KR20120110026A - 묘화 장치 및 물품 제조 방법 - Google Patents

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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명의 묘화 장치는 하전 입자 빔으로 기판에 묘화를 행한다. 묘화 장치는, 콜리메이터 렌즈를 포함하는 조사 광학계와, 하전 입자 빔을 복수의 하전 입자 빔으로 분할하도록 구성된 개구 어레이와, 복수의 하전 입자 빔의 복수의 크로스오버를 형성하도록 구성된 집속 렌즈 어레이와, 복수의 크로스오버에 대응하는 복수의 개구가 형성되는 소자, 및 개구에 대응하는 복수의 투영 렌즈를 포함하는 투영 광학계를 포함한다. 집속 렌즈 어레이는 집속 렌즈를 포함하며, 집속 렌즈는, 조사 광학계의 수차에 따른 입사각으로 개구 어레이에 입사된 하전 입자 빔으로부터 집속 렌즈에 의해 형성되는 복수의 크로스오버의 각각이 상기 소자의 개구 중 대응하는 개구와 정렬되도록 배치된다.

Description

묘화 장치 및 물품 제조 방법{DRAWING APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}
본 발명의 실시예들은 복수의 하전 입자 빔으로 기판에 묘화(drawing)를 행하도록 구성된 묘화 장치에 관한 것이다.
묘화 장치의 일 예로서, 하전 입자 빔 각각에 대해 투영 유닛이 제공되는 멀티 컬럼식 묘화 장치가 공지되어 있다(일본특허출원 공개공보 제09-007538호 참조). 이러한 묘화 장치는, 투영 유닛이 개별적으로 제공되기 때문에, 모든 하전 입자 빔이 집속하는 크로스오버(crossover)를 갖지 않는다. 따라서, 쿨롱(coulomb) 효과의 영향이 작아, 이러한 묘화 장치는 하전 입자 빔의 개수를 효과적으로 늘릴 수 있다.
그러나, 멀티 컬럼식 묘화 장치에 있어서 하전 입자 빔의 개수를 늘리기 위해서는, 일반적으로, 복수의 투영 유닛의 전방에 위치하는 조사 광학계의 하전 입자원으로부터의 하전 입자 빔의 발산각(발산 반각)을 크게 할 필요가 있다. 하전 입자원으로부터의 하전 입자 빔의 발산각이 커지면, 복수의 투영 유닛에 조사되는 하전 입자 빔은, 조사 광학계의 수차로 인해 충분한 평행화가 이루어지기 쉽지 않게 된다. 그 결과, 조사각(입사각)이 불균일하게 된다. 조사각의 불균일성은, 결과적으로 하전 입자 빔 사이에 특성의 불균일성을 야기한다. 그러나, 조사 광학계의 수차와 관련된 문제가 있다.
실시예들 중 개시된 하나의 태양은, 예를 들어, 묘화 장치가 조사각이 불균일한 조사 광학계를 포함하지만, 복수의 하전 입자 빔에 관한 특성의 균일성의 관점에서 유리한 묘화 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 복수의 하전 입자 빔으로 기판에 묘화(drawing)를 행하도록 구성된 묘화 장치는, 발산하는 하전 입자 빔이 입사하는 콜리메이터 렌즈를 포함하는 조사 광학계와, 조사 광학계로부터의 하전 입자 빔을 복수의 하전 입자 빔으로 분할하도록 구성된 개구 어레이와, 개구 어레이로부터의 복수의 하전 입자 빔의 복수의 크로스오버를 형성하도록 구성된 집속 렌즈 어레이와, 복수의 크로스오버에 대응하는 복수의 개구가 형성된 소자, 및 복수의 개구에 대응하고, 복수의 개구로부터의 하전 입자 빔을 기판에 투영하도록 구성된 복수의 투영 렌즈를 포함하는 투영 광학계를 포함하며, 집속 렌즈 어레이는 집속 렌즈를 포함하고, 집속 렌즈는, 조사 광학계의 수차에 따른 입사각으로 개구 어레이에 입사된 하전 입자 빔으로부터 집속 렌즈에 의해 형성되는 복수의 크로스오버의 각각이 소자의 복수의 개구 중 대응하는 개구와 정렬되도록 배치된다.
예시적인 실시예에 따르면, 예를 들어, 묘화 장치가 조사각이 균일하지 않은 조사 광학계를 포함하지만, 복수의 하전 입자 빔에 관한 특성의 균일성의 관점에서 유리한 묘화 장치를 제공하는 것이 가능하다.
본 실시예들의 추가적인 특징 및 태양은 첨부 도면을 참조하여 예시적인 실시예들에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 명백할 것이다.
명세서에 통합되어 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 실시예들의 예시적인 실시예, 특징 및 태양을 나타내고, 발명의 상세한 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명한다.
도 1은 예시적인 제1 실시예에 따른 묘화 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 실시예들이 적용되지 않은 경우에 있어서, 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이를 통과하는 하전 입자 빔을 나타내는 도면.
도 3a 및 도 3b는 각각, 도 2의 구성의 경우에 있어서, 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이의 개구 배열과, 결상면에 있어서의 하전 입자 빔 배열을 나타내는 도면.
도 4는 예시적인 제1 실시예의 경우에 있어서, 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이를 통과하는 하전 입자 빔을 나타내는 도면.
도 5a 및 도 5b는 각각, 도 4의 구성의 경우에 있어서, 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이의 개구 배열과, 결상면에 있어서의 하전 입자 빔 배열을 나타내는 도면.
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 조사 광학계의 디포커스의 존재에 따른 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이의 개구 배열의 차이를 나타내는 도면.
도 7은 예시적인 제2 실시예에 따른 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이를 통과하는 하전 입자 빔을 나타내는 도면.
도 8a, 도 8b 및 도 8c는 각각, 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이의 개구 배열과, 결상면에 있어서의 하전 입자 빔 배열을 나타내는 도면.
도 9a 및 도 9b는 빔 스폿 내의 각 부분에 도달하는 하전 입자 빔을 나타내는 도면.
도 10a 및 도 10b는 하전 입자 빔의 각도의 추산에 오차가 있는 경우의 광선을 나타내는 도면.
도 11은 예시적인 제3 실시예에 따른 묘화 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 12a 및 도 12b는 각각, 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이의 개구 배열과, 결상면에 있어서의 하전 입자 빔 배열을 나타내는 도면.
도 13은 예시적인 제4 실시예에 따른 묘화 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 14a, 도 14b 및 도 14c는 각각, 본 실시예들이 적용되지 않은 경우에 있어서, 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이를 통과하는 하전 입자 빔과, 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이의 개구 배열과, 결상면에 있어서의 하전 입자 빔 배열을 나타내는 도면.
도 15a, 도 15b 및 도 15c는 각각, 예시적인 제4 실시예의 경우에 있어서, 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이를 통과하는 하전 입자 빔과, 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이의 개구 배열과, 결상면에 있어서의 하전 입자 빔 배열을 나타내는 도면.
도 16은 예시적인 제5 실시예에 따른 묘화 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 17a, 도 17b, 도 17c 및 도 17d는 콜리메이터 렌즈의 구성 및 기능을 나타내는 도면.
도 18은 예시적인 제6 실시예에 따른 묘화 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 19a, 도 19b 및 도 19c는 콜리메이터 렌즈의 전방에 있는 크로스오버의 위치 조정을 나타내는 도면.
이하, 도면을 참조하여, 본 실시예들의 다양한 예시적 실시예, 특징 및 태양들을 설명한다.
도 1은, 본 발명의 예시적인 제1 실시예에 따른 묘화 장치(복수의 하전 입자 빔으로 기판에 묘화를 행하도록 구성된 묘화 장치)의 구성을 나타내는 도면이다. 본 예시적인 실시예의 묘화 장치는, 각각의 하전 입자 빔에 대해 투영 유닛이 제공되는 멀티 컬럼식 묘화 장치이다. 하전 입자 빔으로서 전자 빔이 사용되는 예를 설명하고 있지만, 하전 입자 빔은 이에 한정되지 않고, 이온 빔과 같은 다른 하전 입자 빔을 사용할 수도 있다. 도 1에 있어서, 전자원(108)으로부터, 웨넬트 전극(109)에 의한 조정을 통하여, 애노드 전극(110)에 의해 인출된 전자 빔은, 크로스오버 조정 광학계(111)(크로스오버 조정계)를 통해서 크로스오버(112)(조사계 크로스오버)를 형성한다. 본 예시적인 실시예에서, 전자원(108)은, LaB6 또는 BaO/W(디스펜서 캐소드)가 전자 방출부에 포함되는 열전자형 전자원일 수 있다. 크로스오버 조정 광학계(111)는 2단의 정전 렌즈를 포함하고, 각 정전 렌즈는, 3개의 전극을 포함하고, 중간 전극에는 마이너스의 전위를 부여하고, 상하 전극은 접지되는 아인젤(Einzel) 정전 렌즈일 수 있다. 크로스오버(112)로부터 광각으로 방사된 전자 빔은, 콜리메이터 렌즈(115)에 의해 평행 빔이 되고, 개구 어레이(117)를 조사한다.
개구 어레이(117)를 조사하는 평행 빔은, 개구 어레이(117)에 의해 분할되어 멀티 전자 빔(118)(복수의 전자 빔)이 된다. 멀티 전자 빔(118)은, (제1) 집속 렌즈 어레이(119)에 의해 집속되어, 블랭커 어레이(122) 위에 결상한다. 본 예시적인 실시예에서, 집속 렌즈 어레이(119)는, 3개의 다공 전극을 포함하고, 3개의 전극 중 중간 전극에는 마이너스의 전위를 부여하고, 상하 전극은 접지되는 아인젤 정전 렌즈 어레이일 수 있다. 개구 어레이(117)는, 개구 어레이(117)가 집속 렌즈 어레이(119)의 동면(pupil plane)을 통과하는 전자 빔의 영역을 규정하는 역할을 갖도록, 집속 렌즈 어레이(119)의 동면의 위치(집속 렌즈 어레이(119)의 전방 초점면의 위치)에 놓여 있다.
블랭커 어레이(122)는, 개별적으로 제어 가능한 편향 전극(보다 정확하게는, 편향 전극 쌍)을 포함하는 디바이스이다. 블랭커 어레이(122)는, 묘화 패턴 발생 회로(102), 비트맵 변환 회로(103) 및 블랭킹 명령 회로(106)에 의해 생성된 블랭킹 신호에 기초하여, 멀티 전자 빔(118)을 개별적으로 편향시켜 블랭킹(blanking)을 행한다. 전자 빔을 블랭킹하지 않는 경우에는, 블랭커 어레이(122)의 편향 전극에 전압을 인가하지 않을 수 있지만, 전자 빔을 블랭킹 하는 경우에는, 블랭커 어레이(122)의 편향 전극에 전압을 인가할 수 있다. 예시적인 본 실시예에서, 블랭커 어레이(122)에 의해 편향된 전자 빔은 후방 측에 위치되는 스톱 개구 어레이(stop aperture array)(123)에 의해 차단되어서, 블랭킹 상태가 실현된다. 본 예시적인 실시예에서, 블랭커 어레이 및 스톱 개구 어레이는 2단을 포함한다. 보다 구체적으로, (제1) 블랭커 어레이(122) 및 (제1) 스톱 개구 어레이(123)와 유사한 구조를 갖는 (제2) 블랭커 어레이(127) 및 (제2) 스톱 개구 어레이(128)가 후방 측에 배치되어 있다.
블랭커 어레이(122)를 통과한 멀티 전자 빔(118)은, 제2 집속 렌즈 어레이(126)에 의해 제2 블랭커 어레이(127) 위에 결상한다. 또한, 멀티 전자 빔(118)은, 제3 및 제4 집속 렌즈(130 및 132)에 의해 집속되어서 웨이퍼(133)(기판) 위에 결상한다. 본 예시적인 실시예에서, 제2, 제3 및 제4 집속 렌즈 어레이(126, 130 및 132)는, 제1 집속 렌즈 어레이(119)와 유사하게 아인젤 정전 렌즈 어레이일 수 있다.
본 예시적인 실시예에서, 제4 집속 렌즈 어레이(132)는 대물 렌즈 어레이이고, 그 투영 배율은 예를 들어, 약 1/100로 설정된다. 결과적으로, 블랭커 어레이(122) 상의 중간 결상면에서의 전자 빔(121)의 스폿 직경[반값 전폭(full width at half maximum)(FWHM)으로 2㎛임]은, 웨이퍼(133) 상에서 약 1/100로 축소되어, FWHM으로 약 20nm의 스폿 직경이 된다.
웨이퍼(133) 상에서의 멀티 전자 빔(118)의 스캔(주사)은 편향기(131)를 사용하여 행해질 수 있다. 편향기(131)는, 대향하는 전극 쌍에 의해 형성되고, 예를 들어, X 및 Y 각 방향에 대해서 2단의 편향을 행하기 위해서, 4단의 대향 전극 쌍으로 구성될 수 있다(도 1에서는, 간략화를 위해, 2단의 편향기를 하나의 유닛으로 나타냄). 편향기(131)는 편향 신호 발생 회로(104)에 의해 발생된 신호에 따라서 구동된다.
패턴의 묘화 중에, 웨이퍼(133)를 보유지지하는 스테이지(134)를 X방향으로 연속적으로 이동시킨다. 이와 병행하여, 위치 계측기(예를 들어, 레이저 길이 측정기를 이용하는 것)에 의한 스테이지(134)의 실시간 위치 계측 결과에 기초하여, 웨이퍼 상의 전자 빔(135)을 편향기(131)에 의해 Y방향으로 편향시킨다. 이들과 병행하여, 제1 및 제2 블랭커 어레이(122 및 127)에 의해, 묘화 패턴에 따라 전자 빔의 블랭킹을 행한다. 이러한 동작에 의해, 웨이퍼(133) 위에 패턴을 고속으로 묘화할 수 있다.
전술한 전자(하전 입자) 광학계는 대략적으로 다음의 3 부분으로 나누어질 수 있다. 제1 부분은, 전자원(108)으로부터 콜리메이터 렌즈(115)까지의 요소를 포함하는 조사 광학계(140)(조사계라고도 함)이다. 제2 부분은, 조사 광학계(140)로부터 쏘아진 전자 빔을 멀티 전자 빔으로 분할하는 개구 어레이(117)와, 멀티 전자 빔으로부터 복수의 크로스오버를 형성하는 집속 렌즈 어레이(119)를 포함하는 멀티 빔 형성 광학계(150)이다. 멀티 빔 형성 광학계(150)는, 간단히 멀티 빔 형성계라고도 한다. 제3 부분은, 복수의 크로스오버에 대응하는 복수의 개구가 제공되는 소자와, 복수의 개구에 제공되어 전자 빔(크로스오버)을 웨이퍼(기판) 상에 투영하도록 구성된 복수의 투영 광학 유닛을 포함하는 투영 광학계(160)이다. 예시적인 본 실시예에서, 소자는, 예를 들어 블랭커 어레이(122)이다. 투영 광학 유닛은 간단히 투영 유닛이라고도 하고, 투영 광학계는 간단히 투영계라고도 한다. 본 예시적인 실시예는 멀티 빔 형성 광학계(150)의 구성을 특징으로 한다.
도 2는, 본 발명을 적용하지 않은 경우에, 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이를 통과하는 전자 빔을 나타내는 도면이다. 도 2는 도 1에 있어서의 멀티 빔 형성 광학계(150)를 포함하는 부분을 도시한다. 도 2에 있어서, 크로스오버(112)로부터 광각으로 방사된 전자 빔은, 콜리메이터 렌즈(115)에 입사되고, 콜리메이터 렌즈(115)에 의해 시준(대략 평행화)된다. 그러나, 전자 빔의 발산각(발산 반각)이 클 경우, 전자 빔은, 조사 광학계(140)의 수차로 인해, 완전하게는 평행화되지 않고, 전자 빔 수광면 내의 위치에 따라 조사각(입사각)이 다른 불균일성이 발생한다. 예시적인 본 실시예에서, 조사 광학계의 수차는, 크로스오버 조정 광학계(111)의 구면 수차, 콜리메이터 렌즈(115)의 구면 수차 및 전자원과 개구 어레이(117) 사이의 공간 전하 효과에 의한 수차(이 수차는 오목 렌즈의 구면 수차에 대응할 수 있음)를 포함한다. 예를 들어, 조사 광학계(140)의 수차 중, 콜리메이터 렌즈(115)의 구면 수차가 지배적인 경우, 볼록 렌즈의 구면 수차(플러스의 구면 수차)로 인해, 개구 어레이(117)에 입사하는 전자 빔(204)은, 전자 빔이 보다 외측에 위치됨에 따라 보다 내측으로 경사진다. 따라서, 개구 어레이를 통과한 멀티 전자 빔의 주광선(205)도, 주 빔이 보다 외측에 위치됨에 따라 보다 내측으로 경사진다.
이에 의해, 집속 렌즈 어레이(119)를 통과한 전자 빔은, 전자 빔이 외측에 보다 가깝게 위치됨에 따라, 블랭커 어레이(122) 상의 원하는 위치로부터, 보다 내측으로 어긋나게 된다. 이렇게 하여, 멀티 전자 빔의 빔 배열이 불균일하게 되고, 외측의 전자 빔이 블랭커 어레이(122)의 개구(203)의 중심을 통과하지 않게 된다. 그 결과, 블랭커 어레이(122)의 편향 특성이 불균일해진다.
반대로, 공간 전하 효과에 의한 수차의 영향이 지배적인 경우에는, 오목 렌즈의 구면 수차(마이너스의 구면 수차)로 인해, 개구 어레이(117)에 입사하는 전자 빔(204)은, 전자 빔이 보다 외측에 위치됨에 따라 보다 외측으로 경사질 수 있다. 따라서, 크로스오버 조정 광학계(111), 콜리메이터 렌즈(115) 및 공간 전하 효과에 의해 각각 형성되는 구면 수차의 합이 전자 빔의 각도 분포를 결정한다. 보다 구체적으로, 이러한 합에 의해, 보다 외측에 위치되는 전자 빔이 보다 내측으로 기울지, 또는 보다 외측으로 기울것인지의 여부가 결정된다. 본원 명세서의 예시적인 본 실시예에 있어서, 조사 광학계의 수차가, 콜리메이터 렌즈(115)의 구면 수차가 지배적이어서, 개구 어레이에 입사하는 전자 빔이, 전자 빔이 보다 외측에 위치됨에 따라 보다 내측으로 기우는 불균일성을 갖는 경우를 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 각각, 도 2의 구성에서, 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이의 개구 배열과, 결상면에 있어서의 전자 빔의 배열을 나타내는 도면이다. 도 3a에 있어서의 개구 어레이의 개구 배열(201) 및 집속 렌즈 어레이의 개구 배열(202)은, 도 3b에 있어서의 블랭커 어레이의 개구 배열(203)과 일치한다. 일 예로서, 블랭커 어레이의 개구(203)가 정방 격자 형상의 배열을 갖는 경우가 예시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 지그재그 격자 형상 배열과 같은 규칙성을 갖는 다른 배열이 사용될 수도 있다. 도 3b에 도시한 바와 같이, 조사 광학계의 수차로 인해, 전술한 바와 같이, 결상면(또는 블랭커 어레이) 상의 전자 빔(121)의 위치는, 전자 빔이 보다 외측에 근접하여 위치됨에 따라, 블랭커 어레이의 개구(203)의 위치에 대하여 내측에 가까워진다. 보다 구체적으로, 블랭커 어레이(결상면) 상의 빔 배열(121)은, 블랭커 어레이의 개구(203)의 배열에 대하여 어긋난다. 따라서, 조사 광학계의 수차를 전제로 하면, 개구 어레이의 개구(201)의 배열 및 집속 렌즈 어레이의 개구(202)의 배열을 블랭커 어레이의 개구 어레이(203)의 배열에 일치시키는 것은 바람직하지 못하게 된다.
이에 반해, 도 4는, 예시적인 제1 실시예에 있어서, 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이를 통과하는 전자 빔을 나타내는 도면이다. 도 4에 있어서, 개구 어레이(117) 및 집속 렌즈 어레이(119)의 각 개구의 위치는, 블랭커 어레이(122)(또는 결상면) 상의 대응하는 개구의 위치(원하는 전자 빔의 위치)에 대하여, 동일한 양만큼 어긋난다. 본 예시적인 실시예에서, 동일한 양이란, 그 양이 완전하게 일치하는 경우뿐만 아니라, 제조 오차나 배치 오차로 인해, 묘화 장치에 요구되는 정밀도로부터 설정되는 허용 범위 내에서 그 양이 일치하지 않는 경우도 의미한다. 이 개구 위치의 변위량(편심량)은, 조사 광학계의 수차에 대응한 전자 빔의 입사각에 기초하여 설정될 수 있다. 입사각은, 블랭커 어레이(122) 상의 위치의 블랭커 중심(블랭커 어레이(122)의 중심)으로부터의 거리의 함수, 예를 들어 3차 다항식(후술)에 의해 설정될 수 있다.
전자 빔의 입사각을 고려하여, 개구 어레이(117) 및 집속 렌즈 어레이(119)의 개구 위치를 어긋나게 했을 경우의 멀티 전자 빔의 궤적(401)은 도 4에 도시된 바와 같다. 보다 구체적으로, 블랭커 어레이(121)(또는 결상면) 상의 전자 빔 배열이 블랭커 어레이(122)의 개구(203)의 중심의 배열과 일치하는 궤적이 얻어진다. 이렇게 멀티 전자 빔의 빔 배열의 불균일성을 보상함으로써, 외측의 전자 빔도 블랭커 어레이(122)의 개구(203)의 중심을 통과하게 되고, 이에 따라 블랭커 어레이(122)의 편향 특성이 개선된다. 도 4에서는, 비교를 위해, 도 2의 구성에 있어서의 멀티 전자 빔의 궤적(402)이 점선으로 표시되어 있다.
도 5a 및 도 5b는, 예시적인 제1 실시예에 있어서, 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이의 개구 배열과, 결상면(또는 블랭커 어레이(122)) 상에 있어서의 전자 빔의 배열을 나타내는 도면이다. 도 5a는, 개구 어레이의 각 개구(201)의 위치 및 집속 렌즈 어레이의 각 개구(202)의 위치를, 블랭커 어레이의 대응하는 개구(203)의 위치에 대하여, 동일한 양만큼 변위시켜 얻어진 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이의 개구 배열을 나타낸다. 도 5b는, 결상면 상의 전자 빔의 배열을 나타내고, 전자 빔의 배열은, 보상의 결과, 원하는 전자 빔의 배열에 정합한다. 본 예시적인 실시예에서, 정합이란, 목표 위치에 대한 각 전자 빔의 위치의 어긋남이 오차 범위 내인 것을 의미한다.
본 예시적인 실시예에서, 개구 어레이(117)는 집속 렌즈 어레이(119)의 동면(전방 초점면)에 위치될 수 있다. 개구 어레이(117)가 집속 렌즈 어레이(119)의 동면에 놓인 상태에서, 개구 어레이의 개구 배열(201) 및 집속 렌즈 어레이의 개구 배열(202)을 동일한 양만큼 어긋나게 했을 경우, 집속 렌즈 어레이(119)의 동면을 통과하는 전자 빔의 영역은 변하지 않는다. 그 때문에, 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이의 개구 중심이 동축에 있는 상태를 유지하면서 이들의 개구 위치를 동일한 양만큼 변위시키는 경우에도, 결상면에 입사하는 멀티 전자 빔의 주광선의 각도를 균일하게 유지할 수 있다. 보다 구체적으로, 개구 어레이(117)를 집속 렌즈 어레이(119)의 전방 초점면에 배치하여 전술한 보상을 행함으로써, 결상면 상의 멀티 전자 빔의 빔 배열의 불균일성을 보상할 수 있다. 또한, 결상면에의 입사각의 균일성을 유지할 수도 있다.
개구 어레이(117)와 집속 렌즈 어레이(119) 사이에 평행 편심이 있는 경우에, 집속 렌즈 어레이(119)의 동면을 통과하는 전자 빔의 영역은 멀티 전자 빔의 전체에 걸쳐 균일하게 변화한다. 따라서, 결상면 상에 있어서 멀티 전자 빔 전체가 균일하게 경사진다. 이러한 균일한 경사는, 얼라이너 편향기(120)에 의해, 일괄 보상을 용이하게 행할 수 있다. 본 예시적인 실시예에 있어서, 문제는, 멀티 전자 빔의 개별적인 경사에 의해 생기는 불균일성이며, 본 발명은, 조사 광학계의 수차로 인해 생기는 불균일성을 억제하는 것에 관한 것이다.
예시적인 제1 실시예에 있어서, 개구 어레이의 개구 배열(201) 및 집속 렌즈 어레이의 개구 배열(202)을 어긋나게 하는 양은, 구체적으로는, 블랭커 어레이의 중심으로부터 블랭커 어레이 상의 전자 빔까지의 거리(화상 높이) Y와 더불어 3개의 파라미터에 의해 결정된다. 3개의 파라미터는, 조사 광학계의 구면 수차 계수 Cs 및 콜리메이터 렌즈의 초점 거리 f와 디포커스 조정량 Δf를 포함한다. 본 예시적인 실시예에서, 비록 디포커스 조정량 Δf가, 크로스오버 조정 광학계(111)에 의해 조정될 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 디포커스 조정량은 예를 들어, 콜리메이터 렌즈의 파워를 변경하여 조정할 수도 있다.
예시적인 본 실시예에 있어서, 조사 광학계의 구면 수차 계수 Cs는, 수식 Cs=Cs(CO_adjust)+Cs(CL)+Cs(쿨롱)로 표현될 수 있다. Cs(CO_adjust)는, 크로스오버 조정 광학계의 구면 수차 계수이고, Cs(CL)는, 콜리메이터 렌즈의 구면 수차 계수이며, Cs(쿨롱)는, 공간 전하 효과에 의한 구면 수차 계수이다.
조사 광학계의 수차에 의한 전자 빔의 각도 어긋남량 Δθ은, 상기 파라미터를 이용하여, Δθ= Cs(Y/f)3+Δf(Y/f)로 근사적으로 나타낼 수 있다. 이 식은, 거리 Y에 관해서 3차 다항식이다.
도 6a, 도 6b 및 도 6c는, 예시적인 제1 실시예에 있어서, 조사 광학계의 디포커스의 존재에 따라 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이의 개구 배열에 있어서의 차이를 나타내는 도면이다. 도 6a는 디포커스 조정량 Δf가 0(디포커스량이 제로)일 때의 개구 어레이의 개구 배열(201) 및 집속 렌즈 어레이의 개구 배열(202)을 도시한다. 도 6b는 디포커스 조정이 행해진(디포커싱이 행해진) 경우의 개구 어레이의 개구 배열(201) 및 집속 렌즈 어레이의 개구 배열(202)을 도시한다. 도 6c는 거리(화상 높이) Y를 횡축으로 하고, 조사 광학계의 수차에 의한 전자 빔의 각도 어긋남량을 종축으로서 나타낸 그래프이다(Cs= 5000 mm, f= 500 mm 및 Δf= 1.5 mm인 경우를 나타냄). 그래프에서, 각도 어긋남량은 전자 빔이 내측으로 경사진 경우에 플러스라 한다.
도 6c에 있어서, 디포커스 조정이 없을 경우의 전자 빔의 각도 어긋남량은 거리 Y의 3 제곱에 비례한다. 따라서, 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이의 개구 배열은, 도 6a에 도시된 바와 같이 거리 Y의 3 제곱에 비례한 어긋남량을 갖는 개구 배열이 되도록 보상된다.
한편, 도 6c에 있어서, 디포커스 조정을 행한 경우의 전자 빔의 각도 어긋남량과 관련하여, 거리 Y의 3 제곱에 비례하는 항 외에 거리 Y에 비례하는 디포커스 항이 추가된다. 이 때문에, 디포커스 조정을 행한 경우의 전자 빔과 관련하여, 도 6c로부터 알 수 있는 바와 같이, 거리 Y가 작은 영역에서는 전자 빔이 외측으로 기울고, 거리 Y가 큰 영역에서는 전자 빔이 내측으로 기울게 된다. 이것을 고려하면, 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이의 개구 배열은, 도 6b에 도시된 바와 같이, 결상면 상의 원하는 빔 배열에 대하여, 거리 Y가 작은 영역의 개구(601)는 내측을 향해 어긋나고, 거리 Y가 큰 영역의 개구(602)는 외측을 향해 어긋나도록 보상된다.
전술한 바와 같이, 디포커스 조정을 행한 경우는, 개구 배열 패턴이 다소 복잡해진다. 그러나, 도 6c의 그래프로부터 분명한 바와 같이, 디포커스 조정을 행한 경우에, 각도 어긋남량의 절대값의 범위가 작아진다. 따라서, 디포커스 조정은 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이의 개구 배열을 어긋나게 하는 양이 감소될 수 있다고 하는 이점을 제공한다. 이것은, 도 6a와 도 6b를 서로 비교하면 보다 용이하게 이해할 수 있다.
전술한 바와 같이, 디포커스 조정은 장점과 단점을 갖는다. 본 발명의 모든 예시적인 실시예에 있어서, 디포커스 조정에 의해 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이의 개구 배열의 패턴은 변화될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 본 예시적인 실시예에 예시된 개구의 배열 패턴은 예시에 지나지 않고, 조사 광학계의 수차로 인해 생기는 전자 빔의 각도의 불균일성을 보상하도록 구성된 배열 패턴은 본 발명의 범위 내에 해당한다.
도 7은, 본 발명의 예시적인 제2 실시예에 있어서, 개구 어레이(117) 및 집속 렌즈 어레이(119)를 통과하는 전자 빔을 나타내는 도면이다. 도 7은 도 1의 멀티 빔 형성 광학계(150)에 대응하는 부분을 나타내고, 본 예시적인 실시예의 그 밖의 구성 요소는 예시적인 제1 실시예의 구성 요소와 마찬가지이다.
도 7에 있어서, 집속 렌즈 어레이의 개구 위치(202)는, 예시적인 제1 실시예와 마찬가지로, 조사 광학계의 수차에 의한 결상면에서의 전자 빔 배열의 불균일성을 보상하기 위해서, 거리(화상 높이) Y에 관한 3차 다항식에 따라 어긋나게 되어 있다. 또한, 개구 어레이(117)의 위치는, 집속 렌즈 어레이(119)의 전방 초점면(701)으로부터 어긋난 위치에 배치되어 있다. 이상적으로는, 개구 어레이(117)의 위치는, 집속 렌즈 어레이(119)의 전방 초점면(701)에 배치될 수 있다. 그러나, 장착 공간을 확보할 수 없을 경우나, 집속 렌즈 어레이(119)의 초점 거리가 매우 긴 경우와 같이, 이상적인 배치가 불가능한 경우가 있을 수도 있다.
이러한 경우에도, 조사 광학계의 수차에 의한 전자 빔의 각도 어긋남을 정확하게 파악할 수만 있다면, 예시적인 제1 실시예의 경우와 같이 블랭커 어레이(122)(또는 결상면)에 대하여 균일한 주광선의 각도로 멀티 전자 빔을 입사시킬 수 있다. 이를 실현하기 위해, 도 7에 있어서, 개구 어레이(117)의 개구 배열은, 집속 렌즈 어레이(119)에 의한 전자 빔의 수속 각도 분포가 멀티 전자 빔 전체에 걸쳐 균일하게 되도록 결정될 필요가 있다.
보다 구체적으로, 멀티 전자 빔의 수속 각도 분포는 집속 렌즈 어레이(119)의 전방 초점면(701)을 통과하는 전자 빔의 분포에 의해 결정된다. 따라서, 조사 광학계의 수차에 의한 전자 빔의 각도 어긋남(각도 분포)을 정확하게 인식할 수 있는 경우에는, 전방 초점면(701)을 통과하는 전자 빔의 분포를 규정할 수 있다.
구체적으로는, 도 7에 도시한 바와 같은 구성을 채택할 수 있다. 보다 구체적으로, 예시적인 제1 실시예와 마찬가지로, 집속 렌즈 어레이의 전방 초점면(701)에 있어서의 (가상적인) 전자 빔 분포(703)의 중심이 집속 렌즈 어레이의 광축(704)에 있도록 개구 어레이(117)의 개구 위치가 결정될 수 있다.
예를 들어, 도 7에 있어서, 개구 어레이(117)의 위치는, 집속 렌즈 어레이(119)와 집속 렌즈 어레이의 전방 초점면(701) 사이의 대략 중앙에 배치된다. 이 경우, 개구 어레이의 개구(201)를 어긋나게 하는 양은, 집속 렌즈 어레이의 개구(202)를 어긋나게 하는 양의 대략 절반이다. 그렇게 함으로써, 집속 렌즈 어레이의 전방 초점면(701)에 있어서의 (가상적인) 전자 빔 분포(703)의 중심이 집속 렌즈 어레이의 광축(704) 상에 위치한다. 보다 일반적으로는, 개구 어레이의 개구(201)를 어긋나게 하는 양은, 집속 렌즈 어레이의 전방 초점면과 개구 어레이 사이의 거리(710)에 비례할 수 있다.
도 8a, 도 8b 및 도 8c는, 예시적인 제2 실시예에 있어서, 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이의 개구 배열과, 결상면에 있어서의 전자 빔의 배열을 나타내는 도면이다. 도 8a는 집속 렌즈 어레이의 개구(202)의 배열을 나타내고, 도 8b는 개구 어레이의 개구(201)의 배열을 나타내며, 도 8c는 결상면 상의 전자 빔의 배열을 나타낸다. 도 8a 및 도 8b의 원형 점선은 블랭커 어레이의 개구(203)를 나타낸다. 도 8b에 있어서, 개구 어레이의 개구를 어긋나게 하는 양은, 집속 렌즈 어레이의 전방 초점면(701)에 있어서의 전자 빔 분포(703)를 전술한 바와 같이 규정하기 위해, 집속 렌즈 어레이의 개구를 어긋나게 하는 양의 대략 절반으로 설정되어 있다. 전술한 바와 같이, 개구 어레이(117)를 집속 렌즈 어레이의 전방 초점면(701)에 배치하지 않는 경우에도, 본 예시적인 실시예의 구성을 채택함으로써, 예시적인 제1 실시예와 동일한 이점을 얻을 수 있다.
그러나, 도 9a, 도 9b, 도 10a 및 도 10b를 참조하여 설명되는 바와 같이, 가능한 한 예시적인 제1 실시예와 마찬가지로, 개구 어레이(117)를 집속 렌즈 어레이의 전방 초점면(701)에 배치하는 것이 유용하다. 도 9a 및 도 9b는, 스폿 빔 내의 각 부분에 도달하는 전자 빔을 나타내는 도면이다. 도 9a는, 제1 실시예에 따른 스폿 빔 내의 각 부분에 도달하는 전자 빔을 나타내는 도면으로서, 개구 어레이(117)가 집속 렌즈 어레이의 전방 초점면(701)에 위치된다. 이 때문에, 스폿 빔 화상의 외측 부분을 향하는 축외(off-axis) 빔의 주광선(901)을 포함하는 축상(on-axis) 및 축외의 주광선이 광축에 평행하게 된다.
도 9b는 예시적인 제2 실시예에 따른 스폿 빔 내의 각 부분에 도달하는 전자 빔을 나타내는 도면으로서, 개구 어레이(117)는 전방 초점면(701)에 위치되지 않는다. 이 경우에, 도 9b로부터 알 수 있는 바와 같이, 집속 렌즈 어레이의 전방 초점면(701) 상의 축외 전자 빔의 각도 분포는 축상 전자 빔의 각도 분포와 상이하다. 보다 구체적으로, 스폿 빔 화상의 외측 부분을 향하는 축외 빔의 주광선(901)은 광축과는 평행하지 않고 경사지게 된다. 그 결과, 포커스가 어긋나면, 빔 스폿이 흐려지기 쉬워진다. 더욱 구체적으로, 예시적인 제2 실시예의 구성에 있어서, 축상 및 축외 주광선 양자 모두를 광축에 평행하게 하는 것은 불가능하다. 그러나, 결상면 상의 빔 스폿의 직경이 작은 경우에는, 이 영향도 작다. 따라서, 예시적인 제2 실시예의 구성에 있어서, 결상면 상의 빔 스폿의 직경을, 축외 광선의 기울기의 영향을 허용할 수 있는 정도로 감소시키는 것이 유용하다.
도 10a 및 도 10b는, 전자 빔의 각도 어긋남의 추산에 오차가 있는 경우의 전자 빔을 나타내는 도면이다. 도 10a는, 예시적인 제1 실시예에 있어서, 전자 빔의 각도 어긋남의 추산에 오차가 있는 경우로서, 실제의 전자 빔을 실선으로 나타내고, 추산된 전자 빔을 점선으로 나타낸 경우를 도시한다. 추산 오차가 있기 때문에, 비록 전자 빔의 결상 위치(121)가 추산된 결상 위치(1002)에 대하여 어긋나더라도, 전자 빔의 주광선(205)은 광축과 평행하게 된다. 이것은, 추산 오차가 있더라도, 개구 어레이의 개구(201)가 집속 렌즈 어레이의 전방 초점면에 있기 때문이다.
도 10b는 예시적인 제2 실시예에 있어서, 전자 빔의 각도 어긋남의 추산에 오차가 있는 경우로서, 실제의 전자 빔을 실선으로 나타내고, 추산된 전자 빔을 점선으로 나타낸 경우를 도시한다. 추산 오차가 있기 때문에, 전자 빔의 결상 위치(121)는 추산된 결상 위치(1002)에 대하여 어긋나고, 예시적인 제2 실시예의 경우에는, 전자 빔의 주광선(205)의 각도도 어긋난다. 이것은, 개구 어레이(117)가 집속 렌즈 어레이의 전방 초점면(701) 상에 없기 때문이다. 결과적으로, 도 10b로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 집속 렌즈 어레이의 전방 초점면(701) 상의 전자 빔 분포가 추산과 관련하여 추가로 어긋나게 된다. 보다 구체적으로, 예시적인 제2 실시예의 구성에서는, 전자 빔의 각도 어긋남의 추산에 오차가 있는 경우, 멀티 전자 빔의 결상 위치(121) 뿐만 아니라, 주광선(205)의 각도도 어긋난다는 사실에 유의할 필요가 있다.
전술한 바와 같이, 예시적인 제2 실시예의 구성을 채택하는 경우에는, 결상면 상의 빔 스폿의 직경을, 축외 빔의 기울기의 영향을 허용할 수 있는 정도로 감소시키고, 또한 전자 빔의 각도 어긋남의 추산 오차가 주광선의 각도에 끼치는 영향에 주의할 필요가 있다.
도 11은 본 발명의 예시적인 제3 실시예에 따른 묘화 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 도 1의 구성과는 상이한 구성을 갖는 조사 광학계(140) 및 멀티 빔 형성 광학계(150)를 설명한다.
전자원 어레이(1110)는 복수의 열전계 방출(TFE)형 전자원이 배열되는 것이다. 열전계 방출형 전자원은 열전계 방출형 에미터(1101), 억제 전극(1102), 제1 애노드 전극(1103) 및 제2 애노드 전극(1104)을 포함한다. 열전계 방출형 에미터(1101)는 캐소드에 상당한다. 억제 전극(1102)은 캐소드의 선단부 이외의 부분으로부터 전자 방출을 제한하는 기능을 갖는다. 제1 및 제2 애노드 전극(1103 및 1104)은, 열전계 방출형 에미터(1101)로부터 전자를 방출시키기 위한 전계를 형성한다. 열전계 방출형 에미터(1101)는, 가열에 의한 열전자 방출 작용과 애노드 전극에 의한 강전계 하에서의 쇼트키(shottky) 효과와의 조합에 의해, 전자를 방출한다. 어레이 형상으로 배열된 열전계 방출형 에미터(1101)로부터 방출된 전자 빔 군은, 유사하게 어레이 형상으로 배열된 크로스오버 조정 광학계(111)에 의해, 어레이 형상으로 배열된 (조사 광학계) 크로스오버(112)를 형성한다. 본 예시적인 실시예에서, 열전계 방출형 에미터(1101)에는, ZrO/W와 같은 열전계 방출형 캐소드 재료가 사용된다.
어레이 형상으로 배열된 크로스오버(112)로부터 방사된 전자 빔(114)은, 콜리메이터 렌즈 어레이(1105)에 의해 평행화되고, 서로 오버랩하지 않는 복수의 전자 빔을 형성한다. 복수의 전자 빔은 개구 어레이(117) 상의 복수의 서브 어레이 영역(각각 복수의 개구를 포함)을 조사한다.
도 11에서 알 수 있는 바와 같이, 복수의 전자원 어레이(1110) 중 하나의 어레이와 관련하여, 그 광학계의 구성은 도 1의 구성과 등가이다. 따라서, 전술한 예시적인 실시예의 구성은, 각 전자원(각 서브 어레이 영역)에 대응하는 광학계에 병렬로 적용할 수 있다.
도 12a 및 도 12b는, 예시적인 제3 실시예에 있어서, 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이의 개구 배열과, 결상면에 있어서의 전자 빔의 배열을 나타내는 도면이다. 도 12a는, 본 예시적인 실시예에 있어서, 3×3의 서브 어레이 영역에 있어서의 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이의 개구 배열을 나타내고, 도 12b는, 3×3의 서브 어레이 영역에 있어서의 결상면 상의 전자 빔의 배열(121)을 나타낸다.
도 12a에 도시한 바와 같이, 각 서브 어레이 영역에 있어서, 조사 광학계의 수차에 의한 전자 빔의 각도의 불균일성을 보상하도록, 개구 어레이의 개구(201) 및 집속 렌즈 어레이의 개구(202)를 블랭커 어레이의 개구(203)에 대하여 어긋나게 한다. 유사한 구성을 갖는 복수의 조사 광학계가 병렬로 배치되기 때문에, 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이의 개구 배열은 어떠한 서브 어레이 영역에서도 유사하다. 도 12a에 있어서, 개구 어레이(117)는 집속 렌즈 어레이의 전방 초점면(701)에 위치되고, 개구 어레이의 개구(201)와 집속 렌즈 어레이의 개구(202)는 유사한 양만큼 어긋난다.
도 12a에 도시된 바와 같이, 각각의 서브 어레이에 예시적인 제1 실시예의 구성을 적용함으로써, 도 12b에 도시된 바와 같이, 멀티 전자 빔의 불균일성이 보상된다. 전술한 바와 같이, 조사 광학계가 병렬로 제공되는 경우, 본 발명은 복수의 조사 광학계에 대하여 병렬로 적용될 수 있다. 따라서, 전술한 조사 광학계의 디포커스 조정을 행한 경우라도, 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이의 개구 배열은, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 배열을 각각의 조사 광학계(서브 어레이)에 적용하면 된다. 또한, 개구 어레이(117)를 집속 렌즈 어레이의 전방 초점면(701)으로부터 어긋나게 배치한 경우에도, 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이의 개구 배열은, 도 8에서 나타낸 배열을 각각의 조사 광학계(서브 어레이)에 적용할 수 있다는 것은 분명하다.
도 13은, 본 발명의 예시적인 제4 실시예에 따른 묘화 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 도 13에 있어서, 전자원(108)으로부터 개구 어레이(117)까지의 구성은 도 1의 구성과 마찬가지이므로, 반복 설명은 생략하고, 개구 어레이(117)보다 후방 측에 더 가까이 위치되어 있는 구성 요소에 대해서 설명한다.
개구 어레이(117)에 의해 형성된 멀티 전자 빔은 집속 렌즈 어레이(119)에 의해 집속된다. 예시적인 제4 실시예에 있어서, 집속 렌즈 어레이(119)의 각 렌즈의 파워는, 후방 측의 스톱 개구 어레이(1303) 위에 멀티 전자 빔이 집속하도록 설정된다. 멀티 전자 빔은, 집속 렌즈 어레이(119)를 통과한 후 즉시, 투영 개구 어레이(1301)에 의해 서브 멀티 전자 빔으로 추가로 분할된다. 도 13은 하나의 멀티 전자 빔을 3×3의 서브 멀티 전자 빔으로 분할한 상태를 나타낸다.
집속 렌즈 어레이(119)의 각 렌즈의 파워가 전술한 바와 같이 설정되어 있기 때문에, 서브 멀티 전자 빔은 스톱 개구 어레이(1303) 위에 집속한다. 본 예시적인 실시예에서, 스톱 개구 어레이(1303)에는, 각각의 서브 멀티 전자 빔에 대하여 하나의 개구가 제공된다. 스톱 개구 어레이(1303)의 개구(1304)의 배열은, 투영 개구 어레이(1301)의 3×3의 서브 개구 어레이의 중심의 개구의 배열과 일치하도록 구성되어 있다.
투영 개구 어레이(1301)의 바로 아래에는 블랭커 어레이(122)가 제공되어, 도 1의 구성과 유사하게, 개별 편향에 의해, 각 전자 빔의 블랭킹 동작을 행할 수 있다. 전자 빔을 블랭킹(차단)하고자 하는 경우, 블랭커 어레이(122)의 대응하는 전극 쌍에 전압이 인가되고, 이에 따라 스톱 개구 어레이(1303)에 의해 전자 빔이 차단된다. 도 13은 블랭커 어레이(122)에 의해 편향(블랭킹)된 전자 빔(125)을 나타낸다.
스톱 개구 어레이(1303)를 통과한 서브 멀티 전자 빔은, 제2 집속 렌즈 어레이(132)에 의해 집속되어, 웨이퍼(133)의 표면 상에 결상한다. 제2 집속 렌즈 어레이(132)의 화상 평면에는 투영 개구 어레이(1301)가 배치되고, 투영 개구 어레이(1301)의 3×3의 개구 패턴이 제2 집속 렌즈 어레이(132)의 각 렌즈에 의해, 웨이퍼(133)의 표면 상에 축소 투영된다. 예를 들어, 투영 개구 어레이(1301)의 개구 직경은 2.5 ㎛로 설정되고, 제2 집속 렌즈 어레이(132)의 투영 배율은 1/100로 설정된다. 그 결과, 웨이퍼(133)의 표면 상에는 25 nm 직경의 화상이 형성된다. 또한, 스톱 개구 어레이(1303)는, 제2 집속 렌즈 어레이(132)의 전방 초점면에 배치되어, 제2 집속 렌즈 어레이(132)의 동면을 통과하는 전자 빔의 영역을 규정하고 있다.
스톱 개구 어레이(1303)의 근방에는 편향기 어레이(1302)가 배치되어, 도 1의 구성과 유사하게, 서브 멀티 전자 빔의 편향(스캔)을 행할 수 있다. 편향기 어레이(1302)는, 보다 단순하게는 공통의 인가 전압으로 구동되고, 그 전극 구조는 빗살 형상의 대향 전극으로 형성될 수 있다.
도 14a, 도 14b 및 도 14c는, 도 13의 구성(본 발명이 적용되지 않은 경우)에 있어서, 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이를 통과하는 전자 빔과, 스톱 개구 어레이 상의 전자 빔의 배열을 나타내는 도면이다.
조사 광학계의 수차로 인해 전자 빔의 각도 분포가 불균일하게 되었을 경우, 집속 렌즈 어레이(119)에 의해 스톱 개구 어레이(1303)에 형성되는 전자 빔(크로스오버)의 배열이 불균일하게 된다. 보다 구체적으로, 스톱 개구 어레이(1303)의 서브 멀티 전자 빔의 스폿의 배열이 조사 광학계의 수차로 인해 불균일하게 된다. 도 14c는 그 배열로서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 전자 빔이 외측에 더 근접하여 위치됨에 따라(화상 높이가 증가함에 따라), 원하는 위치(스톱 개구 어레이의 개구(1304)의 위치)에 대하여 내측에 더 근접하여 집속하는 불균일성이 생기는 배열을 도시한다.
본 예시적인 실시예에서, 멀티 전자 빔이 투영 개구 어레이(1301)에 의해 서브 멀티 전자 빔으로 추가로 분할되기 때문에, 투영 개구 어레이(1301)에 조사되는 전자 빔의 변위(shifting)의 영향이 고려될 필요가 있다. 도 14a로부터 알 수 있는 바와 같이, 투영 개구 어레이(1301)에 조사되는 전자 빔은, 조사 광학계의 수차로 인해, 전자 빔이 외측에 더 근접하여 위치됨에 따라 내측에 더 가깝게 변위된다. 그 결과, 서브 멀티 전자 빔의 각 주광선은, 조사 광학계의 수차로 인해, 주광선이 보다 외측에 위치됨에 따라 보다 내측으로 기울게 된다(도 14a의 중앙의 전자 빔 군과 좌우의 전자 빔 군을 비교하여 이해할 수 있음). 따라서, 스톱 개구 어레이(1303)에 의해 규정되는 전자 빔의 각도 분포는 서브 어레이 영역에 따라 상이하다. 그 결과, 웨이퍼(133)의 표면 상에 있어서의 전자 빔의 배열 및 강도(전류 강도)가 불균일하게 된다.
도 15a, 도 15b 및 도 15c는, 도 13의 구성에 본 발명을 적용한 경우에, 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이를 통과하는 전자 빔과, 스톱 개구 어레이 상의 전자 빔의 배열을 나타내는 도면이다. 본 예시적인 실시예에서, 예시적인 제1 실시예와 마찬가지로, 개구 어레이의 개구(201) 및 집속 렌즈 어레이의 개구(202)를 도 15b에 도시된 바와 같이, 거리(화상 높이)에 관한 3차 다항식을 따라 어긋나도록 배열함으로써, 상기 불균일성의 보상을 행한다. 예시적인 제1 및 제2 실시예에 이용된 구성 전체는 본 예시적인 실시예에 있어서도 적용 가능하고, 이들 구성 역시 실시예의 범위 내에 해당한다.
도 15a 내지 도 15c에 도시한 바와 같은 예시적인 본 실시예에 따르면, 서브 멀티 전자 빔의 각 주광선이 조사 광학계의 수차로 인해 기울지 않고, 또한 스톱 개구 어레이의 개구(1304)의 중심으로 집속하도록 불균일성이 보상될 수 있다.
전술한 예시적인 실시예들에 있어서, 개구 어레이의 개구(201) 및 집속 렌즈 어레이의 개구(202)의 배열은 조사 광학계의 구면 수차에 따라 결정된다. 실제로, 조사 광학계의 구면 수차는 시뮬레이션 또는 실측에 의해 추산되기 때문에, 이러한 추산에는 오차가 있을 수 있다. 따라서, 이 추산 오차가 허용 값을 초과할 경우, 개구 어레이의 개구(201) 및 집속 렌즈 어레이의 개구(202)의 배열에 기초한 보상은 허용할 수 없는 보상 잔차(correction residues)(오차)를 갖는다. 이와 같은 경우, 개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이를 다시 제조하는 것은, 제조 비용의 관점에서 바람직하지 못하다. 이 점을 감안하여, 예시적인 제5 실시예를 포함하는 이하의 예시적인 실시예들은, 조사 광학계의 구면 수차의 추산 오차로 인해 보상 잔차가 생겼을 경우에 유리한 구성에 관한 것이다. 이 구성은 조사 광학계의 수차를 조정하는 조정 유닛을 포함한다. 이 조정 유닛은, 해당 수차에 따른 입사각으로 개구 어레이에 입사해서 집속 렌즈 어레이에 의해 형성되는 복수의 크로스오버의 각각의 위치가 대응하는 개구에 정합하도록, 해당 수차를 조정한다. 대응하는 개구는, 전술한 바와 같이, 블랭커 어레이 또는 스톱 개구 어레이와 같은 소자의 대응하는 개구이다.
도 16은, 예시적인 제5 실시예에 따른 묘화 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 본 예시적인 실시예의 구성은 콜리메이터 렌즈(115)의 구성에 특징이 있기 때문에, 그 구성에 대해서 설명한다. 본 예시적인 실시예에서, 콜리메이터 렌즈(115)는, 3단 렌즈(하전 입자 렌즈)를 포함하며, 중단의 주 콜리메이터 렌즈(1701)와, 상단의 제1 조정 렌즈(1702)와, 하단의 제2 조정 렌즈(1703)에 의해, 발산하는 하전 입자 빔이 시준된다. 콜리메이터 렌즈를 다단(복수의 하전 입자 렌즈) 구성으로 함으로써, 콜리메이터 렌즈의 초점 거리를 일정하게 유지하면서 조사 광학계의 구면 수차를 조정할 수 있다. 본 예시적인 실시예에서, 콜리메이터 렌즈의 초점 거리란, 다단 콜리메이터 렌즈를 하나의 렌즈로 간주했을 때의 초점 거리(합성 초점 거리)를 의미한다.
전술한 구면 수차의 조정은, 예를 들어, 제1 조정 렌즈(1702), 주 콜리메이터 렌즈(1701) 및 제2 조정 렌즈(1703)의 파워를 개별적으로 제어(조정)함으로써, 전방 초점 위치(물체면측 초점 위치) 및 전방 주면 위치(물체면측 주면 위치)를 유지한 채 행할 수 있다. 본 예시적인 실시예에서, 전방 초점 위치 및 전방 주면 위치란, 다단 콜리메이터 렌즈를 하나의 렌즈로 간주했을 때 전방 초점 위치 및 전방 주면 위치를 의미한다. 도 16은 콜리메이터 렌즈가 1단의 전자 렌즈를 포함하는 경우의 전자 빔의 궤적(1706)을 나타낸다. 또한, 구면 수차의 조정은 다단 콜리메이터 렌즈에 있어서 각 렌즈를 이동시킴으로써 행할 수 있다. 이 경우, 주 콜리메이터 렌즈(1701), 제1 조정 렌즈(1702) 및 제2 조정 렌즈(1703)를 구동시키는 기구는 이들 각각의 이동에 따른 유닛으로서(즉, 각 렌즈를 구성하는 3개의 전극을 하나의 유닛을 형성함) 제공될 수 있다. 또한, 구면 수차의 조정은, 각 전자 렌즈의 파워의 조정과 그 위치의 조정의 조합에 의해 행해질 수도 있다. 비록, 3단의 전자 렌즈를 포함하는 콜리메이터 렌즈를 예시했지만, 콜리메이터 렌즈의 구성은 3단의 전자 렌즈를 포함하는 것에 한정되지 않고, 2단 또는 4단 이상의 전자 렌즈를 포함하는 것을 포함할 수 있다.
이러한 조정은, 전방 초점 위치 및 전방 주면 위치를 고정하면서, 전자 빔의 경로를 변경함으로써 조사 광학계의 구면 수차를 변화시키는 것을 포함한다. 보다 구체적으로, 2 종류의 광학 특성을 고정하면서 한 종류의 광학 특성을 가변으로 한다. 따라서, 이러한 조정은 원리적(수학적)으로 적어도 3개의 제어 파라미터로 실현될 수 있다. 예를 들어, 상기 구성예에서는, 3단의 전자 렌즈에 인가되는 전위를 변경시킴으로써, 3개의 제어 파라미터가 사용된다. 또한, 예를 들어 콜리메이터 렌즈가 2단의 전자 렌즈를 포함하는 경우, 인가되는 전위의 조정에, 적어도 하나의 전자 렌즈의 조정(이동)을 추가함으로써, 적어도 3개의 제어 파라미터가 사용될 수 있다. 또한, 4단 이상의 전자 렌즈가 포함되는 경우에, 적어도 3개의 제어 파라미터를 사용함으로써 상기의 조정이 실현될 수 있다.
이상과 같은 조정은, 조사 광학계의 구면 수차의 추산 오차량에 기초해서 행할 수 있다. 추산 오차량은, 예를 들어, 웨이퍼(133) 상의 전자 빔의 위치 어긋남을 계측하여 얻을 수 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들어, 상이한 복수의 화상 높이에 관해서 전자 빔의 위치를 계측하고, 전자 빔의 위치 어긋남량(목표 위치로부터의 어긋남량)이 상기한 3차 함수로 나타내어지는 상관 관계를 갖는지 여부를 조사할 수 있다. 만약, 전자 빔의 위치 어긋남량이 상관 관계를 갖는다면, 3차 함수의 계수를 추산 오차로서 사용하여 상기의 조정을 행할 수 있다.
본 예시적인 실시예의 경우에서와 같이, 콜리메이터 렌즈를 다단으로 구성함으로써, 수차(구면 수차) 이외의 광학 특성을 유지한 채, 수차(구면 수차)를 조정할 수 있다. 이에 의해, 전술한 보상 잔차와 관련된 문제를 해결할 수 있다. 이는 도 17a, 도 17b, 도 17c 및 도 17d를 참조하여 설명한다. 도 17a, 도 17b, 도 17c 및 도 17d는 다단 콜리메이터 렌즈의 구성 및 기능을 설명하는 도면이다. 도 17a는, 다단 콜리메이터 렌즈의 구면 수차의 변화와 조사각의 어긋남량의 변화 사이의 관계를 예시하는 그래프이다. 도 17b는, 추산된 조사 광학계의 구면 수차에 따라 미리 정해진 개구 어레이의 개구(201) 및 집속 렌즈 어레이의 개구(202)의 배열을 나타내는 도면이다. 도 17a에 도시된 바와 같이, 다단 콜리메이터 렌즈의 구면 수차를 조정함으로써, 조사 광학계에 기인한 전자 빔의 조사각의 어긋남량을 조정할 수 있다. 따라서, 추산된 조사 광학계의 구면 수차가 실제의 구면 수차에 대하여 오차를 갖더라도, 조사 광학계의 구면 수차를 조정함으로써 구면 수차의 추산 오차에 기인하는 보상 잔차를 저감(보상)할 수 있다. 본 예시적인 실시예에서, 도 17b의 개구 패턴은, 미리 추산된 구면 수차의 값에 따라 형성된 것이기 때문에, 그 보상 잔차는 통상적으로 작다. 따라서, 이러한 보상 잔차는 일반적으로 조사 광학계의 구면 수차를 미세 조정함으로써 보상될 수 있는 것이다.
도 17c 및 도 17d는, 다단 콜리메이터 렌즈에 의한 구면 수차의 조정 예를 나타낸다. 도 17c 및 도 17d의 조정에 있어서, 3단 콜리메이터 렌즈를 하나의 렌즈로 간주했을 경우의 (합성된) 전방 초점면(1704) 및 (합성된) 전방 주면(1705)의 위치는 일정하게 유지된다는 것을 알 수 있다. 결과적으로, 조사 광학계의 수차(구면 수차) 이외의 광학 특성, 예를 들어, 광측에 가까운 전자 빔의 평행도 및 조사각이 유지된다. 전술한 바와 같이, 수차(구면 수차) 이외의 광학 특성을 유지한 채, 조사 광학계의 수차(구면 수차)를 조정하는 것이 도 17c 및 도 17d에 예시되는 바와 같이 가능하다.
개구 어레이 및 집속 렌즈 어레이의 개구 배열의 변경에 의한 조사각 어긋남의 보상의 잔차를 다단 콜리메이터 렌즈에 의한 조사 광학계의 구면 수차의 조정을 통해 저감시키는 개념은 예시적인 제5 실시예의 구성에 한정되지 않는다. 예시적인 제6 실시예는, 예시적인 제4 실시예의 구성에 다단 콜리메이터 렌즈가 적용되는 구성예에 관한 것이다.
도 18은 예시적인 제6 실시예에 따른 묘화 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 본 예시적인 실시예에서, 예시적인 제4 실시예에 따른 콜리메이터 렌즈(115)를 예시적인 제5 실시예에 개시된 바와 같은 다단 콜리메이터 렌즈(115)로 치환해서 조사 광학계의 구면 수차가 변경된다. 따라서, 본 예시적인 실시예와 예시적인 제4 실시예 사이의 차이는 콜리메이터 렌즈(115)의 구성에 있다. 본 예시적인 실시예에 있어서, 다단 콜리메이터 렌즈(115)의 구성 및 기능은 예시적인 제5 실시예의 구성 및 기능과 유사하다. 보다 구체적으로, 콜리메이터 렌즈를 다단으로 구성함으로써, 수차(구면 수차) 이외의 광학 특성을 유지한 채, 수차(구면 수차)를 조정함으로써, 조사 광학계의 수차(구면 수차)의 추산 오차에 기인하는 보상 잔차가 저감(보상)될 수 있다.
본 예시적인 실시예에서는, 조사 광학계의 구면 수차의 추산 오차는 스톱 개구 어레이(1303) 상의 전자 빔의 위치 어긋남으로서 나타난다. 따라서, 추산 오차의 양은, 예를 들어, 복수의 서로 다른 화상 높이에 관해서 스톱 개구 어레이(1303) 상에서의 전자 빔의 위치 어긋남(목표 위치로부터의 어긋남)의 양을 계측해서 얻을 수 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들어 전자 빔(입사 전류)을 검출하도록 구성된 센서가 스테이지(134) 위에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 얼라이너(120)를 이용해서 스톱 개구 어레이 상에 전자 빔을 주사시키고, 스톱 개구 어레이의 개구를 통과한 전자 빔을 상기 센서로 검출함으로써, 상기 위치 어긋남을 계측할 수 있다. 또한, 이러한 계측을 복수의 서로 다른 화상 높이에 대응하는 복수의 전자 빔에 대하여 행함으로써, 전자 빔의 위치 어긋남량이 상기 3차 함수와의 상관 관계를 갖는지 여부를 조사할 수 있다.
예시적인 제5 및 제6 실시예에서는, 콜리메이터 렌즈를 다단의 렌즈로 구성함으로써, 다른 광학 특성이 변경되지 않도록 조사 광학계의 구면 수차의 조정을 행하였다. 예시적인 제7 실시예에서는, 다른 광학 특성의 변화량을, 비록 그 변화가 예시적인 제5 및 제6 실시예의 변화보다는 크지만 허용 가능한 범위 내로 억제하면서, 조사 광학계의 구면 수차의 조정을 행한다. 예시적인 제7 실시예의 구성은 이하 설명하는 점을 제외하고는 예시적인 제1, 제3 및 제4 실시예의 구성과 유사하다.
예시적인 제7 실시예는, 콜리메이터 렌즈(115)의 초점 거리(또는 파워)를 조정하고, 콜리메이터 렌즈(115)의 전방에 형성되는 크로스오버(112)의 위치를 조정함으로써, 조사 광학계의 구면 수차가 조정된다는 점에 특징이 있다. 본 예시적인 실시예에서는, 콜리메이터 렌즈(115)의 파워를 조정함으로써, 조사 광학계의 구면 수차의 화상 높이에 대한 의존성을 조정할 수 있다. 이것은, 전술한 Δθ을 나타내는 3차 함수로부터 이해할 수 있다. 조사 광학계의 구면 수차로 인한 전자 빔의 각도 어긋남량 Δθ은, 전술한 바와 같이, Δθ=Cs(Y/f)3+Δf(Y/f)인 3차 함수로 근사적으로 나타낼 수 있다. 따라서, 콜리메이터 렌즈(115)의 초점 거리 f(또는 파워)를 조정함으로써, Δθ의 화상 높이 Y에 대한 의존성을 조정할 수 있다.
예를 들어, 캐소드의 전자 방출면이 평면일 경우, 전자원의 구성에 따라, 콜리메이터 렌즈(115)의 전방에, 실제로 전자가 집속 또는 발산하는 어떠한 크로스오버(실제 크로스오버)도 제공될 수 없지만, 상상 또는 가상의 크로스오버(가상 크로스오버)를 콜리메이터 렌즈(115)의 전방에 형성할 수 있다. 그 경우, 콜리메이터 렌즈의 후방 측의 전자는, 전자가 가상 크로스오버로부터 발산하여 콜리메이터 렌즈에 의해 평행하게 되는 궤적을 취한다. 따라서, 가상 크로스오버를 가상 물점(object point)으로서 사용하여, 콜리메이터 렌즈보다 후방 측에 더 가까이에 배치된 광학계가 구성될 수 있다. 따라서, 이렇게 콜리메이터 렌즈(115)의 전방에 실제 크로스오버가 제공되지 않는 계에서는, 조정을 행할 때, 크로스오버(112)의 위치로서, 가상 크로스오버의 위치가 채용될 수 있다. 본 예시적인 실시예에서, 조사 광학계에 의해 콜리메이터 렌즈의 전방에 형성되는 크로스오버(조사계 크로스오버)는 실제 크로스오버 및 가상 크로스오버 양자 모두를 포함하는 것으로 상정된다.
크로스오버(112)의 위치를 조정하는 조정 유닛으로서는, 캐소드 전극으로부터 크로스오버 조정 광학계로 연장되는 부분(하전 입자원이라고도 함)을 이동시키는 구동 유닛 및 크로스오버 조정 광학계를 구성하는 전극의 전위를 조정하는 조정 유닛을 채용할 수 있다. 도 19a, 도 19b 및 도 19c는, 이들 두 유닛을 나타내는 도면이다. 도 19a는 조정 전의 상태를 나타낸다. 도 19b는, 전자원 부분(도면 내에 점선으로 둘러싸인 부분)을 이동시키는 구동 유닛에 의해 크로스오버의 위치가 조정된 상태를 나타낸다. 도 19c는, 크로스오버 조정 광학계를 구성하는 전극의 전위를 조정하는 조정 유닛에 의해 크로스오버의 위치를 조정한 상태를 나타낸다. 도 19a, 도 19b 및 도 19c로부터, 상기 구동 유닛 및 상기 조정 유닛 중 어느 것에 의해서도 크로스오버의 위치가 목표 위치와 정합하도록(크로스오버 위치가 목표 크로스오버면(1901)에 위치됨) 조정될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 당연히, 본 예시적인 실시예에서는, 이들 2개 유닛의 조합에 의해 크로스오버(112)의 위치가 조정될 수 있다.
본 예시적인 실시예의 구성을 채용했을 경우, 후단의 광학계에의 영향도 고려할 필요가 있다. 이러한 영향의 예 중 하나는, 콜리메이터 렌즈의 초점 거리의 변화에 의해 후방 측 광학계의 배율이 변경된다는 것이다. 배율 변화의 비율은, 변경 전의 초점 거리 f 및 변경 후의 초점 거리 f´을 이용해서 f´/f로 나타낸다. 따라서, 본 예시적인 실시예의 구성을 채용하는 경우, 후방 측 광학계의 배율 변화를 보상하도록 구성된 유닛을 포함하거나, 후방 측 광학계의 배율 변화를 허용할 수 있는 범위에서 전술한 조정을 행하는 것이 유용하다. 본 예시적인 실시예에서, 배율 변화를 보상하는 유닛 중 일 예는, 예를 들어 크로스오버 조정 광학계를 이용해서 크로스오버의 직경을 조정하는 단계를 수반한다. 그러나, 크로스오버 조정 광학계에 의한 조정을 행하면, 크로스오버 조정 광학계의 구면 수차 역시 변화될 수 있기 때문, 이러한 구면 수차의 변화도 고려해서 조정을 행할 필요가 있다. 또한, 하전 입자원에 크로스오버 조정 광학계가 포함되지 않는 구성을 채용했을 경우, 당연히, 크로스오버 조정 광학계에 의한 배율 변화의 보상은 행해지지 않는다. 전류 밀도가 높은 영역에서의 크로스오버에서는 쿨롱 효과가 크기 때문에, 이러한 효과를 회피하기 위해서 크로스오버 조정 광학계를 포함하지 않는 구성이 채용될 수 있다. 이러한 경우에, 후방 측 광학계의 배율 변화를 허용할 수 있는 범위에서 전술한 조정이 행해질 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 물품의 제조 방법은, 예를 들어, 반도체 디바이스와 같은 마이크로 디바이스 및 미세구조를 갖는 소자와 같은 물품을 제조하는데 적합하다. 해당 제조 방법은, 기판에 도포된 감광제에 묘화 장치를 이용해서 잠상 패턴을 형성하는 작업 또는 공정(기판에 묘화를 행하는 공정)과, 상기 공정에 의해 잠상 패턴이 형성된 기판을 현상하는 공정을 포함한다. 해당 제조 방법은, 다른 주지의 공정(산화, 성막, 증착, 도핑(doping), 평탄화, 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 패키징 등)을 포함할 수 있다. 본 예시적인 실시예의 물품 제조 방법은, 종래의 방법에 비해, 물품의 성능, 품질, 생산성 및 생산 비용 중 적어도 하나에 있어서 유리하다.
예시적인 실시예가 설명되었지만, 본 발명은 이들 예시적인 실시예에 한정되지 않고, 그 요지의 범위 내에서 여러 가지는 변형 및 변경이 가능하다. 예를 들어, 개구 어레이의 개구는 어긋나게 하지 않고 집속 렌즈 어레이의 개구를 어긋나게 하여, 집속 렌즈 어레이에 의해 형성되는 크로스오버의 위치를 블랭커 어레이 또는 스톱 개구 어레이와 같은 후방 측 소자의 개구(그의 중심)에 정합시킨다. 그러나, 해당 구성은, 해당 소자의 개구에 입사하는 전자 빔의 주광선이 광축과는 평행하지 않는다는 사실에 유의할 필요하다. 해당 구성은, 예를 들어 그러한 주광선의 각도 어긋남을 허용할 수 있는 경우 및 해당 각도 어긋남을 보상하는 광학 요소를 별도로 추가하는 경우에 이용 가능하다.
비록, 실시예들이 예시적인 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예들로 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 이하의 청구범위의 범주는 모든 변형, 등가의 구조 및 기능을 포함하기 위해 최광의로 해석되어야 한다.

Claims (25)

  1. 복수의 하전 입자 빔으로 기판에 묘화(drawing)를 행하도록 구성된 묘화 장치이며,
    발산하는 하전 입자 빔이 입사하는 콜리메이터 렌즈를 포함하는 조사 광학계와,
    상기 조사 광학계로부터의 하전 입자 빔을 복수의 하전 입자 빔으로 분할하도록 구성된 개구 어레이와,
    상기 개구 어레이로부터의 복수의 하전 입자 빔의 복수의 크로스오버를 형성하도록 구성된 집속 렌즈 어레이와,
    상기 복수의 크로스오버에 대응하는 복수의 개구가 형성된 소자, 및 상기 복수의 개구에 대응하고, 상기 복수의 개구로부터의 하전 입자 빔을 상기 기판에 투영하도록 구성된 복수의 투영 렌즈를 포함하는 투영 광학계
    를 포함하며,
    상기 집속 렌즈 어레이는 집속 렌즈를 포함하고, 상기 집속 렌즈는, 상기 조사 광학계의 수차에 따른 입사각으로 상기 개구 어레이에 입사된 상기 하전 입자 빔으로부터 상기 집속 렌즈에 의해 형성되는 상기 복수의 크로스오버의 각각이 상기 소자의 복수의 개구 중 대응하는 개구와 정렬되도록 배치되는 묘화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 집속 렌즈 어레이는 상기 소자의 복수의 개구 중 대응하는 개구에 대해 편심되어 있는 집속 렌즈를 포함하는 묘화 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 편심되어 있는 집속 렌즈는 상기 조사 광학계의 수차를 보상하도록 편심되어 있는 묘화 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 콜리메이터 렌즈는, 하전 입자 빔이 크로스오버로부터 발산하여 상기 콜리메이터 렌즈에 입사하고 이 크로스오버의 위치로부터 어긋난 위치에 배치되는 전방 초점면을 가지는 묘화 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 개구 어레이는, 상기 편심되어 있는 집속 렌즈와 함께, 상기 소자의 복수의 개구 중 대응하는 개구에 대해 편심되어 있는 개구를 포함하는 묘화 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 개구 어레이는, 상기 집속 렌즈 어레이의 전방 초점면에 배치되고, 상기 편심되어 있는 집속 렌즈와 함께, 상기 소자의 복수의 개구 중 대응하는 개구에 대해, 상기 편심되어 있는 집속 렌즈와 동일한 양만큼 편심되어 있는 개구를 포함하는 묘화 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 개구 어레이는, 상기 집속 렌즈 어레이의 전방 초점면으로부터 어긋난 위치에 배치되고, 상기 편심되어 있는 집속 렌즈와 함께, 상기 소자의 복수의 개구 중 대응하는 개구에 대해, 상기 편심되어 있는 집속 렌즈가 편심되는 양과는 상이한 양만큼 편심되어 있는 개구를 포함하는 묘화 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 묘화 장치는 병렬로 배치된 복수의 군(group)을 포함하고, 상기 군 각각은 상기 조사 광학계, 상기 개구 어레이, 상기 집속 렌즈 어레이 및 상기 투영 광학계를 포함하는 묘화 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 소자는 블랭커 어레이를 포함하는 묘화 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 소자는 스톱 개구 어레이(stop aperture array)를 포함하는 묘화 장치.
  11. 복수의 하전 입자 빔으로 기판에 묘화를 행하도록 구성되는 묘화 장치이며,
    발산하는 하전 입자 빔이 입사하는 콜리메이터 렌즈를 포함하는 조사 광학계와,
    상기 조사 광학계로부터의 하전 입자 빔을 복수의 하전 입자 빔으로 분할하도록 구성된 개구 어레이와,
    상기 개구 어레이로부터의 복수의 하전 입자 빔의 복수의 크로스오버를 형성하도록 구성된 집속 렌즈 어레이와,
    상기 복수의 크로스오버에 대응하는 복수의 개구가 형성되는 소자, 및 상기 복수의 개구에 대응하고, 상기 복수의 개구로부터의 하전 입자 빔을 상기 기판에 투영하도록 구성된 복수의 투영 렌즈를 포함하는 투영 광학계
    를 포함하며,
    상기 집속 렌즈 어레이는 상기 소자의 복수의 개구 중 대응하는 개구에 대해 편심되어 있는 집속 렌즈를 포함하고,
    상기 조사 광학계는, 상기 조사 광학계의 수차에 따른 입사각으로 상기 개구 어레이에 입사된 상기 하전 입자 빔으로부터 상기 집속 렌즈에 의해 형성되는 상기 복수의 크로스오버 각각이 상기 소자의 복수의 개구 중 대응하는 개구와 정렬되도록, 상기 조사 광학계의 수차를 조정하도록 구성되는 묘화 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 콜리메이터 렌즈는 복수의 하전 입자 렌즈를 포함하고,
    상기 조사 광학계는, 상기 콜리메이터 렌즈의 전방 초점면 위치 및 전방 주면 위치를 유지하면서 상기 수차를 변화시키도록, 상기 복수의 하전 입자 렌즈 각각의 파워 및 위치 중 적어도 하나를 조정하도록 구성되는 묘화 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 조사 광학계는, 상기 콜리메이터 렌즈의 전방 위치에 조사 광학계 크로스오버를 형성하도록 구성되며,
    상기 조사 광학계는, 상기 콜리메이터 렌즈의 초점 거리를 조정해서 상기 수차를 조정하도록 구성되고, 조정된 초점 거리에 따라 상기 조사 광학계 크로스오버의 위치를 조정하는 묘화 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 조사 광학계는 하전 입자원을 포함하고,
    상기 조사 광학계는, 상기 하전 입자원의 변위에 의해 상기 조사 광학계 크로스오버의 위치를 조정하도록 구성되는 묘화 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 조사 광학계는, 상기 조사 광학계 크로스오버의 전방에 설치된 크로스오버 조정 광학계를 포함하고,
    상기 조사 광학계는, 상기 크로스오버 조정 광학계의 파워의 조정에 의해 상기 조사 광학계 크로스오버의 위치를 조정하도록 구성되는 묘화 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 편심되어 있는 집속 렌즈는 상기 조사 광학계의 수차를 보상하도록 편심되어 있는 묘화 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 콜리메이터 렌즈는, 하전 입자 빔이 크로스오버로부터 발산하여 상기 콜리메이터 렌즈에 입사하고 이 크로스오버의 위치로부터 어긋난 위치에 배치되는 전방 초점면을 가지는 묘화 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 개구 어레이는, 상기 편심되어 있는 집속 렌즈와 함께, 상기 소자의 복수의 개구 중 대응하는 개구에 대해 편심되어 있는 개구를 포함하는 묘화 장치.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 개구 어레이는, 상기 집속 렌즈 어레이의 전방 초점면에 배치되고, 상기 편심되어 있는 집속 렌즈와 함께, 상기 소자의 복수의 개구 중 대응하는 개구에 대해, 상기 편심되어 있는 집속 렌즈와 동일한 양만큼 편심되어 있는 개구를 포함하는 묘화 장치.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 개구 어레이는, 상기 집속 렌즈 어레이의 전방 초점면으로부터 어긋난 위치에 배치되고, 상기 편심되어 있는 집속 렌즈와 함께, 상기 소자의 복수의 개구 중 대응하는 개구에 대해, 상기 편심되어 있는 집속 렌즈가 편심되는 양과는 상이한 양만큼 편심되어 있는 개구를 포함하는 묘화 장치.
  21. 제11항에 있어서,
    상기 묘화 장치는 병렬로 배치된 복수의 군을 포함하고, 상기 군 각각은 상기 조사 광학계, 상기 개구 어레이, 상기 집속 렌즈 어레이 및 상기 투영 광학계를 포함하는 묘화 장치.
  22. 제11항에 있어서, 상기 소자는 블랭커 어레이를 포함하는 묘화 장치.
  23. 제11항에 있어서, 상기 소자는 스톱 개구 어레이를 포함하는 묘화 장치.
  24. 제1항에 기재된 묘화 장치를 사용하여 기판에 묘화를 행하는 단계와,
    묘화가 행해진 기판을 현상하는 단계와,
    현상된 기판을 처리하여 물품을 제조하는 단계
    를 포함하는 물품 제조 방법.
  25. 제11항에 기재된 묘화 장치를 사용하여 기판에 묘화를 행하는 단계와,
    묘화가 행해진 기판을 현상하는 단계와,
    현상된 기판을 처리하여 물품을 제조하는 단계
    를 포함하는 물품 제조 방법.
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