KR20140070452A - 묘화 장치, 및 물품의 제조 방법 - Google Patents

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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

제1 그리드와 연관된 제1 화상 데이터에 기초하여 복수의 하전 입자 빔으로 기판에 묘화를 행하는 묘화 장치는, 복수의 블랭커를 각각 포함하는 복수의 열을 포함하는 블랭커 어레이; 상기 블랭커 어레이에 의해 블랭킹되지 않은 하전 입자 빔 중 하나 이상을 편향시켜, 이 편향된 입자 빔이 상기 기판을 주사 방향으로 주사하도록 구성된 주사 편향기; 상기 복수의 열의 각각에 대해 주기적으로 상기 블랭커 어레이를 순차 구동해서, 상기 주사 방향으로 상기 제1 그리드로부터 변위되는 상기 기판 위에 제2 그리드를 규정하도록 구성된 구동 회로; 및 상기 제1 그리드와 연관된 상기 제1 화상 데이터에 대한 보간 처리를 행함으로써 상기 제2 그리드 위에 제2 화상 데이터를 생성하고, 상기 제2 화상 데이터에 기초하여 상기 구동 회로를 제어하도록 구성된 제어기를 포함한다.

Description

묘화 장치, 및 물품의 제조 방법{DRAWING APPARATUS, AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}
본 발명은, 복수의 하전 입자 빔으로 기판에 묘화를 행하는 묘화 장치, 및 그것을 사용한 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 집적 회로를 포함하는 디바이스의 제조에 사용되는 묘화 장치로서는, 복수의 하전 입자 빔으로 기판에 묘화를 행하는 묘화 장치가 제안되어 있다(일본 특허 공개 평9-7538호 공보). 이러한 묘화 장치에 있어서는, 각 하전 입자 빔의 주주사와 기판의 부주사에 의해 묘화가 행해질 수 있다.
묘화에 사용하는 하전 입자 빔의 개수를 증가시키는 것은 그러한 묘화 장치의 스루풋을 개선하기 위한 조치가 될 수 있다. 그러나, 하전 입자 빔의 개수의 증가는, 하전 입자 빔을 개별로 블랭킹하기 위한 블랭커 어레이의 배선의 개수 증가를 필요로 하는데, 이는 블랭커 어레이의 배선 및 실장을 어렵게 한다. 따라서, Proc. of SPIE Vol. 7637,76371Z(2010)에는, 블랭커 내에 배열되는 복수의 열 중 각 열마다 제어 신호선이 공유됨으로써, 각 열은 제어 신호선을 사용하여 순차적으로 전환되고, 각 열의 편향기에는 각 열에 대한 명령값에 의해 전압이 순차적으로 인가되는 방법이 논의되어 있다.
묘화 장치에 있어서, 묘화될 패턴은, 그리드 점 또는 픽셀에 의해 형성될 수 있다. 그리고, 도우즈(즉, 노광량)는, 각 그리드 점에 대한 빔 조사 시간을 2진값(즉, 제로 또는 특정 값) 중 어느 하나로 설정하고, 빔 조사 시간이 특정 값으로 설정되는 그리드 점의 배열을 변경함으로써 제어될 수 있다. 공간 변조 방식의 묘화 장치에, Proc. of SPIE Vol. 7637,76371Z(2010)의 방법(이후, 액티브 매트릭스 구동 방식이라고 칭함)을 채용하면, 주주사 방향에 있어서의 그리드 점의 위치 편차(변위)는, 순차 전환된 블랭커의 열 단위 사이에서 발생한다. 그 결과, 묘화된 패턴에서 위치 편차 또는 블러(blur)(예를 들어, 선 폭의 세선화)가 발생해서, 묘화 데이터에 대한 묘화의 정밀도가 손상되고, 수율이 저하될 수 있다.
본 발명은 종래 기술의 상기 문제점을 해결하기 위한 것이며, 예를 들어 블랭커 어레이에 액티브 매트릭스 구동 방식을 채용하면서 묘화 데이터에 대한 정확도면에서 유리한 묘화 장치를 포함한다.
본 발명의 특징에 따르면, 제1 그리드와 연관된 제1 화상 데이터에 기초하여 복수의 하전 입자 빔으로 기판에 묘화를 행하는 묘화 장치는, 복수의 블랭커를 각각 포함하는 복수의 열을 포함하는 블랭커 어레이; 상기 블랭커 어레이에 의해 블랭킹되지 않은 하전 입자 빔 중 하나 이상을 편향시켜, 이 편향된 입자 빔이 상기 기판을 주사 방향으로 주사하도록 구성된 주사 편향기; 상기 복수의 열의 각각에 대해 주기적으로 상기 블랭커 어레이를 순차 구동해서, 상기 주사 방향으로 상기 제1 그리드로부터 변위되는 상기 기판 위에 제2 그리드를 규정하도록 구성된 구동 회로; 및 상기 제1 그리드와 연관된 상기 제1 화상 데이터에 대한 보간 처리를 행해서 상기 제2 그리드 위에 제2 화상 데이터를 생성하고, 상기 제2 화상 데이터에 기초하여 상기 구동 회로를 제어하도록 구성된 제어기를 포함한다.
본 발명의 추가 특징은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시 형태의 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 묘화 장치의 구성예를 도시하는 도면.
도 2는 래스터 주사 방식의 묘화 방법을 설명하는 도면.
도 3은 복수의 스트라이프 묘화 영역 간의 위치 관계를 설명하는 도면.
도 4는 블랭커 어레이의 구동 회로의 구성예를 도시하는 도면.
도 5는 블랭커 어레이의 구동 회로의 다른 구성예를 도시하는 도면.
도 6의 (a), (b), (c), (d), (e) 및 (f)는 공간 변조 방식의 묘화 방법을 설명하는 도면.
도 7의 (a), (b) 및 (c)는 기판 위의 주사 그리드(즉, 픽셀)의 배열의 예를 도시하는 도면.
도 8은 묘화 장치의 데이터 흐름도를 도시하는 도면.
도 9a 및 9b는 제1 실시 형태에 관한 제어 데이터 생성을 위한 구성예 및 흐름도를 도시하는 도면.
도 10a 및 10b는 제2 실시 형태에 관한 제어 데이터 생성을 위한 구성예 및 흐름도를 도시하는 도면.
도 11a 및 11b는 제3 실시 형태에 관한 제어 데이터 생성을 위한 구성예 및 흐름도를 도시하는 도면.
도 12a 및 12b는 제4 실시 형태에 관한 제어 데이터 생성을 위한 구성예 및 흐름도를 도시하는 도면.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 형태, 기능 및 특징을 설명한다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 묘화 장치의 구성예를 도시한다. 도 1에 있어서, 전자원(1)은, 전자 방출재로서 LaB6 또는 BaO/W(즉, 디스펜서 캐소드) 등을 포함하는 열전자형의 전자원일 수 있다. 콜리메이터 렌즈(2)는, 전계에 의해 전자 빔을 수렴시키는 정전형의 렌즈일 수 있다. 콜리메이터 렌즈(2)는, 전자원(1)으로부터 방사된 전자 빔을 사실상 평행한 전자 빔으로 변경한다. 본 실시 형태의 묘화 장치는, 복수의 전자 빔을 사용하여 기판 위에 패턴을 묘화한다. 그러나, 전자 빔 이외의 이온 빔 등의 하전 입자 빔이 사용될 수 있어서, 본 실시 형태의 묘화 장치는 복수의 하전 입자 빔으로 기판 위에 패턴을 묘화하는 묘화 장치로 일반화될 수 있다.
개구 어레이(3)(즉, 개구 어레이 부재)는 2차원으로 배열된 개구를 포함한다. 콘덴서 렌즈 어레이(4)에 있어서, 동일한 광학적 파워를 갖는 정전형의 콘덴서 렌즈는 2차원으로 배열된다. 패턴 개구 어레이(5)(즉, 패턴 개구 어레이 부재)는, 각 콘덴서 렌즈에 대응하는 전자 빔의 형상을 규정(결정)하는 패턴 개구 어레이(즉, 서브 어레이)를 포함한다. 배열(5a)은, 패턴 개구 어레이(5) 중 점선으로 둘러싸인 부분(즉, 서브 어레이)에 있어서의 복수의 패턴 개구의 배열(즉, 도면에서 Z축 방향으로부터 본 배열)의 일례의 배열이다.
개구 어레이(3)는 콜리메이터 렌즈(2)를 통과한 사실상 평행한 전자 빔을 복수의 전자 빔으로 분할한다. 분할된 전자 빔은, 콘덴서 렌즈 어레이(4)의 대응하는 콘덴서 렌즈를 통해, 패턴 개구 어레이(5)의 대응하는 개구를 조명한다. 개구 어레이(3)는, 조명의 범위를 규정하는 기능을 갖고 있다.
블랭커 어레이(6)는, 복수의 행으로 배열되는 복수의 블랭커를 포함한다. 블랭커는, 패턴 개구 어레이(5)의 각 개구에 대응하는, 개별로 구동 가능한 정전형 블랭커(즉, 전극쌍)이다. 도 1에서는, 간략화 때문에, 각 서브 어레이마다 1개의 블랭커만이 도시된다. 블랭킹 개구 어레이(7)는, 각 콘덴서 렌즈에 대응해서 배열되는, 블랭킹 개구(각각 1개의 개구만을 가짐)를 포함한다. 편향기 어레이(8)(주사 편향기라고도 칭함)는, 블랭커 어레이(6)에 의해 블랭킹되지 않은 모든 하전 입자 빔을 편향시켜, 이 편향된 입자 빔이 웨이퍼 위에서 주사 방향으로 주사되게 한다. 편향기 어레이(8)는, 각 콘덴서 렌즈에 대응해서 배열되는 편향기를 포함한다. 편향기는, 전자 빔을 각 콘덴서 렌즈에 대응하는 소정의 방향(즉, 주주사 방향)으로 편향되게 한다. 대물 렌즈 어레이(9)는, 각 콘덴서 렌즈에 대응해서 배열되는 정전형 대물 렌즈를 포함한다. 웨이퍼(10)(즉, 기판) 위에는, 묘화(즉, 노광)가 행해진다. 부호 1-9가 붙여진 구성 요소는, 전자(즉, 하전 입자) 광학계 내에 포함된다.
패턴 개구 어레이(5)는 전자 빔에 의해 조명되고, 패턴 개구 어레이(5)의 각 개구로부터의 전자 빔은, 대응하는 블랭커, 블랭킹 개구, 편향기 및 대물 렌즈를 통과한다. 따라서, 전자 빔은, 예를 들어 100배 축소되어, 웨이퍼(10) 위에 투영된다. 여기서, 패턴 개구가 배열되어 있는 표면은 객체 평면이고, 웨이퍼(10)의 상면은 화상 평면이다.
조명된 패턴 개구 어레이(5)의 개구로부터의 전자 빔은, 대응하는 블랭커의 제어에 의해 블랭킹 개구 어레이(7)로 차단될 수 있다. 즉, 웨이퍼(10)에 입사하는 전자 빔은 전환될 수 있다. 마찬가지로, 웨이퍼(10)에 입사하는 전자 빔은, 편향기 어레이(8)를 사용하여, 동일한 편향량으로 웨이퍼(10) 위를 주사한다.
전자원(1)은, 콜리메이터 렌즈(2)와 콘덴서 렌즈를 통해서 블랭킹 개구 위에 화상을 형성하도록 설정되는데, 여기서 화상의 크기는, 블랭킹 개구의 개구보다 크다. 따라서, 웨이퍼(10) 위의 전자 빔의 반각은, 블랭킹 개구의 개구에 의해 규정된다. 또한, 블랭킹 개구 어레이(7)의 개구는, 대응하는 대물 렌즈의 전방측 초점 위치에 배열되어 있기 때문에, 서브 어레이의 복수의 패턴 개구로부터의 복수의 전자 빔의 주 광선은, 웨이퍼(10) 위에 사실상 수직으로 입사한다. 따라서, 웨이퍼(10)의 상면이 상하로 변위되더라도, 수평면 내에서의 전자 빔의 변위는 매우 작다.
X-Y 스테이지(11)(간단히, 스테이지라고도 칭함)는, 웨이퍼(10)를 유지하고 광축에 수직인 X-Y 평면(수평면) 내에서 이동가능하다. X-Y 스테이지(11)는, 웨이퍼(10)를 유지하는(끌어당기는) 정전형 척(chuck)(도시하지 않음), 전자 빔이 입사하는 개구 패턴, 및 전자 빔의 위치를 검출하는 검출기(도시하지 않음)를 포함하고 있다.
블랭킹 제어 회로(12)는, 블랭커 어레이(6) 내에 포함된 복수의 블랭커를 개별로 제어한다. 버퍼 메모리 및 데이터 처리 회로(13)는, 블랭킹 제어 회로(12)의 제어 데이터를 생성하는 처리 유닛이다. 편향기 제어 회로(14)는, 편향기 어레이(8) 내에 포함된 복수의 편향기를 공통 신호로 제어하는 제어 회로이다. 스테이지 제어 회로(15)는, 스테이지(11)의 위치를 계측하는 레이저 간섭계(도시하지 않음)와 협동해서 스테이지(11)의 위치 결정을 제어한다.
패턴 데이터 메모리(16)는, 샷(shot) 위에 묘화될 패턴 데이터(즉, 설계 패턴 데이터 또는 간단히 패턴 데이터)를 기억한다. 데이터 변환용 계산기(17)는, 패턴 데이터를, 묘화 장치에 의해 설정된 폭을 갖는 스트라이프 단위로 분할한 다음, 이 패턴 데이터를 다중값 중간 데이터로 변환한다. 중간 데이터 메모리(18)는, 중간 데이터를 기억한다. 주 제어 유닛(19)은, 묘화될 패턴에 따라, 중간 데이터를 버퍼 메모리 및 데이터 처리 회로(13)의 버퍼 메모리에 전송하고, 복수의 제어 회로 및 처리 회로의 제어에 의해 묘화 장치를 통괄적으로 제어한다. 본 실시 형태에서, 묘화 장치의 제어 유닛은, 구성 요소 12-18 및 주 제어 유닛(19)을 포함한다. 그러나, 이것은 일례에 지나지 않고, 적절히 변경이 가능하다.
도 2를 참조하면서, 본 실시 형태에 관한 래스터 주사 방식의 묘화 방법을 설명한다. 전자 빔은, 편향기 어레이(8)에 의한 편향과 스테이지(11)의 위치에 의해 결정되는, 웨이퍼(10) 위의 주사 그리드 위를 래스터 주사한다. 그것과 동시에, 블랭커 어레이(6)는, 2진 패턴 데이터에 따라, 기판 위로의 조사 또는 비 조사를 제어하고, 2μm의 스트라이프 폭 SW을 갖는 스트라이프 묘화 영역 SA가 묘화된다. 도 2는, 4행 4열로 배열된 전자 빔의 주사에 있어서 웨이퍼(10) 위에서의 궤적을 예시하는 도면이다. 도 2에서, 좌측은, 서브 어레이의 각 전자 빔의, X 방향 편향기 어레이에 의한 주사(주주사)의 궤적을 나타낸다. 여기서, 각 전자 빔의 조사 또는 비 조사는, 그리드 피치 GX에 의해 규정되는 각 그리드 점(픽셀)마다 제어된다. 설명을 용이하게 하기 위해서, 최상부의 전자 빔의 궤적은 굵은 검은 선으로 표시된다. 도 2에서, 우측은, 각 전자 빔의 X 방향으로의 주사 이후에, 파선의 화살표로 나타낸 Y 방향의 편향 폭 DP에서의 플라이백(복귀 편향)을 통해, 각 전자 빔이 X 방향으로의 주사를 순차 반복해서 형성되는 궤적을 나타낸다. 도 2에서 두꺼운 파선으로 둘러싸인 영역에는, 스트라이프 폭 SW의 스트라이프 묘화 영역 SA가, 그리드 피치 GY로 채워지는 것을 알 수 있다.
도 3은, 각 대물 렌즈 OL에 대응하는 복수의 스트라이프 묘화 영역 SA 간의 위치 관계를 설명하는 도면이다. 대물 렌즈 어레이(9)는, 대물 렌즈 OL을 X 방향으로 130μm 피치로 1차원으로 배열한다. 스트라이프 묘화 영역 SA가 서로 인접하도록, 다음 행의 대물 렌즈는 X 방향으로 2μm만큼 변위된다. 도 3에서는, 설명을 쉽게 하기 위해서, 대물 렌즈 어레이는 4행 8열로 배열된 대물 렌즈를 갖는다. 그러나, 대물 렌즈 어레이는 실제로는, 예를 들어 65행 200열로 배열된 대물 렌즈 어레이(총계 13,000개의 대물 렌즈를 포함)를 가질 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 스테이지(11)를 Y 방향을 따라 한 방향(즉, 부주사 방향)으로 연속 이동(부주사)시킴으로써, 웨이퍼(10) 위의 노광 영역 EA(X 방향으로의 길이는 26 mm)에 묘화를 행할 수 있다. 즉, 예를 들어 통상의 샷 영역(26 mm×33 mm)에 한 방향으로의 부주사가 묘화될 수 있다.
도 4는, 블랭커 어레이(6)의 구동 회로의 구성예를 도시하는 도면이다. 블랭킹 제어 회로(12)로부터의 제어 신호는, 광 통신용 광 섬유(도시하지 않음)를 통해서 블랭커 어레이(6)에 공급된다. 1개의 서브 어레이에 포함되는 복수의 블랭커의 제어 신호가 1개의 광 섬유를 통해 전송된다. 광 통신용 광 섬유로부터의 광 신호는, 포토 다이오드(61)에 의해 수광되고, 전달 임피던스 증폭기(62)에 의해 전류-전압 변환되며, 진폭은 제한 증폭기(63)에 의해 조정된다. 진폭 조정된 신호가 시프트 레지스터(64)에 입력되는데, 여기서 직렬 신호가 병렬 신호로 변환된다. 가로 방향으로 진행하는 게이트 전극선과 세로 방향으로 진행하는 소스 전극선과의 교차점의 근방에는, FET(67)가 배열된다. FET(67) 각각의 게이트와 소스에는, 2개의 버스가 각각 접속되어 있다. FET(67) 각각의 드레인에는, 블랭커 전극(69) 및 용량 소자(68)가 병렬로 접속되어 있다. 이들 2개의 용량 소자의 반대측은, 공통 전극에 접속되어 있다. 게이트 전극선에 전압이 인가되면, 게이트 전극선에 접속되어 있는 1개의 행의 모든 FET(67)가 턴 온된 다음, 소스와 드레인 간에 전류가 흐른다. 그때 소스 전극선 각각에 인가된 각각의 전압이 대응하는 블랭커 전극(69)에 인가되고, 그 전압에 대응하는 전하가 대응하는 용량 소자(68)에 축적(즉, 충전)된다. 1개의 행의 모든 용량 소자의 충전이 완료되면, 전압이 인가되는 게이트 전극선은 다음 행으로 전환된다. 그 다음, 제1 행의 FET(67)는, 게이트 전압을 상실해서 턴 오프된다. 1개의 제1 행의 블랭커 전극(69)은, 소스 전극선으로부터의 전압을 상실하더라도, 블랭커 전극(69)은, 용량 소자(68)에 축적된 전하에 의해, 다음에 게이트 전극선에 전압이 인가될 때까지 필요한 전압을 유지할 수 있게 되어 있다. 이렇게 FET(67)를 스위치로서 사용한 액티브 매트릭스 구동 방식에 의하면, 게이트 전극선 및 소스 전극선에 의해 병렬로 다수의 블랭커에 전압을 인가할 수 있다. 따라서, 적은 배선 수로 블랭커의 수를 증가시킬 수 있다.
도 4의 예에서, 블랭커는 4행 4열로 배열되어 있다. 시프트 레지스터(64)로부터의 병렬 신호는, 데이터 드라이버(65)와 소스 전극선을 통해서, FET(67)의 소스 전극에 전압으로서 인가된다. 이 전압 인가와 협동하여, 게이트 드라이버(66)로부터 인가된 전압에 의해, 1개 행의 FET(67)가 턴온됨으로써, 대응하는 1개 행의 블랭커(데이터 세트 단위)가 제어된다. 이러한 동작은 각 행에 대하여 순차 반복되어서, 4행 4열로 배열된 블랭커가 제어된다.
도 5는, 블랭커 어레이(6)의 구동 회로의 다른 구성예를 도시한다. 도 5에서, 도 4의 구성 요소와 동일한 구성 요소에는 그것과 동일한 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다. 도 4의 구성예와 상이한 점은, 4행 4열로 배열되어 있는 블랭커(빔)에 대하여, 게이트 드라이버(게이트 전극선) 및 데이터 드라이버(소스 전극선)의 배열(배선)이 교체된다는 점이다. 각 블랭커의 제어 방법은, 도 4의 구성에서의 것과 유사하고, 이들은 본질적으로 다르지 않다. 본 실시 형태에 있어서, "행" 및 "열"의 용어는, 특별히 구별되지 않고, 이들 양쪽은 "행" 또는 "열"로 칭해질 수 있다. 도 4 및 도 5에 있어서, 적어도 구성 요소(64 내지 67)는, 블랭커 어레이(6)의 열의 단위로 주기적으로 하나씩 순차 구동하는 구동 회로 내에 포함된다.
도 6의 (a), (b), (c), (d), (e) 및 (f)는, 공간 변조 방식의 묘화 방법을 설명하는 도면이다. 도 6의 (a)는, 묘화 장치의 주사 그리드(즉, 픽셀 ) 위에 배열된 설계 패턴 데이터를 도시한다. 패턴 데이터는, 0.25 nm 피치의 그리드 점(픽셀) 위에 설계된 20 nm×20 nm의 정사각형의 패턴 데이터이다. 주사 그리드에서, 그리드 점 간의 피치는 2.5 nm이다. 설계 그리드의 피치는 주사 그리드의 피치보다 작기 때문에, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 패턴 데이터는 주사 그리드 위에서 정밀하게 묘화될 수 없다. 따라서, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 각 그리드 점(픽셀)에 있어서의 패턴 데이터의 면적 밀도가 계산된다. 그 면적 밀도에 기초하여, 각 그리드 점의 노광량(도우즈)이 산출되고, 다중값 패턴 데이터가 생성된다. 도 6의 (b)에서는, 그리드 점당의 빔의 노광량이 10으로 설정되고, 그리드 점당의 패턴 데이터의 노광량은 8로 설정된다. 빔이 턴 온되는 그리드 점(노광량은 10)의 조밀(coarseness and fineness)에 의해 패턴 데이터를 표현하기 위해서는, 오차 확산법을 이용하여, 다중값 패턴 데이터가 2진값 패턴 데이터로 변환된다. 여기에서는, 도 6의 (e)에 나타내는 플로이드-스타인버그형(Floyd & Steinberg type)의 오차 확산법의 커널을 이용하는 2진화가 행해진다. 그러나, 도 6의 (f)에 나타내는 자비스-주디스-닌케형(Jarvis, Judice & Ninke type)의 커널 등의 다른 커널이 사용될 수 있다.
구체적으로는, 도 6의 (b)에 나타낸 다중값 패턴 데이터의 그리드에 대하여, 각 그리드 점의 값이 5보다 작으면, 그 그리드 점의 값은 0으로 설정되고, 그 값이 5 이상이면, 그 그리드 점의 값은 10으로 설정된다. 그 다음, 설정된 값과 원래의 값 간의 오차는 도 6의 (e)에 나타낸 오차 확산 커널에 의해 정해진 비율로 주위의 그리드 점에 분배된다. 처리는, 좌측 상단에 있는 그리드 점으로부터 시작해서 우측 하단에 있는 그리드 점까지, 래스터 주사의 순서대로 반복된다. 그 결과는 도 6의 (c)에 나타난다. 그 다음, 도 6의 (c)의 2진값 패턴 데이터에 기초하여 빔을 제어해서 묘화된 화상이 도 6의 (d)에 나타난다. 본 실시 형태에서, 빔 직경은, 2.5 nm×2.5 nm의 그리드 점에 비하여 충분히 크게 설정되고, 그리드 위의 조밀한 패턴은 평활화된다.
도 7의 (a), (b) 및 (c)는, 블랭커 어레이(6)가 구동될 때의 주사 그리드(픽셀)를 배열하는 예를 나타낸다. 도 7의 (a)는, 묘화 장치의 설계에 따른 주사 그리드(제1 그리드)를 나타내고, 도 7의 (b) 및 (c)는, 블랭커 어레이(6)의 구동에 의해 결정되는 실제의 주사 그리드(제2 그리드)를 나타낸다. 도 4 또는 도 5의 어느 블랭커 어레이의 구성에 있어서도, 주사 그리드의 게이트 구동 타이밍에 따라, 도 7의 (a)의 설계의 주사 그리드에 대하여 주주사 방향에 있어서의 위치 편차(즉, 변위) DX가 발생한다. 임의의 인접하는 2개의 행 사이에서의 위치 편차 DX의 편차량은, 블랭커 어레이의 회로 구성, 게이트 전극 수, 게이트의 순차 구동 지연 시간, 편향기 어레이(8)의 플라이백 편향 폭, 및 편향기 어레이(8)의 편향 속도 중 적어도 1개에 의존해서 정해질 수 있다. 위치 편차 DX의 편차량은, 임의의 인접하는 2개의 행 사이에서 반드시 일정하지는 않고, 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이, 편차량이 변동하는 구성이 가능하다.
도 8은, 본 실시 형태의 묘화 장치의 데이터 흐름도를 도시한다. 설계 패턴 데이터(101)는, 패턴 데이터 메모리(16)에 기억된 벡터 그래픽 패턴 데이터(즉, 26 mm×33 mm 내에 수용되는 샷에 대응하는 패턴 데이터)이다. 변환 처리(102)는, 데이터 변환용 계산기(17)에 의해 행해지고, 다음에 설명될 준비 처리를 포함할 수 있다.
준비 처리
우선, 설계 패턴 데이터(101)에 대하여, 광 근접 효과 보정이 행해진다. 이때, 패턴 데이터의 계조가 변경될 수 있다. 광 근접 효과 보정을 행해서 얻어진 데이터는, 스트라이프 묘화 영역 SA에 대응하는 스트라이프 단위로 분할된다. 본 실시 형태에서는, 인접하는 빔을 이용하여 이중 묘화(이중 노출)에 의해 스티칭(stitching)이 행해진다. 따라서, 양단 각각에 폭 0.1μm의 중복 영역을 부가해서, 폭 2.2μm의 중간 스트라이프 데이터를 생성한다(인접하는 스트라이프 데이터의 중복 부분은, 동일한 데이터일 수 있다).
중간 스트라이프 데이터는, 중간 데이터 메모리(18)에 중간 데이터(103)로서 기억된다. 이는, 설계 패턴 데이터에 대하여 행해지는 준비 처리이다. 중간 스트라이프 데이터는, 벡터 그래픽 데이터이다.
다중값 처리
이하에, 묘화 장치 내에 웨이퍼(10)가 투입된 후의 데이터 흐름도가 설명된다. 주 제어 유닛(19)은, 중간 스트라이프 데이터를 중간 데이터 메모리(18)로부터 버퍼 메모리 및 데이터 처리 회로(13)에 전송한다. 버퍼 메모리 및 데이터 처리 회로(13)는, 전송된 중간 스트라이프 데이터를 스트라이프 단위로 다중값 데이터(DATA)로서 기억한다. 여기서, 벡터 그래픽의 중간 스트라이프 데이터는, 묘화 장치의 그리드(픽셀) 좌표계에서의 다중값 패턴 데이터로 변환된다. 구체적으로는, 예를 들어, 각 그리드 점에 있어서의 중간 스트라이프 데이터의 면적 밀도, 각 스트라이프를 묘화하는 빔의 강도에 기초하는 보정 계수, 및 이중 묘화 영역에서의 도우즈(즉, 노광량) 보정 계수(기본적으로는 0.5)에 기초하여, 변환이 행해질 수 있다.
보정 처리
버퍼 메모리 및 데이터 처리 회로(13)는, 묘화와 병행하여, 각 스트라이프 내의 다중값 패턴 데이터에 대하여, 보정 처리(105)를 행한다. 처리는, 좌표 변환, 2진화 처리, 및 후술하는 직렬 데이터 변환을 포함한다.
좌표 변환
웨이퍼(10) 위의 샷에 대하여 중첩해서 묘화를 행하기 때문에, 미리 계측된 웨이퍼(10) 위의 샷 배열을 구하기 위해 필요한 정보(예를 들면, 신축 계수(배율 계수) βr, 회전 계수 θr 및 병진 계수 Ox, Oy)에 기초하여, 다음 식을 이용하여 좌표 변환을 행한다.
[식 1]
Figure pat00001
이 식에서, x 및 y는, 보정 전의 각 스트라이프에 대한 다중값 패턴 데이터의 좌표이고, x' 및 y'는, 보정 후의 각 스트라이프에 대한 다중값 패턴 데이터의 좌표이다. Ox 및 Oy는, 스트라이프에 대응하는 전자 빔의 설계 위치로부터의 위치 편차를 보정하기 위한 오프셋량을 포함할 수 있다.
2진화 처리
상기의 좌표 변환 후의 다중값 패턴 데이터를, 플로이드-스타인버그형의 오차 확산법을 사용해서 2진값 스트라이프 패턴 데이터(즉, 빔의 온/오프 신호)로 변환하는 처리에 대해서는, 도 9a 및 9b를 참조하여 설명한다. 이 처리는, 묘화의 순서대로 각 그리드 점(즉, 픽셀)과 각 행의 반복 처리를 포함한다. 따라서, 처리에 대해서는, 1개의 그리드 점의 처리에 대하여 중점을 두어서 설명한다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 처리에 입력될 그리드는, 도 7의 (a)를 참조하여 설명한 그리드(즉, 제1 그리드)이다. 출력될 그리드는, 도 7의 (b) 또는 (c)를 참조하여 설명한 블랭커 어레이의 액티브 매트릭스의 구동에 의해 결정되는 주사 그리드(즉, 제2 그리드)이다.
출력 1의 행의 그리드 점(즉, 픽셀) n의 다중값 데이터(제2 화상 데이터라고도 칭함)는, 대응하는 입력 1의 행의 그리드 점의 값(즉, 제1 화상 데이터라고도 칭해지는 픽셀값)으로부터, 도 9b에 나타내는 흐름도의 단계 A에서의 보간 처리에 의해 산출된다. 구체적으로는, 출력 그리드 점에서의 값은, 다음 식에서 구해진다.
출력 1 (n) = 입력 1 (n) × (1-dx) + 입력 1 (n+1) × dx
여기서, dx는 입력 그리드와 출력 그리드 간의 위치 편차 DX의 편차량의 그리드 피치 GX에 대한 비율이다. 시간 변조 방식의 도우즈(노광량) 제어를 행하면, 이하의 처리를 행하지 않고도, 출력 그리드 점의 값이, 블랭커 데이터로서 사용될 수 있다. 이에 반해, 공간 변조 방식의 도우즈 제어를 행하면, 출력 그리드 점의 값이, 오차 확산 처리에 의해 2진화된다. 우선, 단계 A°에서, 2진화를 행하고, 2진화에 의해 유도된 오차가 구해진다. 단계 B에서, 2진화에 의해 유도된 오차는, 도 6의 (e)의 오차 확산 커널을 사용해서 주위의 그리드 점에 분배된다. 이때, 도 6의 (e)의 오차 확산 커널에 대해 정사각형 또는 직사각형 그리드 배열을 전제로 하고 있기 때문에, 다음 행에의 오차 분배는, 출력 1의 그리드 배열에 대응하는 그리드 배열을 갖는 가상적인 출력 2'의 행에 대하여 행해진다.
단계 C에서, 출력 2'의 행의 그리드 점에 분배된 오차는, 출력 2'의 행과 입력 2의 행과의 사이의 그리드의 위치 편차 DX의 편차량에 기초하여 보간된 다음, 입력 2의 행의 그리드 점에 가산된다. 입력 2의 행의 2진화 처리에 대해서는, 가산에 의해 얻어진 값이 사용된다.
단계 D 및 E에서, 이상의 처리는, 행 내의 각 그리드 점에 대해서 순차적으로 행해지고, 단계 D 및 F에서, 전체 처리가 각 행에 대해서 반복된다. 따라서, 설계된 주사 그리드(즉, 제1 그리드)와 실제의 주사 그리드(즉, 제2 그리드) 간의 위치 편차가 보상된 블랭커 데이터가 생성된다. 따라서, 묘화된 패턴에 있어서의 위치 편차 또는 블러(예를 들어, 선 폭의 세선화)가 저감될 수 있어서, 묘화 데이터(즉, 설계 패턴 데이터)에 대한 정밀한 묘화의 장점을 갖는 묘화 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 실시 형태는, A) 입력 데이터를 출력 행의 그리드 점에 분배(즉, 보간)하는 처리, 및 C) 오차를 다음 입력 행의 그리드 점에 분배하는 처리를 포함하는 오차 확산 처리에 관한 단순한 처리를 행하는 구성을 추가하는 것만으로도 실현될 수 있다. 따라서, 묘화 장치의 제조 비용의 증가도 낮게 억제할 수 있다.
또한, 분배 비율 dx는, 블랭커 어레이 내의 게이트의 구동 타이밍의 편차에 의한 위치 편차 DX뿐만 아니라, 패턴 개구 어레이(5)의 제조 오차 등에 의한 빔 배열 오차에도 기초하여 정해질 수 있다. 따라서, 묘화의 정밀도가 더 개선될 수 있다. 2진화 처리는, 보정 처리의 마지막 스테이지에서 행해진다. 동시에, 액티브 매트릭스의 구동에 수반되는 주사 그리드의 위치 편차의 보상이 행해진다. 따라서, 마지막 스테이지 이전의 스테이지에서의 처리 시의 데이터는, 블랭커 어레이의 구성에 의존하지 않는 범용 데이터로서 취급될 수 있다. 따라서, 블랭커 어레이의 구성이 변경될 때에는, 2진화 처리만이 변경될 필요가 있다.
직렬 데이터 변환
다음에, 각 빔마다 2진화된 데이터는 묘화 순서대로 분류되어, 블랭커 데이터(106)를 생성한다. 이와 같이 생성된 블랭커 데이터(106)는 연속적으로 블랭킹 제어 회로(12)에 전송되고, 블랭킹 제어 회로(12)는 이 전송된 블랭커 데이터(106)를 블랭커 어레이(6)에 대응하는 제어 신호로 변환한다. 제어 신호는, 광 통신용 광 섬유(도시하지 않음)를 통해서 블랭커 어레이(6)에 공급된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 설계 패턴 데이터를 보간하면서 블랭커 데이터가 생성되기 때문에, 묘화 장치의 제조 비용 증가 및 용적의 증가가 저감될 수 있다. 따라서, 블랭커 어레이에 액티브 매트릭스 구동 방식을 채용하면서 묘화 데이터(즉, 설계 패턴 데이터)에 대한 정밀한 묘화의 장점을 갖는 묘화 장치가 제공될 수 있다.
제2 실시 형태는, 2진화 처리의 상세하게 있어서, 제1 실시 형태와는 상이하다. 도 10a 및 10b를 참조하여, 본 실시 형태의 2진화 처리를 설명한다. 제1 실시 형태와 공통되는 사항에 대해서는 설명을 생략한다.
출력 1의 행의 그리드 점(즉, 픽셀) n의 다중값 데이터(제2 화상 데이터라고도 칭함)는, 대응하는 입력 1의 행의 그리드 점의 값(즉, 제1 화상 데이터라고도 하는 픽셀값)으로부터 보간 처리에 의해 산출된다. 구체적으로는, 출력 그리드 점에서의 값은, 다음 식에서 구해진다.
출력 1 (n) = 입력 1 (n) × (1-dx) + 입력 1 (n+1) × dx
여기서, dx는 입력 그리드와 출력 그리드 간의 위치 편차 DX의 편차량의 그리드 피치 GX에 대한 비율이다. 공간 변조 방식의 도우즈 제어를 행하면, 출력 그리드 점의 다중값은 오차 확산 처리에 의해 2진화된다. 2진화에 의한 오차는, 주변의 그리드 점에 분배된다. 이때, 다음 행의 그리드 점에의 오차 분배는, 입력 2의 행에 대하여 직접 행해진다. 오차 분배에 사용하는 오차 확산 커널로서는, 도 6의 (e)의 커널과, 출력 1의 행과 입력 2의 행과의 사이의 그리드의 위치 편차 DX의 편차량에 대응하는 분배 비율 dx에 기초해서 얻어진 커널이 사용된다.
제2 실시 형태에서, 제1 실시 형태에 있어서의 2진화 처리의 단계 B 및 C는 1개의 단계(도 10b에 도시된 흐름도의 단계 B')에 통합된다. 따라서, 출력 2'을 위한 중간 버퍼가 제거될 수 있고 연산량이 저감될 수 있다. 도 7의 (c)의 경우에서와 같이, 행 간의 위치 편차 DX의 다른 편차량이 있을 경우에는, 다른 오차 확산 커널이 사용되어야 한다. 또한, 오차가 확산(분배)되는 그리드 점의 수가 증가하기 때문에, 오차 확산 커널의 크기가 커진다.
제3 실시 형태는, 2진화 처리의 상세에 있어서 제1 실시 형태와는 상이하다. 도 11a 및 11b를 참조하여, 본 실시 형태의 2진화 처리를 설명한다. 제1 실시 형태와 공통되는 사항에 대해서는 설명을 생략한다.
출력 1의 행의 그리드 점(즉, 픽셀) n의 다중값 데이터(제2 화상 데이터라고도 칭함)는, 대응하는 입력 1의 행의 그리드 점의 값(즉, 제1 화상 데이터라고도 하는 픽셀값)으로부터 보간 처리에 의해 산출된다. 구체적으로는, 출력 그리드 점에서의 값은, 다음 식에 의해 구해진다.
출력 1 (n) = 입력 1 (n) × (1-dx) + 입력 1 (n+1) × dx + 출력 1 (n)
여기서, dx는 입력 그리드와 출력 그리드와의 사이의 위치 편차 DX의 편차량의 그리드 피치 GX에 대한 비율이다. 이때, 출력 1의 행의 그리드 점에서는, 이전 행의 처리에서 확산된 오차가 미리 초기 값(즉, 상기 식의 최종 항)으로서 입력되어 있다. 공간 변조 방식의 도우즈 제어를 행하는 경우, 출력 그리드 점의 다중값은 오차 확산 처리에 의해 2진화된다. 2진화에 의한 오차는, 도 6의 (e)의 오차 확산 커널을 사용하여, 주변의 그리드 점에 분배된다. 이때, 도 6의 (e)의 오차 확산 커널에 대해 정사각형 또는 직사각형의 그리드 배열을 전제로 하고 있기 때문에, 다음 행의 그리드 점에의 오차의 분배는, 출력 1의 그리드 배열에 대응하는 그리드 배열을 갖는 가상적인 출력 2'의 행에 대하여 행해진다. 출력 2'의 행의 그리드 점에 분배된 오차는, 출력 1의 행과 출력 2의 행의 그리드의 위치 편차량 간의 차 ΔDX에 기초하여 보간된 다음, 도 11b의 흐름도의 단계 C´에서 출력 2의 행의 그리드 점에 가산된다.
본 실시 형태는, 2진화 처리에 의한 오차가 입력 그리드 점 대신에 출력 그리드 점에 확산된다는 점에서 제1 실시 형태와는 상이하다. 제1 실시 형태에서는, 오차가 다음 행의 입력 그리드 점에 확산된다. 따라서, 다음 행의 입력 그리드 점이 판독될 때까지는 다음 행이 처리될 수 없다. 이에 반해, 본 실시 형태에서는, 출력 그리드 점에 오차가 미리 확산되어 있다. 따라서, 다음 행의 처리가 즉시 개시될 수 있다.
제4 실시 형태는, 2진화 처리의 상세에 있어서, 제3 실시 형태와는 상이하다. 도 12a 및 12b를 참조하여, 본 실시 형태의 2진화 처리를 설명한다. 제3 실시 형태와 공통되는 사항에 대해서는 설명을 생략한다.
출력 1의 행의 그리드 점(즉, 픽셀) n의 다중값 데이터(제2 화상 데이터라고도 칭함)는, 대응하는 입력 1의 행의 그리드 점의 값(제1 화상 데이터라고도 하는 픽셀값)으로부터 보간 처리에 의해 산출된다. 구체적으로는, 출력 그리드 점의 값은, 다음 식에 의해 구해진다.
출력 1 (n) = 입력 1 (n) × (1-dx) + 입력 1 (n+1) × dx + 출력 1 (n)
여기서, dx는 입력 그리드와 출력 그리드와의 사이의 위치 편차 DX의 편차량의 그리드 피치 GX에 대한 비율이다. 출력 1의 행의 그리드 점에서는, 이전 행의 처리에서 확산된 오차가 미리 초기 값(즉, 상기 식의 최종 항)으로서 입력되어 있다. 공간 변조 방식의 도우즈 제어를 행하는 경우, 출력 그리드 점의 다중값은 오차 확산 처리에 의해 2진화된다. 2진화에 의한 오차는, 주변의 그리드 점에 분배된다. 이때, 다음 행에의 오차 분배는, 출력 2의 행에 대하여 직접 행해진다. 오차 분배에 있어서, 오차 확산 커널로서는, 도 6의 (e)의 커널과, 출력 1의 행과 출력 2의 행의 그리드의 위치 편차량 간의 차 ΔDX에 대응하는 분배 비율 dx에 기초해서 얻어진 커널이 사용된다.
본 실시 형태에서는, 제3 실시 형태에 있어서의 2진화 처리의 단계 B 및 C'가 1개의 단계(도 12b의 흐름도의 단계 B")에 통합된다. 따라서, 출력 2'를 위한 중간 버퍼가 제거될 수 있고, 연산량이 저감될 수 있다. 또한, 도 7의 (c)의 경우에서와 같이, 행 간의 위치 편차 DX의 다른 편차량이 있을 경우에는, 다른 오차 확산 커널이 사용되어야 한다. 또한, 오차가 확산(분배)되는 그리드 점의 수가 증가하기 때문에, 오차 확산 커널의 크기가 커진다.
본 발명의 제5 실시 형태에 관한 물품의 제조 방법은, 반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스, 및 미세 구조를 갖는 소자를 포함하는 물품을 제조하기에 적합하다. 상기 제조 방법은, 기판에 도포된 감광제 위에 묘화 장치를 사용해서 잠상 패턴을 형성하는 단계(즉, 기판에 묘화를 행하는 단계)와, 잠상 패턴이 형성된 기판을 현상하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제조 방법은, 산화, 성막, 증착, 도핑, 평탄화, 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩 및 패키징 등의 다른 공지의 처리를 포함할 수 있다. 본 실시 형태의 물품 제조 방법은, 종래의 방법에 비하여, 물품의 성능, 품질, 생산성 및 생산 비용 중 적어도 하나에 있어서 유리하다.
본 발명은 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 공개된 실시 형태에 한정되지 않는다는 것이 이해되어야한다. 다음의 청구 범위는 이러한 모든 변경과 동등한 구조와 기능을 포괄하도록 최광의의 해석에 따라야 한다.
상술한 실시 형태에 있어서, 설계된 주사 그리드(제1 그리드)와 실제의 주사 그리드(제2 그리드) 간의 위치 편차를 보상하기 위한 보간 처리로서, 선형(1차) 보간 처리가 행해지지만, 다른 보간 처리가 사용될 수 있다. 선형 보간 대신에, 보다 높은 차원의 다항식을 사용하는 다른 보간 처리 및 스플라인 보간 처리 등의, 다른 보간 함수를 사용하는 보간 처리가 행해질 수 있다.

Claims (9)

  1. 제1 그리드와 연관된 제1 화상 데이터에 기초하여 복수의 하전 입자 빔으로 기판 위에 묘화를 행하는 묘화 장치로서,
    복수의 블랭커를 각각 포함하는 복수의 열을 포함하는 블랭커 어레이;
    상기 블랭커 어레이에 의해 블랭킹되지 않은 상기 하전 입자 빔 중 하나 이상을 편향시켜, 이 편향된 빔이 상기 기판 위를 주사 방향으로 주사하도록 구성된 주사 편향기;
    상기 복수의 열의 각각에 대해 주기적으로 상기 블랭커 어레이를 순차 구동해서, 상기 주사 방향으로 상기 제1 그리드로부터 변위되는 상기 기판 위에 제2 그리드를 규정하도록 구성된 구동 회로; 및
    상기 제1 그리드와 연관된 상기 제1 화상 데이터에 대한 보간 처리를 행함으로써 상기 제2 그리드 위에 제2 화상 데이터를 생성하고, 상기 제2 화상 데이터에 기초하여 상기 구동 회로를 제어하도록 구성된 제어기
    를 포함하는 묘화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주사 편향기가, 상기 하전 입자 빔 중 하나 이상을 주주사 방향으로 편향하도록 구성되고,
    상기 구동 회로가, 상기 주주사 방향으로 상기 제1 그리드로부터 변위되는 상기 제2 그리드를 규정하도록 구성되는 묘화 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판을 유지해서 부주사 방향으로 이동되도록 구성된 스테이지를 더 포함하는 묘화 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어기가, 상기 제2 화상 데이터에 대한 오차 확산 처리를 더 행하도록 구성되는 묘화 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어기가, 상기 오차 확산 처리에 의해 오차가 발생하는 상기 제2 그리드 위의 그리드 점의 다음 행인, 상기 제1 그리드의 행의 그리드 점에 확산될 오차를 생성하고, 그에 대응하는 상기 제1 화상 데이터에 상기 생성된 오차를 확산하도록 구성되는 묘화 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제어기가, 상기 오차 확산 처리에 의해 오차가 발생하는 상기 제2 그리드 위의 그리드 점의 다음 행인, 상기 제2 그리드의 행의 그리드 점에 확산될 오차를 생성하고, 그에 대응하는 상기 제2 화상 데이터에 상기 생성된 오차를 확산하도록 구성되는 묘화 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어기가, 상기 제2 화상 데이터에 대한 상기 오차 확산 처리를 통해서 상기 제2 그리드 위에 확산된 오차에 대하여 보간 처리를 행함으로써 상기 제1 그리드의 다음 행의 상기 그리드 점에 확산될 오차를 생성하도록 구성되는 묘화 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어기가, 상기 제2 화상 데이터에 대한 상기 오차 확산 처리를 통해서 상기 제2 그리드 위에 확산된 오차에 대하여 보간 처리를 행함으로써 상기 제2 그리드의 다음 행의 상기 그리드 점에 확산될 오차를 생성하도록 구성되는 묘화 장치.
  9. 물품을 제조하는 방법으로서,
    묘화 장치를 사용하여 기판 위에 묘화를 행하는 단계; 및
    상기 물품을 제조하기 위해, 상기 묘화가 행해진 기판을 현상하는 단계를 포함하고,
    상기 묘화 장치가, 제1 그리드와 연관된 제1 화상 데이터에 기초하여 복수의 하전 입자 빔으로 상기 기판 위에 묘화를 행하도록 구성되고,
    상기 묘화 장치가,
    복수의 블랭커를 각각 포함하는 복수의 열을 포함하는 블랭커 어레이;
    상기 블랭커 어레이에 의해 블랭킹되지 않은 상기 하전 입자 빔 중 하나 이상을 편향시켜, 이 편향된 빔이 상기 기판 위를 주사 방향으로 주사하도록 구성된 주사 편향기;
    상기 복수의 열의 각각에 대해 주기적으로 상기 블랭커 어레이를 순차 구동해서, 상기 주사 방향으로 상기 제1 그리드로부터 변위되는 상기 기판 위에 제2 그리드를 규정하도록 구성된 구동 회로; 및
    상기 제1 그리드와 연관된 상기 제1 화상 데이터에 대한 보간 처리를 행함으로써 상기 제2 그리드 위에 제2 화상 데이터를 생성하고, 상기 제2 화상 데이터에 기초하여 상기 구동 회로를 제어하도록 구성된 제어기를 포함하는
    물품을 제조하는 방법.
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