KR101932957B1

KR101932957B1 - 멀티 하전 입자빔 조사 장치, 멀티 하전 입자빔의 조사 방법 및 멀티 하전 입자빔의 조정 방법

Info

Publication number: KR101932957B1
Application number: KR1020170040797A
Authority: KR
Inventors: 신스케 니시무라; 무네히로 오가사와라; 타카나오 토우야; 히로후미 모리타
Original assignee: 가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지
Priority date: 2016-04-26
Filing date: 2017-03-30
Publication date: 2018-12-27
Also published as: KR20170122113A; TWI654641B; US20170309440A1; JP2017199758A; TW201802857A; US9916962B2; JP6727021B2

Abstract

본 발명의 일 태양의 멀티 하전 입자빔 조사 장치는, 하전 입자빔을 방출하는 방출부와, 복수의 제1 개구부가 형성되며, 복수의 제1 개구부 전체를 포함하는 영역에 하전 입자빔의 조사를 받아, 하전 입자빔의 일부가 복수의 제1 개구부 중 대응하는 제1 개구부를 각각 통과함으로써 멀티빔을 형성하고 또한 멀티빔을 성형하는 성형 애퍼처 어레이 기판과, 최종단의 렌즈에 의한 멀티빔의 축소 배율보다 최종단의 앞측의 적어도 1 개의 렌즈에 의한 멀티빔의 축소 배율이 커지도록 배치되어, 멀티빔을 성형한 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡을 보정하면서, 최종단의 렌즈와 최종단의 1 개 전의 렌즈의 사이의 높이 위치 및 시료면 상에 멀티빔의 애퍼처상을 결상하는 복수 단의 렌즈를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

멀티 하전 입자빔 조사 장치, 멀티 하전 입자빔의 조사 방법 및 멀티 하전 입자빔의 조정 방법 {IRRADIATION APPARATUS FOR MULTI-CHARGED PARTICLE BEAM, MULTI-CHARGED PARTICLE BEAM IRRADIATION METHOD AND MULTI-CHARGED PARTICLE BEAM ADJUSTING METHOD}

본 발명은 멀티 하전 입자빔 조사 장치, 멀티 하전 입자빔의 조사 방법 및 멀티 하전 입자빔의 조정 방법에 관한 것으로, 예를 들면, 멀티빔 묘화에서의 축소 광학계 및 결상 광학계의 조정 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 우수한 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 광학계에서 축소되고 편향기에서 편향되어 시료 상의 원하는 위치로 조사된다.

멀티빔 묘화에서는, 스루풋을 향상시키기 위해서는 다수의 빔 개수가 필요하다. 그러나, 멀티빔을 형성 및 / 혹은 블랭킹 제어하는 기구에 대해 빔 간 피치의 축소화에는 한계가 있다. 이 때문에, 빔 개수가 많아지면 그만큼 멀티빔 전체의 상의 사이즈가 커진다. 따라서, 시료 상으로 조사하는 경우에는 높은 축소 배율의 전자 광학계가 필요하다. 묘화 장치의 전자빔 컬럼의 높이 치수에 제한이 없다면 축소 배율을 높이는 것은 그다지 곤란하지 않다. 그러나, 묘화 장치를 설치하는 공간에는 한계가 있어, 전자빔 컬럼의 높이 치수에 제한이 생긴다. 이 때문에, 종래에 동일한 축소 배율의 2 단의 대물 렌즈를 배치하여 최종적인 총 축소 배율을 크게 한 묘화 장치가 제안되고 있다(예를 들면, 일본특허공개공보 제2015-023286호 참조). 그러나, 축소 배율을 크게 하면 시료면에 결상되는 멀티빔을 성형한 애퍼처상의 결상 왜곡이 커진다고 하는 문제가 있었다.

본 발명의 일 태양은, 멀티빔을 성형한 애퍼처상의 결상 왜곡을 억제하면서 멀티빔의 축소 배율을 크게 하는 것이 가능한 멀티 하전 입자빔 조사 장치, 멀티 하전 입자빔의 조사 방법 및 멀티 하전 입자빔의 조정 방법을 제공한다.

본 발명의 일 태양의 멀티 하전 입자빔 조사 장치는,

하전 입자빔을 방출하는 방출부와,

복수의 제1 개구부가 형성되며, 복수의 제1 개구부 전체를 포함하는 영역에 하전 입자빔의 조사를 받아, 하전 입자빔의 일부가 복수의 제1 개구부 중 대응하는 제1 개구부를 각각 통과함으로써 멀티빔을 형성하고 또한 멀티빔을 성형하는 성형 애퍼처 어레이 기판과,

최종단의 렌즈에 의한 멀티빔의 축소 배율보다 최종단의 앞측의 적어도 1 개의 렌즈에 의한 멀티빔의 축소 배율이 커지도록 배치되어, 멀티빔을 성형한 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡을 보정하면서, 최종단의 렌즈와 최종단의 1 개 전의 렌즈의 사이의 높이 위치 및 시료면 상에 멀티빔의 애퍼처상을 결상하는 복수 단의 렌즈

를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 태양의 멀티 하전 입자빔의 조사 방법은,

하전 입자빔을 방출하고,

하전 입자빔의 일부가 성형 애퍼처 어레이 기판의 복수의 개구부 중 대응하는 개구부를 각각 통과함으로써 멀티빔을 형성하고 또한 성형하며,

최종단의 렌즈에 의한 멀티빔의 축소 배율보다 최종단의 앞측의 적어도 1 개의 렌즈에 의한 멀티빔의 축소 배율이 커지도록 배치된 복수 단의 렌즈를 이용하여, 멀티빔을 성형한 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡을 보정하면서, 최종단의 렌즈와 최종단의 1 개 전의 렌즈의 사이의 높이 위치 및 시료면 상에 상기 멀티빔의 애퍼처상을 결상하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 태양의 멀티 하전 입자빔의 조정 방법은,

하전 입자빔을 이용한 멀티빔을 시료 상으로 축소하면서 멀티빔을 성형한 애퍼처상을 결상하는 복수 단의 렌즈를 자화하기 위한 각 단의 렌즈의 설정값을 설정하고,

각각 대응하는 설정값이 설정된 복수 단의 렌즈를 이용하여 멀티빔의 총 축소 배율을 측정하여,

총 축소 배율이 제1 희망 범위 내가 아닌 경우에, 복수 단의 렌즈의 3 단째 이후의 렌즈를 이용하여 멀티빔의 총 축소 배율을 제1 희망 범위 내로 조정하고,

총 축소 배율이 제1 희망 범위 내인 경우에, 멀티빔을 성형한 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡량을 측정하여,

멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡량이 제2 희망 범위 내가 아닌 경우에, 복수 단의 렌즈의 1 단째와 2 단째의 렌즈를 이용하여 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡량을 제2 희망 범위 내로 조정하고,

최종적으로 멀티빔의 총 축소 배율이 제1 희망 범위 내가 되고 또한 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡량이 제2 희망 범위 내가 될 때까지 총 축소 배율이 조정된 경우에는, 그때마다 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡량을 다시 측정하고, 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡량이 조정된 경우에는 그때마다 멀티빔의 총 축소 배율을 다시 측정하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 실시 형태 1에서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 2는 실시 형태 1에서의 성형 애퍼처 어레이 기판의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 3은 실시 형태 1에서의 블랭킹 애퍼처 어레이 기구의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4는 실시 형태 1에서의 블랭킹 애퍼처 어레이 기구의 멤브레인 영역 내의 구성의 일부를 나타내는 상면 개념도이다.
도 5는 실시 형태 1에서의 묘화 동작의 일례를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 실시 형태 1에서의 멀티빔의 조사 영역과 묘화 대상 화소의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 실시 형태 1에서의 멀티빔의 묘화 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 실시 형태 1에서의 멀티빔을 200 배의 총 축소 배율로 축소하는 경우의 2 단의 전자 렌즈군의 축소 배율의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 실시 형태 1에서의 멀티빔을 200 배의 총 축소 배율로 축소하는 경우의 상류측의 일방의 전자 렌즈의 축소 배율과 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡과 빔의 번짐과의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은 실시 형태 1에서의 멀티빔을 300 배의 총 축소 배율로 축소하는 경우의 2 단의 전자 렌즈군의 축소 배율의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11은 실시 형태 1에서의 멀티빔을 300 배의 총 축소 배율로 축소하는 경우의 상류측의 일방의 전자 렌즈의 축소 배율과 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡과 빔의 번짐과의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 12는 실시 형태 1에서의 멀티빔의 중심빔의 애퍼처상의 결상 궤도의 일례를 나타내는 도면이다.
도 13은 실시 형태 1에서의 멀티빔의 말단빔의 빔 궤도의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14는 실시 형태 1에서의 멀티빔의 말단빔의 빔 궤도의 일례 중 3 단째의 전자 렌즈와 4 단째의 전자 렌즈의 배치 위치 부근을 확대한 도면이다.
도 15는 실시 형태 1에서의 멀티빔의 말단빔의 빔 궤도의 일례 중 1 단째의 전자 렌즈와 2 단째의 전자 렌즈의 배치 위치 부근을 확대한 도면이다.
도 16은 실시 형태 1에서의 1 단째의 전자 렌즈와 2 단째의 전자 렌즈에 의해 궤도 보정된 멀티빔의 말단빔의 빔 궤도의 일례 중 3 단째의 전자 렌즈의 배치 위치 부근을 확대한 도면이다.
도 17은 실시 형태 1에서의 멀티빔의 조정 방법의 주요부 공정을 나타내는 순서도이다.

실시 형태 1.

이하, 실시 형태 1에서는 멀티빔을 성형한 애퍼처상의 결상 왜곡을 억제하면서 멀티빔의 축소 배율을 크게 하는 것이 가능한 조사 장치 및 방법에 대해 설명한다.

이하, 실시 형태 1에서는 하전 입자빔의 일례로서 전자빔을 이용한 구성에 대해 설명한다. 단, 하전 입자빔은 전자빔에 한정되지 않으며, 이온빔 등의 하전 입자를 이용한 빔이어도 상관없다. 또한, 실시 형태에서는 조사 장치의 일례로서 묘화 장치를 이용한 구성에 대해 설명한다. 단, 조사 장치는 묘화 장치에 한정되지 않으며, 검사 장치 등의 하전 입자빔의 시료에의 조사를 행하는 장치여도 상관없다.

도 1은 실시 형태 1에서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도이다. 도 1에서 묘화 장치(100)는 묘화부(150)와 제어부(160)를 구비하고 있다. 묘화 장치(100)는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치의 일례이고 또한 멀티 하전 입자빔 조사 장치의 일례이다. 묘화부(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), 제한 애퍼처 기판(206), 전자 렌즈군(212) 및 편향기(208)가 배치되어 있다. 묘화실(103) 내에는 XY 스테이지(105)가 배치된다. XY 스테이지(105) 상에는 묘화 시(조사 시)에는 묘화 대상 기판이 되는 마스크 등의 시료(101)가 배치된다. 시료(101)에는 반도체 장치를 제조할 때의 노광용 마스크 혹은 반도체 장치가 제조될 반도체 기판(실리콘 웨이퍼) 등이 포함된다. 또한, 시료(101)에는 레지스트가 도포된 아직 아무것도 묘화되지 않은 마스크 블랭크스가 포함된다. XY 스테이지(105) 상에는 또한 XY 스테이지(105)의 위치 측정용의 미러(210)가 배치된다.

전자 렌즈군(212)은 복수 단의 전자 렌즈(213, 214, 215, 216)(복수 단의 렌즈의 일례)를 가진다. 도 1에서는 예를 들면 4 단의 전자 렌즈(213, 214, 215, 216)를 가진다.

제어부(160)는 제어 계산기(110), 메모리(112), 편향 제어 회로(130), 렌즈 제어 회로(132), 스테이지 제어 기구(138), 스테이지 위치 측정기(139) 및 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(140, 142)를 가지고 있다. 제어 계산기(110), 메모리(112), 편향 제어 회로(130), 렌즈 제어 회로(132), 스테이지 제어 기구(138), 스테이지 위치 측정기(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. 렌즈 제어 회로(132)에는 복수 단의 전자 렌즈(213, 214, 215, 216)가 접속된다. 렌즈 제어 회로(132)에는 조명 렌즈(202)(전자 렌즈)도 접속된다. 편향 제어 회로(130)에는 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)가 접속된다. 또한, 편향 제어 회로(130)에는 도시하지 않은 DAC 앰프 유닛을 개재하여 편향기(208)에 접속된다. 스테이지 위치 측정기(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.

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 기판의 구성을 나타내는 개념도이다. 도 2에서 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에는 세로(y 방향) p 열×가로(x 방향) q 열(p, q ≥ 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 직경의 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 이상의 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 방식은 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 어레이 기구의 구성을 나타내는 단면도이다.

도 4는 실시 형태 1에서의 블랭킹 애퍼처 어레이 기구의 멤브레인 영역 내의 구성의 일부를 나타내는 상면 개념도이다. 또한, 도 3과 도 4에서 제어 전극(24)과 대향 전극(26)과 제어 회로(41)와 패드(43)의 위치 관계는 일치시켜 기재하지 않았다. 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)는 도 3에 나타낸 바와 같이 지지대(33) 상에 실리콘 등으로 이루어지는 반도체 기판(31)이 배치된다. 기판(31)의 중앙부는 예를 들면 이면측으로부터 얇게 깎여 얇은 막 두께(h)의 멤브레인 영역(30)(제1 영역)으로 가공되어 있다. 멤브레인 영역(30)을 둘러싸는 주위는 두꺼운 막 두께(H)의 외주 영역(32)(제2 영역)이 된다. 멤브레인 영역(30)의 상면과 외주 영역(32)의 상면은 동일한 높이 위치, 혹은 실질적으로 높이 위치가 되도록 형성된다. 기판(31)은 외주 영역(32)의 이면에서 지지대(33) 상에 보지(保持)된다. 지지대(33)의 중앙부는 개구되어 있으며, 멤브레인 영역(30)의 위치는 지지대(33)의 개구된 영역에 위치하고 있다.

멤브레인 영역(30)에는, 도 2에 나타낸 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 각 홀(22)에 대응하는 위치에 멀티빔 각각의 빔의 통과용의 통과홀(25)(제2 개구부)이 개구된다. 바꾸어 말하면, 기판(31)의 멤브레인 영역(30)에는 전자선을 이용한 멀티빔의 각각 대응하는 빔이 통과하는 복수의 통과홀(25)이 어레이 형상으로 형성된다. 그리고, 기판(31)의 멤브레인 영역(30) 상이며 복수의 통과홀(25) 중 대응하는 통과홀(25)을 사이에 두고 대향하도록 기판(31) 상에 복수의 전극군이 각각 배치된다. 구체적으로는, 멤브레인 영역(30) 상에 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 각 통과홀(25)의 근방 위치에 해당하는 통과홀(25)을 사이에 두고 블랭킹 편향용의 제어 전극(24)과 대향 전극(26)의 조(블랭커 : 블랭킹 편향기)가 각각 배치된다. 또한, 기판(31) 내부이며 멤브레인 영역(30) 상의 각 통과홀(25)의 근방에는 각 통과홀(25)용의 제어 전극(24)에 편향 전압을 인가하는 제어 회로(41)(로직 회로)가 배치된다. 각 빔용의 대향 전극(26)은 그라운드 접속된다.

또한, 도 4에 나타낸 바와 같이 각 제어 회로(41)는 제어 신호용의 n 비트(예를 들면 10 비트)의 병렬 배선이 접속된다. 각 제어 회로(41)는 제어 신호용의 n 비트의 병렬 배선 외에 클록 신호선 및 전원용의 배선 등이 접속된다. 클록 신호선 및 전원용의 배선 등은 병렬 배선의 일부의 배선을 유용해도 상관없다. 멀티빔을 구성하는 각각의 빔마다 제어 전극(24)과 대향 전극(26)과 제어 회로(41)에 의한 개별 블랭킹 기구(47)가 구성된다. 또한, 도 3의 예에서는 제어 전극(24)과 대향 전극(26)과 제어 회로(41)가 기판(31)의 막 두께가 얇은 멤브레인 영역(30)에 배치된다. 단, 이에 한정되지 않는다. 또한, 멤브레인 영역(30)에 어레이 형상으로 형성된 복수의 제어 회로(41)는 예를 들면 동일한 행 혹은 동일한 열에 의해 그룹화되고, 그룹 내의 제어 회로(41)군은 도 4에 나타낸 바와 같이 직렬로 접속된다. 그리고, 그룹마다 배치된 패드(43)로부터의 신호가 그룹 내의 제어 회로(41)에 전달된다. 구체적으로는, 각 제어 회로(41) 내에 도시하지 않은 시프트 레지스터가 배치되며, 예를 들면 p×q 개의 멀티빔 중 예를 들면 동일한 행의 빔의 제어 회로 내의 시프트 레지스터가 직렬로 접속된다. 그리고, 예를 들면 p×q 개의 멀티빔 중 동일한 행의 빔의 제어 신호가 시리즈로 송신되며, 예를 들면 p 회의 클록 신호에 의해 각 빔의 제어 신호가 대응하는 제어 회로(41)에 저장된다.

제어 회로(41) 내에는 도시하지 않은 앰프(스위칭 회로의 일례)가 배치된다. 앰프의 일례로서 CMOS(Complementary MOS) 인버터 회로가 배치된다. 그리고, CMOS 인버터 회로는 양의 전위(Vdd : 블랭킹 전위 : 제1 전위)(예를 들면 5 V)(제1 전위)와 그라운드 전위(GND : 제2 전위)에 접속된다. CMOS 인버터 회로의 출력선(OUT)은 제어 전극(24)에 접속된다. 한편, 대향 전극(26)은 그라운드 전위가 인가된다.

CMOS 인버터 회로의 입력(IN)에는 임계치 전압보다 낮아지는 L(low) 전위(예를 들면 그라운드 전위)와 임계치 전압 이상이 되는 H(high) 전위(예를 들면 1.5 V) 중 어느 하나가 제어 신호로서 인가된다. 실시 형태 1에서는, CMOS 인버터 회로의 입력(IN)에 H 전위가 인가되는 상태(액티브 상태)에서는 CMOS 인버터 회로의 출력(OUT)은 양전위(Vdd)가 되어, 대향 전극(26)의 그라운드 전위와의 전위차에 따른 전계에 의해 대응빔(20)을 편향시키고, 제한 애퍼처 기판(206)에서 차폐함으로써 빔 OFF가 되도록 제어한다. 한편, CMOS 인버터 회로의 입력(IN)에 L 전위가 인가되는 상태에서는 CMOS 인버터 회로의 출력(OUT)은 그라운드 전위가 되어, 대향 전극(26)의 그라운드 전위와의 전위차가 없어져 대응빔(20)을 편향시키지 않으므로 제한 애퍼처 기판(206)을 통과함으로써 빔 ON이 되도록 제어한다.

각 통과홀을 통과하는 전자빔(20)은 각각 독립적으로 쌍이 되는 2 개의 제어 전극(24)과 대향 전극(26)에 인가되는 전압에 의해 편향된다. 이러한 편향에 의해 블랭킹 제어된다. 구체적으로는, 제어 전극(24)과 대향 전극(26)의 조는 각각 대응하는 스위칭 회로가 되는 CMOS 인버터 회로에 의해 전환되는 전위에 의해 멀티빔의 대응빔을 각각 개별적으로 블랭킹 편향시킨다. 이와 같이, 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)는 복수의 전극군을 이용하여 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 홀(22)(개구부)을 통과한 멀티빔의 각 빔을 각각 개별적으로 블랭킹 편향시킨다.

도 5는 실시 형태 1에서의 묘화 동작의 일례를 설명하기 위한 개념도이다. 도 5에 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 샷으로 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, 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. 제3 번째의 스트라이프 영역(32)에서는 x 방향을 향해 묘화하고, 제4 번째의 스트라이프 영역(32)에서는 -x 방향을 향해 묘화하는 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 조사 단계의 합계)으로는, 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 각 홀(22)을 통과함으로써 형성된 멀티빔에 의해 최대로 각 홀(22)과 동일 수의 복수의 샷 패턴이 한 번에 형성된다.

도 6은 실시 형태 1에서의 멀티빔의 조사 영역과 묘화 대상 화소의 일례를 나타내는 도면이다. 도 6에서 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. 도 6의 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 6의 예에서는 512×512 열의 멀티빔의 경우를 나타내고 있다. 그리고, 조사 영역(34) 내에 1 회의 멀티빔(20)의 샷으로 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 6의 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 6의 예에서는, 각 그리드(29)는 4×4 화소로 구성되는 경우를 나타내고 있다.

도 7은 실시 형태 1에서의 멀티빔의 묘화 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 7에서는 도 6에서 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 7의 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 7의 예에서는, 8 빔 피치분의 거리를 이동하는 동안에 4 개의 화소를 묘화(노광)함으로써 1 회의 트래킹 사이클을 실시하는 경우를 나타내고 있다.

구체적으로는, 스테이지 위치 측정기(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(86)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 도시하지 않은 DAC 앰프에서 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한 후 증폭시켜 트래킹 편향 전압으로서 편향기(208)에 인가한다.

그리고, 묘화부(150)는 당해 샷에서의 멀티빔의 각 빔의 각각의 조사 시간 중 최대 묘화 시간(Ttr) 내의 각각의 화소(36)에 대응하는 묘화 시간(조사 시간 혹은 노광 시간)동안 각 화소(36)에 멀티빔(20) 중 ON빔의 각각 대응하는 빔을 조사한다.

도 7의 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 조사 단계(다중 노광)의 빔의 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 샷의 빔 조사 개시부터 당해 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(208)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 7의 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 대응하는 묘화 시간동안 멀티빔(20) 중 ON빔의 각각 대응하는 빔을 조사한다. 도 7의 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 7의 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(208)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(208)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 7의 예에서는, 첫 회 위치에서 3 회 시프트된 후의 각 빔의 묘화 위치에 각각 대응하는 빔을 조사한 후, 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 7의 예에서는, 시각 t = 4Ttr이 된 시점에서, 주목 그리드(29)의 트래킹을 해제하고 x 방향으로 8 빔 피치분 이동된 주목 그리드로 빔을 되돌린다. 또한, 도 7의 예에서는 좌표(1, 3)의 빔(1)에 대해 설명하였으나, 그 외의 좌표의 빔에 대해서도 각각의 대응하는 그리드에 대하여 동일하게 묘화가 행해진다. 즉, 좌표(n, m)의 빔은 t = 4Ttr의 시점에서 대응하는 그리드에 대하여 오른쪽에서 1 번째의 화소열의 묘화가 종료된다. 예를 들면, 좌표(2, 3)의 빔(2)은 도 7의 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(208)는 각 그리드의 밑에서부터 1 단째이며 오른쪽에서 2 번째의 화소에 각각 대응하는 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 상태에서, 편향기(208)에 의해 1 화소씩 시프트시키면서 각 샷을 행한다. 그리고, 트래킹 사이클이 1 사이클 종료된 후, 조사 영역(34)의 트래킹 위치를 되돌린 후에 도 5의 하단에 나타낸 바와 같이 예를 들면 1 화소 이동된 위치에 1 회째의 샷 위치를 맞추고, 다음의 트래킹 제어를 행하면서 편향기(208)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.

또한, 전술한 예에서는 편향기(208)로 트래킹 편향과 시프트 편향의 양방을 행하는 경우를 나타냈으나, 이에 한정되지 않는다. 복수의 편향기, 예를 들면 2 개의 편향기로 트래킹 편향과 시프트 편향을 나누어 제어해도 적합하다. 이어서, 묘화부(150)의 구체적인 동작에 대해 설명한다.

전자총(201)(방출부)으로부터 방출된 전자빔(200)은 조명 렌즈(202)에 의해 굴절되어 성형 애퍼처 어레이 기판(203) 전체를 조명한다. 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에는 직사각형의 복수의 홀(22)(제1 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. 이와 같이, 성형 애퍼처 어레이 기판(203)은 멀티빔(20)을 형성하고 또한 멀티빔(20)을 성형한다. 이러한 멀티빔(20a ~ e)은 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 각각 대응하는 블랭커(제어 전극(24)과 대향 전극(26)의 조)(제1 편향기 : 개별 블랭킹 기구(47)) 내를 통과한다. 이러한 블랭커는 각각 적어도 개별적으로 통과하는 전자빔(20)을 설정된 묘화 시간(조사 시간)동안 빔이 ON 상태가 되도록 블랭킹 제어한다.

블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)를 통과한 멀티빔(20a ~ e)은 조명 렌즈(202)에 의한 굴절에 의해 제한 애퍼처 기판(206)에 형성된 중심의 홀을 향해 진행된다. 그리고, 멀티빔(20a ~ e)은 제한 애퍼처 기판(206)의 중심의 홀(제3 개구부)의 높이 위치에서 크로스오버(C.O.)를 형성한다. 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 편향되지 않은 전자빔(20)은 도 1에 나타낸 바와 같이 제한 애퍼처 기판(206)의 중심의 홀을 통과한다. 이와 같이, 제한 애퍼처 기판(206)은 개별 블랭킹 기구(47)에 의해 빔 OFF의 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐한다. 그리고, 빔 ON이 된 후에 빔 OFF가 될 때까지 형성된 제한 애퍼처 기판(206)을 통과한 빔에 의해 1 회분의 샷의 각 빔이 형성된다. 제한 애퍼처 기판(206)을 통과한 멀티빔(20)의 각 빔은 렌즈 제어 회로(132)에 의해 각각 자화된 전자 렌즈군(212)에 의해 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 홀(22)의 원하는 축소 배율의 애퍼처상이 되고, 시료(101) 상에 초점이 맞춰진다. 그리고, 편향기(208)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. 이와 같이, 복수 단의 전자 렌즈(213, 214, 215, 216)에 의해 구성되는 전자 렌즈군(212)이 대물 렌즈로서 기능한다. 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 홀(22)의 배열 피치에 전술한 원하는 축소율을 곱한 피치로 나열되게 된다.

여기서, 멀티빔(20)을 높은 축소 배율로 축소하기 위해서는 복수 단의 전자 렌즈의 조합이 필요하다.

도 8은 실시 형태 1에서의 멀티빔을 200 배의 총 축소 배율로 축소하는 경우의 2 단의 전자 렌즈군의 축소 배율의 관계를 나타내는 도면이다. 도 8에서는 가로축에 2 단의 전자 렌즈군의 상류측의 일방의 전자 렌즈의 축소 배율 1을 나타내고, 세로축에 하류측의 타방의 전자 렌즈의 축소 배율 2를 나타낸다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 축소 배율 1과 축소 배율 2의 곱이 원하는 총 축소 배율(= 200)이 된다. 예를 들면 동일한 축소 배율끼리의 2 단의 전자 렌즈를 이용하는 경우에는, 축소 배율 1×축소 배율 2 = 14.1×14.1(소수점 둘째자리 이하 버림)이 된다.

도 9는 실시 형태 1에서의 멀티빔을 200 배의 총 축소 배율로 축소하는 경우의 상류측의 일방의 전자 렌즈의 축소 배율과 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡과 빔의 번짐과의 관계의 일례를 나타내는 도면이다. 도 9에서는 좌측 세로축에 결상 왜곡을 나타내고, 우측 세로축에 빔의 번짐을 나타낸다. 가로축에 상류측의 일방의 전자 렌즈의 축소 배율 1을 나타낸다. 또한, 총 축소 배율은 200으로 한다. 실시 형태 1에서는 4 단 이상의 전자 렌즈군(212)에 의해 멀티빔의 축소와 결상 및 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡의 보정을 행한다. 4 단 이상의 전자 렌즈군(212) 중 1 단째의 전자 렌즈(213)와 2 단째의 전자 렌즈(214)에 의해 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡의 보정을 행한다. 3 단째 이후의 전자 렌즈에 의해 주로 멀티빔의 축소와 결상을 행한다. 도 1의 예에서는, 3 단째의 전자 렌즈(215)(멀티빔의 축소를 담당하는 상류측의 일방의 전자 렌즈에 상당)와 4 단째의 전자 렌즈(216)(멀티빔의 축소를 담당하는 하류측의 타방의 전자 렌즈에 상당)에 의해 주로 멀티빔의 축소와 결상을 행한다. 전자 렌즈군(212)을 5 단 이상 배치하는 경우에는, 3 단째부터 최종단의 1 개 전의 전자 렌즈군이 멀티빔의 축소를 담당하는 상류측의 일방의 전자 렌즈에 상당한다. 그리고, 최종단의 전자 렌즈가 멀티빔의 축소를 담당하는 하류측의 타방의 전자 렌즈에 상당하도록 구성하면 된다. 도 9에서는 멀티빔의 축소를 담당하는 상류측의 일방의 전자 렌즈에 상당하는 도 1의 3 단째의 전자 렌즈(215)의 축소 배율 1을 가변으로 한 경우에서의 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡과 빔의 번짐을 나타낸다. 그래프(A)는 멀티빔의 축소를 담당하는 2 단의 전자 렌즈보다 상류측의 2 단의 전자 렌즈(1 단째의 전자 렌즈(213)(OL1)와 2 단째의 전자 렌즈(214)(OL2))에 의해 결상 왜곡을 보정하도록 자화 조정을 행한 경우의 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡의 크기를 나타낸다. 그래프(B)는 멀티빔의 축소를 담당하는 2 단의 전자 렌즈보다 상류측의 2 단의 전자 렌즈(1 단째의 전자 렌즈(213)(OL1)와 2 단째의 전자 렌즈(214)(OL2))에 의해 결상 왜곡을 보정하도록 자화 조정을 행하지 않은(자화하지 않은) 경우의 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡의 크기를 나타낸다. 그래프(C)는 빔의 번짐을 나타낸다. 그래프(A)에 나타낸 바와 같이, 상류측의 1 단째의 전자 렌즈(213)와 2 단째의 전자 렌즈(214)에 의해 결상 왜곡을 보정하도록 자화 조정을 행한 경우, 멀티빔의 축소를 담당하는 3 단째의 전자 렌즈(215)의 축소 배율 1을 예를 들면 30 이상으로 설정하면 멀티빔(20)의 애퍼처상의 결상 왜곡이 최소치 부근에 수렴시킬 수 있다. 또한 그래프(B)에 나타낸 바와 같이, 상류측의 1 단째의 전자 렌즈(213)와 2 단째의 전자 렌즈(214)에 의해 결상 왜곡을 보정하도록 자화 조정을 하지 않는 경우에도 멀티빔의 축소를 담당하는 3 단째의 전자 렌즈(215)의 축소 배율 1을 크게 함에 수반하여 멀티빔(20)의 애퍼처상의 결상 왜곡을 억제할 수 있다. 또한 그래프(C)에 나타낸 바와 같이, 멀티빔의 축소를 담당하는 3 단째의 전자 렌즈(215)의 축소 배율 1을 크게 하는 것은 멀티빔(20)의 번짐을 억제하는 방향측으로 작용한다는 것을 알 수 있다. 따라서, 총 축소 배율이 200인 경우, 멀티빔의 축소를 담당하는 3 단째의 전자 렌즈(215)의 축소 배율 1을 4 단째의 전자 렌즈(216)의 축소 배율 2보다 크게 하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다. 특히, 멀티빔의 축소를 담당하는 3 단째의 전자 렌즈(215)의 축소 배율 1을 30 이상으로 설정하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다. 따라서, 최종단인 4 단째의 전자 렌즈(216)의 축소 배율 2는 최종단의 1 개 전인 3 단째의 전자 렌즈(215)의 축소 배율 1보다 월등히 작아진다. 반대로 동일한 축소 배율끼리의 2 단의 전자 렌즈(14.1×14.1)를 이용하는 경우, 멀티빔(20)의 애퍼처상의 결상 왜곡이 커진다는 것을 알 수 있다. 또한, 멀티빔의 축소를 담당하는 3 단째의 전자 렌즈(215)의 축소 배율 1을 4 단째의 전자 렌즈(216)의 축소 배율 2보다 작게 하면, 멀티빔(20)의 애퍼처상의 결상 왜곡이 더 커지는 것으로 이어진다.

도 10은 실시 형태 1에서의 멀티빔을 300 배의 총 축소 배율로 축소하는 경우의 2 단의 전자 렌즈군의 축소 배율의 관계를 나타내는 도면이다. 도 10에서는 가로축에 상류측의 일방의 전자 렌즈의 축소 배율 1을 나타내고, 세로축에 하류측의 타방의 전자 렌즈의 축소 배율 2를 나타낸다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 축소 배율 1과 축소 배율 2의 곱이 원하는 총 축소 배율(= 300)이 된다. 예를 들면 동일한 축소 배율끼리의 2 단의 전자 렌즈를 이용하는 경우에는, 축소 배율 1×축소 배율 2 = 17.3×17.3(소수점 둘째자리 이하 버림)이 된다.

도 11은 실시 형태 1에서의 멀티빔을 300 배의 총 축소 배율로 축소하는 경우의 상류측의 일방의 전자 렌즈의 축소 배율과 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡과 빔의 번짐과의 관계의 일례를 나타내는 도면이다. 도 11에서는 좌측 세로축에 결상 왜곡을 나타내고, 우측 세로축에 빔의 번짐을 나타낸다. 가로축에 3 단째의 전자 렌즈(215)(멀티빔의 축소를 담당하는 상류측의 일방의 전자 렌즈에 상당)의 축소 배율 1을 나타낸다. 또한, 총 축소 배율은 300으로 한다. 도 11에서는 주로 멀티빔의 축소를 담당하는 3 단째의 전자 렌즈(215)의 축소 배율 1을 가변으로 한 경우에서의 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡과 빔의 번짐을 나타낸다. 그래프(A')는 주로 멀티빔의 축소를 담당하는 2 단의 전자 렌즈보다 상류측의 2 단의 전자 렌즈(1 단째의 전자 렌즈(213)(OL1)와 2 단째의 전자 렌즈(214)(OL2))에 의해 결상 왜곡을 보정하도록 자화 조정을 행한 경우의 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡의 크기를 나타낸다. 그래프(B')는 주로 멀티빔의 축소를 담당하는 2 단의 전자 렌즈보다 상류측의 2 단의 전자 렌즈(1 단째의 전자 렌즈(213)(OL1)와 2 단째의 전자 렌즈(214)(OL2))에 의해 결상 왜곡을 보정하도록 자화 조정을 행하지 않은(자화하지 않은) 경우의 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡의 크기를 나타낸다. 그래프(C')는 빔의 번짐을 나타낸다. 그래프(A')에 나타낸 바와 같이, 상류측의 2 단의 전자 렌즈(1 단째의 전자 렌즈(213)와 2 단째의 전자 렌즈(214))에 의해 결상 왜곡을 보정하도록 자화 조정을 행한 경우, 멀티빔의 축소를 담당하는 3 단째의 전자 렌즈(215)의 축소 배율 1을 예를 들면 30 이상으로 설정하면 멀티빔(20)의 애퍼처상의 결상 왜곡이 최소치 부근에 수렴시킬 수 있다. 또한 그래프(B')에 나타낸 바와 같이, 상류측의 2 단의 전자 렌즈(1 단째의 전자 렌즈(213)와 2 단째의 전자 렌즈(214))에 의해 결상 왜곡을 보정하도록 자화 조정을 하지 않는 경우에도 멀티빔의 축소를 담당하는 3 단째의 전자 렌즈(215)의 축소 배율 1을 크게 함에 수반하여 멀티빔(20)의 애퍼처상의 결상 왜곡을 억제할 수 있다. 또한 그래프(C')에 나타낸 바와 같이, 멀티빔의 축소를 담당하는 3 단째의 전자 렌즈(215)의 축소 배율 1을 크게 하는 것은 멀티빔(20)의 번짐을 억제하는 방향측으로 작용한다는 것을 알 수 있다. 따라서, 총 축소 배율이 300인 경우에도 멀티빔의 축소를 담당하는 3 단째의 전자 렌즈(215)의 축소 배율 1을 4 단째의 전자 렌즈(216)의 축소 배율 2보다 크게 하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다. 특히, 멀티빔의 축소를 담당하는 3 단째의 전자 렌즈(215)의 축소 배율 1을 30 이상으로 설정하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다. 따라서, 최종단인 4 단째의 전자 렌즈(216)의 축소 배율 2는 최종단의 1 개 전인 3 단째의 전자 렌즈(215)의 축소 배율 1보다 월등히 작아진다. 반대로 동일한 축소 배율끼리의 2 단의 전자 렌즈(17.3×17.3)를 이용하는 경우, 멀티빔(20)의 애퍼처상의 결상 왜곡이 커진다는 것을 알 수 있다. 또한, 멀티빔의 축소를 담당하는 3 단째의 전자 렌즈(215)의 축소 배율 1을 4 단째의 전자 렌즈(216)의 축소 배율 2보다 작게 하면, 멀티빔(20)의 애퍼처상의 결상 왜곡이 더 커지는 것으로 이어진다.

도 12는 실시 형태 1에서의 멀티빔의 중심빔의 애퍼처상의 결상 궤도의 일례를 나타내는 도면이다. 도 12에서는 세로축에 결상 궤도의 광축으로부터의 수평 방향(예를 들면 x 방향)의 위치(a.u)를 나타낸다. 가로축에 시료면(101)으로부터의 높이 방향(z 방향)의 위치(a.u)를 나타낸다. 여기서는, 시료(101)면으로부터의 워킹 디스턴스(WD)를 일정하게 하기 위하여 도 1의 4 단째의 전자 렌즈(216)의 배치 높이 위치를 고정으로 한다. 그 후에 3 단째의 전자 렌즈(215)의 배치 높이 위치를 축소 배율의 조합에 맞추어 이동시킨 경우를 나타내고 있다. 도 12에서는 3 단째의 전자 렌즈(215)의 축소 배율 1×4 단째의 전자 렌즈(216)의 축소 배율 2 = 14.1 배×14.1 배의 조합인 경우를 그래프(A”), 30 배×6.5 배의 조합인 경우를 그래프(B”), 60 배×3.3 배의 조합인 경우를 그래프(C”)로 나타내고 있다. 또한, 도 12에서는 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 홀(22)을 통과함으로써 형성된 멀티빔(20)의 중심빔(도 1의 빔(20c))의 애퍼처상의 결상 궤도를 나타내고 있다. 도 1 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에서 멀티빔(20)을 성형한 멀티빔(20)의 애퍼처상은 3 단째의 전자 렌즈(215)에 의해 최종단인 4 단째의 전자 렌즈(216)와 최종단의 1 개 전인 3 단째의 전자 렌즈(215)의 사이의 높이 위치에서 일단 결상된다(결상면 1이 형성됨). 그리고, 최종단인 4 단째의 전자 렌즈(216)에 의해 시료(101)면 상에 멀티빔(20)의 애퍼처상을 결상한다(결상면 2가 형성됨). 도 12에 나타낸 바와 같이, 결상면 1을 시료(101)면측으로 시프트시킴에 수반하여 3 단째의 전자 렌즈(215)의 축소 배율 1을 크게 할 필요가 있다는 것을 알 수 있다.

도 13은 실시 형태 1에서의 멀티빔의 말단빔의 빔 궤도의 일례를 나타내는 도면이다. 도 13에서는 세로축에 궤도의 광축으로부터의 수평 방향(예를 들면 x 방향)의 위치(a.u)를 나타낸다. 가로축에 시료면(101)으로부터의 높이 방향(z 방향)의 위치(a.u)를 나타낸다. 여기서는, 도 12와 마찬가지로 시료(101)면으로부터의 WD를 일정하게 하기 위하여 도 1의 4 단째의 전자 렌즈(216)의 배치 높이 위치를 고정으로 한다. 그 후에 3 단째의 전자 렌즈(215)의 배치 높이 위치를 축소 배율의 조합에 맞추어 이동시킨 경우를 나타내고 있다. 도 13에서는 3 단째의 전자 렌즈(215)의 축소 배율 1×4 단째의 전자 렌즈(216)의 축소 배율 2 = 14.1 배×14.1 배의 조합인 경우를 그래프(A”), 30 배×6.5 배의 조합인 경우를 그래프(B”), 60 배×3.3 배의 조합인 경우를 그래프(C”)로 나타내고 있다. 또한, 도 13에서는 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 홀(22)을 통과함으로써 형성된 멀티빔(20)의 말단빔(도 1의 빔(20e), 크로스오버 이후에는 빔(20a))의 빔 궤도를 나타내고 있다. 도 12에서는 결상 궤도이므로 대상빔(빔(20c))의 산란분의 확대를 나타내고 있으나, 도 13에서는 산란분을 포함하지 않고 대상빔(빔(20e)) 그 자신의 궤도를 나타내고 있다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 3 단째의 전자 렌즈(215)의 축소 배율 1을 크게 할수록 3 단째의 전자 렌즈(215)를 통과할 때의 말단빔(빔(20a))의 광축으로부터의 거리, 즉 멀티빔(20) 전체의 빔 직경을 줄일 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한 3 단째의 전자 렌즈(215)의 배치 높이 위치를 축소 배율의 조합에 맞추어 이동시킨 경우, 멀티빔(20)의 크로스오버의 높이 위치가 변화되므로 제한 애퍼처 기판(206)의 배치 높이 위치도 변화된다는 것은 말할 필요도 없다.

도 14는 실시 형태 1에서의 멀티빔의 말단빔의 빔 궤도의 일례 중 3 단째의 전자 렌즈와 4 단째의 전자 렌즈의 배치 위치 부근을 확대한 도면이다. 전술한 바와 같이, 도 14에서는 3 단째의 전자 렌즈(215)의 축소 배율 1×4 단째의 전자 렌즈(216)의 축소 배율 2 = 14.1 배×14.1 배의 조합인 경우를 그래프(A”), 30 배×6.5 배의 조합인 경우를 그래프(B”), 60 배×3.3 배의 조합인 경우를 그래프(C”)로 나타내고 있다. 도 14의 그래프(B”)에 나타낸 바와 같이, 3 단째의 전자 렌즈(215)의 축소 배율 1을 30 배로 함으로써 등배(等倍)로 나타낸 그래프(A”)보다 멀티빔(20) 전체의 빔 직경을 절반 이하로 줄일 수 있다. 그래프(C”)에 나타낸 바와 같이, 3 단째의 전자 렌즈(215)의 축소 배율 1을 60 배로 함으로써 30 배로 나타낸 그래프(B”)보다 멀티빔(20) 전체의 빔 직경을 절반 이하로 더 줄일 수 있다. 3 단째의 전자 렌즈(215)를 통과하는 시점에서의 멀티빔(20) 전체의 빔 직경을 줄이면 줄일수록 3 단째의 전자 렌즈(215)의 중심부를 통과시킬 수 있으므로, 멀티빔(20)의 애퍼처상의 결상 왜곡을 그만큼 줄일 수 있다.

도 15는 실시 형태 1에서의 멀티빔의 말단빔의 빔 궤도의 일례 중 1 단째의 전자 렌즈와 2 단째의 전자 렌즈의 배치 위치 부근을 확대한 도면이다. 도 15에서는 세로축에 궤도의 광축으로부터의 수평 방향(예를 들면 x 방향)의 위치(a.u)를 나타낸다. 가로축에 시료면(101)으로부터의 높이 방향(z 방향)의 위치(a.u)를 나타낸다. 1 단째의 전자 렌즈(213)와 2 단째의 전자 렌즈(214)가 역자화 극성이 되도록 1 단째의 전자 렌즈(213)와 2 단째의 전자 렌즈(214)를 자화함으로써, 그래프(C)의 멀티빔(20)의 말단빔의 빔 궤도를 그래프(D)의 멀티빔(20)의 말단빔의 빔 궤도로 이동시킬 수 있다. 도 15의 예에서는, 1 단째의 전자 렌즈(213)를 양의 자화 극성을 가지도록 자화한다. 이에 따라, 멀티빔(20)은 전자 렌즈(213)의 폴피스측으로 당겨져 외측(축 외 방향)으로 궤도를 휘어지게 할 수 있다. 그리고, 2 단째의 전자 렌즈(214)를 음의 자화 극성을 가지도록 자화한다. 이에 따라, 외측으로 휘어진 빔이 내측(축 내 방향)으로 도로 휘어진다.

도 16은 실시 형태 1에서의 1 단째의 전자 렌즈와 2 단째의 전자 렌즈에 의해 궤도 보정된 멀티빔의 말단빔의 빔 궤도의 일례 중 3 단째의 전자 렌즈의 배치 위치 부근을 확대한 도면이다. 1 단째의 전자 렌즈(213)로 축 외 방향으로 빔을 휘어지게 한 후, 2 단째의 전자 렌즈(214)에 의해 축 내 방향으로 빔을 휘어지게 함으로써, 그래프(C)의 멀티빔(20)의 말단빔의 빔 궤도를 그래프(D)의 멀티빔(20)의 말단빔의 빔 궤도로 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 멀티빔(20)의 크로스오버 위치를 하류측으로 약간 이동시켜 3 단째의 전자 렌즈(215)로의 멀티빔(20)의 말단빔의 입사 각도(α)를 크게 할 수 있다. 도 16에 나타낸 말단빔(도 1의 빔(20e))은, 크로스오버 위치로부터 하류측은 도 1의 빔(20a)을 나타낸다. 이에 따라, 3 단째의 전자 렌즈(215)를 통과하는 시점에서의 멀티빔(20) 전체의 빔 직경을 더 줄일 수 있다. 따라서, 멀티빔(20)의 애퍼처상의 결상 왜곡을 더 줄일 수 있다.

이상의 결과에 입각하여, 실시 형태 1에서는 4 단 이상의 복수 단의 전자 렌즈에 의해 구성되는 전자 렌즈군(212)을 배치한다. 도 1에서는 일례로서 4 단의 전자 렌즈(213, 214, 215, 216)로 구성한다. 이 때, 최종단인 4 단째의 전자 렌즈(216)에 의한 멀티빔의 축소 배율 2보다 최종단의 앞측의 적어도 1 개의 전자 렌즈(여기서는 3 단째의 전자 렌즈(215))에 의한 멀티빔의 축소 배율 1이 커지도록 3 단째의 전자 렌즈(215)와 4 단째의 전자 렌즈(216)를 배치한다. 이러한 상태에서, 1 단째의 전자 렌즈(213)와 2 단째의 전자 렌즈(214)에 의해 멀티빔(20)의 애퍼처상의 왜곡을 보정한다. 그리고, 멀티빔(20)을 성형한 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡을 보정하면서 3 단째 이후의 전자 렌즈(215, 216)에 의해 멀티빔(20)을 축소하고, 멀티빔(20)의 애퍼처상을 최종단의 전자 렌즈(216)와 최종단의 1 개 전의 전자 렌즈(215)의 사이의 높이 위치 및 시료(101)면 상에 결상한다.

또한, 실시 형태 1에서는 높은 총 축소 배율을 달성하기 위하여 축소 광학계의 전자 렌즈 간의 거리가 짧다. 이 때문에, 멀티빔의 축소를 담당하는 3 단째의 전자 렌즈(215)와 4 단째의 전자 렌즈(216)의 사이에 제한 애퍼처 기판(206)을 배치하면, 제한 애퍼처 기판(206)에 부착되는 오염 등의 파티클이 시료면에 부착되기 쉬워진다. 그래서, 실시 형태 1에서는 멀티빔(20)의 애퍼처상의 결상 왜곡의 보정을 담당하는 1 단째와 2 단째의 전자 렌즈(213, 214)와 주로 멀티빔의 축소를 담당하는 3 단째 이후의 전자 렌즈(215, 216)의 사이에 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)에 의해 편향된 빔을 차폐하는 제한 애퍼처 기판(206)을 배치한다. 이에 따라, 제한 애퍼처 기판(206)의 하류측에 멀티빔의 축소를 담당하는 3 단째 이후의 전자 렌즈(215, 216)를 배치할 수 있다. 그 결과, 제한 애퍼처 기판(206)을 시료(101)로부터 상대적으로 멀리 떼어 놓을 수 있어 파티클의 부착을 억제할 수 있다.

또한, 실시 형태 1에서는 제한 애퍼처 기판(206)의 배치 높이 부근에서 멀티빔(20)을 크로스오버시킨 후, 4 단째의 전자 렌즈(216)의 배치 높이 부근에서 재차 멀티빔(20)을 크로스오버시킨다. 이에 따라, 4 단째의 전자 렌즈(216)를 통과하는 멀티빔(20) 전체의 빔 직경을 줄일 수 있으므로 멀티빔(20)에 4 단째의 전자 렌즈(216)의 중심부를 통과시킬 수 있다. 따라서, 전자 렌즈(216)의 광학 특성이 향상되어, 그 점에서도 멀티빔(20)의 애퍼처상의 결상 왜곡을 줄일 수 있다.

도 17은 실시 형태 1에서의 멀티빔의 조정 방법의 주요부 공정을 나타내는 순서도이다. 도 17에서 실시 형태 1에서의 멀티빔의 조정 방법은 자화 설정 공정(S102)과, 총 축소 배율 측정 공정(S104)과, 총 축소 배율 조정 공정(S106)과, 왜곡 측정 공정(S108)과, 왜곡 보정 공정(S110)과 같은 일련의 공정을 묘화 처리를 행하기 전, 예를 들면 묘화 장치(100)의 기동 시에 실시한다.

자화 설정 공정(S102)으로서, 전자빔(200)을 이용한 멀티빔(20)을 시료(101) 상으로 축소하면서 멀티빔(20)을 성형한 애퍼처상을 결상하는 복수 단의 전자 렌즈(213, 214, 215, 216)를 자화하기 위한 각 단의 전자 렌즈의 설정값을 설정한다. 여기서는, 설계 상의 최적값을 각각 설정하면 된다.

총 축소 배율 측정 공정(S104)으로서, 각각 대응하는 설정값이 설정된 복수 단의 전자 렌즈(213, 214, 215, 216)를 이용하여 멀티빔(20)의 총 축소 배율을 측정한다. 구체적으로는, 레지스트가 도포된 평가 기판에 실제로 멀티빔(20)을 조사한다. 그리고, 얻어진 평가 기판을 현상함으로써 얻어지는 레지스트 패턴의 사이즈를 측정한다. 그리고, 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에 형성된 복수의 홀(22)로부터 얻어지는 성형 시의 멀티빔(20) 전체의 사이즈를 측정된 레지스트 패턴의 사이즈로 나눔으로써 멀티빔(20)의 총 축소 배율을 얻을 수 있다. 혹은, XY 스테이지(105) 상에 도시하지 않은 마크를 배치하고, 마크를 멀티빔(20)으로 스캔함으로써, 방출되는 2 차 전자를 도시하지 않은 검출기로 검출하여 멀티빔(20) 전체의 빔 형상을 측정해도 된다.

그리고, 측정된 총 축소 배율이 원하는 총 축소 배율에 일치 혹은 희망 범위 내에 들어가는지의 여부를 판정한다.

총 축소 배율 조정 공정(S106)으로서, 총 축소 배율이 희망 범위(제1 희망 범위) 내가 아닌 경우에, 복수 단의 전자 렌즈의 3 단째 이후의 전자 렌즈(215, 216)를 이용하여 멀티빔의 총 축소 배율을 희망 범위 내로 조정한다. 구체적으로는, 렌즈 제어 회로(132)가 3 단째 이후의 전자 렌즈(215, 216)를 자화하기 위한 설정값을 조정하면 된다. 빔 컬럼(102) 내에 배치할 설계상의 설치 위치와 실제로 전자빔 컬럼(102) 내에 배치된 배치 위치와의 오차, 혹은 전자 렌즈 자체의 단체(單體) 성능 오차 등에 의해 총 축소 배율의 편차가 발생한다고 상정되므로, 이러한 오차분을 조정하면 된다.

왜곡 측정 공정(S108)으로서, 총 축소 배율이 희망 범위 내인 경우에, 멀티빔(20)을 성형한 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡량을 측정한다. 구체적으로는, 레지스트가 도포된 평가 기판에 실제로 멀티빔(20)을 조사한다. 그리고, 얻어진 평가 기판을 현상함으로써 얻어지는 레지스트 패턴의 형상의 왜곡량을 측정한다.

혹은, 빔에 의한 측정 방법이어도 상관없다. 구체적으로는, 빔에 의한 측정 방법으로는, 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)를 통과시킬(빔 ON) 빔을 선택하여 XY 스테이지(105)에 배치되는 도시하지 않은 마크 상에서 빔 스캔을 행하고, 반사 전자 혹은 2 차 전자를 도시하지 않은 검출기로 검출하여, 그 결과 얻어진 화상으로부터 빔 위치를 측정한다. 이러한 방법에 의해 빔 ON으로 할 빔을 성형 애퍼처 어레이 기판(203)(SAA)면에서 선택하여 복수 회 빔 위치를 측정함으로써 멀티빔(20)의 애퍼처상의 결상 왜곡량을 측정할 수 있다.

그리고, 측정된 레지스트 패턴의 형상의 왜곡량이 희망 범위 내에 들어가는지의 여부를 판정한다.

왜곡 보정 공정(S110)으로서, 멀티빔(20)의 애퍼처상의 결상 왜곡량이 희망 범위(제2 희망 범위) 내가 아닌 경우에, 복수 단의 전자 렌즈의 1 단째와 2 단째의 전자 렌즈(213, 214)를 이용하여 멀티빔(20)의 애퍼처상의 결상 왜곡량을 희망 범위 내로 조정한다. 구체적으로는, 렌즈 제어 회로(132)가 1 단째와 2 단째의 전자 렌즈(213, 214)를 자화하기 위한 설정값을 조정하면 된다. 1 단째와 2 단째의 전자 렌즈(213, 214)를 자화하기 위한 설정값을 가변으로 하면서 레지스트가 도포된 평가 기판에 실제로 멀티빔(20)을 조사한다. 그리고, 얻어진 평가 기판을 현상함으로써 얻어지는 설정값마다의 레지스트 패턴의 형상의 왜곡량을 측정한다. 그리고, 왜곡량이 최소가 되는 자화 설정값으로 설정하면 된다.

그리고 도 17에 나타낸 바와 같이, 최종적으로 멀티빔(20)의 총 축소 배율이 희망 범위(제1 희망 범위) 내가 되고 또한 멀티빔(20)의 애퍼처상의 결상 왜곡량이 희망 범위(제2 희망 범위) 내가 될 때까지 총 축소 배율이 조정된 경우에는, 그때마다 멀티빔(20)의 애퍼처상의 결상 왜곡량을 다시 측정하고, 멀티빔(20)의 애퍼처상의 결상 왜곡량이 조정된 경우에는 그때마다 멀티빔(20)의 총 축소 배율을 다시 측정한다. 이상과 같이 하여 전자 렌즈군(212)의 각 렌즈의 자화 설정값을 조정하면 된다.

그리고, 설정이 완료된 묘화 장치(100)를 이용하여 시료(101)에 패턴을 묘화한다. 먼저, 제어 계산기(110)는 기억 장치(140)로부터 묘화 데이터를 독출하여 각 화소(36)로의 조사 시간 데이터를 생성한다. 그리고, 이러한 조사 시간 데이터를 샷순으로 다시 나열하여 기억 장치(142)에 저장하고 또한 샷순으로 순차적으로 편향 제어 회로(130)에 출력한다. 그리고, 전술한 묘화 동작을 행하면서, 각 화소(36)에 조사 시간 데이터가 나타내는 조사 시간만큼 빔이 조사되도록 멀티빔(20)의 블랭킹 제어를 행하면서 시료(101)에 멀티빔(20)을 조사하면 된다.

이상과 같이, 실시 형태 1에 따르면 멀티빔(20)을 성형한 애퍼처상의 결상 왜곡을 억제하면서 멀티빔(20)의 축소 배율을 크게 할 수 있다. 그 결과, 묘화 장치(100)의 높이 치수를 억제할 수 있다.

이상, 구체예를 참조하여 실시 형태에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이들 구체예에 한정되지 않는다. 전술한 예에서는 총 축소 배율이 200 배인 경우와 300 배인 경우에 대해 설명하였으나, 이들에 한정되지 않는다. 총 축소 배율이 예를 들면 100 배 이상인 높은 총 축소 배율로 설정하는 경우에 적용할 수 있다. 또한, 전술한 복수 단의 전자 렌즈(213, 214, 215, 216)의 일부 또는 전부를 정전 렌즈로 치환해도 상관없다. 정전 렌즈를 이용하는 경우에는 자화가 아니라 전위를 인가한다는 것은 말할 필요도 없다.

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 노광 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

하전 입자빔을 방출하는 방출부와,
복수의 제1 개구부가 형성되며, 상기 복수의 제1 개구부 전체를 포함하는 영역에 상기 하전 입자빔의 조사를 받아, 상기 하전 입자빔의 일부가 상기 복수의 제1 개구부 중 대응하는 제1 개구부를 각각 통과함으로써 멀티빔을 형성하고 또한 멀티빔을 성형하는 성형 애퍼처 어레이 기판과,
최종단의 렌즈에 의한 멀티빔의 축소 배율보다 상기 최종단의 앞측의 적어도 1 개의 렌즈에 의한 멀티빔의 축소 배율이 커지도록 배치되어, 상기 멀티빔을 성형한 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡을 보정하면서, 상기 최종단의 렌즈와 상기 최종단의 1 개 전의 렌즈의 사이의 높이 위치 및 시료면 상에 상기 멀티빔의 애퍼처상을 결상하는 복수 단의 렌즈
를 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 조사 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수 단의 렌즈는 4 단 이상의 렌즈를 가지며,
1 단째와 2 단째의 렌즈에 의해 상기 멀티빔의 애퍼처상의 왜곡은 보정되고,
3 단째 이후의 렌즈에 의해 상기 멀티빔이 축소되어 상기 멀티빔의 애퍼처상이 결상되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 조사 장치.
제2항에 있어서,
상기 1 단째와 2 단째의 렌즈는 역자화 극성이 되도록 자화되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 조사 장치.
제2항에 있어서,
복수의 제2 개구부가 형성된 기판과, 상기 복수의 제2 개구부의 대응하는 제2 개구부를 사이에 두고 대향하도록 상기 기판 상에 각각 배치된 복수의 전극군을 가지며, 상기 복수의 전극군을 이용하여 상기 멀티빔의 각 빔을 각각 개별적으로 블랭킹 편향시키는 블랭킹 애퍼처 어레이 기구와,
제3 개구부가 형성되고, 상기 1 단째와 2 단째의 렌즈와 상기 3 단째 이후의 렌즈의 사이에 배치되어 상기 블랭킹 애퍼처 어레이 기구에 의해 편향된 빔을 차폐하는 제한 애퍼처 기판
을 더 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 조사 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수 단의 렌즈는, 상기 최종단의 렌즈보다 상기 최종단의 1 개 전의 렌즈에 의한 상기 멀티빔의 축소 배율이 커지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 조사 장치.
제5항에 있어서,
상기 최종단의 렌즈의 축소 배율은 상기 최종단의 1 개 전의 렌즈의 축소 배율보다 월등히 작은 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 조사 장치.
하전 입자빔을 방출하고,
상기 하전 입자빔의 일부가 성형 애퍼처 어레이 기판의 복수의 개구부 중 대응하는 개구부를 각각 통과함으로써 멀티빔을 형성하고 또한 성형하며,
최종단의 렌즈에 의한 멀티빔의 축소 배율보다 상기 최종단의 앞측의 적어도 1 개의 렌즈에 의한 상기 멀티빔의 축소 배율이 커지도록 배치된 복수 단의 렌즈를 이용하여, 상기 멀티빔을 성형한 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡을 보정하면서, 상기 최종단의 렌즈와 상기 최종단의 1 개 전의 렌즈의 사이의 높이 위치 및 시료면 상에 상기 멀티빔의 애퍼처상을 결상하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔의 조사 방법.
제7항에 있어서,
상기 복수 단의 렌즈는, 상기 최종단의 렌즈보다 상기 최종단의 1 개 전의 렌즈에 의한 상기 멀티빔의 축소 배율이 커지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔의 조사 방법.
제8항에 있어서,
상기 복수 단의 렌즈는 4 단 이상의 렌즈를 가지며,
1 단째와 2 단째의 렌즈에 의해 상기 멀티빔의 애퍼처상의 왜곡은 보정되고,
3 단째 이후의 렌즈에 의해 상기 멀티빔이 축소되어 상기 멀티빔의 애퍼처상이 결상되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔의 조사 방법.
하전 입자빔을 이용한 멀티빔을 시료 상으로 축소하면서 상기 멀티빔을 성형한 애퍼처상을 결상하는 복수 단의 렌즈를 자화하기 위한 각 단의 렌즈의 설정값을 설정하고,
각각 대응하는 설정값이 설정된 복수 단의 렌즈를 이용하여 상기 멀티빔의 총 축소 배율을 측정하여,
상기 총 축소 배율이 제1 희망 범위 내가 아닌 경우에, 상기 복수 단의 렌즈의 3 단째 이후의 렌즈를 이용하여 상기 멀티빔의 총 축소 배율을 상기 제1 희망 범위 내로 조정하고,
상기 총 축소 배율이 상기 제1 희망 범위 내인 경우에, 상기 멀티빔을 성형한 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡량을 측정하여,
상기 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡량이 제2 희망 범위 내가 아닌 경우에, 상기 복수 단의 렌즈의 1 단째와 2 단째의 렌즈를 이용하여 상기 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡량을 상기 제2 희망 범위 내로 조정하고,
최종적으로 상기 멀티빔의 총 축소 배율이 상기 제1 희망 범위 내가 되고 또한 상기 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡량이 상기 제2 희망 범위 내가 될 때까지 상기 총 축소 배율이 조정된 경우에는, 그때마다 상기 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡량을 다시 측정하고, 상기 멀티빔의 애퍼처상의 결상 왜곡량이 조정된 경우에는 그때마다 상기 멀티빔의 총 축소 배율을 다시 측정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔의 조정 방법.