KR102093809B1 - 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법 - Google Patents

멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 태양은, 멀티 빔 묘화에 있어서 최대 조사 시간을 단축할 수 있는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법을 제공한다. 본 발명의 일 태양의 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치는, 멀티 하전 입자 빔의 설계 상의 조사 위치가 되는 복수의 설계 그리드의 설계 그리드마다, 실제의 조사 위치가 해당 설계 그리드에 근접하는 4 개 이상의 빔을 이용하여, 실제의 조사 위치가 해당 설계 그리드를 둘러싸는 3 개씩의 빔에 의해 조합한 복수의 조합을 설정하는 조합 설정 처리 회로와, 복수의 조합의 조합마다, 해당 조합을 구성하는 3 개의 빔에, 분배 후의 각 분배 도스량의 중심 위치 및 총합이 해당 설계 그리드 위치 및 해당 설계 그리드에 조사될 예정의 도스량에 일치하도록 해당 설계 그리드에 조사될 예정의 도스량을 분배하기 위한, 해당 조합을 구성하는 3 개의 빔의 각 빔으로의 제1 분배 계수를 연산하는 제1 분배 계수 연산 처리 회로와, 상술한 4 개 이상의 빔의 빔마다, 해당 빔에 대응하는 제1 분배 계수를 합계한 값을 복수의 조합의 수로 나눈, 해당 설계 그리드에 대한 4 개 이상의 빔의 각 빔의 제2 분배 계수를 연산하는 제2 분배 계수 연산 처리 회로를 구비한다.

Description

멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법 {MULTI CHARGED-PARTICLE BEAM WRITING APPARATUS AND MULTI CHARGED-PARTICLE BEAM WRITING METHOD}
본 발명은, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법에 관한 것이며, 예를 들면, 멀티 빔 묘화의 최대 조사 시간을 제어하는 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 미세화의 진전을 담당하는 리소그래피 기술은 반도체 제조 프로세스 중에서도 유일 패턴을 생성하는 매우 중요한 프로세스이다. 최근, LSI의 고집적화에 수반하여, 반도체 디바이스에 요구되는 회로 선폭은 해마다 미세화되고 있다. 이에, 전자 선(전자 빔) 묘화 기술은 본질적으로 뛰어난 해상성을 가지고 있고, 마스크 블랭크스로 전자 선을 사용하여 마스크 패턴을 묘화하는 것이 행해지고 있다.
예를 들면, 멀티 빔을 사용한 묘화 장치가 있다. 1 개의 전자 빔으로 묘화하는 경우에 비하여, 멀티 빔을 이용함으로써 한 번에 많은 빔을 조사할 수 있으므로 스루풋을 대폭 향상시킬 수 있다. 이러한 멀티 빔 방식의 묘화 장치에서는, 예를 들면, 전자 총으로부터 방출된 전자 빔을 복수의 홀을 가진 마스크를 통하여 멀티 빔을 형성하고, 각각, 블랭킹 제어되고, 차폐되지 않은 각 빔이 광학계로 축소되고, 마스크 상이 축소되고, 편향기에서 편향되어 시료 상의 원하는 위치로 조사된다.
멀티 빔 묘화에서는, 각 빔의 조사량을 조사 시간에 의해 제어하고 있다. 그러나, 멀티 빔을 동일 시기에 조사하기 위해, 1 샷당의 샷 시간은, 각 빔의 최대 조사 시간에 의해 율속(律速)된다. 묘화 중의 스테이지를 등속 연속 이동으로 하는 경우, 스테이지 속도는, 멀티 빔의 전체 샷에 있어서의 최대의 조사 시간을 조사 가능케 하는 속도로 정의되게 된다. 따라서, 최대의 조사 시간의 샷이, 샷 사이클과 스테이지 속도를 제약하게 된다. 최대 조사 시간이 커지면, 그 만큼, 묘화 장치의 스루풋은 저하하게 된다.
여기서, 각 빔의 조사량은, 근접 효과 등의 현상에 의해 생기는 치수 변동을 보정하기 위해 도스 변조가 행해진다. 또한 멀티 빔에서는, 광학계의 특성 상, 노광 필드에 왜곡이 생기고, 이러한 왜곡 등에 의해, 개개의 빔의 조사 위치가 이상 그리드로부터 이탈되어 버린다. 그러나, 멀티 빔에서는, 개개의 빔을 개별적으로 편향하는 것은 어려우므로 개개의 빔의 시료면 상의 위치를 개별적으로 제어하는 것은 곤란하다. 그 때문에, 각 빔의 위치 이탈을 도스 변조에 의해 보정하는 것이 행해진다(예를 들면, 일본 특허 공개 공보 제2016－103557호 참조). 이들 도스 변조를 행하게 되면, 각 조사 위치로 조사되는 조사량의 범위는, 기준 도스에 대하여, 도스 변조의 범위가 예를 들면 수 100% 필요해진다. 따라서, 더욱 최대 조사 시간이 커져 버린다.
본 발명의 일 태양은, 멀티 빔 묘화에 있어서 최대 조사 시간을 단축할 수 있는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법을 제공한다. 본 발명의 일 태양의 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치는,
하전 입자 빔을 방출하는 방출원과,
하전 입자 빔의 조사를 받아 멀티 하전 입자 빔을 형성하는 성형 애퍼처 어레이 기판과,
멀티 하전 입자 빔의 설계 상의 조사 위치가 되는 복수의 설계 그리드의 설계 그리드마다, 실제의 조사 위치가 해당 설계 그리드에 근접하는 4 개 이상의 빔을 이용하여, 실제의 조사 위치가 해당 설계 그리드를 둘러싸는 3 개씩의 빔에 의해 조합한 복수의 조합을 설정하는 조합 설정 처리 회로와,
복수의 조합의 조합마다, 해당 조합을 구성하는 3 개의 빔에, 분배 후의 각 분배 도스량의 중심 위치 및 총합이 해당 설계 그리드 위치 및 해당 설계 그리드에 조사될 예정의 도스량에 일치하도록 해당 설계 그리드에 조사될 예정의 도스량을 분배하기 위한, 해당 조합을 구성하는 3 개의 빔의 각 빔으로의 제1 분배 계수를 연산하는 제1 분배 계수 연산 처리 회로와,
상술한 4 개 이상의 빔의 빔마다, 해당 빔에 대응하는 제1 분배 계수를 합계한 값을 복수의 조합의 수로 나눈, 해당 설계 그리드에 대한 4 개 이상의 빔의 각 빔의 제2 분배 계수를 연산하는 제2 분배 계수 연산 처리 회로와,
각 설계 그리드에 조사될 예정의 도스량이 각각 대응하는 4 개 이상의 빔으로 분배된 멀티 하전 입자 빔을 이용하여, 시료에 패턴을 묘화하는 묘화 기구를 구비한다.
　본 발명의 일 태양의 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법은,
멀티 하전 입자 빔의 설계 상의 조사 위치가 되는 복수의 설계 그리드의 설계 그리드마다, 실제의 조사 위치가 해당 설계 그리드에 근접하는 4 개 이상의 빔을 이용하여, 실제의 조사 위치가 해당 설계 그리드를 둘러싸는 3 개씩의 빔에 의해 조합한 복수의 조합을 설정하고,
복수의 조합의 조합마다, 해당 조합을 구성하는 3 개의 빔에, 분배 후의 각 분배 도스량의 중심 위치 및 총합이 해당 설계 그리드 위치 및 해당 설계 그리드에 조사될 예정의 도스량에 일치하도록 해당 설계 그리드에 조사될 예정의 도스량을 분배하기 위한, 해당 조합을 구성하는 3 개의 빔의 각 빔으로의 제1 분배 계수를 연산하고,
상술한 4 개 이상의 빔의 빔마다, 해당 빔에 대응하는 제1 분배 계수를 합계한 값을 복수의 조합의 수로 나눈, 해당 설계 그리드에 대한 4 개 이상의 빔의 각 빔의 제2 분배 계수를 연산하고,
각 설계 그리드에 조사될 예정의 도스량이 각각 대응하는 4 개 이상의 빔으로 분배된 멀티 하전 입자 빔을 이용하여, 시료에 패턴을 묘화한다.
도 1은, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 2는, 실시 형태 1에 있어서의 성형 애퍼처 어레이 기판의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 3은, 실시 형태 1에 있어서의 블랭킹 애퍼처 어레이 기구의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4는, 실시 형태 1에 있어서의 블랭킹 애퍼처 어레이 기구의 멤브레인 영역 내의 구성의 일부를 나타내는 상면 개념도이다.
도 5는, 실시 형태 1의 개별 블랭킹 기구의 일예를 나타내는 도면이다.
도 6은, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 동작의 일예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔의 조사 영역과 묘화 대상 화소의 일예를 나타내는 도면이다.
도 8은, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔의 묘화 방법의 일예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 방법의 요부 공정을 나타내는 플로우차트도이다.
도 10(a) 및 도 10(b)는, 실시 형태 1에 있어서의 빔의 위치 이탈과 위치 이탈 주기성을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은, 실시 형태 1에 있어서의 도스 분배 테이블 작성 공정의 내부 공정의 일예를 나타내는 플로우차트도이다.
도 12는, 실시 형태 1에 있어서의 근접 빔의 탐색 수법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은, 실시 형태 1에 있어서의 제어 그리드와 각 빔의 실제의 조사 위치의 일예를 나타내는 도면이다.
도 14(a) 내지 도 14(d)는, 실시 형태 1에 있어서의 주위 3 개의 근접 빔으로의 도스 분배의 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는, 실시 형태 1에 있어서의 도스 분배 테이블의 일예를 나타내는 도면이다.
도 16(a) 및 도 16(b)는, 실시 형태 1에 있어서의 도스 분배에 의한 조사량 빈도의 일예를 나타내는 도면이다.
도 17은, 실시 형태 2에 있어서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 18은, 실시 형태 2에 있어서의 묘화 방법의 요부 공정을 나타내는 플로우차트도이다.
도 19는, 실시 형태 2에 있어서의 도스 분배 테이블 조정 공정의 내부 공정을 나타내는 플로우차트도이다.
도 20은, 실시 형태 2에 있어서의 균일 100% 면적 밀도를 가정한 경우의 조사량 맵의 일예를 나타내는 도면이다.
도 21은, 실시 형태 2에 있어서의 분배 도스량이 역치를 넘는 특정 빔에 근접하는 근접 빔의 탐색 수법을 설명하기 위한 도면이다.
도 22는, 실시 형태 2에 있어서의 수정 후의 도스 분배 테이블의 일예를 나타내는 도면이다.
도 23은, 실시 형태 3에 있어서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 24는, 실시 형태 3에 있어서의 묘화 방법의 요부 공정을 나타내는 플로우차트도이다.
도 25(a) 및 도 25(b)는, 실시 형태 3에 있어서의 도스 분배에 의한 엣지 위치 분산과 조사량 빈도의 일예를 나타내는 도면이다.
이하, 실시 형태에서는, 멀티 빔 묘화에 있어서 최대 조사 시간을 단축할 수 있는 장치 및 방법에 대하여 설명한다.
또한, 이하, 실시 형태에서는, 하전 입자 빔의 일예로서, 전자 빔을 이용한 구성에 대하여 설명한다. 단, 하전 입자 빔은, 전자 빔에 한정되지 않고, 이온 빔 등의 하전 입자를 이용한 빔이어도 상관없다.
실시 형태 1.
도 1은, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도이다. 도 1에서, 묘화 장치(100)는, 묘화 기구(150)와 제어계 회로(160)를 구비하고 있다. 묘화 장치(100)는, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치의 일예이다. 묘화 기구(150)는, 전자 경통(102)(멀티 전자 빔 컬럼)과 묘화실(103)을 구비하고 있다. 전자 경통(102) 내에는, 전자 총(201), 조명 렌즈(202), 성형 애퍼처 어레이 기판(203), 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204), 축소 렌즈(205), 제한 애퍼처 기판(206), 대물 렌즈(207), 편향기(208), 및 편향기(209)가 배치되어 있다. 묘화실(103) 내에는, XY 스테이지(105)가 배치된다. XY 스테이지(105) 상에는, 묘화 시에는 묘화 대상 기판이 되는 레지스트가 도포된 마스크 블랭크스 등의 시료(101)가 배치된다. 시료(101)에는, 반도체 장치를 제조할 때의 노광용 마스크, 혹은, 반도체 장치가 제조되는 반도체 기판(실리콘 웨이퍼) 등이 포함된다. XY 스테이지(105) 상에는, 또한 XY 스테이지(105)의 위치 측정용의 미러(210)가 배치된다.
제어계 회로(160)는, 제어 계산기(110), 메모리(112), 편향 제어 회로(130), 디지털·아날로그 변환(DAC) 앰프 유닛(132, 134), 스테이지 위치 검출기(139) 및 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(140, 142, 144)를 가지고 있다. 제어 계산기(110), 메모리(112), 편향 제어 회로(130), DAC 앰프 유닛(132, 134), 스테이지 위치 검출기(139) 및 기억 장치(140, 142, 144)는, 도시하지 않은 버스를 통하여 서로 접속되어 있다. 편향 제어 회로(130)에는, DAC 앰프 유닛(132, 134) 및 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)가 접속되어 있다. DAC 앰프 유닛(132)의 출력은, 편향기(209)에 접속된다. DAC 앰프 유닛(134)의 출력은, 편향기(208)에 접속된다. 스테이지 위치 검출기(139)는, 레이저광을 XY 스테이지(105) 상의 미러(210)에 조사하고, 미러(210)로부터의 반사광을 수광한다. 그리고, 이러한 반사광의 정보를 사용한 레이저 간섭의 원리를 이용하여 XY 스테이지(105)의 위치를 측정한다.
제어 계산기(110) 내에는, 래스터라이즈부(50), 조사량 맵 작성부(52), 빔 위치 이탈 맵 작성부(54), 선택부(56), 탐색부(58), 조합 설정부(60), 도스 분배율 연산부(62), 도스 분배 계수 연산부(64), 도스 분배 테이블 작성부(66), 도스 변조부(68), 및 묘화 제어부(72)가 배치되어 있다. 래스터라이즈부(50), 조사량 맵 작성부(52), 빔 위치 이탈 맵 작성부(54), 선택부(56), 탐색부(58), 조합 설정부(60), 도스 분배율 연산부(62), 도스 분배 계수 연산부(64), 도스 분배 테이블 작성부(66), 도스 변조부(68), 및 묘화 제어부(72)라고 하는 각 「~부」는, 처리 회로(processing circuitry)를 가진다. 이러한 처리 회로는, 예를 들면, 전기 회로, 컴퓨터, 프로세서, 회로 기판, 양자 회로, 혹은, 반도체 장치를 포함한다. 각 「~부」는, 공통되는 처리 회로(동일한 처리 회로)를 이용해도 되고, 혹은 상이한 처리 회로(다른 처리 회로)를 이용해도 된다. 래스터라이즈부(50), 조사량 맵 작성부(52), 빔 위치 이탈 맵 작성부(54), 선택부(56), 탐색부(58), 조합 설정부(60), 도스 분배율 연산부(62), 도스 분배 계수 연산부(64), 도스 분배 테이블 작성부(66), 도스 변조부(68), 및 묘화 제어부(72)에 입출력되는 정보 및 연산 중의 정보는 메모리(112)에 그때마다 격납된다.
또한, 묘화 장치(100)의 외부로부터 묘화 데이터가 입력되고, 기억 장치(140)에 격납된다. 묘화 데이터에는, 통상, 묘화하기 위한 복수의 도형 패턴의 정보가 정의된다. 구체적으로는, 도형 패턴마다, 도형 코드, 좌표, 및 사이즈 등이 정의된다.
여기서, 도 1에서는, 실시 형태 1을 설명하는데 있어서 필요한 구성을 기재하고 있다. 묘화 장치(100)에 있어서, 통상, 필요한 그 밖의 구성을 구비하고 있어도 상관없다.
도 2는, 실시 형태 1에 있어서의 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, 종횡(x, y 방향)으로 512×512 열의 홀(22)이 형성된다. 각 홀(22)은, 모두 같은 치수 형상의 직사각형으로 형성된다. 혹은, 같은 직경의 원형이어도 상관없다. 이들 복수의 홀(22)을 전자 빔(200)의 일부가 각각 통과함으로써, 멀티 빔(20)이 형성되게 된다. 또한, 홀(22)의 배열의 방법은, 도 2와 같이, 종횡이 격자 형상으로 배치되는 경우에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 세로 방향(y 방향) k 단째의 열과, k＋1 단째의 열의 홀끼리가, 가로 방향(x 방향)으로 치수 a만큼 이탈되어 배치되어도 된다. 마찬가지로 세로 방향(y 방향) k＋1 단째의 열과, k＋2 단째의 열의 홀끼리가, 가로 방향(x 방향)으로 치수 b만큼 이탈되어 배치되어도 된다.
도 3은, 실시 형태 1에 있어서의 블랭킹 애퍼처 어레이 기구의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4는, 실시 형태 1에 있어서의 블랭킹 애퍼처 어레이 기구의 멤브레인 영역 내의 구성의 일부를 나타내는 상면 개념도이다. 또한 도 3 및 도 4에서, 제어 전극(24)과 대향 전극(26)과 제어 회로(41)와 패드(43)의 위치 관계는 일치시켜서 기재하고 있지 않다. 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 지지대(33) 상에 실리콘 등으로 이루어진 반도체 기판(31)이 배치된다. 기판(31)의 중앙부는, 예를 들면 이면측으로부터 얇게 깎여져, 얇은 막 두께 h의 멤브레인 영역(330)(제1 영역)에 가공되어 있다. 멤브레인 영역(330)을 둘러싸는 주위는, 두꺼운 막 두께 H의 외주 영역(332)(제2 영역)이 된다. 멤브레인 영역(330)의 상면과 외주 영역(332)의 상면이란, 같은 높이 위치, 혹은, 실질적으로 높이 위치가 되도록 형성된다. 기판(31)은, 외주 영역(332)의 이면에서 지지대(33) 상에 보지된다. 지지대(33)의 중앙부는 개구되어 있고, 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 멀티 빔의 각각의 빔의 통과용의 통과 홀(25)(개구부)이 개구된다. 바꾸어 말하면, 기판(31)의 멤브레인 영역(330)에는, 전자 선을 이용한 멀티 빔의 각각 대응하는 빔이 통과하는 복수의 통과 홀(25)이 어레이 형상으로 형성된다. 그리고, 기판(31)의 멤브레인 영역(330) 상이며, 복수의 통과 홀(25) 중 대응하는 통과 홀(25)을 사이에 두고 대향하는 위치에 2 개의 전극을 가지는 복수의 전극 쌍이 각각 배치된다. 구체적으로는, 멤브레인 영역(330) 상에, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 각 통과 홀(25)의 근방 위치에 해당하는 통과 홀(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 통과 홀(25)의 근방에는, 각 통과 홀(25)용의 제어 전극(24)으로 편향 전압을 인가하는 제어 회로(41)(로직 회로)가 배치된다. 각 빔용의 대향 전극(26)은 그랜드 접속된다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 각 제어 회로(41)는, 제어 신호용의 n 비트(예를 들면 10 비트)의 패러렐 배선이 접속된다. 각 제어 회로(41)는, 제어 신호용의 n 비트의 패러렐 배선 외에, 클록 신호선, 판독(read) 신호, 샷(shot) 신호 및 전원용의 배선 등이 접속된다. 클록 신호선, 판독(read) 신호, 샷(shot) 신호 및 전원용의 배선 등은 패러렐 배선의 일부의 배선을 유용해도 상관없다. 멀티 빔을 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 한정되는 것은 아니다. 또한, 멤브레인 영역(330)에 어레이 형상으로 형성된 복수의 제어 회로(41)는, 예를 들면, 같은 행 혹은 같은 열에 의해 그룹화되고, 그룹 내의 제어 회로(41)군은, 도 4에 도시한 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 배치되고, 예를 들면, p×q 개의 멀티 빔 중 예를 들면 같은 행의 빔의 제어 회로(41) 내의 시프트 레지스터가 직렬로 접속된다. 그리고, 예를 들면, p×q 개의 멀티 빔의 같은 행의 빔의 제어 신호가 시리즈로 송신되고, 예를 들면, p 회의 클록 신호에 의해 각 빔의 제어 신호가 대응하는 제어 회로(41)에 격납된다.
도 5는, 실시 형태 1의 개별 블랭킹 기구의 일예를 나타내는 도면이다. 도 5에서, 제어 회로(41) 내에는, 앰프(46)(스위칭 회로의 일예)가 배치된다. 도 5의 예에서는, 앰프(46)의 일예로서 CMOS(Complementary　MOS) 인버터 회로가 배치된다. 그리고, CMOS 인버터 회로는 양의 전위(Vdd：블랭킹 전위：제1 전위)(예를 들면, 5V)(제1 전위)와 그랜드 전위(GND：제2 전위)에 접속된다. CMOS 인버터 회로의 출력선(OUT)은 제어 전극(24)에 접속된다. 한편, 대향 전극(26)은, 그랜드 전위가 인가된다. 그리고, 블랭킹 전위와 그랜드 전위가 전환 가능하게 인가되는 복수의 제어 전극(24)이 기판(31) 상이며, 복수의 통과 홀(25)의 각각 대응하는 통과 홀(25)을 사이에 두고 복수의 대향 전극(26)의 각각 대응하는 대향 전극(26)과 대향하는 위치에 배치된다.
CMOS 인버터 회로의 입력(IN)에는, 역치 전압보다 낮아지는 L(low) 전위(예를 들면 그랜드 전위)와, 역치 전압 이상이 되는 H(high) 전위(예를 들면, 1.5V) 중 어느 하나가 제어 신호로서 인가된다. 실시 형태 1에서는, CMOS 인버터 회로의 입력(IN)에 L 전위가 인가되는 상태에서는, CMOS 인버터 회로의 출력(OUT)은 정전위(Vdd)가 되고, 대향 전극(26)의 그랜드 전위와의 전위차에 의한 전계에 의해 대응 빔(20)을 편향하고, 제한 애퍼처 기판(206)으로 차폐함으로써 빔 OFF가 되도록 제어한다. 한편, CMOS 인버터 회로의 입력(IN)에 H 전위가 인가되는 상태(액티브 상태)에서는, CMOS 인버터 회로의 출력(OUT)은 그랜드 전위가 되고, 대향 전극(26)의 그랜드 전위와의 전위차가 없어져 대응 빔(20)을 편향하지 않으므로 제한 애퍼처 기판(206)을 통과함으로써 빔 ON이 되도록 제어한다.
각 통과 홀을 통과하는 전자 빔(20)은, 각각 독립적으로 쌍이 되는 2 개의 제어 전극(24)과 대향 전극(26)로 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 멀티 빔의 대응 빔을 각각 개별적으로 블랭킹 편향한다. 이와 같이, 복수의 블랭커가, 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 홀(22)(개구부)을 통과한 멀티 빔 중, 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행한다.
도 6은, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 동작의 일예를 설명하기 위한 개념도이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 시료(101)의 묘화 영역(30)은, 예를 들면, y 방향을 향해 소정의 폭으로 단책 형상의 복수의 스트라이프 영역(32)으로 가상 분할된다. 우선, XY 스테이지(105)를 이동시켜, 제1 번째의 스트라이프 영역(32)의 좌단, 혹은 더욱 좌측의 위치에 1 회의 멀티 빔(20)의 샷으로 조사 가능한 조사 영역(34)이 위치하도록 조정하여, 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 이동시키고, 제2 번째의 스트라이프 영역(32)의 우단, 혹은 더욱 우측의 위치에 조사 영역(34)이 상대적으로 y 방향에 위치하도록 조정하고, 이번에는, XY 스테이지(105)를 예를 들면 x 방향으로 이동시킴으로써, －x 방향을 향해 마찬가지로 묘화를 행한다. 제3 번째의 스트라이프 영역(32)에서는, x 방향을 향해 묘화하고, 제4 번째의 스트라이프 영역(32)에서는, －x 방향을 향해 묘화한다고 한 바와 같이, 교대로 방향을 바꾸면서 묘화함으로써 묘화 시간을 단축할 수 있다. 단, 이러한 교대로 방향을 바꾸면서 묘화하는 경우에 한정되지 않고, 각 스트라이프 영역(32)를 묘화할 때, 같은 방향을 향해 묘화를 진행시키도록 해도 상관없다. 1 회의 샷에서는, 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 각 홀(22)을 통과함으로써 형성된 멀티 빔에 의해, 최대로 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에 형성된 복수의 홀(22)과 동일한 수의 복수의 샷 패턴이 한 번에 형성된다.
도 7은, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔의 조사 영역과 묘화 대상 화소의 일예를 나타내는 도면이다. 도 7에서, 스트라이프 영역(32)에는, 예를 들면, 시료(101)면 상에서의 멀티 빔(20)의 빔 사이즈 피치로 격자 형상으로 배열되는 복수의 제어 그리드(27)(설계 그리드)가 설정된다. 예를 들면, 10nm 정도의 배열 피치로 하면 바람직하다. 이러한 복수의 제어 그리드(27)가, 멀티 빔(20)의 설계 상의 조사 위치가 된다. 제어 그리드(27)의 배열 피치는 빔 사이즈로 한정되지 않고, 빔 사이즈와는 관계없이 편향기(209)의 편향 위치로서 제어할 수 있는 임의의 크기로 구성되는 것이어도 상관없다. 그리고, 각 제어 그리드(27)를 중심으로 한, 제어 그리드(27)의 배열 피치와 동일한 사이즈로 메쉬 형상으로 가상 분할된 복수의 화소(36)가 설정된다. 각 화소(36)는, 멀티 빔의 하나의 빔 당의 조사 단위 영역이 된다. 도 7의 예에서는, 시료(101)의 묘화 영역이, 예를 들면 y 방향으로, 1 회의 멀티 빔(20)의 조사로 조사 가능한 조사 영역(34)(묘화 필드)의 사이즈와 실질적으로 같은 폭 사이즈로 복수의 스트라이프 영역(32)으로 분할된 경우를 나타내고 있다. 조사 영역(34)의 x 방향 사이즈는, 멀티 빔(20)의 x 방향의 빔 간 피치에 x 방향의 빔 수를 곱한 값으로 정의할 수 있다. 조사 영역(34)의 y 방향 사이즈는, 멀티 빔(20)의 y 방향의 빔 간 피치에 y 방향의 빔 수를 곱한 값으로 정의할 수 있다. 또한, 스트라이프 영역(32)의 폭은, 이에 한정하는 것은 아니다. 조사 영역(34)의 n 배(n는 1 이상의 정수)의 사이즈이면 바람직하다. 도 7의 예에서는, 예를 들면 512×512 열의 멀티 빔의 도시를 8×8 열의 멀티 빔으로 생략하여 나타내고 있다. 그리고, 조사 영역(34) 내에, 1 회의 멀티 빔(20)의 샷으로 조사 가능한 복수의 화소(28)(빔의 묘화 위치)가 나타내어져 있다. 바꾸어 말하면, 이웃하는 화소(28) 간의 피치가 설계 상의 멀티 빔의 각 빔 간의 피치가 된다. 도 7의 예에서는, 이웃하는 4 개의 화소(28)로 둘러싸임과 동시에, 4 개의 화소(28) 중 하나의 화소(28)를 포함한 정방형의 영역에서 1 개의 서브 조사 영역(29)을 구성한다. 도 7의 예에서는, 각 서브 조사 영역(29)은, 4×4 화소로 구성되는 경우를 나타내고 있다.
도 8은, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔의 묘화 방법의 일예를 설명하기 위한 도면이다. 도 8에서는, 도 7에서 나타낸 스트라이프 영역(32)을 묘화하는 멀티 빔 중, y 방향 3 단째의 좌표(1, 3), (2, 3), (3, 3), ···, (512, 3)의 각 빔으로 묘화하는 서브 조사 영역(29)의 일부를 나타내고 있다. 도 8의 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 않게, 편향기(208)에 의해 멀티 빔(20) 전체를 일괄 편향함으로써, 조사 영역(34)을 XY 스테이지(105)의 이동에 추종시킨다. 바꾸어 말하면, 트랙킹 제어가 행해진다. 도 8의 예에서는, 8 빔 피치분의 거리를 이동하는 동안에 4 개의 화소를 묘화(노광)함으로써 1 회의 트랙킹 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)로 출력된다. 제어 계산기(110) 내에서는, 묘화 제어부(72)가 이러한 XY 스테이지(105)의 위치 정보를 편향 제어 회로(130)로 출력한다. 편향 제어 회로(130) 내에서는, XY 스테이지(105)의 이동에 맞추어, XY 스테이지(105)의 이동에 추종하도록 빔 편향하기 위한 편향량 데이터(트랙킹 편향 데이터)를 연산한다. 디지털 신호인 트랙킹 편향 데이터는, DAC 앰프(134)로 출력되고, DAC 앰프(134)는, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한 후, 증폭하여, 트랙킹 편향 전압으로서 편향기(208)로 인가한다.
그리고, 묘화 기구(150)는, 해당 샷에 있어서의 멀티 빔의 각 빔의 각각의 조사 시간 중의 최대 묘화 시간 Ttr 내의 각각의 제어 그리드(27)에 대응하는 묘화 시간(조사 시간, 혹은 노광 시간), 각 제어 그리드(27)에 멀티 빔(20) 중 ON 빔의 각각 대응하는 빔을 조사한다.
도 8의 예에서는, 좌표(1, 3)의 빔(1)에 의해, 시각 t=0부터 t=최대 묘화 시간 Ttr까지의 동안에 주목 서브 조사 영역(29)의 예를 들면 최하단 오른쪽부터 1 번째의 화소(36)의 제어 그리드(27)에 1 샷째의 빔의 조사가 행해진다. 이에 의해, 해당 화소는, 원하는 조사 시간의 빔의 조사를 받은 것이 된다. 시각 t=0부터 t=Ttr까지의 동안에 XY 스테이지(105)는 예를 들면 2 빔 피치분만큼 -x 방향으로 이동한다. 그 동안, 트랙킹 동작은 계속하고 있다.
해당 샷의 빔 조사 개시부터 해당 샷의 최대 묘화 시간 Ttr가 경과 후, 편향기(208)에 의해 트랙킹 제어를 위한 빔 편향을 계속하면서, 트랙킹 제어를 위한 빔 편향과는 별도로, 편향기(209)에 의해 멀티 빔(20)을 일괄 편향함으로써 각 빔의 묘화 위치(전회의 묘화 위치)를 다음의 각 빔의 묘화 위치(금회의 묘화 위치)로 쉬프트한다. 도 8의 예에서는, 시각 t=Ttr가 된 시점에서, 주목 서브 조사 영역(29)의 최하단 오른쪽으로부터 1 번째의 화소(36)의 제어 그리드(27)로부터 아래로부터 1 단째 및 오른쪽으로부터 1 번째의 화소(36)의 제어 그리드(27)로 묘화 대상 제어 그리드(27)를 쉬프트한다. 그 동안에도 XY 스테이지(105)는 정속 이동하고 있으므로 트랙킹 동작은 계속하고 있다.
　그리고, 트랙킹 제어를 계속하면서, 쉬프트된 각 빔의 묘화 위치에 해당 샷의 최대 묘화 시간 Ttr 내의 각각 대응하는 묘화 시간, 멀티 빔(20) 중 ON 빔의 각각 대응하는 빔을 조사한다. 도 8의 예에서는, 좌표(1, 3)의 빔(1)에 의해, 시각 t=Ttr부터 t=2Ttr까지의 동안에 주목 서브 조사 영역(29)의 예를 들면 아래로부터 2 단째 및 오른쪽으로부터 1 번째의 화소(36)의 제어 그리드(27)에 2 샷째의 빔의 조사가 행해진다. 시각 t=Ttr부터 t=2Ttr까지의 동안에 XY 스테이지(105)는 예를 들면 2 빔 피치분만큼 -x 방향으로 이동한다. 그 동안, 트랙킹 동작은 계속하고 있다.
　도 8의 예에서는, 시각 t=2Ttr가 된 시점에서, 주목 서브 조사 영역(29)의 아래로부터 2 단째 및 오른쪽으로부터 1 번째의 화소(36)의 제어 그리드(27)로부터 아래로부터 3 단째 및 오른쪽으로부터 1 번째의 화소(36)의 제어 그리드(27)로 편향기(209)에 의한 멀티 빔의 일괄 편향에 의해 묘화 대상 제어 그리드(27)를 쉬프트한다. 그 동안에도 XY 스테이지(105)는 이동하고 있으므로 트랙킹 동작은 계속하고 있다. 그리고, 좌표(1, 3)의 빔(1)에 의해, 시각 t=2Ttr부터 t=3Ttr까지의 동안에 주목 서브 조사 영역(29)의 예를 들면 아래로부터 3 단째 및 오른쪽으로부터 1 번째의 화소(36)의 제어 그리드(27)에 3 샷째의 빔의 조사가 행해진다. 이에 의해, 해당 화소(36)의 제어 그리드(27)는, 원하는 조사 시간의 빔의 조사를 받은 것이 된다.
시각 t=2Ttr부터 t=3Ttr까지의 동안에 XY 스테이지(105)는 예를 들면 2 빔 피치분만큼-x 방향으로 이동한다. 그 동안, 트랙킹 동작은 계속하고 있다. 시각 t=3Ttr가 된 시점에서, 주목 서브 조사 영역(29)의 아래로부터 3 단째 및 오른쪽으로부터 1 번째의 화소(36)의 제어 그리드(27)로부터 아래로부터 4 단째 및 오른쪽으로부터 1 번째의 화소(36)의 제어 그리드(27)로 편향기(209)에 의한 멀티 빔의 일괄 편향에 의해 묘화 대상 화소를 쉬프트한다. 그 동안에도 XY 스테이지(105)는 이동하고 있으므로 트랙킹 동작은 계속하고 있다.
　그리고, 좌표(1, 3)의 빔(1)에 의해, 시각 t=3Ttr부터 t=4Ttr까지의 동안에 주목 서브 조사 영역(29)의 예를 들면 아래로부터 4 단째 및 오른쪽으로부터 1 번째의 화소(36)의 제어 그리드(27)에 4 샷째의 빔의 조사가 행해진다. 이에 의해, 해당 화소(36)의 제어 그리드(27)는, 원하는 조사 시간의 빔의 조사를 받은 것이 된다.
　시각 t=3Ttr부터 t=4Ttr까지의 동안에 XY 스테이지(105)는 예를 들면 2 빔 피치분만큼-x 방향으로 이동한다. 그 동안, 트랙킹 동작은 계속하고 있다. 이상에 의해, 주목 서브 조사 영역(29)의 오른쪽으로부터 1 번째의 화소열의 묘화가 종료한다.
　도 8의 예에서는 첫회 위치로부터 3 회 쉬프트된 후의 각 빔의 묘화 위치에 각각 대응하는 빔을 조사한 후, DAC 앰프 유닛(134)은, 트랙킹 제어용의 빔 편향을 리셋함으로써, 트랙킹 위치를 트랙킹 제어가 개시된 트랙킹 개시 위치로 되돌린다. 바꾸어 말하면, 트랙킹 위치를 스테이지 이동 방향과 역방향으로 되돌린다. 도 8의 예에서는, 시각 t=4Ttr가 된 시점에서, 주목 서브 조사 영역(29)의 트랙킹을 해제하고, x 방향으로 8 빔 피치분 이탈한 주목 서브 조사 영역(29)으로 빔을 되돌린다. 또한, 도 8의 예에서는, 좌표(1, 3)의 빔(1)에 대하여 설명했으나, 그 밖의 좌표의 빔에 대해서도 각각의 대응하는 서브 조사 영역(29)에 대하여 마찬가지로 묘화가 행해진다. 즉, 좌표(n, m)의 빔은, t=4Ttr의 시점에서 대응하는 서브 조사 영역(29)에 대하여 오른쪽으로부터 1 번째의 화소열의 묘화가 종료한다. 예를 들면, 좌표(2, 3)의 빔(2)은, 도 7의 빔(1)용의 주목 서브 조사 영역(29)의 -x 방향으로 이웃하는 서브 조사 영역(29)에 대하여 오른쪽으로부터 1 번째의 화소열의 묘화가 종료한다.
　또한, 각 서브 조사 영역(29)의 오른쪽으로부터 1 번째의 화소열의 묘화는 종료하고 있으므로, 트랙킹 리셋 한 후에, 차회의 트랙킹 사이클에서 우선 편향기(209)는, 각 서브 조사 영역(29)의 아래로부터 1 단째 및 오른쪽으로부터 2 번째의 화소의 제어 그리드(27)에 각각 대응하는 빔의 묘화 위치를 맞추도록(쉬프트하도록) 편향한다.
　이상과 같이, 같은 트랙킹 사이클 중은 편향기(208)에 의해 조사 영역(34)을 시료(101)에 대하여 상대 위치가 같은 위치가 되도록 제어된 상태에서, 편향기(209)에 의해 1 제어 그리드(27)(화소(36))씩 쉬프트시키면서 각 샷을 행한다. 그리고, 트랙킹 사이클이 1 사이클 종료 후, 조사 영역(34)의 트랙킹 위치를 되돌리고 나서, 도 6의 하단에 도시한 바와 같이, 예를 들면 1 제어 그리드(1 화소) 이탈한 위치에 1 회째의 샷 위치를 맞추고, 다음의 트랙킹 제어를 행하면서 편향기(209)에 의해 1 제어 그리드(1 화소)씩 쉬프트시키면서 각 샷을 행한다. 스트라이프 영역(32)의 묘화 중, 이러한 동작을 반복함으로써, 조사 영역(34a~34o)이라는 식으로 순차적으로 조사 영역(34)의 위치가 이동해가고, 해당 스트라이프 영역의 묘화를 행해간다.
　멀티 빔(20)으로 시료(101)를 묘화할 때, 상술한 바와 같이, 편향기(208)에 의한 트랙킹 동작 중에 XY 스테이지(105)의 이동에 추종하면서 샷 빔이 되는 멀티 빔(20)을 편향기(209)에 의한 빔 편향 위치의 이동에 의해 1 제어 그리드(1 화소)씩 순서대로 연속하여 조사해간다. 그리고, 시료(101) 상의 어느 제어 그리드(27)(화소(36))를 멀티 빔의 어느 빔이 조사하는지는 묘화 시퀀스에 의해 정해진다. 그리고, 멀티 빔의 x, y 방향으로 각각 이웃하는 빔 간의 빔 피치를 이용하여, 시료(101)면 상에서의 x, y 방향으로 각각 이웃하는 빔 간의 빔 피치(x 방향)×빔 피치(y 방향)의 영역은 n×n 화소의 영역(서브 조사 영역(29))으로 구성된다. 예를 들면, 1 회의 트랙킹 동작으로, XY 스테이지(105)가 -x 방향으로 빔 피치(x 방향)만큼 이동하는 경우, 상술한 바와 같이, y 방향으로 1 개의 빔에 의해 조사 위치를 쉬프트하면서 n 제어 그리드(n 화소)가 묘화된다. 혹은, x 방향 혹은 경사 방향에 1 개의 빔에 의해 조사 위치를 쉬프트하면서 n 제어 그리드(n 화소)가 묘화되어도 된다. 같은 n×n 화소의 영역 내의 다른 n 화소가 차회의 트랙킹 동작으로 상술한 빔과는 상이한 빔에 의해 마찬가지로 n 화소가 묘화된다. 이와 같이 n 회의 트랙킹 동작으로 각각 상이한 빔에 의해 n 화소씩 묘화됨으로써, 1 개의 n×n 화소의 영역 내의 모든 화소가 묘화된다. 멀티 빔의 조사 영역 내의 다른 n×n 화소의 영역에 대해서도 동일한 시기에 똑같은 동작이 실시되고, 똑같이 묘화된다.
이어서, 묘화 장치(100)에 있어서의 묘화 기구(150)의 동작에 대하여 설명한다. 전자 총(201)(방출원)으로부터 방출된 전자 빔(200)은, 조명 렌즈(202)에 의해 거의 수직으로 성형 애퍼처 어레이 기판(203) 전체를 조명한다. 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에는, 직사각형의 복수의 홀(개구부)이 형성되고, 전자 빔(200)은, 모든 복수의 홀이 포함되는 영역을 조명한다. 복수의 홀의 위치에 조사된 전자 빔(200)의 각 일부가, 이러한 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 홀을 각각 통과함으로써, 예를 들면 직사각형 형상의 복수의 전자 빔(멀티 빔)(20a~e)이 형성된다. 이러한 멀티 빔(20a~e)은, 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 각각 대응하는 블랭커(제1 편향기：개별 블랭킹 기구) 내를 통과한다. 이러한 블랭커는, 각각, 개별적으로 통과하는 전자 빔(20)을 편향한다(블랭킹 편향을 행한다).
　블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)를 통과한 멀티 빔(20a~e)은, 축소 렌즈(205)에 의해, 축소되고, 제한 애퍼처 기판(206)에 형성된 중심의 홀을 향해 나아간다. 여기서, 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 블랭커에 의해 편향된 전자 빔(20a)은, 제한 애퍼처 기판(206)의 중심의 홀로부터 위치가 이탈되고, 제한 애퍼처 기판(206)에 의해 차폐된다. 한편, 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 블랭커에 의해 편향되지 않았던 전자 빔(20b~20e)은, 도 1에 도시한 바와 같이 제한 애퍼처 기판(206)의 중심의 홀을 통과한다. 이러한 개별 블랭킹 기구의 ON/OFF에 의해, 블랭킹 제어가 행해지고, 빔의 ON/OFF가 제어된다. 이와 같이, 제한 애퍼처 기판(206)은, 개별 블랭킹 기구(47)에 의해 빔 OFF 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐한다. 그리고, 빔마다, 빔 ON이 되고 나서 빔 OFF가 되기까지 형성된, 제한 애퍼처 기판(206)을 통과한 빔에 의해, 1 회분의 샷의 빔이 형성된다. 제한 애퍼처 기판(206)을 통과한 멀티 빔(20)은, 대물 렌즈(207)에 의해 초점이 맞추어져, 원하는 축소율의 패턴 상이 되고, 편향기(208, 209)에 의해, 제한 애퍼처 기판(206)을 통과한 각 빔(멀티 빔(20) 전체)이 동일한 방향으로 일괄 편향되고, 각 빔의 시료(101) 상의 각각의 조사 위치에 조사된다. 한 번에 조사되는 멀티 빔(20)은, 이상적으로는 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 홀(22)의 배열 피치에 상술한 원하는 축소율을 곱한 피치로 늘어서게 된다.
　도 9는, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 방법의 요부 공정을 나타내는 플로우차트도이다. 도 9에서, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 방법은, 면적율 맵 작성 공정(S102)과, 스트라이프 단위의 조사량 맵 작성 공정(S104)과, 빔 위치 이탈량 측정 공정(S112)과, 빔 어레이 단위의 빔 위치 이탈량 맵 작성 공정(S114)과, 스트라이프 단위의 빔 위치 이탈량 맵 작성 공정(S116)과, 도스 분배 테이블 작성 공정(S118)과, 스트라이프 단위의 조사량 맵 보정 공정(S130)과, 묘화 공정(S140)이라고 하는 일련의 공정을 실시한다.
　면적율 맵 작성 공정(래스터라이즈 처리 공정)(S102)으로서, 래스터라이즈부(50)는, 기억 장치(140)로부터 묘화 데이터를 읽어내고, 화소(36)마다, 해당 화소(36) 내의 패턴 면적 밀도 ρ＇를 연산한다. 이러한 처리는, 예를 들면, 스트라이프 영역(32)마다 실행한다.
　스트라이프 단위의 조사량 맵 작성 공정(S104)으로서, 조사량 맵 작성부(52)는, 우선, 묘화 영역(여기에서는, 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, 1μm 정도로 설정하면 바람직하다. 조사량 맵 작성부(52)는, 기억 장치(140)로부터 묘화 데이터를 읽어내고, 근접 메쉬 영역마다, 해당 근접 메쉬 영역 내에 배치되는 패턴의 패턴 면적 밀도 ρ를 연산한다.
　이어서, 조사량 맵 작성부(52)는, 근접 메쉬 영역마다, 근접 효과를 보정하기 위한 근접 효과 보정 조사 계수 Dp(x)(보정 조사량)를 연산한다. 미지의 근접 효과 보정 조사 계수 Dp(x)는, 후방 산란 계수 η, 문턱 모델의 조사량 역치 Dth, 패턴 면적 밀도 ρ, 및 분포 함수 g(x)를 이용한, 종래 수법과 같은 근접 효과 보정용의 문턱 모델에 의해 정의할 수 있다.
　이어서, 조사량 맵 작성부(52)는, 화소(36)마다, 해당 화소(36)에 조사하기 위한 입사 조사량 D(x)(도스량)을 연산한다. 입사 조사량 D(x)은, 예를 들면, 미리 설정된 기준 조사량 Dbase에 근접 효과 보정 조사 계수 Dp와 패턴 면적 밀도 ρ＇를 곱한 값으로 하여 연산하면 된다. 기준 조사량 Dbase는, 예를 들면, Dth/(1/2＋η)로 정의할 수 있다. 이상에 의해, 묘화 데이터로 정의되는 복수의 도형 패턴의 레이아웃에 기초한, 근접 효과가 보정된 본래의 원하는 입사 조사량 D(x)을 얻을 수 있다.
　그리고, 조사량 맵 작성부(52)는, 스트라이프 단위로 화소(36)마다의 입사 조사량 D(x)을 정의한 조사량 맵을 작성한다. 이러한 화소(36)마다의 입사 조사량 D(x)은, 설계 상, 해당 화소(36)의 제어 그리드(27)에 조사될 예정의 입사 조사량 D(x)이 된다. 바꾸어 말하면, 조사량 맵 작성부(52)는, 스트라이프 단위로 제어 그리드(27)마다의 입사 조사량 D(x)을 정의한 조사량 맵(1)을 작성한다. 작성된 조사량 맵(1)은, 예를 들면, 기억 장치(142)에 격납된다.
　빔 위치 이탈량 측정 공정(S112)으로서, 묘화 장치(100)는, 멀티 빔(20)의 각 빔의 대응하는 제어 그리드(27)로부터의 위치 이탈량을 측정한다.
　도 10(a) 및 도 10(b)는, 실시 형태 1에 있어서의 빔의 위치 이탈과 위치 이탈 주기성을 설명하기 위한 도면이다. 멀티 빔(20)에서는, 도 10(a)에 도시한 바와 같이, 광학계의 특성 상, 노광 필드에 왜곡이 발생하고, 이러한 왜곡 등에 의해, 개개의 빔의 실제의 조사 위치(39)가 이상 그리드에 조사되는 경우의 조사 위치(37)로부터 이탈되어 버린다. 이에, 실시 형태 1에서는, 이러한 개개의 빔의 실제의 조사 위치(39)의 위치 이탈량을 측정한다. 구체적으로는, 레지스트가 도포된 평가 기판에, 멀티 빔(20)을 조사하고, 평가 기판을 현상함으로써 생성되는 레지스트 패턴의 위치를 위치 측정기로 측정함으로써, 빔마다의 위치 이탈량을 측정한다. 각 빔의 샷 사이즈에서는, 각 빔의 조사 위치에 있어서의 레지스트 패턴의 사이즈를 위치 측정기로 측정하기가 곤란하면, 각 빔으로, 위치 측정기로 측정할 수 있는 사이즈의 도형 패턴(예를 들면 직사각형 패턴)을 묘화하고, 도형 패턴(레지스트 패턴)의 양측의 엣지 위치를 측정하고, 양 엣지 간의 중간 위치와 설계 상의 도형 패턴의 중간 위치와의 차분으로부터 대상 빔의 위치 이탈량을 측정하면 된다. 그리고, 얻어진 각 빔의 조사 위치의 위치 이탈량 데이터는, 묘화 장치(100)에 입력되고, 기억 장치(144)에 격납된다. 또한, 멀티 빔 묘화에서는, 스트라이프 영역(32) 내에서 조사 영역(34)을 이탈시키면서 묘화를 진행시켜 가므로, 예를 들면, 도 8에서, 설명한 묘화 시퀀스에서는, 도 6의 하단에 도시한 바와 같이, 스트라이프 영역(32)의 묘화 중, 조사 영역(34a~34o)이라는 식으로 순차적으로 조사 영역(34)의 위치가 이동하고, 조사 영역(34)의 이동마다, 각 빔의 위치 이탈에 주기성이 생기게 된다. 혹은, 각 빔이, 각각 대응하는 서브 조사 영역(29) 내의 모든 화소(36)를 조사하는 묘화 시퀀스의 경우라면, 도 10(b)에 도시한 바와 같이, 적어도 조사 영역(34)과 같은 사이즈의 단위 영역(35)마다(35a, 35b, ···) 각 빔의 위치 이탈에 주기성이 생기게 된다. 따라서, 1 개의 조사 영역(34)분의 각 빔의 위치 이탈량을 측정하면, 측정 결과를 유용할 수 있다. 바꾸어 말하면, 각 빔에 대하여, 대응하는 서브 조사 영역(29) 내의 각 화소(36)에서의 위치 이탈량을 측정할 수 있으면 된다.
　빔 어레이 단위의 빔 위치 이탈량 맵 작성 공정(S114)으로서, 빔 위치 이탈 맵 작성부(54)는, 우선, 빔 어레이 단위, 바꾸어 말하면, 조사 영역(34) 내의 각 빔의 위치 이탈량을 정의하는 빔 위치 이탈량 맵(1)(제1 빔 위치 이탈량 맵)을 작성한다. 구체적으로는, 빔 위치 이탈 맵 작성부(54)는, 기억 장치(144)로부터 각 빔의 조사 위치의 위치 이탈량 데이터를 읽어내고, 이러한 데이터를 맵 값으로서 빔 위치 이탈량 맵(1)을 작성하면 된다.
　스트라이프 단위의 빔 위치 이탈량 맵 작성 공정(S116)으로서, 빔 위치 이탈 맵 작성부(54)는, 이어서, 스트라이프 영역(32) 내의 각 화소(36)의 제어 그리드(27)에서의 빔 위치 이탈량 맵(2)(제2 빔 위치 이탈량 맵)을 작성한다. 스트라이프 영역(32) 내의 각 화소(36)의 제어 그리드(27)를 어느 빔이 조사하는지는, 예를 들면 도 8에서 설명한 바와 같이, 묘화 시퀀스에 의해 정해진다. 따라서, 빔 위치 이탈 맵 작성부(54)는, 묘화 시퀀스에 따라 스트라이프 영역(32) 내의 각 화소(36)의 제어 그리드(27)마다 해당 제어 그리드(27)로의 조사를 담당하는 빔을 특정하고, 해당 빔의 위치 이탈량을 연산한다. 그리고, 빔 위치 이탈 맵 작성부(54)는, 각 제어 그리드(27)로의 빔의 조사 위치의 위치 이탈량을 맵 값으로서, 스트라이프 단위의 빔 위치 이탈량 맵(2)을 작성한다. 상술한 바와 같이, 각 빔의 위치 이탈에 주기성이 생기므로, 빔 어레이 단위의 빔 위치 이탈량 맵(1)의 값을 유용하고, 스트라이프 단위의 빔 위치 이탈량 맵(2)을 작성하면 된다.
　도스 분배 테이블 작성 공정(S118)으로서, 제어 그리드(27)마다, 해당 제어 그리드(27)로 설정되는 도스량을 주위의 빔으로 분배하기 위한 도스 분배 테이블을 작성한다.
　도 11은, 실시 형태 1에 있어서의 도스 분배 테이블 작성 공정의 내부 공정의 일예를 나타내는 플로우차트도이다. 도 11에서, 도스 분배 테이블 작성 공정(S118)은, 그 내부 공정으로서, 주목 그리드 선정 공정(S202)과, 근접 빔 탐색 공정(S204)과, 조합 설정 공정(S206)과, 도스 분배율 연산 공정(S208)과, 도스 분배 계수 연산 공정(S210)과, 도스 분배 테이블 작성 처리 공정(S212)이라고 하는 일련의 공정을 실시한다.
　주목 그리드 선정 공정(S202)으로서, 선택부(56)는, 대상 스트라이프 영역(32) 내의 복수의 제어 그리드(27) 중, 주목하는 제어 그리드를 선택(선정)한다.
　근접 빔 탐색 공정(S204)으로서, 탐색부(58)는, 멀티 빔(20)의 설계 상의 조사 위치가 되는 복수의 제어 그리드(27)(설계 그리드)의 제어 그리드(27)마다, 실제의 조사 위치가 해당 제어 그리드(27)에 근접하는 4 개 이상의 근접 빔을 탐색한다.
　도 12는, 실시 형태 1에 있어서의 근접 빔의 탐색 수법을 설명하기 위한 도면이다. 각 제어 그리드(27)에 조사되는 빔은, 상술한 바와 같이, 위치 이탈이 생기므로, 도 12에 도시한 바와 같이, 각 빔의 실제의 조사 위치(실 조사 위치)는, 해당 빔이 담당하는 제어 그리드(27)로부터 이탈된 위치가 된다. 그 때문에, 도 12에서, 좌표 d(i, j)로 나타내는 주목하는 제어 그리드(27)(주목 그리드)(검정색)의 주위에는, 복수의 실 조사 위치(39)(흰색)가 존재한다. 근접 빔의 수는 4 개 이상이면 좋으나, 실시 형태 1에서는, 4 개의 근접 빔을 탐색하고, 선택하는 경우에 대하여 설명한다.
탐색부(58)(근접 빔 선택부)는, 제어 그리드(27)(설계 그리드)마다, 실제의 조사 위치가 해당 제어 그리드(27)에 근접하는 4 개의 근접 빔으로서, 해당 제어 그리드(27)를 통과하는 각도가 상이한 2 직선에 의해 분할되는 4 개의 영역으로부터 각각 최근접의 조사 위치에 대응하는 빔을 탐색하여 선택한다. 실제의 조사 위치는, 빔 위치 이탈량 맵(2)으로부터 구할 수 있다. 도 12의 예에서는, 각도가 상이한 2 직선으로서, 예를 들면, 좌표 d(i, j)로 가리키는 주목하는 제어 그리드(27)(주목 그리드)를 통과하는 x 방향으로 평행한 직선(43a)과 y 방향으로 평행한 직선(43b)을 이용한다. 바꾸어 말하면, 주목 그리드를 중심으로 하는 x 축과 y 축을 설정한다. 그리고, 주목 그리드 주변의 영역을 x 축과 y 축에 의해 분할되는 4 개의 영역(제1 사분면 ~ 제4 사분면)으로 분할한다. 그리고, 탐색부(58)(근접 빔 선택부)는, 제1 사분면(A)에서 최근접의 조사 위치(39b)에 대응하는 빔과, 제2 사분면(B)에서 최근접의 조사 위치(39a)에 대응하는 빔과, 제3 사분면(C)에서 최근접의 조사 위치(39c)에 대응하는 빔과, 제4 사분면(D)에서 최근접의 조사 위치(39d)에 대응하는 빔을 선택한다.
　도 13은, 실시 형태 1에 있어서의 제어 그리드와 각 빔의 실제의 조사 위치의 일예를 나타내는 도면이다. 도 13의 예에서는, 중심에 표시되는 주목하는 제어 그리드(27)에 대응하는 빔의 실제의 조사 위치(39)가 좌상측(－x, ＋y 방향)에 위치 이탈을 일으키는 경우(U)를 나타내고 있다. 또한, 도 13의 예에서는, 주목하는 제어 그리드(27)의 -x 방향으로 인접하는 제어 그리드에 대응하는 빔의 실제의 조사 위치(39)가 좌상측(＋x, －y 방향)에 위치 이탈을 일으키는 경우(V)를 나타내고 있다. 또한, 도 13의 예에서는, 주목하는 제어 그리드(27)의 ＋x 방향으로 인접하는 제어 그리드에 대응하는 빔의 실제의 조사 위치(39)가 좌상측(－x, －y 방향)에 위치 이탈을 일으키는 경우(W)를 나타내고 있다. 또한, 도 13의 예에서는, 주목하는 제어 그리드(27)의 ＋y 방향으로 2 개 근방의 제어 그리드에 대응하는 빔의 실제의 조사 위치(39)가 제어 그리드 피치보다 더욱 좌상측(＋x, －y 방향)에 위치 이탈을 일으키는 경우(Z)를 나타내고 있다. 도 13의 예와 같이, 각 제어 그리드(27)(검정색)에 대응하는 빔의 위치 이탈 방향이 일치하는 것은 아니다. 또한, 각 제어 그리드(27)(검정색)에 대응하는 빔의 실제의 조사 위치(39)(흰색)가, 반드시 주목 그리드와 주목 그리드에 인접하는 제어 그리드와의 사이에 존재한다고는 한정할 수 없다. 제어 그리드 피치보다 더욱 먼 곳까지 위치 이탈이 생기고 있는 경우도 있을 수 있다. 탐색부(58)는, 제어 그리드(27)와 빔과의 대응 관계에 상관없이, 실제의 조사 위치(39)가 각 사분면에서 최근접의 위치에 있는 빔을 각각 선택하면 된다.
　조합 설정 공정(S206)으로서, 조합 설정부(60)는, 멀티 빔(20)의 설계 상의 조사 위치가 되는 복수의 제어 그리드(27)의 제어 그리드(27)마다, 실제의 조사 위치(39)가 해당 제어 그리드(27)에 근접하는 4 개 이상의 빔을 이용하여, 실제의 조사 위치(39)가 해당 제어 그리드(27)를 둘러싸는 3 개씩의 빔에 의해 조합한 복수의 조합(42a, 41b)을 설정한다. 도 12의 예에서는, 제1 사분면(A)에서 최근접의 조사 위치(39b)에 대응하는 빔과, 제2 사분면(B)에서 최근접의 조사 위치(39a)에 대응하는 빔과, 제3 사분면(C)에서 최근접의 조사 위치(39c)에 대응하는 빔의 3 개의 근접 빔에 의해 1 개의 조합(42a)을 설정할 수 있다. 또한, 제2 사분면(B)에서 최근접의 조사 위치(39a)에 대응하는 빔과, 제3 사분면(C)에서 최근접의 조사 위치(39c)에 대응하는 빔과, 제4 사분면(D)에서 최근접의 조사 위치(39d)에 대응하는 빔의 3 개의 근접 빔에 의해 다른 1 개의 조합(42b)을 설정할 수 있다. 주목하는 제어 그리드(27)(주목 그리드)를 둘러싸기 위해, 각 사분면으로부터 1 개씩 근접 빔을 선택하는 경우, 통상 2 개의 조합이 존재하게 된다.
　도스 분배율 연산 공정(S208)으로서, 도스 분배율 연산부(62)(제1 분배 계수 연산부)는, 복수의 조합의 조합마다, 해당 조합을 구성하는 3 개의 빔에, 분배 후의 각 분배 도스량의 중심 위치 및 총합이 해당 제어 그리드(27) 위치 및 해당 제어 그리드(27)에 조사될 예정의 도스량에 일치하도록 해당 제어 그리드(27)에 조사될 예정의 도스량을 분배하기 위한, 해당 조합을 구성하는 3 개의 빔의 각 빔으로의 분배율 wk＇(제1 분배 계수)을 연산한다.
　도 14(a) 내지 도 14(d)는, 실시 형태 1에 있어서의 주위 3 개의 근접 빔으로의 도스 분배의 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 14(a)에는, 주목 그리드(제어 그리드(27))(검정색)의 주위에 조사되는 3 개의 빔의 실제의 조사 위치(39)(흰색)를 나타내고 있다. 3 개의 빔의 조사 위치(39)의 좌표는, 각각 (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3)로 표시되어 있다. 또한, 이러한 3 개의 빔의 조사 위치(39)의 좌표를 주목 그리드(제어 그리드(27))의 좌표(x, y)를 원점으로 하는 상대 위치로 나타내는 경우, 상대 좌표는, 각각 (Δx1, Δy1), (Δx2, Δy2), (Δx3, Δy3)으로 표시된다. 좌표(x, y)의 주목 그리드(제어 그리드(27))에 조사되는 도스량 d을 이러한 3 개의 빔으로 분배하는 경우에, 분배 후의 각 도스량 d1, d2, d3(분배 도스량)의 중심 위치가 좌표(x, y)가 되고, 분배 후의 각 도스량 d1, d2, d3(분배 도스량)의 총합이 도스량 d이 되기 위해서는, 도 14(b)에 도시하는 행렬식을 만족시키면 된다. 바꾸어 말하면, 이하의 식(1)~(3)을 만족시키도록 분배 후의 각 도스량 d1, d2, d3가 결정된다.
(1)　x1·d1＋x2·d2＋x3·d3=x
(2)　y1·d1＋y2·d2＋y3·d3=y
(3)　d1＋d2＋d3=d
　따라서, 분배 후의 각 도스량 d1, d2, d3(분배 도스량)는, 도 14(c)에 도시하는 행렬식으로부터 연산할 수 있다. 바꾸어 말하면, 분배 후의 각 도스량 dk(분배 도스량)은, 도 14(d)에 도시하는 분배율 wk＇에 주목 그리드(제어 그리드(27))에 조사되는 도스량 d을 곱한 값으로 정의할 수 있다. 따라서, 주목 그리드(제어 그리드(27))(검정색)의 주위의 3 개의 빔으로의 분배율 wk＇은, 도 14(c)를 연산함으로써 구할 수 있다. 바꾸어 말하면, 3 개의 빔으로의 분배율 wk＇은, 이하의 식 (4)~(7)를 만족한다.
(4)　d1=w1＇·d
(5)　d2=w2＇·d
(6)　d3=w3＇·d
(7)　w1＇＋w2＇＋w3＇=1
　도스 분배 계수 연산 공정(S210)으로서, 도스 분배 계수 연산부(64)(제2 분배 계수 연산부)는, 4 개 이상의 빔(여기에서는 예를 들면 4 개의 빔)의 빔마다, 해당 빔에 대응하는 분배율 wk＇(제1 분배 계수)을 합계한 값을 복수의 조합의 수로 나눈, 해당 제어 그리드(27)(설계 그리드)에 대한 4 개 이상의 빔(여기에서는 예를 들면 4 개의 빔)의 각 빔의 분배 계수 wk(제2 분배 계수)를 연산한다. 도스 분배율 연산 공정(S208)의 단계에서는, 조합마다, 해당 조합을 구성하는 3 개의 빔으로의 각각의 분배율 wk＇밖에 연산되어 있지 않다. 그러나, 주목 그리드(제어 그리드(27))(검정색)용으로는, 빔을 겸용하면서 복수의 조합이 존재한다. 따라서, 예를 들면, 4 사분면으로부터 얻어진 4 개의 빔 중, 2 개의 빔은 2 개의 조합의 양쪽 모두의 구성에 사용되는 빔이 된다. 도 12의 예에서는, 조사 위치(39a)의 빔은, 조합(42a)과 조합(42b)의 양쪽 모두에 사용된다. 마찬가지로, 조사 위치(39c)의 빔은, 조합(42a)과 조합(42b)의 양쪽 모두에 사용된다. 따라서, 조사 위치(39a)의 빔과 조사 위치(39c)의 빔에는, 각각 조합(42a)의 경우의 분배율 wk＇과 조합(42b)의 경우의 분배율 wk＇이 연산된다. 한편, 조사 위치(39b)의 빔은, 조합(42a)에는 사용되지만, 조합(42b)에는 사용되지 않는다. 따라서, 조사 위치(39b)의 빔에는, 조합(42a)의 경우의 분배율 wk＇이 연산되지만, 조합(42b)의 경우의 분배율 wk＇이 연산되지 않는다. 반대로, 조사 위치(39d)의 빔은, 조합(42b)에는 사용되지만, 조합(42a)에는 사용되지 않는다. 따라서, 조사 위치(39d)의 빔에는, 조합(42b)의 경우의 분배율 wk＇이 연산되지만, 조합(42a)의 경우의 분배율 wk＇이 연산되지 않는다. 또한, 주목 그리드(제어 그리드(27))(검정색)용으로 선택된 4 개의 빔에 대하여 연산된 분배율 wk＇의 합계는 조합수와 같은 「2」가 된다.
이에, 각 조합으로 분배하는 도스량을 (1/조합수)씩으로 한다. 이러한 연산에 의해, 주목 그리드(제어 그리드(27))(검정색)마다, 선택된 4 개의 빔으로 해당 제어 그리드(27)에 조사될 예정의 도스량 d을 분배하기 위한 각각의 빔으로의 분배 계수 wk가 얻어진다.
　도스 분배 테이블 작성 처리 공정(S212)으로서, 도스 분배 테이블 작성부(66)는, 주목 그리드(제어 그리드(27))(검정색)마다 연산된 4 개의 빔으로의 분배 계수 wk를 주목 그리드(제어 그리드(27))에 관련시켜 정의시킨 도스 분배 테이블을 작성한다.
　도 15는, 실시 형태 1에 있어서의 도스 분배 테이블의 일예를 나타내는 도면이다. 도 15의 예에서는, 좌표(i, j)의 주목 그리드(제어 그리드(27))(검정색)마다, 분배처의 4 개의 빔의 식별 좌표(ik, jk)와 분배처가 되는 4 개의 빔으로의 분배 계수 wk가 정의된다.
　그리고, 1 개의 주목 그리드(제어 그리드(27))(검정색)에 대한 도스 분배 테이블이 작성되면, 해당 스트라이프 영역 내의 모든 제어 그리드에 대하여 도스 분배 테이블이 작성될 때까지, 순서대로 다음의 제어 그리드(27)를 주목 그리드로 하여, 주목 그리드 선정 공정(S202)으로부터 도스 분배 테이블 작성 처리 공정(S212)까지의 각 공정을 반복한다.
　스트라이프 단위의 조사량 맵 보정 공정(S130)으로서, 도스 변조부(68)는, 기억 장치(142)로부터 스트라이프 단위의 조사량 맵 작성 공정(S104)에서 작성한 제어 그리드(27)마다의 입사 조사량 D을 정의한 조사량 맵(1)을 읽어내고, 제어 그리드(27)마다, 도스 분배 테이블을 이용하여, 해당 제어 그리드(27)용의 입사 조사량 D에, 연산된 분배처가 되는 4 개의 빔의 분배 계수 wk를 각각 곱한 분배 도스량을, 해당 분배처가 되는 4 개의 빔이 설계 상 조사 위치가 되는 제어 그리드(27)로 각각 분배한다. 도스 변조부(68)는, 이러한 분배에 의해, 조사량 맵의 제어 그리드(27)마다의 입사 조사량 D을 변조에 의해 보정하고, 보정 후의 변조 조사량 맵(2)을 작성한다. 또한, 도스 변조부(68)는, 제어 그리드(27)마다의 보정 후의 변조 입사 조사량 D을 소정의 양자화 단위 Δ로 계조화된 조사 시간 t로 변환하여, 변조 조사량 맵(2)으로 정의하면 된다.
　묘화 공정(S140)으로서, 묘화 기구(150)는, 각 제어 그리드(27)(설계 그리드)에 조사될 예정의 도스량 d이 각각 대응하는 4 개 이상의 빔으로 분배된 멀티 빔(20)을 이용하여, 시료(101)에 패턴을 묘화한다. 구체적으로는, 이하와 같이 동작한다. 묘화 대상의 스트라이프 영역(32)의 각 제어 그리드(27)로의 빔의 조사 시간 t은, 변조 조사량 맵(2)으로 정의되고 있다. 이에, 우선, 묘화 제어부(72)는, 변조 조사량 맵(2)으로 정의된 조사 시간 t 데이터를 묘화 시퀀스에 따라 샷 순서대로 정렬한다. 그리고, 샷 순서대로 조사 시간 t 데이터를 편향 제어 회로(130)로 전송한다. 편향 제어 회로(130)는, 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)로 샷 순서대로 블랭킹 제어 신호를 출력함과 동시에, DAC 앰프 유닛(132, 134)으로 샷 순서대로 편향 제어 신호를 출력한다. 그리고, 묘화 기구(150)는, 각 제어 그리드(27)를 조사하도록, 상술한 바와 같이, 멀티 빔(20)을 이용하여 시료(101)를 묘화한다. 실제로는, 상술한 바와 같이, 각 제어 그리드(27)를 조사하는 빔의 조사 위치(39)는, 설계 상의 제어 그리드(27)로부터 위치가 이탈되지만, 도스 변조되고 있으므로, 노광 후에 형성되는 레지스트 패턴 상에 있어서 형성되는 패턴의 위치 이탈을 보정할 수 있다.
　도 16(a) 및 도 16(b)는, 실시 형태 1에 있어서의 도스 분배에 의한 조사량 빈도의 일예를 나타내는 도면이다. 도 16(a) 및 도 16(b)에서는, 스트라이프 영역(32)을 묘화하는 멀티 빔(20)의 전체 샷의 조사량 빈도의 일예를 나타내고 있다. 주위의 빔으로의 도스 분배를 행하지 않은 경우, 각 제어 그리드(27)(조사 위치)로 조사되는 입사 조사량(도스량)의 범위는, 상술한 바와 같이, 기준 도스에 대하여, 도스 변조의 범위가 예를 들면 수 100% 필요해진다. 따라서, 더욱 최대 조사 시간이 커져 버린다. 이에 대하여, 제어 그리드(27)로의 조사 예정의 입사 조사량(도스량)을 주위의 3 개의 빔으로 분배하는 경우, 도 16(a)의 예로 도시한 바와 같이, 최대 도스량이 기준 도스의 1.8 배의 값으로 저감할 수 있다. 또한, 실시 형태 1과 같이, 제어 그리드(27)의 조사 예정의 입사 조사량(도스량)을 주위의 4 개의 빔으로 분배하는 경우, 도 16(b)의 예로 도시한 바와 같이, 최대 도스량이 기준 도스의 1.4 배의 값으로 저감할 수 있다. 4 개 이상의 빔으로 분배하면, 더욱 최대 도스량이 저감될 수 있다. 바꾸어 말하면, 멀티 빔(20)의 전체 샷에 있어서의 최대 조사 시간을 대폭 저감할 수 있다. 또한, 제어 그리드(27)로의 조사 예정의 입사 조사량(도스량)을 주위의 3 개의 빔으로 분배하는 경우, 도 16(a)의 예로 도시한 바와 같이, 묘화되는 패턴 엣지 위치의 분산이 3σ에서 1.34nm였다. 이에 대하여, 실시 형태 1와 같이, 제어 그리드(27)의 조사 예정의 입사 조사량(도스량)을 주위의 4 개의 빔으로 분배하는 경우, 도 16(b)의 예로 도시한 바와 같이, 묘화되는 패턴 엣지 위치의 분산이 3σ에서 1.08nm로 저감할 수 있었다. 즉, 위치 이탈량의 저감에도 효과가 크다는 것을 알 수 있다.
　이상과 같이, 실시 형태 1에 의하면, 멀티 빔 묘화에 있어서 도스 변조의 변조폭을 작게 할 수 있다. 따라서, 최대 조사 시간을 단축할 수 있다. 그 결과, 스루풋을 향상시킬 수 있다.
실시 형태 2.
　실시 형태 1에서는, 조사 위치의 위치 이탈에 기인하여 묘화되는 패턴에 생기는 위치 이탈을 보정하는 것을 전제로 하면서, 도스 변조의 변조폭을 작게 하는 경우에 대하여 설명했다. 실시 형태 2에서는, 패턴에 생기는 위치 이탈의 보정 효과를 조금 희생하고서라도 스루풋을 더욱 향상시킬 수 있도록, 실시 형태 1보다 더욱 도스 변조의 변조폭을 작게 하는 것이 가능한 구성에 대하여 설명한다.
　도 17은, 실시 형태 2에 있어서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도이다. 도 17에서, 제어 계산기(110)　내에, 추가로 특정부(73), 탐색부(74), 설정부(75), 재분배부(76), 중심 연산부(77), 선택부(78), 수정부(79), 및 조사량 맵 작성부(90)가 배치된 점 이외에는, 도 1과 같다. 따라서, 래스터라이즈부(50), 조사량 맵 작성부(52), 빔 위치 이탈 맵 작성부(54), 선택부(56), 탐색부(58), 조합 설정부(60), 도스 분배율 연산부(62), 도스 분배 계수 연산부(64), 도스 분배 테이블 작성부(66), 도스 변조부(68), 묘화 제어부(72), 특정부(73), 탐색부(74), 설정부(75), 재분배부(76), 중심 연산부(77), 선택부(78), 수정부(79), 및 조사량 맵 작성부(90)라고 하는 각 「~부」는 처리 회로를 가진다. 이러한 처리 회로는, 예를 들면, 전기 회로, 컴퓨터, 프로세서, 회로 기판, 양자 회로, 혹은 반도체 장치를 포함한다. 각 「~부」는, 공통되는 처리 회로(동일한 처리 회로)를 이용하여도 되고, 혹은 상이한 처리 회로(다른 처리 회로)를 이용하여도 된다. 래스터라이즈부(50), 조사량 맵 작성부(52), 빔 위치 이탈 맵 작성부(54), 선택부(56), 탐색부(58), 조합 설정부(60), 도스 분배율 연산부(62), 도스 분배 계수 연산부(64), 도스 분배 테이블 작성부(66), 도스 변조부(68), 묘화 제어부(72), 특정부(73), 탐색부(74), 설정부(75), 재분배부(76), 중심 연산부(77), 선택부(78), 수정부(79), 및 조사량 맵 작성부(90)로 입출력되는 정보 및 연산 중의 정보는 메모리(112)에 그때마다 격납된다.
　도 18은, 실시 형태 2에 있어서의 묘화 방법의 요부 공정을 나타내는 플로우차트도이다. 도 18에서, 도스 분배 테이블 작성 공정(S118)과, 스트라이프 단위의 조사량 맵 보정 공정(S130)의 사이에 도스 분배 테이블 조정 공정(S120)을 추가한 점 이외에는, 도 9와 동일하다. 또한, 이하, 특별히 설명하는 점 이외의 내용은 실시 형태 1과 동일하다.
　면적율 맵 작성 공정(S102)과, 스트라이프 단위의 조사량 맵 작성 공정(S104)과, 빔 위치 이탈량 측정 공정(S112)과, 빔 어레이 단위의 빔 위치 이탈량 맵 작성 공정(S114)과, 스트라이프 단위의 빔 위치 이탈량 맵 작성 공정(S116)과, 도스 분배 테이블 작성 공정(S118)의 각 공정의 내용은 실시 형태 1과 동일하다.
　도스 분배 테이블 조정 공정(S120)에서, 작성된 도스 분배 테이블을 조정하여, 도스 분배의 방법을 일부 수정한다.
　도 19는, 실시 형태 2에 있어서의 도스 분배 테이블 조정 공정의 내부 공정을 나타내는 플로우차트도이다. 도 19에서, 도스 분배 테이블 조정 공정(S120)은, 내부 공정으로서, 조사량 맵 작성 공정(S220)과, 빔 특정 공정(S222)과, 근접 빔 탐색 공정(S224)과, 조합 설정 공정(S226)과, 도스 할당 공정(S228)과, 중심 연산 공정(S230)과, 조합 선택 공정(S232)과, 도스 분배 테이블 수정 공정(S234)이라고 하는 일련의 공정을 실시한다.
조사량 맵 작성 공정(S220)으로서, 조사량 맵 작성부(90)는, 작성된 도스 분배 테이블을 이용하여, 묘화 대상의 스트라이프 영역(32)의 전체 제어 그리드(27)에 마찬가지로 면적 밀도가 100%인 경우의 입사 조사량 D가 정의된 경우에 있어서, 제어 그리드(27)마다, 해당 제어 그리드(27)용의 입사 조사량 D에, 연산된 분배처가 되는 4 개의 빔의 분배 계수 wk를 각각 곱한 분배 도스량을, 해당 분배처가 되는 4 개의 빔이 설계 상 조사 위치가 되는 제어 그리드(27)로 각각 분배한다. 그리고, 조사량 맵 작성부(90)는, 이러한 분배에 의해, 조사량 맵의 제어 그리드(27)마다의 입사 조사량 D을 변조에 의해 보정하고, 보정 후의 조사량 맵(3)을 작성한다. 마찬가지로 면적 밀도가 100%의 경우의 입사 조사량 D에 대해서는, 예를 들면, 규격된 값 「1」로 해도 된다. 이러한 경우, 각 제어 그리드(27)의 변조 후의 조사량은, 주위의 제어 그리드(27)로부터 분배된 분배 계수 wk의 합계가 된다. 작성된 조사량 맵(3)은, 예를 들면, 기억 장치(142)에 격납된다.
　빔 특정 공정(S222)으로서, 특정부(73)는, 기억 장치(142)로부터 조사량 맵(3)을 읽어내고, 도스량이 분배되면 분배 도스량이 미리 설정된 역치를 넘는 빔을 특정한다.
　도 20은, 실시 형태 2에 있어서의 균일 100% 면적 밀도를 가정한 경우의 조사량 맵의 일예를 나타내는 도면이다. 도 20의 예에서는, 예를 들면, 10×10 개의 제어 그리드(흑점)와 10×10 개의 제어 그리드에 조사되는 10×10 개의 빔의 실제의 조사 위치(십자 마크)를 나타내고 있다. 실제의 조사 위치(십자 마크)에 있어서의 원의 크기의 차이는, 도스량의 차이를 나타내고 있다. 도 20의 예에서는, 큰 원일수록 도스량이 크다는 것을 나타내고 있다. 도 20의 예로 도시한 바와 같이, 빔의 위치 이탈량에 의존하여, 분배 후의 도스량이 많은 빔과 적은 빔이 존재하는 것을 알 수 있다. 따라서, 위치 이탈량의 보정 효과를 조금 희생하면, 아직도 도스 변조의 변조폭을 작게 할 수 있는 여지가 있음을 알 수 있다.
　근접 빔 탐색 공정(S224)으로서, 탐색부(74)는, 도스량이 분배되면 분배 도스량 d이 역치 Th＇를 넘는, 특정된 빔에 대하여, 특정된 빔마다, 해당 빔의 주위에 근접하는 복수의 근접 빔을 탐색한다.
　도 21은, 실시 형태 2에 있어서의 분배 도스량이 역치를 넘는 특정 빔에 근접하는 근접 빔의 탐색 수법을 설명하기 위한 도면이다. 탐색부(74)는, 해당 특정 빔(45)의 조사 위치(여기에서는 조사 위치(39c))를 둘러싸는 4 개의 제어 그리드(27a~27d)로부터 도스 분배를 받는 복수의 조사 위치에 대응하는 빔을 탐색하여 선택한다. 구체적으로는, 탐색부(74)는, 해당 특정 빔(45)의 조사 위치(여기에서는 조사 위치(39c))를 둘러싸는 4 개의 제어 그리드(27a~27d)에 대하여, 제어 그리드(27a~d)마다 작성이 끝난 도스 분배 테이블을 기억 장치(142)로부터 읽어내고, 해당 제어 그리드(27)로부터 분배되는 예를 들면 4 개의 조사 위치에 대응하는 빔을 탐색하여 선택하면 된다. 이러한 동작에 의해, 도 21의 예에 있어서, 탐색부(74)는, 제어 그리드(27a)로부터 해당 특정 빔(45) 이외에, 도스 분배되는 빔(46a, 46b, 46g)을 특정한다. 또한, 탐색부(74)는, 제어 그리드(27b)로부터 해당 특정 빔(45) 이외에, 도스 분배되는 빔(46a, 46d, 46c)을 특정한다. 또한, 탐색부(74)는, 제어 그리드(27c)로부터 해당 특정 빔(45) 이외에, 도스 분배되는 빔(46c, 46e, 46f)을 특정한다. 또한, 탐색부(74)는, 제어 그리드(27d)로부터 해당 특정 빔(45) 이외에, 도스 분배되는 빔(46f, 46h, 46g)을 특정한다. 이상과 같이 하여, 탐색부(74)는, 해당 특정 빔(45)의 주위의 예를 들면 8 개의 빔(46a~h)을 특정하여 선택한다. 각각의 제어 그리드(27a~d)로부터 해당 특정 빔(45) 이외에 특정된 복수의 빔은 중복하여 추출되는 경우가 많아진다. 작성이 끝난 도스 분배 테이블을 이용함으로써, 용이하게 해당 특정 빔(45)의 주위의 예를 들면 8 개의 빔(46a~h)을 특정할 수 있다.
　여기서, 역치를 넘는 도스량을 재분배하는 경우에, 다음의 수법을 간단하고 쉬운 수법으로서 이용할 수 있다. 해당 특정 빔(45)이 분배처로서 정의되는 이미 작성된 4 개의 제어 그리드(27a~d)용의 도스 분배 테이블을 이용하고, 이러한 4 개의 제어 그리드(27a~d) 중 어느 1 개를 선택한다. 그리고, 선택된 제어 그리드(27)용의 분배처에 정의된 4 개의 빔 중, 해당 특정 빔(45) 이외의 나머지의 빔으로 재분배한다. 구체적으로는 이하와 같이 동작한다.
　조합 설정 공정(S226)으로서, 설정부(75)는, 제어 그리드(27a~d)마다의 작성이 끝난 도스 분배 테이블에 정의되는 해당 특정 빔(45)과 나머지 3 개의 빔에 의해 각각의 조합이 형성되는, 복수의 조합을 설정한다. 바꾸어 말하면, 도스 분배 테이블마다 조를 설정한다.
　도스 재분배 공정(S228)으로서, 우선, 묘화 제어부(72)는, 특정된 빔마다, 해당 특정 빔(45)의 분배 도스량 d으로부터 역치 dth를 뺀 재분배용의 차분 도스량 d＇을 연산한다. 해당 특정 빔(45)의 분배 도스량 d(주위의 제어 그리드(27)로부터 분배되는 도스량의 합계)과, 주위의 예를 들면 8 개의 빔(46a~h)의 분배 도스량 d(주위의 제어 그리드(27)로부터 분배되는 도스량의 합계)란, 조사량 맵 작성 공정(S220)에서 이미 연산되어 있으므로, 이러한 값을 유용할 수 있다. 이어서, 재분배부(76)는, 조합마다, 차분 도스량 d＇이 제로가 될 때까지, 해당 조합의 4 개의 빔의 해당 특정 빔(45) 이외의 3 개의 빔에 대하여 분배 도스량이 작은 쪽부터 순서대로 각각 역치 dth에 이를 때까지 차분 도스량 d＇의 일부를 재분배 도스량으로서 할당한다. 혹은, 재분배부(76)는, 조합마다, 차분 도스량 d＇을 개수 J(여기에서는 3 개)로 나눈 재분배 도스량 d＇/J을 해당 조합의 해당 특정 빔(45) 이외의 나머지 J 개(여기에서는 3 개)의 빔으로 각각 균등하게 할당하도록 하여도 바람직하다.
　중심 연산 공정(S230)으로서, 중심 연산부(77)는, 조합마다, 각 빔으로 재분배된 후의 도스 분배 테이블에 정의된 예를 들면 4 개의 빔의 각 분배 도스량의 중심 위치를 연산한다.
　조합 선택 공정(S232)으로서, 선택부(78)(재분배 빔 선택부)는, 재분배처가 되는 복수의 근접 빔으로서, 복수의 조합 중에서 재분배에 의한 중심 위치의 이탈이, 가능한 한 작아지는 조합의 근접 빔군을 선택한다. 구체적으로는, 이하와 같이 동작한다. 재분배처가 된 후의 각 분배 도스량의 중심 위치가 해당 조합에 대응하는 제어 그리드(27)로부터 이탈되는 위치 이탈량이, 가능한 한 작아지는 조합을 선택한다. 해당 특정 빔(45)이 분배처로서 정의되는 도스 분배 테이블은, 4 개 존재하는 경우가 많다. 그 때문에, 조합 선택 공정(S232)에 의해, 이러한 4 개의 도스 분배 테이블 중으로부터, 도스를 재분배한 경우에 가장 중심 이탈이 적어도 되는 도스 분배 테이블을 선택하게 된다.
　도스 분배 테이블 수정 공정(S234)으로서, 수정부(79)는, 선택된 조합의 도스 분배 테이블로 정의된 4 개의 빔의 분배 계수 wk를 수정한다.
　도 22는, 실시 형태 2에 있어서의 수정 후의 도스 분배 테이블의 일예를 나타내는 도면이다. 도 22에서, 선택된 조합에 대응하는 좌표(i, j)의 주목 그리드(제어 그리드(27))(검정색)마다, 분배처의 식별 좌표(ik, jk)의 4 개의 빔으로의 분배 계수 wk가 각각 분배 계수 wk＇로 수정된다. 구체적으로는, 재분배되는 분의 계수 Δ가 재분배되는, 예를 들면 3 개의 빔의 분배 계수 wk에 가산한다. 그리고, 분배 도스량이 역치를 넘고 있던 특정 빔의 분배 계수에 대해서는, 역치 dth를, 역치를 넘고 있던 특정 빔(45)의 분배 도스량 d으로 나눈 값을 계수로서 곱한다. 이에 의해, 선택된 조합의 도스 분배 테이블을 수정한다.
　혹은, 변형예로서, 도스 분배 테이블마다의 조합에 상관없이, 도스의 재분배를 행해도 바람직하다. 이러한 경우, 이하와 같이 동작한다.
　조합 설정 공정(S226)으로서, 설정부(75)는, 탐색된 m 개의 근접 빔 중으로부터 미리 설정된 J 개씩의 빔에 의한 복수의 조합을 설정한다. 도 21의 예에서는, 해당 특정 빔(45)의 주위의 예를 들면 8 개의 근접 빔(46a~h)이 탐색되어 있으므로, 이러한 8 개의 근접 빔(46a~h)의 중으로부터, 랜덤으로 예를 들면 5 개씩의 근접 빔으로 각 조합을 설정한다. 복수의 조합은, m 개의 근접 빔 중에서 J 개의 근접 빔을 전체 매칭에서 선택하여 조합하면 된다.
　도스 재분배 공정(S228)으로서, 우선, 묘화 제어부(72)는, 특정된 빔마다, 해당 특정 빔(45)의 분배 도스량 d으로부터 역치 dth를 뺀 재분배용의 차분 도스량 d＇을 연산한다. 해당 특정 빔(45)의 분배 도스량 d(주위의 제어 그리드(27)로부터 분배되는 도스량의 합계)과, 주위의 예를 들면 8 개의 근접 빔(46a~h)의 분배 도스량 d(주위의 제어 그리드(27)로부터 분배되는 도스량의 합계)란, 조사량 맵 작성 공정(S220)에서 이미 연산되어 있으므로, 이러한 값을 유용할 수 있다. 이어서, 재분배부(76)는, 조합마다, 차분 도스량 d＇이 제로가 될 때까지, 해당 조합의 J 개의 근접 빔에 대하여 분배 도스량이 작은 쪽부터 순서대로 각각 역치 dth에 이를 때까지 차분 도스량 d＇의 일부를 재분배 도스량으로서 할당한다. 혹은, 재분배부(76)는, 조합마다, 차분 도스량 d＇을 개수 J로 나눈 재분배 도스량 d＇/J을 해당 조합의 J 개의 근접 빔으로 각각 균등하게 할당하도록 해도 바람직하다. 여기에서는, 조합을 구성하는 빔 수 J를 임의로 설정할 수 있으므로, 차분 도스량 d＇의 재분배 나머지의 발생을 실질적으로 없앨 수 있다.
　중심 연산 공정(S230)으로서, 중심 연산부(77)는, 조합마다, 각 근접 빔으로 재분배되는 도스량의 중심 위치를 연산한다.
　조합 선택 공정(S232)으로서, 선택부(78)(재분배 빔 선택부)는, 재분배처가 되는 복수의 근접 빔으로서, 복수의 조합 중으로부터 재분배에 의한 중심 위치의 이탈이, 가능한 한 작아지는 조합의 근접 빔군을 선택한다. 구체적으로는, 이하와 같이 동작한다. 재분배처가 되는 J 개(복수)의 근접 빔으로서, 재분배되는 각 재분배 도스량(분배 도스량이 역치를 넘는 특정 빔의 분배 도스량의 일부)의 중심 위치가 해당 특정 빔(45)의 조사 위치(예를 들면 조사 위치(39c))로부터 이탈되는 위치 이탈량이, 가능한 한 작아지는 조합의 근접 빔군(J 개의 빔)을 선택한다.
　도스 분배 테이블 수정 공정(S234)으로서, 수정부(79)는, 선택된 조합의 근접 빔군(J 개의 빔)의 빔마다, 해당 빔이 분배처로서 정의되는 복수의 도스 분배 테이블을 읽어내고, 각각 재분배되는 재분배 도스량에 상당하는 계수를 분배처의 수로 나눈 재분배 계수 Δ를 각각의 도스 분배 테이블로 정의되어 있던 원의 분배 계수에 가산하도록 수정한다. 예를 들면, 선택된 조합의 근접 빔군의 1 개로 재분배되는 재분배 도스량에 상당하는 계수가 0.4이며, 분배처의 도스 분배 테이블의 수가 4 개 있으면, 대응하는 도스 분배 테이블마다 0.1씩 가산하면 된다.
　또한, 분배 도스량이 역치를 넘고 있던 특정 빔의 분배 계수에 대해서는, 선택된 조합의 근접 빔군(J 개의 빔)이 정의되는 도스 분배 테이블을 읽어내고, 각각의 도스 분배 테이블에 있어서의 특정 빔의 분배 계수에, 역치 dth를, 역치를 넘고 있던 특정 빔(45)의 분배 도스량 d으로 나눈 값을 계수로서 곱한다. 이에 의해, 선택된 조합의 근접 빔군에 관련된 각 도스 분배 테이블을 수정한다.
　스트라이프 단위의 조사량 맵 보정 공정(S130) 이후의 각 공정의 내용은 실시 형태 1과 동일하다.
　실시 형태 2에서는, 원래, 중심 위치가 변화하지 않게 분배하고 있던 도스량의 일부를, 중심 위치를 이탈하여 재분배하고 있으므로, 약간의 위치 이탈이 생기게 되지만, 그럼에도 위치 이탈량을 매우 작게 할 수 있다.
　실시 형태 2에 의하면, 실시 형태 1보다 더욱 도스 변조의 변조폭을 작게 할 수 있다. 따라서, 더욱 스루풋을 향상시킬 수 있다.
실시 형태 3.
　실시 형태 2에서는, 실제의 묘화 패턴에 따른 조사량을 변조하기 전의 단계에서 도스 분배 테이블을 수정하는 경우에 대하여 설명했으나, 도스 변조의 변조폭을 작게 하는 수법은 이에 한정되는 것은 아니다. 실시 형태 3에서는, 실제의 묘화 패턴에 따른 조사량을 도스 분배 테이블을 사용하여 변조한 후의 단계에서, 더욱 도스 변조의 변조폭을 작게 하는 수법에 대하여 설명한다.
　도 23은, 실시 형태 3에 있어서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도이다. 도 23에서, 제어 계산기(110) 내에, 또한 특정부(80), 탐색부(81), 설정부(82), 재분배부(83), 중심 연산부(84), 선택부(85), 및 변조부(86)가 배치된 점 외에는, 도 1과 같다. 따라서, 래스터라이즈부(50), 조사량 맵 작성부(52), 빔 위치 이탈 맵 작성부(54), 선택부(56), 탐색부(58), 조합 설정부(60), 도스 분배율 연산부(62), 도스 분배 계수 연산부(64), 도스 분배 테이블 작성부(66), 도스 변조부(68), 묘화 제어부(72), 특정부(80), 탐색부(81), 설정부(82), 재분배부(83), 중심 연산부(84), 선택부(85), 및 변조부(86)라고 하는 각 「~부」는 처리 회로를 가진다. 이러한 처리 회로는, 예를 들면, 전기 회로, 컴퓨터, 프로세서, 회로 기판, 양자 회로, 혹은, 반도체 장치를 포함한다. 각 「~부」는, 공통되는 처리 회로(동일한 처리 회로)를 이용하여도 되고, 혹은 상이한 처리 회로(다른 처리 회로)를 이용하여도 된다. 래스터라이즈부(50), 조사량 맵 작성부(52), 빔 위치 이탈 맵 작성부(54), 선택부(56), 탐색부(58), 조합 설정부(60), 도스 분배율 연산부(62), 도스 분배 계수 연산부(64), 도스 분배 테이블 작성부(66), 도스 변조부(68), 묘화 제어부(72), 특정부(80), 탐색부(81), 설정부(82), 재분배부(83), 중심 연산부(84), 선택부(85), 및 변조부(86)에 입출력되는 정보 및 연산 중의 정보는 메모리(112)에 그때마다 격납된다.
　도 24는, 실시 형태 3에 있어서의 묘화 방법의 요부 공정을 나타내는 플로우차트도이다. 도 24에서, 스트라이프 단위의 조사량 맵 보정 공정(S130)과, 묘화 공정(S140)과의 사이에, 조사량 조정 공정(S132)을 추가한 점 이외에는, 도 9와 같다. 또한, 이하, 특별히 설명하는 점 이외의 내용은, 실시 형태 1과 동일하다.
　면적율 맵 작성 공정(S102)과, 스트라이프 단위의 조사량 맵 작성 공정(S104)과, 빔 위치 이탈량 측정 공정(S112)과, 빔 어레이 단위의 빔 위치 이탈량 맵 작성 공정(S114)과, 스트라이프 단위의 빔 위치 이탈량 맵 작성 공정(S116)과, 도스 분배 테이블 작성 공정(S118)과, 스트라이프 단위의 조사량 맵 보정 공정(S130)의 각 공정의 내용은 실시 형태 1과 동일하다.
　조사량 조정 공정(S132)으로서, 작성된 조사량 맵(2)을 조정하고, 도스 분배의 방법을 일부 수정한다. 구체적으로는 이하와 같이 동작한다.
　특정부(80)는, 기억 장치(142)로부터 조사량 맵(2)을 읽어내고, 입사 조사량 D(도스량)이 미리 설정된 역치 Dth를 넘는 빔(제어 그리드(27))을 특정한다.
　이어서, 탐색부(81)는, 입사 조사량 D(도스량)이 역치 Dth를 넘는, 특정된 빔에 대하여, 특정된 빔마다, 해당 빔의 주위에 근접하는 복수의 근접 빔을 탐색한다. 구체적으로는, 이하와 같이 동작한다. 입사 조사량 D(도스량)이 역치 Dth를 넘는 제어 그리드(27)가 실제의 조사 위치(예를 들면, 조사 위치(39c))가 되는 특정 빔(45)의 주위에 위치하는 복수의 근접 빔을 특정한다. 실시 형태 3에서는, 실시 형태 2와 마찬가지로, 탐색부(81)는, 해당 특정 빔(45)의 조사 위치(여기에서는 조사 위치(39c))를 둘러싸는 4 개의 제어 그리드(27a~27d)로부터 도스 분배를 받는 복수의 조사 위치에 대응하는 빔을 탐색하여 선택한다. 실시 형태 3에서는, 실시 형태 2와 마찬가지로, 탐색부(81)는, 작성이 끝난 도스 분배 테이블을 이용함으로써, 용이하게, 해당 특정 빔(45)의 주위의 예를 들면 8 개의 빔(46a~h)을 특정할 수 있다.
　설정부(82)는, 탐색된 m 개의 근접 빔 중에서 미리 설정된 J 개씩의 빔에 의한 복수의 조합을 설정한다. 도 21의 예에서는, 해당 특정 빔(45)의 주위의 예를 들면 8 개의 근접 빔(46a~h)이 탐색되어 있으므로, 이러한 8 개의 근접 빔(46a~h) 중에서, 랜덤으로 예를 들면 5 개씩의 근접 빔으로 각 조합을 설정한다. 복수의 조합은, m 개의 근접 빔 중에서 J 개의 근접 빔을 전체 매칭에서 선택하여 조합하면 된다.
　이어서, 묘화 제어부(72)는, 특정된 빔마다, 해당 특정 빔(45)에 대응하는 제어 그리드(27)의 입사 조사량 D로부터 역치 Dth를 뺀 재분배용의 차분 도스량 D＇을 연산한다. 해당 특정 빔(45)에 대응하는 제어 그리드(27)의 입사 조사량 D과 주위의 예를 들면 8 개의 근접 빔(46a~h)에 대응하는 8 개의 제어 그리드(27)의 입사 조사량 D은, 조사량 맵(2)으로부터 참조할 수 있다.
　이어서, 재분배부(83)는, 조합마다, 차분 도스량 D＇가 제로가 될 때까지, 해당 조합의 J 개의 근접 빔에 대하여, 대응하는 J 개의 제어 그리드(27)의 입사 조사량 D이 작은 쪽부터 순서대로 각각 역치 Dth에 이를 때까지 차분 도스량 D＇의 일부를 재분배 도스량으로서 할당한다. 혹은, 재분배부(83)는, 조합마다, 차분 도스량 D＇을 개수 J로 나눈 재분배 도스량 D＇/J을 해당 조합의 J 개의 근접 빔에 대응하는 제어 그리드(27)로 각각 균등하게 할당하도록 해도 바람직하다. 여기에서는, 조합을 구성하는 빔 수 J를 임의로 설정할 수 있으므로, 차분 도스량 D＇의 재분배 나머지의 발생을 실질적으로 없앨 수 있다.
　이어서, 중심 연산부(84)는, 조합마다, 각 근접 빔으로 재분배되는 도스량의 중심 위치를 연산한다.
　이어서, 선택부(85)(재분배 빔 선택부)는, 재분배처가 되는 복수의 근접 빔으로서, 복수의 조합 중에서 재분배에 의한 중심 위치의 이탈이, 가능한 한 작아지는 조합의 근접 빔군을 선택한다. 구체적으로는, 이하와 같이 동작한다. 재분배처가 되는 J 개(복수)의 근접 빔으로서, 재분배되는 각 재분배 도스량의 중심 위치가 해당 특정 빔(45)의 조사 위치(예를 들면 조사 위치(39c))로부터 이탈되는 위치 이탈량이, 가능한 한 작아지는 조합의 근접 빔군(J 개의 빔)을 선택한다.
　변조부(86)는, 선택된 조합의 근접 빔군(J 개의 빔)의 근접 빔마다, 해당 근접 빔에 대응하는 제어 그리드(27)의 입사 조사량 D에 각각 분배 도스량을 가산하는 도스 변조를 행한다. 마찬가지로, 입사 조사량 D이 역치 Dth를 넘고 있던 특정 빔에 대응하는 제어 그리드(27)의 입사 조사량 D을 역치 Dth로 변조한다.
　이상에 의해, 입사 조사량 D이 역치 Dth를 넘은 제어 그리드(27)를 없앨 수 있다. 묘화 공정(S140)의 내용은, 실시 형태 1과 동일하다.
　도 25(a) 및 도 25(b)는, 실시 형태 3에 있어서의 도스 분배에 의한 엣지 위치 분산과 조사량 빈도의 일예를 나타내는 도면이다. 도 25(a)에서는, 실시 형태 1의 4 점 분배의 구성에 의해, 엣지 위치 분산이 1.08nm(3σ)으로 작게 할 수 있고, 또한, 최대 조사량이 1.67로 저감 가능한 경우의 비교예를 나타내고 있다. 이러한 비교예는, 도 16(a) 및 도 16(b)에 나타낸 예와는 상이한 패턴을 묘화하는 경우에 대하여 나타내고 있다. 이러한 경우에 있어서, 추가로 실시 형태 3의 조사량 조정을 행함으로써, 도 25(b)에 도시한 바와 같이, 엣지 위치 분산이 1.91nm(3σ)으로 열화해 버리지만, 최대 조사량이 1.21로 저감 가능함을 알 수 있다.
　실시 형태 3에서는, 원래, 중심 위치가 변화하지 않게 분배하고 있던 도스량의 일부를, 중심 위치를 이탈하여 재분배하고 있으므로, 약간의 위치 이탈이 생기게 되지만, 그럼에도 위치 이탈량을 매우 작게 할 수 있다.
　실시 형태 3에 의하면, 실시 형태 1보다 더욱 도스 변조의 변조폭을 작게 할 수 있다. 따라서, 더욱 스루풋을 향상시킬 수 있다.
　이상, 구체적인 예를 참조하면서 실시 형태에 대하여 설명했다. 그러나, 본 발명은, 이들 구체예로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상술한 예에서는, 재분배하는 조합을 선택하는 경우에, 중심 위치의 이탈을 연산했으나 이에 한정되는 것은 아니다. 대상 기준 위치(예를 들면 제어 그리드의 위치)로부터의 거리의 제곱에 재분배 후의 도스량을 곱한 값의 합계가 가장 작은 조합을 선택해도 된다.
　또한, 상술한 예에서는, 각 제어 회로(41)의 제어용으로 10 비트의 제어 신호가 입력되는 경우를 나타냈으나, 비트 수는 적의 설정하면 된다. 예를 들면, 2 비트, 혹은 3 비트 ~ 9 비트의 제어 신호를 이용해도 된다. 또한 11 비트 이상의 제어 신호를 이용하여도 된다.
또한, 장치 구성이나 제어 수법 등, 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않은 부분 등에 대해서는 기재를 생략했으나, 필요해지는 장치 구성이나 제어 수법을 적의 선택하여 이용할 수 있다. 예를 들면, 묘화 장치(100)를 제어하는 제어부 구성에 대해서는, 기재를 생략했으나, 필요해지는 제어부 구성을 적의 선택하여 이용하는 것은 말할 필요도 없다.
　그 밖에, 본 발명의 요소를 구비하여, 당업자가 적의 설계 변경할 수 있는 모든 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법은, 본 발명의 범위에 포함된다.
　본 발명의 몇 가지의 실시 형태를 설명했으나, 이들 실시 형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규 실시 형태는, 그 밖의 여러 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 동시에, 특허 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등 범위에 포함된다.

Claims (10)

  1. 하전 입자 빔을 방출하는 방출원과,
    상기 하전 입자 빔의 조사를 받아 멀티 하전 입자 빔을 형성하는 성형 애퍼처 어레이 기판과,
    상기 멀티 하전 입자 빔의 설계 상의 조사 위치가 되는 복수의 설계 그리드의 설계 그리드마다, 실제의 조사 위치가 해당 설계 그리드에 근접하는 4 개 이상의 빔을 이용하여, 상기 실제의 조사 위치가 해당 설계 그리드를 둘러싸는 3 개씩의 빔에 의해 조합한 복수의 조합을 설정하는 조합 설정 처리 회로와,
    상기 복수의 조합의 조합마다, 해당 조합을 구성하는 3 개의 빔에, 분배 후의 각 분배 도스량의 중심 위치 및 총합이 해당 설계 그리드 위치 및 해당 설계 그리드에 조사될 예정의 도스량에 일치하도록 해당 설계 그리드에 조사될 예정의 상기 도스량을 분배하기 위한, 해당 조합을 구성하는 상기 3 개의 빔의 각 빔으로의 제1 분배 계수를 연산하는 제1 분배 계수 연산 처리 회로와,
    상기 4 개 이상의 빔의 빔마다, 해당 빔에 대응하는 상기 제1 분배 계수를 합계한 값을 상기 복수의 조합의 수로 나눈, 해당 설계 그리드에 대한 상기 4 개 이상의 빔의 각 빔의 제2 분배 계수를 연산하는 제2 분배 계수 연산 처리 회로와,
    각 설계 그리드에 조사될 예정의 상기 도스량이 각각 대응하는 4 개 이상의 빔으로 분배된 멀티 하전 입자 빔을 이용하여, 시료에 패턴을 묘화하는 묘화 기구를 구비한 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각 설계 그리드에 조사될 예정의 상기 도스량은 상기 실제의 조사 위치가 해당 설계 그리드에 근접하는 4 개의 빔으로 분배되고,
    상기 설계 그리드마다, 상기 실제의 조사 위치가 해당 설계 그리드에 근접하는 상기 4 개의 빔으로서, 해당 설계 그리드를 통과하는 각도가 상이한 2개의 직선에 의해 분할되는 4 개의 영역으로부터 각각 최근접의 조사 위치에 대응하는 빔을 선택하는 근접 빔 선택 처리 회로를 더 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도스량이 분배되면 분배 도스량이 역치를 넘는 빔에 대하여, 해당 빔의 주위의 복수의 빔에, 해당 빔으로 분배되는 분배 도스량의 일부를 재분배하는 재분배 처리 회로를 더 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    재분배처가 되는 상기 복수의 빔으로서, 복수의 조합 중으로부터 재분배에 의한 중심 위치의 이탈이, 가능한 한 작아지는 조합의 빔군을 선택하는 재분배 빔 선택 처리 회로를 더 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 설계 그리드마다의 입사 조사량을 정의한 조사량 맵을 작성하는 조사량 맵 작성 처리 회로를 더 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 멀티 하전 입자 빔의 각 빔의 위치 이탈량을 정의하는 제1 빔 위치 이탈량 맵을 작성하는 빔 위치 이탈 맵 작성 처리 회로를 더 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 빔 위치 이탈 맵 작성 처리 회로는, 추가로 상기 제1 빔 위치 이탈량 맵을 이용하여, 설계 그리드마다의 제2 빔 위치 이탈량 맵을 작성하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 실제의 조사 위치는, 상기 제2 빔 위치 이탈량 맵을 이용하여 구해지는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 각 빔의 상기 제2 분배 계수를 상기 복수의 설계 그리드 중 주목하는 설계 그리드에 관련시켜 정의시킨 도스 분배 테이블을 작성하는 도스 분배 테이블 작성 처리 회로를 더 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  10. 멀티 하전 입자 빔의 설계 상의 조사 위치가 되는 복수의 설계 그리드의 설계 그리드마다, 실제의 조사 위치가 해당 설계 그리드에 근접하는 4 개 이상의 빔을 이용하여, 상기 실제의 조사 위치가 해당 설계 그리드를 둘러싸는 3 개씩의 빔에 의해 조합한 복수의 조합을 설정하고,
    상기 복수의 조합의 조합마다, 해당 조합을 구성하는 3 개의 빔에, 분배 후의 각 분배 도스량의 중심 위치 및 총합이 해당 설계 그리드 위치 및 해당 설계 그리드에 조사될 예정의 도스량에 일치하도록 해당 설계 그리드에 조사될 예정의 상기 도스량을 분배하기 위한, 해당 조합을 구성하는 상기 3 개의 빔의 각 빔으로의 제1 분배 계수를 연산하고,
    상기 4 개 이상의 빔의 빔마다, 해당 빔에 대응하는 상기 제1 분배 계수를 합계한 값을 상기 복수의 조합의 수로 나눈, 해당 설계 그리드에 대한 상기 4 개 이상의 빔의 각 빔의 제2 분배 계수를 연산하고,
    각 설계 그리드에 조사될 예정의 상기 도스량이 각각 대응하는 4 개 이상의 빔으로 분배된 멀티 하전 입자 빔을 이용하여, 시료에 패턴을 묘화하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법.
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