KR20200104801A - 멀티 빔용 애퍼처 기판 세트 및 멀티 하전 입자 빔 장치 - Google Patents

멀티 빔용 애퍼처 기판 세트 및 멀티 하전 입자 빔 장치 Download PDF

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Abstract

실시 형태는, 멀티 빔용 애퍼처 기판 세트 및 멀티 하전 입자 빔 장치에 관한 것이다.
실시 형태에 따른 멀티 빔용 애퍼처 기판 세트는, 복수의 제1 개구가 형성되고, 상기 복수의 제1 개구가 포함되는 영역에 하전 입자 빔의 조사를 받고, 상기 복수의 제1 개구를 상기 하전 입자 빔의 일부가 각각 통과함으로써 제1 멀티 빔을 형성하는 제1 성형 애퍼처 어레이 기판과, 상기 제1 멀티 빔 중, 각각 대응하는 빔의 일부가 통과하는 복수의 제2 개구가 형성되고, 제2 멀티 빔을 형성하는 제2 성형 애퍼처 어레이 기판을 구비한다. 상기 제2 멀티 빔의 각 빔의 형상은, 상기 제1 개구에 있어서의 대향하는 변과, 상기 제2 개구에 있어서의 대향하는 변에 의해 성형된다.

Description

멀티 빔용 애퍼처 기판 세트 및 멀티 하전 입자 빔 장치 {APERTURE SUBSTRATE SET FOR MULTI-BEAM AND MULTI-CHARGED PARTICLE BEAM WRITING APPARATUS}
본 발명은, 멀티 빔용 애퍼처 기판 세트 및 멀티 하전 입자 빔 장치에 관한 것이다.
LSI의 고집적화에 수반하여, 반도체 디바이스에 요구되는 회로 선폭은 해마다 미세화되어 오고 있다. 반도체 디바이스에 원하는 회로 패턴을 형성하기 위해서는, 축소 투영형 노광 장치를 이용하여, 석영 상에 형성된 고정밀도의 원화 패턴(마스크, 혹은 특히 스테퍼 또는 스캐너에서 이용되는 것은 레티클이라고도 함)을 웨이퍼 상에 축소 전사하는 수법이 채용되어 있다. 고정밀도의 원화 패턴은, 전자 빔 묘화 장치에 의해 묘화되며, 소위, 전자 빔 리소그래피 기술이 이용되고 있다.
멀티 빔을 사용한 묘화 장치는, 1 개의 전자 빔으로 묘화하는 경우에 비하여, 한 번에 많은 빔을 조사할 수 있으므로, 스루풋을 대폭 향상시킬 수 있다. 멀티 빔 묘화 장치의 한 형태인 블랭킹 애퍼처 어레이를 사용한 멀티 빔 묘화 장치에서는, 예를 들면, 1 개의 전자 총으로부터 방출된 전자 빔을 복수의 개구를 가진 성형 애퍼처 어레이를 통하여 멀티 빔(복수의 전자 빔)을 형성한다. 멀티 빔은, 블랭킹 애퍼처 어레이의 각각 대응하는 블랭커 내를 통과한다. 블랭킹 애퍼처 어레이는, 빔을 개별적으로 편향하기 위한 전극 쌍을 가지고, 전극 쌍의 사이에 빔 통과용의 개구가 형성되어 있다. 전극 쌍(블랭커)의 일방의 전극을 그라운드 전위로 고정하고, 타방의 전극을 그라운드 전위와 그 이외의 전위로 전환함으로써, 통과하는 전자 빔의 블랭킹 편향을 행한다. 블랭커에 의해 편향된 전자 빔은 차폐되고, 편향되지 않은 전자 빔은 시료 상에 조사된다.
멀티 빔 묘화 장치에서는, 전류량을 늘림으로써 묘화 시간을 단축할 수 있으나, 전류량을 과대하게 늘리면 쿨롱 효과에 의해 빔의 궤도가 변화하여, 묘화 정밀도가 열화된다고 하는 문제가 있었다. 제품의 그레이드에 따라, 대전류로 고속으로 묘화할지, 또는 소전류로 고정밀도로 묘화할지를 전환하는 것이 요망되고 있다. 이에, 멀티 빔의 각 빔의 사이즈를 조정하여, 전류량을 전환하는 수법이 제안되어 있다.
예를 들면, 미국 특허 제8546767호에는, 멀티 빔을 형성하는 제1 애퍼처 기판과, 제1 개구 어레이와 제2 개구 어레이가 오프셋을 걸어 배치된 제2 애퍼처 기판을 가지는 묘화 장치가 개시되어 있다. 제1 개구 어레이의 각 개구는, 제2 개구 어레이의 각 개구보다 사이즈가 커져 있다. 제1 애퍼처 기판과 제2 애퍼처 기판의 상대 위치를 조정하여, 멀티 빔이 제1 개구 어레이를 통과할지, 또는 제2 개구 어레이를 통과할지 전환함으로써, 빔 사이즈를 전환할 수 있다.
그러나, 이러한 수법으로는, 빔 사이즈는, 제2 애퍼처 기판에 형성된 개구 어레이의 종류로 한정된다. 예를 들면, 제2 애퍼처 기판에 제1 개구 어레이와 제2 개구 어레이의 두 종류의 개구 어레이가 형성되어 있는 경우, 형성 가능한 빔 사이즈는 두 종류뿐이다.
본 발명은, 멀티 빔의 각 빔을 다양한 사이즈로 조정할 수 있는 멀티 빔용 애퍼처 기판 세트 및 멀티 하전 입자 빔 장치를 제공한다.
본 발명의 일 태양에 의한 멀티 빔용 애퍼처 기판 세트는, 복수의 제1 개구가 형성되고, 상기 복수의 제1 개구가 포함되는 영역에 하전 입자 빔의 조사를 받고, 상기 복수의 제1 개구를 상기 하전 입자 빔의 일부가 각각 통과함으로써 제1 멀티 빔을 형성하는 제1 성형 애퍼처 어레이 기판과, 상기 제1 멀티 빔 중, 각각 대응하는 빔의 일부가 통과하는 복수의 제2 개구가 형성되고, 제2 멀티 빔을 형성하는 제2 성형 애퍼처 어레이 기판을 구비하고, 상기 제2 멀티 빔의 각 빔의 형상은, 상기 제1 개구에 있어서의 대향하는 변과, 상기 제2 개구에 있어서의 대향하는 변에 의해 성형되는 것이다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 의한 묘화 장치의 개략도이다.
도 2(a)는, 애퍼처 기판 세트의 개략도이다.
도 2(b)는, 성형 애퍼처 어레이 기판의 실장예의 모식도이다.
도 3(a) 및 도 3(b)은, 개구 형상의 예를 나타내는 도면이다.
도 4는, 빔 성형의 예를 나타내는 도면이다.
도 5는, 빔 성형의 예를 나타내는 도면이다.
도 6(a) 및 도 6(b)는, 빔 성형의 예를 나타내는 도면이다.
도 7(a) 내지 도 7(c)는, 개구 형상의 예를 나타내는 도면이다.
도 8(a) 및 도 8(b)은, 개구 형상의 예를 나타내는 도면이다.
도 9(a) 내지 도 9(c)는, 빔 성형의 예를 나타내는 도면이다.
도 10(a) 및 도 10(b)은, 개구 형상의 예를 나타내는 도면이다.
도 11(a) 내지 도 11(c)는, 빔 성형의 예를 나타내는 도면이다.
도 12(a) 및 도 12(b)은, 개구 형상의 예를 나타내는 도면이다.
도 13(a) 및 도 13(b)은, 빔 성형의 예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 실시 형태에서는, 하전 입자 빔의 일예로서, 전자 빔을 이용한 구성에 대하여 설명한다. 단, 하전 입자 빔은 전자 빔에 한정되는 것이 아니며, 이온 빔 등이여도 된다.
도 1은, 실시 형태에 따른 묘화 장치의 개략 구성도이다. 도 1에 도시한 묘화 장치(100)는, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치의 일예이다. 묘화 장치(100)는, 전자 경통(102)과 묘화실(103)을 구비하고 있다. 전자 경통(102) 내에는, 전자 총(111), 조명 렌즈(112), 애퍼처 기판 세트(S), 블랭킹 애퍼처 어레이 기판(30), 축소 렌즈(115), 제한 애퍼처 부재(116), 대물 렌즈(117) 및 편향기(118)가 배치되어 있다.
애퍼처 기판 세트(S)는, 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10) 및 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)을 가진다. 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10)은 그곳에 도달하는 빔의 대부분을 차폐하므로, 전자 빔의 운동 에너지가 변환된 열이 애퍼처 표면에서 발생한다. 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10)의 열 부하를 내리기 위하여, 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10)의 상방에, 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10)의 개구보다 큰 치수의 개구를 가지는 프리 애퍼처 어레이 기판(50)이 더 설치되어 있어도 된다. 이하, 프리 애퍼처 어레이 기판(50)이 설치된 태양에 대하여 설명하겠으나, 프리 애퍼처 어레이 기판(50)은 설치되어 있지 않아도 된다.
묘화실(103) 내에는, XY 스테이지(105)가 배치된다. XY 스테이지(105) 상에는, 묘화 시에는 묘화 대상 기판이 되는 마스크 등의 기판(101)이 배치된다. 기판(101)에는, 반도체 장치를 제조할 때의 노광용 마스크, 혹은, 반도체 장치가 제조되는 반도체 기판(실리콘 웨이퍼) 등이 포함된다. 또한, 기판(101)에는, 레지스트가 도포된 마스크 블랭크스가 포함된다.
도 2(a) 및 도 2(b)에 도시한 바와 같이, 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10)은 가동 스테이지(40)에 탑재되어 있다. 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)은, 가동 스테이지(42)에 탑재되고, 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10)의 하방에 배치되어 있다. 블랭킹 애퍼처 어레이 기판(30)은, 가동 스테이지(44)에 탑재되고, 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)의 하방에 배치되어 있다. 또한, 가동 스테이지를 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10), 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20), 블랭킹 애퍼처 어레이 기판(30)의 각각에 설치했으나, 이들 3 개의 기판 중 어느 2 개의 기판에 설치되어 있으면 된다.
제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10)에는, 세로 m 열Х가로 n 열(m, n≥2)의 개구(제1 개구)(12)가 소정의 배열 피치로 형성되어 있다. 각 개구(12)는, 도 3(a)에 도시한 바와 같은 소정 방향을 따라 연재하는 길쭉한 형상으로 되어 있다. 개구(12)는, 한 조의 대변(對邊)(12a, 12b)과, 비평행한 한 조의 대변(12c, 12d)을 가지는 사각형이다. 개구(12)의 연재 방향(도면 중 상하 방향, 긴 방향)을 따라, 연재 방향과 직교하는 방향(도면 중 좌우 방향, 짧은 방향)의 폭이 변화한다. 예를 들면, 개구(12)의 형상은, 한 조의 평행한 변(바닥)(12a, 12b)과, 한 조의 비평행한 변(다리)(12c, 12d)을 가지는 등변 사다리꼴이다. 변(12a)으로부터 변(12b)을 향하여 서서히 폭이 커진다.
제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)에는, 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10)의 각 개구(12)의 배치 위치에 맞추어 개구(제2 개구)(22)가 형성되어 있다. 각 개구(22)는, 도 3(b)에 도시한 바와 같은 소정 방향을 따라 연재하는 길쭉한 형상으로 되어 있다. 개구(22)의 연재 방향(긴 방향)은, 개구(12)의 연재 방향과 직교하고, 개구(22)는 개구(12)를 수평면 내에서 90 도 회전한 형상으로 되어 있다.
구체적으로는, 개구(22)는, 한 조의 평행한 변(바닥)(22a, 22b)과, 한 조의 비평행한 변(다리)(22c, 22d)을 가지는 등변 사다리꼴이다. 개구(22)의 연재 방향(도면 중 좌우 방향, 긴 방향)을 따라, 연재 방향과 직교하는 방향(도면 중 상하 방향, 짧은 방향)의 폭이 변화한다. 변(22a)으로부터 변(22b)을 향하여 서서히 폭이 커진다.
프리 애퍼처 어레이 기판(50)에는, 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10)의 각 개구(12)의 배치 위치에 맞추어 개구(제4 개구)(52)가 형성되어 있다. 개구(52)의 형상은 직사각형이여도 되고, 원형이여도 된다. 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10)으로의 열 부하를 내리기 위해서는, 개구(52)는 개구(12 및 22)를 이용하여 성형하는 빔의 최대 사이즈보다 큰 범위에서 가급적 작게 하면 바람직하다. 예를 들면, 개구(52)의 치수는 개구(12)의 변(12a, 22a)보다 크고, 변(12c, 12d, 22c, 22d)보다 작게 하면 바람직하다.
프리 애퍼처 어레이 기판(50)의 개구(52)를 통과한 빔이, 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10)의 개구(12)를 조명한다. 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10)의 개구(12)를 통과한 빔(제1 멀티 빔(130m))의 일부가 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)의 개구(22)를 통과한다. 복수의 개구(12 및 22)를 전자 빔(130)의 일부가 각각 통과함으로써, 멀티 빔(130M)(제2 멀티 빔, 도 1 참조)이 형성된다.
도 3에 도시한 애퍼처 형상을 이용하는 경우, 멀티 빔의 각 빔(B)의 형상은 완전한 직사각형이 아니라, 대향하는 변이 조금 비평행인 사각형이 되지만, 이 형상은 묘화 정밀도를 열화시키지 않는다. 광학계 기인에 의한 빔상이 흐려짐 및 레지스트 중의 반응 물질의 확산에 의한 흐려짐이 작용한 도스의 프로파일이 레지스트 현상 후의 패턴의 치수와 형상을 결정하므로, 빔의 전류량이 교정되어 있으면, 상기 흐려짐의 폭보다 작은 빔의 형상 이탈은 패턴의 치수와 형상에 영향을 주지 않기 때문이다.
개구(12)와 개구(22)는 평면에서 보아 긴 방향이 직교하도록 배치되어 있다. 가동 스테이지(40, 42)에 의해 개구(12)와 개구(22)의 상대 위치를 조정함으로써, 멀티 빔(130M)의 각 빔(B)의 사이즈를 조정할 수 있다.
이 때, 개구(12)의 긴 방향으로 가동 스테이지를 이동시키면, 개구(12)의 이동 방향과 직행하는 방향의 빔 사이즈가, 개구(12)의 이동량보다 작은 치수만큼 변화한다. 개구(22)에 대해서도 마찬가지이다. 따라서, 대략 직사각형의 빔의 두 방향의 치수를 독립적으로, 가동 스테이지의 기계적인 위치 정밀도보다 높은 정밀도로 조정할 수 있다. 또한, 묘화 장치 운용 중의 의도하지 않은 가동 스테이지의 위치 이탈, 또는 애퍼처 및 애퍼처 보지부의 온도 변화에 의한 애퍼처 위치의 상대 위치 이탈의 영향이, 상대 위치 이탈의 양보다 작은 변화로서 빔 사이즈로 표현된다. 따라서, 빔 사이즈가 높은 안정성을 얻을 수 있다.
예를 들면, 도 6(a)에 도시한 바와 같이, 개구(12)의 폭광(幅廣)부를 통과한 빔이 개구(22)의 폭광부를 통과하도록 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10) 및 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)을 배치하도록 가동 스테이지 위치를 조정함으로써, 각 빔(B)의 사이즈를 크게 할 수 있다.
또한, 도 6(b)에 도시한 바와 같이, 개구(12)의 폭협(幅狹)부를 통과한 빔이 개구(22)의 폭협부를 통과하도록 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10) 및 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)을 배치하도록 가동 스테이지 위치를 조정함으로써, 각 빔(B)의 사이즈를 작게 할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 개구(12)의 대향하는 한 조의 변(12c 및 12d)과, 개구(22)의 대향하는 한 조의 변(22c 및 22d)에 의해 각 빔이 성형된다.
블랭킹 애퍼처 어레이 기판(30)은, 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)의 하방에 설치되고, 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)의 각 개구(22)의 배치 위치에 맞추어 개구(제3 개구)(32)가 형성되어 있다. 각 개구(32)의 근방에, 쌍이 되는 2 개의 전극(도 2(a) 참조)의 조로 이루어지는 블랭커(34)가 배치된다. 2 개의 전극은, 개구(32)를 사이에 개재하도록 하여 대향 배치되어 있다. 일방의 전극은 그라운드 전위로 고정되어 있고, 타방의 전극을 그라운드 전위와 다른 전위로 전환한다.
각 개구(32)를 통과하는 전자 빔은, 블랭커(34)에 인가되는 전압에 의해 빔 온 또는 빔 오프 상태로 빔마다 독립적으로 제어된다. 빔 온의 경우는 블랭커의 대향하는 전극은 동 전위로 제어되고 블랭커는 빔을 편향하지 않는다. 빔 오프의 경우는, 블랭커의 대향하는 전극은 서로 상이한 전위로 제어되고, 블랭커는 빔을 편향한다. 이와 같이, 복수의 블랭커가, 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10)의 복수의 개구(12) 및 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)의 복수의 개구(22)를 통과한 멀티 빔(130M) 중, 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행한다.
제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10) 및 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)으로 이루어지는 애퍼처 기판 세트(S)가 설치된 묘화 장치(100)에 있어서, 전자 총(111)(방출부)으로부터 방출된 전자 빔(130)은, 조명 렌즈(112)에 의해 프리 애퍼처 어레이 기판(50)을 조명한다. 전자 빔(130)이, 프리 애퍼처 어레이 기판(50)의 복수의 개구(52), 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10)의 복수의 개구(12) 및 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)의 복수의 개구(22)를 통과함으로써, 복수의 전자 빔(멀티 빔)(130M)이 형성된다. 멀티 빔(130M)은, 블랭킹 애퍼처 어레이 기판(30)의 각각 대응하는 블랭커(34)의 전극 간 및 개구(32)를 통과한다.
블랭킹 애퍼처 어레이 기판(30)을 통과한 멀티 빔(130M)은, 축소 렌즈(115)에 의해 축소되고, 전체 빔이 온의 상태에서는, 제한 애퍼처 부재(116) 상에서 이상적으로는 동일한 점을 통과한다. 이 점이 제한 애퍼처 부재(116)의 홀 중에 위치하도록, 도시하지 않은 얼라이먼트 코일로 빔의 궤도를 조정해 둔다. 여기서, 빔 오프 상태로 제어되는 빔은 블랭킹 애퍼처 어레이 기판(30)의 블랭커(34)에 의하여 편향되어, 제한 애퍼처 부재(116)의 홀의 밖을 지나는 궤도를 지나므로, 제한 애퍼처 부재(116)에 의해 차폐된다. 한편, 빔 오프 상태로 제어되는 빔은 블랭커(34)에 의해 편향되지 않으므로, 제한 애퍼처 부재(116)의 홀을 통과한다. 이와 같이 블랭킹 애퍼처 어레이 기판(30)의 블랭킹 제어에 의해, 빔의 온/오프가 제어된다.
이와 같이, 제한 애퍼처 부재(116)는, 복수의 블랭커(34)에 의해 빔 오프 상태가 되도록 편향된 멀티 빔의 각 빔을 차폐한다. 그리고, 빔 온이 되고 나서 빔 오프가 될 때까지 형성된, 제한 애퍼처 부재(116)를 통과한 빔에 의해 1 회분의 샷의 빔이 형성된다.
제한 애퍼처 부재(116)를 통과한 멀티 빔은, 대물 렌즈(117)에 의해 초점이 맞추어져, 원하는 축소율로 기판(101)에 투영된다. 편향기(118)에 의해 멀티 빔 전체가 동일 방향으로 한꺼번에 편향되어, 멀티 빔의 각 빔의 기판(101) 상의 각각의 조사 위치에 조사된다. XY 스테이지(105)가 연속 이동하고 있을 때, 빔의 조사 위치가 XY 스테이지(105)의 이동에 추종하도록 편향기(118)에 의해 제어된다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10)과 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)의 상대 위치를 조정함으로써, 멀티 빔의 각 빔을 세로 방향, 가로 방향의 치수를 독립적으로, 성형 애퍼처의 이동량보다 작은 폭으로 다양한 사이즈로 조정할 수 있다. 묘화 패턴의 치수로 수평 방향과 수직 방향에 차이가 있는 경우, 이를 상쇄하도록 세로와 가로의 빔 사이즈에 차이를 두어 빔을 성형하면 바람직하다.
개구(12, 22)는, 짧은 방향의 폭이 변화하는 형상이면 되며, 등변 사다리꼴에 한정되지 않고, 도 7(a)에 도시한 바와 같은 이등변 삼각형 또는 도 7(b)에 도시한 바와 같은 직각 삼각형이여도 된다. 또한, 도 7(c)에 도시한 바와 같이, 대향하는 두 변이 비평행한 사각형이여도 된다.
도 8(a) 및 도 8(b)에 도시한 바와 같이, 개구(12, 22)는, 폭 변화부(12E, 22E)와, 폭 변화부(12E, 22E)의 일단에 이어지는 폭 고정부(12F, 22F)와, 폭 변화부(12E, 22E)의 타단에 이어지는 폭 고정부(12G, 22G)를 가지는 형상이여도 된다. 폭 고정부(12F, 22F, 12G, 22G)는, 대향하는 변이 평행이며, 짧은 방향의 폭이 일정한 영역이다. 폭 고정부(12F, 22F)는 폭 변화부(12E, 22E)의 최소 폭에 대응하고, 폭 고정부(12G, 22G)는 폭 변화부(12E, 22E)의 최대 폭에 상당한다.
도 9(a)에 도시한 바와 같이, 개구(12)의 폭 변화부(12E)를 통과한 빔이, 개구(22)의 폭 변화부(22E)를 통과하도록 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10)과 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)의 상대 위치를 조정함으로써, 멀티 빔의 각 빔의 사이즈를 조정할 수 있다. 각 빔은, 폭 변화부(12E)의 대향하는 한 조의 대변과, 폭 변화부(22E)의 대향하는 한 조의 대변에 의해 성형된다.
도 9(b)에 도시한 바와 같이, 개구(12)의 폭 고정부(12F)를 통과한 빔이, 개구(22)의 폭 고정부(22F)를 통과하도록 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10)과 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)의 상대 위치를 조정함으로써, 멀티 빔의 각 빔을 소정의 소(小) 사이즈로 설정할 수 있다. 각 빔은, 폭 고정부(12F)의 대향하는 한 조의 대변과, 폭 고정부(22F)의 대향하는 한 조의 대변에 의해 성형된다.
도 9(c)에 도시한 바와 같이, 개구(12)의 폭 고정부(12G)를 통과한 빔이, 개구(22)의 폭 고정부(22G)를 통과하도록 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10)과 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)의 상대 위치를 조정함으로써, 멀티 빔의 각 빔을 소정의 대(大) 사이즈로 설정할 수 있다. 각 빔은, 폭 고정부(12G)의 대향하는 한 조의 대변과, 폭 고정부(22G)의 대향하는 한 조의 대변에 의해 성형된다.
도 9(b) 및 도 9(c)에 도시한 예에서는, 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10) 또는 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)의 위치가 다소 이탈되어도, 빔 사이즈를 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 직사각형의 애퍼처를 1 매의 애퍼처로 성형하는 경우, 애퍼처 개구의 형태로서 직사각형의 각부(角部)를 높은 정밀도로 형성하는 것은 곤란하지만, 도 9(b) 및 도 9(c)에 도시한 예에서는, 2 매의 애퍼처를 이용하여 직사각형 빔의 각부를 용이하게 성형할 수 있다.
도 10(a) 및 도 10(b)에 도시한 바와 같이, 개구(12, 22)는, 폭이 좁은 직사각형 형상의 폭 고정부(12H, 22H)에, 폭이 넓은 직사각형 형상의 폭 고정부(12J, 22J)가 연결된 팔각형 형상이여도 된다.
도 11(a)에 도시한 바와 같이, 개구(12)의 폭 고정부(12H)를 통과한 빔이, 개구(22)의 폭 고정부(22H)를 통과하도록 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10)과 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)의 상대 위치를 조정함으로써, 멀티 빔의 각 빔을 소정의 소(小) 사이즈로 설정할 수 있다. 각 빔은, 폭 고정부(12H)의 대향하는 한 조의 대변과, 폭 고정부(22H)의 대향하는 한 조의 대변에 의해 성형된다.
도 11(b)에 도시한 바와 같이, 개구(12)의 폭 고정부(12J)를 통과한 빔이, 개구(22)의 폭 고정부(22J)를 통과하도록 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10)과 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)의 상대 위치를 조정함으로써, 멀티 빔의 각 빔을 소정의 사이즈로 설정할 수 있다. 각 빔은, 폭 고정부(12J)의 대향하는 한 조의 대변과, 폭 고정부(22J)의 대향하는 한 조의 대변에 의해 성형된다.
도 11(a) 및 도 11(b)에 도시한 예에 있어서도, 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10) 또는 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)의 위치가 다소 이탈되어도, 빔 사이즈를 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 멀티 빔의 각 빔은 반드시 상사(相似)형이 되도록 설정할 필요는 없으며, 형상을 변경해도 된다. 예를 들면, 정사각형인 것을 직사각형으로 설정해도 된다. 도 11(c)에 도시한 바와 같이, 개구(12)의 폭 고정부(12H)를 통과한 빔이, 개구(22)의 폭 고정부(22J)를 통과하도록 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10)과 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)의 상대 위치를 조정함으로써, 멀티 빔의 각 빔을, 도 11(a) 및 도 11(b)에 도시한 예와 같은 정사각형이 아닌, 직사각형이 되는 소정의 중(中) 사이즈로 설정해도 된다.
도 12(a) 및 도 12(b)에 도시한 바와 같이, 개구(12, 22)는, 폭이 좁은 직사각형 형상의 폭 고정부(12K, 22K)에, 폭이 넓은 직사각형 형상의 폭 고정부(12L, 22L)가 연결된 육각형 형상이여도 된다.
도 13(a)에 도시한 바와 같이, 개구(12)의 폭 고정부(12K)를 통과한 빔이, 개구(22)의 폭 고정부(22K)를 통과하도록 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10)과 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)의 상대 위치를 조정함으로써, 멀티 빔의 각 빔을 소정의 소(小) 사이즈로 설정할 수 있다. 각 빔은, 폭 고정부(12K)의 대향하는 한 조의 대변과, 폭 고정부(22K)의 대향하는 한 조의 대변에 의해 성형된다. 이 때, 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10)과 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)의 상대 위치가 다소 이탈되어도, 성형되는 빔의 사이즈는 변함없다.
도 13(b)에 도시한 바와 같이, 개구(12)의 폭 고정부(12L)의 코너부(C1)를 통과한 빔이, 개구(22)의 폭 고정부(22L)의 코너부(C2)를 통과하도록 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10)과 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)의 상대 위치를 조정함으로써, 멀티 빔의 각 빔을 다양한 사이즈로 조정할 수 있다.
코너부(C1)는, 개구(12)의 인접하는 변(12p)과 변(12r)의 일단(一端)끼리가 접속한 부분에 상당한다. 코너부(C2)는, 개구(22)의 인접하는 변(22p)과 변(22r)의 일단끼리가 접속한 부분에 상당한다. 즉, 도 13(b)에 도시한 예에서는, 개구(12)의 인접하는 변(12p 및 12r)과, 개구(22)의 인접하는 변(22p 및 22r)에 의해 멀티 빔의 각 빔이 성형된다.
도 13(a)에 도시한 예에서는, 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10) 또는 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)의 위치가 다소 이탈되어도, 빔 사이즈를 일정하게 유지할 수 있다. 도 13(b)에 도시한 예에서는, 빔 사이즈의 가변 범위를 넓게 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 가동 스테이지를 이용하여 빔 사이즈를 조정했으나, 가동 스테이지를 이용하지 않고, 빔의 편향에 의해 빔 사이즈를 조정해도 된다. 즉, 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)보다 위의 위치에 성형 편향기를 설치하고, 빔 편향에 의해 제1 성형 애퍼처 어레이 기판(10)을 통과한 빔상의 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20) 상에서의 위치를 제어함으로써, 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)을 통과하여 기판(101) 상에 투영되는 빔의 빔 사이즈를 조정한다. 성형 편향기는 성형을 위한 빔 궤도의 편향을 보상하기 위하여 2 단 편향이 되어있어도 된다. 제2 성형 편향기는 제1 성형 편향기보다 아래, 제2 성형 애퍼처 어레이 기판(20)보다 위 또는 아래에 설치한다.
이 때, 성형 편향기는, 멀티 빔 전체를 일괄하여 편향하고, 멀티 빔의 각 빔의 사이즈를 일괄하여 조정할 수 있다. 또한, 멀티 빔을 복수의 에어리어로 분할하고, 에어리어마다 편향하여, 에어리어마다 빔 사이즈를 조정할 수 있다. 또한, 멀티 빔의 각 빔을 개별적으로 편향하여, 빔마다 빔 사이즈를 조정할 수 있다.
상기 실시 형태에 있어서, 전자 선 묘화 장치를 예로 들어 설명했으나, 하전 입자 빔 검사 장치 등, 그 밖의 하전 입자 빔 장치에 적용할 수도 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태 그대로 한정되는 것은 아니며, 실시 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에 개시되어 있는 복수의 구성 요소의 적절한 조합에 의하여, 다양한 발명을 형성할 수 있다. 예를 들면, 실시 형태에 나타나는 전체 구성 요소로부터 몇 가지 구성 요소를 삭제해도 된다. 또한, 상이한 실시 형태에 걸친 구성 요소를 적절히 조합해도 된다.

Claims (11)

  1. 복수의 제1 개구가 형성되고, 상기 복수의 제1 개구가 포함되는 영역에 하전 입자 빔의 조사를 받고, 상기 복수의 제1 개구를 상기 하전 입자 빔의 일부가 각각 통과함으로써 제1 멀티 빔을 형성하는 제1 성형 애퍼처 어레이 기판과,
    상기 제1 멀티 빔 중, 각각 대응하는 빔의 일부가 통과하는 복수의 제2 개구가 형성되고, 제2 멀티 빔을 형성하는 제2 성형 애퍼처 어레이 기판
    을 구비하고,
    상기 제2 멀티 빔의 각 빔의 형상은, 상기 제1 개구에 있어서의 대향하는 변과, 상기 제2 개구에 있어서의 대향하는 변에 의해 성형되는, 멀티 빔용 애퍼처 기판 세트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 개구 및 상기 제2 개구는, 각각, 대향하는 변이 서로 비평행한 폭 변화부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 멀티 빔용 애퍼처 기판 세트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 개구의 긴 방향과 상기 제2 개구의 긴 방향이 직교하고,
    상기 제1 개구 및 상기 제2 개구는 짧은 방향의 폭이 변화하는 것을 특징으로 하는, 멀티 빔용 애퍼처 기판 세트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 개구 또는 상기 제2 개구는 등변 사다리꼴인 것을 특징으로 하는, 멀티 빔용 애퍼처 기판 세트.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 폭 변화부에 폭 고정부가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 멀티 빔용 애퍼처 기판 세트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 개구 또는 상기 제2 개구는, 이등변 삼각형 또는 직각 삼각형인 것을 특징으로 하는, 멀티 빔용 애퍼처 기판 세트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 개구 및 상기 제2 개구는, 각각, 대향하는 변이 서로 평행한 폭 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 멀티 빔용 애퍼처 기판 세트.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 개구 및 상기 제2 개구는, 각각, 제1 폭 고정부와 상기 제1 폭 고정부보다 폭이 큰 제2 폭 고정부를 가지는 것을 특징으로 하는, 멀티 빔용 애퍼처 기판 세트.
  9. 하전 입자 빔을 방출하는 방출부와,
    제1항에 기재된 멀티 빔용 애퍼처 기판 세트와,
    상기 제2 멀티 빔을 개별적으로 블랭킹하는 블랭킹 애퍼처 어레이 기판과,
    상기 제2 멀티 빔 중 적어도 일부의 빔이 조사 대상 기판 상의 소정 위치에 조사되도록, 상기 멀티 빔을 편향하는 편향기와,
    상기 제1 성형 애퍼처 어레이 기판, 상기 제2 성형 애퍼처 어레이 기판 및 상기 블랭킹 애퍼처 어레이 기판 중, 적어도 2 개의 위치를 독립하여 조정하는 복수의 가동 스테이지
    를 구비하는 멀티 하전 입자 빔 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 방출부와 상기 제1 성형 애퍼처 어레이 기판의 사이에 설치되고, 상기 복수의 제1 개구의 배치 위치에 맞추어 개구가 형성된 프리 애퍼처 어레이 기판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 프리 애퍼처 어레이 기판에 형성된 개구의 치수는, 상기 제1 개구의 짧은 방향의 변의 길이보다 크고, 상기 제1 개구의 긴 방향의 변의 길이보다 작은 것을 특징으로 하는, 멀티 하전 입자 빔 장치.
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