KR20170126393A - 멀티컬럼 하전 입자 빔 노광 장치 - Google Patents

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Abstract

컬럼마다의 하전 입자 빔의 특성의 차이가 적은 멀티컬럼 하전 입자 빔 노광 장치를 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다. 하전 입자 빔을 발생하는 컬럼부 122를 복수개 포함하는 멀티컬럼 하전 입자 빔 노광 장치로서, 컬럼부 122는, 자성체로 이루어지고 컬럼의 광축 주변에 소정의 강도 분포의 자장을 발생시키는 요크(자성체부) 53과, 그 요크 53에 감겨져 있는 코일부 52를 포함한다. 그 코일부 52는, 분할된 복수의 권선 52a, 52b로 구성되고, 각각이 다른 전원 A1~A3에 의해 구동되도록 했다.

Description

멀티컬럼 하전 입자 빔 노광 장치{MULTICOLUMN CHARGED PARTICLE BEAM EXPOSURE APPARATUS}
본 발명은, 하전 입자 빔을 발생시키는 컬럼부를 복수개 포함하는 멀티컬럼 하전 입자 빔 노광 장치에 관한 것이다.
종래부터, 전자(電子) 빔 등의 하전 입자 빔을 이용해서 미세한 패턴을 가공하는 하전 입자 빔 노광 기술이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
이러한 하전 입자 빔 노광 기술의 하나로서, 하전 입자 빔을 발생시키는 컬럼을 복수개 포함하는 멀티컬럼 하전 입자 빔 노광 장치도 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).
멀티컬럼 하전 입자 빔 노광 장치에 의하면, 복수개의 컬럼을 이용해서 동시에 평행하게 패턴의 묘화를 진행할 수 있기 때문에, 노광 처리의 속도가 큰 폭으로 향상된다.
[특허문헌 1] 일본 특허출원공개 2013-16744호 공보. 2013.1.24. [특허문헌 2] 일본 특허출원공개 2015-133400호 공보. 2015.7.23.
복수의 컬럼을 갖는 멀티컬럼 하전 입자 빔 노광 장치에서는, 각각의 컬럼이 개별적으로 구동되는 것에 기인해서, 컬럼마다의 하전 입자 빔의 특성에 차이가 나타날 가능성이 있다.
따라서, 본 발명의 과제의 하나는 컬럼마다의 하전 입자 빔의 특성의 차이가 적은 멀티컬럼 하전 입자 빔 노광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 하전 입자 빔을 발생시키는 컬럼부를 복수개 포함하는 멀티컬럼 장치로서, 상기 컬럼부의 각각에 제공된 전자(電磁) 소자와, 상기 전자 소자를 여자(勵磁: 자기화)하는 분할된 복수의 권선(捲線)을 포함하는 코일부와, 하나의 상기 코일부에 속하는 분할된 권선에 각각 별개의 전류원 회로를 접속하는 배선을 포함하는 멀티컬럼 장치가 제공된다.
또한, 다른 하나의 관점에 의하면, 하전 입자 빔을 발생시키는 컬럼부를 복수개 포함하는 멀티컬럼 하전 입자 빔 노광 장치로서, 상기 컬럼부의 각각에 제공된 전자 소자와, 상기 전자 소자를 여자하는 분할된 복수의 권선을 포함하는 코일부와, 하나의 상기 코일부에 속하는 분할된 권선에 각각 별개의 전류원 회로를 접속하는 배선과, 시료를 올려두는 스테이지부와, 상기 멀티컬럼 장치의 동작을 제어하는 컬럼 제어부와, 상기 스테이지부의 동작을 제어하는 스테이지 제어부를 포함하는 멀티컬럼 전자 빔 노광 장치가 제공된다.
상기의 멀티컬럼 하전 입자 빔 노광 장치에 의하면, 각각의 전원의 출력 특성의 편차의 영향이 감소하기 때문에, 컬럼마다의 하전 입자 빔의 특성 차이가 작아진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 노광 장치 100의 구성예를 도시한다.
도 2는 본 실시예에 의한 노광 장치 100이 전자 빔을 주사해서, 시료 10의 표면 일부에 형성하는 조사 가능 영역 200의 일 예를 도시한다.
도 3은 본 실시예에 의한 컬럼부 122의 일부를 나타내는 단면도, 및 컬럼부 122를 제어하는 컬럼 제어부 140의 일부를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 실시예에 의한 멀티컬럼 장치 120이 포함하는 전자(電磁) 렌즈 50의 구성예를 도시하는 단면도이다.
도 5는 3개의 컬럼부 122로 구성되는 컬럼 그룹에 있어서, 코일부 52의 권선의 구성 및 권선끼리의 접속의 예를 도시한다.
도 6은 본 실시예에 의한 멀티컬럼 장치 120을 구성하는 88개의 컬럼부 122에 대해서, 컬럼 그룹 124의 제1 구성예를 도시하는 도면이다.
도 7은 5개의 컬럼부 122로 구성되는 컬럼 그룹 124에 있어서, 코일부의 권선의 구성 및 권선끼리의 접속의 예를 도시한다.
도 8은 본 실시예에 의한 멀티컬럼 장치 120을 구성하는 88개의 컬럼부 122에 대해서, 컬럼 그룹 124의 제2 구성예를 도시하는 도면이다.
도 9는 6개의 컬럼부 122로 구성되는 컬럼 그룹 124에 있어서, 코일부의 권선의 구성 및 권선끼리의 접속의 예를 도시한다.
도 10은 본 실시예에 의한 멀티컬럼 장치 120을 구성하는 88개의 컬럼부 122에 대해서, 컬럼 그룹 124의 제3 구성예를 도시하는 도면이다.
도 11은 멀티컬럼 장치 120이 포함하는 전자 렌즈 50의 종래의 예를 도시하는 단면도이다.
도 12a는, 전자(電磁) 보정기 40의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 12b는 코일부 42에 의해 여자되는 전자 보정기 40의 자장의 방향을 나타내는 평면도이다.
도 13은 3개의 컬럼부 122로 구성되는 컬럼 그룹에서의 전자 보정기 40의 코일부 42의 접속을 나타내는 도면이다.
이하, 발명의 실시예들을 통해서 본 발명을 설명하지만, 이하의 실시예는 특허청구의 범위에 관련된 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 실시예에서 설명되고 있는 특징의 조합의 전체가 발명의 해결 수단에 필수적이라고는 할 수 없다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 의한 노광 장치 100의 구성예를 도시한다. 노광 장치 100은, 시료 상에 하전 입자 빔을 조사해서 다양한 패턴의 노광을 행하는 것이다. 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 미리 정해진 그리드에 기초해서 형성된 시료 상의 라인 패턴에 대해서, 당해 그리드에 따른 조사 위치 및 조사 범위를 갖는 하전 입자 빔을 조사해서, 컷(cut) 패턴 또는 비아(via) 패턴을 형성할 수 있다.
이러한 노광 장치 100은, 하나의 스테이지부 110과, 복수의 컬럼부 122를 포함하는 멀티컬럼 장치 120과, 하나의 CPU 130과, 복수의 컬럼부 122의 각각을 개별적으로 제어하는 복수의 컬럼 제어부 140과, 하나의 스테이지 제어부 150을 포함한다.
스테이지부 110은, 시료 10을 받치고, 도 1에 도시된 XY 평면내에서 시료 10을 이동시킨다. 여기서, 시료 10은, 하나의 예로서, 실리콘 등으로 형성된 반도체 웨이퍼에, 금속 등의 도전체로 라인 패턴이 표면에 형성된 기판이다.
본 실시예에 의한 노광 장치 100은, 예를 들면, 당해 라인 패턴을 절단해서 미세한 가공(전극, 배선, 및/또는 비아 등의 형성)을 하기 위해, 라인 패턴 상에 도포된 레지스트를 노광한다.
복수의 컬럼부 122를 포함하는 멀티컬럼 장치 120은, 전자 또는 이온 등을 갖는 하전 입자 빔을 발생시키고, 스테이지부 110에 올려 두어진 시료 10을 조사한다. 본 실시예에 있어서, 멀티컬럼 장치 120이, 전자 빔 EB를 발생시키는 예를 설명한다. 멀티컬럼 장치 120이 포함하는 컬럼부 122의 수는, 하나의 예로서, 88이다. 88개의 컬럼부 122는, XY 평면 내에서 거의 30mm 피치로 배치된다. 스테이지부 110에 올려 두어진 지름이 약 300mm인 반도체 웨이퍼인 시료 10의 표면 전체는, 스테이지부 110의 가동 범위에서, 적어도 하나의 컬럼부 122로부터 발생된 전자 빔 EB에 의해 조사된다.
컬럼부 122의 각각은, 미리 정해진 일차원 방향으로 배열된 복수의 전자 빔 EB로 이루어지는 어레이 빔을 생성한다. 어레이 빔 전체의 빔 폭 fw는, 예를 들면 60㎛이다. 어레이 빔에 포함되는 전자 빔 EB의 수는, 예를 들면 4098이다. 노광 장치 100은, 스테이지부 110을 이동시키면서, 당해 어레이 빔에 포함되는 복수의 전자 빔 EB의 각각을, 시료 10에 조사할 것인지(ON 상태), 아닌지(OFF 상태)를 개별적으로 전환해서, 시료 10에 패턴을 노광한다.
CPU 130은, 노광 장치 100의 전체 동작을 제어한다. CPU 130은, 사용자로부터의 조작 지시를 입력하는 입력 단말의 기능을 갖는, 컴퓨터 또는 워크스테이션 등이어도 좋다. CPU 130은, 버스 132을 통해서, 멀티컬럼 장치 120을 제어하는 복수의 컬럼 제어부 140, 및 스테이지부 110을 제어하는 스테이지 제어부 150과 접속된다. 복수의 컬럼 제어부 140의 각각은, CPU 130으로부터 받는 제어 신호 등에 따라서, 대응하는 컬럼부 122를 개별적으로 제어한다. 또한, 컬럼 제어부 140은, 버스 132를 통해서 외부 기억부 134와 접속되어 있고, 외부 기억부 134에 기억된 노광 패턴의 데이터 등을 주고 받는다.
스테이지 제어부 150은, 스테이지부 110을 제어해서 시료 10을, 시료 10의 표면 상에 형성된 라인 패턴의 길이 방향으로 이동시킨다. 도 2는, 본 실시예에 의한 노광 장치 100이 전자 빔 EB를 주사해서, 시료 10의 표면 일부에 형성하는 조사 가능 영역 200의 일 예를 도시한다. 스테이지 제어부 150이, 스테이지부 110을, 라인 패턴의 길이 방향인 -X 방향으로 이동시키는 예를 도시한다.
하나의 컬럼부 122이 발생시키는 어레이 빔의 조사 위치 210은, 시료 10의 표면 상을 +X 방향으로 이동한다. 이에 의해 어레이 빔은, 띠 상태의 영역 220을 전자 빔 EB의 조사 가능 영역으로 한다. 스테이지 제어부 150은, 스테이지부 110을 미리 정해진 거리만큼 X 방향으로 이동시키고, 제1 프레임 232를 조사 가능 영역으로 한다. 제1 프레임 232는, 하나의 예로서, 스테이지부 110의 이동 방향인 X 방향으로 30mm의 길이, 어레이 빔의 빔 폭 방향인 Y 방향으로 60㎛의 폭을 갖고, 30mm×60㎛의 면적을 갖는다.
스테이지 제어부 150은, 다음으로, -Y 방향으로 스테이지부 110을 어레이 빔의 빔 폭 fw만큼 이동시키고, 전회 -X 방향으로 이동한 미리 정해진 거리만큼 돌아가도록 스테이지부 110을 +X 방향으로 이동시킨다. 이에 의해, 어레이 빔의 조사 위치 210은, 제1 프레임 232와는 다른 시료 10의 표면 상을 -X 방향으로 이동하고, 제1 프레임 232과 거의 동일한 면적으로 +Y 방향으로 이웃하는 제2 프레임 234를 조사 가능 영역으로 한다. 마찬가지로, 스테이지 제어부 150은, -Y 방향으로 스테이지부 110을 어레이 빔의 빔 폭 fw만큼 이동시키고, 다시, 당해 미리 정해진 거리만큼 -X 방향으로 스테이지부 110을 이동시켜서 제3 프레임 236을 조사 가능 영역으로 한다.
이와 같이, 스테이지 제어부 150은, 시료 10 상에 미리 형성된 라인 패턴의 길이 방향인 X 방향에 있어서, 스테이지부 110을 왕복 동작시키고, 시료 10의 표면에 있어서의 미리 정해진 영역을, 하나의 컬럼부 122가 발생시키는 어레이 빔의 조사 가능 영역 200으로 한다. 스테이지 제어부 150은, 하나의 예로서, 30×30mm의 정사각형 영역을, 하나의 컬럼부 122이 발생시키는 어레이 빔의 조사 가능 영역 200으로 한다.
노광 장치 100은, 시료 10 표면과 평행한 XY 평면 내에서 약 30mm 피치로 배치된 88개의 컬럼부 122에 의해, 시료 10의 표면 전체를 병행해서 노광한다. 각각의 컬럼부 122가, 예를 들면 30×30mm의 정사각형의 조사 영역 200을 노광하는 시간으로, 복수의 컬럼부 122을 포함하는 노광 장치 100은, 시료 10 표면의 전체를 노광한다.
이에 의해, 도 1에 도시된 노광 장치 100은, 단일의 컬럼부 122을 포함하는 노광 장치에 비해서, 노광의 스루풋을 큰 폭으로 향상시키는 것이 가능하다. 또한, 노광 장치 100은, 시료 10이 지름 300mm을 넘는 대구경의 반도체 웨이퍼 등이어도, 대응해서 멀티컬럼 장치 120에 포함되는 컬럼부 122의 수를 증가시킴으로써, 스루풋이 현저하게 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 1에 도시된 노광 장치 100에 있어서, 멀티컬럼 장치 120을 구성하는 복수의 컬럼부 122의 각각은, 컬럼부 122가 발생시키는 전자 빔 EB를 제어하기 위해서, 전자(電磁) 소자를 포함한다. 컬럼부 122는, 예를 들면, 전자 빔 EB를 수속(收束; 수렴이라고도 함) 또는 발산시키기 위해서, 전자 소자의 일 예인 전자(電磁) 렌즈를 포함한다. 또한, 컬럼부 122는, 예를 들면, 전자 빔 EB의 진행 방향을 바꾸기 위해서, 전자 소자의 일 예인 전자(電磁) 편향기를 포함한다. 이에 더하여, 컬럼부 122는, 예를 들면, 전자 빔 EB의 결상에 대한 수차를 보정하기 위해서, 전자 소자의 일 예인 전자(電磁) 보정기를 포함한다.
한편, 본 명세서에 있어서, 전자(電磁) 소자는 소정 방향의 자장을 발생시켜서 전자 빔 EB에 대하여 전자광학(電子光學)적인 작용을 미치는 하나의 소자를 말하는 것으로 하고, 복수의 전자광학적인 소자를 조합시켜서 구성되는 전자광학계(電子光學系)와는 다른 것이다.
도 3은, 본 실시예에 의한 컬럼부 122의 일부를 도시하는 단면도, 및 컬럼부 122를 제어하는 컬럼 제어부 140의 일부를 도시하는 도면이다. 멀티컬럼 장치 120을 구성하는 복수의 컬럼부 122 중, 하나의 컬럼부 122를 골라내서 도시한 것이다. 컬럼부 122는, 전자원(電子源) 20, 진공 용기 22, 전자 빔 정형부, 진공 격벽 24, 전자 편향기 30, 전자 보정기 40, 및 전자 렌즈 50을 포함한다. 전자 편향기 30, 전자 보정기 40, 및 전자 렌즈 50은, 코일에 전류를 흐르게 함으로써, 전자 빔 EB를 제어하는 자장을 발생시키는 전자 소자의 예다.
전자원 20은, 전자 빔 EB를 방출하는 하전 입자원의 일 예이다. 전자원 20은, 전계 또는 열에 의해 전자를 방출하고, 당해 방출된 전자에 미리 정해진 전계를 인가해서, 도 3의 -Z 방향이 되는 시료 10의 방향으로 가속해서 전자 빔 EB로서 출력한다. 전자원 20은, 미리 정해진 가속 전압(하나의 예로서, 50KV)을 인가해서, 전자 빔 EB를 가속할 수 있다. 전자원 20은, 시료 10의 표면과 평행한 XY면에 대하여 수직인 수선(垂線) 상에 설치될 수 있다. 전자원 20은, 진공 용기 22의 내부에 설치된다.
전자 빔 정형부는, 예를 들면, 전자원 20로부터 출력된 전자 빔 EB를 정형하고, 일차원 방향으로 배열한 복수의 전자 빔 EB로 이루어지는 어레이 빔을 정형한다. 그리고, 전자 빔 정형부는, 정형된 전자 빔 EB에 대해서 시료 10 상에 조사할 것인지(ON 상태) 또는 조사하지 않을 것인지(OFF 상태)를 전환하는 제어를 행한다.
진공 격벽 24는, 예를 들면, Z축 방향으로 가늘고 긴 관통공이 형성된 원통 형상을 갖는다. 진공 격벽 24는, 그 단부에서, 전자원 20이 내부에 설치되어 있는 진공 용기 22와 접하고 있어도 좋다. 진공 격벽 24가 진공 용기 22와 접촉하는 접촉면은, 진공 시일(seal) 면을 형성한다. 진공 격벽 24은, 진공 용기 22의 내측의 공간, 및 진공 격벽 24의 내측의 공간을 진공 상태로 유지한다. 전자원 20로부터 방출된 전자 빔 EB는, 진공 격벽 24의 내측의 진공 상태로 유지된 공간을 통과하고, 시료 10 상에 도달한다.
전자 편향기 30 및 전자 보정기 40은, 전자 빔 EB가 통과하는 공간에 있어서, 전자 빔 EB의 진행 방향인 -Z 방향과, 거의 직교하는 방향의 자장을 발생시킨다. 전자 소자가 발생시키는 자장이, 전자 빔 EB의 진행 방향을 전체로서 바꾸도록 하는 등의 경우, 전자 소자는, 전자 편향기 30을 구성한다. 이에 대하여, 전자 소자가 발생하는 자장이, 전자 빔 EB의 진행 방향을 전체로서 바꾸지는 않지만, 전자 빔 단면의 종방향 및 횡방향의 결상 조건을 바꾸는 등의 경우, 전자 소자는 전자 보정기 40을 구성한다.
전자 렌즈 50은, 전자 빔 EB가 통과하는 공간에 있어서, 전자 빔 EB의 진행 방향인 -Z 방향과, 거의 평행하는 방향의 자장을 발생시킨다. 전자 렌즈 50이 발생시키는 자장은, 전자 빔 EB가 통과하는 렌즈 축에 관해서 축대칭으로 분포되고, 전자 빔 EB에 대해서 렌즈 작용을 미치게 한다.
전자 편향기 30, 전자 보정기 40, 및 전자 렌즈 50은, 각각, 구동부 142를 경유해서, 컬럼 제어부 140의 일부인, 편향기 제어부 144, 보정기 제어부 146, 및 렌즈 제어부 148과 접속된다. 편향기 제어부 144, 보정기 제어부 146, 및 렌즈 제어부 148은 각각, 전자 편향기 30의 편향량, 전자 보정기 40의 보정량, 및 전자 렌즈 50의 렌즈 강도를, 구동부 142에 설정해서, 컬럼부 122에 출력한다.
구동부 142는, 편향기 제어부 144, 보정기 제어부 146, 및 렌즈 제어부 148로부터의 설정값을 받아서, 전자 편향기 30, 전자 보정기 40, 및 전자 렌즈 50을 여자하는 코일에, 컬럼 제어부 140의 설정값에 상당하는 전류를 흐르게 한다. 이에 의해, 컬럼 제어부 140과 대응하는 컬럼부 122가 포함하는 전자 편향기 30은, 소정의 편향량으로 전자 빔 EB를 편향한다. 또, 전자 보정기 40은, 소정의 보정량으로 전자 빔 EB의 수차를 보정한다. 또한, 전자 렌즈 50은, 소정의 렌즈 강도로 전자 빔 EB를 수속(收束)한다.
멀티컬럼 장치 120이 포함하는 전자 소자를 여자하는 코일의 구성 및 접속의 예에 대해서 설명한다. 이하의 설명에서는, 전자 소자가 전자 렌즈 50인 경우를 자세하게 설명한다. 전자 소자가 전자 편향기 30 또는 전자 보정기 40인 경우에도, 전자 편향기 30 또는 전자 보정기 40을 여자하는 코일에 대하여, 본 실시예와 유사한 코일의 구성 및 접속의 예를 적용하는 것이 가능하다.
도 4는, 본 실시예에 의한 멀티컬럼 장치 120이 포함하는 전자 렌즈 50의 구성예를 도시하는 단면도이다. 도 4는, 멀티컬럼 장치 120이 포함하는 복수의 컬럼부 122 중, 3개의 컬럼부 122가 컬럼 그룹을 구성하는 경우에 관한 실시예를 도시한다. 여기에서, 컬럼 그룹이란, 서로 접속된 코일을 갖는, 복수의 컬럼부 122로 구성되는 컬럼의 그룹이다.
도 4는, 컬럼 그룹을 구성하는 3개의 컬럼부 122가 포함하는 전자 렌즈 50을 도시한다. 각각의 전자 렌즈 50은, 일점쇄선으로 표시된 렌즈 축 C1, C2 및 C3을 갖는다. 렌즈 축 C1, C2 및 C3을 갖는 전자 렌즈 50을 구별할 때에는, 각각, C1 렌즈, C2 렌즈 및 C3 렌즈라고 부르는 것으로 한다. 도 4는, 멀티컬럼 장치 120을, 전자 렌즈 50의 렌즈 축 C1, C2 및 C3을 포함하는 XZ면에 평행한 평면으로 절단한 단면의 일부를 나타낸다.
전자 빔은, 진공 격벽 24에 의해 진공 상태로 유지된 관통공의 내부를, 렌즈 축을 따라 통과한다. 전자 렌즈 50은, 코일부 52와 자성체부 53으로 구성된다. 코일부 52는, 렌즈 축의 주변에 감긴 권선을 갖는다. 자성체부 53은, 코일부 52를 둘러싸고, 렌즈 축에 대해서 축 대칭인 형상을 갖는다. 자성체부 53은, 렌즈 축에 가까운 측에 갭부 54를 포함한다. 갭부 54는, 자성체부 53의 일부에 마련된, 렌즈 축에 대해서 축 대칭인 간극 구조다.
코일부 52에 렌즈 축 둘레의 전류를 흘리면, 갭부 54를 사이에 두고 대향하는 자성체부 53의 양단은, N극 및 S극으로 분극되고, 갭부 54 근방에 국소적인 자장이 발생한다. 국소적인 자장은, 렌즈 축에 대해서 대칭으로 분포된다. 전자 렌즈 50이 발생시키는 자장의 방향은, 렌즈 축상에서는, 렌즈 축의 연장 방향을 향한다. 렌즈 축 상의 자장의 강도는, 갭부 54의 근방에서 극대값을 취하고, Z축 방향으로 갭부 54로부터 벗어남에 따라서 급격하게 그 강도가 저하된다. 이러한 분포를 갖는 국소적인 자장은, 렌즈 축을 따라서 통과하는 전자 빔 EB에 대해서, 볼록 렌즈에 상당하는 렌즈 작용을 미치게 한다.
전자 렌즈 50을 여자하는 코일부 52의 구성 및 코일부 52의 접속의 예에 대해서 아래에 설명한다. 도 4에 도시된 본 실시예에 대해서 설명하기 전에, 멀티컬럼 장치에 있어서의, 종래의 코일부 52의 구성 및 코일부 52의 접속에 대해서 설명해 둔다. 도 11은, 멀티컬럼 장치 120이 포함하는 전자 렌즈 50의 종래의 예를 도시하는 단면도이다. 도 4에 도시된 전자 렌즈 50의 구성 부재의 동작과 대략 동일한 것에는, 동일한 부호를 붙여서 설명을 간략화한다.
도 11에 도시된 3개의 전자 렌즈 50은 각각, 렌즈 축 C1, C2 및 C3의 주변에 감긴, 연속하는 권선으로 이루어진 코일부 52에 의해 여자된다. 케이블 55는, 코일부 52의 권선의 양단을, 멀티컬럼 장치 120의 외벽부 26을 거쳐, 멀티컬럼 장치 120의 외측까지 연장한다. 케이블 55는, 코일부 52의 권선의 양단을, 멀티컬럼 장치 120의 외부에 설치된 구동부 142에 접속한다. 구동부 142는, 복수의 전류원 회로 A1, A2 및 A3을 갖고, 렌즈 제어부 148(도 3 참조)의 설정값을 기초로, 코일부 52의 권선에 전류를 출력한다.
구동부 142가 갖는 전류원 회로 A1, A2 및 A3은, 각각 렌즈 축 C1, C2 및 C3을 갖는 전자 렌즈 50의 코일부 52와 접속된다. 전류원 회로 A1의 단자 A1in으로부터 출력된 전류는, 축 C1을 갖는 전자 렌즈 50의 코일부 52의 권선을 흘러, 그대로 동일한 회로 A1의 단자 A1out으로 돌아간다.
마찬가지로, 전류원 회로 A2 및 A3의 단자로부터 출력된 전류는, 각각, 축 C2 및 C3을 갖는 전자 렌즈 50의 코일부 52의 권선을 흘러, 그대로 전류원 회로 A2 및 A3의 단자로 돌아간다. 즉, 도 11에 도시된 종래의 예에서는, 멀티컬럼 장치 120이 포함하는 전자 렌즈 50은, 구동부 142가 갖는 전류원 회로와 1:1로 대응하고 있다. 전자 렌즈 50의 각각은, 별개의 전류원 회로가 출력하는 전류에 의해 여자된다.
이러한 종래의 예에서는, 다음의 과제가 존재한다.
제1의 과제는, 전자 렌즈 50의 각각이, 별개의 전류원 회로에 의해 구동되고 있는 것의 영향이, 노광 결과로 나타날 가능성이 있다는 것이다. 하나하나의 전류원 회로의 출력 특성은, 당해 전류원 회로에 의해 구동되는 전자 렌즈 50이 제어하는 전자 빔 EB의 빔 특성에 영향을 끼친다. 이에 의해, 예를 들면, 어떤 전류원 회로와 대응하는 컬럼부 122가 노광한 영역 200(도 2 참조)의 노광 패턴의 선폭 정밀도나 위치 정밀도가, 다른 컬럼부 122가 노광한 영역 200의 노광 패턴의 정밀도와 다른 경우가 발생한다는 과제가 있다.
제2의 과제는, 코일부 52의 접속 부재, 예를 들면 케이블 55까지 포함시키면, 멀티컬럼 장치 120을 구성하는 부재의 종류가 증가해 버린다는 것이다. 복수의 컬럼부 122는, 시료 10의 표면에 평행한 XY면 내에 소정의 피치로 배치되어 있다. 다른 컬럼부 122에 속하는 전자 렌즈 50과, 구동부 142 사이의 거리는, 각각의 컬럼부 122가 멀티컬럼 장치 120 속에서 차지하는 위치에 따라 다르다. 전자 렌즈 50과 구동부 142를 접속하는 접속 부재는, 컬럼부 122마다, 크기, 형상 등이 다를 가능성이 있다. 이에 의해, 멀티컬럼 장치 120을 구성하는 부재의 종류가 증가하는 동시에, 부재끼리의 호환성이 없어진다는 과제가 있다.
제3의 과제는, 멀티컬럼 장치 120의 외벽부 26의 근방에서는, 코일부 52의 접속 부재인 케이블 55가 다량으로 집적되어 버린다. 복수의 컬럼부 122는, 외벽부 26의 근방뿐만 아니라, 멀티컬럼 장치 120의 중앙부에도 배치되어 있다.
중앙부에 배치된 컬럼부 122에 연결되는 케이블 55는, 외벽부 26을 거쳐서 구동부 142에 접속된다. 이에 의해, 멀티컬럼 장치 120의 외벽부 26의 근방에서는, 멀티컬럼 장치 120의 중앙부 및 주변부의 양쪽에 배치된 컬럼부 122와 구동부를 접속하는 케이블 55이 다량 모이고, 접속 부재를 적절히 배치하는 것이 곤란해진다.
상기한 종래의 멀티컬럼 장치 120의 과제를 전제로, 본 실시예에 의한 코일부 52의 구성예 및 코일부 52의 접속예에 관해서, 도 4를 이용해서 설명한다.
도 4는, 전자 렌즈 50의 코일부 52가, 자성체 53의 내부에, 렌즈 축 주변에 감겨진 권선 52a 및 52b를 포함하는 예를 도시한다. 권선 52a 및 52b는, 코일부 52의 총 권선수를, 뒤에서 설명하는 소정의 비율로 분할한 권선수를 갖는 코일이다. 코일의 권선에 전류를 흘리면, 그 전류값과 권선수의 곱, 즉 기자력(起磁力)은, 갭부 54를 사이에 두고 대향하는 자성체부 53의 양단을 분극시키고, 갭부 54의 근방에 렌즈 자장을 발생시킨다.
렌즈 자장의 강도는, 렌즈 축 주변에 감겨 있는, 모든 권선에 의한 기자력의 총합에 의해 정해지고, 자성체 53 내부에 있어서의, 각각의 권선의 배치에는 따르지 않는다. 도 4에 도시된 예는, 권선 52a 및 52b가, Z축 방향의 상하로 나누어져 배치되어 있는 예를 도시했다. 이에 대신해서, 권선수 및 전류값이 같다면, 권선 52a 및 52b는, 도 4의 배치예와는 상하로 반대로 배치되고 있어도 좋고, 또한 렌즈 축으로부터 가까운 측 및 먼 측으 나누어져 배치되어 있어도 좋다.
전자 렌즈 50은 접속부 56을 갖는다. 접속부 56은, 코일부 52의 분할된 권선과, 다른 컬럼부 122에 속하는 코일부 52의 분할된 권선을 접속한다. 접속부 56은, 렌즈 축 C1을 갖는 C1 렌즈의 분할된 권선 52a 및 52b와, 렌즈 축 C2를 갖는 C2 렌즈의 분할된 권선 52a 및 52b를 접속한다. 또, 접속부 56은, 렌즈 축 C2를 갖는 C2 렌즈의 분할된 권선 52a 및 52b와, 렌즈 축 C3을 갖는 C3 렌즈의 분할된 권선 52a 및 52b를 접속한다.
C1 렌즈가 속하는 컬럼부 122와 C2 렌즈가 속하는 컬럼부 122는, 서로 인접해서 배치된다. C2 렌즈가 속하는 컬럼부 122과 C3 렌즈가 속하는 컬럼 122는, 서로 인접해서 배치된다. 즉, 접속부 56은, 인접하는 컬럼부 122에 속하는 코일부 52의 권선을 접속한다.
도 4의 예에서, 컬럼 그룹을 구성하는 3개의 컬럼부 122가 포함하는 3개의 전자 렌즈 50은, 멀티컬럼 장치 120의 외측에 설치된 구동부 142에 포함되는 3개의 전류원 회로 A1, A2 및 A3에 의해 구동된다. 전류원 회로 A1, A2 및 A3은, 멀티컬럼 장치 120의 외벽부 26을 거쳐, 분할된 권선 52a 및 52b를 갖는 전자 렌즈 50과 접속된다. 전류원 회로 A1, A2 및 A3과 직접 접속되는 전자 렌즈 50은, 멀티컬럼 장치 120의 외벽부 26에 가장 가까운 위치의 전자 렌즈 50만이어도 좋다.
멀티컬럼 장치 120의 중앙부에 배치된 컬럼부 122에 속하는 코일부의 권선 52a 및 52b와 구동부 142를 접속하는 케이블이 불필요하게 되고, 케이블의 배치가 간소화되며, 외벽부 26의 부근의 케이블 집적을 방지할 수 있다.
도 5는, 3개의 컬럼부 122로 구성되는 컬럼 그룹에 있어서, 분할된 코일부 52의 권선의 구성 및 권선끼리의 접속의 예를 도시한다. C1 렌즈, C2 렌즈, 및 C3 렌즈로 기재한 파선 테두리의 내부는, C1 렌즈, C2 렌즈 및 C3 렌즈를 여자하는 코일부 52의 구성을 나타낸다. 전자 렌즈 50을 여자하는 코일부 52는, 컬럼 그룹을 구성하는 컬럼부 122의 수보다 적은 수로 분할된다.
3개의 컬럼부 122로 구성되는 도 5의 컬럼 그룹의 경우, C1 렌즈, C2 렌즈 및 C3 렌즈의 코일부 52는, 예를 들면 2개의 권선 52a, 52b로 분할된다. 권선 52a 및 52b는, 코일부 52의 총 권선수 N을, 권선수의 비율 α 및 β(단, α+β=1)로 분할한 권선이다. 권선 52a 및 52b는, 각각 권선수 Nα 및 Nβ를 갖는 권선이다.
C1 렌즈, C2 렌즈 및 C3 렌즈의 코일부 52는, 권선 52a 및 권선 52b의 이외에, 전자 렌즈 50을 여자하지 않는 권선 52z를 포함한다. 권선 52z는, 전자 렌즈 50의 렌즈 축의 주변에는 감겨 있지 않은 배선이다. 권선 52z는, 예를 들면, 같은 크기로 반대 방향의 전류가 흐르는 2개의 케이블을 서로 꼬아서, 주위에 자장을 유도하지 않도록 작성된 배선이다.
전류원 회로 A1의 출력 전류의 경로를 상세히 설명한다. 접속부 56은, 컬럼 그룹을 구성하는 3개의 컬럼부 122가 갖는 코일부 52의 권선의 일부를 순차 접속하고, 연속하는 전류 경로를 형성한다. 연속하는 전류 경로는, 일단에 입력 단자 A1in 및 타단에 출력 단자 A1out이 설치되고, 전류원 회로 A1에 접속된다. 전류원 회로 A1이 단자 A1in 및 A1out 사이에 출력하는 전류는, C1 렌즈에서는, 전자 렌즈 50을 여자하지 않는 권선 52z를 흐른다. C1 렌즈와 C2 렌즈 사이의 접속부 56은, C1 렌즈의 권선 52z의 단부와, C2 렌즈의 권선 52a의 단부를 접속한다.
C2 렌즈에서 권선 52a는, 두 개의 부분 52aa 및 52ab에 더욱 나뉘어져 있다. C1 렌즈와 C2 렌즈 사이의 접속부 56은, C1 렌즈의 권선 52z의 하나의 단부를, C2 렌즈의 부분 52aa와 접속한다. C1 렌즈와 C2 렌즈 사이의 접속부 56은, C1 렌즈의 권선 52z의 또 하나의 단부를, C2 렌즈의 부분 52ab와 접속한다. 이에 의해, C1 렌즈의 권선 52z를 일 방향으로 흐른 전류는 모두, C2 렌즈의 권선의 일부인 부분 52aa를 흐른다. 또, C2 렌즈의 권선의 일부인 부분 52ab를 흐른 전류는 모두, C1 렌즈의 권선 52z를 반대 방향으로 흐른다.
전류원 회로 A1의 출력 전류는, C2 렌즈에서는, 권선 52a의 2개의 부분 52aa 및 52ab를, 도 5 내의 파선 화살표로 표시된 방향으로 흐른다. 2개의 부분 52aa 및 52ab를 흐르는 전류는, 예를 들면, 전자 빔 EB가 통과하는 -Z 방향으로 오른쪽 나선을 진행시킬 때, 오른쪽 나선을 회전시키는 방향, 즉 오른쪽 나선의 방향으로 흐른다. 2개의 부분 52aa 및 52ab를 흐르는 전류는，함께 C2 렌즈를 같은 방향으로 여자한다. 권선 52a는, 2개의 부분 52aa 및 52ab의 권선을 합쳐서, 권선수 Nα(단, N은 C2 렌즈의 코일부 52의 총 권선수, α는 분할된 권선수의 비율)를 갖는 권선 52a를 구성한다.
C2 렌즈와 C3 렌즈 사이의 접속부 56은, C2 렌즈의 권선 52a의 단부와 C3 렌즈의 권선 52b의 단부를 접속한다. C2 렌즈와 C3 렌즈 사이의 접속부 56은, C2 렌즈의 부분 52aa를, C3 렌즈의 권선 52b의 일단과 접속한다. C2 렌즈와 C3 렌즈 사이의 접속부 56은, C2 렌즈의 부분 52ab를, C3 렌즈의 권선 52b의 타단과 접속한다. 이에 의해, C2 렌즈의 권선의 일부인 부분 52aa를 흐른 전류는 모두, C3 렌즈의 권선 52b를 흐른다. 또한, C3 렌즈의 권선 52b를 흐른 전류는 모두, C2 렌즈의 권선의 일부인 부분 52ab를 흐른다.
전류원 회로 A1의 출력 전류는, C3 렌즈에서는, 권선 52b를 도 5 내의 파선 화살표로 표시된 방향으로 흐른다. 렌즈 축 C3에 대해서, C3 렌즈의 권선 52b를 전류가 흐르는 방향은, 렌즈 축 C2에 대해서, C2 렌즈의 권선 52a를 전류가 흐르는 방향과 같다(예를 들면, 오른쪽 나선의 방향). 즉, C3 렌즈의 권선 52b는, C2 렌즈의 권선 52a와 같은 방향으로, C3 렌즈를 여자한다. 전류원 회로 A1의 출력 전류는, 상기의 코일부 52의 경로를 흘러서, C1 렌즈, C2 렌즈 및 C3 렌즈를 여자한다.
전류원 회로 A2의 출력 전류도 유사한 경로를 흐른다. 접속부 56은, 권선의 일부를 순차 접속하고, 연속하는 전류 경로를 형성한다. 연속하는 전류 경로는, 일단에 입력 단자 A2in 및 타단에 출력 단자 A2out가 설치되고, 전류원 회로 A2에 의해 구동된다. 이때, 전류원 회로 A2에 접속되는 권선의 순서는, 전류원 회로 A1에 접속되는 권선의 순서와는 다르다.
전류원 회로 A2의 출력 전류는, 최초의 C1 렌즈에서는, 권선 52b를 흘러, 다음 C2 렌즈에서는, 전자 렌즈 50을 여자하지 않는 권선 52z를 흐르고, 최후의 C3 렌즈에서는, 권선 52a를 흐른다. 전류원 회로 A2의 출력 전류가, C1 렌즈의 권선 52b 및 C3 렌즈의 권선 52a를 흐르는 것에 의해, C1 렌즈 및 C3 렌즈를 여자하는 방향은, 전류원 회로 A1의 출력 전류가, C2 렌즈 및 C3 렌즈를 여자하는 방향과 같다(예를 들면, 오른쪽 나선의 방향).
또한, 전류원 회로 A3의 출력 전류도 유사한 경로를 흐른다. 접속부 56은, 권선의 일부를 순차 접속하고, 연속하는 전류 경로를 형성한다. 연속하는 전류 경로는, 일단에 입력 단자 A3in 및 타단에 출력 단자 A3out가 설치되고, 전류원 회로 A3에 의해 구동된다. 전류원 회로 A3의 출력 전류는, 최초의 C1 렌즈에서는 권선 52a를 흐르고, C2 렌즈에서는 권선 52b를 흐르고, 최후의 C3 렌즈에서는 전자 렌즈 50을 여자하지 않는 권선 52z를 흐른다. 전류원 회로 A3의 출력 전류가, C1 렌즈 및 C2 렌즈를 여자하는 방향은, 전류원 회로 A1의 출력 전류가, C2 렌즈 및 C3 렌즈를 여자하는 방향과 같다(예를 들면, 오른쪽 나선의 방향).
전류원 회로 A1, A2 및 A3의 출력 전류는, 컬럼 그룹을 구성하는 모든 컬럼부 122에 속하는 코일부 52의 권선의 일부를 흐른다. 또, 접속부 56을 사이에 두고, 코일부 52의 분할된 권선이 접속되어 있는 2개의 컬럼부 122의 사이에서, 한쪽의 컬럼부 122에 속하는 코일부 52의 권선의 일부를 통과한 전류는 모두, 다른 쪽의 컬럼부 122에 속하는 코일부 52의 권선의 일부를 흐른다.
복수의 전류원 회로의 출력 전류는 각각, 컬럼 그룹을 구성하는, 모든 컬럼부 122의 전자 렌즈 50의 여자에 기여한다. 복수의 전류원 회로의 출력 전류가, 각각 다른 출력 특성을 가지고 있다고 해도, 그 출력 특성은 특정한 컬럼부 122에만 영향을 준다고 할 수 없다. 전류원 회로의 출력 전류의 출력 특성의 차이는, 복수의 컬럼부 122에 분산되게 된다. 이에 의해, 본 실시예의 코일부 52의 구성 예는, 다른 컬럼부 122에 의해 노광된 조사 가능 영역 200의, 예를 들면, 노광 패턴의 정밀도 차이를 감소시킬 가능성이 있다. 즉, 종래의 예의 제1의 과제의 해결에 기여할 가능성이 있다.
또, 접속부 56이 서로 접속하는 권선의 종류는, 어느 컬럼부 122의 사이에 있어서나 같다. 전류원 회로가 출력한 전류를, C1 렌즈로부터 C2 렌즈에 접속할 때에, 접속부 56은, 렌즈를 여자하지 않는 권선 52z로부터, 권선수 Nα의 권선 52a로, 권선수 Nβ의 권선 52b로부터, 렌즈를 여자하지 않는 권선 52z로, 그리고, 권선수 Nα의 권선 52a로부터, 권선수 Nβ의 권선 52b로, 각각 접속한다. C2 렌즈로부터 C3 렌즈에 접속할 때에, 접속부 56은, 권선수 Nα의 권선 52a로부터, 권선수 Nβ의 권선 52b로, 렌즈를 여자하지 않는 권선 52z로부터, 권선수 Nα의 권선 52a로, 그리고, 권선수 Nβ의 권선 52b로부터, 렌즈를 여자하지 않는 권선 52z로, 각각 접속한다.
즉, C1 렌즈와 C2 렌즈의 사이, 및 C2 렌즈와 C3 렌즈의 사이에서, 접속부 56은, 같은 종류의 권선을 접속한다. C1 렌즈에 속하는 권선 52a, 52b 및 52z로부터 연결되는 C1 렌즈의 출구측 접속부와, C2 렌즈에 속하는 권선 52a, 52b 및 52z로 향하는 C2 렌즈의 입구측 접속부 사이의 접속 관계는, C2 렌즈에 속하는 권선 52a, 52b 및 52z로부터 연결되는 C2 렌즈의 출구측 접속부와, C3 렌즈에 속하는 권선 52a, 52b 및 52z로 향하는 C3 렌즈의 입구측 접속부 사이의 접속 관계와 같다.
즉, 본 실시예에 의한 코일부 52의 구성 및 접속의 예에 있어서, 복수의 컬럼부 122를 구성하는 부재는, 렌즈의 권선 52a, 52b 및 52z, 및 접속부 56의 접속 관계를 포함해서 동일한 종류의 부재로 할 수 있다. 멀티컬럼 장치 120을 구성하는 복수의 컬럼부 122 간에, 부재끼리 호환성을 갖게 된다. 이는, 종래의 예의 제2의 과제의 해결에 기여한다.
본 실시예의 코일부의 권선의 구성 및 접속의 예는, 컬럼부 122 사이의 빔의 특성 차이를 줄이고, 컬럼부 122 사이의 부재의 공통성을 높인다. 이는, 다수의 컬럼부 122로 구성되는 멀티컬럼 장치 120을 안정적으로 가동시키는 것에 기여한다. 또한, 멀티컬럼 장치 120을 효율적으로 생산하는데도 기여한다.
C1 렌즈, C2 렌즈 및 C3 렌즈의 렌즈 강도를 결정하는 기자력 F1, F2 및 F3은, 전류원 회로의 출력 전류가 권선 52a 및 52b를 흐르는 것에 의해 발생하는 기자력을, 렌즈마다 가산하는 것에 의해 얻어진다. 기자력 F1, F2 및 F3은, 전류원 회로 A1, A2 및 A3의 출력 전류 I1, I2 및 I3, 코일의 총 권선수 N, 및, 권선수의 비율 α 및 β로부터, 다음의 (식 1)에 의해 계산된다.
(식 1)
F1=(0·I1+β·I2+α·I3)×N
F2=(α·I1+0·I2+β·I3)×N
F3=(β·I1+α·I2+0·I3)×N
단、α+β=1
출력 전류 I1, I2 및 I3는, 통상, I1=I2=I3=I로 설정된다. 이때 기자력 F1, F2 및 F3은, F1=F2=F3=I·N=F(ampere-turn; 암페어 턴)이다. 전류원 회로 A1, A2 및 A3의 출력 전류는, 정상 전류 성분 I 외에, 랜덤한 노이즈 성분 δI를 갖는 것으로 한다. 출력 전류의 노이즈 성분 δI가, C1 렌즈, C2 렌즈 및 C3 렌즈의 기자력 F에 발생시키는 변동 성분 δF를 고찰한다. 이 변동 성분 δF는, 다음의 (식 2)로 나타내진다.
(식 2)
δF=δI·N·√(α2+β2)
권선 52a 및 52b에 의한 기자력을 렌즈마다 가산할 때에, 랜덤한 노이즈 성분 δI는, 실효적으로 √(α2+β2)로 압축되어, 렌즈의 기자력을 변동시킨다. 권선 52a 및 52b는, 서로 독립적인, 별개의 전류원 회로에 접속되어 있기 때문이다. 권선수의 비율이 α=β=1/2인 때, 랜덤한 노이즈 성분 δI에 의한 기자력의 변동 성분 δF는, 각 렌즈가 하나의 전류원 회로로 구동되는 경우의 변동 성분 δI·N과 비교해서, 1/(√2)로 압축된 크기가 된다.
특정한 전류원 회로, 예를 들면, 전류원 회로 A1의 출력 전류 I1에만 노이즈가 실려 있는 경우를 생각한다. (식 1)의 관계식으로부터, 출력 전류 I1의 노이즈는, C2 렌즈의 기자력 F2의 변동 및 C3 렌즈의 기자력 F3의 변동에 나타난다. 권선수의 비율이 α=β=1/2인 때에, C2 렌즈 및 C3 렌즈에 발생하는 기자력의 변동은, 각 렌즈가 하나의 전류원 회로로 구동되는 경우에 발생하는 기자력의 변동과 비교해서, 1/2로 압축된 크기가 된다.
어느 쪽의 경우에도, 본 실시예에 의해, 멀티컬럼 장치 120은, 전류원 회로가 랜덤한 노이즈 성분이나 출력 특성의 차이에 의한 기자력 F의 변동을 압축해서, 컬럼부 122의 조사 가능 영역 200을 노광하는 것이 가능하다. 이러한 노이즈 성분 및 변동 성분의 압축 효과는, 하나의 컬럼부 122가, 나누어진 코일부 52의 권선을 갖고, 복수의 독립적인 전류원 회로에 의해 구동되고 있는 것에 의해 실현된다. 하나의 컬럼부 122가, 2이상의 전류원 회로에 의해 구동되기 위해서는, 3개 이상의 컬럼부 122가 컬럼 그룹을 구성하고, 코일부 52의 권선이 적어도 2개로 분할되어 있을 것이 필요하다.
컬럼 그룹을 구성하는 3개의 컬럼부 122의 각각에 대해서, 전자 렌즈 50의 렌즈 강도를 조정하는 경우를 생각한다. 예를 들면, C1 렌즈의 기자력 F1을 ΔF1만큼 변화시키고, C2 렌즈의 기자력 F2 및 C3 렌즈의 기자력 F3은 변화시키지 않고, C1 렌즈를 통과하는 전자 빔 EB의 최적인 렌즈 강도를 조정하는 경우를 생각한다. 이때, 전류원 회로 A1, A2 및 A3의 출력 전류를, 다음과 같이 변화시킨다.
(식 3)
ΔI1=ΔF1×(-αβ)/N/(α3+β3)
ΔI2=ΔF1×(β2)/N/(α3+β3)
ΔI3=ΔF1×(α2)/N/(α3+β3)
권선수의 비율이 α=β=1/2인 경우에 대해서 구체적으로 설명한다. 상기 관계식 (식 3)은, 전류원 회로 A1, A2 및 A3의 출력 전류를 초기값으로부터, ΔI1=-ΔF1/N, ΔI2=ΔF1/N, 및 ΔI3=ΔF1/N만큼 변화시키는 것에 대응한다. 그 결과, C1 렌즈의 기자력을 ΔF1만큼 변화시키고, C2 렌즈의 기자력 F2 및 C3 렌즈의 기자력 F3을 변화시키지 않는 조건을 설정할 수 있다. 전류원 회로 A1, A2 및 A3의 출력 전류를 모두 바꾸게 되지만, C2 렌즈 및 C3 렌즈의 기자력 변화는 서로 상쇄되고, C1 렌즈의 기자력만을 바꾸는 것이 가능하다.
마찬가지로, C2 렌즈의 기자력 F2만을 변화시키고, C1 렌즈의 기자력 F1 및 C3 렌즈의 기자력 F3은 변화시키지 않도록, 전류원 회로의 출력 전류를 설정할 수 있다. 또, C3 렌즈의 기자력 F3만을 변화시키고, C1 렌즈의 기자력 F1 및 C2 렌즈의 기자력 F2는 변화시키지 않도록, 전류원 회로의 출력 전류를 설정할 수 있다. 컬럼 그룹을 구성하는 3개의 컬럼부 122의 각각에 대하여, 전자 렌즈 50을 여자하는 기자력 F1, F2 및 F3을 하나하나 바꾸면서, 전자 렌즈 50의 렌즈 강도를 조정하는 것이 가능하다.
한편, 여기서는, C1 렌즈, C2 렌즈 및 C3 렌즈의 권선수의 분할의 비율이, 모든 렌즈에서 α 및 β인 경우에 대해서, 렌즈 강도의 조정 방법을 설명했다. 실제의 멀티컬럼 장치 120에서는, 예를 들면, 권선 단부의 처리의 상태 등에 의존해서, (식 3)에 나타난 출력 전류값에서는, C2 렌즈 및 C3 렌즈의 기자력 변화가 완전히는 서로 상쇄되지 않을 수도 있다.
이 경우, 예를 들면, C2 렌즈의 렌즈 강도를 변화시키지 않는 출력 전류 I1과 출력 전류 I3과의 관계, 및, C3 렌즈의 렌즈 강도를 변화시키지 않는 출력 전류 I1과 출력 전류 I2와의 관계 등을 미리 계측해 둔다. 계측한 출력 전류의 관계로부터, 렌즈 강도의 변화를 없애기 위해서, 각각의 권선이 실효적으로 발생시켜야 할 기자력의 관계를 구한다. 이 실효적인 기자력의 관계로부터, 예를 들면, C2 렌즈 및 C3 렌즈의 렌즈 강도의 변화를 상쇄하고, C1 렌즈의 기자력만을 바꾸는 출력 전류를 설정할 수 있다.
도 6은, 본 실시예에 의한 영향을 미치는 멀티컬럼 장치 120을 구성하는 88개의 컬럼부 122에 대해서, 컬럼 그룹 124의 제1 구성예를 도시한다. 도 6은, 시료 10의 표면과 평행한 XY면 내에 있어서의, 88개의 컬럼부 122의 배치예를 도시한다. 파선 테두리로 둘러싸인, X 방향으로 늘어선 복수의 컬럼부 122가, 컬럼 그룹 124를 구성한다. X 방향의 중심선보다 왼쪽에 배치된 컬럼부 122로 구성되는 컬럼 그룹, 및, X 방향의 중심선보다 오른쪽에 배치된 컬럼부 122로 구성되는 컬럼 그룹이 존재한다.
컬럼 그룹 124는, 3개의 컬럼부 122를 갖는 것, 4개의 컬럼부 122를 갖는 것, 및 5개의 컬럼부 122를 갖는 것이 있다. 각각의 컬럼부 122는, 전자 빔 EB를 제어하는 전자 소자의 일 예인 전자 렌즈를 포함한다. 전자 렌즈는, 분할된 권선을 갖는 코일부에 의해 여자된다. 컬럼 그룹 124에 포함되는, 서로 인접한 컬럼부 122의 코일부의 권선끼리는, 접속부(도시는 생략)에 의해 접속된다.
코일부가 갖는 권선은 접속부에 의해 순차 접속되고, 연속하는 전류 경로를 형성한다. 도 6에 있어서, 컬럼 그룹 124를 구성하는 컬럼부 122를 이어나가는 화살표는, 컬럼 그룹 124마다의 전류 경로를 모식적으로 나타내고 있다. 형성되는 전류 경로의 총수는, 멀티컬럼 장치 120을 구성하는 컬럼부 122의 수와 같고, 예를 들면, 88개다. 전류 경로의 각각은, 그 단부에서, 코일부의 권선에 전류를 흘리는 전류원 회로에 접속된다. 따라서, 전류원 회로의 총수는, 예를 들면, 88개다.
멀티컬럼 장치 120을 구성하는 컬럼부의 수와 같은 수의 전류원 회로를 포함하는 구동부 142는, XY면 내의 멀티컬럼 장치 120을 구성하는 컬럼부 122이 배치된 영역의 외측에 설치된다. 도 6에 도시된 예에서는, 구동부 142는, 멀티컬럼 장치 120이 존재하는 XY면 내의 영역에 대해서 X 방향의 외측에 설치되어 있다. 왼쪽 외측에 설치된 구동부 142는, 예를 들면, 44개의 전류원 회로를 포함하고, X 방향의 중심선보다 왼쪽에 배치된 컬럼 그룹에 형성된 전류 경로의 입력 단자(in) 및 출력 단자(out)의 사이에 전류를 흘린다.
오른쪽 외측에 설치된 구동부 142는, 예를 들면, 44개의 전류원 회로를 포함하고, X 방향의 중심선보다 오른쪽에 배치된 컬럼 그룹에 형성된 전류 경로의 입력 단자(in) 및 출력 단자(out)의 사이에 전류를 흘린다. 왼쪽 외측 및 오른쪽 외측에 설치된 구동부 142는, 멀티컬럼 장치 120을 구성하는 복수의 컬럼부 122와는, 서로 간섭하지 않는 위치에 설치될 수 있다.
이미 설명한, 3개의 컬럼부 122로 구성되는 컬럼 그룹에 속하는 코일부의 구성 및 접속의 예와 유사한 실시예는, 컬럼 그룹이 3개 이상의 컬럼부 122로 구성되는 경우에 있어서도 적용할 수 있다. 유사한 실시예는, 도 6에 도시된 4개 또는 5개의 컬럼부 122를 갖는 컬럼 그룹에도 적용할 수 있다. 여기서는, 5개의 컬럼부 122로 구성되는 컬럼 그룹에 대해서 더욱 설명한다.
도 7은, 5개의 컬럼부 122로 구성되는 컬럼 그룹 124에 있어서, 코일부의 권선의 구성 및 권선끼리의 접속의 예를 도시한다. 5개의 컬럼부 122는 각각, 전자 빔 EB를 제어하는 전자 소자의 일 예로서, 전자 렌즈 50인 C1 렌즈, C2 렌즈, C3 렌즈, C4 렌즈, 및 C5 렌즈를 갖는다.
C1 렌즈, C2 렌즈, C3 렌즈, C4 렌즈, 및 C5 렌즈로 기재된 파선 테두리의 내부는, 전자 렌즈 50을 여자하는 코일부 52의 구성을 나타낸다. 코일부 52는, 컬럼 그룹을 구성하는 컬럼부 122의 수보다 적은 수로 분할되어도 좋다. 5개의 컬럼부 122로 구성되는 컬럼 그룹의 경우, 코일부 52는, 예를 들면 4개의 권선 52a, 52b, 52c, 및 52d로 분할된다. 권선 52a, 52b, 52c, 및 52d는, 각각, 코일부 52의 총 권선수 N을, 권선수의 비율 α, β, γ, χ(단, α+β+γ+χ=1)로 4개로 분할한, 권선수 Nα, Nβ, Nγ, 및 Nχ을 갖는 권선이다. 도 7은, 각각의 권선을 원으로, 권선수의 비율을 원 내의 기호 α, β, γ, 및 χ로 표시한다.
C1 렌즈, C2 렌즈, C3 렌즈, C4 렌즈, 및 C5 렌즈는 각각, 권선 52a, 52b, 52c 및 52d 외에, 전자 렌즈 50을 여자하지 않는 권선 52z를 갖는다. 접속부 56은, 예를 들면, 인접하는 컬럼부 122인 C1 렌즈와 C2 렌즈의 사이, C2 렌즈와 C3 렌즈의 사이, C3 렌즈와 C4 렌즈의 사이, 및, C4 렌즈와 C5 렌즈의 사이에서, 각각 분할된 권선을 접속한다.
C1 렌즈, C2 렌즈, C3 렌즈, C4 렌즈, 및 C5 렌즈가, 권선 52a, 52b, 52c, 및 52d와, 전자 렌즈를 여자하지 않는 권선 52z를 갖는 것에 대응해서, 접속부 56은, 5개의 연속하는 전류 경로를 형성한다. 하나의 연속하는 전류 경로는, 일단에 입력부 A1in, 및 타단에 출력부 A1out을 갖고, 전류원 회로 A1에 접속된다. 5개의 독립적인 전류원 회로는, 5개의 연속하는 전류 경로의 각각에 전류를 공급한다. 전류원 회로 A1, A2, A3, A4, 및 A5(도시는 생략)는, 각각, 입력부 A1in과 출력부 A1out의 사이, 입력부 A2in과 출력부 A2out의 사이, 입력부 A3in과 출력부 A3out의 사이, 입력부 A4in과 출력부 A4out의 사이, 및 입력부 A5in과 출력부 A5out의 사이에 전류를 흐르게 한다.
컬럼 그룹 124에 형성되는 연속하는 전류 경로의 수 및 전류원 회로의 수는, 컬럼 그룹 124를 구성하는 컬럼부 122의 수와 같다. 접속부 56을 사이에 두고 인접하는 2개의 컬럼부 122의 사이에서, 한쪽의 컬럼부 122에 속하는 코일부 52의 권선의 일부를 통과한 전류는 모두, 다른 쪽의 컬럼부 122에 속하는 코일부 52의 권선의 일부를 흐른다.
C1 렌즈, C2 렌즈, C3 렌즈, C4 렌즈, 및 C5 렌즈의 렌즈 강도를 결정하는 기자력 F1, F2, F3, F4, 및 F5는, 5개의 독립적인 전류원 회로 A1, A2, A3, A4, 및 A5의 출력 전류 I1, I2, I3, I4, 및 I5, 각 렌즈의 코일의 총 권선수 N 및 권선수의 비율 α, β, γ, χ로부터, 하기의 관계식(식 4)에 의해 계산된다.
(식 4)
F1=(0·I1+χ·I2+γ·I3+β·I4+α·I5)×N
F2=(α·I1+0·I2+χ·I3+γ·I4+β·I5)×N
F3=(β·I1+α·I2+0·I3+χ·I4+γ·I5)×N
F4=(γ·I1+β·I2+α·I3+0·I4+χ·I5)×N
F5=(χ·I1+γ·I2+β·I3+α·I4+0·I5)×N
단, α+β+γ+χ=1
출력 전류 I1, I2, I3, I4, 및 I5는, 통상, I1=I2=I3=I4=I5=I로 설정된다. 이때, 전자 렌즈의 기자력 F1, F2, F3, F4, 및 F5는, F1=F2=F3=F4=F5=I·N=F(ampere-turn)이다. 5개의 전류원 회로는 서로 독립한 회로이기 때문에, 랜덤한 노이즈 성분에 기인하는 기자력 F의 변동은, 각 렌즈가 하나의 전류원 회로로 구동되는 경우의 기자력 변동과 비교해서, 실효적으로 √(α2+β2+γ2+χ2)의 크기로 압축된다. 즉, 권선수의 비율이 α=β=γ=χ=1/4인 경우, C1 렌즈, C2 렌즈, C3 렌즈, C4 렌즈, 및 C5 렌즈의 각각에 발생하는 기자력의 변동은, 각 렌즈가 하나의 전류원 회로로 구동되는 경우의 변동과 비교해서, 1/2로 압축된 크기가 된다.
또한, 특정의 전류원 회로, 예를 들면, 전류원 회로 A1의 출력 전류 I1에 변동 성분이 있을 때, C2 렌즈, C3 렌즈, C4 렌즈, 및 C5 렌즈에 발생하는 기자력 F의 변동은, 각 렌즈가 하나의 전류원 회로로 구동되는 경우의 기자력과 비교해서, 1/4로 압축된 크기가 된다. 컬럼 그룹을 구성하는 컬럼부 122의 수가 늘어나면, 하나의 컬럼부 122는, 보다 많은 독립적인 전류원 회로로 분산되어 구동된다. 전류원 회로가 랜덤한 노이즈 성분이나 출력 특성의 차이를 압축하고, 감소시키는 것이 가능하다.
이에 더하여, 권선수의 비율이 α=β=γ=χ=1/4이고, 예를 들면, C1 렌즈의 렌즈 강도를 조정하는 경우에는, 전류원 회로 A1, A2, A3, A4, 및 A5의 출력 전류를 초기값으로부터, ΔI1=-3·ΔF1/N, ΔI2=ΔF1/N, ΔI3=ΔF1/N, ΔI4=ΔF1/N, 및 ΔI5=ΔF1/N만큼 변화시킨다. 이들과 (식 4)의 관계식으로부터, C1 렌즈의 기자력 F1을 ΔF1만큼 변화시키고, 그 이외의 전자 렌즈 50의 기자력을 변화시키지 않고, C1 렌즈를 통과하는 전자 빔 EB의 최적인 렌즈 강도를 조정하는 것이 가능하다.
도 7의 예에 있어서도, 접속부 56이 서로 접속하는 권선의 종류는, 어느 컬럼부 122 사이에서나 같다. 전류원 회로가 출력한 전류를, C1 렌즈로부터 C2 렌즈에 접속할 때에, 접속부 56은, 권선 52z로부터 권선 52a로, 권선 52d로부터 권선 52z로, 권선 52c로부터 권선 52d로, 권선 52b로부터 권선 52c로, 그리고, 권선 52a로부터 권선 52b로, 각각 접속한다. C2 렌즈로부터 C3 렌즈에 접속할 때에, 접속부 56은, 권선 52a로부터 권선 52b로, 권선 52z로부터 권선 52a로, 권선 52d로부터 권선 52z로, 권선 52c로부터 권선 52d로, 그리고, 권선 52b로부터 권선 52c로, 각각 접속한다.
C3 렌즈로부터 C4 렌즈에 접속할 때에, 접속부 56은, 권선 52b로부터 권선 52c로, 권선 52a로부터 권선 52b로, 권선 52z로부터 권선 52a로, 권선 52d로부터 권선 52z로, 그리고, 권선 52c로부터 권선 52d로, 각각 접속한다. C4 렌즈로부터 C5 렌즈에 접속할 때에, 접속부 56은, 권선 52c로부터 권선 52d로, 권선 52b로부터 권선 52c로, 권선 52a로부터 권선 52b로, 권선 52z로부터 권선 52a로, 그리고, 권선 52d로부터 권선 52z로, 각각 접속한다.
컬럼 그룹 124에 포함되는 5개의 전자 렌즈 50은 각각, 모두 같은 종류의 권선 52a, 52b, 52c, 52d, 및 52z를 갖는다. 또, 접속부 56은, 컬럼 그룹 124에 포함되는 어떤 전자 렌즈 50 사이에서도, 같은 종류의 권선을 접속한다. 도 7에 도시된 코일부 52의 구성 및 접속의 예는, 코일부의 분할된 권선 52a, 52b, 52c, 52d, 및 52z, 및 접속부 56을 포함해서, 복수의 컬럼부 122를 구성하는 부재가 어느 것이나 동일한 부재이다. 컬럼부 122를 구성하는 부재는, 복수의 컬럼부 122 사이에 호환성을 갖는다.
컬럼 그룹이 4개의 컬럼부 122로 구성되는 경우도 유사하다. 전자 렌즈 50을 여자하는 코일부 52는, 예를 들면, 3개로 분할된 권선, 및 전자 렌즈 50을 여자하지 않는 권선을 포함한다. 접속부 56은, 어떤 컬럼부 122 사이에서도, 같은 종류의 권선끼리 접속한다. 컬럼 그룹을 구성하는 복수의 컬럼부 122를 구성하는 부재는, 컬럼부 122 사이에 호환성을 갖게 된다.
도 8은, 본 실시예에 의한 멀티컬럼 장치 120을 구성하는 88개의 컬럼부 122에 대해서, 컬럼 그룹 124의 제2 구성예를 나타내는 도면이다. 도 8은, 파선 테두리로 둘러싸진, X 방향으로 늘어선 복수의 컬럼부 122가, 컬럼 그룹 124를 구성한다. 컬럼 그룹 124는, 6개의 컬럼부 122를 갖는 것, 8개의 컬럼부 122를 갖는 것, 및 10개의 컬럼부 122를 갖는 것이 있다. 각각의 컬럼부 122는, 분할된 권선을 소유하는 코일부를 포함한다.
인접한 컬럼부 122에 속하는 코일부의 권선의 일부는, 접속부(도시는 생략)에 의해 순차 접속되고, 연속하는 전류 경로를 형성한다. 컬럼 그룹 124를 구성하는 컬럼부 122를 이어나가는 화살표는, 컬럼 그룹 124 마다의 전류 경로를 모식적으로 나타낸다. 도 8에 도시된 실시예에서는, 전류 경로는, 다른 컬럼부 122만을 경유해서, 구동부 142가 갖는 전류원 회로의 (in) 단자로부터 (out) 단자에 도달한다.
구동부 142가 포함하는 전류원 회로의 (in) 단자 및 (out) 단자는, 좌우 양측의 구동부 142로 나누어져 존재한다. 왼쪽의 구동부 142의 (in) 단자로부터 출력된 전류는, X 방향으로 늘어선 6개, 8개, 또는 10개의 컬럼부 122의 코일부 52의 권선을 경유해서, 오른쪽의 구동부 142의 (out) 단자로 흐른다. 도 8의 전류 경로는, 같은 컬럼부 122를 왕복하는 경로로 되어 있지 않지만, 앞서 설명한 실시예와 유사한 권선의 구성 및 권선끼리의 접속을 적용할 수 있다.
도 9는, 도 8에 도시된 컬럼 그룹 124의 예에 있어서, 6개의 컬럼부 122로 구성되는, 코일부의 권선의 구성 및 권선의 접속의 예를 도시한다. 6개의 컬럼부 122는 각각, 전자 빔 EB를 제어하는 전자 소자의 일 예로서, 전자 렌즈 50인 C1 렌즈, C2 렌즈, C3 렌즈, C4 렌즈, C5 렌즈, 및 C6 렌즈를 포함한다.
C1 렌즈, C2 렌즈, C3 렌즈, C4 렌즈, C5 렌즈, 및 C6 렌즈로 표시된 파선 테두리의 내부는, 전자 렌즈 50을 여자하는 코일부 52의 구성을 나타낸다. 코일부 52는, 컬럼 그룹을 구성하는 컬럼부 122의 수보다 적은 수로 분할된다. 6개의 컬럼부 122로 구성되는 컬럼 그룹의 경우, 코일부 52는, 예를 들면 5개의 권선 52a, 52b, 52c, 52d, 및 52e로 분할된다. 또, 코일부 52는, 전자 렌즈 50을 여자하지 않는 권선 52z를 포함한다. 도 9에 있어서도, 각각의 권선을 원으로, 권선수의 비율을 원 내의 기호 α, β, γ, χ, 및 η으로 표시한다.
왕복의 전류 경로를 취하지 않는 도 9의 경우, 전자 렌즈를 여자하지 않는 권선 52z는, 예를 들면, 전자 렌즈 50을 구성하는 자성체 53의 외부를 우회해서 지나는 배선이며, 자성체 53의 갭부 54에 자장을 유도하지 않는 배선이다. 접속부 56은, 인접하는 컬럼부 122인 C1 렌즈와 C2 렌즈의 사이, C2 렌즈와 C3 렌즈의 사이, C3 렌즈와 C4 렌즈의 사이, C4 렌즈와 C5 렌즈의 사이, 그리고, C5 렌즈와 C6 렌즈의 사이에서, 같은 종류의 권선을 접속하고, 6개의 연속하는 전류 경로를 형성한다.
6개의 연속하는 전류 경로의 왼쪽 단부는, 외쪽 외측의 구동부 142가 포함하는 전류원 회로의 (in) 단자와 접속된다. 6개의 연속하는 전류 경로의 오른쪽 단부는, 오른쪽 외측의 구동부 142가 포함하는 전류원 회로의 (out) 단자와 접속된다. 즉, 왼쪽 외측 및 오른쪽 외측에 설치된 구동부 142는, 멀티컬럼 장치 120을 구성하는 복수의 컬럼부 122와는, XY면 내에서 서로 간섭하지 않는 위치에 설치된다.
이 경우도, 렌즈 강도를 결정하는 기자력과 전류원 회로의 출력 전류 간의 관계는, (식 1) 또는 (식 4)와 유사한 관계식으로 표현된다. 하나의 전자 렌즈 50은, 6개의 서로 독립적인 전류원 회로에 의해 구동된다. 복수의 전류원 회로는, 랜덤한 노이즈 성분이나 출력 특성의 차이를 압축한 상태로, 각각의 렌즈 자장을 여자할 수 있다. 컬럼 그룹을 구성하는 모든 컬럼부 122는, 접속부 56을 포함해서, 동일한 부재로 구성된다.
컬럼 그룹 124가 8개 또는 10개의 컬럼부로 구성되는 경우도 유사하다. 전자 렌즈 50을 여자하는 코일부 52는, 예를 들면, 7개 또는 9개로 분할된 권선, 및 전자 렌즈 50을 여자하지 않는 권선을 포함한다. 접속부 56은, 어떤 컬럼부 122 사이에서도, 같은 종류의 분할된 코일부 52의 권선끼리 접속한다.
코일부 52의 권선은, 큰 분할수로 분할되어서, 분할된 각각의 권선이 적절한 권선수를 갖는 것이 바람직하다. 이를 위해서는, 코일부 52의 분할수는, 예를 들면, 9 이하인 것이 바람직하다. 즉, 컬럼 그룹 124를 구성하는 컬럼부 122의 수는 10 이하인 것이 바람직하다.
도 10은, 본 실시예에 의한 멀티컬럼 장치 120을 구성하는 88개의 컬럼부 122에 대해서, 컬럼 그룹 124의 제3 구성예를 나타내는 도면이다. 파선 테두리로 둘러싸인 복수의 컬럼부 122가, 컬럼 그룹 124를 구성한다. 컬럼 그룹 124는, 7개의 컬럼부 122를 갖는 것, 및 10개의 컬럼부 122를 갖는 것이 있다. 각각의 컬럼부 122는, 예를 들면, 6분할 및 9분할된 권선, 및 자성체의 갭부에 자장을 여자하지 않는 배선을 갖는 코일부를 포함한다. 인접한 컬럼부 122의 코일부의 권선은, 접속부에 의해 순차 접속되고, 연속하는 전류 경로를 형성한다.
컬럼 그룹 124를 구성하는 컬럼부 122를 이어나가는 화살표는, 컬럼 그룹 124마다의 전류 경로를 모식적으로 나타낸다. 도 10의 예에서는, 전류 경로는, 다른 컬럼부 122만을 경유해서, 구동부 142가 포함하는 전류원 회로의 (in) 단자로부터 (out) 단자에 도달한다. 코일부의 분할된 권선의 구성 및 접속은, 앞서 설명한 실시예와 유사하다.
왼쪽 외측에 설치된 구동부 142는, 예를 들면 44개의 전류원 회로를 포함하고, X 방향의 중심선보다 왼쪽의 컬럼부 122에 속하는 전자 렌즈 50을 구동한다. 오른쪽 외측에 설치된 구동부 142는, 예를 들면, 44개의 전류원 회로를 포함하고, X 방향의 중심선보다 오른쪽의 컬럼부 122에 속하는 전자 렌즈 50을 구동한다. 구동부 142는, 멀티컬럼 장치 120을 구성하는 복수의 컬럼부 122와, XY면 내에서 서로 간섭하지 않는 위치에 설치할 수 있다.
이상, 본 실시예에서는, 전자 렌즈를 여자하는 코일을 예로 들어서, 멀티컬럼 장치 120에 있어서의 코일부의 권선의 구성 및 접속의 예를 설명했다. 본 실시예에 관련되는 코일부의 권선의 구성 및 접속의 예는, 코일에 의해 여자되는 모든 전자 소자에 대하여 적용가능하다. 본 실시예에 의한 권선의 구성 및 접속의 예는, 전자 편향기 및 전자 보정기를 여자하는 코일에 있어서도 적용가능하다.
(제2 실시예)
본 실시예에서는, 전자 소자의 일 예인 전자 보정기에 대해서 설명한다.
도 12a는, 본 실시예에 의한 전자 보정기 40(도 3 참조)의 구성예를 도시하는 평면도이다.
도 12a에 도시된 전자 보정기 40은, 컬럼부 122의 각각에 설치되고, 컬럼부 122를 통과하는 전자 빔 EB의 수차(收差)를 보정한다.
전자 보정기 40은, 전자 빔 EB의 진행 방향인 Z 방향과 수직인 XY면 내에 배치된 자성체 링 43을 포함한다. 전자 빔 EB는, 자성체 링 43의 중심 P를 통해, 도면의 지면에 수직 방향으로 전자 보정기 40을 통과한다.
자성체 링 43에는, 링의 중심 P를 향하는, 적어도 4 개소의 돌출 부분 43a, 43b, 43c, 및 43d가 설치되어 있다. 이 돌출 부분 43a, 43b, 43c, 및 43d는 각각 도면의 XY면 내에서, (X+Y), (X-Y), -(X+Y), -(X-Y) 방향을 향한다.
또, 자성체 링 43의 돌출 부분 이외의 4 개소에는, 전자 보정기 40을 여자하기 위한 코일 42가 감겨 있다. 도 12a에서는, 전자 보정기 40의 코일부 42가, 자성체 링 43의 4군데 각각에, 2분할된 권선 42a 및 42b가 감겨 있는 예를 도시한다. 전자 렌즈의 경우와 마찬가지로, 권선 42a 및 42b는, 각 개소의 코일부 42의 총 권선수를, 소정의 비율로 분할한 권선수를 갖는 코일이다.
자성체 링 43, 돌출 부분 43a, 43b, 43c 및 43d, 및 여자용의 코일 42는, 대기중에 설치된다. 진공 격벽 24는, Z축 방향으로 연장된 통형의 격벽이고, 전자 빔 EB가 통과하는 진공중과 대기중을 분리한다.
도시된 전자 보정기 40은, 독립의 여자 전류에 의해서 구동된다. 2계열의 여자 전류는, 도면의 상측(+Y측)의 권선 42a 및 42b를 자성체 링 43에 대하여 각각 같은 방향으로 흐른다. 상측(+Y측)의 권선 42a 및 42b를 흐른 여자 전류는, 각각, 도면의 좌측(-X측)의 권선 42a 및 42b로 흘러들어가도록 내부의 배선(도시는 생략)에 의해 접속되어 있다.
도면의 좌측(-X측)의 권선 42a 및 42b를 흐른 2계열의 여자 전류는, 그 후, 도면의 하측(-Y측)의 권선 42a 및 42b에 흘러들어가도록 내부의 배선(도시는 생략)에 의해 접속되어 있다.
이하, 유사하게, 2계열의 여자 전류는, 도면의 우측(+X측)의 권선 42a 및 42b를 흘러서 전자 보정기 40으로부터 나온다.
이 2계열의 여자 전류는, 도 12a의 자성체 링 43 및 돌출 부분 43a, 43b, 43c 및 43d에, 예를 들면, 도 12a의 파선 화살표의 방향으로 자속을 발생시킨다.
이에 의해, 전자 보정기 40의 자성체의 돌출 부분의 단부에는, 예를 들면, 도 12a에 도시된 N극 및 S극의 자극이 발생한다.
도 12b의 화살표는, 자성체의 돌출부에 발생한 자극(磁極)에 의해, 자성체 링 43의 중심 P 부근의 전자 빔 통과 부분에 발생하는 자장의 방향을 나타낸다. 이 자장은, 예를 들면, 도 12b의 +X측의 부분을 통과하는 전자에 대해서 -X 방향의 힘을 미치고, -X측의 부분을 통과하는 전자에 대해서 +X 방향의 힘을 미친다.
또, 이 자장은, 도 12b의 +Y측의 부분을 통과하는 전자에 대해서 +Y 방향의 힘을 미치고, -Y측의 부분을 통과하는 전자에 대해서 -Y 방향의 힘을 미친다. 이렇게 해서, 전자 보정기 40은, 통과하는 전자 빔 EB의 통과 방향에 대한 열림각(opening angle)을 바꾸어서, 전자 빔 EB의 Z축 상의 수속(收束) 위치가, 도면의 X 방향과 Y 방향에서 차분이 발생하도록 보정한다. 이에 의해, 전자 보정기 40은, 전자 빔의 수차의 일부를 보정한다.
전자 보정기 40이 발생시키는 보정 자장의 강도는, 자성체 링 43의 4개소에 감긴 권선 42a 및 42b를, 2계열의 여자 전류가 흐름으로써 생기는 기자력의 총합에 의해 결정된다.
도 13은, 3개의 컬럼부 122, 즉, C1 컬럼, C2 컬럼, 및 C3 컬럼으로 구성되는 컬럼 그룹에 있어서, 전자 보정기 40의 코일부 42의 구성 및 코일부 42를 구동하기 위한 접속의 예를 도시한다.
전자 렌즈 50의 경우와 마찬가지로, 3개의 컬럼부 122에 속하는 전자 보정기 40은, 3개의 전류원 회로 A1, A2 및 A3에 의해 구동된다. 전류원 회로 A1, A2 및 A3은, 각각 입력 단자 A1in, A2in 및 A3in, 및 출력 단자 A1out, A2out 및 A3out을 포함하고, 각각의 사이에는, 3개의 연속하는 전류 경로를 형성하기 위한 접속부가 설치되어 있다.
입력 단자 A1in 및 출력 단자 A1out 사이에 형성된 전류 경로는, C2 컬럼에 있어서, 전자 보정기 40의 권선 42a에 여자 전류를 흘리고, C3 컬럼에 있어서, 전자 보정기 40의 권선 42b에 여자 전류를 흘린다.
입력 단자 A2in 및 출력 단자 A2out 사이에 형성된 전류 경로는, C1 컬럼에 있어서, 전자 보정기 40의 권선 42b에 여자 전류를 흘리고, C3 컬럼에 있어서, 전자 보정기 40의 권선 42a에 여자 전류를 흘린다.
입력 단자 A3in 및 출력 단자 A3out 사이에 형성된 전류 경로는, C1 컬럼에 있어서, 전자 보정기 40의 권선 42a에 여자 전류를 흘리고, C2 컬럼에 있어서, 전자 보정기 40의 권선 42b에 여자 전류를 흘린다.
즉, C1 컬럼, C2 컬럼 및 C3 컬럼에 속하는 전자 보정기 40의 각각은, 3개의 전류 경로로부터 독립적인 2계열을 골라서 여자 전류로서 사용하게 된다.
도 13에서는, 이상의 관계를, 입력 단자 및 출력 단자 사이에 형성된 전류 경로와, 전자 보정기 40 사이의 화살표에 의해서 나타내고 있다.
도 13에 도시된 3개의 컬럼부 122에 있어서의 전자 보정기 40의 예는, 도 5을 이용해서 이미 설명한 전자 렌즈 50의 예와 유사한 코일부의 구성, 및 코일부를 구동하기 위한 접속을 갖는다.
전자 보정기 40은, 전자 렌즈 50에서 설명한 것과 유사하게, 분할된 코일부의 권선을, 복수의 독립적인 전류원 회로로 구동할 수 있다.
(그 외의 실시예)
전자 편향기 30(도 3 참조)도, 도 12a에 도시된 전자 보정기 40과 유사한 구성과 접속의 예를 취해도 좋다. 컬럼부 122의 각각에 속하는 전자 편향기 30은, 자성체 링, 자성체의 돌출부, 및 자성체 링의 4 개소에 감겨진 코일부를 포함한다. 그 코일부는, 분할된 권선에 의해서 구성된다.
전자 편향기 30의 경우, 자성체 링의 4 개소에 감겨진 코일부에 흐르는 여자 전류의 방향은, 도 12a의 전자 보정기 40에 있어서의 여자 전류의 방향과 다르다.
전자 편향기 30의 여자 전류의 방향은, 자성체의 돌출 부분의 단부에 N극과 S극이 마주 향해서 여자되는 방향이다.
또, 전자 편향기 30의 자장의 방향은, 전자 빔 EB가 통과하는 공간에, 전자 빔 EB의 진행 방향인 -Z 방향과 거의 직교하고, 전자 빔 EB의 진행 방향을 전체로서 바꾸는 자장을 발생시키는 방향이다.
그러나, 그 이외의 자성체부 및 코일부의 구성 및 접속의 예는, 전자 보정기 40과 유사하게 하면 좋다. 즉, 전자 편향기 30에 있어서도, 전자 렌즈 50에 있어서 설명한 것과 마찬가지로, 분할된 코일부의 권선을, 복수의 독립적인 전류원 회로로 구동할 수 있다.
또한, 이상은, 본 발명을 실시예를 이용해서 설명했지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시예에 기재된 범위로 한정되지 않는다. 상기 실시예에, 다양한 변경 또는 개량을 더하는 것이 가능하다는 것이 당업자에게 명확하다. 그와 같은 변경 또는 개량을 더한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있다는 것이, 특허청구의 범위의 기재로부터 명확하다.
특허청구의 범위, 명세서 및 도면에서 설명 및 도시된 장치, 시스템, 프로그램, 및 방법에 있어서의 동작, 순서, 스텝 및 단계 등의 각 처리의 실행 순서는, 특별히 "보다 앞에", "앞서서" 등으로 명시되어 있지 않고, 또한, 앞의 처리의 출력을 뒤의 처리에서 이용하는 것이 아닌 한, 임의의 순서로 실현할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 특허청구의 범위, 명세서, 및 도면 중의 동작 흐름에 관해서, 편의상 "먼저,", "다음으로," 등을 이용해서 설명했다고 해도, 이 순서로 실시하는 것이 필수적임을 의미하는 것은 아니다.

Claims (12)

  1. 하전 입자 빔을 발생시키는 컬럼부를 복수개 포함하는 멀티컬럼 장치에 있어서,
    상기 컬럼부의 각각에 제공된 전자 소자와,
    상기 전자 소자를 여자하는 분할된 복수의 권선을 포함하는 코일부와,
    하나의 상기 코일부에 속하는 분할된 권선에 각각 다른 전류원 회로를 접속하는 배선
    을 포함하는 멀티컬럼 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배선은, 상기 코일부의 분할된 권선과, 인접하는 다른 컬럼부에 속하는 코일부의 분할된 권선을 접속하는 접속부를 포함하는, 멀티컬럼 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    다른 컬럼부에 속하는 상기 권선의 사이에서 전류원 회로를 공유하는, 멀티컬럼 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코일부의 권선에는 상기 전자 소자를 여자하지 않는 권선이 포함되는, 멀티컬럼 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접속부를 사이에 두고, 코일부의 권선이 접속되어 있는 2개의 컬럼부에서,
    한쪽의 컬럼부에 속하는 코일부의 권선의 일부를 통과한 전류는, 다른 쪽의 컬럼부에 속하는 코일부의 권선의 일부를 흐르는,
    멀티컬럼 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    3개 이상 10개 이하의 컬럼부로 컬럼 그룹을 구성하고, 상기 컬럼 그룹을 구성하는 컬럼부의 각각에 속하는 코일부가 갖는 상기 권선을 상기 접속부에 의해 순차 접속해서 연속하는 전류 경로를 형성하고, 상기 연속하는 전류 경로의 일단에 입력 단자 및 타단에 출력 단자를 설치하는, 멀티컬럼 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 컬럼 그룹을 구성하는 컬럼부의 수와 상기 컬럼 그룹에 형성되는 상기 연속하는 전류 경로의 수가 같은, 멀티컬럼 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 컬럼 그룹을 구성하는 컬럼부의 각각에 속하는 코일부의 상기 권선의 수는, 상기 컬럼 그룹을 구성하는 컬럼 수보다 적은, 멀티컬럼 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 소자는, 전자 렌즈, 전자 편향기 및 전자 보정기 중 어느 하나인, 멀티컬럼 장치.
  10. 하전 입자 빔을 발생시키는 컬럼부를 복수개 포함하는 멀티컬럼 하전 입자 빔 노광 장치에 있어서,
    상기 컬럼부의 각각에 제공된 전자 소자와,
    상기 전자 소자를 여자하는 분할된 복수의 권선을 포함하는 코일부와,
    하나의 상기 코일부에 속하는 분할된 권선에 각각 다른 전류원 회로를 접속하는 배선과,
    시료를 올려두는 스테이지부와,
    상기 멀티컬럼 장치의 동작을 제어하는 컬럼 제어부와,
    상기 스테이지부의 동작을 제어하는 스테이지 제어부
    를 포함하는 멀티컬럼 전자 빔 노광 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 컬럼 제어부는 상기 멀티컬럼 장치를 구성하는 컬럼부의 수와 같은 수의 전류원 회로를 포함하는 구동부를 포함하고, 상기 전류원 회로의 각각은, 컬럼 그룹에 형성된 연속하는 전류 경로의 입력 단자 및 출력 단자의 사이에 전류를 흐르게 하는, 멀티컬럼 하전 입자 빔 노광 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 멀티컬럼 장치를 구성하는 복수의 컬럼부가 배치된 영역의 외측에 설치되는, 멀티컬럼 하전 입자 빔 노광 장치.
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