KR20220068928A - 전자 방출원의 동작 제어 방법, 전자 빔 묘화 방법 및 전자 빔 묘화 장치 - Google Patents

전자 방출원의 동작 제어 방법, 전자 빔 묘화 방법 및 전자 빔 묘화 장치 Download PDF

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노부오 미야모토
다쿠 야마다
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가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지
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Abstract

본 발명의 일 양태의 전자 방출원의 동작 제어 방법은, 전자 빔의 에미션 전류를 바꾸면서, 전자 빔이 조사되는 시료면 위치에서의 시료면 전류와, 에미션 전류 사이의 특성을 취득하고, 특성 중 소정의 범위에 있어서의, 에미션 전류에 대한 시료면 전류를 에미션 전류로 나눈 제1 기울기값을 특성으로부터 산출하고, 전자 빔이 조정된 상태의 시료면 전류를 에미션 전류로 나눈 제2 기울기값을 산출하고, 전자 빔이 조정된 상태에서의 제2 기울기값이, 소정의 범위의 제1 기울기값의 범위 내가 되도록 캐소드 온도를 조정하는 것을 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

전자 방출원의 동작 제어 방법, 전자 빔 묘화 방법 및 전자 빔 묘화 장치{METHOD FOR CONTROLLING OPERATION OF ELECTRON EMISSION SOURCE, ELECTRON BEAM WRITING METHOD, AND ELECTRON BEAM WRITING APPARATUS}
본 발명의 일 양태는, 전자 방출원의 동작 제어 방법, 전자 빔 묘화 방법 및 전자 빔 묘화 장치에 관한 것이고, 예를 들어 전자총의 동작 조건을 제어하는 방법에 관한 것이다.
본 출원은 2020년 11월 19일에 출원된 일본 특허 출원 제2020-192571호에 기초하여, 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 여기에 참조로 포함된다.
반도체 디바이스의 미세화의 진전을 담당하는 리소그래피 기술은 반도체 제조 프로세스 중에서도 유일하게 패턴을 생성하는 극히 중요한 프로세스이다. 근년, LSI의 고집적화에 수반하여, 반도체 디바이스에 요구되는 회로 선폭은 해마다 미세화되어 오고 있다. 여기서, 전자선(전자 빔) 묘화 기술은 본질적으로 우수한 해상성을 갖고 있고, 마스크 블랭크스에 전자선을 사용하여 마스크 패턴을 묘화하는 것이 행하여지고 있다.
예를 들어, 멀티 빔을 사용한 묘화 장치가 있다. 1개의 전자 빔으로 묘화하는 경우에 비하여, 멀티 빔을 사용함으로써 한번에 많은 빔을 조사할 수 있으므로 스루풋을 대폭 향상시킬 수 있다. 이러한 멀티 빔 방식의 묘화 장치에서는, 예를 들어 전자총으로부터 방출된 전자 빔을 복수의 구멍을 가진 마스크에 통과시켜서 멀티 빔을 형성하고, 각각, 블랭킹 제어되고, 차폐되지 않은 각 빔이 광학계에서 축소되어, 마스크상이 축소되고, 편향기에서 편향되어 시료 상의 원하는 위치로 조사된다.
전자 빔을 방출하는 전자총에서는, 캐소드의 고휘도화에 수반하여, 캐소드의 동작 온도가 높게 되어 있다. 그 결과, 캐소드 결정의 소모 속도가 빨라지고 있다. 결정이 일정량 증발하면 원하는 성능을 낼 수 없게 되기 때문에 수명이 되어 교환할 필요가 있다. 캐소드의 교환에는 묘화 장치를 정지할 필요가 있으므로 장치의 가동률을 낮추어 버린다. 따라서, 필요한 휘도를 유지한 상태에서 캐소드의 증발 속도를 가능한 한 느리게 하는 것이 바람직하다. 그를 위해서는, 필요한 휘도가 얻어지는 범위에서 캐소드 온도를 가능한 한 낮게 유지하는 것이 바람직하다.
종래, 바이어스 포화점에 있어서의 에미션 전류와 전류 밀도의 관계와, 바이어스 포화점에 있어서의 에미션 전류와 필라멘트 전력의 관계를 측정해 두고, 이들의 관계를 참조하여 설정 전류 밀도에 있어서의 에미션 전류가 얻어지는 필라멘트 전력을 산출하는 기술이 개시되어 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2010-062374호 공보 참조).
본 발명의 일 양태의 전자 방출원의 동작 제어 방법은,
전자 빔을 방출하고,
시료면 상에서 원하는 전류가 얻어지도록 전자 빔을 조정하고,
전자 빔의 에미션 전류를 바꾸면서, 전자 빔이 조사되는 시료면 위치에서의 시료면 전류와, 에미션 전류 사이의 특성을 취득하고,
특성 중 에미션 전류의 소정의 범위에 있어서의, 시료면 전류를 에미션 전류로 나눈 제1 기울기값을 특성으로부터 산출하고,
전자 빔이 조정된 상태의 시료면 전류를 에미션 전류로 나눈 제2 기울기값을 산출하고,
전자 빔이 조정된 상태에서의 제2 기울기값이, 에미션 전류의 소정의 범위의 제1 기울기값의 범위 내가 되도록 캐소드 온도를 조정하는
것을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양태의 전자 빔 묘화 방법은,
전자 빔을 방출하고,
시료면 상에서 원하는 전류가 얻어지도록 전자 빔을 조정하고,
전자 빔의 에미션 전류를 바꾸면서, 전자 빔이 조사되는 시료면 위치에서의 시료면 전류와, 에미션 전류 사이의 특성을 취득하고,
특성 중 에미션 전류의 소정의 범위에 있어서의, 시료면 전류를 에미션 전류로 나눈 제1 기울기값을 특성으로부터 산출하고,
전자 빔이 조정된 상태의 시료면 전류를 에미션 전류로 나눈 제2 기울기값을 산출하고,
전자 빔이 조정된 상태에서의 제2 기울기값이, 에미션 전류의 소정의 범위의 제1 기울기값의 범위 내가 되도록 캐소드 온도를 조정하고,
이 제2 기울기값이 에미션 전류의 소정의 범위의 제1 기울기값의 범위 내가 되는 캐소드 온도로 조정된 전자 빔을 사용하여, 시료에 패턴을 묘화하는
것을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양태의 전자 빔 묘화 장치는,
전자 빔을 방출하는 전자 방출원과,
전자 빔 방출원으로부터 방출되는 전자 빔의 에미션 전류를 제어하는 에미션 전류 제어 회로와,
전자 빔이 조사되는 시료면 위치에서의 시료면 전류와, 전자 빔의 에미션 전류 사이의 특성을 취득하는 취득 회로와,
특성 중 에미션 전류의 소정의 범위의 시료면 전류를 에미션 전류로 나눈 제1 기울기값을 특성으로부터 산출하는 제1 기울기값 산출 회로와,
시료면 상에서 원하는 전류가 얻어지도록 전자 빔이 조정된 상태에 있어서의 시료면 전류를 에미션 전류로 나눈 제2 기울기값을 산출하는 제2 기울기값 산출부와,
전자 빔이 조정된 상태에서의 제2 기울기값이, 에미션 전류의 소정의 범위의 제1 기울기값의 범위 내가 되도록 캐소드 온도를 조정하는 온도 조정 회로와,
이 제2 기울기값이 에미션 전류의 소정의 범위의 제1 기울기값의 범위 내가 되는 캐소드 온도로 조정된 전자 빔을 사용하여, 시료에 패턴을 묘화하는 묘화 기구를
구비한 것을 특징으로 한다.
도 1은, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 장치의 구성을 도시하는 개념도이다.
도 2는, 실시 형태 1에 있어서의 성형 애퍼처 어레이 기판의 구성을 도시하는 개념도이다.
도 3은, 실시 형태 1에 있어서의 블랭킹 애퍼처 어레이 기구의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 4는, 실시 형태 1에 있어서의 시료면 전류와 에미션 전류 사이의 특성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 5는, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 방법의 주요부 공정을 도시하는 흐름도의 일례이다.
도 6은, 실시 형태 1에 있어서의 빔 프로파일의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7은, 실시 형태 1에 있어서의 수렴각과 빔 사이즈와 초점 위치까지의 거리의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a와 도 8b는, 실시 형태 1에 있어서의 특성 그래프와 기울기값의 일례를 도시하는 도면이다.
도 9는, 실시 형태 1에 있어서의 기울기와 설정 범위의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 10은, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 동작의 일례를 설명하기 위한 개념도이다.
도 11은, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔의 조사 영역과 묘화 대상 화소의 일례를 도시하는 도면이다.
도 12는, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔의 묘화 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 개시 후의 전자총의 동작 제어 방법의 일례를 도시하는 도면이다.
이하, 실시 형태에서는, 전자 방출원으로부터 방출되는 전자 빔이 필요한 휘도를 유지하면서 캐소드 온도를 낮게 하는 것이 가능한 방법 및 장치에 대하여 설명한다.
또한, 이하, 실시 형태에서는, 전자 빔으로서, 멀티 빔을 사용한 구성에 대하여 설명한다. 단, 이것에 한정되는 것은 아니고, 싱글 빔을 사용한 구성이어도 상관없다. 또한, 이하, 묘화 장치에 대하여 설명하지만, 열전자 방출원으로부터 방출되는 전자 빔을 사용하는 장치라면, 묘화 장치 이외의 장치여도 상관없다. 예를 들어, 화상 취득 장치, 혹은 검사 장치 등이어도 상관없다.
실시 형태 1
도 1은, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 장치(100)의 구성을 도시하는 개념도이다. 도 1에 있어서, 묘화 장치(100)는, 묘화 기구(150)와 제어계 회로(160)를 구비하고 있다. 묘화 장치(100)는, 멀티 전자 빔 묘화 장치의 일례이다. 묘화 기구(150)는, 전자 경통(102)(멀티 전자 빔 칼럼)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), 제한 애퍼처 기판(206), 대물 렌즈(207), 검출기(108), 편향기(208) 및 편향기(209)가 배치되어 있다. 묘화실(103) 내에는, XY 스테이지(105)가 배치된다. XY 스테이지(105) 상에는, 묘화 시에는 묘화 대상 기판이 되는 레지스트가 도포된 마스크 블랭크스 등의 시료(101)가 배치된다. 시료(101)에는, 반도체 장치를 제조할 때의 노광용 마스크, 혹은, 반도체 장치가 제조되는 반도체 기판(실리콘 웨이퍼) 등이 포함된다. XY 스테이지(105) 상에는, XY 스테이지(105)의 위치 측정용의 미러(210)가 더 배치된다. XY 스테이지(105) 상에는, 패러데이 컵(106)이 더 배치된다. XY 스테이지(105) 상에는, 마크(107)가 더 배치된다.
전자총(201)(전자 빔 방출원)은, 캐소드(222), 웨넬트(224)(웨넬트 전극) 및 애노드(226)(애노드 전극)을 갖고 있다. 또한, 애노드(226)는, 접지(지락)되어 있다.
제어계 회로(160)는, 제어 계산기(110), 메모리(112), 전자총 전원 장치(120), 편향 제어 회로(130), 디지털·아날로그 변환(DAC) 앰프 유닛(132, 134), 전류 검출 회로(136), 스테이지 위치 검출기(139) 및 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(140)를 갖고 있다. 제어 계산기(110), 메모리(112), 전자총 전원 장치(120), 편향 제어 회로(130), DAC 앰프 유닛(132, 134), 전류 검출 회로(136), 스테이지 위치 검출기(139) 및 기억 장치(140)는, 도시하지 않은 버스를 통해 서로 접속되어 있다. 편향 제어 회로(130)에는, DAC 앰프 유닛(132, 134) 및 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)가 접속되어 있다. DAC 앰프 유닛(132)의 출력은, 편향기(209)에 접속된다. DAC 앰프 유닛(134)의 출력은, 편향기(208)에 접속된다. 편향기(208)는, 4극 이상의 전극에 의해 구성되고, 전극마다 DAC 증폭기(134)를 통해 편향 제어 회로(130)에 의해 제어된다. 편향기(209)는, 4극 이상의 전극에 의해 구성되고, 전극마다 DAC 증폭기(132)를 통해 편향 제어 회로(130)에 의해 제어된다. 스테이지 위치 검출기(139)는, 레이저광을 XY 스테이지(105) 상의 미러(210)에 조사하고, 미러(210)로부터의 반사광을 수광한다. 그리고 이러한 반사광의 정보를 사용한 레이저 간섭의 원리를 이용하여 XY 스테이지(105)의 위치를 측정한다. 패러데이 컵(106)의 출력은, 전류 검출 회로(136)에 접속된다.
제어 계산기(110) 내에는, 전류 밀도 J 측정부(52), 수렴각 측정부(54), 묘화 데이터 처리부(56) 및 묘화 제어부(58)가 배치되어 있다. J 측정부(52), 수렴각 측정부(54), 묘화 데이터 처리부(56) 및 묘화 제어부(58)의 각 「∼부」는, 처리 회로를 갖는다. 이러한 처리 회로는, 예를 들어 전기 회로, 컴퓨터, 프로세서, 회로 기판, 양자 회로, 혹은, 반도체 장치를 포함한다. 각 「∼부」는, 공통되는 처리 회로(동일한 처리 회로)를 사용해도 되고, 혹은 다른 처리 회로(별도의 처리 회로)를 사용해도 된다. J 측정부(52), 수렴각 측정부(54), 묘화 데이터 처리부(56) 및 묘화 제어부(58)에 입출력되는 정보 및 연산 중의 정보는 메모리(112)에 그때마다 저장된다.
전자총 전원 장치(120) 내에는, 제어 계산기(232), 메모리(78), 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(79), 가속 전압 전원 회로(236), 바이어스 전압 전원 회로(234), 필라멘트 전력 공급 회로(231)(필라멘트 전력 공급부) 및 전류계(238)가 배치된다. 제어 계산기(232)에는, 메모리(78), 기억 장치(79), 가속 전압 전원 회로(236), 바이어스 전압 전원 회로(234), 필라멘트 전력 공급 회로(231) 및 전류계(238)가, 도시하지 않은 버스에 의해 접속되어 있다.
제어 계산기(232) 내에는, 특성 취득부(60), 기울기값 산출부(62), 기울기값 산출부(64), 판정부(66), 판정부(68), 판정부(69), 캐소드 온도 T 설정부(70), 에미션 전류 I 설정부(72), 바이어스 전압 B 제어부(74) 및 캐소드 온도 T 제어부(76)가 배치되어 있다. 특성 취득부(60), 기울기값 산출부(62), 기울기값 산출부(64), 판정부(66), 판정부(68), 판정부(69), T 설정부(70), I 설정부(72), B 제어부(74) 및 T 제어부(76)의 각 「∼부」는, 처리 회로를 갖는다. 이러한 처리 회로는, 예를 들어 전기 회로, 컴퓨터, 프로세서, 회로 기판, 양자 회로, 혹은, 반도체 장치를 포함한다. 각 「∼부」는, 공통되는 처리 회로(동일한 처리 회로)를 사용해도 되고, 혹은 다른 처리 회로(별도의 처리 회로)를 사용해도 된다. 특성 취득부(60), 기울기값 산출부(62), 기울기값 산출부(64), 판정부(66), 판정부(68), 판정부(69), T 설정부(70), I 설정부(72), B 제어부(74) 및 T 제어부(76)에 입출력되는 정보 및 연산 중의 정보는 메모리(78)에 그때마다 저장된다.
가속 전압 전원 회로(236)의 음극(-)측이 전자 경통(102) 내의 캐소드(222)의 양극에 접속된다. 가속 전압 전원 회로(236)의 양극(+)측은, 직렬로 접속된 전류계(238)를 통해 접지(그라운드 접속)되어 있다. 또한, 가속 전압 전원 회로(236)의 음극(-)은, 바이어스 전압 전원 회로(234)의 양극(+)에도 분기하여 접속되고, 바이어스 전압 전원 회로(234)의 음극(-)은 캐소드(222)와 애노드(226) 사이에 배치된 웨넬트(224)에 전기적으로 접속된다. 바꿔 말하면, 바이어스 전압 전원 회로(234)는, 가속 전압 전원 회로(236)의 음극(-)과 웨넬트(224) 사이에 전기적으로 접속되도록 배치된다. 그리고, T 제어부(76)에 의해 제어된 필라멘트 전력 공급 회로(231)는, 이러한 캐소드(222)의 양극 간에 전류를 흘려서 캐소드(222)를 소정의 온도로 가열한다. 바꿔 말하면, 필라멘트 전력 공급 회로(231)는, 캐소드(222)에 필라멘트 전력 W를 공급하게 된다. 필라멘트 전력 W와 캐소드 온도 T는 일정 관계로 정의 가능하고, 필라멘트 전력 W에 의해, 원하는 캐소드 온도로 가열할 수 있다. 따라서, 캐소드 온도 T는, 필라멘트 전력 W에 의해 제어된다. 필라멘트 전력 W는, 캐소드(222)의 양극 간에 흐르는 전류와 캐소드(222)의 양극 간에 필라멘트 전력 공급 회로(231)에 의해 인가한 전압의 곱으로 정의된다. 가속 전압 전원 회로(236)는, 캐소드(222)와 애노드(226) 사이에 가속 전압을 인가하게 된다. B 제어부(74)에 의해 제어된 바이어스 전압 전원 회로(234)는, 웨넬트(224)에 부의 바이어스 전압을 인가하게 된다.
또한, 묘화 장치(100)의 외부로부터 묘화 데이터가 입력되어, 기억 장치(140)에 저장된다. 묘화 데이터에는, 통상, 묘화하기 위한 복수의 도형 패턴의 정보가 정의된다. 구체적으로는, 도형 패턴별로, 도형 코드, 좌표 및 사이즈 등이 정의된다.
여기서, 도 1에서는, 실시 형태 1을 설명함에 있어서 필요한 구성을 기재하고 있다. 묘화 장치(100)에 있어서, 통상, 필요한 그 밖의 구성을 구비하고 있어도 상관없다.
도 2는, 실시 형태 1에 있어서의 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 구성을 도시하는 개념도이다. 도 2에 있어서, 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에는, 세로(y 방향) p열×가로(x 방향) q열(p, q≥2)의 구멍(개구부)(22)이 소정의 배열 피치로 매트릭스형으로 형성되어 있다. 도 2에서는, 예를 들어 종횡(x, y 방향)으로 512×512열의 구멍(22)이 형성된다. 각 구멍(22)은, 모두 동일 치수 형상의 직사각형으로 형성된다. 혹은, 동일한 직경의 원형이어도 상관없다. 성형 애퍼처 어레이 기판(203)(빔 형성 기구)은 멀티 빔(20)을 형성한다. 구체적으로는, 이들의 복수의 구멍(22)을 전자 빔(200)의 일부가 각각 통과함으로써, 멀티 빔(20)이 형성되게 된다. 또한, 구멍(22)의 배열 방법은, 도 2와 같이, 종횡이 격자형으로 배치되는 경우에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 세로 방향(y 방향) k단째의 열과, k+1단째의 열의 구멍끼리가, 가로 방향(x 방향)으로 치수 a만큼 어긋나게 배치되어도 된다. 마찬가지로, 세로 방향(y 방향) k+1단째의 열과, k+2단째의 열의 구멍끼리가, 가로 방향(x 방향)으로 치수 b만큼 어긋나게 배치되어도 된다.
도 3은, 실시 형태 1에 있어서의 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 구성을 도시하는 단면도이다. 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 지지대(33) 상에 실리콘 등을 포함하는 반도체 기판(31)이 배치된다. 기판(31)의 중앙부는, 예를 들어 이면측으로부터 깍여져, 얇은 막 두께 h의 멤브레인 영역(330)(제1 영역)으로 가공되어 있다. 멤브레인 영역(330)을 둘러싸는 주위는, 두꺼운 막 두께 H의 외주 영역(332)(제2 영역)이 된다. 멤브레인 영역(330)의 상면과 외주 영역(332)의 상면은, 동일한 높이 위치, 혹은, 실질적으로 동일 높이 위치가 되게 형성된다. 기판(31)은, 외주 영역(332)의 이면에서 지지대(33) 상에 보유 지지된다. 지지대(33)의 중앙부는 개구하고 있고, 멤브레인 영역(330)의 위치는, 지지대(33)가 개구한 영역에 위치하고 있다.
멤브레인 영역(330)에는, 도 2에 도시한 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 각 구멍(22)에 대응하는 위치에 멀티 빔(20)의 각각의 빔의 통과용 통과 구멍(25)(개구부)이 개구된다. 바꿔 말하면, 기판(31)의 멤브레인 영역(330)에는, 전자선을 사용한 멀티 빔(20)의 각각 대응하는 빔이 통과하는 복수의 통과 구멍(25)이 어레이 형상으로 형성된다. 그리고, 기판(31)의 멤브레인 영역(330) 상이며, 복수의 통과 구멍(25) 중 대응하는 통과 구멍(25)을 사이에 두고 대향하는 위치에 2개의 전극을 갖는 복수의 전극쌍이 각각 배치된다. 구체적으로는, 멤브레인 영역(330) 상에, 도 3에 도시하는 바와 같이, 각 통과 구멍(25)의 근방 위치에 해당하는 통과 구멍(25)을 사이에 두고 블랭킹 편향용의 제어 전극(24)과 대향 전극(26)의 세트(블랭커:블랭킹 편향기)가 각각 배치된다. 또한, 기판(31) 내부이며 멤브레인 영역(330) 상의 각 통과 구멍(25)의 근방에는, 각 통과 구멍(25)용의 제어 전극(24)에 편향 전압을 인가하는 제어 회로(41)(로직 회로)가 배치된다. 각 빔용의 대향 전극(26)은, 그라운드 접속된다.
제어 회로(41) 내에는, 예를 들어 CMOS 인버터 회로 등의 도시하지 않은 증폭기(스위칭 회로의 일례)가 배치된다. 증폭기의 출력선(OUT)은 제어 전극(24)에 접속된다. 한편, 대향 전극(26)은, 그라운드 전위가 인가된다. 증폭기의 입력(IN)에는, 역치 전압보다도 낮아지는 L(low) 전위(예를 들어 그라운드 전위)와, 역치 전압 이상이 되는 H(high) 전위(예를 들어, 1.5V)의 어느 것이 제어 신호로서 인가된다. 실시 형태 1에서는, 증폭기의 입력(IN)에 L 전위가 인가되는 상태에서는, 증폭기의 출력(OUT)은 정전위(Vdd)가 되고, 대향 전극(26)의 그라운드 전위와의 전위차에 의한 전계에 의해 대응 빔을 편향시켜, 제한 애퍼처 기판(206)으로 차폐함으로써 빔 OFF가 되도록 제어한다. 한편, 증폭기의 입력(IN)에 H 전위가 인가되는 상태(액티브 상태)에서는, 증폭기의 출력(OUT)은 그라운드 전위가 되어, 대향 전극(26)의 그라운드 전위와의 전위차가 없어져 대응 빔을 편향시키지 않으므로 제한 애퍼처 기판(206)을 통과함으로써 빔 ON이 되도록 제어한다.
제어 전극(24)과 대향 전극(26)의 세트는, 각각 대응하는 스위칭 회로가 되는 증폭기에 의해 전환되는 전위에 의해 멀티 빔(20)의 대응 빔을 각각 개별로 블랭킹 편향시킨다. 이와 같이, 복수의 블랭커가, 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 구멍(22)(개구부)을 통과한 멀티 빔(20) 중, 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행한다.
다음으로 묘화 장치(100)에 있어서의 묘화 기구(150)의 동작에 대하여 설명한다. 전자총(201)(전자 방출원)으로부터 방출된 전자 빔(200)은, 조명 렌즈(202)에 의해 성형 애퍼처 어레이 기판(203) 전체를 조명한다. 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에는, 직사각형의 복수의 구멍(22)(개구부)이 형성되고, 전자 빔(200)은, 모든 복수의 구멍(22)이 포함되는 영역을 조명한다. 복수의 구멍(22)의 위치에 조사된 전자 빔(200)의 각 일부가, 이러한 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 구멍(22)을 각각 통과함으로써, 예를 들어 직사각형 형상의 복수의 전자 빔(멀티 빔(20))이 형성된다. 이러한 멀티 빔(20)은, 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 각각 대응하는 블랭커(제1 편향기: 개별 블랭킹 기구) 내를 통과한다. 이러한 블랭커는, 각각, 개별로 통과하는 전자 빔을 편향시킨다(블랭킹 편향을 행한다).
블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)를 통과한 멀티 빔(20)은, 축소 렌즈(205)에 의해, 축소되어, 제한 애퍼처 기판(206)에 형성된 중심의 구멍을 향하여 진행한다. 여기서, 멀티 빔(20) 중, 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 블랭커에 의해 편향된 전자 빔은, 제한 애퍼처 기판(206)의 중심 구멍으로부터 위치가 벗어나, 제한 애퍼처 기판(206)에 의해 차폐된다. 한편, 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 블랭커에 의해 편향되지 않은 전자 빔은, 도 1에 도시하는 바와 같이 제한 애퍼처 기판(206)의 중심 구멍을 통과한다. 이러한 개별 블랭킹 기구의 ON/OFF에 의해, 블랭킹 제어가 행하여져, 빔의 ON/OFF가 제어된다. 그리고, 빔마다, 빔 ON이 되고 나서 빔 OFF가 될 때까지 형성된, 제한 애퍼처 기판(206)을 통과한 빔에 의해, 1회분의 샷 빔이 형성된다. 제한 애퍼처 기판(206)을 통과한 멀티 빔(20)은, 대물 렌즈(207)에 의해 초점이 맞추어져, 원하는 축소율의 패턴상이 되고, 편향기(208, 209)에 의해, 제한 애퍼처 기판(206)을 통과한 각 빔(통과한 멀티 빔(20) 전체)이 동일 방향으로 일괄하여 편향되어, 각 빔의 시료(101) 상의 각각의 조사 위치에 조사된다. 한번에 조사되는 멀티 빔(20)은, 이상적으로는 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 구멍(22)의 배열 피치에 상술한 원하는 축소율을 곱한 피치로 배열하게 된다.
상술한 바와 같이, 전자 빔(200)을 방출하는 전자총(201)에서는, 캐소드(222)의 고휘도화에 수반하여, 캐소드(222)의 동작 온도가 높게 되어 있다. 그 결과, 캐소드 결정의 소모 속도가 빨라지고 있다. 따라서, 필요한 휘도를 유지한 상태에서 캐소드(222)의 소모 속도(증발 속도)를 가능한 한 느리게 하는 것이 바람직하다. 그를 위해서는, 필요한 휘도가 얻어지는 범위에서 캐소드 온도 T를 가능한 한 낮게 유지하는 것이 바람직하다.
도 4는, 실시 형태 1에 있어서의 시료면 전류와 에미션 전류 사이의 특성의 일례를 도시하는 도면이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 시료면 전류와 에미션 전류 사이의 특성에는 피크가 존재한다. 그리고 이러한 피크 위치는, 캐소드 온도가 높을수록, 큰 에미션 전류측으로 이동한다. 시료면 전류는, 시료면(101) 높이 위치에서의 전자 빔의 휘도를 얻기 위한 파라미터인 전류 밀도 J에 대응하는 값이다. 전자총(201)은, 미리 설정된 휘도가 얻어지는 전류 밀도 J가 되도록 에미션 전류를 제어한다. 바꿔 말하면, 시료면 전류가, 미리 설정된 휘도를 얻기 위한 목푯값이 되도록 에미션 전류를 제어한다. 피크 위치가 시료면 전류의 목푯값이 되는 특성이 얻어지는 캐소드 온도가, 필요한 휘도를 확보할 수 있는 가장 저온의 온도가 된다. 이것보다 캐소드 온도를 낮게 해 버리면 시료면 상에서 필요한 휘도가 얻어지지 않게 되는 특성이 되어 버린다. 반대로, 이것보다 캐소드 온도를 높게 하면 할수록 캐소드의 증발 속도가 커지는 특성이 된다. 따라서, 피크 위치가 시료면 전류의 목푯값이 되는 특성이 얻어지는 캐소드 온도가 이상적인 캐소드 온도가 된다. 종래의 전자총의 동작 조건의 조정 방법에서는, 피크 위치의 에미션 전류보다도 충분히 작은 에미션 전류로 시료면 전류를 목푯값으로 제어하고 있었다. 그만큼 캐소드 온도가 높은 상태에서 사용되고 있었다. 그래서, 실시 형태 1에서는, 캐소드 온도가 이상적인 캐소드 온도에 접근하도록 제어한다. 이때, 캐소드의 동작 모드가 온도 제한 영역이어도 상관없다.
도 5는, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 방법의 주요부 공정을 도시하는 흐름도의 일례이다. 도 5에 있어서, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 방법은, 초깃값 설정 공정(S102)과, 빔 조정 공정(S104)과, 판정 공정(S106)과, 캐소드 온도 상승 처리 공정(S108)과, 플래그 가산 공정(S110)과, 특성 측정 공정(S112)과, 소정 범위 기울기값 산출 공정(S114)과, 기울기값 산출 공정(S116)과, 판정 공정(S118)과, 캐소드 온도 하강 처리 공정(S120)과, 빔 조정 공정(S122)과, 판정 공정(S130)과, 캐소드 온도 하강 처리 공정(S132)과, 빔 조정 공정(S134)과, 판정 공정(S136)과, 캐소드 온도 상승 처리 공정(S138)과, 빔 조정 공정(S140)과, 묘화 공정(S150)이라고 하는 일련의 공정을 실시한다.
또한, 실시 형태 1에 있어서의 전자 방출원의 동작 제어 방법은, 도 5의 각 공정 중, 초깃값 설정 공정(S102)과, 빔 조정 공정(S104)과, 판정 공정(S106)과, 캐소드 온도 상승 처리 공정(S108)과, 플래그 가산 공정(S110)과, 특성 측정 공정(S112)과, 소정 범위 기울기값 산출 공정(S114)과, 기울기값 산출 공정(S116)과, 판정 공정(S118)과, 캐소드 온도 하강 처리 공정(S120)과, 빔 조정 공정(S122)과, 판정 공정(S130)과, 캐소드 온도 하강 처리 공정(S132)과, 빔 조정 공정(S134)과, 판정 공정(S136)과, 캐소드 온도 상승 처리 공정(S138)과, 빔 조정 공정(S140)을 실시한다.
초깃값 설정 공정(S102)으로서, 에미션 전류 I의 초깃값, 캐소드 온도 T의 초깃값, 플래그=0을 설정한다. 구체적으로는, T 설정부(70)는, 캐소드 온도 T의 초깃값 및 플래그=0을 설정한다. I 설정부(72)는, 에미션 전류 I의 초깃값을 설정한다.
빔 조정 공정(S104)으로서, 먼저, 초깃값 조건에서 전자총(201)으로부터 전자 빔(200)을 방출한다. 이하, 구체적으로 설명한다. 먼저, 가속 전압 전원 회로(236)가, 캐소드(222)와 애노드(226) 사이에 미리 설정된 가속 전압을 인가한다. 그리고, T 제어부(76)에 의해 제어된 필라멘트 전력 공급 회로(231)로부터 캐소드(222)에 캐소드 온도 T의 초깃값에 대응하는 필라멘트 전력 W를 공급한다. 캐소드 온도 T는, 필라멘트 전력 W에 의해 결정된다. 따라서, 제어계에서는, 캐소드 온도 T를 필라멘트 전력 W에 의해 제어한다. 이러한 상태에서, B 제어부(74)에 의해 제어된 바이어스 전압 전원 회로(234)는, 전류계(238)로 검출되는 전류값이 에미션 전류 I의 초기값이 되도록, 웨넬트(224)에 인가하는 부의 바이어스 전압을 조정한다. 이에 의해, 초깃값 조건에서의 전자 빔(200)이 전자총(201)으로부터 방출된다.
이어서, 설정된 캐소드 온도에 있어서 전자총(201)으로부터 방출되는 전자 빔(200)이 소정의 조건을 만족시키도록 전자 빔(200)을 조정한다. 실시 형태 1에서는, 시료면 상에서 원하는 전류가 얻어지도록 전자 빔을 조정한다. 구체적으로는, 시료면 상에서 미리 설정된 휘도가 얻어지도록 전자 빔(200)을 조정한다. 시료면 상에서의 휘도는, 전류 밀도 J와 수렴각 θ에 의해 정의된다. 따라서, 미리 설정된 휘도를 얻기 위해서는, 전류 밀도 J를 전류 밀도용의 허용 범위로 조정함과 함께 수렴각을 수렴각용의 허용 범위로 조정함으로써 실현할 수 있다. 그래서, 에미션 전류 I를 가변하도록 하면서, 각 에미션 전류 I로 전류 밀도 J와 수렴각 θ를 측정하여, 전류 밀도 J와 수렴각 θ가 함께 허용 범위에 들어가는 에미션 전류 I로 조정한다. 에미션 전류 I는, B 제어부(74)에 의해 제어된 바이어스 전압 전원 회로(234)에 의해 바이어스 전압을 조정함으로써 변경할 수 있다. 따라서, B 제어부(74)는, 에미션 전류 제어부의 일례이다.
먼저, 멀티 빔(20)이 패러데이 컵(106)에 입사 가능한 위치에 XY 스테이지(105)를 이동시킨다. 그리고, 전자총(201)으로부터 방출된 전자 빔(200)으로부터 형성되고, 시료면 상에 도달한 멀티 빔(20)의 전류값을 패러데이 컵(106)으로 검출한다. 패러데이 컵(106)은, 멀티 빔(20) 전체를 동시에 입사하여 멀티 빔(20) 전체의 전류값을 검출해도 되고, 멀티 빔(20)을 복수의 빔 어레이 그룹으로 분할하고, 빔 어레이 그룹마다 전류를 검출해도 된다. 검출된 전류값은 전류 검출 회로(136)에 출력되어, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환된 후, J 측정부(52)에 출력된다. 전류 밀도 J 측정부(52)는, 입력된 전류값을 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 구멍(22) 중 측정된 빔용의 구멍(22)의 개구 면적의 합계로 나눔으로써 전류 밀도 J를 측정할 수 있다.
멀티 빔(20)의 각 빔의 수렴각은, 대물 렌즈(207)의 렌즈값을 가변하도록 하면서 빔 사이즈를 측정함으로써 얻을 수 있다.
도 6은, 실시 형태 1에 있어서의 빔 프로파일의 일례를 도시하는 도면이다. 마크(107) 상을 멀티 빔(20)으로 주사하고, 반사 전자를 검출기(108)로 검출함으로써, 빔 프로파일을 얻을 수 있다. 편향기(208)(혹은 편향기(209))에 의해 멀티 빔(20)을 편향시킴으로써 마크(107) 상을 주사하면 된다. 검출기(108)의 출력은 도시하지 않은 검출 회로를 통해 수렴각 측정부(54)에 출력된다. 또한, 도시하지 않은 렌즈 제어 회로로부터 대물 렌즈(207)의 렌즈값(혹은 초점 거리)이 수렴각 측정부(54)에 출력된다.
도 7은, 실시 형태 1에 있어서의 수렴각과 빔 사이즈와 초점 위치까지의 거리의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 대물 렌즈(207)와 시료(101)면의 거리 H1은 장치의 구조로부터 일의적으로 결정된다. 또한, 대물 렌즈(207)의 렌즈 주면(예를 들어, 중심 높이 위치)으로부터 초점 위치까지의 거리 H2는, 대물 렌즈(207)의 렌즈값에 대응한다. 따라서, 초점 위치로부터 시료면까지의 거리 H3(=H1-H2)을 구할 수 있다. 수렴각 측정부(54)는, 초점 위치로부터 시료면까지의 거리 H3과 빔 사이즈 D를 사용하여 수렴각 θ를 산출함으로써 수렴각 θ를 측정할 수 있다. 예를 들어 수렴각 θ=2tan-1(D/(2×H3))로 구할 수 있다.
판정 공정(S106)으로서, 판정부(66)는, 설정된 캐소드 온도에서 미리 설정된 휘도가 얻어지는지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 설정된 캐소드 온도에서 미리 설정된 휘도가 되는 전류 밀도 J와 수렴각 θ가 얻어지도록 에미션 전류 I의 조정이 되었는지 여부를 판정한다. 에미션 전류 I의 조정이 되지 않았다고 판정된 경우에는, 캐소드 온도가 너무 낮으므로, 캐소드 온도 상승 처리 공정(S108)으로 진행한다. 에미션 전류 I의 조정이 되었다고 판정된 경우에는, 캐소드 온도가 너무 높은 경우가 있으므로 특성 측정 공정(S112)으로 진행한다.
캐소드 온도 상승 처리 공정(S108)으로서, T 제어부(76)는, 캐소드 온도 T를 1 스텝 높이도록 필라멘트 전력 공급 회로(231)를 제어한다. 필라멘트 전력 공급 회로(231)는, 캐소드 온도 T를 1 스텝 높이는 필라멘트 전력 W를 공급한다. 캐소드 온도 T의 1 스텝당 변경 폭은, 임의로 상관없다. 예를 들어, 5 내지 50℃의 범위에서 설정되면 적합하다. 예를 들어, 10℃로 설정한다.
플래그 가산 공정(S110)으로서, T 제어부(76)는, 플래그에 1을 가산한다. 플래그는 캐소드 온도 T의 속성 데이터로서 정의되면 적합하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 독립된 데이터로서 정의해도 된다. 플래그의 초깃값이 제로이므로, 플래그가 제로가 아닌 값이라면, 캐소드 온도 T의 초깃값이 너무 낮았음을 나타내게 된다. 바꿔 말하면, 캐소드 온도 T가 낮은 쪽으로부터 높은 쪽으로 조정되게 된다.
그리고, 빔 조정 공정(S104)으로 되돌아가, 판정 공정(S106)에서, 설정된 캐소드 온도에서 미리 설정된 휘도가 얻어진다고 판정될 때까지, 빔 조정 공정(S104)으로부터 플래그 가산 공정(S110)까지를 반복한다. 이에 의해, 캐소드 온도 부족을 해소할 수 있다.
특성 측정 공정(S112)으로서, 특성 취득부(60)는, 전자 빔의 에미션 전류를 바꾸면서, 전자 빔이 조사되는 시료면 위치에서의 시료면 전류와, 에미션 전류 사이의 특성을 취득한다. 바꿔 말하면, 설정된 캐소드 온도에 있어서의 에미션 전류 사이의 특성을 취득한다. 시료면 전류의 값은, 패러데이 컵(106)으로 검출되는 멀티 빔(20)의 전류값으로서 얻을 수 있다. 에미션 전류의 값은, 전류계(238)로 검출되는 전류값으로서 얻을 수 있다. 이에 의해, 도 4에 도시하는 바와 같은 특성 그래프의 데이터가 얻어진다. 얻어진 특성 데이터는, 기억 장치(79)에 저장된다.
소정 범위 기울기값 산출 공정(S114)으로서, 기울기값 산출부(62)(제1 기울기값 산출부)는, 특성 중 에미션 전류의 설정 범위(소정의 범위)에 있어서의, 시료면 전류를 에미션 전류로 나눈 기울기값을 특성으로부터 산출한다.
도 8a와 도 8b는, 실시 형태 1에 있어서의 특성 그래프와 기울기값의 일례를 도시하는 도면이다. 도 8a에서는, 시료면 전류와 에미션 전류 사이의 특성 그래프의 일부를 도시하고 있다. 도 8a의 예에서는, 특성 그래프 중, 피크 위치를 포함하는 범위를 설정 범위(실선)로서 나타내고 있다. 예를 들어, 피크 위치의 에미션 전류를 중심으로 피크 위치의 에미션 전류의 ±몇％ 내지 ±몇10％(예를 들어 ±20％)의 에미션 전류의 범위를 설정 범위로서 나타내고 있다. 단, 설정 범위는 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 피크 위치를 상한에 피크 위치의 에미션 전류의 -몇10％ 내지 -몇％(예를 들어 -40％)의 에미션 전류를 하한으로 하는 범위를 설정 범위(점선)로 해도 적합하다. 혹은, 피크 위치의 에미션 전류보다도 약간 작은 에미션 전류를 상한으로 하여, 피크 위치의 에미션 전류의 -몇10％ 내지 -몇％(예를 들어 -40％)의 에미션 전류를 하한으로 하는 범위를 설정 범위로 해도 상관없다.
도 8b는, 기울기값의 일례를 도시하고 있다. 도 8b에 있어서 종축에 시료면 전류/에미션 전류를 나타내고, 횡축에 에미션 전류를 나타내고 있다. 도 8b의 예에서는, 도 8a에 나타낸 설정 범위(실선)의 시료면 전류를 에미션 전류로 나눈 특성 그래프의 기울기값(미분값)을 나타내고 있다. 도 8a에 나타낸 설정 범위에서는, 도 8b에 나타내는 바와 같이 특성 그래프의 상승의 정의 기울기가 피크를 향하여 감소해 가고, 피크 위치에서 제로가 되고, 피크 위치 이후는 하강이 되어 부의 기울기로 바뀐다. 따라서, 도 8b의 예에서는, 설정 범위의 에미션 전류의 하한값에서의 기울기값이 최댓값(max)이 되고, 설정 범위의 에미션 전류의 상한값에서의 기울기값이 최솟값(min)이 되는 기울기값이 산출된다. 산출된 기울기값의 데이터는, 기억 장치(79)에 저장된다.
기울기값 산출 공정(S116)으로서, 기울기값 산출부(64)(제2 기울기값 산출부)는, 전자 빔(200)이 조정된 상태의 시료면 전류를 에미션 전류로 나눈 기울기값을 산출한다. 구체적으로는, 설정된 캐소드 온도에서 미리 설정된 휘도가 얻어지도록 전자 빔(200)이 조정된 상태의 시료면 전류를 에미션 전류로 나눈 기울기값으로 산출한다. 구체적으로는 상술한 특성을 취득한 후, 판정 공정(S106)에서 설정된 캐소드 온도에서 미리 설정된 휘도가 얻어진다고 판정된 에미션 전류값에 에미션 전류를 조정한 뒤에, 이러한 상태에서의 기울기값(미분값)을 산출한다.
이어서, T 제어부(76)(온도 조정부)는, 전자 빔이 조정된 상태에서의 기울기값이, 에미션 전류의 소정의 범위의 기울기값의 범위 내가 되도록 캐소드 온도를 조정한다. 바꿔 말하면, 기울기값이, 에미션 전류의 소정의 범위의 기울기값의 범위 내가 되도록 캐소드 온도를 조정한다. 이하, 구체적으로 설명한다.
판정 공정(S118)으로서, 판정부(68)는, 미리 설정된 휘도가 얻어진다고 판정된 빔 조정의 상태에서의 기울기값이, 특성의 에미션 전류의 설정 범위의 기울기값의 범위 내인지 여부를 판정한다.
도 9는, 실시 형태 1에 있어서의 기울기와 설정 범위의 관계의 일례를 도시하는 도면이다. 도 9에 있어서, 캐소드 온도 T=T1의 경우, 그래프 A로 나타내는 바와 같이 미리 설정된 휘도가 얻어지는 에미션 전류값 I1은, 설정 범위로부터 벗어나 있다. 이러한 상태에서는, 에미션 전류값 I1에서의 기울기값은, 도 8b에 도시하는 특성의 설정 범위의 기울기값의 범위 내로는 되지 않는다. 따라서, 판정부(68)는, 에미션 전류값 I1에서의 기울기값이, 특성의 설정 범위의 기울기값의 범위 내는 아니라고 판정한다. 이에 비해, 캐소드 온도 T=T2의 경우, 그래프 B로 나타내는 바와 같이 미리 설정된 휘도가 얻어지는 에미션 전류값 I2는, 설정 범위 내에 있다. 이러한 상태에서는, 에미션 전류값 I2에서의 기울기값은, 도 8b에 도시하는 특성의 설정 범위의 기울기값의 범위 내에 있다. 따라서, 판정부(68)는, 에미션 전류값 I2에서의 기울기값이, 특성의 설정 범위의 기울기값의 범위 내에 있다고 판정한다.
기울기값이, 특성의 설정 범위의 기울기값의 범위 내가 아니라고 판정된 경우, 도 9에 도시하는 바와 같이 캐소드 온도 T가 너무 높은 상태이므로, 캐소드 온도 하강 처리 공정(S120)으로 진행한다. 기울기값이, 특성의 설정 범위의 기울기값의 범위 내에 있다고 판정된 경우, 이상 상태의 특성에 가까워진 특성이 얻어지는 캐소드 온도 T로 조정할 수 있다. 따라서, 캐소드 온도 T의 조정을 완료했다고 판단하고, 전자총(201)의 동작 조건 조정을 종료해도 된다. 단, 실시 형태 1에서는, 캐소드 온도 T를 더 낮출 수 있을 가능성을 찾기 위해, 판정 공정(S130)으로 진행한다.
캐소드 온도 하강 처리 공정(S120)으로서, T 제어부(76)는, 캐소드 온도 T를 1 스텝 낮추도록 필라멘트 전력 공급 회로(231)를 제어한다. 필라멘트 전력 공급 회로(231)는, 캐소드 온도 T를 1 스텝 낮추는 필라멘트 전력 W를 공급한다. 캐소드 온도 T의 1 스텝당 변경 폭은, 1 스텝 높이는 경우와 마찬가지로 상관없다. 상술한 바와 같이. 예를 들어, 5 내지 50℃의 범위에서 설정되면 적합하다. 예를 들어, 예를 들어 10℃로 설정한다.
빔 조정 공정(S122)으로서, 설정된 캐소드 온도에 있어서 전자총(201)으로부터 방출되는 전자 빔(200)이 소정의 조건을 만족시키도록 전자 빔(200)을 조정한다. 빔 조정 공정(S122)의 내용은, 빔 조정 공정(S104)과 마찬가지이다. 빔 조정 공정(S122)이 실시되는 경우, 캐소드 온도 T가 너무 높은 상태이므로, 휘도 부족은 되지 않고, 미리 설정된 휘도가 얻어지는 에미션 전류로 조정 가능하다. 그리고, 특성 측정 공정(S112)으로 되돌아가, 판정 공정(S118)에 있어서 미리 설정된 휘도가 얻어진다고 판정된 빔 조정의 상태에서의 기울기값이, 특성의 설정 범위의 기울기값의 범위 내가 된다고 판정될 때까지, 특성 측정 공정(S112)으로부터 빔 조정 공정(S122)까지의 각 공정을 반복한다.
판정 공정(S130)으로서, 판정부(69)는, 플래그의 값이 제로인지 여부를 판정한다. 플래그의 값이 제로가 아닌 경우, 캐소드 온도 T의 초깃값이 너무 낮았던 상태로부터 캐소드 온도 T를 높이기 위한 조정을 행하고 있는 것을 알 수 있다. 반대로, 플래그의 값이 제로인 경우, 캐소드 온도 T의 초깃값이 너무 높았던 상태로부터 캐소드 온도 T를 낮추기 위한 조정을 행하고 있는 것을 알 수 있다. 플래그의 값이 제로가 아닌 경우, 필요한 휘도가 얻어지는 범위에서 이상 상태의 특성에 가까운 또는 일치한 특성이 얻어지는 캐소드 온도 T로 조정할 수 있다. 따라서, 캐소드 온도 T의 조정을 완료했다고 판단하고, 묘화 공정(S150)으로 진행한다. 이에 비해, 플래그의 값이 제로인 경우, 캐소드 온도 T를 더 낮출 여지가 있을 수 있으므로 캐소드 온도 하강 처리 공정(S132)으로 진행한다.
캐소드 온도 하강 처리 공정(S132)으로서, T 제어부(76)는, 캐소드 온도 T를 1 스텝 낮추도록 필라멘트 전력 공급 회로(231)를 제어한다. 캐소드 온도 하강 처리 공정(S132)의 내용은, 캐소드 온도 하강 처리 공정(S120)과 마찬가지이다.
빔 조정 공정(S134)으로서, 설정된 캐소드 온도에 있어서 전자총(201)으로부터 방출되는 전자 빔(200)이 소정의 조건을 만족시키도록 전자 빔(200)을 조정한다. 빔 조정 공정(S134)의 내용은, 빔 조정 공정(S104)과 마찬가지이다.
판정 공정(S136)으로서, 판정부(66)는, 설정된 캐소드 온도에서 미리 설정된 휘도가 얻어지는지 여부를 판정한다. 판정 공정(S136)의 내용은, 판정 공정(S106)과 마찬가지이다. 설정된 캐소드 온도에서 미리 설정된 휘도가 얻어진다고 판정된 경우, 캐소드 온도 T를 더 낮추는 여지가 있을 수 있으므로 특성 측정 공정(S112)으로 되돌아가, 판정 공정(S136)에서 설정된 캐소드 온도에서 미리 설정된 휘도가 얻어지지 않는다고 판정될 때까지, 특성 측정 공정(S112)으로부터 판정 공정(S136)까지의 각 공정을 반복한다.
이에 비해, 설정된 캐소드 온도에서 미리 설정된 휘도가 얻어지지 않는다고 판정된 경우, 캐소드 너무 온도를 낮추고 있으므로, 휘도가 얻어지는 상태로 되돌리기 위하여 캐소드 온도 상승 처리 공정(S138)으로 진행한다.
캐소드 온도 상승 처리 공정(S138)으로서, T 제어부(76)는, 캐소드 온도 T를 1 스텝 높이도록 필라멘트 전력 공급 회로(231)를 제어한다. 캐소드 온도 상승 처리 공정(S138)의 내용은, 캐소드 온도 상승 처리 공정(S108)과 마찬가지이다. 이와 같이, 실시 형태 1에서는, 특성의 설정 범위의 기울기값의 범위 내가 되도록 캐소드 온도를 조정하는 경우에, 캐소드 온도를 낮춘 후에, 캐소드 온도를 높이는 처리를 행한다. 캐소드 온도를 낮춤으로써 미리 설정된 휘도가 얻어지지 않는 상태로 한 후, 캐소드 온도 T를 1 스텝 높임으로써, 미리 설정된 휘도가 얻어지는 빔 조정을 할 수 있는 범위로 되돌릴 수 있다. 그것과 함께, 기울기값이, 특성의 설정 범위의 기울기값의 범위 내로 할 수 있다.
빔 조정 공정(S140)으로서, 설정된 캐소드 온도에 있어서 전자총(201)으로부터 방출되는 전자 빔(200)이 소정의 조건을 만족시키도록 전자 빔(200)을 조정한다. 빔 조정 공정(S140)의 내용은, 빔 조정 공정(S104)과 마찬가지이다. 캐소드 온도 T를 1 스텝 높인 상태는, 이미 빔 조정 공정(S134)에서 과거에 빔 조정이 되었기 때문에, 여기에서는, 과거의 빔 조정이 되었을 때의 상태로 되돌리는 것과 같다.
이상과 같이 하여, 미리 설정된 휘도가 얻어지는 빔 조정을 할 수 있고, 또한 기울기값이, 특성의 설정 범위의 기울기값(의 분포)의 범위 내에 있는 가운데, 캐소드 온도 T를 더 낮출 수 있다. 바꿔 말하면, 도 9의 특성 그래프 B에 나타내는 바와 같이, 기울기값이 특성의 설정 범위의 기울기값의 범위 내에 있고, 이상 상태의 특성에 더 접근한 특성이 얻어지는 캐소드 온도 T(예를 들어 T=T2)로 조정할 수 있다. 이에 의해, 캐소드 온도 T의 조정을 완료했다고 판단하고, 묘화 공정(S150)으로 진행한다.
묘화 공정(S150)으로서, 묘화 데이터 처리부(56)는, 기억 장치(140)에 저장된 묘화 데이터를 판독하여, 멀티 빔으로 묘화하기 위한 묘화 시간 데이터를 생성한다. 묘화 제어부(58)는, 조사 시간 데이터를 묘화 시퀀스를 따라 샷 순으로 재배열한다. 그리고, 샷 순으로 조사 시간 데이터를 편향 제어 회로(130)에 전송한다. 편향 제어 회로(130)는, 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)에 샷 순으로 블랭킹 제어 신호를 출력함과 함께, DAC 앰프 유닛(132, 134)에 샷 순으로 편향 제어 신호를 출력한다. 묘화 제어부(58)에 제어된 묘화 기구(150)는, 기울기값이 설정 범위(소정의 범위)의 기울기값의 범위 내가 되는 캐소드 온도 T로 조정된 전자 빔을 사용하여, 시료(101)에 패턴을 묘화한다.
도 10은, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 동작의 일례를 설명하기 위한 개념도이다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 시료(101)의 묘화 영역(30)은, 예를 들어 y 방향을 향하여 소정의 폭으로 직사각형의 복수의 스트라이프 영역(32)으로 가상 분할된다. 먼저, XY 스테이지(105)를 이동시켜, 제1번째의 스트라이프 영역(32)의 좌측 단부, 혹은 더 좌측의 위치에 1회의 멀티 빔(20)의 샷으로 조사 가능한 조사 영역(34)이 위치하도록 조정하고, 묘화가 개시된다. 제1번째의 스트라이프 영역(32)을 묘화할 때는, XY 스테이지(105)를 예를 들어 -x 방향으로 이동시킴으로써, 상대적으로 x 방향으로 묘화를 진행시켜 간다. XY 스테이지(105)는 예를 들어 등속으로 연속 이동시킨다. 제1번째의 스트라이프 영역(32)의 묘화 종료 후, 스테이지 위치를 -y 방향으로 이동시켜, 제2번째의 스트라이프 영역(32)의 우측 단부, 혹은 더 우측의 위치에 조사 영역(34)이 상대적으로 y 방향으로 위치하도록 조정하고, 이번에는, XY 스테이지(105)를 예를 들어 x 방향으로 이동시킴으로써, -x 방향을 향하여 마찬가지로 묘화를 행한다. 제3번째의 스트라이프 영역(32)에서는, x 방향을 향하여 묘화하고, 제4번째의 스트라이프 영역(32)에서는, -x 방향을 향하여 묘화하는 식으로, 교호로 방향을 바꾸면서 묘화함으로써 묘화 시간을 단축할 수 있다. 단, 이러한 교호로 방향을 바꾸면서 묘화하는 경우에 한하지 않고, 각 스트라이프 영역(32)을 묘화할 때, 동일한 방향을 향하여 묘화를 진행하도록 해도 상관없다. 1회의 샷에서는, 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 각 구멍(22)을 통과함으로써 형성된 멀티 빔에 의해, 최대로 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에 형성된 복수의 구멍(22)과 동일수의 복수의 숏 패턴이 한번에 형성된다. 또한, 도 10의 예에서는, 각 스트라이프 영역(32)을 1회씩 묘화하는 경우를 도시하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 동일한 영역을 복수회 묘화하는 다중 묘화를 행하여도 된다. 다중 묘화를 행하는 경우에는, 위치를 어긋나게 하면서 각 패스의 스트라이프 영역(32)을 설정하면 적합하다.
도 11은, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔의 조사 영역과 묘화 대상 화소의 일례를 도시하는 도면이다. 도 11에 있어서, 스트라이프 영역(32)에는, 예를 들어 시료(101)면 상에 있어서의 멀티 빔(20)의 빔 사이즈 피치로 격자형으로 배열되는 복수의 제어 그리드(27)(설계 그리드)가 설정된다. 예를 들어, 10nm 정도의 배열 피치로 하면 적합하다. 이러한 복수의 제어 그리드(27)가, 멀티 빔(20)의 설계상의 조사 위치가 된다. 제어 그리드(27)의 배열 피치는 빔 사이즈에 한정되는 것은 아니고, 빔 사이즈와는 관계없이 편향기(209)의 편향 위치로서 제어 가능한 임의의 크기로 구성되는 것이라도 상관없다. 그리고, 각 제어 그리드(27)를 중심으로 한, 제어 그리드(27)의 배열 피치와 동 사이즈로 메쉬 형상으로 가상 분할된 복수의 화소(36)가 설정된다. 각 화소(36)는, 멀티 빔의 1개의 빔당 조사 단위 영역이 된다. 도 11의 예에서는, 시료(101)의 묘화 영역이, 예를 들어 y 방향으로, 1회의 멀티 빔(20)의 조사로 조사 가능한 조사 영역(34)(묘화 필드)의 사이즈와 실질 동일한 폭 사이즈로 복수의 스트라이프 영역(32)으로 분할된 경우를 도시하고 있다. 조사 영역(34)의 x 방향 사이즈는, 멀티 빔(20)의 x 방향의 빔간 피치에 x 방향의 빔수를 곱한 값으로 정의할 수 있다. 조사 영역(34)의 y 방향 사이즈는, 멀티 빔(20)의 y 방향의 빔간 피치에 y 방향의 빔수를 곱한 값으로 정의할 수 있다. 또한, 스트라이프 영역(32)의 폭은, 이것에 한정하는 것은 아니다. 조사 영역(34)의 n배(n은 1 이상의 정수)의 사이즈이면 적합하다. 도 11의 예에서는, 예를 들어 512×512열의 멀티 빔의 도시를 8×8열의 멀티 빔으로 생략하여 도시하고 있다. 그리고, 조사 영역(34) 내에, 1회의 멀티 빔(20)의 샷으로 조사 가능한 복수의 화소(28)(빔의 묘화 위치)가 도시되어 있다. 바꿔 말하면, 인접하는 화소(28) 사이의 피치가 설계상의 멀티 빔의 각 빔간의 피치가 된다. 도 11의 예에서는, 빔간 피치로 둘러싸인 영역으로 1개의 서브 조사 영역(29)을 구성한다. 도 11의 예에서는, 각 서브 조사 영역(29)은, 4×4 화소로 구성되는 경우를 도시하고 있다.
도 12는, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔의 묘화 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 12에서는, 도 11에서 도시한 스트라이프 영역(32)을 묘화하는 멀티 빔 중, y 방향 3단째의 좌표(1,3), (2,3), (3,3), ···, (512,3)의 각 빔으로 묘화하는 서브 조사 영역(29)의 일부를 도시하고 있다. 도 6의 예에서는, 예를 들어 XY 스테이지(105)가 8빔 피치분의 거리를 이동하는 동안에 4개의 화소를 묘화(노광)하는 경우를 도시하고 있다. 이러한 4개의 화소를 묘화(노광)하는 동안, 조사 영역(34)이 XY 스테이지(105)의 이동에 의해 시료(101)와의 상대 위치가 어긋나지 않도록, 편향기(208)에 의해 멀티 빔(20) 전체를 일괄 편향시킴으로써, 조사 영역(34)을 XY 스테이지(105)의 이동에 추종시킨다. 바꿔 말하면, 트래킹 제어가 행하여진다. 도 12의 예에서는, 8빔 피치분의 거리를 이동하는 동안에 샷마다 y 방향으로 빔 조사 대상의 화소(36)를 시프트하면서 4개의 화소를 묘화(노광)함으로써 1회의 트래킹 사이클을 실시하는 경우를 도시하고 있다.
구체적으로는, 묘화 기구(150)는, 당해 샷에 있어서의 멀티 빔의 각 빔의 각각의 조사 시간 중 최대 조사 시간 Ttr 내의 각각의 제어 그리드(27)에 대응하는 묘화 시간(조사 시간, 혹은 노광 시간), 각 제어 그리드(27)에 멀티 빔(20) 중 ON 빔의 각각 대응하는 빔을 조사한다. 최대 조사 시간 Ttr은, 미리 설정된다. 실제로는, 최대 조사 시간 Ttr에 빔 편향의 세틀링 시간을 더한 시간이 샷 사이클이 되지만, 여기에서는, 빔 편향의 세틀링 시간을 생략하고, 최대 조사 시간 Ttr을 샷 사이클로서 도시하고 있다. 그리고, 1회의 트래킹 사이클이 종료하면, 트래킹 제어를 리셋하여, 다음 트래킹 사이클의 개시 위치로 트래킹 위치를 복귀시킨다.
또한, 각 서브 조사 영역(29)의 우측으로부터 1번째의 화소열의 묘화는 종료하였으므로, 트래킹 리셋한 후에, 다음번 트래킹 사이클에 있어서 먼저 편향기(209)는, 각 서브 조사 영역(29)의 아래로부터 1단째 또한 우측으로부터 2번째의 화소의 제어 그리드(27)에 각각 대응하는 빔의 묘화 위치를 맞추(시프트하)도록 편향시킨다.
이상과 같이 동일한 트래킹 사이클 중에는 편향기(208)에 의해 조사 영역(34)을 시료(101)에 대하여 상대 위치가 동일 위치가 되도록 제어된 상태에서, 편향기(209)에 의해 1 제어 그리드(27)(화소(36))씩 시프트시키면서 각 샷을 행한다. 그리고, 트래킹 사이클이 1 사이클 종료 후, 조사 영역(34)의 트래킹 위치를 복귀시키고 나서, 도 10의 하단에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 1 제어 그리드(1 화소) 어긋난 위치에 1회째의 샷 위치를 맞추고, 다음 트래킹 제어를 행하면서 편향기(209)에 의해 1 제어 그리드(1 화소)씩 시프트시키면서 각 샷을 행한다. 스트라이프 영역(32)의 묘화 중, 이러한 동작을 반복함으로써, 조사 영역(34a 내지 34o)과 같은 상태로 순차 조사 영역(34)의 위치가 이동해 가, 당해 스트라이프 영역의 묘화를 행하여 간다.
그리고, 시료(101) 상의 어느 제어 그리드(27)(화소(36))를 멀티 빔의 어느 빔이 조사하는 것인지는 묘화 시퀀스에 의해 결정된다. 서브 조사 영역(29)을 n×n 화소의 영역으로 하면, 1회의 트래킹 동작으로, n 제어 그리드(n 화소)가 묘화된다. 다음번의 트래킹 동작으로 상술한 빔과는 다른 빔에 의해 마찬가지로 n 화소가 묘화된다. 이렇게 n회의 트래킹 동작으로 각각 다른 빔에 의해 n 화소씩 묘화됨으로써, 1개의 n×n 화소의 영역 내의 모든 화소가 묘화된다. 멀티 빔의 조사 영역 내의 다른 n×n 화소의 서브 조사 영역(29)에 대해서도 같은 시기에 마찬가지의 동작이 실시되어, 마찬가지로 묘화된다.
여기서, 캐소드(222)는, 묘화 중에 열화(증발)가 진행할 수 있다. 캐소드(222)의 열화에 수반하여, 시료면 전류와 에미션 전류 사이의 특성이 변화한다. 그 때문에, 전자총(201)에서는, 설정된 캐소드 온도에 있어서 필요한 휘도가 얻어지도록 에미션 전류가 계속해서 조정된다. 그 결과, 사용되고 있는 상태에서의 상술한 기울기값이 특성의 설정 범위의 기울기값의 범위로부터 벗어나 있는 경우도 일어날 수 있다. 그 결과, 필요 이상으로 높은 캐소드 온도 T에서 전자총(201)이 동작하고 있을 가능성도 있다. 그래서, 실시 형태 1에서는, 묘화 중에 캐소드 온도 T가 적정한지 여부를 체크한다. 이하, 구체적으로 설명한다.
도 13은, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 개시 후의 전자총의 동작 제어 방법의 일례를 도시하는 도면이다. 도 13에 있어서, 실시 형태(1)에 있어서의 묘화 개시 후의 전자총의 동작 제어 방법은, 판정 공정(S206)과, 특성 측정 공정(S208)과, 기울기값 산출 공정(S210)과, 기울기값 산출 공정(S212)과, 판정 공정(S214)이라고 하는 일련의 공정을 실시한다.
판정 공정(S206)으로서, 묘화 제어부(58)는, 묘화 개시로로부터 소정의 기간이 경과했는지 여부를 판정한다. 아직 소정의 기간이 경과하지 않은 경우에는 경과할 때까지 판정 공정(S206)을 반복한다.
특성 측정 공정(S208)으로서, 소정의 기간마다, 특성 취득부(60)는, 전자 빔의 에미션 전류를 바꾸면서, 전자 빔이 조사되는 시료면 위치에서의 시료면 전류와, 에미션 전류 사이의 특성을 취득한다. 특성 측정 공정(S208)의 내용은 특성 측정 공정(S112)과 마찬가지이다. 얻어진 특성 데이터는, 기억 장치(79)에 저장된다.
기울기값 산출 공정(S210)으로서, 소정의 기간마다, 기울기값 산출부(62)는, 특성 중 에미션 전류의 설정 범위 내에 있어서의 시료면 전류를 에미션 전류로 나눈 기울기값을 특성 측정 공정(S208)에서 얻어진 특성으로부터 산출한다. 소정 범위 기울기값 산출 공정(S210)의 내용은, 소정 범위 기울기값 산출 공정(S114)과 마찬가지이다. 산출된 기울기값의 데이터는, 기억 장치(79)에 저장된다.
기울기값 산출 공정(S212)으로서, 소정의 기간마다, 기울기값 산출부(64)는, 설정된 캐소드 온도에서 미리 설정된 휘도가 얻어지도록 전자 빔(200)이 조정된 상태의 시료면 전류를 에미션 전류로 나눈 기울기값을 산출한다. 기울기값 산출 공정(S212)의 내용은 기울기값 산출 공정(S116)과 마찬가지이다.
판정 공정(S214)으로서, 소정의 기간마다, 판정부(68)는, 미리 설정된 휘도가 얻어진다고 판정된 빔 조정의 상태에서의 기울기값이, 특성의 설정 범위의 기울기값의 범위 내인지 여부를 판정한다.
판정의 결과, 기울기값이, 특성의 설정 범위의 기울기값의 범위 내이면 묘화 처리를 계속한다. 한편, 기울기값이, 특성의 설정 범위의 기울기값의 범위 내로부터 벗어나 있는 경우에, 다시, 기울기값이 특성의 설정 범위의 기울기값의 범위 내가 되도록 캐소드 온도를 조정한다. 재조정의 방법은, 도 5의 흐름도와 마찬가지이다.
이상과 같이, 묘화 중에 캐소드 온도 T를 갱신함으로써, 묘화 중에 캐소드 온도 T가 너무 높은 상태가 되는 것을 방지 혹은 저감할 수 있다.
이상과 같이, 실시 형태 1에 의하면, 전자총(201)으로부터 방출되는 전자 빔이 필요한 휘도를 유지하면서 캐소드 온도 T를 낮게 할 수 있다.
이상, 구체예를 참조하면서 실시 형태에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이들의 구체예에 한정되는 것은 아니다.
또한, 장치 구성이나 제어 방법 등, 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않는 부분 등에 대해서는 기재를 생략했지만, 필요로 되는 장치 구성이나 제어 방법을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 묘화 장치(100)를 제어하는 제어부 구성에 대해서는, 기재를 생략했지만, 필요로 되는 제어부 구성을 적절히 선택하여 사용하는 것은 물론이다.
기타, 본 발명의 요소를 구비하고, 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 전자 방출원의 동작 제어 방법, 전자 빔 묘화 방법 및 전자 빔 묘화 장치는, 본 발명의 범위에 포함된다.
다른 장점이나 변경 사항은 본원의 기술 분야에 숙련된 자에게는 용이하게 가능할 것이다. 따라서, 본 발명은 보다 넓은 범위로 보면, 본 명세서에 제시 및 기술된 특정 세부 사항 및 대표적인 실시예들로 제한되는 것은 아니다. 따라서, 이하의 청구범위에 의해 한정된 발명의 개념의 정신 및 범주와 그 균등의 범위를 벗어나지 않는 다양한 변경이 가능하다.

Claims (10)

  1. 전자 빔을 방출하고,
    시료면 상에서 원하는 전류가 얻어지도록 상기 전자 빔을 조정하고,
    전자 빔의 에미션 전류를 바꾸면서, 전자 빔이 조사되는 시료면 위치에서의 시료면 전류와, 에미션 전류 사이의 특성을 취득하고,
    상기 특성 중 에미션 전류의 소정의 범위에 있어서의, 상기 시료면 전류를 상기 에미션 전류로 나눈 제1 기울기값을 상기 특성으로부터 산출하고,
    상기 전자 빔이 조정된 상태의 시료면 전류를 에미션 전류로 나눈 제2 기울기값을 산출하고,
    상기 전자 빔이 조정된 상태에서의 상기 제2 기울기값이, 에미션 전류의 상기 소정의 범위의 상기 제1 기울기값의 범위 내가 되도록 캐소드 온도를 조정하는
    것을 구비한 것을 특징으로 하는 전자 방출원의 동작 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 소정의 범위는, 상기 특성의 피크 위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 소정의 기간마다, 상기 특성의 취득과, 에미션 전류의 상기 소정의 범위의 상기 제1 기울기값의 산출과, 상기 원하는 전류가 얻어지도록 상기 전자 빔이 조정된 상태의 상기 제2 기울기값의 산출이 실시되고,
    상기 소정의 기간마다, 상기 제2 기울기값이, 에미션 전류의 상기 소정의 범위의 상기 제1 기울기값의 범위 내인지 여부를 판정하고,
    판정의 결과, 상기 제2 기울기값이, 에미션 전류의 상기 소정의 범위의 상기 제1 기울기값의 범위 내로부터 벗어난 경우에, 다시, 상기 제2 기울기값이 에미션 전류의 상기 소정의 범위의 상기 제1 기울기값의 범위 내가 되도록 상기 캐소드 온도를 조정하는
    것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 다시, 상기 제2 기울기값이 상기 소정의 범위의 상기 제1 기울기값의 범위 내가 되도록 상기 캐소드 온도를 조정하는 것은,
    상기 캐소드 온도를 낮추는
    것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제3항에 있어서, 다시, 상기 제2 기울기값이 에미션 전류의 상기 소정의 범위의 상기 제1 기울기값의 범위 내가 되도록 상기 캐소드 온도를 조정하는 것은,
    설정된 캐소드 온도에서 미리 설정된 휘도가 얻어지는지 여부를 판정하는
    것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 다시, 상기 제2 기울기값이 에미션 전류의 상기 소정의 범위의 상기 제1 기울기값의 범위 내가 되도록 상기 캐소드 온도를 조정하는 것은,
    미리 설정된 상기 휘도가 얻어지지 않는 경우에, 상기 캐소드 온도를 높이는
    것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2 기울기값이, 에미션 전류의 상기 소정의 범위의 상기 제1 기울기값의 범위 내가 되도록 캐소드 온도를 조정하는 것은,
    상기 캐소드 온도를 낮추고,
    상기 캐소드 온도를 낮춘 후에, 상기 캐소드 온도를 높이는
    것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 캐소드 온도를 낮춘 후에, 설정된 캐소드 온도에서 미리 설정된 휘도가 얻어지는지 여부를 판정하는
    것을 특징으로 하는 방법.
  9. 전자 빔을 방출하고,
    시료면 상에서 원하는 전류가 얻어지도록 상기 전자 빔을 조정하고,
    전자 빔의 에미션 전류를 바꾸면서, 전자 빔이 조사되는 시료면 위치에서의 시료면 전류와, 에미션 전류 사이의 특성을 취득하고,
    상기 특성 중 에미션 전류의 소정의 범위에 있어서의, 상기 시료면 전류를 상기 에미션 전류로 나눈 제1 기울기값을 상기 특성으로부터 산출하고,
    상기 전자 빔이 조정된 상태의 시료면 전류를 에미션 전류로 나눈 제2 기울기값을 산출하고,
    상기 전자 빔이 조정된 상태에서의 상기 제2 기울기값이, 에미션 전류의 상기 소정의 범위의 상기 제1 기울기값의 범위 내가 되도록 캐소드 온도를 조정하는,
    상기 제2 기울기값이 에미션 전류의 상기 소정의 범위의 상기 제1 기울기값의 범위 내가 되는 상기 캐소드 온도로 조정된 전자 빔을 사용하여, 시료에 패턴을 묘화하는
    것을 구비한 것을 특징으로 하는 전자 빔 묘화 방법.
  10. 전자 빔을 방출하는 전자 방출원과,
    상기 전자 빔 방출원으로부터 방출되는 상기 전자 빔의 에미션 전류를 제어하는 에미션 전류 제어 회로와,
    전자 빔이 조사되는 시료면 위치에서의 시료면 전류와, 전자 빔의 에미션 전류 사이의 특성을 취득하는 취득 회로와,
    상기 특성 중 에미션 전류의 소정의 범위의 상기 시료면 전류를 상기 에미션 전류로 나눈 제1 기울기값을 상기 특성으로부터 산출하는 제1 기울기값 산출 회로와,
    시료면 상에서 원하는 전류가 얻어지도록 상기 전자 빔이 조정된 상태에 있어서의 시료면 전류를 에미션 전류로 나눈 제2 기울기값을 산출하는 제2 기울기값 산출 회로와,
    상기 전자 빔이 조정된 상태에서의 상기 제2 기울기값이, 에미션 전류의 상기 소정의 범위의 상기 제1 기울기값의 범위 내가 되도록 캐소드 온도를 조정하는 온도 조정 회로와,
    상기 제2 기울기값이 에미션 전류의 상기 소정의 범위의 상기 제1 기울기값의 범위 내가 되는 상기 캐소드 온도로 조정된 전자 빔을 사용하여, 시료에 패턴을 묘화하는 묘화 기구를
    구비한 것을 특징으로 하는 전자 빔 묘화 장치.
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