KR102047364B1 - 멀티빔 광학계의 조정 방법 및 멀티빔 노광 장치 - Google Patents

멀티빔 광학계의 조정 방법 및 멀티빔 노광 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 태양의 멀티빔 광학계의 조정 방법은, 성형 애퍼처 어레이 기판의 복수의 개구부 전체가 포함되는 영역에 하전 입자빔의 조사를 받아 복수의 개구부를 하전 입자빔의 일부가 각각 통과함으로써 멀티빔을 형성하고, 멀티빔의 크로스오버 높이 위치를 가변으로 하면서 멀티빔의 왜곡을 측정하여, 멀티빔의 왜곡이 보다 작아지는 멀티빔의 크로스오버 높이 위치를 측정하고, 크로스오버 높이 위치로, 멀티빔 중 궤도에서 벗어난 빔의 통과를 제한하는 제한 애퍼처 기판의 높이 위치를 조정하는 것을 특징으로 한다.

Description

멀티빔 광학계의 조정 방법 및 멀티빔 노광 장치 {ADJUSTING METHOD OF MULTI-BEAM OPTICAL SYSTEM AND MULTI-BEAM EXPOSURE APPARATUS}
본 발명은 멀티빔 광학계의 조정 방법 및 멀티빔 노광 장치에 관한 것으로, 예를 들면, 전자빔을 이용한 멀티빔 묘화에서의 전자빔 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 대물 렌즈에 의해 시료면 상에 결상된다 (예를 들면, 일본특허공개공보 제2015-023286호 참조).
멀티빔 묘화 장치를 포함하는 전자빔을 이용한 노광 장치에서는, 조사되는 전자빔은 광학계에 의해 일단 수렴되어 크로스오버를 형성한 후에 시료로 조사된다. 이러한 크로스오버 위치에는 여분의 전자의 통과를 제한하는 제한 애퍼처를 배치한다. 여기서, 대물 렌즈에 의해 시료면 상에 전자빔을 실제로 결상시키면, 렌즈의 제조 오차 등에 의해 실제의 크로스오버 위치가 설계 위치에서 이탈되는 경우가 있을 수 있다. 이러한 경우에, 상류측의 렌즈에 의해 크로스오버 위치를 설계 위치로 교정하면 시료면 상에 결상되는 상의 왜곡이 커진다. 특히, 멀티빔 묘화에서는 싱글빔 묘화에 비해 시료면 상에 형성되는 상의 사이즈가 현격히 크기 때문에, 왜곡이 커지면 그 영향을 싱글빔 묘화의 경우에 비해 크게 받는다. 따라서, 왜곡을 줄이는 것이 바람직하다.
한편, 크로스오버 위치를 설계 위치에서 이동시키면 제한 애퍼처면 상에서의 빔 사이즈가 커지므로, 이대로는 충분한 빔을 통과시키는 것이 곤란하다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 제한 애퍼처의 개구경을 크게 하면 된다. 제한 애퍼처의 개구경을 크게 함으로써 빔 손실을 회피할 수 있다. 그러나, 제한 애퍼처의 개구경을 크게 하면 원래 통과를 제한해야 했던 여분의 전자도 통과한다. 이러한 여분의 전자(누설빔)에 의해 시료면 상에 결상시키는 상의 콘트라스트가 저하된다고 하는 새로운 문제가 발생한다. 또한 제한 애퍼처에서 블랭킹 제어를 행하는 경우, 블랭킹 편향량을 크게 하지 않으면 빔 OFF를 할 수 없어, 블랭킹 제어가 곤란해진다고 하는 문제가 발생한다.
본 발명의 일 태양은, 멀티빔의 결상 왜곡을 억제하면서 여분의 전자의 통과를 제한하는 것이 가능한 광학계의 조정 방법 및 멀티빔 노광 장치를 제공한다.
본 발명의 일 태양의 멀티빔 광학계의 조정 방법은,
성형 애퍼처 어레이 기판의 복수의 개구부 전체가 포함되는 영역에 하전 입자빔의 조사를 받아 복수의 개구부를 하전 입자빔의 일부가 각각 통과함으로써 멀티빔을 형성하고,
멀티빔의 크로스오버 높이 위치를 가변으로 하면서 멀티빔의 왜곡을 측정하여,
멀티빔의 왜곡이 보다 작아지는 멀티빔의 크로스오버 높이 위치를 측정하고,
크로스오버 높이 위치로, 멀티빔 중 궤도에서 벗어난 빔의 통과를 제한하는 제한 애퍼처 기판의 높이 위치를 조정한다.
본 발명의 일 태양의 멀티빔 노광 장치는,
하전 입자빔을 방출하는 방출원과,
하전 입자빔을 조명하는 조명 렌즈와,
복수의 개구부가 형성되고, 복수의 개구부 전체가 포함되는 영역에, 조명된 하전 입자빔의 조사를 받아 복수의 개구부를 하전 입자빔의 일부가 각각 통과함으로써 멀티빔을 형성하는 성형 애퍼처 어레이 기판과,
멀티빔 중 궤도에서 벗어난 빔의 통과를 제한하는 제한 애퍼처 기판과,
제한 애퍼처 기판의 높이 위치를 가변으로 조정하는 높이 위치 조정 기구와,
멀티빔의 왜곡을 측정하는 왜곡 측정 기구
를 구비한다.
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 멀티빔 광학계의 조정 방법의 주요부 공정을 나타내는 순서도이다.
도 9(a)와 도 9(b)는 실시 형태 1에서의 멀티빔의 외경 궤도의 일례와 멀티빔의 중심빔의 애퍼처상의 결상 궤도의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은 실시 형태 1에서의 크로스오버 위치와 왜곡량의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11(a)와 도 11(b)는 실시 형태 1에서의 개별 빔 위치를 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 실시 형태 1에서의 높이 위치 조정 기구의 구성의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 13(a) 내지 도 13(d)는 실시 형태 1에서의 높이 위치 조정 기구의 구성의 다른 일례를 나타내는 구성도이다.
도 14는 실시 형태 1에서의 높이 위치 조정 기구의 구성의 다른 일례를 나타내는 구성도이다.
도 15는 실시 형태 1에서의 높이 위치 조정 기구의 구성의 다른 일례를 나타내는 구성도이다.
도 16은 실시 형태 1에서의 높이 위치 조정 기구의 구성의 다른 일례를 나타내는 구성도이다.
도 17은 실시 형태 1에서의 높이 위치 조정 기구의 구성의 다른 일례를 나타내는 구성도이다.
도 18은 실시 형태 1에서의 높이 위치 조정 기구의 구성의 다른 일례를 나타내는 구성도이다.
도 19는 실시 형태 1에서의 높이 위치 조정 기구에 반사 전자 흡수 기구를 배치한 구성의 일례를 나타내는 구성도이다.
이하, 실시 형태에서는 멀티빔의 결상 왜곡을 억제하면서 여분의 전자의 통과를 제한하는 것이 가능한 광학계의 조정 방법 및 노광 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. 또한, 실시 형태에서는 노광 장치의 일례로서 묘화 장치를 이용한 구성에 대해 설명한다. 단, 노광 장치는 묘화 장치에 한정되지 않으며, 검사 장치 등의 하전 입자빔의 시료로의 조사를 행하는 장치여도 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 일례이고 또한 멀티 하전 입자빔 노광 장치의 일례이다. 묘화 기구(150)는 전자 경통(102)과 묘화실(103)을 구비하고 있다. 전자 경통(102) 내에는 전자총(201), 조명 렌즈(202)(전자 렌즈), 성형 애퍼처 어레이 기판(203), 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204), 제한 애퍼처 기판(206), 대물 렌즈군(212), 편향기(208), 검출기(213), 얼라인먼트 코일(211) 및 높이 위치 조정 기구(214)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 개별 빔 위치 검출 기구(218) 및 XY 스테이지(105)의 위치 측정용의 미러(210)가 배치된다.
대물 렌즈군(212)은 복수 단의 대물 렌즈(215, 216)(전자 렌즈)를 가진다. 도 1에서는 예를 들면 2 단의 대물 렌즈(215, 216)를 가진다.
개별 빔 위치 검출 기구(218)는 통과 마크 기판(220), 블록(222) 및 전류 검출기(224)를 가진다.
제어부(160)는 제어 계산기(110), 메모리(112), 편향 제어 회로(130), 렌즈 제어 회로(131), 렌즈 제어 회로(132), 앰프(134), 애퍼처 제어 회로(136), 앰프(137), 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(131), 렌즈 제어 회로(132), 앰프(134), 애퍼처 제어 회로(136), 앰프(137), 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(131)에는 조명 렌즈(202)가 접속된다. 렌즈 제어 회로(132)에는 복수 단의 대물 렌즈(215, 216)가 접속된다. 렌즈 제어 회로(132)에는 또한 얼라인먼트 코일(211)이 접속된다. 편향 제어 회로(130)에는 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)가 접속된다. 또한, 편향 제어 회로(130)는 도시하지 않은 DAC 앰프 유닛을 개재하여 편향기(208)에 접속된다. 앰프(134)에는 검출기(213)가 접속된다. 애퍼처 제어 회로(136)에는 높이 위치 조정 기구(214)가 접속된다. 앰프(137)에는 전류 검출기(224)가 접속된다. 스테이지 제어 기구(138)는 XY 스테이지(105)의 구동을 제어한다. 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.
제어 계산기(110) 내에는 샷 데이터 생성부(50), 측정부(52), 측정부(53), 왜곡량 연산부(54), 판정부(56), 추출부(58), 설정부(60), 설정부(62), 측정부(64), 추출부(66), 설정부(68) 및 묘화 제어부(70)가 배치된다. 샷 데이터 생성부(50), 측정부(52), 측정부(53), 왜곡량 연산부(54), 판정부(56), 추출부(58), 설정부(60), 설정부(62), 측정부(64), 추출부(66), 설정부(68) 및 묘화 제어부(70)와 같은 각 '~ 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. 샷 데이터 생성부(50), 측정부(52), 측정부(53), 왜곡량 연산부(54), 판정부(56), 추출부(58), 설정부(60), 설정부(62), 측정부(64), 추출부(66), 설정부(68) 및 묘화 제어부(70)에 필요한 입력 데이터 혹은 연산된 결과는 그때마다 메모리(112)에 기억된다.
복수의 도형 패턴이 정의되는 묘화 데이터가 묘화 장치(100)의 외부로부터 입력되어 기억 장치(140)에 저장되어 있다.
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(330)(제1 영역)으로 가공되어 있다. 멤브레인 영역(330)을 둘러싸는 주위는 두꺼운 막 두께(H)의 외주 영역(332)(제2 영역)이 된다. 멤브레인 영역(330)의 상면과 외주 영역(332)의 상면은 동일한 높이 위치, 혹은 실질적으로 동일한 높이 위치가 되도록 형성된다. 기판(31)은 외주 영역(332)의 이면에서 지지대(33) 상에 보지(保持)된다. 지지대(33)의 중앙부는 개구되어 있으며, 멤브레인 영역(330)의 위치는 지지대(33)의 개구된 영역에 위치하고 있다.
멤브레인 영역(330)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(330)에는 전자선을 이용한 멀티빔의 각각 대응하는 빔이 통과하는 복수의 통과홀(25)이 어레이 형상으로 형성된다. 그리고, 기판(31)의 멤브레인 영역(330) 상이며 복수의 통과홀(25) 중 대응하는 통과홀(25)을 사이에 두고 대향하도록 기판(31) 상에 복수의 전극군이 각각 배치된다. 구체적으로는, 멤브레인 영역(330) 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(330) 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(330)에 배치된다. 단, 이에 한정되지 않는다. 또한, 멤브레인 영역(330)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)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 8×8 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 도시되어 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 7의 예에서는 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(70)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, 묘화 기구(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 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, 묘화 기구(150)의 구체적인 동작에 대해 설명한다.
전자총(201)(방출원)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 형성한다. 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)(도 1의 점선으로 나타낸 빔(20a))은 제한 애퍼처 기판(206)(블랭킹 애퍼처 부재)의 중심의 홀에서 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 ?까지 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 대물 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 편향되어, 각 빔의 시료(101) 상의 각각의 조사 위치에 조사된다. 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, 묘화 장치(100)에서는 도 1에 나타낸 바와 같이, 성형된 멀티빔(20)이 조명 렌즈(202)에 의해 일단 수렴되어 크로스오버(C.O.1)를 형성한다. 그리고, 크로스오버(C.O.1) 후에 확산된 멀티빔(20)을 대물 렌즈군(212)에 의해 재차 수렴하여 크로스오버(C.O.2)를 형성한 후, 원하는 축소 배율의 상이 되어 시료(101)면 상으로 결상된다. 실시 형태 1에서는 크로스오버(C.O.1) 위치에 여분의 전자의 통과를 제한하는 제한 애퍼처 기판(206)을 배치한다. 대물 렌즈군(212)에 의해 시료(101)면 상에 멀티빔(20)을 실제로 결상시키면, 대물 렌즈군(212)의 제조 오차 등의 영향에 의해 시료(101)면 상에 멀티빔(20)의 상의 초점 위치가 맞은 상태에서는 멀티빔(20)의 크로스오버(C.O.1) 위치가 설계 위치에서 이탈되는 경우가 있을 수 있다. 이러한 경우에, 상류측의 조명 렌즈(202)에 의해 크로스오버(C.O.1) 위치를 설계 위치로 교정하면 시료(101)면 상에 결상되는 상의 왜곡이 커진다. 특히, 멀티빔 묘화에서는 싱글빔 묘화에 비해 시료(101)면 상에 형성되는 상의 사이즈가 현격히 크기 때문에, 왜곡이 커지면 그 영향을 싱글빔 묘화의 경우에 비해 크게 받는다.
한편, 크로스오버(C.O.1) 위치가 설계 위치에서 이탈되면, 설계 위치에 배치되어 있는 제한 애퍼처 기판(206)면 상에서의 멀티빔(20) 전체로의 빔 사이즈가 커진다. 이 때문에, 이대로는 멀티빔(20)의 일부가 제한 애퍼처 기판(206)의 개구부를 통과하지 못해 빔 손실이 발생한다. 반대로, 제한 애퍼처 기판(206)의 개구부의 개구경을 크게 하면, 빔 손실은 회피할 수 있으나 본래 통과를 제한해야 했던 여분의 전자도 통과한다. 이러한 여분의 전자(누설빔)에 의해 시료(101)면 상에 결상시키는 상의 콘트라스트가 저하된다. 또한 제한 애퍼처 기판(206)에서 블랭킹 제어를 행하는 경우, 개별 블랭킹 기구(47)에 의한 블랭킹 편향량을 크게 하지 않으면 빔 OFF를 할 수 없어, 블랭킹 제어가 곤란해진다. 그래서, 실시 형태 1에서는 실제로 대물 렌즈군(212)에 의해 시료(101)면 상에 멀티빔(20)의 상의 초점 위치가 맞은 상태에서의 크로스오버(C.O.1) 위치로 나중에 제한 애퍼처 기판(206)의 위치를 교정한다. 이하, 구체적으로 설명한다.
도 8은 실시 형태 1에서의 멀티빔 광학계의 조정 방법의 주요부 공정을 나타내는 순서도이다. 도 8에서 실시 형태 1에서의 멀티빔 광학계의 조정 방법은 조명 렌즈의 초기 설정 공정(S102)과, 초점 맞춤 공정(S104)과, 애퍼처 거친 조정 공정(S106)과, 빔 위치 측정 공정(S108)과, 왜곡량 연산 공정(S110)과, 판정 공정(S112)과, 조명 렌즈값 변경 공정(S114)과, 최소 왜곡의 렌즈값 선택 공정(S116)과, 조명 렌즈 설정 공정(S118)과, 애퍼처 높이 설정 공정(S120)과, 멀티빔 직경 측정 공정(S122)과, 최소 빔 직경 애퍼처 높이 선택 공정(S124)과, 애퍼처 설치(조정) 공정(S126)과 같은 일련의 공정을 실시한다. 애퍼처 높이 설정 공정(S120)과, 멀티빔 직경 측정 공정(S122)과, 최소 빔 직경 애퍼처 높이 선택 공정(S124)은 크로스오버 위치 측정 공정(S119)을 구성한다.
조명 렌즈의 초기 설정 공정(S102)으로서, 렌즈 제어 회로(131)는 전자빔(200)을 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에 조명하는 조명 렌즈(202)의 설정값을 설정한다. 여기서는 먼저 조명 렌즈(202)를 자화하는 설계상의 렌즈값이 되는 초기값을 설정한다.
초점 맞춤 공정(S104)으로서, 렌즈 제어 회로(132)는 2 단의 대물 렌즈(215, 216)를 사용하여 멀티빔(20)의 초점을 시료면(101) 상에 맞춘다. 실시 형태 1에서는 2 단의 대물 렌즈(215, 216)에 의해 멀티빔(20)의 축소와 결상을 행한다. 실시 형태 1에서는 복수 단의 대물 렌즈(215, 216)를 이용함으로써 고배율의 축소 광학계를 구성한다. 예를 들면, 총 축소 배율을 200 ~ 300 배로 설정한다. 대물 렌즈(215)가 멀티빔의 축소를 담당하는 상류측의 전자 렌즈에 상당한다. 그리고, 최종 단의 대물 렌즈(216)가 멀티빔의 축소를 담당하는 하류측의 전자 렌즈에 상당한다.
도 9(a)와 도 9(b)는 실시 형태 1에서의 멀티빔의 외경 궤도의 일례와 멀티빔의 중심빔의 애퍼처상의 결상 궤도의 일례를 나타내는 도면이다. 도 9(a)에서는 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. 가로축의 좌단이 성형 애퍼처 어레이 기판(203) 이면의 높이 위치를 나타내고, 우단이 시료(101) 상면의 높이 위치를 나타낸다. 도 9(a)에서는 멀티빔(20)의 외경 궤도(A)(축외 궤도)와 멀티빔의 중심빔의 애퍼처상의 결상 궤도(B)(축상 궤도)가 도시되어 있다. 도 9(b)에 멀티빔(20)의 외경 궤도(A)(축외 궤도)의 확대도가 도시된다. 도 9(a)에 나타낸 바와 같이, 멀티빔의 중심빔의 애퍼처상의 결상 궤도(B)(축상 궤도)는 성형 애퍼처 어레이 기판(203) 이면(물면)으로부터 확장되어 대물 렌즈(215)에 의해 결상된 후, 확장된 궤도를 대물 렌즈(216)에 의해 시료(101)면 상에 결상시킨다. 이 때, 멀티빔(20)의 외경 궤도(A)(축외 궤도)는 도 9(a) 및 도 9(b)에 나타낸 바와 같이 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 상류측으로부터 조명 렌즈(202)에 의해 광축측으로 굴절되어 수렴되고 크로스오버(C.O.1)를 형성한 후, 대물 렌즈(215, 216)에 의해 광축측으로 굴절되어 수렴되고 크로스오버(C.O.2)를 형성하여 시료(101)면으로 도달한다.
도 10은 실시 형태 1에서의 크로스오버 위치와 왜곡량의 관계의 일례를 나타내는 도면이다. 도 10에서 가로축에 크로스오버(C.O.1) 높이 위치를 나타내고, 세로축 우측에 크로스오버(C.O.1) 높이 위치에 대응하는 왜곡량, 세로축 좌측에 크로스오버(C.O.1) 높이 위치에 대응하는 크로스오버(C.O.2) 높이 위치를 나타낸다. 가로축은 우측으로 진행될수록 시료면에 근접하는 경우를 나타낸다. 세로축 좌측은 상방으로 진행될수록 시료면에 근접하는 경우를 나타낸다. 세로축 우측은 상방으로 진행될수록 왜곡량이 커지는 경우를 나타낸다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 시료면 상에 형성되는 멀티빔(20)의 상의 왜곡량(C)은 크로스오버(C.O.1) 높이 위치의 최적 높이 위치에서 최소값을 나타내고, 최적 높이 위치의 전후에서 커지는 것을 알 수 있다. 또한, 크로스오버(C.O.2) 높이 위치(D)는 크로스오버(C.O.1) 높이 위치가 시료면에 근접할수록 시료면에 근접한다는 것을 알 수 있다. 왜곡량을 허용값 내로 억제하기 위해서는 크로스오버(C.O.1) 높이 위치의 범위도 제한되게 된다. 따라서, 크로스오버(C.O.1) 높이의 설계값이 도 10에 나타낸 허용 범위에서 벗어난 경우, 크로스오버(C.O.1) 높이 위치를 설계값으로 교정하면 왜곡량이 허용 범위에서 벗어난다. 따라서, 크로스오버(C.O.1) 높이 위치를 설계값으로 교정하는 것이 아니라, 반대로 제한 애퍼처 기판(206)의 높이 위치를 크로스오버(C.O.1) 높이 위치에 따라 조정하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
애퍼처 거친 조정 공정(S106)으로서, 애퍼처 제어 회로(136)는 높이 위치 조정 기구(214)를 구동하여 제한 애퍼처 기판(206)의 높이 위치를 거친 조정한다. 구체적으로는, 멀티빔(20)의 전체 빔이 제한 애퍼처 기판(206)의 개구부를 통과하는 높이 위치로 거친 조정한다. 멀티빔(20)의 전체 빔이 제한 애퍼처 기판(206)의 개구부를 통과할지의 여부는 다음과 같이 하여 판단하면 된다. 구체적으로는, 렌즈 제어 회로(132)는 얼라인먼트 코일(211)을 자화하여 멀티빔(20)을 편향시켜 제한 애퍼처 기판(206) 상을 주사한다. 그리고, 검출기(213)가 멀티빔(20)이 제한 애퍼처 기판(206)에 조사된 것에 기인하여 방출되는 반사 전자를 포함하는 2 차 전자를 검출한다. 검출기(213)에 의해 검출된 데이터는 앰프(134)에 출력되고, 아날로그 데이터에서 디지털 데이터로 변환된 후에 증폭되어 제어 계산기(110)에 출력된다. 얻어지는 신호의 2 차원 분포로부터 애퍼처 개구를 홀 마크로서 이용하여 측정한 멀티빔(20)의 상이 얻어진다. 분해능은 애퍼처 개구 치수로 결정된다. 제어 계산기(110) 내에서는 측정부(52)가 이러한 2 차 전자의 검출 데이터를 수신하여 멀티빔(20)의 상을 측정한다. 여기서는 측정된 멀티빔(20)의 상의 사이즈가 제한 애퍼처 기판(206)의 개구부의 사이즈보다 작은지의 여부를 판단하면 된다. 여기서 애퍼처 기판(206) 위치에서는, 멀티빔(20)의 상은 이상적으로는 1 개의 원 형상이 되지만, 개개의 빔상이 분리된 것의 집합체가 될 수도 있다. 개개의 빔상이 분리되어 있는 경우에는 최외주를 포함하는 원의 크기를 멀티빔(20)의 상의 사이즈로 하면 된다. 그리고, 애퍼처 제어 회로(136)는 높이 위치 조정 기구(214)를 구동하여 멀티빔(20)의 상의 사이즈가 제한 애퍼처 기판(206)의 개구부의 사이즈보다 작아지는 제한 애퍼처 기판(206)의 높이 위치로 제한 애퍼처 기판(206)의 높이 위치를 거친 조정한다. 혹은, 얼라인먼트 코일(211)을 사용하지 않고 검출기(213)가 멀티빔(20)이 제한 애퍼처 기판(206)에 조사된 것에 기인하여 방출되는 반사 전자를 포함하는 2 차 전자를 검출해도 된다. 그리고, 애퍼처 제어 회로(136)는 높이 위치 조정 기구(214)를 구동하여, 2 차 전자를 검출하지 않는 제한 애퍼처 기판(206)의 높이 위치로 제한 애퍼처 기판(206)의 높이 위치를 거친 조정해도 된다. 높이 위치 조정 기구(214)의 구성에 대해서는 후술한다.
빔 위치 측정 공정(S108)으로서, 개별 빔 위치 검출 기구(218)는 멀티빔(20)의 전체 빔이 제한 애퍼처 기판(206)의 개구부를 통과하는 상태에서 멀티빔(20)의 각 빔의 위치를 측정한다.
도 11(a)와 도 11(b)는 실시 형태 1에서의 개별 빔 위치를 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 11(a)에 나타낸 바와 같이, 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에는 멀티빔(20)을 형성하기 위한 복수의 홀(22)이 x, y 방향으로 소정의 피치(Px, Py)로 형성된다. 그리고 대물 렌즈군(212)에 의해 원하는 축소 배율로 축소됨으로써, 시료(101)면 상은 각 빔이 x, y 방향으로 피치(Px', Py')로 형성되게 된다. 그래서, 도 11(b)에 나타낸 바와 같이 통과 마크 기판(220)에 형성되는 홀의 사이즈(φ1)를 각 빔의 피치(Px'(및 Py'))보다 작게 함으로써, 측정 대상의 빔(20i)에 인접하는 빔(20j)을 차폐하여 통과를 회피할 수 있어, 빔을 1 개씩 통과시킬 수 있다. 보다 바람직하게는, 빔의 결상(
Figure 112017110757575-pat00001
) 부분의 블러 치수를 더 뺀 사이즈로 하면 좋다. 그리고, 통과 마크 기판(220)의 상면의 높이 위치가 시료(101) 상면과 동일한 높이 위치가 되도록 블록(222)으로 조정한다. 통과 마크 기판(220)에 형성되는 홀의 하측에 위치하는 블록(222)의 영역은 공동(空洞)으로 형성되며, 통과 마크 기판(220)의 홀을 통과한 측정 대상의 빔(20i)은 전류 검출기(224)에 입사한다. 그리고, 전류 검출기(224)는 입사된 빔(20i)의 전류값을 측정한다. 전류 검출기(224)에서 검출된 데이터는 앰프(137)에 출력되고, 아날로그 데이터에서 디지털 데이터로 변환된 후 증폭되어 제어 계산기(110)에 출력된다. 제어 계산기(110) 내에서는 측정부(53)에 출력된다. 이러한 통과 마크 기판(220) 상을 멀티빔(20)으로 주사한다. 멀티빔(20)의 주사는 편향기(208)로 멀티빔(20)을 일괄 편향시킴으로써 행할 수 있다. 이에 따라, 측정부(53)는 각 빔 위치를 따라 검출된 전류값 데이터를 수신한다. 그리고, 전류값 데이터의 강도의 피크 위치를 당해 빔의 위치로서 검출할 수 있다.
왜곡량 연산 공정(S110)으로서, 왜곡량 연산부(54)는 제한 애퍼처 기판(206)에 형성되는 개구부를 멀티빔(20)의 전체 빔이 통과하는 상태에서 멀티빔(20)의 왜곡을 측정한다. 구체적으로는, 왜곡량 연산부(54)는 각 빔 위치를 입력하여 얻어진 각 빔의 조사 위치에 따라 형성되는 상의 형상으로부터 x, y 방향의 왜곡량을 연산한다. 연산된 왜곡량은 기억 장치(142)에 저장된다. 개별 빔 위치 검출 기구(218)와 왜곡량 연산부(54)는 왜곡 측정 기구의 일례이다.
판정 공정(S112)으로서, 판정부(56)는 조명 렌즈(202)를 자화하는 미리 설정된 범위에서의 복수의 설정값(렌즈값) 전부가 설정되었는지의 여부를 판정한다. 설정값(렌즈값)의 진폭(범위)은 경험적으로 필요하다고 판단되는 폭을 미리 설정해 두면 된다. 예를 들면, 조명 렌즈(202)를 자화하는 설계상의 렌즈값을 중심으로 전후로 소정의 폭으로 설정하면 된다. 아직 복수의 설정값(렌즈값) 전부가 설정되지 않은 경우에는 조명 렌즈값 변경 공정(S114)으로 진행된다. 복수의 설정값(렌즈값) 전부가 설정된 경우에는 최소 왜곡의 렌즈값 선택 공정(S116)으로 진행된다.
조명 렌즈값 변경 공정(S114)으로서, 렌즈 제어 회로(131)는 전자빔(200)을 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에 조명하는 조명 렌즈(202)의 설정값을 설정한다. 여기서는 조명 렌즈(202)를 자화하는 미리 설정된 범위에서의 복수의 설정값(렌즈값) 중 아직 설정되지 않은 값으로 변경한다. 이에 따라, 멀티빔(20)의 크로스오버(C.O.1) 높이 위치가 변경된다.
그리고 애퍼처 거친 조정 공정(S106)으로 되돌아와, 판정 공정(S112)에서 복수의 설정값(렌즈값) 전부가 설정되었다고 판정될 때까지 애퍼처 거친 조정 공정(S106)부터 조명 렌즈값 변경 공정(S114)까지의 각 공정을 반복한다.
이상과 같이, 멀티빔(20)의 크로스오버(C.O.1) 높이 위치는 조명 렌즈(202)의 설정값에 따라 가변으로 조정된다. 그리고, 멀티빔(20)의 크로스오버(C.O.1) 높이 위치를 가변으로 하면서 멀티빔(20)의 왜곡을 측정한다.
최소 왜곡의 렌즈값 추출 공정(S116)으로서, 추출부(58)는 얻어진 조명 렌즈(202)의 각 설정값에 대응하는 멀티빔(20)의 왜곡량 중에서 멀티빔(20)의 왜곡이 보다 작아지는 조명 렌즈(202)의 설정값(렌즈값)을 추출(선택)한다.
조명 렌즈 설정 공정(S118)으로서, 설정부(60)는 추출된 설정값(렌즈값)을 설정하도록 렌즈 제어 회로(131)에 제어 신호를 출력한다. 렌즈 제어 회로(131)는 조명 렌즈(202)의 설정값으로서 설정부(60)로부터 출력된 설정값(렌즈값)을 설정한다.
크로스오버 높이 위치 측정 공정(S119)으로서, 멀티빔(20)의 왜곡이 보다 작아지는 멀티빔(20)의 크로스오버(C.O.1) 높이 위치를 측정한다. 구체적으로는, 이하와 같이 동작한다.
애퍼처 높이 설정 공정(S120)으로서, 설정부(62)는 설정된 조명 렌즈(202)의 렌즈값으로 거친 조정되었을 때의 애퍼처 높이를 애퍼처 제어 회로(136)에 출력한다. 그리고, 애퍼처 제어 회로(136)는 높이 위치 조정 기구(214)를 구동하여 제한 애퍼처 기판(206)의 높이 위치를 설정한다. 우선은 애퍼처 거친 조정 공정(S106)에서 당해 조명 렌즈(202)의 렌즈값으로 거친 조정되었을 때의 애퍼처 높이로 함으로써, 제한 애퍼처 기판(206)을 일단 멀티빔(20) 전체가 제한 애퍼처 기판(206)의 개구부를 통과하는 높이 위치에 설치할 수 있다.
도 12는 실시 형태 1에서의 높이 위치 조정 기구의 구성의 일례를 나타내는 구성도이다. 도 12에서 높이 위치 조정 기구(214)에서는 제한 애퍼처 기판(206)의 외경 말단을 구동통(230)으로 지지한다. 그리고, 구동통(230)을 외측에서부터 지지판(232)으로 지지한다. 지지판(232)은 구동통(230)이 광축 방향으로 이동 가능한 사이즈의 개구부가 형성된 지지대(238) 상에 피에조 소자(234)를 샌드위치하여 지지된다. 또한, 지지판(232)과 지지대(238)의 사이는 스프링(236)을 개재하여 접속되며, 스프링(236)의 탄성력에 의해 지지판(232)과 지지대(238)의 사이의 사이즈가 피에조 소자(234)의 사이즈로 제한된다. 애퍼처 제어 회로(136)는 피에조 소자(234)에 제어 전압을 인가하고 피에조 소자(234)의 신축에 따라 구동통(230)을 구동하여 제한 애퍼처 기판(206)의 높이 위치를 제어한다. 도 12의 예에서는, 높이 위치 조정 기구(214)는 제한 애퍼처 기판(206)을 높이 방향으로 상하 운동시킴으로써 제한 애퍼처 기판(206)의 높이 위치를 가변으로 조정한다. 멀티빔(20)은 제한 애퍼처 기판(206)의 중앙부에 개구된 개구부(152)를 통과한다. 또한, 제한 애퍼처 기판(206)은 멀티빔(20) 중 궤도에서 벗어난 빔의 통과를 제한한다.
멀티빔 직경 측정 공정(S122)으로서, 측정부(64)는 멀티빔(20)의 빔 직경을 측정한다. 구체적으로는, 렌즈 제어 회로(132)는 얼라인먼트 코일(211)을 자화하여 멀티빔(20)을 편향시켜 제한 애퍼처 기판(206) 상을 주사한다. 그리고, 검출기(213)가 멀티빔(20)이 제한 애퍼처 기판(206)에 조사된 것에 기인하여 방출되는 반사 전자를 포함하는 2 차 전자를 검출한다. 검출기(213)에 의해 검출된 데이터는 앰프(134)에 출력되고, 아날로그 데이터에서 디지털 데이터로 변환된 후에 증폭되어 제어 계산기(110)에 출력된다. 제어 계산기(110) 내에서는 측정부(64)가 이러한 2 차 전자의 검출 데이터를 수신하여 멀티빔(20)의 상의 빔 사이즈를 측정한다.
그리고, 제한 애퍼처 기판(206)의 높이 위치를 조금씩 변경하면서 이러한 애퍼처 높이 설정 공정(S120)과 멀티빔 직경 측정 공정(S122)을 반복한다. 이에 따라, 제한 애퍼처 기판(206)의 높이 위치를 조금씩 가변으로 변경했을 때의 각 높이 위치에서의 멀티빔(20)의 빔 직경을 측정한다. 측정된 멀티빔(20)의 빔 직경의 정보는 기억 장치(142)에 저장된다.
최소 빔 직경 애퍼처 높이 선택 공정(S124)으로서, 추출부(66)는 측정된 각 높이 위치에서의 멀티빔(20)의 빔 직경 중에서 최소 빔 직경이 되는 제한 애퍼처 기판(206)의 높이 위치를 추출한다. 최소 빔 직경이 되는 제한 애퍼처 기판(206)의 높이 위치가 멀티빔(20)의 크로스오버(C.O.1) 높이 위치가 된다. 이상과 같이, 얼라인먼트 코일(211), 검출기(213), 앰프(134), 측정부(64) 및 추출부(66) 등은 멀티빔(20)의 크로스오버(C.O.1) 높이 위치를 측정하는 측정 기구를 구성한다.
애퍼처 설치(조정) 공정(S126)으로서, 설정부(68)는 추출된 제한 애퍼처 기판(206)의 높이 위치를 애퍼처 제어 회로(136)에 출력한다. 그리고, 애퍼처 제어 회로(136)는 높이 위치 조정 기구(214)를 구동하여 제한 애퍼처 기판(206)의 높이 위치를 최소 빔 직경이 되는 위치로 설정한다. 바꾸어 말하면, 높이 위치 조정 기구(214)는 크로스오버 높이 위치로 멀티빔(20) 중 궤도에서 벗어난 빔의 통과를 제한하는 제한 애퍼처 기판(206)의 높이 위치를 조정한다.
도 13(a) 내지 도 13(d)는 실시 형태 1에서의 높이 위치 조정 기구의 구성의 다른 일례를 나타내는 구성도이다. 도 13(a)에 나타낸 바와 같이, 높이 위치 조정 기구(214)는 구동판(242, 248)과, 롤러(244a, 244b)의 조와, 롤러(246a, 246b)의 조를 가진다. 도 13(a)의 예에서는 높이 위치가 상이한 복수의 제한 애퍼처 기판(206a, 206b, 206c, 206d)을 가로로 연결한 기구를 이용한다. 복수의 제한 애퍼처 기판(206a, 206b, 206c, 206d)의 양측에는 구동판(242, 248)이 접속된다. 그리고, 롤러(244a, 244b)의 조의 사이에 구동판(242)이 샌드위치됨으로써 지지된다. 또한, 롤러(246a, 246b)의 조의 사이에 구동판(248)이 샌드위치됨으로써 지지된다. 그리고, 롤러(244a, 244b)의 조와 롤러(246a, 246b)의 조의 일방을 서로 반대 방향으로 회전 구동시킴으로써 구동판(242, 248)을 x 방향(혹은 y 방향)으로 이동시킬 수 있다. 높이 위치가 상이한 복수의 제한 애퍼처 기판(206a, 206b, 206c, 206d)은 가로로 연결되어 있으므로, 도 13(a) 내지 도 13(d)에 나타낸 바와 같이 구동판(242, 248)을 x 방향(혹은 y 방향)으로 이동시킴으로써 복수의 제한 애퍼처 기판(206a, 206b, 206c, 206d) 중에서 임의의 높이를 가지는 1 개를 멀티빔(20)이 통과하는 광축 상에 배치할 수 있다. 바꾸어 말하면, 높이 위치 조정 기구(214)는 제한 애퍼처 기판을 멀티빔(20)의 광축과 직교하는 방향으로 슬라이드시킴으로써 제한 애퍼처 기판의 높이 위치를 가변으로 조정한다.
도 14는 실시 형태 1에서의 높이 위치 조정 기구의 구성의 다른 일례를 나타내는 구성도이다. 도 14에 나타낸 높이 위치 조정 기구(214)의 예는 도 13(a) 내지 도 13(d)의 예의 변형예이다. 복수의 제한 애퍼처 기판(206a, 206b, 206c, 206d)을 가로로 연결한 기구의 x 방향(혹은 y 방향)의 스페이스가 좁은 경우에는, 구동판(251, 253)과 롤러(254a, 254b)의 조와 롤러(256a, 256b)의 조의 배치 높이를 이동시켜도 된다. 도 14의 예에서는 구동판(251, 253)과 롤러(254a, 254b)의 조와 롤러(256a, 256b)의 조의 배치 높이를 복수의 제한 애퍼처 기판(206a, 206b, 206c, 206d)을 가로로 연결한 기구로부터 상방으로 이동시킨 경우를 나타내고 있다. 복수의 제한 애퍼처 기판(206a, 206b, 206c, 206d)의 양측에는 보조판(252, 258)이 접속된다. 그리고, 구동판(251)과 보조판(252)의 사이는 지지봉(255)에 의해 접속된다. 구동판(253)과 보조판(258)의 사이는 지지봉(257)에 의해 접속된다. 그리고, 롤러(254a, 254b)의 조의 사이에 구동판(251)이 샌드위치됨으로써 지지된다. 또한, 롤러(256a, 256b)의 조의 사이에 구동판(253)이 샌드위치됨으로써 지지된다. 그리고, 롤러(254a, 254b)의 조와 롤러(256a, 256b)의 조의 일방을 서로 반대 방향으로 회전 구동시킴으로써 구동판(251, 253)을 x 방향(혹은 y 방향)으로 이동시킬 수 있다. 높이 위치가 상이한 복수의 제한 애퍼처 기판(206a, 206b, 206c, 206d)은 가로로 연결되어 있으므로, 도 14에 나타낸 바와 같이 구동판(251, 253)을 x 방향(혹은 y 방향)으로 이동시킴으로써 복수의 제한 애퍼처 기판(206a, 206b, 206c, 206d) 중에서 임의의 높이를 가지는 1 개를 멀티빔(20)이 통과하는 광축 상에 배치할 수 있다.
도 15는 실시 형태 1에서의 높이 위치 조정 기구의 구성의 다른 일례를 나타내는 구성도이다. 도 15에 나타낸 높이 위치 조정 기구(214)의 예는 도 12의 예의 변형예이다. 도 15의 예에서는 지지판(232)과 피에조 소자(234)와 스프링(236) 대신에 롤러(235a, 235b)의 조에 의해 구동통(230)을 샌드위치한다. 그리고, 롤러(235a, 235b)의 조를 서로 반대 방향으로 회전시킴으로써 구동통(230)을 z 방향(높이 방향)으로 구동시켜 제한 애퍼처 기판(206)의 높이 위치를 임의의 높이로 제어한다.
전술한 예에서는 제한 애퍼처 기판(206)의 높이 위치를 조정하는 것에 머무르는 경우를 나타냈으나, 이에 한정되지 않는다.
도 16은 실시 형태 1에서의 높이 위치 조정 기구의 구성의 다른 일례를 나타내는 구성도이다. 도 16에 나타낸 높이 위치 조정 기구(214)의 예는 전술한 도 12 혹은 도 15의 구성에 추가로 수평 구동 기구를 배치한다. 도 16에 나타낸 높이 위치 조정 기구(214)의 예에서는 지지대(238)를 x 방향으로 피스톤(262)과 보조봉(268)으로 샌드위치한다. 보조봉(268)은 스프링(264)으로 하우징(예를 들면 전자 경통(102) 내벽)과 접속된다. 마찬가지로, 지지대(238)를 y 방향으로 피스톤(263)과 보조봉(269)으로 샌드위치한다. 보조봉(269)은 스프링(265)으로 하우징(예를 들면 전자 경통(102) 내벽)과 접속된다. 그리고, 도시하지 않은 스테핑 모터 등으로 피스톤(262)을 x 방향으로 구동하여 지지대(238)를 x 방향으로 누름으로써 제한 애퍼처 기판(206)의 개구부(152)의 x 방향 위치를 이동시킬 수 있다. 마찬가지로, 피스톤(262)을 -x 방향으로 구동하면 지지대(238)를 스프링(264)이 -x 방향으로 누름으로써 제한 애퍼처 기판(206)의 개구부(152)의 -x 방향 위치를 이동시킬 수 있다. 마찬가지로, 도시하지 않은 스테핑 모터 등으로 피스톤(263)을 y 방향으로 구동하여 지지대(238)를 y 방향으로 누름으로써 제한 애퍼처 기판(206)의 개구부(152)의 y 방향 위치를 이동시킬 수 있다. 마찬가지로, 피스톤(263)을 -y 방향으로 구동하면 지지대(238)를 스프링(265)이 -y 방향으로 누름으로써 제한 애퍼처 기판(206)의 개구부(152)의 -y 방향 위치를 이동시킬 수 있다. 또한, 스프링(264)의 탄성력으로 보조봉(268)이 지지대(238)를 -x 방향으로 되밀어내고 있으므로, 피스톤(262)과 보조봉(268)에 의해 지지대(238)의 x 방향의 이동을 항상 구속하고 있다. 따라서, 피스톤(262)의 구동 위치에 의해 제한 애퍼처 기판(206)의 개구부(152)의 x 방향 위치를 고정밀도로 제어할 수 있다. 마찬가지로, 스프링(265)의 탄성력으로 보조봉(269)이 지지대(238)를 -y 방향으로 되밀어내고 있으므로, 피스톤(263)과 보조봉(269)에 의해 지지대(238)의 y 방향의 이동을 항상 구속하고 있다. 따라서, 피스톤(263)의 구동 위치에 의해 제한 애퍼처 기판(206)의 개구부(152)의 y 방향 위치를 고정밀도로 제어할 수 있다.
도 17은 실시 형태 1에서의 높이 위치 조정 기구의 구성의 다른 일례를 나타내는 구성도이다. 도 17에 나타낸 높이 위치 조정 기구(214)의 예는 전술한 도 13(a) 내지 도 13(d)의 예의 변형예이다. 도 17의 예에서는 추가로 수평 구동 기구를 배치한다. 도 17에서는 상방에서 본 구성을 나타내고 있다. 도 13(a) 내지 도 13(d)의 예와 마찬가지로, 높이 위치가 상이한 복수의 제한 애퍼처 기판(206a, 206b, 206c, 206d)을 가로로 연결한 기구를 이용한다. 이러한 복수의 제한 애퍼처 기판(206a, 206b, 206c, 206d)을 가로로 연결한 상태로 구동판(272) 상에 배치한다. 구동판(272)에는 복수의 제한 애퍼처 기판(206a, 206b, 206c, 206d)의 각 개구부(152a, 152b, 152c, 152d)의 위치에 맞추어 각 개구부(152a, 152b, 152c, 152d)보다 넓게 개구되는 관통홀이 형성되어 있다는 것은 말할 필요도 없다. 그리고, 구동판(272)의 좌단측은 롤러(271a, 271b)의 조의 사이에 샌드위치됨으로써 지지된다. 구동판(272)의 우단측은 롤러(273a, 273b)의 조의 사이에 샌드위치됨으로써 지지된다. 그리고, 롤러(271a, 271b)의 조와 롤러(273a, 273b)의 조의 일방을 서로 반대 방향으로 회전 구동시킴으로써 구동판(272)을 x 방향으로 이동시킬 수 있다. 높이 위치가 상이한 복수의 제한 애퍼처 기판(206a, 206b, 206c, 206d)은 가로(x 방향)로 연결되어 있으므로, 복수의 제한 애퍼처 기판(206a, 206b, 206c, 206d) 중에서 임의의 높이를 가지는 1 개를 멀티빔(20)이 통과하는 광축 상에 배치할 수 있다. 또한, 구동판(272)을 y 방향으로 피스톤(274)과 보조봉(277)으로 샌드위치한다. 보조봉(277)은 스프링(276)으로 하우징(예를 들면 전자 경통(102) 내벽)과 접속된다. 그리고, 도시하지 않은 스테핑 모터 등으로 피스톤(274)를 y 방향으로 구동하여 구동판(272)을 y 방향으로 누름으로써 제한 애퍼처 기판(206)의 개구부(152)의 y 방향 위치를 이동시킬 수 있다.
도 18은 실시 형태 1에서의 높이 위치 조정 기구의 구성의 다른 일례를 나타내는 구성도이다. 도 18에 나타낸 높이 위치 조정 기구(214)의 예는 전술한 도 14의 예의 변형예이다. 도 18의 예에서는 높이 위치가 상이한 복수의 제한 애퍼처 기판(206a, 206b, 206c, 206d)에 각각 복수의 개구부(152)를 형성한다. 도 18의 예에서는 제한 애퍼처 기판(206a)에 x 방향으로 나열되는 3 개의 개구부(152a)를 형성한다. 마찬가지로, 제한 애퍼처 기판(206b)에 x 방향으로 나열되는 3 개의 개구부(152b)를 형성한다. 마찬가지로, 제한 애퍼처 기판(206c)에 x 방향으로 나열되는 3 개의 개구부(152c)를 형성한다. 마찬가지로, 제한 애퍼처 기판(206d)에 x 방향으로 나열되는 3 개의 개구부(152d)를 형성한다. 동일한 높이의 개구부(152)를 복수 마련함으로써, 컨태미네이션 등의 부착에 의해 개구부(152) 중 1 개가 막힘을 일으킨 경우에도 동일한 높이의 다른 개구부(152)를 사용할 수 있다.
또한, 개구 치수가 상이한 개구부를 준비함으로써, 크로스오버 치수가 상이한 경우에도 적절한 애퍼처를 선택할 수 있도록 할 수도 있다.
동일한 높이에 상이한 치수의 개구를 준비해 두고, 처음에 원하는 개구 치수보다 큰 개구를 이용하여 조정을 행한 후에, 애퍼처 기판을 평행하게 이동시켜 원하는 치수의 개구를 이용할 수도 있다. 이렇게 함으로써 초기의 조정 시에 애퍼처 기판 위치에서의 빔 치수가 큰 경우의 측정을 용이하게 할 수 있다. 또한, 상정되는 운전 조건으로부터 예상되는 치수의 개구를 준비해 두고, 조명 조건의 변경 등에 의해 크로스오버 치수가 바뀔 때에도 조건에 가장 적합한 치수의 개구를 선택할 수 있다. 이는 도 18의 예에 한정되지 않는다.
도 19는 실시 형태 1에서의 높이 위치 조정 기구에 반사 전자 흡수 기구를 배치한 구성의 일례를 나타내는 구성도이다. 도 19에서는 도 15에 나타낸 높이 위치 조정 기구(214)의 상방에 반사 전자 흡수 기구(310)를 배치한 경우를 나타낸다. 단, 이에 한정되지 않는다. 전술한 높이 위치 조정 기구(214)의 다른 예의 상방에 배치해도 상관없다.
반사 전자 흡수 기구(310)는 통 형상 흡수체(312)와 복수의 고정 날개(314)를 가진다. 통 형상 흡수체(312)는 예를 들면 소정의 두께를 가진 원형의 통 형상으로 형성된다. 또한, 통 형상 흡수체(312)는 내벽면측에 중심 방향 약간 상측을 향해 연장되는 복수의 고정 날개(314)를 가진다. 도 19의 예에서는 예를 들면 2 단계의 고정 날개(314)가 높이 위치를 이동하여 배치되는 경우를 나타내고 있다. 각 고정 날개(314)는 제한 애퍼처 기판(206)에 형성되는 개구부(152) 중심을 향하도록 각도 조정되면 적합하다. 이러한 각도 조정에 의해 산란 전자 및 x 선을 효율적으로 운반할 수 있다. 또한, 각 단의 고정 날개(314)는 둘레 방향으로 연결된 원추대 형상으로 형성되어도 되고, 복수의 날개가 둘레 방향을 따라 나열되어 배치되어도 적합하다.
통 형상 흡수체(312)와 복수의 고정 날개(314)는 원자 번호가 13 번(알루미늄 : Al) 이하인 원자(저 Z 재료)를 재료로 한다. 알루미늄(Al) 외에 예를 들면 탄소(C) 등을 이용하면 적합하다. 또한, 통 형상 흡수체(312)와 복수의 고정 날개(314)는 대전되지 않도록 도전성의 재료가 이용된다. 저 Z 재료를 이용함으로써, 산란 전자가 충돌한 경우에 충돌점으로부터 추가로 산란 전자 및 x 선이 발생하는 것을 저감시킬 수 있다. 또한, 통 형상 흡수체(312)의 내벽면에 충돌한 산란 전자는 반사되어도 반사 궤도 상에 위치하는 고정 날개(314)에 의해 궤도가 간섭되어 에너지가 소비된다. 따라서, 전자 경통(102) 중심 영역(멀티빔(20)의 통과 영역)으로 되돌아오기 어렵게 할 수 있다. 이와 같이 반사 전자 흡수 기구(310)는 산란 전자를 포집(트랩)함으로써 산란 전자를 흡수한다. 반사 전자 흡수 기구(310)에 의해 반사 전자가 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)에 도달하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 반사 전자 흡수 기구(310)를 반사 전자 전류 검출기로서 이용해도 적합하다.
이상과 같이, 실시 형태 1에 따르면 광학계의 제조 오차 등에 의해 크로스오버(C.O.1) 높이 위치가 설계 위치로부터 이탈된 경우에도 멀티빔(20)의 크로스오버(C.O.1) 높이 위치에 제한 애퍼처 기판(206)을 가변으로 조정할 수 있다. 이 때문에, 멀티빔(20)의 결상 왜곡을 억제하면서 여분의 전자의 통과를 제한할 수 있다. 그 결과, 고정밀도의 묘화(노광)가 가능하다.
이상, 구체예를 참조하여 실시 형태에 대해 설명했다. 그러나, 본 발명은 이들 구체예에 한정되지 않는다.
또한, 장치 구성 또는 제어 방법 등 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않은 부분 등에 대해서는 기재를 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 이용한다는 것은 말할 필요도 없다.
그 외에 본 발명의 요소를 구비하며 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 멀티빔 광학계의 조정 방법 및 멀티빔 노광 장치는 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 (10)

  1. 성형 애퍼처 어레이 기판의 복수의 개구부 전체가 포함되는 영역에 하전 입자빔의 조사를 받아 상기 복수의 개구부를 상기 하전 입자빔의 일부가 각각 통과함으로써 멀티빔을 형성하고,
    상기 멀티빔의 크로스오버 높이 위치를 가변으로 하면서 상기 멀티빔의 왜곡을 측정하여,
    상기 멀티빔의 왜곡이 보다 작아지는 상기 멀티빔의 크로스오버 높이 위치를 측정하고,
    상기 크로스오버 높이 위치로, 상기 멀티빔 중 궤도에서 벗어난 빔의 통과를 제한하는 제한 애퍼처 기판의 높이 위치를 조정하는 멀티빔 광학계의 조정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하전 입자빔을 상기 성형 애퍼처 어레이 기판에 조명하는 조명 렌즈의 설정값을 설정하고,
    상기 크로스오버 높이 위치는 상기 조명 렌즈의 설정값에 따라 가변으로 조정되는 것을 특징으로 하는 멀티빔 광학계의 조정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제한 애퍼처 기판에 형성되는 개구부를 상기 멀티빔의 전체 빔이 통과하는 상태에서 상기 멀티빔의 왜곡이 측정되는 것을 특징으로 하는 멀티빔 광학계의 조정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    높이 위치 조정 기구를 이용하여 상기 제한 애퍼처 기판의 높이 위치가 가변으로 조정되는 것을 특징으로 하는 멀티빔 광학계의 조정 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제한 애퍼처 기판이 상기 멀티빔의 광축과 직교하는 방향으로 슬라이드함으로써 상기 제한 애퍼처 기판의 높이 위치가 가변으로 조정되는 것을 특징으로 하는 멀티빔 광학계의 조정 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제한 애퍼처 기판이 높이 방향으로 상하 운동함으로써 상기 제한 애퍼처 기판의 높이 위치가 가변으로 조정되는 것을 특징으로 하는 멀티빔 광학계의 조정 방법.
  7. 하전 입자빔을 방출하는 방출원과,
    상기 하전 입자빔을 조명하는 조명 렌즈와,
    복수의 개구부가 형성되고, 상기 복수의 개구부 전체가 포함되는 영역에, 조명된 상기 하전 입자빔의 조사를 받아 상기 복수의 개구부를 상기 하전 입자빔의 일부가 각각 통과함으로써 멀티빔을 형성하는 성형 애퍼처 어레이 기판과,
    상기 멀티빔 중 궤도에서 벗어난 빔의 통과를 제한하는 제한 애퍼처 기판과,
    상기 제한 애퍼처 기판의 높이 위치를 가변으로 조정하는 높이 위치 조정 기구와,
    상기 멀티빔의 왜곡을 측정하는 왜곡 측정 기구
    를 구비한 멀티빔 노광 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 멀티빔의 크로스오버 높이 위치를 측정하는 측정 기구를 더 구비한 것을 특징으로 하는 멀티빔 노광 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 높이 위치 조정 기구는 상기 제한 애퍼처 기판을 높이 방향으로 상하 운동시킴으로써 상기 제한 애퍼처 기판의 높이 위치를 가변으로 조정하는 것을 특징으로 하는 멀티빔 노광 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 높이 위치 조정 기구는 상기 제한 애퍼처 기판을 상기 멀티빔의 광축과 직교하는 방향으로 슬라이드시킴으로써 상기 제한 애퍼처 기판의 높이 위치를 가변으로 조정하는 것을 특징으로 하는 멀티빔 노광 장치.
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