 예를 들면, N = 50이면 50 = 25+24+21이므로 “0000110010”이 된다. 예를 들면, N = 500이면 마찬가지로 “0111110100”이 된다. 예를 들면, N = 700이면 마찬가지로 “1010111100”이 된다. 예를 들면, N = 1023이면 마찬가지로 “1111111111”이 된다.
조사 시간 배열 데이터 가공 공정(S118)으로서, 배열 가공부(70)는 각 빔의 샷 순으로 조사 시간 배열 데이터를 가공한다. 도 6에서 설명한 바와 같이, 스테이지의 이동 방향으로 옆의 화소(36)가 다음에 샷되는 것은 아니다. 따라서, 여기서는 묘화 시퀀스를 따라 멀티빔(20)이 차례로 샷하게 되는 화소(36)순으로 각 화소(36)의 조사 시간 배열 데이터가 나열되도록 순서를 가공한다.
도 14는 실시 형태 1에서의 조사 시간 배열 데이터의 일부의 일례를 나타내는 도면이다. 도 14에서는 멀티빔을 구성하는 빔 중 예를 들면 빔 1 ~ 5에 대한 소정의 샷의 조사 시간 배열 데이터의 일부를 나타내고 있다. 도 14의 예에서는 빔 1 ~ 5에 대해 k 번째의 분할 샷에서 k-3 번째의 분할 샷까지의 조사 시간 배열 데이터를 나타내고 있다. 예를 들면, 빔 1에 대해 k 번째에서 k-3 번째까지의 분할 샷에 대해 데이터 “1101”을 나타낸다. 빔 2에 대해 k 번째에서 k-3 번째까지의 분할 샷에 대해 데이터 “1100”을 나타낸다. 빔 3에 대해 k 번째에서 k-3 번째까지의 분할 샷에 대해 데이터 “0110”을 나타낸다. 빔 4에 대해 k 번째에서 k-3 번째까지의 분할 샷에 대해 데이터 “0111”을 나타낸다. 빔 5에 대해 k 번째에서 k-3까지의 분할 샷에 대해 데이터 “1011”을 나타낸다. 가공된 조사 시간 배열 데이터는 기억 장치(142)에 저장된다.
k 번째 데이터 전송 공정(S122)으로서, 전송 처리부(82)는 각 빔의 샷(당해 샷용의 복수의 분할 샷)마다 조사 시간 배열 데이터를 편향 제어 회로(130)에 출력한다. 편향 제어 회로(130)는 분할 샷마다 각 빔용의 로직 회로(41)에 조사 시간 배열 데이터를 출력한다. 또한, 이와 동기하여 편향 제어 회로(130)는 공통 블랭킹용의 로직 회로(131)에 각 분할 샷의 타이밍 데이터를 출력한다.
도 7에서 설명한 바와 같이, 로직 회로(41)에 시프트 레지스터(40)를 이용하고 있으므로, 데이터 전송 시 편향 제어 회로(130)는 동일한 순서의 분할 샷의 데이터를 빔의 배열순(혹은 식별 번호순)으로 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 각 로직 회로(41)에 데이터 전송한다. 예를 들면, 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)에 행렬 형상으로 배치된 블랭커를 행 혹은 열 단위로 그룹으로 통합하여, 그룹 단위로 데이터 전송한다. 또한, 동기용의 클록 신호(CLK1), 데이터 독출용의 리드 신호(read) 및 AND 연산기 신호(BLK 신호)를 출력한다. 도 14의 예에서는 예를 들면, 빔 1 ~ 5의 k 번째의 데이터로서 뒤의 빔측에서부터 “10011”의 각 1 비트 데이터를 전송한다. 각 빔의 시프트 레지스터(40)는 클록 신호(CLK1)에 따라 상위측에서부터 차례로 데이터를 다음 시프트 레지스터(40)에 전송한다. 예를 들면, 빔 1 ~ 5의 k 번째의 데이터는 5 회의 클록 신호에 의해, 빔 1의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 “1”이 저장된다. 빔 2의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 “1”이 저장된다. 빔 3의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 “0”이 저장된다. 빔 4의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 “0”이 저장된다. 빔 5의 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 번째의 데이터를 판독한다. 도 14의 예에서는, k 번째의 데이터로서 빔 1의 레지스터(42)에는 1 비트 데이터인 “1”이 저장된다. k 비트째(k 자리째)의 데이터로서 빔 2의 레지스터(42)에는 1 비트 데이터인 “1”이 저장된다. k 번째의 데이터로서 빔 3의 레지스터(42)에는 1 비트 데이터인 “0”이 저장된다. k 번째의 데이터로서 빔 4의 레지스터(42)에는 1 비트 데이터인 “0”이 저장된다. k 번째의 데이터로서 빔 5의 레지스터(42)에는 1 비트 데이터인 “1”이 저장된다. 각 빔의 개별 레지스터(42)는 k 번째의 데이터를 입력하면 그 데이터에 따라 ON / OFF 신호를 AND 연산기(44)에 출력한다. k 번째의 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 번째의 데이터가 처리되고 있는 동안에, 편향 제어 회로(130)는 다음 k-1 번째의 데이터를 빔의 배열순(혹은 식별 번호순)으로 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 각 로직 회로(41)에 데이터 전송한다. 도 14의 예에서는, 예를 들면 빔 1 ~ 5의 k-1 번째의 데이터로서 뒤의 빔측에서부터 “01111”의 각 1 비트 데이터를 전송한다. 각 빔의 시프트 레지스터(40)는 클록 신호(CLK1)에 따라 상위측에서부터 차례로 데이터를 다음 시프트 레지스터(40)에 전송한다. 예를 들면, 빔 1 ~ 5의 k-1 번째의 데이터는 5 회의 클록 신호에 의해, 빔 1의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 “1”이 저장된다. 빔 2의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 “1”이 저장된다. 빔 3의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 “1”이 저장된다. 빔 4의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 “1”이 저장된다. 빔 5의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 “0”이 저장된다. 그리고, 편향 제어 회로(130)는 k 번째의 조사 시간이 종료되면 다음 k-1 번째의 리드 신호를 출력한다. k-1 번째의 리드 신호에 의해 각 빔의 레지스터(42)가 시프트 레지스터(40)로부터 각각의 빔의 k-1 번째의 데이터를 판독하면 된다. 이하, 마찬가지로 1 번째의 데이터 처리까지 진행하면 된다.
여기서, 도 7에 나타낸 AND 연산기(44)에 대해서는 생략해도 상관없다. 단, 로직 회로(41) 내의 각 소자 중 어느 하나가 고장나서 빔 OFF로 할 수 없는 상태에 빠진 경우 등에 AND 연산기(44)를 배치함으로써 빔을 OFF로 제어할 수 있다는 점에서 효과적이다. 또한, 도 7에서는 시프트 레지스터를 직렬로 한 1 비트의 데이터 전송 경로를 이용하고 있으나, 복수의 병렬의 전송 경로를 마련함으로써 2 비트 이상의 데이터로 제어할 수도 있어 전송의 고속화를 도모할 수 있다.
k 번째 분할 샷 공정(S128)으로서, 묘화 제어부(84)의 제어하에 묘화 기구(150)는 XY 스테이지(105)의 이동에 동기하면서 전자빔에 의한 멀티빔(20)을 이용하여 k 번째의 분할 샷을 시료(101)에 실시한다. 여기서는, k 번째의 분할 샷에 대응되는 빔으로 분할 샷을 행한다.
판정 공정(S130)으로서, 판정부(96)는 1 회분의 샷에 대응되는 복수의 분할 샷이 모두 종료되었지의 여부를 판정한다. 1 회분의 샷에 대응되는 전체 분할 샷이 종료되었다면 다음 샷으로 진행된다. 아직 종료되지 않았다면 가산 공정(S132)으로 진행된다.
가산 공정(S132)으로서, 가산부(98)는 k에 1을 가산하여 새로운 k로 한다. 그리고, k 번째 데이터 전송 공정(S122)으로 되돌아온다. 판정 공정(S130)에서 1 회의 패스분의 샷에 대응되는 복수의 분할 샷이 모두 종료될 때까지 k 번째 데이터 전송 공정(S122)부터 가산 공정(S132)까지를 반복한다.
이와 같이, 묘화 기구(150)는 당해 화소에, 동일한 화소에 연속으로 행해지는 복수의 분할 샷 중 빔 ON이 되는 복수의 대응 분할 샷을 행한다. 그리고, 도 6에서 설명한 바와 같이 조사할 화소(36)를 시프트하여 마찬가지로 당해 패스분의 샷에 대응되는 복수의 분할 샷을 행한다. 그리고, 당해 스트라이프 영역(32)의 화소(36)의 당해 패스분의 묘화가 모두 종료된 후, M 회째의 패스까지 동일하게 묘화 동작을 행하여 다중도(M)의 다중 노광을 완성시킨다. 이 때, 화소마다 각 패스에서 상이한 빔으로 노광한다.
도 15는 실시 형태 1에서의 1 샷 중의 복수의 분할 샷의 일부에 대한 빔 ON / OFF 전환 동작을 나타내는 타이밍 차트이다. 도 15에서는 예를 들면, 멀티빔을 구성하는 복수의 빔 중 1 개의 빔(빔 1)에 대해 나타내고 있다. 여기서는 예를 들면, 빔 1의 k 번째에서 (k-3) 번째까지의 분할 샷에 대해 나타내고 있다. 조사 시간 배열 데이터는 예를 들면, k 번째가 “1”, k-1 번째가 “1”, k-2 번째가 “0”, k-3 번째가 “1”인 경우를 나타내고 있다.
먼저, k 번째의 리드 신호의 입력에 의해, 개별 레지스터(42)는 저장되어 있는 k 번째의 데이터(1 비트)에 따라 ON / OFF 신호를 출력한다.
k 번째의 데이터가 ON 데이터이므로, 개별 앰프(46)(개별 앰프 1)는 ON 전압을 출력하여 빔 1용의 블랭킹 전극(24)에 ON 전압을 인가한다. 한편, 공통 블랭킹용의 로직 회로(131) 내에서는 당해 샷에서 사용하는 분할 샷의 각 분할 샷의 타이밍 데이터에 따라 ON / OFF를 전환한다. 공통 블랭킹 기구에서는 각 분할 샷의 조사 시간만큼 ON 신호를 출력한다. 당해 샷의 복수의 분할 샷이 예를 들면 512Δ, 256Δ, 64Δ, 32Δ의 각 조사 시간이 되는 4 회의 분할 샷으로 구성되는 경우, 예를 들면 Δ = 1 ns라고 하면, 1 회째의 분할 샷의 조사 시간이 512Δ = 512 ns가 된다. 2 회째의 분할 샷의 조사 시간이 256Δ = 256 ns가 된다. 3 회째의 분할 샷의 조사 시간이 64Δ = 64 ns가 된다. 4 회째의 분할 샷의 조사 시간이 32Δ = 32 ns가 된다. 로직 회로(131) 내에서는 레지스터(50)에 각 분할 샷의 타이밍 데이터가 입력되면 레지스터(50)가 k 번째의 ON 데이터를 출력하고, 카운터(52)가 k 번째의 분할 샷의 조사 시간을 카운트하여 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 15의 예에서는 개별 앰프 1이 ON이 된 후, OFF에서 ON으로 전환 시의 개별 앰프 1의 세틀링 시간(S1)을 경과한 후에 공통 앰프가 ON이 된다. 이에 따라, 개별 앰프 1의 시작 시의 불안정한 전압에서의 빔 조사를 배제할 수 있다. 그리고, 공통 앰프는 대상이 되는 k 번째의 분할 샷의 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. 한편, 개별 앰프 1이 OFF가 될 때에는, 공통 앰프가 OFF가 된 후 세틀링 시간(S2)을 경과한 후에 개별 앰프 1이 OFF가 된다. 이에 따라, 개별 앰프 1의 시작 시의 불안정한 전압에서의 빔 조사를 배제할 수 있다.
이상과 같이, 개별 블랭킹 기구(47)에 의해 각 빔의 ON / OFF 전환이 행해지는 제어와는 별도로, 공통 블랭킹 기구(213)를 이용해 멀티빔 전체에 대하여 일괄적으로 빔의 ON / OFF 제어를 행하고, k 번째의 각 분할 샷에 대응되는 조사 시간만큼 빔 ON의 상태가 되도록 블랭킹 제어를 행한다. 이에 따라, 멀티빔의 각 샷은 동일한 위치에 연속으로 조사되는 조사 시간이 상이한 복수 회의 분할 샷으로 분할된다.
따라서, 상시 ON빔(고장빔)이 존재해도 공통 블랭킹 기구(213)에 의해 건전빔과 함께 멀티빔 전체를 일괄적으로 빔 OFF로 할 수 있다. 실시 형태 1에서는 공통 블랭킹 기구(213)에 의해 각 분할 샷의 조사 시간을 제어하고 있으므로, 모든 분할 샷이 ON이 되는 상시 ON빔(고장빔)이어도 1 패스분의 모든 분할 샷의 합계 조사 시간(합계 노광 시간)은 정확하게 제어할 수 있다. 그리고, 이러한 1 패스분의 모든 분할 샷의 합계 조사 시간을 오프셋 도스량에 상당하는 시간(t')으로 하여, 모든 화소(36)에 이러한 시간(t')만큼 어느 하나의 패스의 노광으로 조사한다. 상시 ON빔(고장빔)이 사용되는 화소에 대해서는 상시 ON빔(고장빔)이 조사되는 패스의 노광으로 시간(t')만큼 조사한다. 상시 ON빔(고장빔)이 사용되지 않는 화소에 대해서는 어느 하나의 패스의 노광으로 시간(t')만큼 조사한다. 이에 따라, 상시 ON빔(고장빔)으로의 도스량과 동일한 도스량을 모든 화소(36)에 균등하게 입사시킬 수 있다. 실시 형태 1에서는 식(2)로 나타낸 바와 같이, 오프셋 도스량의 항을 이용한 임계치 모델의 조사량 계산식을 설정함으로써, 그 외의 개별적인 입사 조사량(D(x))을 연산할 수 있다. 따라서, 모든 화소(36)에 균등하게 입사되는 오프셋 도스량에 추가로 가산되는 건전빔을 사용한 개별적인 입사 조사량(D(x))으로 각 화소(36)의 토탈 도스량을 제어할 수 있다.
이상과 같이, 묘화 기구(150)는 상시 ON이 되는 고장빔을 포함하는 멀티빔을 이용하여 다중 묘화의 패스마다 각 화소(36)를 조사하는 빔을 전환하고 또한 멀티빔을 일괄적으로 블랭킹 제어하는 공통 블랭킹 기구(213)에 의해 오프셋 도스량에 상당하는 조사 시간(t')을 제어하면서, 복수의 화소(36)에, 연산된 화소(36)마다의 대응되는 입사 조사량(D(x))과 오프셋 도스량(Doff)의 합계 조사량의 빔이 조사되도록 다중 묘화한다.
도 16은 실시 형태 1에서의 블랭킹 동작을 설명하기 위한 개념도이다. 전자총(201)(방출부)으로부터 방출된 전자빔(200)은 조명 렌즈(202)에 의해 대략 수직으로 성형 애퍼처 어레이 기판(203) 전체를 조명한다. 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에는 직사각형의 복수의 홀(개구부)이 형성되고, 전자빔(200)은 모든 복수의 홀(22)이 포함되는 영역을 조명한다. 복수의 홀(22)의 위치에 조사된 전자빔(200)의 각 일부가 이러한 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 홀(22)을 각각 통과함으로써, 예를 들면 직사각형 형상의 복수의 전자빔(멀티빔)(20a ~ e)이 형성된다. 이러한 멀티빔(20a ~ e)은 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 각각 대응되는 블랭커(제1 편향기 : 개별 블랭킹 기구) 내를 통과한다. 이러한 블랭커는 각각 적어도 개별적으로 통과하는 전자빔(20)을 분할 샷의 설정된 묘화 시간(조사 시간)+α 동안에는 개별 레지스터(42)에 따라 빔 ON, 그 이외는 빔 OFF의 상태를 유지한다. 전술한 바와 같이, 각 분할 샷의 조사 시간은 편향기(212)(공통 블랭킹 기구(213))에 의해 제어된다.
블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)를 통과한 멀티빔(20a ~ e)은 축소 렌즈(205)에 의해 축소되고, 제한 애퍼처 기판(206)에 형성된 중심의 홀을 향해 진행된다. 여기서, 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 블랭커에 의해 편향된 전자빔(20)은 제한 애퍼처 기판(206)(블랭킹 애퍼처 부재)의 중심의 홀로부터 위치가 벗어나, 제한 애퍼처 기판(206)에 의해 차폐된다. 한편, 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 블랭커에 의해 편향 되지 않은 전자빔(20)은 편향기(212)(공통 블랭킹 기구(213))에 의해 편향되지 않는다면 도 1에 나타낸 바와 같이 제한 애퍼처 기판(206)의 중심의 홀을 통과한다. 이러한 개별 블랭킹 기구(47)의 ON / OFF와 공통 블랭킹 기구(213)의 ON / OFF의 조합에 의해 블랭킹 제어가 행해져, 빔의 ON / OFF가 제어된다. 이와 같이, 제한 애퍼처 기판(206)은 개별 블랭킹 기구(47) 혹은 공통 블랭킹 기구(213)에 의해 빔 OFF의 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐한다. 그리고, 빔 ON이 되고 나서 빔 OFF가 될 때까지 형성된 제한 애퍼처 기판(206)을 통과한 빔에 의해 1 회분의 패스의 샷을 추가로 분할한 복수의 분할 샷의 각 빔이 형성된다. 제한 애퍼처 기판(206)을 통과한 멀티빔(20)은 대물 렌즈(207)에 의해 초점이 맞춰져 원하는 축소율의 패턴상이 되어, 편향기(208) 및 편향기(209)에 의해 제한 애퍼처 기판(206)을 통과한 각 빔(멀티빔(20) 전체)이 동일 방향으로 일괄적으로 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 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 홀의 배열 피치에 전술한 원하는 축소율을 곱한 피치로 나열되게 된다.
이상과 같이, 실시 형태 1에 따르면 멀티빔에 상시 ON빔(고장빔)이 발생한 경우에도 화소마다의 노광 시간의 합계를 상시 ON빔에 의한 노광을 포함할지 포함하지 않을지에 관계없이 원하는 값으로 하는 것과 같은 고정밀도의 조사 시간 제어가 가능하다. 따라서, 패턴의 치수와 위치의 정밀도를 높일 수 있다.
실시 형태 1에서는, 상시 ON빔이 없으면 노광을 행하지 않는, 패턴이 존재하지 않는 화소에 대해서도 오프셋 도스분의 노광을 행한다. 이 때문에, 상시 ON빔이 있는 경우에 실시 형태 1의 방법을 이용하면 패턴이 없는 장소와 있는 장소의 노광량의 차(콘트라스트)가 저하되어, 특히 미소 패턴의 해상성이 저하될 가능성이 있다. 콘트라스트 저하의 비율은 대략 m/M이다. 패스 수(M)를 늘리면 오프셋 도스를 낮춰 노광량의 콘트라스트의 저하를 억제할 수 있으나, 블랭킹 애퍼처 어레이로의 데이터 전송량과 전송 시간이 증가한다. 전송 시간이 노광 시간을 상회하면 묘화 시간이 지연된다. 그래서 실시 형태 2에서는 패스 수(M)를 늘리는 것 이외의 방법으로 오프셋 도스를 낮춰 콘트라스트 저하를 더 억제하는 방법을 설명한다.
실시 형태 2.
실시 형태 1에서는 각 화소(36)를 다중 노광의 패스 단위로 빔을 전환하는, 바꾸어 말하면 동일한 패스 내에서는 동일한 빔을 사용하여 노광하는 경우에 대해 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 실시 형태 2에서는 화소(36)마다 동일한 패스 내에서 빔을 전환하는 구성에 대해 설명한다.
도 17은 실시 형태 2에서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도이다. 도 17에서 제어 계산기(110) 내에 추가로 특정부(72), 특정부(74), 할당부(76), 소트 처리부(78), 판정부(92) 및 빔 시프트 처리부(94)가 배치된 점 이외에는 도 1과 동일하다.
패턴 면적 밀도(ρ) 연산부(60), 근접 효과 보정 조사 계수(Dp) 연산부(62), 화소 내 패턴 면적 밀도(ρ’) 연산부(64) 및 조사량(D) 연산부(66)에 의해 입사 조사량 연산부(61)가 구성된다. 패턴 면적 밀도(ρ) 연산부(60), 근접 효과 보정 조사 계수(Dp) 연산부(62), 화소 내 패턴 면적 밀도(ρ’) 연산부(64), 조사량(D) 연산부(66), 조사 시간(t) 연산부(68), 배열 가공부(70), 검출부(71), 노광 순서 설정부(73), 오프셋 도스 산출부(75), 조사 시간(ti) 결정부(77), 계조치(N) 산출부(86), 결정부(88), 데이터 생성부(90), 판정부(96), 가산부(98), 전송 처리부(82), 묘화 제어부(84), 특정부(72), 특정부(74), 할당부(76), 소트 처리부(78), 판정부(92) 및 빔 시프트 처리부(94)와 같은 일련의 '~ 부'는 처리 회로를 가지며, 그 처리 회로로서 전기 회로, 컴퓨터, 프로세서, 회로 기판, 양자 회로 혹은 반도체 장치 등을 이용할 수 있다. 또한, 각 '~ 부'는 공통되는 처리 회로(동일한 처리 회로)를 이용해도 된다. 혹은, 상이한 처리 회로(별도의 처리 회로)를 이용해도 된다. 패턴 면적 밀도(ρ) 연산부(60), 근접 효과 보정 조사 계수(Dp) 연산부(62), 화소 내 패턴 면적 밀도(ρ’) 연산부(64), 조사량(D) 연산부(66), 조사 시간(t) 연산부(68), 배열 가공부(70), 검출부(71), 노광 순서 설정부(73), 오프셋 도스 산출부(75), 조사 시간(ti) 결정부(77), 계조치(N) 산출부(86), 결정부(88), 데이터 생성부(90), 판정부(96), 가산부(98), 전송 처리부(82), 묘화 제어부(84), 특정부(72), 특정부(74), 할당부(76), 소트 처리부(78), 판정부(92) 및 빔 시프트 처리부(94)에 입출력되는 정보 및 연산 중인 정보는 메모리(112)에 그때마다 저장된다.
도 18은 실시 형태 2에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타내는 순서도이다. 도 18에서 실시 형태 2에서의 묘화 방법은 노광 순서 설정 공정(S82)과 다중 노광의 패스마다의 조사 시간 결정 공정(S110)의 사이에 화소마다의 기준빔 특정 공정(S102)과, 전환빔 특정 공정(S104)과, 분할 샷 할당 공정(S106)과, 소트 처리 공정(S108)이 추가된 점, 및 k 번째 데이터 전송 공정(S122)과 k 번째 분할 샷 공정(S128)의 사이에 판정 공정(S124)과 빔 전환 공정(S126)이 추가된 점 이외에는 도 8과 동일하다. 화소마다의 기준빔 특정 공정(S102)과, 전환빔 특정 공정(S104)과, 분할 샷 할당 공정(S106)과, 소트 처리 공정(S108)의 일련의 공정은 오프셋 도스 산출 공정(S84)과, 화소마다의 보정 조사량 산출 공정(S86)과, 래스터화 공정(S88)과, 화소마다의 조사량 산출 공정(조사 시간 산출 공정)(S90)의 일련의 공정과 병렬 혹은 직렬로 실시된다. 단, 후술하는 바와 같이 분할 샷 할당 공정(S106)에서 이용하는 할당 규칙을 이용하여 오프셋 도스량을 계산하는 오프셋 도스 산출 공정(S84)을 실시할 필요가 있다.
이하, 특별히 설명하지 않는 점은 실시 형태 1의 내용과 동일하다.
상시 ON빔 검출 공정(S80)과 노광 순서 설정 공정(S82)의 내용은 실시 형태 1과 동일하다.
화소마다의 기준빔 특정 공정(S102)으로서, 특정부(72)는 화소(36)마다 당해 화소에 빔을 조사할 기준빔을 특정한다. 멀티빔 묘화에서는 도 4 ~ 도 6에서 설명한 바와 같이 화소를 이동시키면서 트래킹 사이클을 반복함으로써 스트라이프 영역(32)의 묘화를 진행시켜 간다. 어느 화소(36)를 멀티빔 중 어느 빔이 담당할지는 묘화 시퀀스에 의해 정해진다. 특정부(70)는 노광 순서 정보를 독출하여 패스마다 또한 화소(36)마다 묘화 시퀀스에 의해 정해진 패스마다의 당해 화소(36)의 빔을 기준빔으로서 특정한다. 도 6의 예에서는, 예를 들면 좌표(1, 3)의 빔(1)이 당해 패스의 샷(복수의 분할 샷)에서의 주목 그리드(29)의 최하단 오른쪽에서 1 번째의 화소의 기준빔으로서 특정되게 된다.
전환빔 특정 공정(S104)으로서, 특정 회로(74)는 화소(36)마다 멀티빔의 일괄 편향에 의해 전환 가능한 빔을 당해 화소에 빔을 조사할 전환빔으로서 특정한다.
도 19(a)와 도 19(b)는 실시 형태 2에서의 복수의 분할 샷의 도중에서의 빔 전환을 설명하기 위한 도면이다. 도 19(a)의 예에서는, 5×5의 멀티빔(20)을 이용하여 시료에 멀티빔(20)을 샷하는 경우의 일례를 나타내고 있다. 예를 들면, 주목 그리드(29)의 최상단 왼쪽에서 1 번째의 화소(36)를 멀티빔(20) 중 빔(a)이 기준빔으로서 담당하는 경우를 나타내고 있다. 빔(a)은 한 번에 조사 가능한 조사 영역(34)을 조사하는 5×5의 멀티빔(20) 중 위에서 2 단째 왼쪽에서 2 열째의 빔을 나타낸다. 복수의 분할 샷 중 예를 들면 1 번째의 분할 샷 ~ 8 번째의 분할 샷을 빔(a)이 담당하여 행한 후, 5×5의 멀티빔(20)을 편향기(209)에 의해 1 빔 피치분만큼 도 19(a)가 나타내는 상방으로 일괄 편향에 의해 빔 조사 위치를 시프트한다. 이에 따라, 도 19(b)에 나타낸 바와 같이 주목 그리드(29)의 최상단 왼쪽에서 1 번째의 화소(36)는 빔(a)에서 빔(b)으로 전환된다. 그리고, 복수의 분할 샷 중 나머지의 분할 샷을 빔(b)이 담당한다. 이에 따라, 주목 그리드(29)의 최상단 왼쪽에서 1 번째의 화소(36)는 빔(a)과 빔(b)의 2 개의 빔에 의해 다중 노광되게 된다. 빔(a)을 성형하는 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 홀(22)(애퍼처)의 직경이 설계값에 대하여 가공 오차가 발생한 경우에도 빔(b)을 중첩하여 조사함으로써 빔 전류량의 오차를 평균화할 수 있다. 그 결과, 당해 화소로의 도스량 오차를 저감시킬 수 있다. 예를 들면, 빔(a)과 빔(b)의 2 개의 빔으로 조사함으로써, 빔(a)만으로 조사하는 경우에 비해 이러한 화소(36)에 조사되는 빔 전류의 불균일의 통계 오차를 저감시킬 수 있다. 예를 들면, 2 개의 빔 간에 조사 시간을 동일하게 할 수 있다면, 빔 전류의 불균일의 통계 오차를 1/2(1/2) 배로 저감시킬 수 있다. 도 19(a)와 도 19(b)에서는 기준빔(빔(a))이 먼저 분할 샷을 행하는 경우를 설명하였으나, 후술하는 바와 같이 전환빔(빔(b))이 먼저 분할 샷을 행해도 상관없다.
또한, 도 19(a)와 도 19(b)의 예에서는 5×5의 멀티빔(20)을 편향기(209)에 의해 1 빔 피치분만큼 상방(y 방향)으로 일괄 편향시키는 경우를 나타냈으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 5×5의 멀티빔(20)을 편향기(209)에 의해 1 빔 피치분만큼 좌측(x 방향)으로 일괄 편향시켜도 된다. 혹은 예를 들면, 5×5의 멀티빔(20)을 편향기(209)에 의해 1 빔 피치분만큼 우측(-x 방향)으로 일괄 편향시켜도 된다. 혹은 예를 들면, 5×5의 멀티빔(20)을 편향기(209)에 의해 1 빔 피치분만큼 하방(-y 방향)으로 일괄 편향시켜도 된다. 또한, 빔의 시프트량도 1 빔 피치분에 한정되지 않는다. 2 빔 피치 이상이어도 된다. 빔의 시프트량이 편향기(209)로 편향 가능한 빔 피치의 정수배라면 어느 하나의 빔으로 전환할 수 있다.
분할 샷 할당 공정(S106)으로서, 할당부(76)는 멀티빔(20)의 1 개의 빔당 시료(101)의 화소(36)(단위 조사 영역)마다, 1 회의 샷당 최대 조사 시간(Ttr)의 샷이 분할된, 동일한 화소(36)에 연속으로 행해지는 조사 시간이 상이한 복수의 분할 샷의 각 분할 샷을 멀티빔(20)의 일괄 편향에 의해 전환 가능한 복수의 빔 중 적어도 1 개에 할당한다. 실시 형태 2에서는 예를 들면, 복수의 분할 샷의 각 분할 샷을 멀티빔(20)의 일괄 편향에 의해 전환 가능한 복수의 빔 중 어느 하나에 할당한다.
도 20(a)와 도 20(b)는 실시 형태 2에서의 복수의 분할 샷과 빔의 할당의 일례를 나타내는 도면이다. 실시 형태 2에서는 실시 형태 1과 마찬가지로 1 회분의 패스의 샷의 최대 조사 시간(Ttr)을 동일한 위치에 연속으로 조사되는 조사 시간이 상이한 n 회의 분할 샷으로 분할한다. 도 20(a)에 나타낸 바와 같이 n 회의 분할 샷은 실시 형태 1과 마찬가지로 512Δ(= 29Δ), 256Δ(= 28Δ), 128Δ(= 27Δ), 64Δ(= 26Δ), 32Δ(= 25Δ), 16Δ(= 24Δ), 8Δ(= 23Δ), 4Δ(= 22Δ), 2Δ(= 21Δ), Δ(= 20Δ) 중 어느 하나의 조사 시간을 가진다. 즉, 1 회분의 패스의 멀티빔의 샷은 512Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 256Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 128Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 64Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 32Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 16Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 8Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 4Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 2Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷으로 분할된다.
따라서, 각 화소(36)에 조사할 임의의 조사 시간(ti(x))(= NΔ)은 실시 형태 1에서 설명한 바와 같이 이러한 512Δ(= 29Δ), 256Δ(= 28Δ), 128Δ(= 27Δ), 64Δ(= 26Δ), 32Δ(= 25Δ), 16Δ(= 24Δ), 8Δ(= 23Δ), 4Δ(= 22Δ), 2Δ(= 21Δ), Δ(= 20Δ) 및 0 중 적어도 1 개의 조합에 의해 정의할 수 있다.
도 20(a)와 도 20(b)에서 어느 화소에서는 상시 ON빔에 의한 노광 시간의 합계는 640Δ 또는 383Δ이다. 이들 중 큰 편의 시간을 tо로 한다. 도 20(a)와 도 20(b)의 예에서는 tо = 640Δ이다. 이를 이용하여 오프셋 도스 산출 공정(S84)으로서, 오프셋 도스 산출부(75)는 오프셋 도스량을 다음의 식(6)으로 산출한다. 바꾸어 말하면, 오프셋 도스 산출부(75)는 다중 묘화의 패스마다 상시 ON이 되는 고장빔을 포함하는 멀티빔을 이용하여 시료의 묘화 영역이 멀티빔 중 1 개의 빔당 단위 조사 영역 사이즈로 분할된 복수의 화소의 각 화소를 조사하는 빔을 전환하는 경우에, 각 화소를 조사하는 1 회의 패스당 전환에 이용할 미리 설정된 복수의 빔의 각 노광 시간 중 최대값(tо)에 상당하는 도스량(tо·J/M)에 1 개의 소영역을 노광하는 고장빔의 최대수(m)를 곱한 복수의 화소 모두에 조사될 오프셋 도스량(Doff)을 연산한다.
(6)
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할당부(76)는 각 화소(36)에 대해 예를 들면 512Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷을 전환빔(빔(b))에 할당한다. 256Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷을 기준빔(빔(a))에 할당한다. 128Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷을 전환빔(빔(b))에 할당한다. 64Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 32Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 16Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 8Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 4Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 2Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷을 기준빔(빔(a))에 할당한다.
어느 분할 샷을 기준빔에 할당하고 어느 분할 샷을 전환빔에 할당할지는 미리 설정해 두면 된다. 여기서는, 화소에 각각 특정된 실제의 기준빔과 실제의 전환빔에 복수의 분할 샷을 할당하면 된다. n 회의 분할 샷에 의한 노광에서 빔 전류의 불균일이 화소(36)를 노광하는 도스에 기여하는 비율은 각 회의 분할 샷의 조사 시간(노광 시간)에 비례한다. 따라서, 빔마다의 빔 전류의 불균일을 저감시킨다는 의미에서는 긴 조사 시간(노광 시간)을 가지는 분할 샷을 복수의 빔에 할당하는 편이 효과적이다. 도 20(a)의 예에서는 조사 시간(노광 시간)이 긴, 예를 들면 상위 3 개인 512Δ, 256Δ, 128Δ의 분할 샷당 복수 빔을 이용하는 것은 효과가 크지만, 반대로 64Δ 이하의 분할 샷당 복수 빔을 이용하는 것은 효과가 작다. 따라서, 실시 형태 2에서는 조사 시간(노광 시간)이 긴 상위의 분할 샷에 대해 빔을 전환한다.
소트 처리 공정(S108)으로서, 소트 처리부(78)는 분할 샷의 실시 순서를 빔 단위로 정리하도록 소트 처리한다. 빔 단위로 정리함으로써, 빔의 전환 동작을 줄일 수 있어 묘화 시간을 단축시킬 수 있다. 도 20(b)의 예에서는 전환빔(빔(b))이 담당하는 분할 샷을 먼저 정리하고, 그 후에 기준빔(빔(a))이 담당하는 분할 샷이 이어진다. 구체적으로는, 512Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷(전환빔(빔(b))), 128Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷(전환빔(빔(b))), 256Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷(기준빔(빔(a))), 64Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷(기준빔(빔(a))), 32Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷(기준빔(빔(a))), 16Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷(기준빔(빔(a))), 8Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷(기준빔(빔(a))), 4Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷(기준빔(빔(a))), 2Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷(기준빔(빔(a))) 및 Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷(기준빔(빔(a)))의 순으로 소트 처리한다.
도 20(b)의 예에서는 동일한 빔이 담당하는 복수의 분할 샷 내에서 조사 시간(tk)이 긴 분할 샷이 먼저 실시되도록 나타내고 있으나, 이에 한정되지 않는다. 동일한 빔이 담당하는 복수의 분할 샷 내에서 조사 시간(tk)이 짧은 분할 샷이 먼저 실시되어도 된다. 혹은, 동일한 빔이 담당하는 복수의 분할 샷 내에서 조사 시간(tk)이 랜덤이 되는 순서로 분할 샷이 실시되어도 된다.
다중 노광의 패스마다의 조사 시간 결정 공정(S110)부터 k 번째 데이터 전송 공정(S122)까지의 각 공정의 내용은 실시 형태 1과 동일하다. 단, 조사 시간 배열 데이터 가공 공정(S118)에 있어서, 또한 1 개의 샷 내에서도 소트 처리 공정(S108)에 의해 분할 샷의 순서가 바뀌어 있으므로, 각 화소(36)의 조사 시간 배열 데이터에 대해 이러한 순서도 바꿔넣는다.
판정 공정(S124)으로서, 판정부(92)는 데이터 전송된 k 번째의 분할 샷의 데이터가 k' 번째의 데이터인지의 여부를 판정한다. 도 20(b)의 예에서는, 1, 2 번째의 분할 샷을 전환빔(빔(b))이 실시하고, 3 번째의 분할 샷 이후를 기준빔(빔(a))이 실시하게 되므로, k' = 3이 설정되게 된다. k 번째의 분할 샷의 데이터가 k' 번째의 데이터라면 빔 전환 공정(S126)으로 진행된다. k 번째의 분할 샷의 데이터가 k' 번째의 데이터가 아니라면 k 번째 분할 샷 공정(S128)으로 진행된다.
조사 시간이 짧은 분할 샷부터 차례로 행하는 경우에는, 1 ~ 8 번째의 분할 샷을 기준빔(빔(a))이 실시하고, 9 번째의 분할 샷 이후를 전환빔(빔(b))이 실시하게 되므로, k' = 9가 설정되게 된다.
빔 전환 공정(S126)으로서, 빔 시프트 처리부(94)는 데이터 전송된 k 번째의 분할 샷의 데이터가 k' 번째의 데이터인 경우, 전술한 기준빔과 전환빔의 일방에서 타방으로 각 화소에 조사하는 빔이 전환되도록 멀티빔(20) 전체를 일괄 편향시키기 위한 빔 시프트 신호를 편향 제어 회로(130)에 출력한다. 편향 제어 회로(130)는 DAC 앰프(132)에 멀티빔(20) 전체를 일괄 편향시키기 위한 편향 신호를 출력한다. 그리고, DAC 앰프(132)는 이러한 디지털 신호의 편향 신호를 아날로그의 편향 전압으로 변환한 후에 편향기(209)에 인가한다. 이에 따라, 도 19(b)에 나타낸 바와 같이 편향기(209)가 멀티빔(20) 전체를 일괄 편향시켜 패스마다 복수의 분할 샷 중 일부의 분할 샷과 다른 분할 샷의 사이에서 각 화소(36)를 조사하는 빔을 다른 빔으로 전환한다. 여기서는 각 화소를 조사하는 빔을 기준빔과 전환빔의 일방에서 타방으로 전환한다. 도 20(b)의 예에서는, 전환빔(빔(b))이 담당하는 분할 샷이 먼저 실시되므로, 3 번째의 분할 샷의 데이터를 따라 분할 샷을 행할 때에 전환빔(빔(b))에서 기준빔(빔(a))으로 전환한다.
k 번째 분할 샷 공정(S128) 이후의 공정은 실시 형태 1과 동일하다.
이상과 같이, 실시 형태 2에서는 패스마다 멀티빔의 일괄 편향에 의해 각 화소(36)를 조사하는 빔을 복수의 분할 샷 중 일부의 분할 샷을 행한 후에 다른 빔으로 전환하여, 복수의 분할 샷 중 다른 분할 샷을 행한다. 이에 따라, 상시 ON빔(고장빔)에 의한 콘트라스트 저하의 비율을 m/M에서 대략 m/2M으로 줄일 수 있다. 정확하게는, 결함빔으로의 노광 시간의 총합(tо·m)과 노광 시간의 총합(M·tmax)의 비(tо/tmax)(m/M)로 할 수 있다. 도 20(a)와 도 20(b)의 할당에서는 tо = 640Δ이기 때문에, 상시 ON빔에 의한 콘트라스트 저하의 비율은(640Δ/1023Δ)(m/M) = 0.6(m/M)이 된다. 이는 실시 형태 1에서의 콘트라스트의 저하 비율(m/M)에 비해 4 할 작다.
전술한 예에서는 1 패스 내에서 2 개의 빔으로 전환하는 경우를 나타냈으나, 이에 한정되지 않는다. N 개(N은 2 이상의 정수)의 빔으로 전환해도 된다. 이에 따라, 상시 ON빔(고장빔)의 영향을 tmax·m/M에서 tmax·m/(N·M)으로 줄일 수 있다.
도 21(a) 내지 도 21(d)는 실시 형태 2에서의 복수의 분할 샷의 도중에서의 빔 전환을 설명하기 위한 다른 일례를 나타내는 도면이다. 도 21(a)의 예에서는, 5×5의 멀티빔(20)을 이용하여 시료에 멀티빔(20)을 샷하는 경우의 일례를 나타내고 있다. 예를 들면, 주목 그리드(29)의 최상단 왼쪽에서 1 번째의 화소(36)를 멀티빔(20) 중 빔(a)이 기준빔으로서 담당하는 경우를 나타내고 있다. 빔(a)은 한 번에 조사 가능한 조사 영역(34)을 조사하는 5×5의 멀티빔(20) 중 위에서 2 단째 왼쪽에서 2 열째의 빔을 나타낸다. 복수의 분할 샷 중 예를 들면 1 ~ 7 번째의 분할 샷을 빔(a)이 담당하여 행한 후, 5×5의 멀티빔(20)을 편향기(209)에 의해 1 빔 피치분만큼 도 21(a)가 나타내는 상방으로 일괄 편향에 의해 빔 조사 위치를 시프트한다. 이에 따라, 도 21(b)에 나타낸 바와 같이 주목 그리드(29)의 최상단 왼쪽에서 1 번째의 화소(36)는 빔(a)에서 빔(b)으로 전환된다. 그리고, 복수의 분할 샷 중 8, 9 번째의 분할 샷을 빔(b)이 담당하여 행한 후, 5×5의 멀티빔(20)을 편향기(209)에 의해 1 빔 피치분만큼 도 21(b)가 나타내는 좌측으로 일괄 편향에 의해 빔 조사 위치를 시프트한다. 이에 따라, 도 21(c)에 나타낸 바와 같이 주목 그리드(29)의 최상단 왼쪽에서 1 번째의 화소(36)는 빔(b)에서 빔(c)으로 전환된다. 그리고, 복수의 분할 샷 중 10, 11 번째의 분할 샷을 빔(c)이 담당하여 행한 후, 5×5의 멀티빔(20)을 편향기(209)에 의해 1 빔 피치분만큼 도 21(c)가 나타내는 하방으로 일괄 편향에 의해 빔 조사 위치를 시프트한다. 이에 따라, 도 21(d)에 나타낸 바와 같이 주목 그리드(29)의 최상단 왼쪽에서 1 번째의 화소(36)는 빔(c)에서 빔(d)으로 전환된다. 그리고, 나머지의 분할 샷을 빔(d)이 담당한다. 이에 따라, 주목 그리드(29)의 최상단 왼쪽에서 1 번째의 화소(36)는 빔(a ~ d)의 4 개의 빔에 의해 다중 노광되게 된다. 빔(a)을 성형하는 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 홀(22)(애퍼처)의 직경이 설계값에 대하여 가공 오차가 발생한 경우에도 빔(b, c, d)을 중첩하여 조사함으로써 빔 전류량의 오차의 평균화를 더 진행시킬 수 있다. 그 결과, 당해 화소로의 도스량 오차를 저감시킬 수 있다. 예를 들면, 빔(a ~ d)의 4 개의 빔으로 조사함으로써, 빔(a)만으로 조사하는 경우에 비해 이러한 화소(36)에 조사되는 상시 ON빔(고장빔)의 영향을 1/4로 저감시킬 수 있다.
도 21(a) 내지 도 21(d)의 예에서는 기준빔(빔(a)), 전환빔(빔(b)), 전환빔(빔(c)), 전환빔(빔(d))의 순으로 분할 샷을 행하는 경우를 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 후술하는 바와 같이 전환빔(빔(d)), 전환빔(빔(c)), 전환빔(빔(b)), 기준빔(빔(a))의 순으로 분할 샷을 행해도 상관없다.
도 22(a)와 도 22(b)는 실시 형태 2에서의 복수의 분할 샷과 빔의 할당의 다른 일례를 나타내는 도면이다. 여기서는 복수의 분할 샷 중 적어도 1 개의 분할 샷이 복수의 서브 분할 샷으로 분할된다. 도 22(a)의 예에서는, 도 20(a)에 나타낸 복수의 분할 샷 중 최상위인 512Δ의 조사 시간을 가지는 분할 샷이 4 개의 서브 분할 샷으로 분할되고, 상위 2 번째인 256Δ의 조사 시간을 가지는 분할 샷이 2 개의 서브 분할 샷으로 분할되는 경우를 나타낸다. 즉, 도 22(a)의 예에서는 상위 1, 2 번째의 조사 시간을 가지는 분할 샷을 상위 3 번째의 128Δ의 조사 시간을 가지는 분할 샷과 동일한 128Δ의 조사 시간을 가지는 6 개의 서브 분할 샷으로 분할한다. 그리고, 4 개의 빔(a, b, c, d)으로 배분한다. 그 외에는 도 20(a)와 동일하다.
도 22(a)의 예를 이용하는 경우, 전환빔 특정 공정(S104)에서 특정부(74)는 화소(36)마다 기준빔(빔(a))에 대하여 3 개의 전환빔(빔(b), 빔(c), 빔(d))을 특정한다.
그리고, 분할 샷 할당 공정(S106)에서 할당부(76)는 각 화소에 대해 예를 들면 512Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷을 분할한 128Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 4 개의 서브 분할 샷 중 1 번째를 전환빔(빔(d))에 할당한다. 128Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 4 개의 서브 분할 샷 중 2 번째를 전환빔(빔(c))에 할당한다. 128Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 4 개의 서브 분할 샷 중 3 번째를 전환빔(빔(b))에 할당한다. 128Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 4 개의 서브 분할 샷 중 4 번째를 전환빔(빔(a))에 할당한다. 256Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷을 분할한 128Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 2 개의 서브 분할 샷의 일방을 전환빔(빔(d))에 할당한다. 128Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 2 개의 서브 분할 샷의 타방을 기준빔(빔(c))에 할당한다. 128Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷을 전환빔(빔(b))에 할당한다. 64Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 32Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 16Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 8Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 4Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 2Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷을 기준빔(빔(a))에 할당한다.
어느 분할 샷을 기준빔에 할당하고 어느 분할 샷을 전환빔에 할당할지는 미리 설정해 두면 된다. 여기서는, 화소에 각각 특정된 실제의 기준빔과 실제의 전환빔에 복수의 분할 샷 및 복수의 서브 분할 샷을 할당하면 된다.
도 20(a)와 도 20(b)에서 어느 화소에서의 상시 ON빔의 노광 시간의 최대값(tо)은 256Δ이다. 이는 1023Δ의 대략 1/N이다. 시간(tо)을 이용하여 오프셋 도스 산출 공정(S84)으로서, 오프셋 도스 산출부(75)는 오프셋 도스를 식(5)를 이용하여 산출한다.
소트 처리 공정(S108)에서 소트 처리부(78)는 분할 샷의 실시 순서를 빔 단위로 정리하도록 소트 처리한다. 빔 단위로 정리함으로써, 빔의 전환 동작을 줄일 수 있어 묘화 시간을 단축시킬 수 있다. 도 22(b)의 예에서는 전환빔(빔(d)), 전환빔(빔(c)), 전환빔(빔(b)), 기준빔(빔(a))의 순으로 담당하는 분할 샷이 이어진다.
서브 분할 샷을 이용함으로써, 도 22(b)에 나타낸 바와 같이 기준빔(빔(a))의 합계 조사 시간은 255Δ가 되고, 전환빔(빔(b))의 합계 조사 시간은 256Δ가 되고, 전환빔(빔(c))의 합계 조사 시간은 256Δ가 되고, 전환빔(빔(d))의 합계 조사 시간은 256Δ가 된다. 따라서, 할당된 빔 간에 당해 화소(36)에 조사되는 조사 시간의 합계를 보다 균일에 가까워지게 할 수 있다.
또한, 판정 공정(S124)에서 판정부(92)는 데이터 전송된 k 번째의 분할 샷의 데이터가 k' 번째의 데이터인지의 여부를 판정한다. 도 22(b)의 예에서는, 1, 2 번째의 분할 샷을 전환빔(빔(d))이 실시하고, 3, 4 번째의 분할 샷을 전환빔(빔(c))이 실시하고, 5, 6 번째의 분할 샷을 전환빔(빔(b))이 실시하고, 7 번째의 분할 샷 이후를 기준빔(빔(a))이 실시하게 되므로, k' = 3, 5, 7이 설정되게 된다. k 번째의 분할 샷의 데이터가 k' 번째의 데이터라면 빔 전환 공정(S126)으로 진행된다. k 번째의 분할 샷의 데이터가 k' 번째의 데이터가 아니라면 k 번째 분할 샷 공정(S128)으로 진행된다.
조사 시간이 짧은 분할 샷부터 차례로 행하는 경우에는, 1 ~ 8 번째의 분할 샷을 기준빔(빔(a))이 실시하고, 9, 10 번째의 분할 샷 이후를 전환빔(빔(b))이 실시하고, 11, 12 번째의 분할 샷 이후를 전환빔(빔(c))이 실시하고, 13, 14 번째의 분할 샷 이후를 전환빔(빔(d))이 실시하게 되므로, k' = 9, 11, 13이 설정되게 된다.
그리고, 빔 전환 공정(S126)에서 빔 시프트 처리부(94)는 도 21(a) 내지 도 21(d)에 나타낸 바와 같이 멀티빔(20) 전체를 일괄 편향시켜 각 화소를 조사하는 빔을 기준빔과 3 개의 전환빔의 사이에서 차례로 전환한다. 도 22(b)의 예에서는, 전환빔(빔(d)), 전환빔(빔(c)), 전환빔(빔(b)), 기준빔(빔(a))의 순으로 분할 샷이 실시되므로, 3 번째의 분할 샷의 데이터를 따라 분할 샷을 행할 때에 전환빔(빔(d))에서 기준빔(빔(c))으로 전환한다. 마찬가지로, 5 번째의 분할 샷의 데이터를 따라 분할 샷을 행할 때에 전환빔(빔(c))에서 기준빔(빔(b))으로 전환한다. 마찬가지로, 7 번째의 분할 샷의 데이터를 따라 분할 샷을 행할 때에 전환빔(빔(b))에서 기준빔(빔(a))으로 전환한다.
이상과 같이, 실시 형태 2에 따르면 상시 ON빔(고장빔)에 의한 조사량의 콘트라스트의 저하의 비율을 실시 형태 1의 m/M에서 대략 m/(N·M)으로 줄일 수 있다.
이상, 구체예를 참조하여 실시 형태에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이들 구체예에 한정되지 않는다.
또한, 장치 구성 또는 제어 방법 등 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않은 부분 등에 대해서는 기재를 생략하였으나, 필요한 장치 구성 또는 제어 방법을 적절히 선택하여 이용할 수 있다. 예를 들면, 묘화 장치(100)를 제어하는 제어부 구성에 대해서는 기재를 생략하였으나, 필요한 제어부 구성을 적절히 선택하여 이용하는 것은 말할 필요도 없다.
그 외에 본 발명의 요소를 구비하며 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 방법은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명의 몇 개의 실시 형태를 설명하였으나, 이들 실시 형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규 실시 형태는 그 외의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태 또는 그 변형은 발명의 범위 또는 요지에 포함되고, 또한 특허 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등 범위에 포함된다.

Claims (11)

  1. 다중 묘화의 1 회의 패스당 멀티빔의 최대 조사 시간에 상당하는 1 개의 빔의 도스량에, 시료의 묘화 영역이 멀티빔 중 1 개의 빔당 단위 조사 영역 사이즈로 분할된 복수의 소영역 중 1 개를 노광하는 상시 ON이 되는 고장빔의 최대수를 곱한 상기 복수의 소영역 모두에 조사될 오프셋 도스량을 연산하고,
    소영역마다 상기 오프셋 도스량 외에 조사하기 위한 입사 조사량을 연산하고,
    상시 ON이 되는 고장빔을 포함하는 멀티빔을 이용하여, 다중 묘화의 패스마다 각 소영역을 조사하는 빔을 전환하고 또한 상기 멀티빔을 일괄적으로 블랭킹 제어하는 공통 블랭킹 기구에 의해 상기 오프셋 도스량에 상당하는 조사 시간을 제어하면서, 상기 복수의 소영역에, 연산된 소영역마다의 대응되는 입사 조사량과 상기 오프셋 도스량의 합계 조사량의 빔이 조사되도록 다중 묘화하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    전방 산란의 도스량의 항과 후방 산란의 도스량의 항과 오프셋 도스량의 항을 이용한 임계치 모델의 조사량 계산식을 풂으로써 얻어진 값을 이용하여 상기 입사 조사량이 취득되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다중 묘화의 각 패스의 멀티빔의 샷은 각각 연속으로 조사되는 복수의 분할 샷으로 분할되고,
    패스마다 상기 멀티빔의 일괄 편향에 의해 각 소영역을 조사하는 빔을 상기 복수의 분할 샷 중 일부의 분할 샷을 행한 후에 다른 빔으로 전환하여, 상기 복수의 분할 샷 중 다른 분할 샷을 행하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 멀티빔 중에서 상시 ON이 되는 상기 고장빔을 검출하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    노광 순서 정보를 입력하여 상기 고장빔으로 노광되는 상기 다중 묘화의 복수의 패스 중 해당 패스 및 해당 소영역의 정보를 취득하고,
    상기 고장빔으로 노광되는 상기 다중 묘화의 상기 해당 패스 및 상기 해당 소영역의 상기 정보를 이용하여 소영역마다 각 패스의 조사 시간을 결정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 다중 묘화의 복수의 패스 중 보다 많은 패스의 조사 시간이 1 개의 소영역에 빔을 조사 가능한 최대 조사 시간을 상기 다중 묘화의 다중도로 나눈 시간이 되도록 결정되고, 나머지의 시간이 상기 다중 묘화 중 1 개의 패스에 분배되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 다중 묘화의 복수의 패스 중 1 회분의 패스의 조사 시간이 상기 오프셋 도스량에 상당하는 조사 시간으로 되고, 나머지의 복수의 패스의 조사 시간의 각 조사 시간이 상기 입사 조사량에 상당하는 조사 시간을 상기 나머지의 복수의 패스 수로 나눈 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 고장빔을 사용하여 노광되는 소영역에 대해, 상기 다중 묘화의 복수의 패스 중 보다 많은 패스의 조사 시간이 1 개의 소영역에 빔을 조사 가능한 최대 조사 시간을 상기 다중 묘화의 다중도로 나눈 시간이 되도록 결정되고, 나머지의 시간이 상기 다중 묘화 중 1 개의 패스에 분배되며,
    상기 고장빔을 사용하여 노광되지 않는 소영역에 대해, 상기 다중 묘화의 각 패스의 조사 시간은 상기 고장빔을 사용하여 노광되지 않는 소영역마다 상기 합계 조사량에 상당하는 조사 시간을 상기 다중도로 나눈 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 고장빔을 사용하여 노광되는 소영역에 대해, 상기 다중 묘화의 복수의 패스 중 1 회분의 패스의 조사 시간이 상기 오프셋 도스량에 상당하는 조사 시간으로 되고, 나머지의 복수의 패스의 조사 시간의 각 조사 시간이 상기 입사 조사량에 상당하는 조사 시간을 상기 나머지의 복수의 패스 수로 나눈 값으로 결정되며,
    상기 고장빔을 사용하여 노광되지 않는 소영역에 대해, 상기 다중 묘화의 각 패스의 조사 시간은 상기 고장빔을 사용하여 노광되지 않는 소영역마다 상기 합계 조사량에 상당하는 조사 시간을 상기 다중 묘화의 다중도로 나눈 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 방법.
  10. 다중 묘화의 패스마다 상시 ON이 되는 고장빔을 포함하는 멀티빔을 이용하여 시료의 묘화 영역이 멀티빔 중 1 개의 빔당 단위 조사 영역 사이즈로 분할된 복수의 소영역의 각 소영역을 조사하는 빔을 전환하는 경우에, 각 소영역을 조사하는 1 회의 패스당 전환에 이용할 미리 설정된 복수의 빔의 각 노광 시간 중 최대값에 상당하는 도스량에 1 개의 소영역을 노광하는 고장빔의 최대수를 곱한 상기 복수의 소영역 모두에 조사될 오프셋 도스량을 연산하는 오프셋 도스량 연산 처리 회로와,
    소영역마다 상기 오프셋 도스량 외에 조사하기 위한 입사 조사량을 연산하는 조사량 연산 처리 회로와,
    상기 시료를 재치하는 스테이지와 상기 멀티빔을 일괄적으로 블랭킹 제어하는 공통 블랭킹 기구를 가지며, 상시 ON이 되는 고장빔을 포함하는 멀티빔을 이용하여, 다중 묘화의 패스마다 각 소영역을 조사하는 빔을 전환하고 또한 상기 공통 블랭킹 기구에 의해 상기 오프셋 도스량에 상당하는 조사 시간을 제어하면서, 상기 복수의 소영역에, 연산된 소영역마다의 대응되는 입사 조사량과 상기 오프셋 도스량의 합계 조사량의 빔이 조사되도록 다중 묘화하는 묘화 기구
    를 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 다중 묘화의 각 패스의 멀티빔의 샷은 연속으로 조사되는 복수의 분할 샷으로 분할되고,
    상기 묘화 기구는 패스마다 상기 복수의 분할 샷 중 일부의 분할 샷과 다른 분할 샷의 사이에서 각 소영역을 조사하는 빔을 다른 빔으로 전환하는, 상기 멀티빔을 일괄 편향시키는 편향기를 가지는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
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