KR100961019B1

KR100961019B1 - 묘화 방법 및 하전 입자 빔 묘화 장치

Info

Publication number: KR100961019B1
Application number: KR1020080049036A
Authority: KR
Inventors: 히데까즈 다께꼬시
Original assignee: 가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지
Priority date: 2007-05-28
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2010-06-01
Also published as: US20080299490A1; JP2008294353A; TW200908089A; JP4996978B2; KR20080104981A; TWI363373B

Abstract

본 발명의 일 실시 형태의 하전 입자 빔 묘화 장치는 제1과 제2 마스크 기판을 나란히 적재하는 스테이지와, 하전 입자 빔을 이용하여 상기 제1 마스크 기판에 대해 제1 패턴을, 상기 제2 마스크 기판에 대해 상기 제1 패턴을 상보하는 제2 패턴을 묘화하는 묘화부를 구비한 것을 특징으로 한다.

하전 입자 빔 묘화 장치, 마스크 기판, 묘화부, 스테이지, 레지스트

Description

묘화 방법 및 하전 입자 빔 묘화 장치 {WRITING METHOD AND CHARGED PARTICLE BEAM WRITING APPARATUS}

본 발명은 묘화 방법 및 하전 입자 빔 묘화 장치에 관한 것으로, 특히 이중 패터닝(더블 패터닝 : Double Patterning) 혹은 이중 노광(더블 노광 : Double Exposure)에 이용하는 상보 패턴을 묘화하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 미세화의 진전을 담당하는 리소그래피 기술은 반도체 제조 프로세스 중에서도 유일 패턴을 생성하는 매우 중요한 프로세스이다. 최근, LSI의 고집적화에 수반하여 반도체 디바이스에 요구되는 회로선 폭은 해마다 미세화되고 있다. 이들 반도체 디바이스에 원하는 회로 패턴을 형성하기 위해서는, 고정밀도의 원화 패턴(레티클 혹은 마스크라고도 함)이 필요해진다.

여기서, 회로선 폭의 미세화에 수반하여, 보다 파장이 짧은 노광 광원이 요구되지만, 노광 광원이 되는, 예를 들어 ArF 레이저의 고수명을 위한 방법으로서, 최근, 이중 노광 기술과 이중 패터닝 기술이 주목되고 있다. 이중 노광은 레지스트가 도포된 웨이퍼에 2매의 마스크를 교체하면서 동일 영역에 계속해서 노광하는 방법이다. 그리고, 그 후에 현상 및 에칭 공정 등을 거쳐서 원하는 패턴을 웨이퍼 상에 형성한다. 한편, 이중 패터닝은 레지스트가 도포된 웨이퍼에 제1 마스크에서 노광하고, 현상 및 에칭 공정 등을 거친 후 다시 레지스트를 도포하여 제2 마스크에서 웨이퍼의 동일 영역에 노광하는 방법이다. 이들의 기술은 현재 기술의 연장에서 행할 수 있는 점에서 장점이 있다. 그리고, 이들의 기술에서는 웨이퍼 상에서 원하는 패턴을 얻기 위해 2매의 마스크가 필요해진다.

도9는 종래의 이중 패터닝용 마스크를 설명하기 위한 개념도이다.

도9에 도시한 바와 같이, 원하는 패턴(302)을 웨이퍼로 노광하기 위해서는, 포토마스크(300)에서는 해상도를 얻을 수 없으므로, 2개의 마스크로 나눌 필요가 있었다. 즉, 포토마스크(310)에 패턴(302)의 일부가 되는 패턴(312)을 형성하고, 포토마스크(320)에 패턴(302)의 남은 일부가 되는 패턴(314)을 형성하고 있었다. 그리고, 스테퍼나 스캐너 등의 노광 장치에 이들 2개의 포토마스크(310, 320)를 차례로 세트하여 각각 노광하고 있었다.

또한, 이들 포토마스크는 전자선(전자 빔) 묘화 장치에 의해 제조된다. 전자선(전자 빔) 묘화 기술은 본질적으로 우수한 해상성을 갖고 있어, 이들 고정밀도의 원화 패턴의 생산에 이용된다.

도10은 가변 성형형 전자선 묘화 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.

가변 성형형 전자선(EB : Electron beam) 묘화 장치는 이하와 같이 동작한다. 우선, 제1 어퍼쳐(410)에는 전자선(330)을 성형하기 위한 사각형, 예를 들어 직사각형의 개구(411)가 형성되어 있다. 또한, 제2 어퍼쳐(420)에는 개구(411)를 통과한 전자선(330)을 원하는 사각형 형상으로 성형하기 위한 가변 성형 개구(421) 가 형성되어 있다. 하전 입자 소스(430)로부터 조사되어 개구(411)를 통과한 전자선(330)은 편향기에 의해 편향된다. 그리고, 가변 성형 개구(421)의 일부를 통과하여 스테이지 상에 탑재된 시료에 조사된다. 스테이지는 묘화 중, 소정의 일방향(예를 들어, X 방향으로 함)으로 연속적으로 이동하고 있다. 이와 같이, 개구(411)와 가변 성형 개구(421)의 양쪽을 통과할 수 있는 사각형 형상이 시료(340)의 묘화 영역에 묘화된다. 개구(411)와 가변 성형 개구(421)의 양쪽을 통과시켜 임의 형상을 작성하는 방식을 가변 성형 방식이라고 한다.

이상과 같이 전자 빔 묘화 장치에 의해, 이중 노광용 복수의 포토마스크나 이중 패터닝 노광용 복수의 포토마스크가 제조된다. 여기서, 전자 빔 묘화 장치로 묘화하는 경우, 경시 변화로서 전자 빔의 빔 드리프트가 발생한다. 그로 인해, 상보 관계에 있는 마스크 패턴의 묘화 위치에 오차를 발생시켜 버리는 등의 문제가 있었다.

또한, 상술한 바와 같이, 이중 노광이나 이중 패터닝 노광에서는 노광할 때에 2매의 마스크를 교환할 필요가 있다. 그로 인해, 노광 장치에 세트할 때의 위치 정렬이 중요해졌다. 위치가 어긋나면 패턴의 겹침 오차(오버레이의 에러)가 발생한다. 이 오차가 패턴의 선폭 치수(CD)에 직접 영향을 미쳐 버리는 등의 문제가 있었다.

여기서, 이중 노광 기술이나 이중 패터닝과 다르게 패턴을 서로 겹치지 않는 멀티 노광용으로, x 방향의 패턴과 y 방향의 패턴을 1개의 마스크 상에 형성하는 등의 기술이 문헌에 개시되어 있다(예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제2007-72423 호 공보 참조).

상술한 바와 같이, 전자 빔의 빔 드리프트 때문에, 마스크 제조 단계에서 상보 관계에 있는 마스크 패턴의 묘화 위치에 오차를 발생시켜 버리는 등의 문제가 있었다. 그로 인해, 그 마스크를 사용한 노광 시에 오버레이의 에러가 발생하여 CD 오차가 생성되는 등의 문제가 있었다. 또한, 2매의 마스크를 교환할 때의 위치 정렬 오차에 의해서도 오버레이의 에러가 발생하여 CD 오차가 발생하는 등의 문제가 있었다.

본 발명은 오버레이 에러를 저감시키는 묘화 방법 및 묘화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일실시 형태의 묘화 방법은,

인접하는 제1과 제2 영역의 대응하는 각 위치가 동일한 소영역 내에 들어가도록 상기 제1과 제2 영역을 포함하는 영역을 단책(strip) 형상의 복수의 상기 소영역으로 가상 분할하고,

상기 소영역마다 상기 제1 영역에 대해 제1 패턴을, 상기 제2 영역에 대해 상기 제1 패턴을 상보하는 제2 패턴을 묘화하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시 형태의 묘화 방법은,

인접하는 제1과 제2 영역을 각각 복수의 소영역으로 가상 분할하고,

상기 제1 영역에 대해 제1 패턴을, 상기 제2 영역에 대해 상기 제1 패턴을 상보하는 제2 패턴을, 상기 제1과 제2 영역의 대응하는 2개의 소영역이 연속되도록 묘화하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시 형태의 하전 입자 빔 묘화 장치는,

제1과 제2 마스크 기판을 나란히 적재하는 스테이지와,

하전 입자 빔을 이용하여 상기 제1 마스크 기판에 대해 제1 패턴을, 상기 제2 마스크 기판에 대해 상기 제1 패턴을 상보하는 제2 패턴을 묘화하는 묘화부를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시 형태의 하전 입자 빔 묘화 장치는,

마스크 기판을 적재하는 스테이지와,

하전 입자 빔을 이용하여 상기 마스크 기판의 제1 영역에 대해 제1 패턴을, 상기 마스크 기판의 제1 영역과 인접하는 제2 영역에 대해 상기 제1 패턴을 상보하는 제2 패턴을 묘화하는 묘화부를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 오버레이 에러를 저감시키는 묘화 방법 및 묘화 장치를 제공할 수 있다.

이하, 실시 형태에서는 하전 입자 빔의 일례로서, 전자 빔을 이용한 구성에 대해 설명한다. 단, 하전 입자 빔은 전자 빔으로 한정되는 것이 아니라, 이온 빔 등의 다른 하전 입자를 이용한 빔이라도 상관없다.

(제1 실시 형태)

도1은 제1 실시 형태에 있어서의 묘화 장치의 구성을 도시하는 개념도이다.

도1에 있어서, 묘화 장치(100)는 전자 경통(102)과 묘화실(103)과 제어부(160)를 구비하고 있다. 묘화 장치(100)는 하전 입자 빔 묘화 장치의 일례가 된다. 그리고, 묘화 장치(100)는 2매의 마스크 기판(10, 20) 혹은 1매의 마스크 기판(12)에 원하는 복수의 상보 패턴을 묘화한다. 제어부(160)는 제어 회로(110), 데이터 처리 회로(120) 및 자기 디스크 장치(124, 126)를 구비하고 있다. 전자 경통(102)은 묘화부의 일례가 된다. 전자 경통(102) 내에는 전자 총(201), 조명 렌즈(202), 제1 어퍼쳐(203), 투영 렌즈(204), 편향기(205), 제2 어퍼쳐(206), 대물 렌즈(207) 및 편향기(208)가 배치되어 있다. 또한, 묘화실(103) 내에는 이동 가능하게 배치된 XY 스테이지(105)가 배치되어 있다. 또한, XY 스테이지(105) 상에는 2매의 마스크 기판(10, 20) 혹은 1매의 마스크 기판(12)이 배치되어 있다. 2매의 마스크 기판(10, 20) 혹은 1매의 마스크 기판(12)으로서, 이중 노광이나 이중 패터닝 노광용 포토마스크 기판이 포함된다. 이들 마스크 기판은, 예를 들어 아직 아무런 패턴이 형성되어 있지 않은 마스크 블랭크가 포함된다. 여기서, 도1에서는 제1 실시 형태를 설명하는데 필요한 구성 부분에 대해 기재하고 있다. 묘화 장치(100)에 있어서, 통상, 필요한 그 밖의 구성이 포함되어도 상관없는 것은 물론이다.

자기 디스크 장치(124)에는 묘화 데이터가 저장되어 있다. 그리고, 데이터 처리 회로(120)는 자기 디스크 장치(124)로부터 묘화 데이터를 판독하여 장치 내부 포맷의 샷 데이터로 변환 처리를 행한다. 그리고, 샷 데이터는 자기 디스크 장치(126)에 저장된다. 그리고, 이 샷 데이터를 기초로 하여, 제어 회로(110)가 전자 경통(102) 내나 묘화실(103) 내의 각 기기를 제어한다. 이하, 전자 경통(102) 내나 묘화실(103) 내의 동작에 대해 설명한다.

조사부의 일례가 되는 전자 총(201)으로부터 나온 전자 빔(200)은 조명 렌즈(202)에 의해 사각형, 예를 들어 직사각형의 구멍을 갖는 제1 어퍼쳐(203) 전체를 조명한다. 여기서, 전자 빔(200)을, 우선 사각형, 예를 들어 직사각형으로 성형한다. 그리고, 제1 어퍼쳐(203)를 통과한 제1 어퍼쳐 상의 전자 빔(200)은 투영 렌즈(204)에 의해 제2 어퍼쳐(206) 상에 투영된다. 이러한 제2 어퍼쳐(206) 상에서의 제1 어퍼쳐 상의 위치는 편향기(205)에 의해 편향 제어되어, 빔 형상과 치수를 변화시킬 수 있다. 그 결과, 전자 빔(200)은 성형된다. 그리고, 제2 어퍼쳐(206)를 통과한 제2 어퍼쳐 상의 전자 빔(200)은 대물 렌즈(207)에 의해 초점이 정렬되어 편향기(208)에 의해 편향된다. 그 결과, XY 스테이지(105) 상의 2매의 마스크 기판(10, 20)의 원하는 위치 혹은 1매의 마스크 기판(12)의 원하는 위치에 조사된다. XY 스테이지(105)의 동작은 연속 이동, 혹은 스탭 앤드 리피트 이동을 행한다. 즉, 묘화 장치(100)는 XY 스테이지(105)가 연속 이동하면서 묘화한다. 혹은, 묘화 장치(100)는 XY 스테이지(105)가 스탭 앤드 리피트 이동하면서 정지 중에 묘화한다.

여기서, 웨이퍼 등의 기판에는 이중 노광이나 이중 패터닝 노광용 포토마스크를 이용한 노광 장치에서 상보 패턴을 노광(전사)하게 된다. 또한, 노광 장치로 서는, 스캐너 장치라도 좋고, 스테퍼 장치라도 좋다. 그리고, 노광 장치의 노광 영역으로서, 스캐너 장치에서는, 예를 들어 20 ㎜ × 30 ㎜ 이상이 규정되어 있다. 그러나, 실제의 디바이스에서는 1개의 칩이 이 노광 영역 전체를 차지하는 경우는 희박하다. 그로 인해, 1개의 마스크에 복수개의 동일 칩을 형성할 수 있다.

도2는 제1 실시 형태에 있어서의 이중 노광(DE)용 포토마스크의 일례를 설명하기 위한 개념도이다.

복수개의 동일 칩이 형성된다고 하면, 도2에 도시한 바와 같이 포토마스크 기판(50)에는 칩 A로 나타내는 원하는, 예를 들어 4개의 패턴(52)이 형성되게 된다. 그러나, 노광 장치에서 사용하는 ArF 레이저 등의 광을 사용하는 경우, 그 상태에서는 해상도가 한계를 초과해 버린다. 그로 인해, 마스크 B가 되는 마스크 기판(10)과 마스크 C가 되는 마스크 기판(20)으로 나누게 된다. 그리고, 마스크 기판(10)에는 칩 B로 나타내는 원하는 4개의 패턴(22)이 형성된다. 그리고, 마스크 기판(20)에는 4개의 패턴(22)을 각각 상보하는 칩 C로 나타내는 원하는 4개의 패턴(24)이 형성된다. 이와 같이, 복수의 칩을 1매의 마스크에 갖게 함으로써 생산성을 향상시킬 수 있다. 이중 노광용 포토마스크에 대해서도 마찬가지이다.

도3은 제1 실시 형태에 있어서의 이중 노광(DE)용 포토마스크의 묘화 방법의 주요부 공정을 도시하는 흐름도이다.

S(스텝)102에 있어서, 마스크 세트 공정으로서, 묘화 대상이 되는 복수의 마스크 기판(10, 20)을 XY 스테이지(105) 상에 배치한다.

도4는 제1 실시 형태에 있어서의 스테이지 상에 배치된 마스크 기판의 상방 에서 본 상태를 나타내는 개념도이다.

도4에서는 XY 스테이지(105) 상에 2개의 마스크 기판(10, 20)이 나란히 적재되어 있는 상태를 나타내고 있다. 묘화 장치(100)의 묘화 방향이 x 방향인 경우에는 각 패턴의 상보되는 부분의 y 방향의 좌표를 맞추어 x 방향으로 나란히 적재하면 바람직하다.

S104에 있어서, 스트라이프 분할 공정으로서, 데이터 처리 회로(120)는 인접하는 마스크 기판(10, 20)의 대응하는 각 위치가 동일한 스트라이프(30)(소영역) 내에 들어가도록 마스크 기판(10, 20)의 묘화 영역을 포함하는 영역을 단책 형상의 복수의 스트라이프(30)로 가상 분할한다. 도4에서는 그 중 하나의 스트라이프(30)에 대해 도시하고 있다. 스트라이프(30)는 편향기(208)의 편향 가능한 폭으로 분할된다.

S106에 있어서, 묘화 공정으로서, 전자 경통(102) 내의 각 기기가 스트라이프(30)마다 전자 빔(200)을 이용하여 마스크 기판(10)에 대해 패턴(22)을, 마스크 기판(20)에 대해 패턴(22)을 상보하는 패턴(24)을 묘화한다. XY 스테이지(105)를 －x 방향으로 연속 이동하면서 편향기(208)로 전자 빔(200)을 스트라이프(30) 내의 원하는 위치로 편향해 감으로써 패턴을 묘화한다. XY 스테이지(105)가 －x 방향으로 연속 이동함으로써 상대적으로 x 방향으로 묘화되게 된다. 따라서, 마스크 기판(10)의 스트라이프(30) 내의 패턴이 묘화된 후, 계속해서 마스크 기판(20)의 스트라이프(30) 내의 패턴이 묘화되게 된다. 따라서, 마스크 기판(10, 20)의 대응하는 양 위치가 묘화될 때까지의 시간의 간격이 짧아진다. 즉, 마스크 기판(10)을 전부 묘화한 후 마스크 기판(20)을 묘화하는 경우에 비해 상보되는 각 패턴의 묘화 시각이 가까워진다. 그로 인해, 빔 드리프트의 경시 변화가 적은 상태로 양쪽을 묘화할 수 있다. 따라서, 위치 정밀도가 높은 상보하는 2개의 포토마스크를 제조할 수 있다. 그 결과, 그 상보하는 2개의 포토마스크를 사용하여 노광된 웨이퍼 등에서는 오버레이 에러를 저감시킬 수 있다. 바꿔 말하면, 마스크 기판(10, 20)을 XY 스테이지(105) 상에 나란히 적재함으로써, 상술한 바와 같은 묘화 방법을 적용할 수 있다.

이상과 같이, 제1 실시 형태에서는 인접하는 제1과 제2 영역의 대응하는 각 위치가 동일한 소영역 내에 들어가도록 제1과 제2 영역을 포함하는 영역을 단책 형상의 복수의 소영역으로 가상 분할하였다. 이에 의해, 인접하는 제1과 제2 영역의 대응하는 각 위치가 동일한 소영역 내에 들어가게 된다. 그리고, 소영역마다 제1 영역에 대해 제1 패턴을, 제2 영역에 대해 제1 패턴을 상보하는 제2 패턴을 묘화하도록 하였다. 이에 의해, 소영역마다 묘화되므로 제1과 제2 영역의 대응하는 양 위치가 묘화될 때까지의 시간의 간격이 짧아진다. 즉, 제1 영역을 전부 묘화한 후 제2 영역을 묘화하는 경우에 비해 묘화 시각이 가까워진다. 그로 인해, 빔 드리프트의 경시 변화도 적은 상태로 양쪽을 묘화할 수 있다. 따라서, 오버레이 에러를 저감시킬 수 있다.

(제2 실시 형태)

제1 실시 형태에서는 도4에 있어서 2개의 마스크 기판(10, 20)을 XY 스테이지(105) 상에 배열하는 구성에 대해 설명하였으나, 제2 실시 형태에서는, 또한 오 버레이 에러를 저감시킬 수 있는 포토마스크의 묘화 방법에 대해 설명한다. 상술한 바와 같이, 2개의 마스크 기판(10, 20)에 상보 패턴을 나누어 묘화하면, 노광 장치에서 마스크 교환이 필요해진다. 그로 인해, 묘화 위치 정밀도를 높였다고 해도 양 마스크를 교환할 때의 위치 어긋남을 회피하는 것은 곤란하다는 점에는 변함이 없다. 그로 인해, 겹침 오차가 남아 버린다. 그래서, 이하와 같이 이중 노광(DE)용 포토마스크를 제조한다. 또한, 장치 구성에 대해서는 도1과 마찬가지이다. 그리고, 묘화 방법의 각 주요부 공정에 대해서는 도3과 마찬가지이다.

S102에 있어서, 마스크 세트 공정으로서, 묘화 대상이 되는 1개의 마스크 기판(12)을 XY 스테이지(105) 상에 배치한다.

도5는 제2 실시 형태에 있어서의 스테이지 상에 배치된 마스크 기판의 상방에서 본 상태를 나타내는 개념도이다.

도5에 도시한 바와 같이, 1매의 마스크 기판(12) 상에 칩 B, C로 나타내는 상보하는 2개의 패턴(22, 24)의 양쪽을 형성한다. 1개의 마스크 기판(12)에 상보하는 2개의 패턴(22, 24)의 양쪽을 형성함으로써, 노광 장치에서의 마스크 교환에 의한 위치 어긋남을 회피할 수 있다. 묘화 장치(100)의 묘화 방향이 x 방향인 경우에는 2개의 패턴(22, 24)이 각 패턴의 상보되는 부분의 y 방향의 좌표를 맞추어 x 방향으로 나란히 적재되면 바람직하다.

여기서, 상술한 바와 같이 1개의 칩이 이 노광 영역 전체를 차지하는 경우는 희박하다. 그로 인해, 도5에 도시한 바와 같이 상보하는 2개의 마스크 패턴(22, 24)을 배열하여 배치할 수 있는 동시에, 예를 들어 복수개씩 배치할 수 있다. 도5 에서는 마스크 패턴(22, 24)을 2개씩 배치한 예를 나타내고 있다. 이와 같이 복수의 칩을 1매의 마스크에 갖게 함으로써 종래의 위치 어긋남을 회피하면서 더욱 생산성을 향상시킬 수 있다.

S104에 있어서, 스트라이프 분할 공정으로서, 데이터 처리 회로(120)는 인접하는 칩 B, C의 패턴(22, 24)의 대응하는 각 위치가 동일한 스트라이프(32)(소영역) 내에 들어가도록 패턴(22, 24)을 묘화하는 영역을 포함하는 영역을 단책 형상의 복수의 스트라이프(32)에 가상 분할한다. 도5에서는 그 중 1개의 스트라이프(32)에 대해 도시하고 있다. 스트라이프(32)는 편향기(208)의 편향 가능한 폭으로 분할된다.

S106에 있어서, 묘화 공정으로서, 전자 경통(102) 내의 각 기기가, 스트라이프(32)마다 전자 빔(200)을 이용하여 마스크 기판(12)에 대해 칩 B의 영역에 패턴(22)을, 칩 C의 영역에 대해 패턴(22)을 상보하는 패턴(24)을 묘화한다. XY 스테이지(105)를 －x 방향으로 연속 이동하면서 편향기(208)로 전자 빔(200)을 스트라이프(30) 내의 원하는 위치에 편향해 감으로써 패턴을 묘화한다. XY 스테이지(105)가 －x 방향으로 연속 이동함으로써 상대적으로 x 방향으로 묘화되게 된다. 따라서, 칩 B의 영역의 스트라이프(32) 내의 패턴이 묘화된 후, 계속해서 칩 C의 영역의 스트라이프(30) 내의 패턴이 묘화되게 된다. 따라서, 칩 B, C의 대응하는 양 위치가 묘화될 때까지의 시간의 간격이 짧아진다. 즉, 칩 B의 영역을 전부 묘화한 후 칩 C의 영역을 묘화하는 경우에 비해 상보되는 각 패턴의 묘화 시각이 가까워진다. 그로 인해, 빔 드리프트의 경시 변화가 적은 상태로 양쪽을 묘화할 수 있다. 따라서, 위치 정밀도가 높은 상보하는 2개의 칩 B, C를 제조할 수 있다. 그 결과, 그 상보하는 2개의 칩 B, C가 형성된 1개의 포토마스크를 사용하여 노광된 웨이퍼 등에서는 오버레이 에러를 저감시킬 수 있다.

이상과 같이, 제2 실시 형태에서도 제1 실시 형태와 마찬가지로 인접하는 제1과 제2 영역의 대응하는 각 위치가 동일한 소영역 내에 들어가도록 제1과 제2 영역을 포함하는 영역을 단책 형상의 복수의 소영역으로 가상 분할하였다. 이에 의해, 인접하는 제1과 제2 영역의 대응하는 각 위치가 동일한 소영역 내에 들어가게 된다. 그리고, 소영역마다 제1 영역에 대해 제1 패턴을, 제2 영역에 대해 제1 패턴을 상보하는 제2 패턴을 묘화하도록 하였다. 이에 의해, 소영역마다 묘화하므로 제1과 제2 영역의 대응하는 양 위치가 묘화될 때까지의 시간의 간격이 짧아진다. 즉, 제1 영역을 전부 묘화한 후 제2 영역을 묘화하는 경우에 비해 묘화 시각이 가까워진다. 그로 인해, 빔 드리프트의 경시 변화도 적은 상태로 양쪽을 묘화할 수 있다. 따라서, 오버레이 에러를 저감시킬 수 있다.

(제3 실시 형태)

제1 실시 형태에서는, 도4에 있어서 설명한 바와 같이 XY 스테이지가 연속 이동하는 연속 묘화인 경우에 대해 설명하였으나, 제3 실시 형태에서는 스탭 앤드 리피트 이동으로 묘화하는 이중 노광(DE)용 포토마스크의 묘화 방법에 대해 설명한다. 또한, 장치 구성에 대해서는 도1과 마찬가지이다. 그리고, 묘화 방법의 각 주요부 공정에 대해서는 스트라이프를 필드로 대체한 점 이외는 도3과 마찬가지이다.

도6은 제3 실시 형태에 있어서의 스테이지 상에 배치된 마스크 기판의 상방에서 본 상태를 나타내는 개념도이다.

도6에서는 제1 실시 형태와 마찬가지로 XY 스테이지(105) 상에 2개의 마스크 기판(10, 20)이 나란히 적재되어 있는 상태를 나타내고 있다. 묘화 장치(100)의 묘화 방향이 x 방향인 경우에는, 각 패턴의 상보되는 부분의 y 방향의 좌표를 맞추어 x 방향으로 나란히 적재되면 바람직하다.

S104에 있어서, 필드 분할 공정으로서, 데이터 처리 회로(120)는 인접하는 마스크 기판(10, 20)의 묘화 영역을 각각 복수의 필드(34)(소영역)로 가상 분할한다. 각 필드(34)는 편향기(208)의 편향 가능한 종횡 폭으로 정사각형 혹은 직사각형으로 분할된다. 도6에서는 그 중 y 방향으로 이동시키지 않고 종료할 수 있는 일련의 복수의 필드(34)에 대해 도시하고 있다.

S106에 있어서, 묘화 공정으로서, 전자 경통(102) 내의 각 기기가, 전자 빔(200)을 이용하여 마스크 기판(10)에 대해 패턴(22)을, 마스크 기판(20)에 대해 패턴(22)을 상보하는 패턴(24)을, 마스크 기판(10, 20)의 묘화 영역의 대응하는 2개의 필드(34)가 연속되도록 묘화한다. XY 스테이지(105)를 ±x 방향으로 스텝 이동시켜, 정지한 위치에서 편향기(208)에 의해 전자 빔(200)을 필드(34) 내의 원하는 위치에 편향함으로써 패턴을 묘화한다. 여기서는, 우선 마스크 기판(10) 내의 "1"로 나타내는 필드(34)를 묘화하면, 다음에 마스크 기판(20) 내의 "2"로 나타내 는 상보하는 필드(34)를 묘화한다. 그리고, 마스크 기판(10)으로는 복귀되지 않고, 이웃하는 마스크 기판(20) 내의 "3"으로 나타내는 필드(34)를 묘화한다. 다음에, 마스크 기판(10)으로 복귀되어, 마스크 기판(10) 내의 "4"로 나타내는 상보하는 필드(34)를 묘화한다. 그리고, 이웃하는 마스크 기판(10) 내의 "5"로 나타내는 상보하는 필드(34)를 묘화한다. 다음에, 마스크 기판(20) 내의 "6"으로 나타내는 상보하는 필드(34)를 묘화한다. 이와 같이, 상보 관계가 되는 대응하는 2개의 필드(34)를 계속해서 묘화하도록 스텝 위치를 설정한다. 즉, 마스크 기판(10) 내의 필드를 전부 묘화한 후 마스크 기판(20) 내의 필드를 묘화하는 경우에 비해 대응하는 2개의 필드의 묘화 시각이 가까워진다. 그로 인해, 빔 드리프트의 경시 변화도 적은 상태로 양쪽을 묘화할 수 있다. 따라서, 위치 정밀도가 높은 상보하는 2개의 포토마스크를 제조할 수 있다. 그 결과, 그 상보하는 2개의 포토마스크를 사용하여 노광된 웨이퍼 등에서는 오버레이 에러를 저감시킬 수 있다. 바꿔 말하면, 마스크 기판(10, 20)을 XY 스테이지(105) 상에 나란히 적재함으로써 상술한 바와 같은 묘화 방법을 적용할 수 있다.

이상과 같이, 제3 실시 형태에서는 인접하는 제1과 제2 영역을 각각 복수의 소영역으로 가상 분할하였다. 그리고, 제1 영역에 대해 제1 패턴을, 제2 영역에 대해 제1 패턴을 상보하는 제2 패턴을, 제1과 제2 영역의 대응하는 2개의 소영역이 연속되도록 묘화하였다. 이에 의해, 제1과 제2 영역의 대응하는 2개의 소영역이 연속되도록 묘화된다. 즉, 제1 영역을 전부 묘화한 후 제2 영역을 묘화하는 경우에 비해 대응하는 2개의 소영역의 묘화 시각이 가까워진다. 그로 인해, 빔 드리프 트의 경시 변화도 적은 상태로 양쪽을 묘화할 수 있다. 따라서, 오버레이 에러를 저감시킬 수 있다.

(제4 실시 형태)

제2 실시 형태에서는, 도5에 있어서 설명한 바와 같이 XY 스테이지가 연속 이동하는 연속 묘화의 경우에 대해 설명하였으나, 제4 실시 형태에서는 제3 실시 형태와 마찬가지로 스탭 앤드 리피트 이동으로 묘화하는 이중 노광(DE)용 포토마스크의 묘화 방법에 대해 설명한다. 또한, 장치 구성에 대해서는, 도1과 마찬가지이다. 그리고, 묘화 방법의 각 주요부 공정에 대해서는, 스트라이프를 필드로 대체한 점 이외는 도3과 마찬가지이다.

S(스텝)102에 있어서, 마스크 세트 공정으로서, 묘화 대상이 되는 1개의 마스크 기판(12)을 XY 스테이지(105) 상에 배치한다.

도7은 제4 실시 형태에 있어서의 스테이지 상에 배치된 마스크 기판의 상방에서 본 상태를 나타내는 개념도이다.

도7에서는 제2 실시 형태와 마찬가지로 XY 스테이지(105) 상에 1개의 마스크 기판(12)을 적재한다. 그리고, 이 1매의 마스크 기판(12) 상에 칩 B, C로 나타내는 상보하는 2개의 패턴(22, 24)의 양쪽을 형성한다. 1개의 마스크 기판(12)에 상보하는 2개의 패턴(22, 24)의 양쪽을 형성함으로써, 노광 장치에서의 마스크 교환에 의한 위치 어긋남을 회피할 수 있다. 묘화 장치(100)의 묘화 방향이 x 방향인 경우에는, 2개의 패턴(22, 24)이 각 패턴의 상보되는 부분의 y 방향의 좌표를 맞추어 x 방향으로 나란히 적재되면 바람직하다는 점은 제2 실시 형태와 마찬가지이다.

S104에 있어서, 필드 분할 공정으로서, 데이터 처리 회로(120)는 인접하는 칩 B, C의 묘화 영역을 각각 복수의 필드(34)(소영역)로 가상 분할한다. 각 필드(34)는 편향기(208)의 편향 가능한 종횡 폭으로 정사각형 혹은 직사각형으로 분할된다. 도7에서는 그 중 y 방향으로 이동시키지 않고 종료할 수 있는 일련의 복수의 필드(34)에 대해 도시하고 있다.

S106에 있어서, 묘화 공정으로서, 전자 경통(102) 내의 각 기기가, 전자 빔(200)을 이용하여 칩 B의 영역에 대해 패턴(22)을, 칩 C의 영역에 대해 패턴(22)을 상보하는 패턴(24)을, 칩 B, C의 묘화 영역의 대응하는 2개의 필드(34)가 연속되도록 묘화한다. XY 스테이지(105)를 ±x 방향으로 스텝 이동시켜, 정지한 위치에서 편향기(208)에 의해 전자 빔(200)을 필드(34) 내의 원하는 위치에 편향함으로써 패턴을 묘화한다. 여기서는, 우선 칩 B의 영역 내의 "1"로 나타내는 필드(34)를 묘화하면, 다음에 칩 C의 영역 내의 "2"로 나타내는 상보하는 필드(34)를 묘화한다. 그리고, 칩 B의 영역으로는 복귀되지 않고, 이웃하는 칩 C의 영역 내의 "3"으로 나타내는 필드(34)를 묘화한다. 다음에, 칩 B의 영역으로 복귀되어, 칩 B의 영역 내의 "4"로 나타내는 상보하는 필드(34)를 묘화한다. 그리고, 이웃하는 칩 B의 영역 내의 "5"로 나타내는 상보하는 필드(34)를 묘화한다. 다음에, 칩 C의 영역 내의 "6"으로 나타내는 상보하는 필드(34)를 묘화한다. 이와 같이, 상보 관계가 되는 대응하는 2개의 필드(34)가 계속해서 묘화되도록 스텝 위치를 설정한다. 즉, 칩 B의 영역 내의 필드를 전부 묘화한 후 칩 C의 영역 내의 필드를 묘화하는 경우에 비해 대응하는 2개의 필드의 묘화 시각이 가까워진다. 그로 인해, 빔 드리 프트의 경시 변화도 적은 상태로 양쪽을 묘화할 수 있다. 따라서, 위치 정밀도가 높은 상보하는 2개의 포토마스크를 제조할 수 있다. 그 결과, 그 상보하는 2개의 포토마스크를 사용하여 노광된 웨이퍼 등에서는 오버레이 에러를 저감시킬 수 있다.

이상과 같이, 제4 실시 형태에서도 제3 실시 형태와 마찬가지로 인접하는 제1과 제2 영역을 각각 복수의 소영역으로 가상 분할하였다. 그리고, 제1 영역에 대해 제1 패턴을, 제2 영역에 대해 제1 패턴을 상보하는 제2 패턴을, 제1과 제2 영역의 대응하는 2개의 소영역이 연속되도록 묘화하였다. 이에 의해, 제1과 제2 영역의 대응하는 2개의 소영역이 연속되도록 묘화된다. 즉, 제1 영역을 전부 묘화한 후 제2 영역을 묘화하는 경우에 비해 대응하는 2개의 소영역의 묘화 시각이 가까워진다. 그로 인해, 빔 드리프트의 경시 변화도 적은 상태로 양쪽을 묘화할 수 있다. 따라서, 오버레이 에러를 저감시킬 수 있다.

상술한 제2, 제4 실시 형태에 대해 묘화 장치(100)가 x 방향으로 묘화되는 것에 대해, 스캐너 장치가 y 방향으로 스캔하는 경우, 이하와 같이 묘화하면 적합하다.

도8의 (a)와 (b)는 마스크 기판을 회전시켜 방향을 바꾼 후 묘화하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.

스캐너 장치에서 노광(전사)하는 경우에는, 상보하는 2개의 패턴(22, 24)이 스캐너 장치의 스캔 방향(S)을 따라서 나란히 형성되면 바람직하다. 예를 들어, 도8의 (a)에 도시한 바와 같이 y 방향을 향해 스캔하는 경우에는, 패턴(22, 24)을 y 방향으로 나란히 하여 형성한다. 그리고, 스캔 방향과 직교하는 x 방향의 위치를 맞추어 놓는다. 이와 같이 배치함으로써, 스캔 중에 x 방향의 이동을 회피할 수 있다. 그러나, 이 상태에서의 위치 관계에서 묘화한 것에서는 묘화 장치(100) 내에서 패턴(22, 24)을 1개의 스트라이프 혹은 일련의 필드로 분할할 수 없다. 그래서, 도8의 (b)에 도시한 바와 같이, 마스크 기판(12)을 90° 회전시킴으로써, 상보하는 2개의 패턴(22, 24)을 묘화하기 위한 칩 B, C의 영역을 묘화 방향인 x 방향으로 배열할 수 있다. 회전 방향은 ±90°의 어떠한 방향이라도 상관없다.

이상, 구체예를 참조하면서 실시 형태에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이들 구체예로 한정되는 것은 아니다. 상술한 각 방법은 복수의 상보 패턴을 겹쳐서 노광하는 이중 노광용 포토마스크에 대해서도 마찬가지로 성립한다.

또한, 장치 구성이나 제어 방법 등 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않은 부분 등에 대해서는 기재를 생략하였으나, 필요해지는 장치 구성이나 제어 방법을 적절하게 선택하여 이용할 수 있다.

그 밖에, 본 발명의 요소를 구비하여 당업자가 적절하게 설계 변경할 수 있는 모든 묘화 방법 및 하전 입자 빔 묘화 장치는 본 발명의 범위에 포함된다.

도1은 제1 실시 형태에 있어서의 묘화 장치의 구성을 도시하는 개념도.

도2는 제1 실시 형태에 있어서의 이중 노광(DE)용 포토마스크의 일례를 설명하기 위한 개념도.

도3은 제1 실시 형태에 있어서의 이중 노광(DE)용 포토마스크의 묘화 방법의 주요부 공정을 도시하는 흐름도.

도4는 제1 실시 형태에 있어서의 스테이지 상에 배치된 마스크 기판의 상방에서 본 상태를 나타내는 개념도.

도5는 제2 실시 형태에 있어서의 스테이지 상에 배치된 마스크 기판의 상방에서 본 상태를 나타내는 개념도.

도6은 제3 실시 형태에 있어서의 스테이지 상에 배치된 마스크 기판의 상방에서 본 상태를 나타내는 개념도.

도7은 제4 실시 형태에 있어서의 스테이지 상에 배치된 마스크 기판의 상방에서 본 상태를 나타내는 개념도.

도8의 (a)와 (b)는 마스크 기판을 회전시켜 방향을 바꾼 후 묘화하는 방법을 설명하기 위한 개념도.

도9는 종래의 이중 패터닝용 마스크를 설명하기 위한 개념도.

도10은 종래의 가변 성형형 전자선 묘화 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 묘화 장치

102 : 전자 경통

103 : 묘화실

105 : XY 스테이지

110 : 제어 회로

120 : 데이터 처리 회로

124 : 묘화 데이터

126 : 샷 데이터

200 : 전자 빔

201 : 전자 총

202 : 조명 렌즈

203, 206 : 어퍼쳐

204 : 투영 렌즈

205, 208 : 편향기

207 : 대물 렌즈

Claims

이중 패터닝 또는 이중 노광에 사용되는 마스크 기판에 상보하는 패턴을 묘화하는 묘화 방법이며,

인접하는 제1과 제2 영역의 대응하는 각 위치가 동일한 소영역 내에 들어가도록 상기 제1과 제2 영역을 포함하는 영역을 단책 형상의 복수의 상기 소영역으로 가상 분할하고,

상기 소영역마다 상기 제1 영역에 대해 제1 패턴을, 상기 제2 영역에 대해 상기 제1 패턴을 상보하는 제2 패턴을 묘화하는 것을 특징으로 하는 묘화 방법.
이중 패터닝 또는 이중 노광에 사용되는 마스크 기판에 상보하는 패턴을 묘화하는 묘화 방법이며,

인접하는 제1과 제2 영역을 각각 복수의 소영역으로 가상 분할하고,

상기 제1 영역에 대해 제1 패턴을, 상기 제2 영역에 대해 상기 제1 패턴을 상보하는 제2 패턴을, 상기 제1과 제2 영역의 대응하는 2개의 소영역이 연속되도록 묘화하는 것을 특징으로 하는 묘화 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 영역은 제1 마스크 기판 상에 설치되고, 상기 제2 영역은 제2 마스크 기판 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 묘화 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1과 제2 영역은 1개의 마스크 기판 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 묘화 방법.
이중 패터닝 또는 이중 노광에 사용되는 마스크 기판에 상보하는 패턴을 묘화하는 하전 입자 빔 묘화 장치이며,

제1과 제2 마스크 기판을 나란히 적재하는 스테이지와,

하전 입자 빔을 이용하여 상기 제1 마스크 기판에 대해 제1 패턴을, 상기 제2 마스크 기판에 대해 상기 제1 패턴을 상보하는 제2 패턴을 묘화하는 묘화부를 구비한 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 묘화 장치.