KR100304446B1 - 대전 입자 빔 노출 장치 - Google Patents

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Abstract

패턴 데이터 정정 제어기(64i)는 각 컬럼에 하나씩 제공되고, 정정 동작 처리는 각 대응 컬럼의 특성에 따른 노출 데이터에 대하여 처리되고, 상기 대응 컬럼에서 요구되는 노출 처리 주기에 따른 동작 처리 시간은 투사마다(per-shot)의 노출 시간, 노출 시간 정정 값, 및 정정 동작 처리에 기초하여 생성된 안정 대기 시간을 나타내는 데이터(SD1, SCD1, WDM1, WDS1)로부터 계산되고, 최대 값은 각 패턴 데이터 정정 제어기에 의해 계산된 동작 처리 시간 사이에서 검출되고, 이와 같이 검출된 최대 값의 동작 처리 시간을 나타내는 데이터(PCD)에 기초하여 동작 처리 클록(CK)이 생성되어, 각 패턴 데이터 정정 제어기 내의 정정 동작 처리 블록(72 내지 74)에 제공된다.

Description

대전 입자 빔 노출 장치{CHARGED PARTICLE BEAM EXPOSURE APPARATUS}
본 발명은 전자빔과 같은 대전된 입자 빔을 사용하는 노출 장치에 관한 것이고, 보다 상세하게는, 각각이 소재(특히 웨이퍼)를 가로질러 전자빔을 편형 및 주사시키기 위한 편향/주사 수단을 포함하는 다수의 컬럼을 구비하고, 노출 패턴 데이터에 따라 상기 편향/주사 수단을 적절하게 동작시킴으로써 웨이퍼 상에 패턴을 기록하는 다중 컬럼의 전자 빔 노출 장치에 관한 것이다.
최근에, 집적 회로의 증가하는 밀도에 대해, 전자 빔 또는 이온빔과 같은 대전된 입자 빔을 사용하는 노출 방법 또는 X-선을 사용하는 새로운 노출 방법이 연구되어 왔고, 정밀 형상의 패턴 형성에 대해 오랜 동안 탁월한 기술이었던 포토리쏘그래피를 상업적으로 대체하기 시작하였다. 이들 방법 중, 전자빔을 사용하여 패턴을 형성하는 전자빔 노출은 전자빔을 수십 나노메터의 점으로까지 집중시킬 수 있어, 1μm 이하의 정밀한 패턴을 형성시킬 수 있는 유리한 특성을 갖는다. 그러나, 전자빔을 사용하는 노출은 '단일 스트로크'('single-stroke')의 기록 방법이므로, 노출 빔의 크기는 적어지는 형상 크기보다 더 적어져야만 하고, 이 결과 노출 시간은 지나치게 길어진다. 이러한 결점을 해결하기 위하여, 블록 노출 방법이 발명되었고 실제 사용되게 되었다.
블록 노출 방법은, 반복적인 패턴의 단위로 작용하는 기본 패턴의 일부에 대응하는, 형성된 개구부를 갖는 블록 마스크를 사용하는 방법이고, 또한 원하는 개구부를 통해 빔을 통과시켜 소재상에 기록하기 위하여 한 번에 단위 패턴을 생성하는 방법인데, 이와 같이 기록된 패턴은 반복 패턴의 노출을 달성하기 위하여 연결된다. 그러므로 이러한 블록 노출 방법은, 노출을 위한 대부분의 미세 형상 영역이 특정 기본 패턴의 반복으로 구성되는 1 Gb(기가 비트) DRAM 또는 4 Gb DRAM을 위한 패턴 노출에 극히 유효하다.
그러나, 종래의 공지된 기술이 단일 컬럼을 제어하는 시스템의 사용에 기초하기 때문에, 다중 컬럼(다중 컬럼 전자 빔 노출 장치)이 장착된 시스템을 제어하는 사상은 아직까지 구현되지 않았다.
다중 컬럼 전자 빔 노출 장치가 실현된다면, 많은 문제점이 야기되는 것으로 밝혀졌다. 예컨대, 다중 컬럼 전자 빔 노출 장치를 제작할 때, 컬럼은 가능한한 서로 동일하게 제작되어야만 하지만, 실제 제작 편차 및 다른 인자 때문에 정전기 렌즈, 코일, 스테이지 등의 특성에서 컬럼 사이의 변동이 발생하게 된다. 특히 투사마다(per-shot)의 노출 시간과 투사마다의 설정 대기 시간은, 전자빔의 양, 편향기의 설치 조건, 웨이퍼 워프 에이지(wafer warp age)와 같은 계수 때문에, 컬럼 사이에서 변화한다. 즉, 노출 처리 시간은 컬럼 사이의 고유한 변동 때문에 변화한다. 이후의 명세서에서 '노출 처리 시간'이라는 용어는 투사마다의 노출 시간과, 다음 투사에 대해 준비하도록 안정되기 위하여 편향기 등에 요구되는 대기 시간(블랭킹 시간)의 합을 의미한다.
컬럼 사이에서 이와 같은 변동이 존재할 때, 각 컬럼에서 동일한 패턴의 노출을 위하여 노출 데이터가 공통의 제어기로부터 동일한 시간에 각 컬럼에 제공된다면, 시간 변동이 컬럼에서 컬럼으로 발생할 것이고, 이는 적절한 노출을 달성하데 오류를 초래할 것이다. 이것은 다중 컬럼 전자 빔 노출이 의도하는 작업량의 개선 목적에 반하여, 감소된 작업량을 초래한다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 고려하여 발명되었고, 본 발명의 목적은 다중 컬럼 사이에서 제어의 완전한 동기화를 달성함으로써 적절한 노출을 얻을 수 있고, 따라서 작업량을 증가시키는데 기여할 수 있는 대전된 입자 빔 노출 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 얻기 위하여, 본 발명에 따른 대전된 입자 빔 노출 장치는, 각각 노출을 위해 대전된 입자 빔을 샘플을 가로질러 편향 및 주사시키기 위한 편향/주사 수단을 포함하고, 상기 편향/주사 수단을 노출 패턴 데이터에 따라 적절하게 동작시킴으로써 상기 샘플 상에 패턴을 기록하는, 다수의 컬럼을 제공받고, 또한 전체 대전된 입자 빔 노출 장치가 동작되는 동작 처리 클록을 생성하는 클록 생성기; 동작 처리 클록에 따라 대응하는 컬럼의 특성에 따른 노출 패턴 데이터 상에서 정정 동작 처리를 수행하고, 대응하는 컬럼에 포함된 편향/주사 수단에 최종 정정 데이터를 제공하는, 정정 동작 처리 블록과, 대응하는 컬럼에서 요구되는 노출 처리 주기에 대응하는 동작 처리 시간을, 투사마다의 노출 시간을 나타내는 데이터, 안정 대기 시간 및 정정 동작 처리에 기초하여 생성된 노출 시간 정정 값으로부터 계산하는 데이터 처리 블록을 각각 구비하는, 각 컬럼마다 하나의 패턴 데이터 정정 제어기; 및 각 패턴 데이터 정정 제어기에서 데이터 처리 블록에 의해 계산된 동작 처리 시간 사이에서 최대 값을 검출하는 최대 값 검출기를 포함하는데, 상기 클록 생성기는 상기 최대 값 검출기에 의해 검출된 최대 값의 동작 처리 시간에 기초하여 상기 동작 처리 클록을 생성한다.
본 발명의 대전된 입자 빔 노출 장치의 구성에 따라, 각 컬럼에 제공된 패턴 데이터 정정 제어기는 대응하는 컬럼의 특성에 따라 노출 데이터 상에서 정정 동작 처리를 수행하고, 정정 동작 처리에 기초하여 상기 컬럼에서 요구되는 노출 처리 주기에 대응하는 동작 처리 시간을 계산하고, 이후 최대 값 검출기는 각 패턴 데이터 정정 제어기에 의해 계산된 동작 처리 시간 사이에서 최대 값을 검출하고, 클록 생성기는 이와 같이 검출된 최대 값의 동작 처리 시간에 기초하여 동작 처리 클록을 생성한다. 생성된 동작 처리 클록은 각 패턴 데이터 정정 제어기 내에서 정정 동작 처리 블록에 제공된다. 즉, 각 컬럼에 대응하는 정정 동작 처리 블록은 공통의 동작 처리 클록에 응답함으로써 일치하여 동작한다. 이러한 동작 처리 클록은, 각 컬럼에서 요구되는 노출 처리 주기에 대응하는 모든 동작 처리 시간 중 가장 긴 동작 처리 시간, 즉 노출 처리에 대해 가장 긴 시간을 필요로 하는 컬럼의 노출 처리 시간에 대응한다.
따라서, 컬럼 사이에서 제작 변동에 기인하여 노출 처리 시간에서의 변동이 존재한다 할지라도, 클록 생성기에 의해 생성된 동작 처리 클록은 동일한 타이밍(즉, 노출 처리에 대해 가장 긴 시간을 필요로 하는 컬럼의 노출 주기에 동기가 맞춰진)을 가지고 각 컬럼에 대응하는 정정 동작 처리 블록에 공급된다. 이것은 각컬럼 사이에서 제어의 완벽한 동기를 달성하여, 노출에 대한 동일한 패턴을 동시에 모든 컬럼에 투사시키는 것을 가능케 한다. 결과적으로, 모든 컬럼에서 적절한 노출이 얻어질 수 있고, 따라서 작업량이 개선될 수 있다.
본 발명의 상기 목적 및 특성은 첨부된 도면을 참조로 한 양호한 실시예의 다음 설명으로부터 보다 더 자명해 질 것이다.
도 1은 블록 노출 방법을 사용하는 전자 빔 노출 장치의 전형적인 구성예를 부분 계략적으로 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 다중 컬럼 전자 빔 노출 장치의 제어 부분의 구성을 도시하는 단순화된 블록도.
도 3은 도 2에서 한 컬럼을 위한 패턴 데이터 정정 제어기의 구성을 도시하는 블록도.
도 4는 도 3에서 클록 생성 데이터 처리 회로와 클록 생성 회로의 구성을 도시하는 블록도.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 노출 부분 11 : 전자총
12,14,26 : 렌즈 13,27 : 마스크
15 : 편향기 16,17 : 대향 렌즈
18 : 블록 마스크 19-22 : 마스크 편향기
23 : 다이내믹 초점 코일 24 : 다이내믹 스티그메이터(stigmator) 코일
25 : 블랭킹 편향기 28,29 : 투사 렌즈
30 : 편향기 31 : 부 편향기
33 : 스테이지 40 : 제어 부분
본 발명의 실시예를 기술하기 전에, 관련 기술 분야와 이의 단점이 관련 도면을 참조하여 기술된다.
도 1은 블록 노출 방법을 사용하는 전자 빔 노출 장치의 전형적인 구성예를 부분 계략적으로 도시하는 도면이다.
도시된 바와 같이, 전자 빔 노출 장치는 노출 부분(10)과 제어 부분(40)을 포함한다. 노출 부분(10)에 있어서, 1점 쇄선으로 둘러싸인 부분(CLM)은 '컬럼'이라 불린다. 컬럼(CLM)에 있어서, 참조 번호 11은 전자빔을 방출하는 전자총이고, 12는 방출된 전자빔을 평행 빔으로 만드는 렌즈이고, 13은 전자빔을 직사각형 단면으로 형상화하는 구멍을 갖는 마스크이고, 14는 형상화된 전자빔을 집중시키는 렌즈이고, 15는 블록 마스크(18로 표시, 이후에 설명됨)에 조사되는 형상화된 전자빔을 편향시키기 위한 편향기이고, 16과 17은 전자빔 진행 방향에서 한 렌즈가 다른 렌즈 위에 서로 대향되게 배치된 렌즈이고, 18은 렌즈(16 및 17) 사이에서 수평 방향으로 움직일 수 있게 장착되고, 전자빔을 원하는 단면의 형태로 형상화시키기 위해 형성된 개구부(투사 패턴)를 갖는 블록 마스크이고, 19 내지 22는 원하는 투사패턴을 선택하기 위해 블록 마스크(18) 상에서 전자빔을 편향시키고, 원하는 투사 패턴을 통과한 후 전자빔을 광 축을 향해 되돌리기 위한 마스크 편향기이고, 23 및 24는 각각 전자빔의 편향을 정정하기 위한 다이내믹 초점 코일과 다이내믹 스티그메이터(stigmator) 코일이고, 25는 전자빔을 차단하거나 통과시키는 블랭킹 편향기이고, 26은 단면에서 전자빔을 감소시키는 렌즈이고, 27은 전자빔을 원형 단면으로 형상화시키는 개구를 갖는 마스크이고, 28 및 29는 형상화된 전자빔을 소재(이후에 설명되는 웨이퍼(W)) 상에 투사시키는 투사 렌즈이고, 30과 31은 각각 전자빔을 웨이퍼(W) 상에 위치시키기 위한 주 편향기와 부 편향기이다.
또한, 참조번호 32는 블록 마스크(18)를 지지하고, 수평 방향으로 이동시키기 위한 마스크 스테이지이고, 33은 장착된 웨이퍼(W)와 함께 수평방향으로 움직일 수 있는 웨이퍼 스테이지이다. 여기에서 특별히 도시되지는 않았지만, 웨이퍼 스테이지(33)는 적절한 진공 레벨이 유지되게 컬럼(CLM)에 접속된 챔버 내에 포함되고, 스테이지의 x-y 좌표 위치를 검출하기 위한 수단(레이저 간섭계 또는 이와 유사한 장치)에 연결되고, 또한 위치 검출의 결과에 기초하여 스테이지를 이동시키기 위한 스테이지 이동 메커니즘에 연결된다.
다른 한 편으로는, 제어부(40)에 있어서, 참조번호 41은 전자빔 노출 장치의 전체 동작을 제어하기 위한 중앙 처리 유니트(CPU)이고; 42는 집적 회로 장치의 설계 데이터 등을 저장하기 위해 시스템 버스(BUS)를 경유하여 CPU(41)에 연결된 저장매체이고; 43은 시스템 버스(BUS)를 경유하여 CPU(41)에 연결된 인터페이스이고; 44는 인터페이스(43)로부터 전달된 노출 개시/종료 정보에 기초하여 노출 처리의일반적인 시퀀스를 제어하기 위한 노출 시퀀스 제어기이고; 45는, 인터페이스(43)로부터 전달되고, 블록 마스크(18)에 관련되는 기록 패턴 데이터로서, 데이터의 출력은 노출 시퀀스 제어기(44)에 의해 제어되는, 기록 패턴 데이터를 저장하기 위한 데이터 메모리이고; 46은 노출 시퀀스 제어기(44)의 제어 하에서 데이터 메모리(45)로부터의 주 편향기 편향 데이터에 기초하여, 주 편향기(30)에 대한 편향량 정정 값의 계산과 같은 처리를 수행하는 주 편향기 정정 회로이고; 47은 노출 시퀀스 제어기(44)의 제어 하에서 전체 노출 장치의 동작을 위한 동작 처리 클록을 생성하고, 투사마다의 노출 시간 데이터, 노출 시간 정정 데이터 및 이후에 설명될 패턴 생성기 및 패턴 정정기로부터 제공되는 안정 대기 시간 데이터에 기초하여 블랭킹 클록을 생성하는 클록 생성기이고; 48은, 데이터 메모리(45)에 저장된 데이터에 기초하여 블록 마스크(18) 상에 투사 패턴을 지정하고, 블록 마스크(18) 상에 지정된 패턴의 위치를 나타내는 마스크 조사 위치 데이터(즉, 원하는 기록 패턴을 투사시키기 위해 사용될 투사 패턴을 나타내는 패턴 데이터 코드(PDC))의 생성 및 기록 패턴이 투사될 웨이퍼(W) 상의 위치를 나타내는 웨이퍼 노출 위치 데이터(즉, 한 번의 투사 동안 빔 방사에 대응하는 투사 패턴 데이터(SPD))의 생성과 같은 처리를 수행하기 위하여, 클록 생성기(47)로부터의 동작 처리 클록에 응답하는, 패턴 생성기이고; 49는 미리 측정된 블록 마스크(18) 상의 각 패턴의 위치(패턴 데이터 코드(PDC))와 대응하는 편향 데이터 사이의 관계가 (인터페이스(43)를 통해) 저장되는 마스크 메모리이고; 50은, 마스크 메모리(49)로부터의 편향 데이터와 패턴 생성기(48)로부터의 투사 패턴 데이터(SPD)에 기초하여, 기록 패턴의 형상과 지정된패턴의 형상 사이의 차이에 적절한 정정값의 계산과 같은 처리를 수행하기 위하여, 클록 생성기(47)로부터의 동작 처리 클록에 응답하는, 패턴 정정기이고; 51은, 패턴 정정기(50)로부터 제공된 정정 값을 아날로그 값으로 변환시키고, 이 값을 적절하게 증폭한 후 정정된 편향 데이터로서 편향기(15)에 제공하기 위한 DAC 및 AMP(이후로는 편리를 위해 증폭기 블록으로 언급)이고; 52와 53은 마스크 메모리(49)로부터 제공된 편향 데이터를 아날로그 데이터로 변환하고, 그 값을 적절하게 증폭한 후, 다이내믹 초점 코일(23)과 다이내믹 스티그메이터 코일(24)과, 마스크 편향기(19 내지 22)에 각각 전달하기 위한 증폭기 블록이고; 54는 클록 생성기(47)로부터 제공된 블랭킹 클록을 아날로그 신호로 변환하고, 이를 적절하게 증폭한 후 블랭킹 신호로서 블랭킹 편향기(25)에 제공하는 증폭기 블록이고; 55와 56은 패턴 정정기(50)와 주 편향기 정정 회로(46)로부터 제공된 정정 값을 아날로그 값으로 각각 변환시키고, 이들을 적절하게 증폭한 후 정정된 편향 데이터로서 이들을 부 편향기(31)와 주 편향기(30)에 제공하는 증폭기 블록이다.
상기 구성에 있어서, 노출 처리는 다음과 같이 수행된다.
먼저, 노출 처리를 위한 데이터가 CPU(41)에 의해 저장 매체(42)로부터 판독되어 데이터 메모리(45)에 저장된다. CPU(41)로부터의 작동 신호를 노출 시퀀스 제어기(44)에 인가함으로써 노출 처리가 개시될 때, 먼저 증폭기 블록(56)을 경유하여 정정된 편향 데이터로서 주 편향기(30)에 제공된 정정 값의 계산을 위하여, 데이터 메모리(45)에 저장된 주 편향기 편향 데이터는 주 편향기 정정 회로(46)에 전달된다. 다음에, 출력 값이 안정화된 후, 노출 시퀀스 제어기(44)는 동작 처리 클록과 블랭킹 클록을 생성하기 위하여 클록 생성기(47)를 제어한다. 동작 처리 클록에 따라, 패턴 생성기(48)는 데이터 메모리(45)에 저장된 블록 데이터와 패턴 데이터를 판독하고, 각 데이터에 기초하여 패턴 데이터 코드(PDC)와 투사 패턴 데이터(SPD)를 생성한다. 그후, 패턴 데이터 코드(PDC)에 대응하는 편향 데이터는 마스크 메모리(49)로부터 판독되고, 패턴 정정기(50)에 입력된다. 패턴 정정기(50)는 동작 처리 클록에 따라, 이와 같은 입력 편향 데이터와 패턴 생성기(48)로부터 입력된 투사 패턴 데이터(SPD)에 기초한 정정 값을 계산하기 위한 처리를 수행한다. 그후, 패턴 정정기(50)로부터 출력된 데이터, 마스크 메모리(49)로부터 판독된 데이터, 및 클록 생성기(47)에 의해 생성된 블랭킹 클록은 아날로그 형태로의 변환을 위해 각각 대응하는 증폭기 블록(51 내지 55)에 입력되고, 그후 적절하게 증폭된 후 각 편향기 또는 코일에 제공된다.
다른 한 편으로, 전자총(11)으로부터 방출된 전자빔은 렌즈(12)에 의해 평행 빔으로 형성되고, 마스크(13) 내의 직사각형 구멍을 통과하고, 블록 마스크(18) 상에 투사시키기 위해 렌즈(14 및 16)에 의해 집중된다. 투사된 전자빔은 블록 마스크(18)에서 적절하게 편향된다. 보다 상세하게는, 블록 마스크(18)에서 상대적으로 큰 범위(대략 5 mm)에 걸친 편향은 마스크 편향기(19 및 20)에 의해 수행되고, 상대적으로 적은 범위(대략 500 μm)에 걸친 편향은, 마스크(18) 상의 원하는 투사 패턴이 제 1 세트의 편향기에 의해 선택된 후, 편향기(15)에 의해 수행된다. 그후, 블록 마스크(18) 내에서 원하는 투사 패턴을 통과한 전자빔은 마스크 편향기(21 및 22)에 의해 원래의 광 축으로 되돌아가고, 렌즈(17)에 의해 빔이 집중된 후, 빔 편향은 빔 정정 코일(다이내믹 초점 코일(23)과 다이내믹 스티그메이터 코일(24))에 의해 정정되며, 그후 전자빔은 블랭킹 편향기(25)를 통과하고, 렌즈(26)에 의해 단면이 감소되고, 마스크(27)내의 원형 구멍을 통과하고, (노출을 위하여) 투사 렌즈(28 및 29)를 통해 웨이퍼(W) 상에 투사된다. 웨이퍼(W) 상에 투사된 전자빔은 주 편향기(30)에 의해 대략 2 mm의 거친 편향 범위에 걸쳐 편향되고, 부 편향기(31)에 의해 대략 100 μm의 정밀한 편향 범위에 걸쳐 추가로 편향된다. 이러한 처리에 있어서, 패턴은 블랭킹 편향기(25)를 통해 전자빔을 온/오프 시킴으로써 웨이퍼(W)상에 기록된다.
최근의 집적 회로의 증가하는 밀도에 대해, 빔 투사 총수는 한 칩당 10 메가투사(megashot) 또는 웨이퍼 당 1 기가 투사까지 증가하였다. 여기에서, 빔 투사 주파수는 대략 10 MHz이고, 이러한 큰 수의 투사가 고속으로 반복된다 할지라도, 작업량의 증가에는 한계가 있다. 이러한 관점에서, 컬럼을 제어하는 제어부분의 더 높은 동작 속도가 요구되고, 노출을 위해 웨이퍼 상에 인가되는 레지스트에 대해서는 높은 감도를 개발할 필요성이 요구된다.
전자빔 노출 장치는 포토리쏘그래피 장치로 가능한 것보다 더 높은 해상도를 얻을 수 있는 장점을 갖지만, 낮은 작업량의 단점을 갖는다. 이전에 언급한 다중 컬럼 전자 빔 노출 장치는 작업량의 증가에 유효한 것으로 간주된다. 이 경우, 다수의 종래의 단일 컬럼 전자 빔 노출 장치(예컨대 도 1에 도시된 것과 같은)가 서로 가까이 인접하여 배열되는 경우와 비교하여 공간 절약에 유효하다 할지라도, 단순히 컬럼의 수를 증가시키는 것은 이러한 목적을 얻기 위해 충분하지 않다. 그러므로, 유효한 방법은, 동일한 패턴이 모든 컬럼에서 노출 동안 투사될 수 있도록 다수의 컬럼에 공통인 제어 부분을 구성하는 것일 것이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 다중 컬럼 전자 빔 노출 장치의 제어 부분의 구성을 단순화된 형태로 도시한다.
이러한 실시예의 다중 컬럼 전자 빔 노출 장치는 도 1을 참조로 이미 설명한 구성을 각각 갖는 n개의 컬럼을 포함하는데, 이들 각각은 여기에서는 자세하게 도시되지 않았지만, 대응하는 웨이퍼 스테이지를 포함하는 진공 챔버에 연결된다. 진공 챔버는 각 개별 컬럼에 또는 모든 컬럼에 공통으로 제공될 수 있다.
도 2에 도시된 제어 부분에 있어서, 참조 번호 60은 노출 장치의 전체 동작을 제어하기 위한 CPU이고, 61은 CPU(60)에 의해 지시된 노출 개시/종료 정보에 기초하여 노출 처리의 일반적인 시퀀스를 제어하기 위한 노출 시퀀스 제어기이고, 62는 블록 마스크와 관련된 기록 패턴 데이터, 각 편향기를 위한 편향 데이터 등을 저장하기 위한 데이터 메모리로서, 데이터의 출력은 노출 시퀀스 제어기(61)에 의해 제어되는, 데이터 메모리이다.
추가로, 참조 번호 63은, 노출 시퀀스 제어기(61)의 제어 하에서 전체 노출 장치의 동작을 위한 동작 처리 클록(CK)과 각 컬럼에서 블랭킹 편향기를 위해 증폭기 블록에 대한 블랭킹 신호(BS1내지 BSn)를 생성하는 클록 생성 회로이다.
참조 번호 641내지 64n은 각 컬럼에 하나씩 제공되는 패턴 데이터 정정 제어기이다. 각 패턴 데이터 정정 제어기(64i)(i= 1 내지 n)는 노출 시퀀스제어기(61)의 제어 하에서 동작 처리 클록(CK)에 따라 동작한다. 보다 상세하게는, 각 패턴 데이터 정정 제어기(64i)는 대응하는 컬럼의 특성에 따라, 데이터 메모리(62)로부터 제공된 데이터 상에서 정정 동작 처리를 수행하고, 최종 정정 데이터(주 편향기 편향 데이터(MDRi), 마스크 편향기 편향 데이터(MDDi), 및 부 편향기 편향 데이터(SDRi))를 대응하는 컬럼에 포함된 각 편향기를 위한 증폭기 블록에 공급한다. 이후에 자세하게 설명하는 바와 같이, 패턴 데이터 정정 제어기(64i)는 또한, 대응하는 컬럼 내에서 요구되는 노출 처리 주기에 대응하는 동작 처리 시간을 계산하고, 대응하는 컬럼 내에서 블랭킹 시간(노출 투사 안정 대기 시간)을 나타내는 데이터(BGDi)(이후로 '블랭킹 생성 데이터'로 언급)를 생성하는 기능을 구비한다.
또한 참조 번호 65는, 처리 시간이 각 컬럼 내의 노출 처리 주기에 대응하는, 각 패턴 데이터 정정 제어기(641내지 64n)에 의해 계산된 동작 처리 시간 사이에서 최대 값을 검출하기 위한 최대 값 검출 회로이다. 이러한 회로에 의해 검출된 최대 값의 동작 처리 시간은 동작 처리 주기 데이터(PCD)로서 클록 생성 회로(63)에 제공되고, 동시에 각 패턴 데이터 정정 제어기(641내지 64n)에 피드백된다.
클록 생성 회로(63)는 최대 값 검출 회로(65)로부터 제공된 동작 처리 주기 데이터(PCD)에 기초하여 동작 처리 클록(CK)을 생성하고, 또한 각 패턴 데이터 정정 제어기(641내지 64n)로부터 제공된 블랭킹 생성 데이터(BGD1내지 BGDn)에 기초하여 블랭킹 신호(BS1내지 BSn)를 생성한다.
도 3은 한 컬럼을 위한 패턴 데이터 정정 제어기의 구성을 도시한다.
도시된 예(1점 쇄선으로 도시)는 제 1 컬럼에 대응하는 패턴 데이터 정정 제어기(641)의 구성을 대표예로서 도시한다. 패턴 데이터 정정 제어기(641)에 있어서, 참조 번호 71은 노출 시퀀스 제어기(61)의 제어 하에서 데이터 메모리(62)로부터의 주 편향기 편향 데이터에 기초하여 주 편향기를 위한 편향 데이터(MDR1)의 계산과 같은 처리를 수행하는 주 편향기 정정 회로이고; 72는 데이터 메모리(62)로부터 제공된 블록 데이터 및 패턴 데이터에 기초하여, 블록 마스크 상의 투사 패턴의 선택(패턴 데이터 코드의 생성), 투사 데이터로의 분해(투사 패턴 데이터의 생성), 및 노출 시간의 선택(투사 시간 데이터(SD1)의 생성)과 같은 처리를 수행하는 패턴 생성 회로이고; 73은 주 편향기 정정 회로(71)로부터 제공된 정정 데이터와 패턴 생성 회로(72)로부터의 패턴 데이터 코드에 기초하여 마스크 편향기를 위한 편향 데이터(MDD1)를 계산하고, 투사 시간 정정 데이터(SCD1)와 편향 안정 대기 시간 데이터(WDM1)를 생성하는 마스크 편향기 정정 회로이고; 74는 주편향기 정정 회로(71)로부터 제공되는 정정 데이터와 패턴 생성 회로(72)로부터의 투사 패턴 데이터에 기초하여, 부 편향기를 위한 편향 데이터(SDR1)를 계산하고 편향 안정 대기 시간 데이터(WDS1)를 생성하는 투사 패턴 정정 회로이고; 75는 투사 시간 데이터(SD1), 투사 시간 정정 데이터(SCD1), 및 정정 동작 처리 블록으로부터 제공되는 편향 안정 대기 시간 데이터(WDM1및 WDS1)에 기초하여, 또한 최대 값 검출 회로(65)로부터 출력되는 동작 처리 주기 데이터(PCD) 출력에 기초하여, 제 1 컬럼에서 요구되는 노출 처리 주기에 대응하는 동작 처리 시간을 계산하고, 블랭킹 생성 데이터(BGD1)를 생성하는 클록 생성 데이터 처리 회로이다.
도 4는 클록 생성 데이터 처리 회로(75)(751내지 75n)와 클록 생성 회로(63)의 구성을 도시한다. 단순화를 위하여, 클록 생성 데이터 처리 회로를 나타내기 위해 제 1 컬럼에 대응하는 회로만의 회로 구성이 도시되었다.
도시된 바와 같이, 클록 생성 데이터 처리 회로(751)는, 두 개의 편향 안정 대기 시간 데이터(WDM1과 WDS1)를 크기로서 비교하고 출력을 위해 더 큰 크기의 데이터를 선택하는 비교/선택 회로(81)와; 투사 시간 데이터(SD1)에 투사 시간 정정 데이터(SCD1)로 곱하는 배율기 회로(82)와; 비교/선택 회로(81)로부터 선택 및 출력된 편향 안정 대기 시간 데이터에 배율기 회로의 출력 데이터를 가산하는 가산기 회로(83)와; 최대 값 검출 회로(65)에 의해 검출된 최대 값의 동작 처리 시간(동작 처리 주기 데이터(PCD))으로부터 배율기 회로(82)의 출력 데이터를 감산하는 감산기 회로(84)를 포함한다. 동일한 구성이 다른 컬럼에 대한 클록 생성 데이터 처리 회로에 적용된다.
클록 생성 데이터 처리 회로(751내지 75n)의 각각에서 가산기 회로(83)의 출력 데이터는, 대응 컬럼을 위한 노출 처리 주기에 대응하는 동작 처리 시간의 데이터로서 최대 값 검출 회로(65)에 제공된다. 감산기 회로(84)의 출력 데이터는, 각 대응 컬럼을 위한 블랭킹 시간을 나타내는 블랭킹 생성 데이터(BGD1내지 BGDn)로서 클록 생성 회로(63)에 제공된다.
다른 한 편으로, 클록 생성 회로(63)는, 최대 값 검출 회로(65)로부터 출력된 동작 처리 주기 데이터(PCD)에 기초한 동작 처리 클록(CK)을 생성하기 위한 카운터(91)와, 각 클록 생성 데이터 처리 회로(751내지 75n)로부터 출력된 블랭킹 생성 데이터(BGD1내지 BGDn)에 기초하여, 안정 대기 시간을 나타내는 블랭킹 신호(BS1내지 BSn)를 생성하기 위한 카운터(921내지 92n)를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 다중 컬럼 전자 빔 노출 장치의 구성에 따라, 각 컬럼에 하나가 제공되는 패턴 데이터 정정 제어기(641내지 64n) 각각은, 대응 컬럼의 특성에 따른 노출 데이터 상에서 정정 동작 처리를 수행하고, 이러한 처리에 기초하여 대응 컬럼에서 요구되는 노출 처리 주기에 대응하는 동작 처리 시간을 계산하며, 그후 최대 값 검출 회로(65)는 각 패턴 데이터 정정 제어기(64i)에 의해 계산된 동작 처리 시간 사이에서 최대 값을 검출하고, 이와 같이 검출된 최대 값의 동작 처리 시간(동작 처리 주기 데이터(PCD))에 기초하여 클록 생성 회로(63)는 동작 처리 클록(CK)을 생성한다. 동작 처리 클록(CK)은 각 패턴 데이터 정정제어기(64i)내의 정정 동작 처리 블록(도 3에서 72 내지 74로 도시된 회로로 구성된)에 제공된다. 즉, 각 컬럼을 위한 정정 동작 처리 블록은 동작 처리 클록(CK)에 응답함으로써 일치하여 동작한다. 이전에 기술한 바와 같이, 동작 처리 클록(CK)은, 각 컬럼에서 요구되는 노출 처리 주기에 대응하는 모든 동작 처리 시간 중에서 가장 긴 동작 처리 시간에 대응한다.
따라서, 컬럼 간의 제작 변동에 기인한 노출 처리 시간에서의 변동이 존재한다 할지라도, 동작 처리 클록(CK)은 모든 컬럼을 위한 정정 동작 처리 블록에 동일한 타이밍을 가지고 제공될 수 있다. 이것은 각 컬럼 사이의 제어의 완벽한 동기화를 달성하여, 노출을 위한 동일한 패턴을 동시에 모든 컬럼에서 투사하는 것을 가능케 한다. 결과적으로, 적절한 노출이 모든 컬럼에서 달성될 수 있고, 따라서 작업량이 개선된다.
상기 실시예는 블록 노출 방법을 예로 들어 기술되었지만, 본 발명의 목적으로부터 명백하듯이, 가변 직사각형 형상의 노출 방법 또는 블랭킹 구멍 배열(BAA) 노출 방법과 같은 다른 노출 방법에 동일하게 적용 가능함을 인식할 수 있을 것이다.
더욱이, 상기 실시예는 대전된 입자 빔으로서 전자빔을 사용하는 것으로 설명되었지만, 사용된 빔은 전자빔에만 국한되지 않고, 이온빔과 같은 다른 형태의 빔도 사용될 수 있음을 인식할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 대전된 입자 빔 노출 장치에 따라, 제작 변동에 기인하여 컬럼간의 노출 처리 시간에서의 변동이 존재할지라도, 제어의 완벽한 동기화가 모든 컬럼에 대해 달성될 수 있고, 따라서 동일한 패턴이 노출을 위해 동시에 모든 컬럼에 투사될 수 있다. 이것은 모든 컬럼에서 적절한 노출을 얻어 증가된 작업량을 달성한다.
상술한 본 발명의 유리한 효과를 요약하면, 본 발명은, 노출을 위해 샘플을 가로질러 대전된 입자 빔을 편향 및 주사시키는 편향/주사 수단을 각각 포함하는 다수의 컬럼을 구비하고, 노출 패턴 데이터에 따라 편향/주사 수단을 적절하게 동작시킴으로써 샘플 상에 패턴을 기록하는, 대전된 입자 빔 노출 장치를 제공하는데, 상기 장치는, 전체 대전된 입자 빔 노출 장치가 동작되는 동작 처리 클록을 생성하는 클록 생성기와; 패턴 데이터 정정 제어기로서, 각 제어기가 동작 처리 클록에 따라 대응 컬럼의 특성에 따른 노출 패턴 데이터 상에서 정정 동작 처리를 수행하고, 최종 정정 데이터를 대응 컬럼 내에 포함된 편향/주사 수단에 제공하기 위한 정정 동작 처리 블록과, 투사마다의 노출 시간, 안정 대기 시간, 및 정정 동작 처리에 기초하여 생성된 노출 시간 정정 값을 나타내는 데이터로부터 대응 컬럼 내에서 요구되는 노출 처리 주기에 대응하는 동작 처리 시간을 계산하기 위한 데이터 처리 블록을 구비하는, 패턴 데이터 정정 제어기와; 각 패턴 데이터 정정 제어기 내의 데이터 처리 블록에 의해 계산된 동작 처리 시간 사이에서 최대 값을 검출하기 위한 최대 값 검출기를 포함하는데, 클록 생성기는 최대 값 검출기에 의해 검출된 최대 값의 동작 처리 시간에 기초하여 동작 처리 클록을 생성한다.
상기 대전된 입자 빔 노출 장치에 있어서, 각 패턴 데이터 정정 제어기내의데이터 처리 블록은, 노출 시간을 나타내는 데이터에 노출 시간 정정 값을 나타내는 데이터로 곱하기 위한 배율기 회로와, 배율기 회로의 출력 데이터를 안정 대기 시간을 나타내는 데이터에 가산하고, 가산 결과를 나타내는 데이터를 동작 처리 시간을 나타내는 데이터로서 최대 값 검출기에 제공하기 위한 가산기를 포함한다.
상기 대전된 입자 빔 노출 장치에 있어서, 각 패턴 데이터 정정 제어기 내의 데이터 처리 블록은, 최대 값 검출기에 의해 검출된 최대 값의 동작 처리 시간을 나타내는 데이터로부터 상기 곱셈의 결과를 나타내는 데이터를 감산하고, 감산의 결과를 나타내는 데이터를 대응 컬럼을 위한 블랭킹 시간을 나타내는 데이터로서 클록 생성기에 제공하기 위한 감산기 회로를 더 포함하는데, 상기 클록 생성기는 데이터 처리 블록으로부터 제공된 블랭킹 시간을 나타내는 데이터에 기초하여 대응하는 컬럼에 제공하기 위한 블랭킹 신호를 생성한다.
상기 대전된 입자 빔 노출 장치에 있어서, 각 컬럼이 편향/주사 수단으로 대전된 입자 빔을 원하는 단면의 형태로 형상화시키기 위해 형성된 개구 패턴을 갖는 마스크에서 대전된 입자 빔을 편향시키기 위한 마스크 편향기와, 노출을 위해 샘플상에 투사된 대전된 입자 빔을 적은 편향 범위에 걸쳐 편향시키기 위한 부 편향기를 포함할 때, 안정 대기 시간을 나타내는 데이터는 마스크 편향기의 안정 대기 시간을 나타내는 제 1 데이터와, 부 편향기의 안정 대기 시간을 나타내는 제 2 데이터를 포함한다.
상기 대전된 입자 빔 노출 장치에 있어서, 각 패턴 데이터 정정 제어기 내의 데이터 처리 블록은 제 1 및 제 2 데이터를 크기로 비교하고, 안정 대기 시간을 나타내는 데이터로서 가산기 회로에 출력하기 위해 더 큰 크기의 데이터를 선택하기 위한 비교/선택 회로를 더 포함한다.
다양한 개선과 변경이 본 발명의 사상과 범주를 벗어남이 없이 이루어질 수 있음은 당업자에게는 자명할 것이다. 다음의 청구범위에 의해 표시되는 본 발명의 사상과 범주에 대해, 명세서와 실시예는 단지 예시적일 뿐이다.

Claims (5)

  1. 각각이 대전된 입자 빔을 노출을 위해 샘플을 가로질러 편형 및 주사시키는 다수의 컬럼을 구비하고, 노출 패턴 데이터에 따라 상기 편향/주사 수단을 적절하게 동작시킴으로써 상기 샘플 상에 패턴을 기록하는 대전된 입자 빔 노출 장치에 있어서,
    동작 처리 클록을 생성하기 위한 클록 생성기로서, 상기 동작 처리 클록에 따라 전체 대전된 입자 빔 노출 장치가 동작하는, 클록 생성기와,
    각 컬럼마다 하나의 패턴 데이터 정정 제어기로서, 동작 처리 클록에 따라 대응하는 컬럼의 특성에 따른 노출 패턴 데이터 상에서 정정 동작 처리를 수행하고, 대응하는 컬럼에 포함된 편향/주사 수단에 최종 정정 데이터를 제공하는 정정 동작 처리 블록과, 투사마다의 노출 시간을 나타내는 데이터, 안정 대기 시간 및 정정 동작 처리에 기초하여 생성된 노출 시간 정정 값에 기초하여, 대응하는 컬럼에서 요구되는 노출 처리 주기에 대응하는 동작 처리 시간을 계산하는 데이터 처리 블록을 각각 구비하는, 패턴 데이터 정정 제어기와,
    상기 패턴 데이터 정정 제어기 각각에서 상기 데이터 처리 블록에 의해 계산된 동작 처리 시간 사이에서 최대 값을 검출하기 위한 최대 값 검출기를 포함하는데,
    상기 클록 생성기는 상기 최대 값 검출기에 의해 검출된 최대 값의 동작 처리 시간에 기초하여 상기 동작 처리 클록을 생성하는, 대전된 입자 빔 노출 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 각 패턴 데이터 정정 제어기내의 상기 데이터 처리 블록은, 노출 시간을 나타내는 데이터를 노출 시간 정정 값을 나타내는 데이터로 곱하기 위한 배율기 회로와, 상기 배율기 회로의 출력 데이터를 안정 대기 시간을 나타내는 데이터에 가산하고, 가산 결과를 나타내는 데이터를 동작 처리 시간을 나타내는 데이터로서 최대 값 검출기에 제공하기 위한 가산기를 포함하는, 대전된 입자 빔 노출 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 각 패턴 데이터 정정 제어기 내의 상기 데이터 처리 블록은, 상기 최대 값 검출기에 의해 검출된 최대 값의 동작 처리 시간을 나타내는 데이터로부터 상기 곱셈의 결과를 나타내는 데이터를 감산하고, 상기 감산의 결과를 나타내는 데이터를 대응 컬럼을 위한 블랭킹 시간을 나타내는 데이터로서 상기 클록 생성기에 제공하기 위한 감산기 회로를 더 포함하는데,
    상기 클록 생성기는 상기 데이터 처리 블록으로부터 제공된 블랭킹 시간을 나타내는 데이터에 기초하여 대응하는 컬럼에 제공하기 위한 블랭킹 신호를 생성하는, 대전된 입자 빔 노출 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 대전된 입자 빔을 원하는 단면의 형태로 형상화시키기 위해 형성된 개구 패턴을 갖는 마스크에서 상기 대전된 입자 빔을 편향시키기 위한 마스크 편향기와, 노출을 위해 샘플 상에 투사된 대전된 입자 빔을 적은 편향범위에 걸쳐 편향시키기 위한 부 편향기를 각 컬럼이 편향/주사 수단으로서 포함할 때, 안정 대기 시간을 나타내는 상기 데이터는 상기 마스크 편향기의 안정 대기 시간을 나타내는 제 1 데이터와, 상기 부 편향기의 안정 대기 시간을 나타내는 제 2 데이터를 포함하는, 대전된 입자 빔 노출 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 각 패턴 데이터 정정 제어기 내의 상기 데이터 처리 블록은, 상기 제 1 및 제 2 데이터를 크기로 비교하고, 상기 안정 대기 시간을 나타내는 데이터로서 상기 가산기 회로에 출력하기 위해 더 큰 크기의 데이터를 선택하기 위한 비교/선택 회로를 더 포함하는, 대전된 입자 빔 노출 장치.
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