KR20170032208A - 멀티 하전 입자빔 묘화 방법 및 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 - Google Patents

멀티 하전 입자빔 묘화 방법 및 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 태양의 멀티 하전 입자빔의 묘화 방법은, 멀티빔의 1 개의 빔 당의 시료의 단위 조사 영역마다, 1 회의 샷 당의 최대 조사 시간의 샷이 분할된, 동일한 단위 조사 영역에 연속으로 행해지는 복수의 분할 샷의 각 분할 샷을 멀티빔의 일괄 편향에 의해 전환 가능한 복수의 빔 중 적어도 1 개에 할당하고, 단위 조사 영역마다 상기 단위 조사 영역에 조사될 빔의 조사 시간을 연산하고, 단위 조사 영역마다 합계 조사 시간이 연산된 빔의 조사 시간에 상당하는 조합이 되도록 복수의 분할 샷의 각 분할 샷을 빔 ON으로 할지 빔 OFF로 할지를 결정하고, 멀티빔의 일괄 편향에 의해 복수의 빔을 전환하면서, 상기 단위 조사 영역에, 동일한 단위 조사 영역에 연속으로 행해지는 복수의 분할 샷 중 빔 ON이 되는 복수의 대응 분할 샷을 복수의 빔을 이용하여 행하는 것을 특징으로 한다.

Description

멀티 하전 입자빔 묘화 방법 및 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 {MULTI-CHARGED PARTICLE BEAM WRITING METHOD AND MULTI-CHARGED PARTICLE BEAM WRITING APPARATUS}
본 발명은 멀티 하전 입자빔 묘화 방법 및 멀티 하전 입자빔 묘화 장치에 관한 것으로, 예를 들면, 멀티빔 묘화에서의 빔 조사 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 미세화의 진전을 담당하는 리소그래피 기술은 반도체 제조 프로세스 중에서도 유일하게 패턴을 생성하는 매우 중요한 프로세스이다. 최근, LSI의 고집적화에 수반하여, 반도체 디바이스에 요구되는 회로 선폭은 해마다 미세화되고 있다. 여기서, 전자선(전자빔) 묘화 기술은 본질적으로 뛰어난 해상성을 가지고 있어, 웨이퍼 등에 전자선을 사용하여 묘화하는 것이 행해지고 있다.
예를 들면, 멀티빔을 사용한 묘화 장치가 있다. 1 개의 전자빔으로 묘화하는 경우에 비해, 멀티빔을 이용함으로써 한 번에 많은 빔을 조사할 수 있으므로 스루풋을 큰 폭으로 향상시킬 수 있다. 이러한 멀티빔 방식의 묘화 장치에서는, 예를 들면, 전자총으로부터 방출된 전자빔을 복수의 홀을 가진 마스크에 통과시켜 멀티빔을 형성하고, 각각 블랭킹 제어되어 차폐되지 않은 각 빔이 광학계로 축소되고, 편향기로 편향되어 시료 상의 원하는 위치로 조사된다.
멀티빔 묘화에서는, 개개의 빔의 조사량을 조사 시간에 따라 개별적으로 제어한다. 이러한 멀티빔 묘화에서는, 동일 위치를 조사하는 필요 조사 시간분의 샷을 복수 회의 조사 단계로 분할하고, 각 조사 단계를 동일한 빔으로 연속해서 시료에 조사한다고 하는 방법이 제안되고 있다(예를 들면, 일본특허공개공보 제2015-002189호 참조).
여기서, 멀티빔 묘화에서는 가공 정밀도의 한계에 의해 멀티빔을 성형하는 마스크의 복수의 홀의 개구 직경(애퍼처 직경)에 가공 오차가 발생한다. 이 때문에, 이러한 홀을 통과함으로써 성형되는 빔 직경에 오차가 발생한다. 따라서, 빔 전류량에 오차가 발생한다. 그 결과, 이러한 빔이 조사하는 도스량에도 오차가 발생한다. 동일한 홀을 통과한 복수의 빔으로 연속해서 시료에 조사해도 도스량 오차를 저감시키는 것은 곤란하다.
본 발명은 멀티빔을 성형하는 애퍼처 직경 오차에 기인하는 도스량 오차를 저감시키는 것이 가능한 멀티빔 묘화 방법 및 그 장치를 제공한다.
본 발명의 일 태양의 멀티 하전 입자빔의 묘화 방법은,
멀티빔의 1 개의 빔 당의 시료의 단위 조사 영역마다, 1 회의 샷 당의 최대 조사 시간의 샷이 분할된, 동일한 단위 조사 영역에 연속으로 행해지는 복수의 분할 샷의 각 분할 샷을 멀티빔의 일괄 편향에 의해 전환 가능한 복수의 빔 중 적어도 1 개에 할당하고,
단위 조사 영역마다 상기 단위 조사 영역에 조사될 빔의 조사 시간을 연산하고,
단위 조사 영역마다 합계 조사 시간이 연산된 빔의 조사 시간에 상당하는 조합이 되도록 복수의 분할 샷의 각 분할 샷을 빔 ON으로 할지 빔 OFF로 할지를 결정하고,
멀티빔의 일괄 편향에 의해 복수의 빔을 전환하면서, 상기 단위 조사 영역에, 동일한 단위 조사 영역에 연속으로 행해지는 복수의 분할 샷 중 빔 ON이 되는 복수의 대응 분할 샷을 복수의 빔을 이용하여 행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 태양의 멀티 하전 입자빔 묘화 장치는,
하전 입자빔에 의해 구성되는 멀티빔의 1 개의 빔 당의 시료의 단위 조사 영역마다, 1 회의 샷 당의 최대 조사 시간의 샷이 분할된, 동일한 단위 조사 영역에 연속으로 행해지는 복수의 분할 샷의 각 분할 샷을 상기 멀티빔의 일괄 편향에 의해 전환 가능한 복수의 빔 중 적어도 1 개에 할당하는 할당 처리 회로와,
단위 조사 영역마다 상기 단위 조사 영역에 조사될 빔의 조사 시간을 연산하는 조사 시간 연산 처리 회로와,
단위 조사 영역마다 합계 조사 시간이 연산된 상기 빔의 조사 시간에 상당하는 조합이 되도록 상기 복수의 분할 샷의 각 분할 샷을 빔 ON으로 할지 빔 OFF로 할지를 결정하는 결정 처리 회로와,
하전 입자빔원, 편향기 및 상기 시료를 재치하는 스테이지를 가지며, 상기 멀티빔의 일괄 편향에 의해 상기 복수의 빔을 전환하면서, 상기 단위 조사 영역에, 동일한 단위 조사 영역에 연속으로 행해지는 상기 복수의 분할 샷 중 빔 ON이 되는 복수의 대응 분할 샷을 상기 복수의 빔을 이용하여 행하도록, 상기 멀티빔을 이용하여 상기 시료에 패턴을 묘화하는 묘화 기구
를 구비한 것을 특징으로 한다.
도 1은 실시 형태 1에서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 2는 실시 형태 1에서의 성형 애퍼처 어레이 기판의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 3은 실시 형태 1에서의 블랭킹 애퍼처 어레이 기구의 일부를 나타내는 상면 개념도이다.
도 4는 실시 형태 1에서의 묘화 동작의 일례를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 실시 형태 1에서의 멀티빔의 조사 영역과 묘화 대상 화소의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 실시 형태 1에서의 멀티빔의 묘화 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 실시 형태 1에서의 개별 블랭킹 제어 회로와 공통 블랭킹 제어 회로의 내부 구성을 나타내는 개념도이다.
도 8은 실시 형태 1에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타내는 순서도이다.
도 9(a)와 도 9(b)는 실시 형태 1에서의 복수의 분할 샷의 도중에서의 빔 전환을 설명하기 위한 도면이다.
도 10(a)와 도 10(b)는 실시 형태 1에서의 복수의 분할 샷과 빔의 할당의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은 실시 형태 1에서의 분할 샷의 ON / OFF 결정 방법의 공정을 나타내는 순서도이다.
도 12는 실시 형태 1에서의 조사 시간 배열 데이터의 일부의 일례를 나타내는 도면이다.
도 13은 실시 형태 1에서의 1 샷 중의 복수의 분할 샷의 일부에 대한 빔 ON / OFF 전환 동작을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 14는 실시 형태 1에서의 블랭킹 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 15는 실시 형태 1에서의 묘화 방법의 변형예의 주요부 공정을 나타내는 순서도이다.
도 16은 실시 형태 1에서의 분할 샷의 ON / OFF 결정 방법의 변형예의 공정을 나타내는 순서도이다.
도 17(a)와 도 17(b)는 실시 형태 2의 비교예에서의 복수의 분할 샷과 빔의 할당의 일례를 나타내는 도면이다.
도 18(a)와 도 18(b)는 실시 형태 2에서의 복수의 분할 샷과 빔의 할당의 일례를 나타내는 도면이다.
도 19(a) 내지 도 19(d)는 실시 형태 3에서의 복수의 분할 샷의 도중에서의 빔 전환을 설명하기 위한 도면이다.
도 20(a)와 도 20(b)는 실시 형태 3에서의 복수의 분할 샷과 빔의 할당의 일례를 나타내는 도면이다.
도 21(a)와 도 21(b)는 각 실시 형태의 비교예에서의 노광 시퀀스의 일례를 나타내는 도면이다.
도 22(a) 내지 도 22(c)는 각 실시 형태를 비교한 노광 시퀀스의 일례를 나타내는 도면이다.
도 23은 실시 형태 1에서의 2 개의 빔 전환에 의해 묘화한 경우의 각 빔 노광 시간을 비교한 일례를 나타내는 도면이다.
도 24는 실시 형태 1의 변형예에서 3 개의 빔 전환에 의해 묘화한 경우의 각 빔 노광 시간을 비교한 일례를 나타내는 도면이다.
이하, 실시 형태에서는 하전 입자빔의 일례로서 전자빔을 이용한 구성에 대해 설명한다. 단, 하전 입자빔은 전자빔에 한정되지 않으며, 이온빔 등의 하전 입자를 이용한 빔이어도 상관없다.
실시 형태 1.
도 1은 실시 형태 1에서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도이다. 도 1에서 묘화 장치(100)는 묘화 기구(150)와 제어부(160)를 구비하고 있다. 묘화 장치(100)는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치의 일례이다. 묘화 기구(150)는 전자 경통(102)과 묘화실(103)을 구비하고 있다. 전자 경통(102) 내에는 전자총(201), 조명 렌즈(202), 성형 애퍼처 어레이 기판(203), 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204), 축소 렌즈(205), 공통 블랭킹용의 편향기(212), 제한 애퍼처 기판(206), 대물 렌즈(207) 및 편향기(208, 209)가 배치되어 있다. 묘화실(103) 내에는 XY 스테이지(105)가 배치된다. XY 스테이지(105) 상에는, 묘화 시에는 묘화 대상 기판이 되는 마스크 등의 시료(101)가 배치된다. 시료(101)에는 반도체 장치를 제조할 때의 노광용 마스크, 혹은 반도체 장치가 제조되는 반도체 기판(실리콘 웨이퍼) 등이 포함된다. 또한, 시료(101)에는 레지스트가 도포된 아직 아무것도 묘화되지 않은 마스크 블랭크스가 포함된다. XY 스테이지(105) 상에는 또한 XY 스테이지(105)의 위치 측정용의 미러(210)가 배치된다.
제어부(160)는 제어 계산기(110), 메모리(112), 편향 제어 회로(130), 로직 회로(131), 디지털 · 아날로그 변환(DAC) 앰프 유닛(132, 134), 스테이지 제어부(138), 스테이지 위치 측정부(139) 및 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(140, 142)를 가지고 있다. 제어 계산기(110), 메모리(112), 편향 제어 회로(130), 스테이지 제어부(138), 스테이지 위치 측정부(139) 및 기억 장치(140, 142)는 도시하지 않은 버스를 개재하여 서로 접속되어 있다. 기억 장치(140)(기억부)에는 묘화 데이터가 묘화 장치(100)의 외부로부터 입력되어 저장되어 있다. 편향 제어 회로(130)에는 로직 회로(131), DAC 앰프 유닛(132, 134) 및 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)가 도시하지 않은 버스를 개재하여 접속되어 있다. 또한, 로직 회로(131)는 편향기(212)에 접속된다. 스테이지 위치 측정부(139)는 레이저광을 XY 스테이지(105) 상의 미러(210)에 조사하고, 미러(210)로부터의 반사광을 수광한다. 그리고, 이러한 반사광의 정보를 이용하여 XY 스테이지(105)의 위치를 측정한다.
제어 계산기(110) 내에는 패턴 면적 밀도(ρ) 연산부(60), 근접 효과 보정 조사 계수(Dp) 연산부(62), 화소 내 패턴 면적 밀도(ρ') 연산부(64), 조사량(D) 연산부(66), 조사 시간(t) 연산부(68), 배열 가공부(70), 특정부(72), 특정부(74), 할당부(76), 소트 처리부(78), 계조치(N) 산출부(86), 결정부(88), 데이터 생성부(90), 판정부(92), 빔 시프트 처리부(94), 판정부(96), 가산부(98), 전송 처리부(82) 및 묘화 제어부(84)가 배치되어 있다. 패턴 면적 밀도(ρ) 연산부(60), 근접 효과 보정 조사 계수(Dp) 연산부(62), 화소 내 패턴 면적 밀도(ρ') 연산부(64), 조사량(D) 연산부(66), 조사 시간(t) 연산부(68), 배열 가공부(70), 특정부(72), 특정부(74), 할당부(76), 소트 처리부(78), 계조치(N) 산출부(86), 결정부(88), 데이터 생성부(90), 판정부(92), 빔 시프트 처리부(94), 판정부(96), 가산부(98), 전송 처리부(82) 및 묘화 제어부(84)와 같은 각 ‘~ 부’는 처리 회로를 포함하며, 그 처리 회로에는 전기 회로, 컴퓨터, 프로세서, 회로 기판, 양자 회로 혹은 반도체 장치 등이 포함된다. 또한, 각 ‘~ 부’는 공통되는 처리 회로(동일한 처리 회로)를 이용해도 된다. 혹은, 상이한 처리 회로(별도의 처리 회로)를 이용해도 된다. 패턴 면적 밀도(ρ) 연산부(60), 근접 효과 보정 조사 계수(Dp) 연산부(62), 화소 내 패턴 면적 밀도(ρ') 연산부(64), 조사량(D) 연산부(66), 조사 시간(t) 연산부(68), 배열 가공부(70), 특정부(72), 특정부(74), 할당부(76), 소트 처리부(78), 계조치(N) 산출부(86), 결정부(88), 데이터 생성부(90), 판정부(92), 빔 시프트 처리부(94), 판정부(96), 가산부(98), 전송 처리부(82) 및 묘화 제어부(84)에 입출력되는 정보 및 연산 중인 정보는 메모리(112)에 그때마다 저장된다.
여기서, 도 1에서는 실시 형태 1을 설명함에 있어서 필요한 구성을 기재하고 있다. 묘화 장치(100)에 있어서 통상적으로 필요한 그 외의 구성을 구비하고 있어도 상관없다.
도 2는 실시 형태 1에서의 성형 애퍼처 어레이 기판의 구성을 나타내는 개념도이다. 도 2에서 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에는 세로(y 방향) m 열 × 가로(x 방향) n 열(m, n ≥ 2)의 홀(개구부)(22)이 소정의 배열 피치로 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 도 2에서는 예를 들면, 가로세로(x, y 방향)로 512 × 512 열의 홀(22)이 형성된다. 각 홀(22)은 모두 동일한 치수 형상의 직사각형으로 형성된다. 혹은, 동일한 외경의 원형이어도 상관없다. 이들 복수의 홀(22)을 전자빔(200)의 일부가 각각 통과함으로써 멀티빔(20)이 형성되게 된다. 여기서는 가로세로(x, y 방향)가 모두 2 열 이상인 홀(22)이 배치된 예를 나타냈으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 가로세로(x, y 방향) 중 어느 일방이 복수 열이고 타방은 1 열 뿐이어도 상관없다. 또한, 홀(22)의 배열의 방법은 도 2와 같이 가로세로가 격자 형상으로 배치되는 경우에 한정되지 않는다. 예를 들면, 세로 방향(y 방향) k 단째의 열과 k + 1 단째의 열의 홀끼리가 가로 방향(x 방향)으로 치수(a)만큼 이동하여 배치되어도 된다. 마찬가지로, 세로 방향(y 방향) k + 1 단째의 열과 k + 2 단째의 열의 홀끼리가 가로 방향(x 방향)으로 치수(b)만큼 이동하여 배치되어도 된다.
도 3은 실시 형태 1에서의 블랭킹 애퍼처 어레이 기구의 일부를 나타내는 상면 개념도이다. 또한, 도 3에서 전극(24, 26)과 제어 회로(41)의 위치 관계는 일치시켜 기재하지 않았다. 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 도 2에 나타낸 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 각 홀(22)에 대응되는 위치에 멀티빔의 각각의 빔 통과용의 통과홀(25)(개구부)이 개구된다. 그리고, 각 통과홀(25)의 근방 위치에 해당하는 통과홀(25)을 사이에 두고 블랭킹 편향용의 전극(24, 26)의 조(블랭커 : 블랭킹 편향기)가 각각 배치된다. 또한, 각 통과홀(25)의 근방에는, 각 통과홀(25)용의 예를 들면 전극(24)에 편향 전압을 인가하는 제어 회로(41)(로직 회로)가 배치된다. 각 빔용의 2 개의 전극(24, 26)의 타방(예를 들면, 전극(26))은 접지된다. 또한, 각 제어 회로(41)는 제어 신호용의 예를 들면 1 비트의 배선이 접속된다. 각 제어 회로(41)는 예를 들면 1 비트의 배선 외에 클록 신호선 및 전원용의 배선 등이 접속된다. 멀티빔을 구성하는 각각의 빔마다 전극(24, 26)과 제어 회로(41)에 의한 개별 블랭킹 기구(47)가 구성된다. 편향 제어 회로(130)로부터 각 제어 회로(41)용의 제어 신호가 출력된다. 각 제어 회로(41) 내에는 후술하는 시프트 레지스터가 배치되며, 예를 들면 n × m 개의 멀티빔 중 1 열분의 제어 회로 내의 시프트 레지스터가 직렬로 접속된다. 그리고, 예를 들면 n × m 개의 멀티빔 중 1 열분의 제어 신호가 시리즈로 송신되고, 예를 들면 n 회의 클록 신호에 의해 각 빔의 제어 신호가 대응되는 제어 회로(41)에 저장된다.
각 통과홀을 통과하는 전자빔(20)은 각각 독립적으로 쌍이 되는 2 개의 전극(24, 26)에 인가되는 전압에 의해 편향된다. 이러한 편향에 의해 블랭킹 제어된다. 멀티빔 중 대응 빔을 각각 블랭킹 편향시킨다. 이와 같이, 복수의 블랭커가 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 홀(22)(개구부)을 통과한 멀티빔 중 각각 대응되는 빔의 블랭킹 편향을 행한다.
도 4는 실시 형태 1에서의 묘화 동작의 일례를 설명하기 위한 개념도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 시료(101)의 묘화 영역(30)은 예를 들면 y 방향을 향해 소정의 폭으로 직사각형 형상의 복수의 스트라이프 영역(32)으로 가상 분할된다. 먼저, XY 스테이지(105)를 이동시켜 제1 번째의 스트라이프 영역(32)의 좌단, 혹은 더 좌측의 위치에 1 회의 멀티빔(20)의 조사로 조사 가능한 조사 영역(34)이 위치하도록 조정하고, 묘화가 개시된다. 제1 번째의 스트라이프 영역(32)을 묘화할 때에는, XY 스테이지(105)를 예를 들면 -x 방향으로 이동시킴으로써 상대적으로 x 방향으로 묘화를 진행시켜 간다. XY 스테이지(105)는 예를 들면 등속으로 연속 이동시킨다. 제1 번째의 스트라이프 영역(32)의 묘화 종료 후, 스테이지 위치를 -y 방향으로 이동시켜 제2 번째의 스트라이프 영역(32)의 우단, 혹은 더 우측의 위치에 조사 영역(34)이 상대적으로 y 방향에 위치하도록 조정하고, 이번에는 XY 스테이지(105)를 예를 들면 x 방향으로 이동시킴으로써 -x 방향을 향해 동일하게 묘화를 행한다. 제3 번째의 스트라이프 영역(32)에서는 x 방향을 향해 묘화하고, 제4 번째의 스트라이프 영역(32)에서는 -x 방향을 향해 묘화하는 것과 같이 교호로 방향을 변경하면서 묘화함으로써 묘화 시간을 단축시킬 수 있다. 단, 이러한 교호로 방향을 변경하면서 묘화하는 경우에 한정되지 않으며, 각 스트라이프 영역(32)을 묘화할 때 동일한 방향을 향해 묘화를 진행시키도록 해도 상관없다. 1 회의 샷(후술하는 분할 샷의 합계)으로는, 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 각 홀(22)을 통과함으로써 형성된 멀티빔에 의해 최대 각 홀(22)과 동일 수의 복수의 샷 패턴이 한 번에 형성된다.
도 5는 실시 형태 1에서의 멀티빔의 조사 영역과 묘화 대상 화소의 일례를 나타내는 도면이다. 도 5에서 스트라이프 영역(32)은 예를 들면 멀티빔의 빔 사이즈로 메쉬 형상의 복수의 메쉬 영역으로 분할된다. 이러한 각 메쉬 영역이 묘화 대상 화소(36)(단위 조사 영역 혹은 묘화 위치)가 된다. 묘화 대상 화소(36)의 사이즈는 빔 사이즈에 한정되지 않으며, 빔 사이즈와는 관계 없이 임의의 크기로 구성되는 것이어도 상관없다. 예를 들면, 빔 사이즈의 1/n(n은 1 이상의 정수)의 사이즈로 구성되어도 상관없다. 도 5의 예에서는 시료(101)의 묘화 영역이 예를 들면 y 방향으로 1 회의 멀티빔(20)의 조사로 조사 가능한 조사 영역(34)(묘화 필드)의 사이즈와 실질적으로 동일한 폭 사이즈로 복수의 스트라이프 영역(32)으로 분할된 경우를 나타내고 있다. 또한, 스트라이프 영역(32)의 폭은 이에 한정되지 않는다. 조사 영역(34)의 n 배(n은 1 이상의 정수)의 사이즈이면 적합하다. 도 5의 예에서는 512 × 512 열의 멀티빔인 경우를 나타내고 있다. 그리고, 조사 영역(34) 내에 1 회의 멀티빔(20)의 조사로 조사 가능한 복수의 화소(28)(빔의 묘화 위치)가 나타나 있다. 바꾸어 말하면, 인접하는 화소(28) 간의 피치가 멀티빔의 각 빔 간의 피치가 된다. 도 5의 예에서는 인접하는 4 개의 화소(28)로 둘러싸이고 또한 4 개의 화소(28) 중 1 개의 화소(28)를 포함하는 정사각형의 영역에서 1 개의 그리드(29)를 구성한다. 도 5의 예에서는, 각 그리드(29)는 4 × 4 화소로 구성되는 경우를 나타내고 있다.
도 6은 실시 형태 1에서의 멀티빔의 묘화 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 6에서는 도 5에서 나타낸 스트라이프 영역(32)을 묘화하는 멀티빔 중 y 방향 3 단째의 좌표(1, 3), (2, 3), (3, 3), ···, (512, 3)의 각 빔으로 묘화하는 그리드의 일부를 나타내고 있다. 도 6의 예에서는 예를 들면, XY 스테이지(105)가 8 빔 피치분의 거리를 이동하는 동안에 4 개의 화소를 묘화(노광)하는 경우를 나타내고 있다. 이러한 4 개의 화소를 묘화(노광)하는 동안, 조사 영역(34)이 XY 스테이지(105)의 이동에 의해 시료(101)와의 상대 위치가 이탈되지 않도록, 편향기(208)에 의해 멀티빔(20) 전체를 일괄 편향시킴으로써 조사 영역(34)을 XY 스테이지(105)의 이동에 추종시킨다. 바꾸어 말하면, 트래킹 제어가 행해진다. 도 6의 예에서는 8 빔 피치분의 거리를 이동하는 동안에 4 개의 화소를 묘화(노광)함으로써 1 회의 트래킹 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)에 출력된다. 제어 계산기(110) 내에서는 묘화 제어부(84)가 이러한 XY 스테이지(105)의 위치 정보를 편향 제어 회로(130)에 출력한다. 편향 제어 회로(130) 내에서는 XY 스테이지(105)의 이동에 맞추어 XY 스테이지(105)의 이동에 추종하도록 빔 편향시키기 위한 편향량 데이터(트래킹 편향 데이터)를 연산한다. 디지털 신호인 트래킹 편향 데이터는 DAC 앰프(134)에 출력되고, DAC 앰프(134)는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한 후 증폭시켜 트래킹 편향 전압으로서 편향기(208)에 인가한다.
그리고, 묘화 기구(150)는 당해 샷(후술하는 분할 샷 합계)에서의 멀티빔의 각 빔의 각각의 조사 시간 중 최대 묘화 시간(Ttr) 내의 각각의 화소(36)에 대응되는 묘화 시간동안 각 화소(36)에 멀티빔(20) 중 ON 빔의 각각 대응되는 빔을 조사한다. 실시 형태 1에서는, 1 회분의 샷을 후술하는 복수의 분할 샷으로 나누고, 1 회분의 샷의 동작 중에 이러한 복수의 분할 샷을 행한다. 또한 실시 형태 1에서는, 각 화소(36)에 이러한 복수의 분할 샷을 행할 때, 도중에 빔을 전환하여 나머지의 분할 샷을 행한다. 우선은 복수의 분할 샷을 1 회분의 샷으로 가정하고, 각 샷의 동작을 다음에 설명한다.
도 6의 예에서는, 좌표(1, 3)의 빔(1)(기준빔)과 후술하는 전환빔에 의해 시각 t = 0에서 t = 최대 묘화 시간(Ttr)까지의 동안에 주목 그리드(29)의 예를 들면 최하단 오른쪽에서 1 번째의 화소에 1 샷째의 복수의 분할 샷의 빔의 조사가 행해진다. 예를 들면, 복수의 분할 샷 중 전반의 분할 샷은 빔(1)로 조사하고, 도중에 빔이 전환되어 나머지의 분할 샷은 전환빔에 의해 빔 조사가 행해진다. 혹은, 복수의 분할 샷 중 전반의 분할 샷은 전환빔으로 조사하고, 도중에 빔이 전환되어 나머지의 분할 샷은 빔(1)에 의해 빔 조사가 행해진다. 도 6에서는 전환 후의 상태는 생략하였다. 시각 t = 0에서 t = Ttr까지의 동안에 XY 스테이지(105)는 예를 들면 2 빔 피치분만큼 -x 방향으로 이동한다. 그 동안 트래킹 동작은 계속되고 있다.
당해 샷의 빔 조사 개시로부터 당해 샷의 최대 묘화 시간(Ttr)이 경과한 후, 편향기(208)에 의해 트래킹 제어를 위한 빔 편향을 계속하면서, 트래킹 제어를 위한 빔 편향과는 별도로 편향기(209)에 의해 멀티빔(20)을 일괄적으로 편향시킴으로써 각 빔의 묘화 위치(전회의 묘화 위치)를 다음의 각 빔의 묘화 위치(금회의 묘화 위치)로 시프트한다. 도 6의 예에서는, 시각 t = Ttr이 된 시점에서, 주목 그리드(29)의 최하단 오른쪽에서 1 번째의 화소에서 밑에서부터 2 단째이며 오른쪽에서 1 번째의 화소로 묘화 대상 화소를 시프트한다. 그 동안에도 XY 스테이지(105)는 정속 이동하고 있으므로 트래킹 동작은 계속되고 있다.
그리고, 트래킹 제어를 계속하면서 시프트된 각 빔의 묘화 위치에 당해 샷의 최대 묘화 시간(Ttr) 내의 각각 대응되는 묘화 시간동안 멀티빔(20) 중 ON 빔의 각각 대응되는 빔을 조사한다. 도 6의 예에서는, 좌표(1, 3)의 빔(1)과 후술하는 전환빔에 의해 시각 t = Ttr에서 t = 2Ttr까지의 동안에 주목 그리드(29)의 예를 들면 밑에서부터 2 단째이며 오른쪽에서 1 번째의 화소에 2 샷째의 빔의 조사가 행해진다. 시각 t = Ttr에서 t = 2Ttr까지의 동안에 XY 스테이지(105)는 예를 들면 2 빔 피치분만큼 -x 방향으로 이동한다. 그 동안 트래킹 동작은 계속되고 있다.
도 6의 예에서는, 시각 t = 2Ttr이 된 시점에서, 주목 그리드(29)의 밑에서부터 2 단째이며 오른쪽에서 1 번째의 화소에서 밑에서부터 3 단째이며 오른쪽에서 1 번째의 화소로 편향기(209)에 의한 멀티빔의 일괄 편향에 의해 묘화 대상 화소를 시프트한다. 그 동안에도 XY 스테이지(105)는 이동하고 있으므로 트래킹 동작은 계속되고 있다. 그리고, 좌표(1, 3)의 빔(1)과 전환빔에 의해 시각 t = 2Ttr에서 t = 3Ttr까지의 동안에 주목 그리드(29)의 예를 들면 밑에서부터 3 단째이며 오른쪽에서 1 번째의 화소에 3 샷째의 빔의 조사가 행해진다. 시각 t = 2Ttr에서 t = 3Ttr까지의 동안에 XY 스테이지(105)는 예를 들면 2 빔 피치분만큼 -x 방향으로 이동한다. 그 동안 트래킹 동작은 계속되고 있다. 시각 t = 3Ttr이 된 시점에서, 주목 그리드(29)의 밑에서부터 3 단째이며 오른쪽에서 1 번째의 화소에서 밑에서부터 4 단째이며 오른쪽에서 1 번째의 화소로 편향기(209)에 의한 멀티빔의 일괄 편향에 의해 묘화 대상 화소를 시프트한다. 그 동안에도 XY 스테이지(105)는 이동하고 있으므로 트래킹 동작은 계속되고 있다. 그리고, 좌표(1, 3)의 빔(1)과 전환빔에 의해 시각 t = 3Ttr에서 t = 4Ttr까지의 동안에 주목 그리드(29)의 예를 들면 밑에서부터 4 단째이며 오른쪽에서 1 번째의 화소에 4 샷째의 빔의 조사가 행해진다. 시각 t = 3Ttr에서 t = 4Ttr까지의 동안에 XY 스테이지(105)는 예를 들면 2 빔 피치분만큼 -x 방향으로 이동한다. 그 동안 트래킹 동작은 계속되고 있다. 이상에 의해, 주목 그리드(29)의 오른쪽에서 1 번째의 화소열의 묘화가 종료된다.
도 6의 예에서는, 첫 회 위치에서 3 회 시프트된 후의 각 빔의 묘화 위치에 빔을 전환하면서 각각 대응되는 빔을 조사한 후, DAC 앰프 유닛(134)은 트래킹 제어용의 빔 편향을 리셋함으로써 트래킹 위치를 트래킹 제어가 개시된 트래킹 개시 위치로 되돌린다. 바꾸어 말하면, 트래킹 위치를 스테이지 이동 방향과 반대 방향으로 되돌린다. 도 6의 예에서는, 시각 t = 4Ttr이 된 시점에서, 주목 그리드(29)의 트래킹을 해제하고 x 방향으로 8 빔 피치분 이동된 주목 그리드로 빔을 되돌린다. 또한, 도 6의 예에서는 좌표(1, 3)의 빔(1)에 대해 설명하였으나, 그 외의 좌표의 빔에 대해서도 각각의 대응되는 그리드에 대하여 동일하게 묘화가 행해진다. 즉, 좌표(n, m)의 빔은 t = 4Ttr의 시점에서 대응되는 그리드에 대하여 오른쪽에서 1 번째의 화소열의 묘화가 종료된다. 예를 들면, 좌표(2, 3)의 빔(2)은 도 6의 빔(1)용의 주목 그리드(29)의 -x 방향으로 인접하는 그리드에 대하여 오른쪽에서 1 번째의 화소열의 묘화가 종료된다.
또한, 각 그리드의 오른쪽에서 1 번째의 화소열의 묘화는 종료되었으므로, 트래킹 리셋한 후에 차회의 트래킹 사이클에서 먼저 편향기(209)는 각 그리드의 밑에서부터 1 단째이며 오른쪽에서 2 번째의 화소에 각각 대응되는 빔의 묘화 위치를 맞추도록(시프트하도록) 편향시킨다.
이상과 같이 동일한 트래킹 사이클 중에는 편향기(208)에 의해 조사 영역(34)을 시료(101)에 대하여 상대 위치가 동일한 위치가 되도록 제어된 상태로 편향기(209)에 의해 1 화소씩 시프트시키면서 각 샷(복수의 분할 샷)을 행한다. 그리고, 트래킹 사이클이 1 사이클 종료된 후, 조사 영역(34)의 트래킹 위치를 되돌린 후에 도 4의 하단에 나타낸 바와 같이 예를 들면 1 화소 이동된 위치에 1 회째의 샷 위치를 맞추고, 다음의 트래킹 제어를 행하면서 편향기(209)에 의해 1 화소씩 시프트시키면서 각 샷을 행한다. 스트라이프 영역(32)의 묘화 중에 이러한 동작을 반복함으로써, 조사 영역(34a ~ 34o)과 같은 식으로 순차적으로 조사 영역(34)의 위치가 이동해 가고, 당해 스트라이프 영역의 묘화를 행해 간다.
도 7은 실시 형태 1에서의 개별 블랭킹 제어 회로와 공통 블랭킹 제어 회로의 내부 구성을 나타내는 개념도이다. 도 7에서 묘화 장치(100) 본체 내의 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)에 배치된 개별 블랭킹 제어용의 각 로직 회로(41)에는 시프트 레지스터(40), 레지스터(42), AND 연산기(44) 및 앰프(46)가 배치된다. 또한, AND 연산기(44)에 대해서는 생략해도 상관없다. 실시 형태 1에서는 종래에 예를 들면 10 비트의 제어 신호에 의해 제어되던 각 빔용의 개별 블랭킹 제어를 예를 들면 1 비트의 제어 신호에 의해 제어한다. 즉, 시프트 레지스터(40), 레지스터(42) 및 AND 연산기(44)에는 1 비트의 제어 신호가 입출력된다. 제어 신호의 정보량이 적음으로써 제어 회로의 설치 면적을 줄일 수 있다. 바꾸어 말하면, 설치 스페이스가 좁은 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204) 상에 로직 회로를 배치하는 경우에도 보다 작은 빔 피치로 보다 많은 빔을 배치할 수 있다. 이는 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)를 투과하는 전류량을 증가시키며, 즉 묘화 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 공통 블랭킹용의 편향기(212)에는 앰프가 배치되고, 로직 회로(131)에는 레지스터(50) 및 카운터(52)가 배치된다. 이는, 동시에 복수의 상이한 제어를 행하는 것이 아니라 ON / OFF 제어를 행하는 1 회로이면 되기 때문에, 고속으로 응답시키기 위한 회로를 배치하는 경우에도 설치 스페이스, 회로의 사용 전류의 제한의 문제가 발생하지 않는다. 따라서 이 앰프는 블랭킹 애퍼처 상에 실현 가능한 앰프보다 현격히 고속으로 동작한다. 이 앰프는 예를 들면 10 비트의 제어 신호에 의해 제어한다. 즉, 레지스터(50) 및 카운터(52)에는 예를 들면 10 비트의 제어 신호가 입출력된다.
실시 형태 1에서는, 전술한 개별 블랭킹 제어용의 각 로직 회로(41)에 의한 빔 ON / OFF 제어와, 멀티빔 전체를 일괄적으로 블랭킹 제어하는 공통 블랭킹 제어용의 로직 회로(131)에 의한 빔 ON / OFF 제어의 양방을 이용하여 각 빔의 블랭킹 제어를 행한다.
도 8은 실시 형태 1에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타내는 순서도이다. 도 8에서 실시 형태 1에서의 묘화 방법은 1 회분의 샷마다 화소마다의 기준빔 특정 공정(S102)과, 전환빔 특정 공정(S104)과, 분할 샷 할당 공정(S106)과, 소트 처리 공정(S108)과, 조사 시간 연산 공정(S110)과, 계조치(N) 산출 공정(S112)과, 분할 샷 ON / OFF 결정 공정(S114)과, 조사 시간 배열 데이터 생성 공정(S116)과, 조사 시간 배열 데이터 가공 공정(S118)과, k 번째 데이터 전송 공정(S122)과, 판정 공정(S124)과, 빔 전환 공정(S126)과, k 번째 분할 샷 공정(S128)과, 판정 공정(S130)과, 가산 공정(S132)과 같은 일련의 공정을 실시한다.
화소마다의 기준빔 특정 공정(S102)으로서, 특정부(72)는 화소(36)마다 당해 화소에 빔을 조사할 기준빔을 특정한다. 멀티빔 묘화에서는 도 4 ~ 도 6에서 설명한 바와 같이 화소를 이동시키면서 트래킹 사이클을 반복함으로써 스트라이프 영역(30)의 묘화를 진행시켜 간다. 어느 화소(36)를 멀티빔 중 어느 빔이 담당할지는 묘화 시퀀스에 의해 정해진다. 특정부(70)는 화소(36)마다 묘화 시퀀스에 의해 정해진 당해 화소(36)의 빔을 기준빔으로서 특정한다. 도 6의 예에서는, 예를 들면 좌표(1, 3)의 빔(1)이 당해 샷(복수의 분할 샷)에서의 주목 그리드(29)의 최하단 오른쪽에서 1 번째의 화소의 기준빔으로서 특정되게 된다.
전환빔 특정 공정(S104)으로서, 특정부(74)는 화소(36)마다 멀티빔의 일괄 편향에 의해 전환 가능한 빔을 당해 화소에 빔을 조사할 전환빔으로서 특정한다.
도 9(a)와 도 9(b)는 실시 형태 1에서의 복수의 분할 샷의 도중에서의 빔 전환을 설명하기 위한 도면이다. 도 9(a)의 예에서는, 5 × 5의 멀티빔(20)을 이용하여 시료에 멀티빔(20)을 샷하는 경우의 일례를 나타내고 있다. 예를 들면, 주목 그리드(29)의 최상단 왼쪽에서 1 번째의 화소(36)를 멀티빔(20) 중 빔(a)이 기준빔으로서 담당하는 경우를 나타내고 있다. 빔(a)은 한 번에 조사 가능한 조사 영역(34)을 조사하는 5 × 5의 멀티빔(20) 중 위에서 2 단째 왼쪽에서 2 열째의 빔을 나타낸다. 복수의 분할 샷 중 예를 들면 1 번째의 분할 샷 ~ 8 번째의 분할 샷을 빔(a)이 담당하여 행한 후, 5 × 5의 멀티빔(20)을 편향기(209)에 의해 1 빔 피치분만큼 도 9(a)가 나타내는 상방으로 일괄 편향에 의해 빔 조사 위치를 시프트한다. 이에 따라, 도 9(b)에 나타낸 바와 같이 주목 그리드(29)의 최상단 왼쪽에서 1 번째의 화소(36)는 빔(a)에서 빔(b)으로 전환된다. 그리고, 복수의 분할 샷 중 나머지의 분할 샷을 빔(b)이 담당한다. 이에 따라, 주목 그리드(29)의 최상단 왼쪽에서 1 번째의 화소(36)는 빔(a)과 빔(b)의 2 개의 빔에 의해 다중 노광되게 된다. 빔(a)을 성형하는 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 홀(22)(애퍼처)의 직경이 설계값에 대하여 가공 오차가 발생한 경우에도 빔(b)을 중첩하여 조사함으로써 빔 전류량의 오차를 평균화할 수 있다. 그 결과, 당해 화소로의 도스량 오차를 저감시킬 수 있다. 예를 들면, 빔(a)과 빔(b)의 2 개의 빔으로 조사함으로써, 빔(a)만으로 조사하는 경우에 비해 이러한 화소(36)에 조사되는 빔 전류의 불균일의 통계 오차를 저감시킬 수 있다. 예를 들면, 2 개의 빔 간에 조사 시간을 동일하게 할 수 있다면, 빔 전류의 불균일의 통계 오차를 1/2(1/2) 배로 저감시킬 수 있다. 도 9(a)와 도 9(b)에서는 기준빔(빔(a))이 먼저 분할 샷을 행하는 경우를 설명하였으나, 후술하는 바와 같이 전환빔(빔(b))이 먼저 분할 샷을 행해도 상관없다. 도 9(b)와 같이 조사 영역(34)에서 벗어난 빔은 상방에 인접하는 스트라이프 내의 화소의 노광에 이용할 수 있다. 이 때문에, 각 스트라이프의 시점, 종점의 X 좌표와 스트라이프 내의 화소의 노광 순서를 동일하게 할 필요가 있다. 또는, 조사 영역(34)보다 작은 조사 영역(34')을 정의하고 스트라이프(30)의 높이를 조사 영역(34')의 높이와 동일하게 설정해도 된다. 이렇게 하면 도 8의 처리를 포함한 묘화 처리를 스트라이프마다 완결시킬 수 있기 때문에 적합하다. 또한, 이 경우 도 9b와 같이 조사 영역(34')에서 벗어난 빔은 OFF로서 화소를 노광하지 않도록 제어된다. 또는, 조사 영역을 구성하는데 필요한 빔 어레이보다 1 행 많은 개구를 가지도록 애퍼처(203, 204)를 구성해 두어도 된다.
또한, 도 9(a)와 도 9(b)의 예에서는 5 × 5의 멀티빔(20)을 편향기(209)에 의해 1 빔 피치분만큼 상방(y 방향)으로 일괄 편향시키는 경우를 나타냈으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 5 × 5의 멀티빔(20)을 편향기(209)에 의해 1 빔 피치분만큼 좌측(x 방향)으로 일괄 편향시켜도 된다. 혹은 예를 들면, 5 × 5의 멀티빔(20)을 편향기(209)에 의해 1 빔 피치분만큼 우측(-x 방향)으로 일괄 편향시켜도 된다. 혹은 예를 들면, 5 × 5의 멀티빔(20)을 편향기(209)에 의해 1 빔 피치분만큼 하방(-y 방향)으로 일괄 편향시켜도 된다. 또한, 빔의 시프트량도 1 빔 피치분에 한정되지 않는다. 2 빔 피치 이상이어도 된다. 빔의 시프트량이 편향기(209)로 편향 가능한 빔 피치의 정수 배라면 어느 하나의 빔으로 전환할 수 있다.
분할 샷 할당 공정(S106)으로서, 할당부(76)는 멀티빔(20)의 1 개의 빔 당의 시료(101)의 화소(36)(단위 조사 영역)마다, 1 회의 샷 당의 최대 조사 시간(Ttr)의 샷이 분할된, 동일한 화소(36)에 연속으로 행해지는 조사 시간이 상이한 복수의 분할 샷의 각 분할 샷을 멀티빔(20)의 일괄 편향에 의해 전환 가능한 복수의 빔 중 적어도 1 개에 할당한다. 실시 형태 1에서는 예를 들면, 복수의 분할 샷의 각 분할 샷을 멀티빔(20)의 일괄 편향에 의해 전환 가능한 복수의 빔 중 어느 하나에 할당한다.
도 10(a)와 도 10(b)는 실시 형태 1에서의 복수의 분할 샷과 빔의 할당의 일례를 나타내는 도면이다. 실시 형태 1에서는 1 회분의 샷의 최대 조사 시간(Ttr)을 동일한 위치에 연속으로 조사되는 조사 시간이 상이한 n 회의 분할 샷으로 분할한다. 먼저, 최대 조사 시간(Ttr)을 양자화 단위(Δ)(계조치 분해능)로 나눈 계조치(Ntr)를 정한다. 예를 들면, n = 10으로 한 경우 10 회의 분할 샷으로 분할한다. 계조치(Ntr)를 자릿수(n)의 2 진수의 값으로 정의하는 경우, 계조치 Ntr = 1023이 되도록 양자화 단위(Δ)를 미리 설정하면 된다. 이에 따라, 최대 조사 시간 Ttr = 1023Δ가 된다. 그리고, 도 10(a)에 나타낸 바와 같이 n 회의 분할 샷은 512Δ(= 29Δ), 256Δ(= 28Δ), 128Δ(= 27Δ), 64Δ(= 26Δ), 32Δ(= 25Δ), 16Δ(= 24Δ), 8Δ(= 23Δ), 4Δ(= 22Δ), 2Δ(= 21Δ), Δ(= 20Δ) 중 어느 하나의 조사 시간을 가진다. 즉, 1 회분의 멀티빔의 샷은 512Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 256Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 128Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 64Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 32Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 16Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 8Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 4Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 2Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷으로 분할된다.
따라서, 각 화소(36)에 조사할 임의의 조사 시간(t)(= NΔ)은 이러한 512Δ(= 29Δ), 256Δ(= 28Δ), 128Δ(= 27Δ), 64Δ(= 26Δ), 32Δ(= 25Δ), 16Δ(= 24Δ), 8Δ(= 23Δ), 4Δ(= 22Δ), 2Δ(= 21Δ), Δ(= 20Δ) 및 0 중 적어도 1 개의 조합에 의해 정의할 수 있다. 예를 들면, N = 50의 샷이라면 50 = 25 + 24 + 21이므로, 25Δ의 조사 시간을 가지는 분할 샷과, 24Δ의 조사 시간을 가지는 분할 샷과, 21Δ의 조사 시간을 가지는 분할 샷의 조합이 된다. 또한, 각 화소(36)에 조사할 임의의 조사 시간(t)의 계조치(N)를 2 진수 변환하는 경우에는 가능한 한 큰 자리의 값을 사용하도록 정의하면 적합하다.
할당부(76)는 각 화소에 대해 예를 들면 512Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷을 전환빔(빔(b))에 할당한다. 256Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷을 기준빔(빔(a))에 할당한다. 128Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷을 전환빔(빔(b))에 할당한다. 64Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 32Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 16Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 8Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 4Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 2Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷을 기준빔(빔(a))에 할당한다.
어느 분할 샷을 기준빔에 할당하고 어느 분할 샷을 전환빔에 할당할지는 미리 설정해 두면 된다. 여기서는, 화소에 각각 특정된 실제의 기준빔과 실제의 전환빔에 복수의 분할 샷을 할당하면 된다. n 회의 분할 샷에 의한 노광에서 빔 전류의 불균일이 화소(36)를 노광하는 도스에 기여하는 비율은 각 회의 분할 샷의 조사 시간(노광 시간)에 비례한다. 따라서, 빔마다의 빔 전류의 불균일을 저감시킨다는 의미에서는 긴 조사 시간(노광 시간)을 가지는 분할 샷을 복수의 빔에 할당하는 편이 효과적이다. 도 10(a)의 예에서는 조사 시간(노광 시간)이 긴, 예를 들면 상위 3 개의 512Δ, 256Δ, 128Δ의 분할 샷 당 복수 빔을 이용하는 것은 효과가 크지만, 반대로 64Δ 이하의 분할 샷 당 복수 빔을 이용하는 것은 효과가 작다. 따라서, 실시 형태 1에서는 조사 시간(노광 시간)이 긴 상위의 분할 샷에 대해 빔을 전환한다.
소트 처리 공정(S108)으로서, 소트 처리부(78)는 분할 샷의 실시 순서를 빔 단위로 정리하도록 소트 처리한다. 빔 단위로 정리함으로써, 빔의 전환 동작을 줄일 수 있어 묘화 시간을 단축시킬 수 있다. 도 10(b)의 예에서는 전환빔(빔(b))이 담당하는 분할 샷을 먼저 정리하고, 그 후에 기준빔(빔(a))이 담당하는 분할 샷이 이어진다. 구체적으로는, 512Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷(전환빔(빔(b))), 128Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷(전환빔(빔(b))), 256Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷(기준빔(빔(a))), 64Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷(기준빔(빔(a))), 32Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷(기준빔(빔(a))), 16Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷(기준빔(빔(a))), 8Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷(기준빔(빔(a))), 4Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷(기준빔(빔(a))), 2Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷(기준빔(빔(a))) 및 Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷(기준빔(빔(a)))의 순으로 소트 처리한다.
도 10(b)의 예에서는 동일한 빔이 담당하는 복수의 분할 샷 내에서 조사 시간(tk)이 긴 분할 샷이 먼저 실시되도록 나타내고 있으나, 이에 한정되지 않는다. 동일한 빔이 담당하는 복수의 분할 샷 내에서 조사 시간(tk)이 짧은 분할 샷이 먼저 실시되어도 된다. 혹은, 동일한 빔이 담당하는 복수의 분할 샷 내에서 조사 시간(tk)이 랜덤이 되는 순서로 분할 샷이 실시되어도 된다.
조사 시간 연산 공정(S110)으로서, 화소(36)(단위 조사 영역)마다 당해 화소(36)에 조사될 빔의 조사 시간(당해 화소(36)에 필요한 빔 조사 시간)을 연산한다. 구체적으로는 이하와 같이 연산되면 된다.
먼저, ρ 연산부(60)는 묘화 영역(여기서는 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 1 μm 정도로 설정하면 적합하다. ρ 연산부(60)는 기억 장치(140)로부터 묘화 데이터를 독출하고, 근접 메쉬 영역마다 당해 근접 메쉬 영역 내에 배치되는 패턴의 패턴 면적 밀도(ρ)를 연산한다.
이어서, Dp 연산부(62)는 근접 메쉬 영역마다 근접 효과를 보정하기 위한 근접 효과 보정 조사 계수(Dp)를 연산한다. 여기서, 근접 효과 보정 조사 계수(Dp)를 연산하는 메쉬 영역의 사이즈는 패턴 면적 밀도(ρ)를 연산하는 메쉬 영역의 사이즈와 동일할 필요는 없다. 또한, 근접 효과 보정 조사 계수(Dp)의 보정 모델 및 그 계산 방법은 종래의 싱글빔 묘화 방식에서 사용되고 있는 방법과 동일해도 상관없다.
이어서, ρ' 연산부(64)는 화소(36)마다 당해 화소(36) 내의 패턴 면적 밀도(ρ')를 연산한다. ρ'의 메쉬 사이즈는 예를 들면 화소(28)의 크기와 동일하게 한다.
이어서, D 연산부(66)는 화소(묘화 대상 화소)(36)마다 당해 화소(36)에 조사하기 위한 조사량(D)을 연산한다. 조사량(D)은 예를 들면 미리 설정된 기준 조사량(Dbase)에 근접 효과 보정 조사 계수(Dp)와 패턴 면적 밀도(ρ')를 곱한 값으로서 연산하면 된다. 이와 같이, 조사량(D)은 화소(36)마다 산출된 패턴의 면적 밀도에 비례하여 구하면 적합하다. 이어서, t 연산부(68)는 화소(36)마다 당해 화소(36)에 연산된 조사량(D)을 입사시키기 위한 전자빔의 조사 시간(t)을 연산한다. 조사 시간(t)은 조사량(D)을 전류 밀도(J)로 나눔으로써 연산할 수 있다.
계조치(N) 산출 공정(S112)으로서, 계조치(N) 산출부(86)는 화소(36)마다 얻어진 조사 시간(t)을 양자화 단위(Δ)(계조치 분해능)로 나눔으로써 정수의 계조치(N) 데이터를 산출한다. 계조치(N) 데이터는 예를 들면 0 ~ 1023의 계조치로 정의된다. 양자화 단위(Δ)는 다양하게 설정 가능한데, 예를 들면 1 ns(나노초) 등으로 정의할 수 있다. 양자화 단위(Δ)는 예를 들면 1 ~ 10 ns의 값을 이용하면 적합하다. 여기서는 전술한 바와 같이 1 샷 당의 최대 조사 시간(Ttr)의 계조치(Ntr)가 1023이 되도록 양자화 단위(Δ)를 설정한다. 단, 이에 한정되지 않는다. 최대 조사 시간(Ttr)의 계조치(Ntr)가 1023 이하가 되도록 양자화 단위(Δ)를 설정하면 된다.
분할 샷 ON / OFF 결정 공정(S114)으로서, 결정부(88)는 화소(36)마다 빔 ON으로 하는 분할 샷의 합계 조사 시간이 연산된 빔의 조사 시간에 상당하는 조합이 되도록 복수의 분할 샷의 각 분할 샷을 빔 ON으로 할지 빔 OFF로 할지를 결정한다. 화소(36)마다 얻어진 조사 시간(t)은 값 0과 1 중 어느 하나를 나타내는 정수(wk)와 n 개의 분할 샷 중 k 번째의 분할 샷의 조사 시간(Tk)을 이용하여 이하의 식(1)로 정의된다. 정수(wk)가 1이 되는 분할 샷은 ON, 정수(wk)가 0이 되는 분할 샷은 OFF로 결정할 수 있다.
(1)
Figure pat00001
도 11은 실시 형태 1에서의 분할 샷의 ON / OFF 결정 방법의 공정을 나타내는 순서도이다. 결정부(88)는 도 11에 나타내는 순서도의 각 공정을 실시한다.
먼저, 초기 설정 공정(S202)으로서, 변수 T = NΔ를 설정한다. 각 화소(36)에 조사할 임의의 조사 시간(t)의 계조치(N)를 2 진수 변환하는 경우에는, 가능한 한 큰 자리의 값을 사용하도록 정의하면 적합하다. 따라서, n 개의 정수 시간의 수열(Tk)을 큰 순으로 설정한다. 여기서는, n = 10, 수열 Tk = {512Δ(= T1), 256Δ(= T2), 128Δ(= T3), 64Δ(= T4), 32Δ(= T5), 16Δ(= T6), 8Δ(= T7), 4Δ(= T8), 2Δ(= T9), Δ(= T10)}을 설정한다. n 개의 정수(wk)를 '0'으로 설정한다. 변수(k)를 '1'로 설정한다.
판정 공정(S204)으로서, 변수 T - Tk > 0인지의 여부를 판정한다. T - Tk > 0인 경우, 설정 공정(S206)으로 진행된다. T - Tk > 0이 아닌 경우, 판정 공정(S208)으로 진행된다.
설정 공정(S206)에서 wk = 1을 설정한다. 또한, T = T - Tk를 연산한다. 연산 후, 판정 공정(S208)으로 진행된다.
판정 공정(S208)에서 변수 k < n인지의 여부를 판정한다. k < n인 경우, 가산 공정(S210)으로 진행된다. k < n이 아닌 경우, 종료한다.
가산 공정(S210)에서 변수(k)에 1을 가산한다(k = k + 1). 그리고, 판정 공정(S204)으로 되돌아온다. 그리고, 판정 공정(S208)에서 k < n이 아니게 될 때까지 판정 공정(S204)부터 가산 공정(S210)을 반복한다.
예를 들면, N = 700이면 T1 = 512Δ이므로 700Δ - 512Δ = 188Δ가 된다. 따라서, T - T1 > 0이 된다. 따라서, 설정 공정(S206)에서 w1 = 1이 설정된다. 또한, T = 700Δ - 512Δ = 188Δ가 된다. k = 1이면 1 < 10이 되므로, k = k + 1을 연산한 후 판정 공정(S204)으로 되돌아온다. 마찬가지로 반복함으로써, w1 = 1, w2 = 0, w3 = 1, w4 = 0, w5 = 1, w6 = 1, w7 = 1, w8 = 1, w9 = 0, w10 = 0이 된다. 따라서, T1의 분할 샷이 ON, T2의 분할 샷이 OFF, T3의 분할 샷이 ON, T4의 분할 샷이 OFF, T5의 분할 샷이 ON, T6의 분할 샷이 ON, T7의 분할 샷이 ON, T8의 분할 샷이 ON, T9의 분할 샷이 OFF, T10의 분할 샷이 OFF라고 결정할 수 있다.
조사 시간 배열 데이터 생성 공정(S116)으로서, 데이터 생성부(90)는 1 회분의 샷을 동일한 위치에 연속으로 조사되는 조사 시간이 상이한 복수 회의 분할 샷으로 분할하기 위한 분할 샷의 조사 시간 배열 데이터를 생성한다. 데이터 생성부(90)는 화소(36)마다 당해 화소에 실시되는 분할 샷의 조사 시간 배열 데이터를 생성한다. 예를 들면, N = 50이면 50 = 25 + 24 + 21이므로 “0000110010”이 된다. 예를 들면, N = 500이면 마찬가지로 “0111110100”이 된다. 예를 들면, N = 700이면 마찬가지로 “1010111100”이 된다. 예를 들면, N = 1023이면 마찬가지로 “1111111111”이 된다.
조사 시간 배열 데이터 가공 공정(S118)으로서, 배열 가공부(70)는 각 빔의 샷 순으로 조사 시간 배열 데이터를 가공한다. 도 6에서 설명한 바와 같이, 스테이지의 이동 방향으로 옆의 화소(36)가 다음에 샷되는 것은 아니다. 따라서, 여기서는 묘화 시퀀스를 따라 멀티빔(20)이 차례로 샷하게 되는 화소(36) 순으로 각 화소(36)의 조사 시간 배열 데이터가 나열되도록 순서를 가공한다. 또한, 1 개의 샷 내에서도 소트 처리 공정(S108)에 의해 분할 샷의 순서가 교체되어 있으므로, 각 화소(36)의 조사 시간 배열 데이터에 대해 이러한 순서도 교체한다.
도 12는 실시 형태 1에서의 조사 시간 배열 데이터의 일부의 일례를 나타내는 도면이다. 도 12에서는 멀티빔을 구성하는 빔 중 예를 들면 빔 1 ~ 5에 대한 소정의 샷의 조사 시간 배열 데이터의 일부를 나타내고 있다. 도 12의 예에서는 빔 1 ~ 5에 대해 k 번째의 분할 샷에서 k - 3 번째의 분할 샷까지의 조사 시간 배열 데이터를 나타내고 있다. 예를 들면, 빔 1에 대해 k 번째에서 k - 3 번째까지의 분할 샷에 대해 데이터 “1101”을 나타낸다. 빔 2에 대해 k 번째에서 k - 3 번째까지의 분할 샷에 대해 데이터 “1100”을 나타낸다. 빔 3에 대해 k 번째에서 k - 3 번째까지의 분할 샷에 대해 데이터 “0110”을 나타낸다. 빔 4에 대해 k 번째에서 k - 3 번째까지의 분할 샷에 대해 데이터 “0111”을 나타낸다. 빔 5에 대해 k 번째에서 k - 3까지의 분할 샷에 대해 데이터 “1011”을 나타낸다. 가공된 조사 시간 배열 데이터는 기억 장치(142)에 저장된다.
k 번째 데이터 전송 공정(S122)으로서, 전송 처리부(82)는 각 빔의 샷(당해 샷용의 복수의 분할 샷)마다 조사 시간 배열 데이터를 편향 제어 회로(130)에 출력한다. 편향 제어 회로(130)는 분할 샷마다 각 빔용의 로직 회로(41)에 조사 시간 배열 데이터를 출력한다. 또한, 이와 동기하여 편향 제어 회로(130)는 공통 블랭킹용의 로직 회로(131)에 각 분할 샷의 타이밍 데이터를 출력한다.
도 7에서 설명한 바와 같이, 로직 회로(41)에 시프트 레지스터(40)를 이용하고 있으므로, 데이터 전송 시 편향 제어 회로(130)는 동일한 순서의 분할 샷의 데이터를 빔의 배열순(혹은 식별 번호순)으로 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 각 로직 회로(41)에 데이터 전송한다. 예를 들면, 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)에 행렬 형상으로 배치된 블랭커를 행 혹은 열 단위로 그룹으로 통합하여, 그룹 단위로 데이터 전송한다. 또한, 동기용의 클록 신호(CLK1), 데이터 독출용의 리드 신호(read) 및 AND 연산기 신호(BLK 신호)를 출력한다. 도 12의 예에서는 예를 들면, 빔 1 ~ 5의 k 번째의 데이터로서 뒤의 빔측에서부터 ”10011”의 각 1 비트 데이터를 전송한다. 각 빔의 시프트 레지스터(40)는 클록 신호(CLK1)에 따라 상위측에서부터 차례로 데이터를 다음 시프트 레지스터(40)에 전송한다. 예를 들면, 빔 1 ~ 5의 k 번째의 데이터는 5 회의 클록 신호에 의해, 빔 1의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 “1”이 저장된다. 빔 2의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 “1”이 저장된다. 빔 3의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 “0”이 저장된다. 빔 4의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 “0”이 저장된다. 빔 5의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 “1”이 저장된다.
이어서, 각 빔의 레지스터(42)가 리드 신호(read)를 입력하면, 각 빔의 레지스터(42)가 시프트 레지스터(40)로부터 각각의 빔의 k 번째의 데이터를 판독한다. 도 12의 예에서는, k 번째의 데이터로서 빔 1의 레지스터(42)에는 1 비트 데이터인 “1”이 저장된다. k 비트째(k 자리째)의 데이터로서 빔 2의 레지스터(42)에는 1 비트 데이터인 “1”이 저장된다. k 번째의 데이터로서 빔 3의 레지스터(42)에는 1 비트 데이터인 “0”이 저장된다. k 번째의 데이터로서 빔 4의 레지스터(42)에는 1 비트 데이터인 “0”이 저장된다. k 번째의 데이터로서 빔 5의 레지스터(42)에는 1 비트 데이터인 “1”이 저장된다. 각 빔의 개별 레지스터(42)는 k 번째의 데이터를 입력하면 그 데이터에 따라 ON / OFF 신호를 AND 연산기(44)에 출력한다. k 번째의 데이터가 “1”이면 ON 신호를, “0”이면 OFF 신호를 출력하면 된다. 그리고, AND 연산기(44)에서는 BLK 신호가 ON 신호이며 레지스터(42)의 신호가 ON이면 앰프(46)에 ON신호를 출력하고, 앰프(46)는 ON 전압을 개별 블랭킹 편향기의 전극(24)에 인가한다. 그 이외에는, AND 연산기(44)는 앰프(46)에 OFF 신호를 출력하고, 앰프(46)는 OFF 전압을 개별 블랭킹 편향기의 전극(24)에 인가한다.
그리고, 이러한 k 번째의 데이터가 처리되고 있는 동안에, 편향 제어 회로(130)는 다음 k - 1 번째의 데이터를 빔의 배열순(혹은 식별 번호순)으로 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 각 로직 회로(41)에 데이터 전송한다. 도 12의 예에서는, 예를 들면 빔 1 ~ 5의 k - 1 번째의 데이터로서 뒤의 빔측에서부터 “01111”의 각 1 비트 데이터를 전송한다. 각 빔의 시프트 레지스터(40)는 클록 신호(CLK1)에 따라 상위측에서부터 차례로 데이터를 다음 시프트 레지스터(40)에 전송한다. 예를 들면, 빔 1 ~ 5의 k - 1 번째의 데이터는 5 회의 클록 신호에 의해, 빔 1의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 “1”이 저장된다. 빔 2의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 “1”이 저장된다. 빔 3의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 “1”이 저장된다. 빔 4의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 “1”이 저장된다. 빔 5의 시프트 레지스터(40)에는 1 비트 데이터인 “0”이 저장된다. 그리고, 편향 제어 회로(130)는 k 번째의 조사 시간이 종료되면 다음 k - 1 번째의 리드 신호를 출력한다. k - 1 번째의 리드 신호에 의해 각 빔의 레지스터(42)가 시프트 레지스터(40)로부터 각각의 빔의 k - 1 번째의 데이터를 판독하면 된다. 이하, 마찬가지로 1 번째의 데이터 처리까지 진행하면 된다.
여기서, 도 7에 나타낸 AND 연산기(44)에 대해서는 생략해도 상관없다. 단, 로직 회로(41) 내의 각 소자 중 어느 하나가 고장나서 빔 OFF로 할 수 없는 상태에 빠진 경우 등에 AND 연산기(44)를 배치함으로써 빔을 OFF로 제어할 수 있다는 점에서 효과적이다. 또한, 도 7에서는 시프트 레지스터를 직렬로 한 1 비트의 데이터 전송 경로를 이용하고 있으나, 복수의 병렬의 전송 경로를 마련함으로써 2 비트 이상의 데이터로 제어할 수도 있어 전송의 고속화를 도모할 수 있다.
판정 공정(S124)으로서, 판정부(92)는 데이터 전송된 k 번째의 분할 샷의 데이터가 k' 번째의 데이터인지의 여부를 판정한다. 도 10(b)의 예에서는, 1, 2 번째의 분할 샷을 전환빔(빔(b))이 실시하고, 3 번째의 분할 샷 이후를 기준빔(빔(a))이 실시하게 되므로, k' = 3이 설정되게 된다. k 번째의 분할 샷의 데이터가 k' 번째의 데이터라면 빔 전환 공정(S126)으로 진행된다. k 번째의 분할 샷의 데이터가 k' 번째의 데이터가 아니라면 k 번째 분할 샷 공정(S128)으로 진행된다.
조사 시간이 짧은 분할 샷부터 차례로 행하는 경우에는, 1 ~ 8 번째의 분할 샷을 기준빔(빔(a))이 실시하고, 9 번째의 분할 샷 이후를 전환빔(빔(b))이 실시하게 되므로, k' = 9가 설정되게 된다.
빔 전환 공정(S126)으로서, 빔 시프트 처리부(94)는 데이터 전송된 k 번째의 분할 샷의 데이터가 k' 번째의 데이터인 경우, 전술한 기준빔과 전환빔의 일방에서 타방으로 각 화소에 조사하는 빔이 전환되도록 멀티빔(20) 전체를 일괄 편향시키기 위한 빔 시프트 신호를 편향 제어 회로(130)에 출력한다. 편향 제어 회로(130)는 DAC 앰프(132)에 멀티빔(20) 전체를 일괄 편향시키기 위한 편향 신호를 출력한다. 그리고, DAC 앰프(132)는 이러한 디지털 신호의 편향 신호를 아날로그의 편향 전압으로 변환한 후에 편향기(209)에 인가한다. 이에 따라, 도 9(b)에 나타낸 바와 같이 멀티빔(20) 전체를 일괄 편향시켜 각 화소를 조사하는 빔을 기준빔과 전환빔의 일방에서 타방으로 전환한다. 도 10(b)의 예에서는, 전환빔(빔(b))이 담당하는 분할 샷이 먼저 실시되므로, 3 번째의 분할 샷의 데이터를 따라 분할 샷을 행할 때에 전환빔(빔(b))에서 기준빔(빔(a))으로 전환한다.
k 번째 분할 샷 공정(S128)으로서, 묘화 제어부(84)의 제어하에 묘화 기구(150)는 XY 스테이지(105)의 이동에 동기하면서 전자빔에 의한 멀티빔(20)을 이용하여 k 번째의 분할 샷을 시료(101)에 실시한다. 여기서는, k 번째의 분할 샷에 대응되는 빔으로 분할 샷을 행한다.
판정 공정(S130)으로서, 판정부(96)는 1 회분의 샷에 대응되는 복수의 분할 샷이 모두 종료되었지의 여부를 판정한다. 1 회분의 샷에 대응되는 전체 분할 샷이 종료되었다면 다음 샷으로 진행된다. 아직 종료되지 않았다면 가산 공정(S132)으로 진행된다.
가산 공정(S132)으로서, 가산부(98)는 k에 1을 가산하여 새로운 k로 한다. 그리고, k 번째 데이터 전송 공정(S122)으로 되돌아온다. 판정 공정(S130)에서 1 회분의 샷에 대응되는 복수의 분할 샷이 모두 종료될 때까지 k 번째 데이터 전송 공정(S122)부터 가산 공정(S132)까지를 반복한다.
이와 같이, 묘화 기구(150)는 멀티빔(20)의 일괄 편향에 의해 복수의 빔을 전환하면서 당해 화소에, 동일한 화소에 연속으로 행해지는 복수의 분할 샷 중 빔 ON이 되는 복수의 대응 분할 샷을 복수의 빔을 이용하여 행한다. 복수의 분할 샷을 행하고 있는 도중에 동일한 화소(36)를 복수의 빔으로 조사함으로써, 각 빔을 성형하는 홀(22)의 가공 정밀도의 오차에 기인하는 조사량(도스량)의 오차가 있어도 도스량의 오차를 평균화할 수 있다.
도 13은 실시 형태 1에서의 1 샷 중의 복수의 분할 샷의 일부에 대한 빔 ON / OFF 전환 동작을 나타내는 타이밍 차트이다. 도 13에서는 예를 들면, 멀티빔을 구성하는 복수의 빔 중 1 개의 빔(빔 1)에 대해 나타내고 있다. 여기서는 예를 들면, 빔 1의 k 번째에서 (k - 3) 번째까지의 분할 샷에 대해 나타내고 있다. 조사 시간 배열 데이터는 예를 들면, k 번째가 “1”, k - 1 번째가 “1”, k - 2 번째가 “0”, k - 3 번째가 “1”인 경우를 나타내고 있다.
먼저, k 번째의 리드 신호의 입력에 의해, 개별 레지스터(42)는 저장되어 있는 k 번째의 데이터(1 비트)에 따라 ON / OFF 신호를 출력한다.
k 번째의 데이터가 ON 데이터이므로, 개별 앰프(46)(개별 앰프 1)는 ON 전압을 출력하여 빔 1용의 블랭킹 전극(24)에 ON 전압을 인가한다. 한편, 공통 블랭킹용의 로직 회로(131) 내에서는 당해 샷에서 사용하는 분할 샷의 각 분할 샷의 타이밍 데이터에 따라 ON / OFF를 전환한다. 공통 블랭킹 기구에서는 각 분할 샷의 조사 시간만큼 ON 신호를 출력한다. 당해 샷의 복수의 분할 샷이 예를 들면 512Δ, 256Δ, 64Δ, 32Δ의 각 조사 시간이 되는 4 회의 분할 샷으로 구성되는 경우, 예를 들면 Δ = 1 ns라고 하면, 1 회째의 분할 샷의 조사 시간이 512Δ = 512 ns가 된다. 2 회째의 분할 샷의 조사 시간이 256Δ = 256 ns가 된다. 3 회째의 분할 샷의 조사 시간이 64Δ = 64 ns가 된다. 4 회째의 분할 샷의 조사 시간이 32Δ = 32 ns가 된다. 로직 회로(131) 내에서는 레지스터(50)에 각 분할 샷의 타이밍 데이터가 입력되면 레지스터(50)가 k 번째의 ON 데이터를 출력하고, 카운터(52)가 k 번째의 분할 샷의 조사 시간을 카운트하여 이러한 조사 시간의 경과 시에 OFF가 되도록 제어된다. 생략된 분할 샷에 대해서는, 각 분할 샷의 타이밍 데이터의 입력을 생략하고 또한 대응되는 조사 시간 배열 데이터의 전송을 생략함으로써 효율적으로 묘화 시간의 단축을 행할 수 있다.
또한, 공통 블랭킹 기구에서는 개별 블랭킹 기구의 ON / OFF 전환에 대하여 앰프(46)의 전압 안정 시간(세틀링 시간)(S1 / S2)을 경과한 후에 ON / OFF 전환을 행한다. 도 13의 예에서는 개별 앰프 1이 ON이 된 후, OFF에서 ON으로 전환 시의 개별 앰프 1의 세틀링 시간(S1)을 경과한 후에 공통 앰프가 ON이 된다. 이에 따라, 개별 앰프 1의 시작 시의 불안정한 전압에서의 빔 조사를 배제할 수 있다. 그리고, 공통 앰프는 대상이 되는 k 번째의 분할 샷의 조사 시간의 경과 시에 OFF가 된다. 그 결과, 실제의 빔은 개별 앰프와 공통 앰프가 모두 ON이었을 경우에 빔 ON이 되어 시료(101)에 조사된다. 따라서, 공통 앰프의 ON 시간이 실제의 빔의 조사 시간이 되도록 제어된다. 한편, 개별 앰프 1이 OFF가 될 때에는, 공통 앰프가 OFF가 된 후 세틀링 시간(S2)을 경과한 후에 개별 앰프 1이 OFF가 된다. 이에 따라, 개별 앰프 1의 시작 시의 불안정한 전압에서의 빔 조사를 배제할 수 있다.
이상과 같이, 개별 블랭킹 기구에 의해 각 빔의 ON / OFF 전환이 행해지는 제어와는 별도로, 공통 블랭킹 기구(로직 회로(131) 및 편향기(212)등)를 이용해 멀티빔 전체에 대하여 일괄적으로 빔의 ON / OFF 제어를 행하고, k 번째의 각 분할 샷에 대응되는 조사 시간만큼 빔 ON의 상태가 되도록 블랭킹 제어를 행한다. 이에 따라, 멀티빔의 각 샷은 동일한 위치에 연속으로 조사되는 조사 시간이 상이한 복수 회의 분할 샷으로 분할된다.
도 14는 실시 형태 1에서의 블랭킹 동작을 설명하기 위한 개념도이다. 전자총(201)(방출부)으로부터 방출된 전자빔(200)은 조명 렌즈(202)에 의해 대략 수직으로 성형 애퍼처 어레이 기판(203) 전체를 조명한다. 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에는 직사각형의 복수의 홀(개구부)이 형성되고, 전자빔(200)은 모든 복수의 홀(22)이 포함되는 영역을 조명한다. 복수의 홀(22)의 위치에 조사된 전자빔(200)의 각 일부가 이러한 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 홀(22)을 각각 통과함으로써, 예를 들면 직사각형 형상의 복수의 전자빔(멀티빔)(20a ~ e)이 형성된다. 이러한 멀티빔(20a ~ e)은 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 각각 대응되는 블랭커(제1 편향기 : 개별 블랭킹 기구) 내를 통과한다. 이러한 블랭커는 각각 적어도 개별적으로 통과하는 전자빔(20)을 분할 샷의 설정된 묘화 시간(조사 시간) + α 동안에는 개별 레지스터(42)에 따라 빔 ON, OFF의 상태를 유지한다. 전술한 바와 같이, 각 분할 샷의 조사 시간은 편향기(212)(공통 블랭킹 기구)에 의해 제어된다.
블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)를 통과한 멀티빔(20a ~ e)은 축소 렌즈(205)에 의해 축소되고, 제한 애퍼처 기판(206)에 형성된 중심의 홀을 향해 진행된다. 여기서, 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 블랭커에 의해 편향된 전자빔(20)은 제한 애퍼처 기판(206)(블랭킹 애퍼처 기판)의 중심의 홀로부터 위치가 벗어나, 제한 애퍼처 기판(206)에 의해 차폐된다. 한편, 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 블랭커에 의해 편향 되지 않은 전자빔(20)은 편향기(212)(공통 블랭킹 기구)에 의해 편향되지 않는다면 도 1에 나타낸 바와 같이 제한 애퍼처 기판(206)의 중심의 홀을 통과한다. 이러한 개별 블랭킹 기구의 ON / OFF와 공통 블랭킹 기구의 ON / OFF의 조합에 의해 블랭킹 제어가 행해져, 빔의 ON / OFF가 제어된다. 이와 같이, 제한 애퍼처 기판(206)은 개별 블랭킹 기구 혹은 공통 블랭킹 기구에 의해 빔 OFF의 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐한다. 그리고, 빔 ON이 되고 나서 빔 OFF가 될 때까지 형성된 제한 애퍼처 기판(206)을 통과한 빔에 의해 1 회분의 샷을 추가로 분할한 복수의 분할 샷의 각 빔이 형성된다. 제한 애퍼처 기판(206)을 통과한 멀티빔(20)은 대물 렌즈(207)에 의해 초점이 맞춰져 원하는 축소율의 패턴상이 되어, 편향기(208) 및 편향기(209)에 의해 제한 애퍼처 기판(206)을 통과한 각 빔(멀티빔(20) 전체)이 동일 방향으로 일괄적으로 편향되고, 각 빔의 시료(101) 상의 각각의 조사 위치에 조사된다. 또한, 예를 들면 XY 스테이지(105)가 연속 이동하고 있을 때, 빔의 조사 위치가 XY 스테이지(105)의 이동에 추종하도록 편향기(208)에 의해 제어된다. 한 번에 조사되는 멀티빔(20)은, 이상적으로는 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 홀의 배열 피치에 전술한 원하는 축소율을 곱한 피치로 나열되게 된다.
또한, 빔 전환을 행한 경우, 다음 분할 샷을 행하기 전에 DAC 앰프(132)의 출력이 정정(靜定)될 때까지 다음 분할 샷을 기다릴 필요가 있다. 이러한 대기 시간만큼 묘화 시간이 지연되게 된다. 그러나, 빔 피치가 예를 들면 160 nm 등으로 작은 경우, DAC 앰프(132)의 정정 시간(세틀링 시간)은 100 ns 이하이면 된다. 한편, 1 화소 당의 최대 조사 시간(Ttr)은 10 ~ 100 μs로 월등하게 길기 때문에, 빔 전환에 수반하는 묘화 시간의 지연은 무시할 수 있는 정도로 할 수 있다.
이상과 같이, 실시 형태 1에 따르면 멀티빔을 성형하는 애퍼처 직경 오차에 기인하는 도스량 오차를 저감시킬 수 있다.
도 15는 실시 형태 1에서의 묘화 방법의 변형예의 주요부 공정을 나타내는 순서도이다. 도 15에서 실시 형태 1에서의 묘화 방법의 변형예는 도 8의 각 공정에 추가로 애퍼처 직경 측정 공정(S90)과 조사량 오차 비율 산출 공정(S92)을 추가한 점 이외에는 도 8과 동일하다. 애퍼처 직경 측정 공정(S90)과 보정 계수 산출 공정(S92)은 묘화 처리를 실시하기 전에 미리 실시해 두면 된다. 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 홀(22)(애퍼처)의 크기는 예를 들면 1 ~ 2 μm로 매우 작기 때문에, 이러한 홀(22)의 면적을 균일하게 하는 것은 곤란하다. 그래서, 각 홀(22)의 오차를 고려하여 분할 샷의 ON / OFF 결정을 행함으로써 조사 시간을 보정한다.
애퍼처 직경 측정 공정(S90)으로서, 미리 광학 현미경 또는 전자 현미경을 사용하여 제조된 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 각 홀(22)의 직경(애퍼처 직경)을 측정한다.
조사량 오차 비율 산출 공정(S92)으로서, 측정된 각 홀(22)의 면적을 각각 홀(22)의 설계 면적으로 나눔으로써 조사량 오차 비율(a(x))을 산출한다. 각 홀(22)의 조사량 오차 비율(a(x))은 기억 장치(140)에 저장된다.
조사량 오차 비율(a(x))은 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 각 홀(22)의 현미경 화상으로부터 화상 처리로 면적을 산출하여 정해도 된다. 또한, 멀티빔(20) 중 각 홀(22)에 대응되는 것의 전류값을 측정하고, 이것과 목표 전류값의 비로서 정해도 된다. 이 경우 각 홀(22)의 면적의 오차뿐만 아니라 전자빔(200)이 성형 애퍼처(203)를 조명할 때의 불균질도 포함한 조사량 오차 비율(a(x))이 된다. 또한 애퍼처 직경과 애퍼처를 통과하는 빔 전류는 작기 때문에, a(x)에는 측정 오차 기인의 오차가 포함될 가능성이 높다.
기준빔 특정 공정(S102)부터 계조치(N) 산출 공정(S112)까지의 각 공정의 내용은 전술한 바와 같다.
분할 샷 ON / OFF 결정 공정(S114)으로서, 결정부(88)는 화소(36)마다 멀티빔(20)을 형성하는 복수의 홀(22)의 애퍼처 오차(개구 면적 오차)에 기인하는 각 빔의 조사량 오차를 보정하도록 빔 ON이 되는 복수의 대응 분할 샷을 결정한다. 화소(36)마다 얻어진 조사 시간(t(x))은 과부족 시간(δT(x))과 각 회의 분할 샷을 담당하는 빔의 조사량 오차 비율(ak)과 값 0과 1 중 어느 하나를 나타내는 정수(wk)와 n 개의 분할 샷의 k 번째의 분할 샷의 조사 시간(tk)을 이용하여 이하의 식(2)로 정의할 수 있다. x는 화소(36)의 좌표를 나타낸다. 화소(36)마다의 각 회의 분할 샷을 담당하는 빔의 조사량 오차 비율(ak)은 사용할 빔의 조사량 오차 비율(a(x))을 기억 장치(140)로부터 독출하면 된다. 정수(wk)가 1이 되는 분할 샷은 ON, 정수(wk)가 0이 되는 분할 샷은 OFF로 결정할 수 있다.
(2)
Figure pat00002
도 16은 실시 형태 1에서의 분할 샷의 ON / OFF 결정 방법의 변형예의 공정을 나타내는 순서도이다. 결정부(88)는 도 16에 나타내는 순서도의 각 공정을 실시한다.
먼저, 초기 설정 공정(S302)으로서, 변수 T = NΔ를 설정한다. 각 화소(36)에 조사할 임의의 조사 시간(t)의 계조치(N)를 2 진수 변환하는 경우에는, 가능한 한 큰 자리의 값을 사용하도록 정의하면 적합하다. 따라서, n 개의 정수 시간의 수열(Tk)을 큰 순으로 설정한다. 여기서는, n = 10, 수열 Tk = {512Δ(= T1), 256Δ(= T2), 128Δ(= T3), 64Δ(= T4), 32Δ(= T5), 16Δ(= T6), 8Δ(= T7), 4Δ(= T8), 2Δ(= T9), Δ(= T10)}을 설정한다. n 개의 정수(wk)를 '0'으로 설정한다. 변수(k)를 '1'로 설정한다.
판정 공정(S304)으로서, 변수 T - ak·Tk > 0인지의 여부를 판정한다. T - ak·Tk > 0인 경우, 설정 공정(S306)으로 진행된다. T - ak·Tk > 0이 아닌 경우, 판정 공정(S308)으로 진행된다.
설정 공정(S306)에서 wk = 1을 설정한다. 또한, T = T - ak·Tk를 연산한다. 연산 후, 판정 공정(S308)으로 진행된다.
판정 공정(S308)에서 변수 k < n인지의 여부를 판정한다. k < n인 경우, 가산 공정(S310)으로 진행된다. k < n이 아닌 경우, 종료한다.
가산 공정(S310)에서 변수(k)에 1을 가산한다(k = k + 1). 그리고, 판정 공정(S304)으로 되돌아온다. 그리고, 판정 공정(S308)에서 k < n이 아니게 될 때까지 판정 공정(S304)부터 가산 공정(S310)을 반복한다.
Tk 중 가장 작은 값을 Tmin으로 하면, 도 16에 나타낸 순서도를 따라 분할 샷의 ON / OFF를 결정함으로써 0 ≤ ｜δT(x)｜ < Tmin으로 할 수 있다. 한편, 도 11의 순서도를 따라 분할 샷의 ON / OFF를 결정하는 경우, ｜δT(x)｜ > Tmin이 될 가능성도 있다. 조사 시간 연산 공정(S110)에서 당해 화소(36)의 조사 시간이 예를 들면 T = 500Δ가 되었으나, 애퍼처 오차에 기인하는 빔의 조사량 오차를 보정하기 위하여 당해 화소에 필요한 조사 시간이 예를 들면 T = 501.3Δ인 경우를 상정한다. 이러한 경우, 도 11의 순서도를 따라 분할 샷의 ON / OFF를 결정함으로써, 식(1)의 우변의 값은 500Δ가 된다. 따라서, 그 때의 과부족 시간(δT(x))은 1.3Δ가 되고, ｜δT(x)｜ > Tmin(= Δ)이 된다. 이에 반해, 도 16에 나타낸 순서도를 따라 분할 샷의 ON / OFF를 결정함으로써, 식(2)의 우변의 값은 501Δ가 된다. 따라서, 그 때의 과부족 시간(δT(x))은 0.3Δ가 되고, 0 ≤ ｜δT(x)｜ < Tmin(= Δ)이 된다. 따라서, 과부족 시간(δT(x))의 절대값을 작게 할 수 있다. 따라서, 애퍼처 오차에 기인하는 빔의 조사량 오차를 보정하기 위하여 당해 화소에 필요한 조사 시간과 실제로 조사되는 조사 시간의 차를 줄일 수 있다.
또한, δT(x) > Tmin/2이 되는 경우에는 초기 설정 공정(S302)에서의 변수 T = NΔ 대신에 변수 T = NΔ + Tmin으로 하여 wk를 다시 결정해도 적합하다. 조사 시간 연산 공정(S110)에서 당해 화소(36)의 조사 시간이 예를 들면 T = 500Δ가 되었으나, 애퍼처 오차에 기인하는 빔의 조사량 오차를 보정하기 위하여 당해 화소에 필요한 조사 시간이 예를 들면 T = 500.7Δ인 경우를 상정한다. 이러한 경우, 도 16에 나타낸 순서도를 따라 분할 샷의 ON / OFF를 결정함으로써, 식(2)의 우변 제2 항의 값은 500Δ가 된다. 따라서, 그 때의 δT(x)은 0.7Δ가 된다. 그러나, 초기 설정 공정(S302)에서 Tmin = Δ를 변수(T)로 가산해 둠으로써, 식(2)의 우변 제2 항의 값은 501Δ가 된다. 따라서, 그 때의 δT(x)은 -0.3Δ가 되어 과부족 시간(δT(x))의 절대값을 작게 할 수 있다. 따라서, 애퍼처 오차에 기인하는 빔의 조사량 오차를 보정하기 위하여 당해 화소에 필요한 조사 시간과 실제로 조사되는 조사 시간의 차를 줄일 수 있다.
일부 또는 전부의 애퍼처의 개구 면적이 설계값보다 작고 ak 중 적어도 1 개가 ak < 1이 되는 경우, 모든 wk를 1로 해도 ｜δT(x)｜ > Tmin이 될 가능성이 있다. 즉, NΔ가 취할 수 있는 최대값은 모든 Tk의 합인데, NΔ가 이 값에 가까운 경우 모든 wk를 1로 해도 식(2) 우변에 있는 ak·Tk의 합이 NΔ보다 작은 경우가 있을 수 있다. 이 경우, 측정된 ak의 값에 따라 카운터(52)의 클록을 낮은 값으로 변경하여 묘화 제어를 행한다. 즉 카운터의(52)의 클록을 낮게 하면 제어 상의 양자화 시간(Δ)이 커지므로, 보다 작은 N로 동일한 노광량이 얻어지기 ‹š문에, 노광에 필요한 NΔ의 최대값이 ak·Tk의 합보다 항상 작아지도록 할 수 있다.
조사 시간 배열 데이터 생성 공정(S116) 이후의 각 공정에 대해서는 전술한 내용과 동일하다.
이상과 같이, 실시 형태 1의 변형예에 따르면 복수의 분할 샷을 2 개의 빔으로 전환하면서 실시할 뿐만 아니라, 또한 조사량 오차를 보정하는 조사 시간동안에 할 수 있다. 따라서, 멀티빔을 성형하는 애퍼처 직경의 제작 오차와 교정을 위한 측정 오차에 기인하는 도스량 오차를 한층 더 저감시킬 수 있다.
실시 형태 2.
실시 형태 1에서는, 조사 시간이 상이한 복수의 분할 샷을 2 개의 빔 중 어느 하나에 배분함으로써, 빔 전류의 불균일의 평균화를 도모하였다. 그러나, 전술한 바와 같이 n 회의 분할 샷의 노광에서 빔 전류의 불균일이 화소를 노광하는 도스에 기여하는 비율은 각 분할 샷의 노광 시간에 비례한다. 따라서, 할당된 2 개의 빔 간에 당해 화소(36)에 조사되는 조사 시간의 합계가 보다 균일해지는 편이 바람직하다.
도 17(a)와 도 17(b)는 실시 형태 2의 비교예에서의 복수의 분할 샷과 빔의 할당의 일례를 나타내는 도면이다. 도 17(a)에 나타내는 각 분할 샷의 조사 시간은 도 10(a)에서 설명한 바와 같이 2 진수의 각 자리의 값을 이용하고 있으므로, 최상위인 512Δ의 조사 시간을 가지는 분할 샷과 대략 동일한 조사 시간을 얻기 위해서는 256Δ 이하의 조사 시간을 합계할 필요가 있다. 따라서, 예를 들면 512Δ의 분할 샷을 전환빔(빔(b))이 담당하는 경우, 도 17(b)에 나타낸 바와 같이 할당된 2 개의 빔 간에 당해 화소(36)에 조사되는 조사 시간의 합계가 보다 균일해지기 위해서는, 256Δ 이하의 조사 시간을 가지는 모든 분할 샷을 기준빔(빔(a))이 담당할 필요가 있다. 그러나, 이러한 배분의 방법으로는 화소(36)에 따라서는 필요한 조사 시간이 511Δ 이하인 경우도 있을 수 있다. 이러한 경우, 512Δ의 분할 샷이 빔 OFF가 되어 빔(b)이 사용될 일이 없어진다. 그러면 빔 전류의 불균일의 평균화가 곤란해진다. 따라서, 복수의 분할 샷 중 조사 시간이 긴 상위의 분할 샷에 대해서는 복수의 빔으로 배분되는 것이 바람직하다. 또한, 예를 들면 64Δ 이하의 조사 시간을 가지는 하위의 분할 샷에 대해서는, 원래 조사 시간이 짧으므로 빔 전류의 불균일이 발생해도 노광하는 도스에 기여하는 비율은 작기 때문에 허용할 수 있다.
도 18(a)와 도 18(b)는 실시 형태 2에서의 복수의 분할 샷과 빔의 할당의 일례를 나타내는 도면이다. 실시 형태 2에서는 복수의 분할 샷 중 적어도 1 개의 분할 샷이 복수의 서브 분할 샷으로 분할된다. 도 18(a)의 예에서는, 도 10(a)에 나타낸 복수의 분할 샷 중 최상위인 512Δ의 조사 시간을 가지는 분할 샷과 상위 2 번째인 256Δ의 조사 시간을 가지는 분할 샷이 각각 2 개씩의 서브 분할 샷으로 분할되는 경우를 나타낸다. 즉, 512Δ의 조사 시간을 가지는 분할 샷은 256Δ의 조사 시간을 가지는 2 개의 서브 분할 샷으로 분할된다. 마찬가지로, 256Δ의 조사 시간을 가지는 분할 샷은 128Δ의 조사 시간을 가지는 2 개의 서브 분할 샷으로 분할된다. 그 외에는 도 10(a)와 동일하다.
또한, 실시 형태 2에서의 묘화 장치(100)의 구성은 도 1과 동일하다. 또한, 실시 형태 2에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타내는 순서도는 도 8 혹은 도 15와 동일하다. 또한, 이하 특별히 설명하는 점 이외의 내용은 실시 형태 1과 동일하다.
기준빔 특정 공정(S102)과 전환빔 특정 공정(S104)의 내용은 실시 형태 1과 동일하다.
분할 샷 할당 공정(S106)으로서, 할당부(76)는 멀티빔(20)의 1 개의 빔 당의 시료(101)의 화소(36)(단위 조사 영역)마다, 1 회의 샷 당의 최대 조사 시간(Ttr)의 샷이 분할된, 동일한 화소(36)에 연속으로 행해지는 조사 시간이 상이한 복수의 분할 샷의 각 분할 샷을 멀티빔(20)의 일괄 편향에 의해 전환 가능한 복수의 빔 중 적어도 1 개에 할당한다. 실시 형태 2에서 할당부(76)는 할당된 빔 간에 당해 화소(36)에 조사되는 조사 시간의 합계가 가능한 한 균일에 가까워지도록 복수의 분할 샷의 각 분할 샷을 복수의 빔 중 적어도 1 개에 할당한다. 이를 위해 할당부(76)는 복수의 서브 분할 샷의 각 서브 분할 샷과 서브 분할 샷으로 분할되지 않은 나머지의 분할 샷을 복수의 빔 중 어느 하나에 할당한다. 특히, 실시 형태 2에서는 서브 분할 샷에 대해서는 복수의 빔에 각각 할당한다.
할당부(76)는 각 화소에 대해 예를 들면 512Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷을 분할한 256Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 2 개의 서브 분할 샷의 일방을 전환빔(빔(b))에 할당한다. 256Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 2 개의 서브 분할 샷의 타방을 기준빔(빔(a))에 할당한다. 256Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷을 분할한 128Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 2 개의 서브 분할 샷의 일방을 전환빔(빔(b))에 할당한다. 128Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 2 개의 서브 분할 샷의 타방을 기준빔(빔(a))에 할당한다. 128Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷을 전환빔(빔(b))에 할당한다. 64Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 32Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 16Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 8Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 4Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 2Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷을 기준빔(빔(a))에 할당한다.
어느 분할 샷을 기준빔에 할당하고 어느 분할 샷을 전환빔에 할당할지는 미리 설정해 두면 된다. 여기서는, 화소에 각각 특정된 실제의 기준빔과 실제의 전환빔에 복수의 분할 샷 및 복수의 서브 분할 샷을 할당하면 된다.
소트 처리 공정(S108)으로서, 소트 처리부(78)는 분할 샷의 실시 순서를 빔 단위로 정리하도록 소트 처리한다. 빔 단위로 정리함으로써, 빔의 전환 동작을 줄일 수 있어 묘화 시간을 단축시킬 수 있다. 도 18(b)의 예에서는 도 10(b)와 마찬가지로 전환빔(빔(b))이 담당하는 분할 샷을 먼저 정리하고, 그 후에 기준빔(빔(a))이 담당하는 분할 샷이 이어진다.
도 18(b)의 예에서는 동일한 빔이 담당하는 복수의 분할 샷 내에서 조사 시간(tk)이 긴 분할 샷이 먼저 실시되도록 나타내고 있으나, 이에 한정되지 않는다. 동일한 빔이 담당하는 복수의 분할 샷 내에서 조사 시간(tk)이 짧은 분할 샷이 먼저 실시되어도 된다. 혹은, 동일한 빔이 담당하는 복수의 분할 샷 내에서 조사 시간(tk)이 랜덤이 되는 순서로 분할 샷이 실시되어도 된다.
서브 분할 샷을 이용함으로써, 도 18(b)에 나타낸 바와 같이 기준빔(빔(a))의 합계 조사 시간은 511Δ가 되고, 전환빔(빔(b))의 합계 조사 시간은 512Δ가 된다. 따라서, 할당된 빔 간에 당해 화소(36)에 조사되는 조사 시간의 합계를 보다 균일에 가까워지게 할 수 있다. 조사 시간 연산 공정(S110) 이후의 각 공정의 내용은 실시 형태 1과 동일하다.
또한, 분할 샷을 복수의 서브 분할 샷으로 분할한 경우, 증가한 만큼 다음 분할 샷(혹은 서브 분할 샷)을 행하기 전에 개별 블랭킹 기구의 앰프(46)의 전압 안정 시간(세틀링 시간)을 기다리는 횟수가 증가하게 되는데, 1 화소 당의 최대 조사 시간(Ttr)(예를 들면 10 ~ 100 μs)에 비해 큰 폭으로 작으므로 묘화 시간의 지연은 무시 가능한 정도로 할 수 있다.
이상과 같이, 실시 형태 2에 따르면 할당된 빔 간에 당해 화소(36)에 조사되는 조사 시간의 합계를 보다 균일에 가까워지게 할 수 있다. 따라서, 빔 전류의 불균일의 평균화를 보다 진행시킬 수 있다.
실시 형태 3.
실시 형태 2에서는 2 개의 빔으로 빔 전류의 불균일의 평균화를 도모하였다. 그러나, 사용한 2 개의 빔을 형성하는 애퍼처 직경에 모두 크게 오차가 발생했을 경우, 평균화 효과가 작다. 따라서, 1 개의 화소(36)에 할당되는 빔 수는 많은 편이 평균화의 효과가 높다.
도 19(a) 내지 도 19(d)는 실시 형태 3에서의 복수의 분할 샷의 도중에서의 빔 전환을 설명하기 위한 도면이다. 도 19(a)의 예에서는 5 × 5의 멀티빔(20)을 이용하여 시료에 멀티빔(20)을 샷하는 경우의 일례를 나타내고 있다. 예를 들면, 주목 그리드(29)의 최상단 왼쪽에서 1 번째의 화소(36)를 멀티빔(20) 중 빔(a)이 기준빔으로서 담당하는 경우를 나타내고 있다. 빔(a)은 한 번에 조사 가능한 조사 영역(34)을 조사하는 5 × 5의 멀티빔(20)의 위에서 2 단째 왼쪽에서 2 열째의 빔을 나타낸다. 복수의 분할 샷 중 예를 들면 1 ~ 7 번째의 분할 샷을 빔(a)이 담당하여 행한 후, 5 × 5의 멀티빔(20)을 편향기(209)에 의해 1 빔 피치분만큼 도 19(a)가 나타내는 상방으로 일괄 편향에 의해 빔 조사 위치를 시프트한다. 이에 따라, 도 19(b)에 나타낸 바와 같이 주목 그리드(29)의 최상단 왼쪽에서 1 번째의 화소(36)는 빔(a)에서 빔(b)으로 전환된다. 그리고, 복수의 분할 샷 중 8, 9 번째의 분할 샷을 빔(b)이 담당하여 행한 후, 5 × 5의 멀티빔(20)을 편향기(209)에 의해 1 빔 피치분만큼 도 19(b)가 나타내는 좌측으로 일괄 편향에 의해 빔 조사 위치를 시프트한다. 이에 따라, 도 19(c)에 나타낸 바와 같이 주목 그리드(29)의 최상단 왼쪽에서 1 번째의 화소(36)는 빔(b)에서 빔(c)으로 전환된다. 그리고, 복수의 분할 샷 중 10, 11 번째의 분할 샷을 빔(c)이 담당하여 행한 후, 5 × 5의 멀티빔(20)을 편향기(209)에 의해 1 빔 피치분만큼 도 19(c)가 나타내는 하방으로 일괄 편향에 의해 빔 조사 위치를 시프트한다. 이에 따라, 도 19(d)에 나타낸 바와 같이 주목 그리드(29)의 최상단 왼쪽에서 1 번째의 화소(36)는 빔(c)에서 빔(d)으로 전환된다. 그리고, 나머지의 분할 샷을 빔(d)이 담당한다. 이에 따라, 주목 그리드(29)의 최상단 왼쪽에서 1 번째의 화소(36)는 빔(a ~ d)의 4 개의 빔에 의해 다중 노광되게 된다. 빔(a)을 성형하는 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 홀(22)(애퍼처)의 직경이 설계값에 대하여 가공 오차가 발생한 경우에도 빔(b, c, d)을 중첩하여 조사함으로써 빔 전류량의 오차의 평균화를 더 진행시킬 수 있다. 그 결과, 당해 화소로의 도스량 오차를 저감시킬 수 있다. 예를 들면, 빔(a ~ d)의 4 개의 빔으로 조사함으로써, 빔(a)만으로 조사하는 경우에 비해 이러한 화소(36)에 조사되는 빔 전류의 불균일의 통계 오차를 저감시킬 수 있다. 예를 들면, 4 개의 빔 간에 조사 시간을 동일하게 할 수 있다면, 빔 전류의 불균일의 통계 오차를 1/4(1/2) 배로 저감시킬 수 있다.
도 19(a) 내지 도 19(d)의 예에서는 기준빔(빔(a)), 전환빔(빔(b)), 전환빔(빔(c)), 전환빔(빔(d))의 순으로 분할 샷을 행하는 경우를 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 후술하는 바와 같이 전환빔(빔(d)), 전환빔(빔(c)), 전환빔(빔(b)), 기준빔(빔(a))의 순으로 분할 샷을 행해도 상관없다.
또한, 도 19(a) 내지 도 19(d)의 예에서는 5 × 5의 멀티빔(20)을 편향기(209)에 의해 1 빔 피치분만큼 상방(y 방향), 좌측(-x 방향), 하방(-y 방향)의 순으로 일괄 편향시키는 경우를 나타냈으나, 이에 한정되지 않는다. 4 개의 빔이 차례로 대응 화소로 조사될 수 있으면 된다. 또한, 빔의 시프트량도 1 빔 피치분에 한정되지 않는다. 2 빔 피치 이상이어도 된다. 빔의 시프트량이 편향기(209)로 편향 가능한 빔 피치의 정수 배라면 어느 하나의 빔으로 전환할 수 있다.
도 20(a)와 도 20(b)는 실시 형태 3에서의 복수의 분할 샷과 빔의 할당의 일례를 나타내는 도면이다. 실시 형태 3에서는 복수의 분할 샷 중 적어도 1 개의 분할 샷이 복수의 서브 분할 샷으로 분할된다. 도 20(a)의 예에서는, 도 10(a)에 나타낸 복수의 분할 샷 중 최상위인 512Δ의 조사 시간을 가지는 분할 샷이 4 개의 서브 분할 샷으로 분할되고, 상위 2 번째인 256Δ의 조사 시간을 가지는 분할 샷이 2 개의 서브 분할 샷으로 분할되는 경우를 나타낸다. 즉, 도 18(a)의 예에서는 상위 2 번째인 256Δ의 조사 시간을 가지는 분할 샷과 동일한 256Δ의 조사 시간을 가지는 서브 분할 샷을 남겼으나, 도 20(a)의 예에서는 상위 1, 2 번째의 조사 시간을 가지는 분할 샷을 상위 3 번째인 128Δ의 조사 시간을 가지는 분할 샷과 동일한 128Δ의 조사 시간을 가지는 6 개의 서브 분할 샷으로 분할한다. 그리고, 4 개의 빔(a, b, c, d)에 배분한다. 그 외에는 도 18(a)와 동일하다.
또한, 실시 형태 3에서의 묘화 장치(100)의 구성은 도 1과 동일하다. 또한, 실시 형태 3에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타내는 순서도는 도 8 혹은 도 15와 동일하다. 또한, 이하 특별히 설명하는 점 이외의 내용은 실시 형태 1과 동일하다.
기준빔 특정 공정(S102)의 내용은 실시 형태 1과 동일하다.
전환빔 특정 공정(S104)으로서, 특정부(74)는 화소(36)마다 멀티빔의 일괄 편향에 의해 전환 가능한 빔을 당해 화소에 빔을 조사할 전환빔으로서 특정한다. 도 19(a) 내지 도 19(d)의 예에서는 기준빔(빔(a))에 대하여 3 개의 전환빔(빔(b), 빔(c), 빔(d))을 특정한다.
분할 샷 할당 공정(S106)으로서, 할당부(76)는 멀티빔(20)의 1 개의 빔 당의 시료(101)의 화소(36)(단위 조사 영역)마다, 1 회의 샷 당의 최대 조사 시간(Ttr)의 샷이 분할된, 동일한 화소(36)에 연속으로 행해지는 조사 시간이 상이한 복수의 분할 샷의 각 분할 샷을 멀티빔(20)의 일괄 편향에 의해 전환 가능한 복수의 빔 중 적어도 1 개에 할당한다. 실시 형태 3에서 할당부(76)는 할당된 빔 간에 당해 화소(36)에 조사되는 조사 시간의 합계가 가능한 한 균일에 가까워지도록 복수의 분할 샷의 각 분할 샷을 복수의 빔 중 적어도 1 개에 할당한다. 이를 위해 할당부(76)는 복수의 서브 분할 샷의 각 서브 분할 샷과 서브 분할 샷으로 분할되지 않은 나머지의 분할 샷을 복수의 빔 중 어느 하나에 할당한다. 특히, 실시 형태 3에서는 서브 분할 샷에 대해서는 보다 많은 복수의 빔에 각각 할당한다.
할당부(76)는 각 화소에 대해 예를 들면 512Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷을 분할한 128Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 4 개의 서브 분할 샷 중 1 개째를 전환빔(빔(d))에 할당한다. 128Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 4 개의 서브 분할 샷 중 2 개째를 전환빔(빔(c))에 할당한다. 128Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 4 개의 서브 분할 샷 중 3 개째를 전환빔(빔(b))에 할당한다. 128Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 4 개의 서브 분할 샷 중 4 개째를 전환빔(빔(a))에 할당한다. 256Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷을 분할한 128Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 2 개의 서브 분할 샷의 일방을 전환빔(빔(d))에 할당한다. 128Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 2 개의 서브 분할 샷의 타방을 기준빔(빔(c))에 할당한다. 128Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷을 전환빔(빔(b))에 할당한다. 64Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 32Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 16Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 8Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 4Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, 2Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷과, Δ의 조사 시간(tk)을 가지는 분할 샷을 기준빔(빔(a))에 할당한다.
어느 분할 샷을 기준빔에 할당하고 어느 분할 샷을 전환빔에 할당할지는 미리 설정해 두면 된다. 여기서는, 화소에 각각 특정된 실제의 기준빔과 실제의 전환빔에 복수의 분할 샷 및 복수의 서브 분할 샷을 할당하면 된다.
소트 처리 공정(S108)으로서, 소트 처리부(78)는 분할 샷의 실시 순서를 빔 단위로 정리하도록 소트 처리한다. 빔 단위로 정리함으로써, 빔의 전환 동작을 줄일 수 있어 묘화 시간을 단축시킬 수 있다. 도 20(b)의 예에서는 전환빔(빔(d)), 전환빔(빔(c)), 전환빔(빔(b)), 기준빔(빔(a))의 순으로 담당하는 분할 샷이 이어진다.
도 20(b)의 예에서는 동일한 빔이 담당하는 복수의 분할 샷 내에서 조사 시간(tk)이 긴 분할 샷이 먼저 실시되도록 나타내고 있으나, 이에 한정되지 않는다. 동일한 빔이 담당하는 복수의 분할 샷 내에서 조사 시간(tk)이 짧은 분할 샷이 먼저 실시되어도 된다. 혹은, 동일한 빔이 담당하는 복수의 분할 샷 내에서 조사 시간(tk)이 랜덤이 되는 순서로 분할 샷이 실시되어도 된다.
서브 분할 샷을 이용함으로써, 도 20(b)에 나타낸 바와 같이 기준빔(빔(a))의 합계 조사 시간은 255Δ가 되고, 전환빔(빔(b))의 합계 조사 시간은 256Δ가 되고, 전환빔(빔(c))의 합계 조사 시간은 256Δ가 되고, 전환빔(빔(d))의 합계 조사 시간은 256Δ가 된다. 따라서, 할당된 빔 간에 당해 화소(36)에 조사되는 조사 시간의 합계를 보다 균일에 가까워지게 할 수 있다. 조사 시간 연산 공정(S110) 이후의 각 공정의 내용은 실시 형태 1과 동일하다.
또한, 판정 공정(S124)에서 판정부(92)는 데이터 전송된 k 번째의 분할 샷의 데이터가 k' 번째의 데이터인지의 여부를 판정한다. 도 20(b)의 예에서는, 1, 2 번째의 분할 샷을 전환빔(빔(d))이 실시하고, 3, 4 번째의 분할 샷을 전환빔(빔(c))이 실시하고, 5, 6 번째의 분할 샷을 전환빔(빔(b))이 실시하고, 7 번째의 분할 샷 이후를 기준빔(빔(a))이 실시하게 되므로, k' = 3, 5, 7이 설정되게 된다. k 번째의 분할 샷의 데이터가 k' 번째의 데이터라면 빔 전환 공정(S126)으로 진행된다. k 번째의 분할 샷의 데이터가 k' 번째의 데이터가 아니라면 k 번째 분할 샷 공정(S128)으로 진행된다.
조사 시간이 짧은 분할 샷부터 차례로 행하는 경우에는, 1 ~ 8 번째의 분할 샷을 기준빔(빔(a))이 실시하고, 9, 10 번째의 분할 샷 이후를 전환빔(빔(b))이 실시하고, 11, 12 번째의 분할 샷 이후를 전환빔(빔(c))이 실시하고, 13, 14 번째의 분할 샷 이후를 전환빔(빔(d))이 실시하게 되므로, k' = 9, 11, 13이 설정되게 된다.
그리고, 빔 전환 공정(S126)에서 빔 시프트 처리부(94)는 도 19(a) 내지 도 19(d)에 나타낸 바와 같이 멀티빔(20) 전체를 일괄 편향시켜 각 화소를 조사하는 빔을 기준빔과 3 개의 전환빔 간에 차례로 전환한다. 도 20(b)의 예에서는, 전환빔(빔(d)), 전환빔(빔(c)), 전환빔(빔(b)), 기준빔(빔(a))의 순으로 분할 샷이 실시되므로, 3 번째의 분할 샷의 데이터를 따라 분할 샷을 행할 때에 전환빔(빔(d))에서 기준빔(빔(c))으로 전환한다. 마찬가지로, 5 번째의 분할 샷의 데이터를 따라 분할 샷을 행할 때에 전환빔(빔(c))에서 기준빔(빔(b))으로 전환한다. 마찬가지로, 7 번째의 분할 샷의 데이터를 따라 분할 샷을 행할 때에 전환빔(빔(b))에서 기준빔(빔(a))으로 전환한다.
또한, 실시 형태 3에서는 빔 전환 횟수가 3 회로 많아진 만큼 다음 분할 샷을 행하기 전에 DAC 앰프(132)의 출력이 정정될 때까지 다음 분할 샷을 기다리는 횟수가 많아진다. 그러나, 전술한 바와 같이 빔 피치가 예를 들면 160 μm 등으로 작은 경우, DAC 앰프(132)의 정정 시간(세틀링 시간)은 100 ns 이하이면 된다. 한편, 1 화소 당의 최대 조사 시간(Ttr)은 10 ~ 100 μs로 월등하게 길기 때문에, 빔 전환에 수반하는 묘화 시간의 지연은 무시 가능한 정도로 할 수 있다. 또한, 서브 분할 샷의 수도 증가하지만, 마찬가지로 묘화 시간의 지연은 무시 가능한 정도로 할 수 있다.
이상과 같이, 실시 형태 3에 따르면 보다 많은 빔에 의해 빔 전류의 불균일의 평균화가 가능하다. 또한, 빔 간의 조사 시간을 동일한 정도로 함으로써, 빔 간에 평균화 효과에서의 중량감을 동일하게 할 수 있다. 또한, 상위 1 번째로 긴 조사 시간을 가지는 분할 샷과 상위 2 번째로 긴 조사 시간을 가지는 분할 샷 중 어느 한 쪽인가가 빔 OFF가 된 경우에도 4 개의 빔으로 화소를 조사할 수 있다.
이상과 같이 각 실시 형태에서의 멀티빔 묘화 장치는 복수 빔과, 빔마다 독립적인 ON / OFF 제어와, 빔에 공통된 편향 제어를 이용하여 묘화를 행한다. 이러한 묘화 방식에 의해 시료(101)면 상에 예를 들면 빔 사이즈와 동일한 화소를 정의하여 화소(36)마다 필요한 조사량을 부여할 수 있다. 또한, 빔 사이즈보다 미세한 패턴의 치수와 위치의 제어를 실현하기 위해서는 그레이빔 묘화 방식을 이용하면 된다. 이는 패턴 가장자리에 중첩되는 화소의 조사량을, 레지스트의 해상에 최적인 값과 동일하거나 보다 적은 조사량으로 제어하여 패턴 가장자리의 위치를 제어하는 방법이다. VSB 묘화 장치에서는 노광에 최적인 도스에 대응되는 노광 시간을 이용하는데 반해, 그레이빔 묘화 방식에서는 (1) 패턴 내부에서는 VSB 묘화 장치와 동일한 노광 시간을 이용하는 한편, (2) 패턴 가장자리에 중첩되는 화소에서는 화소 내의 패턴 점유율에 따라 대략 0의 노광 시간에서 최적 노광 시간까지의 넓은 노광 시간 제어가 행해진다.
또한, 각 실시 형태에서의 멀티빔 묘화 장치는 전술한 바와 같이 빔마다의 노광 시간을 독립적으로 N 비트로 제어한다. 블랭킹 제어 회로 각각에 n 비트의 카운터를 배치하게 되면 블랭킹 애퍼처의 제작이 곤란하다. 그러나, 각 실시 형태에서의 멀티빔 묘화 장치는 도 7에서 설명한 바와 같이 n 비트의 공통 카운터에 의한 노광 시간 제어와 빔마다의 ON / OFF 제어를 조합하여 노광 시간이 상이한 복수 회의 노광 공정을 행하고, 노광 시간의 합 n 비트로 빔마다 독립적으로 제어할 수 있다.
도 21(a)와 도 21(b)는 각 실시 형태의 비교예에서의 노광 시퀀스의 일례를 나타내는 도면이다. 멀티빔용 애퍼처에서는 애퍼처 직경의 크기가 예를 들면 1 ~ 2 μm로 매우 작기 때문에 애퍼처의 면적과 빔마다의 빔 전류를 균일하게 하는 것은 곤란하다. 대책으로서 빔마다의 전류를 정확하게 측정하여 노광 시간에 보정을 행하는 방법이 고려되는데, 빔의 수가 많거나, 조명 전류의 변화가 있다는 등의 이유로 항상 정확한 전류량을 파악하여 보정하는 것은 곤란하다.
이러한 경우, 동일 화소를 복수의 빔으로 노광함으로써 빔 전류량의 오차를 평균화할 수 있다. 도 21(a)에서는 분할 샷의 횟수(n)가 n = 6인 경우에 어느 화소를 빔(a)으로만 노광하는 경우를 나타내고 있다. 도 21(b)에서는 어느 화소를 빔(a)과 빔(b)으로 노광하는 경우의 2 가지의 제어 방법을 나타낸다. 도 21(b)에서는 노광 시간의 제어 단위로서 t' = t/2를 이용하여 빔(a)에서의 n 회의 노광과 빔(b)에서의 n 회의 노광을 행하고 있는 경우를 나타낸다. 도 21(b)의 방법으로는, 2 개의 빔으로 동일 화소를 노광함으로써 빔 전류의 불균일의 통계 오차를 1/√2로 저감시킬 수 있다. 한편으로 1 화소를 노광하는데 필요한 데이터량은 2 배인 2n 비트가 된다. 따라서, 데이터 전송 속도를 2 배로 하거나, 묘화 시간을 길게 설정하여 데이터 전송 완료의 대기 시간을 확보하는 등의 대응이 필요해진다. 또한 노광 시간 제어의 카운터의 동작 주파수를 2 배로 할 필요가 있다.
또한, 도 21(b)에서는 n 회의 노광 전부를 2 개의 빔으로 실시하고 있다. n 회의 각 회의 노광에서 빔 전류의 불균일이 화소를 노광하는 도스에 기여하는 비율은 각 회의 노광 시간에 비례한다. 따라서, 빔마다의 빔 전류의 불균일을 저감시킨다는 의미에서는 노광 시간이 32Δt, 16Δt, 8Δt인 공정에서 복수 빔을 이용하는 것은 효과가 크지만, 노광 시간이 4Δt, 2Δt, Δt인 노광 공정에서 복수 빔을 이용하는 것은 효과가 작다.
이 때문에, 전술한 바와 같이 각 실시 형태에서는 1 화소를 복수 회 노광하여 노광 시간의 총합으로서 n 비트의 노광 시간 제어를 행하는 묘화 방법에 있어서, 복수 회의 노광 시간을 2 개 이상의 빔을 전환하여 행한다. 특히, 복수 회의 노광 중 노광 시간이 긴 것을 2 개 이상의 빔을 전환하여 행한다.
도 22(a) 내지 도 22(c)는 각 실시 형태를 비교한 노광 시퀀스의 일례를 나타내는 도면이다. 도 22(a) 내지 도 22(c)의 예에서는 세로축에 빔 전류를 나타내고 가로축에 시간을 나타낸다. 또한, 도 22(a) 내지 도 22(c)의 예에서는 분할 샷의 수를 n = 6으로 한 경우에 대해 나타내고 있다. 실시 형태 1에 대응되는 도 22(a)의 예에서는 노광 시간이 32Δt와 8Δt인 2 회의 노광 시간을 빔(b)으로, 그 이외의 4 회의 노광을 빔(a)으로 실시하고 있는 경우를 나타낸다. 실시 형태 2에 대응되는 도 22(b)의 예에서는 노광 시간이 32Δt인 노광 시간을 16Δt의 2 개의 서브 노광 시간으로 분할하고, 16Δt의 노광 시간을 8Δt의 2 개의 서브 노광 시간으로 분할한 경우를 나타내고 있다. 그리고, 16Δt의 2 개의 서브 노광 시간의 일방을 빔(a)으로 실시하고, 16Δt의 2 개의 서브 노광 시간의 타방을 빔(b)으로 실시하고, 8Δt의 노광 시간을 빔(b)으로, 그 이외의 4 회의 노광을 빔(a)으로 실시하고 있는 경우를 나타낸다. 실시 형태 3에 대응되는 도 22(c)의 예에서는 노광 시간이 32Δt인 노광 시간을 8Δt의 4 개의 서브 노광 시간으로 분할하고, 16Δt의 노광 시간을 8Δt의 2 개의 서브 노광 시간으로 분할한 경우를 나타내고 있다. 그리고, 32Δt를 분할한 8Δt의 4 개의 서브 노광 시간을 빔(a ~ d)으로 각각 1 회씩 실시하고, 16Δt를 분할한 8Δt의 2 개의 서브 노광 시간을 빔(c, d)으로 각각 1 회씩 실시하고, 8Δt의 노광 시간을 빔(b)으로, 그 이외의 4 회의 노광을 빔(a)으로 실시하고 있는 경우를 나타낸다. n = 6인 경우, 화소의 총 노광 시간(T)은 0, Δt, 2Δt, ···, 63Δt 중 어느 하나이다. 총 노광 시간에 따라 도 22(a)의 예에서는 6 회의 빔의 ON / OFF가 전환된다. 도 22(b)의 예에서는 8 회의 빔의 ON / OFF가 전환된다. 도 22(c)의 예에서는 10 회의 빔의 ON / OFF가 전환된다. 도 22(a)보다 도 22(b)가 보다 빔 전류의 불균일의 평균화에서의 각 빔의 영향의 편중이 작다는 것을 알 수 있다. 그리고, 도 22(b)보다 도 22(c)가 보다 빔 전류의 불균일의 평균화의 효과가 크다는 것을 알 수 있다. 이어서, 서브 노광 시간을 이용하지 않는 경우의 전환빔 수의 효과에 대해 설명한다.
도 23은 실시 형태 1에서의 2 개의 빔 전환에 의해 묘화한 경우의 각 빔 노광 시간을 비교한 일례를 나타내는 도면이다. 노광 시간에 따라 복수 회의 노광에서의 빔의 ON / OFF는 변경되고, 동시에 빔(a)의 노광 시간의 합과 빔(b)의 노광 시간의 합도 변경된다. 빔 전류의 오차를 평균화한다는 관점에서는 빔(a)의 노광 시간과 빔(b)의 노광 시간이 대략 동일한 것이 바람직하지만, 도 23의 예에서는 50% 이상의 격차가 있는 경우가 많다. 도 23의 예는 빔 전류의 오차의 저감 방법으로서 최적이지는 않지만 일정한 효과는 있다. 도 23에서 T = 7Δt인 경우에는 빔(b)의 노광 시간은 0으로, 빔 전류의 오차의 평균화 효과는 없어지지만 총 노광 시간 자체가 작으므로 묘화 정밀도로의 영향은 작다. 한편 T = 40Δt인 경우에는 긴 노광 시간을 빔(b)으로만 노광하게 되어 묘화 정밀도로의 영향이 커서 바람직하지 않다.
도 24는 실시 형태 1의 변형예에서 3 개의 빔 전환에 의해 묘화한 경우의 각 빔 노광 시간을 비교한 일례를 나타내는 도면이다. 도 24의 예에서는 빔(a, b, c)의 3 개의 빔으로 1 개의 화소를 노광한다. 빔 수를 2 개에서 3 개로 하면, 총 노광 시간이 40Δt인 경우에도 빔(a, c)에서의 2 개의 빔으로 노광을 행하여 빔 전류의 평균화 효과를 도 23으로 나타낸 예보다 높일 수 있다.
이상, 구체예를 참조하여 실시 형태에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이들 구체예에 한정되지 않는다. 전술한 예에서는 각 화소에 대하여 복수의 분할 샷을 1 회씩 행하는 경우를 나타냈으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, m 패스의 다중 묘화를 행해도 된다. 예를 들면, m 패스의 다중 묘화의 각 패스의 복수의 분할 샷의 합계 조사 시간이 서로 동일한 정도이며, 1 패스분의 복수의 분할 샷을 담당하는 p 개의 빔의 조사 시간이 빔 간에 동일한 정도인 경우에는, 1 개의 빔만으로 1 회분의 복수의 분할 샷을 행하는 경우에 비해 이러한 화소(36)에 조사되는 빔 전류의 불균일의 통계 오차를 1/(m·p)(1/2) 배로 저감시킬 수 있다.
또한, 장치 구성 또는 제어 방법 등 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않은 부분 등에 대해서는 기재를 생략하였으나, 필요한 장치 구성 또는 제어 방법을 적절히 선택하여 이용할 수 있다. 예를 들면, 묘화 장치(100)를 제어하는 제어부 구성에 대해서는 기재를 생략하였으나, 필요한 제어부 구성을 적절히 선택하여 이용하는 것은 말할 필요도 없다.
그 외에 본 발명의 요소를 구비하며 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 방법은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명의 몇 개의 실시 형태를 설명하였으나, 이들 실시 형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규 실시 형태는 그 외의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태 또는 그 변형은 발명의 범위 또는 요지에 포함되고, 또한 특허 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등 범위에 포함된다.

Claims (10)

  1. 멀티빔의 1 개의 빔 당의 시료의 단위 조사 영역마다, 1 회의 샷 당의 최대 조사 시간의 샷이 분할된, 동일한 단위 조사 영역에 연속으로 행해지는 복수의 분할 샷의 각 분할 샷을 상기 멀티빔의 일괄 편향에 의해 전환 가능한 복수의 빔 중 적어도 1 개에 할당하고,
    단위 조사 영역마다, 상기 단위 조사 영역에 조사될 빔의 조사 시간을 연산하고,
    단위 조사 영역마다 합계 조사 시간이 연산된 상기 빔의 조사 시간에 상당하는 조합이 되도록 상기 복수의 분할 샷의 각 분할 샷을 빔 ON으로 할지 빔 OFF로 할지를 결정하고,
    상기 멀티빔의 일괄 편향에 의해 상기 복수의 빔을 전환하면서, 상기 단위 조사 영역에, 동일한 단위 조사 영역에 연속으로 행해지는 상기 복수의 분할 샷 중 빔 ON이 되는 복수의 대응 분할 샷을 상기 복수의 빔을 이용하여 행하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔의 묘화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    할당된 빔 간에 상기 단위 조사 영역에 조사되는 조사 시간의 합계가 균일에 가까워지도록 상기 복수의 분할 샷의 각 분할 샷은 상기 복수의 빔 중 적어도 1 개에 할당되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔의 묘화 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 분할 샷 중 적어도 1 개의 분할 샷이 복수의 서브 분할 샷으로 분할되고,
    상기 복수의 서브 분할 샷의 각 서브 분할 샷과 상기 복수의 서브 분할 샷으로 분할되지 않은 나머지의 분할 샷이 상기 복수의 빔 중 어느 하나에 할당되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔의 묘화 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 멀티빔을 형성하는 복수의 개구부의 개구 면적 오차에 기인하는 각 빔의 조사량 오차를 보정하도록 빔 ON이 되는 상기 복수의 대응 분할 샷이 결정되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔의 묘화 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단위 조사 영역마다, 상기 단위 조사 영역에 빔을 조사할 기준빔을 특정하고,
    상기 단위 조사 영역마다, 상기 멀티빔의 일괄 편향에 의해 전환 가능한 빔을 상기 단위 조사 영역에 빔을 조사할 전환빔으로서 특정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔의 묘화 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기준빔과 상기 전환빔을 이용하는 경우에, 상기 복수의 분할 샷의 실시 순서를 빔 단위로 정리하도록 소트 처리하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔의 묘화 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 분할 샷 중 적어도 1 개의 분할 샷이 복수의 서브 분할 샷으로 분할되고,
    상기 기준빔과 상기 전환빔을 이용하는 경우에, 상기 복수의 서브 분할 샷의 각 서브 분할 샷과 상기 복수의 서브 분할 샷으로 분할되지 않은 나머지의 분할 샷의 실시 순서를 빔 단위로 정리하도록 소트 처리하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔의 묘화 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 분할 샷 중 적어도 1 개의 분할 샷이 복수의 서브 분할 샷으로 분할되고,
    할당된 빔 간에 상기 단위 조사 영역에 조사되는 조사 시간의 합계가 균일에 가까워지도록 상기 복수의 서브 분할 샷의 각 서브 분할 샷과 상기 복수의 서브 분할 샷으로 분할되지 않은 나머지의 분할 샷이 상기 복수의 빔 중 어느 하나에 할당되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔의 묘화 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 멀티빔의 일괄 편향에 의해 전환 가능한 상기 복수의 빔으로서 인접하는 빔끼리가 이용되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔의 묘화 방법.
  10. 하전 입자빔에 의해 구성되는 멀티빔의 1 개의 빔 당의 시료의 단위 조사 영역마다, 1 회의 샷 당의 최대 조사 시간의 샷이 분할된, 동일한 단위 조사 영역에 연속으로 행해지는 복수의 분할 샷의 각 분할 샷을 상기 멀티빔의 일괄 편향에 의해 전환 가능한 복수의 빔 중 적어도 1 개에 할당하는 할당 처리 회로와,
    단위 조사 영역마다, 상기 단위 조사 영역에 조사될 빔의 조사 시간을 연산하는 조사 시간 연산 처리 회로와,
    단위 조사 영역마다 합계 조사 시간이 연산된 상기 빔의 조사 시간에 상당하는 조합이 되도록 상기 복수의 분할 샷의 각 분할 샷을 빔 ON으로 할지 빔 OFF로 할지를 결정하는 결정 처리 회로와,
    하전 입자빔원, 편향기 및 상기 시료를 재치하는 스테이지를 가지며, 상기 멀티빔의 일괄 편향에 의해 상기 복수의 빔을 전환하면서, 상기 단위 조사 영역에, 동일한 단위 조사 영역에 연속으로 행해지는 상기 복수의 분할 샷 중 빔 ON이 되는 복수의 대응 분할 샷을 상기 복수의 빔을 이용하여 행하도록, 상기 멀티빔을 이용하여 상기 시료에 패턴을 묘화하는 묘화 기구
    를 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
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