KR100982817B1

KR100982817B1 - 하전 입자 빔 묘화 장치 및 하전 입자 빔 묘화 방법

Info

Publication number: KR100982817B1
Application number: KR1020080064623A
Authority: KR
Inventors: 다까유끼 아베
Original assignee: 가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지
Priority date: 2007-07-06
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2010-09-16
Also published as: JP2009016647A; KR20090004730A; US8080809B2; JP5079410B2; US20090008568A1

Abstract

하전 입자 빔 묘화 장치는 하전 입자 빔을 조사하는 조사부와, 묘화 대상으로 되는 시료를 적재하는 스테이지와, 더미 시료의 묘화 영역의 실질적으로 전체면에 흩어진 보정하지 않고 묘화된 복수의 도형의 위치로부터 얻어지는 패턴 왜곡을 기초로, 묘화 대상으로 되는 상기 시료의 묘화 영역 내의 소 영역의 기준 위치를 보정하는 제1 보정부와, 상기 기준 위치가 보정된 보정 기준 위치를 기초로 하여 상기 하전 입자 빔을 편향하는 제1 편향기와, 상기 더미 시료의 패턴 왜곡을 기초로 상기 기준 위치를 보정하기 위한 보정식의 계수와 상기 기준 위치를 이용하여 상기 보정 기준 위치로부터 상기 소 영역 내의 임의 위치로의 상대 거리를 보정하는 제2 보정부와, 보정 후의 상대 거리를 기초로 하여 상기 제1 편향기에 의해 편향된 위치로부터 또한 상기 하전 입자 빔을 편향하는 제2 편향기를 구비한 것을 특징으로 한다.

스테이지, 묘화 장치, 편향기, 하전 입자 빔, 편향 제어 회로

Description

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

본 출원은 2007년 7월 6일 출원된 일본 특허 출원 제2007-178175호를 기초로 하여 그 우선권을 주장하고, 그것의 전체 내용은 본원에 참조로서 포함된다.

본 발명은 하전 입자 빔 묘화 장치 및 하전 입자 빔 묘화 방법에 관한 것으로, 예를 들어 서브 필드(SF) 내에서 발생되는 왜곡을 보정하는 묘화 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 따라서, 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, 전자선(전자 빔) 묘화 기술은 본질적으로 우수한 해상성을 갖고 있어 고정밀도의 원화 패턴의 생산에 이용된다.

도6은 가변 성형형 전자선 묘화 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도이다. 가변 성형형 전자선(EB : Electron beam) 묘화 장치는 이하와 같이 동작한다. 우선, 제1 조리개(410)에는 전자선(330)을 성형하기 위한 사각형 예를 들어 직사각형의 개구(411)가 형성되어 있다. 또한, 제2 조리개(420)에는 개구(411)를 통과한 전자선(442)을 원하는 사각 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, X방향으로 함)으로 연속적으로 이동하고 있다. 이와 같이 개구(411)와 가변 성형 개구(421)의 양쪽을 통과할 수 있는 사각 형상이 시료(340)의 묘화 영역에 묘화된다. 개구(411)와 가변 성형 개구(421)의 양쪽을 통과시켜 임의 형상을 작성하는 방식을 가변 성형 방식이라 한다.

여기서, 전자 빔 묘화 장치에서는 패턴의 위치 정밀도를 열화시키는 요인이 몇 개 존재한다. 예를 들어, 전자 광학계에서 발생되는 위치 정밀도의 열화, 스테이지 위치를 측정하기 위해 스테이지에 세팅된 미러의 경사나 왜곡, 혹은 시료로 되는 마스크의 휨이다. 특히, 미러의 경사나 왜곡, 혹은 마스크의 휨은 마스크 전체면에 걸쳐 완만하게 변화된다. 그로 인해, 이들의 왜곡 혹은 휨에 기인하여 마스크 전체면에 걸쳐 완만한 위치 오차(글로벌 위치 오차)가 발생한다. 여기서, 전자 빔 묘화 장치에서는 묘화 영역을 소 영역(SF : 서브 필드)으로 분할하여 SF마다 묘화를 행하는 것이 행해지고 있다. 종래, 묘화할 때에 상술한 SF의 기준 위치를 보정함으로써, 상술한 바와 같은 글로벌 위치 오차를 보정하는 것이 시도되고 있었 다(예를 들어, 일본 특허 제3197024호 공보 참조).

또한, 전자 빔 묘화 장치에서 제작한 마스크와 노광 장치를 이용하여 마스크 상의 패턴을 실리콘 웨이퍼 상에 전사할 때에는 노광 장치에 마스크를 세팅할 때에 왜곡이 발생한다. 예를 들어, EUV(Extreme UltraViolet)광을 이용하는 노광·전사 장치가 최근 연구되고 있지만, 노광·전사 장치 내부에서 마스크는 정전 척으로 고정되지만 그때에 마스크에 왜곡이 발생한다. 이 왜곡을 마스크 상에서 미리 보정할 필요가 있다. 이하에서는 이 노광·전사 장치 내부에서 발생하는 왜곡도 아울러 "왜곡"이라 하고, 또한 이 경우의 왜곡의 보정도 아울러 "왜곡 보정"이라 하는 것으로 한다.

도7a와 도7b는 종래의 왜곡 보정을 설명하기 위한 개념도이다. 도7a에 도시하는 바와 같이, 묘화 영역(20)에 왜곡 혹은 휨이 발생되어 있는 경우에, SF(22)의 중심(24)의 위치가 묘화 후에 도7b에 도시하는 바와 같은 직선 상에 위치하도록 중심(24)의 위치를 보정하고 있었다. 도7a에서는 보정 후의 위치 관계의 일례를 도시하고 있다. 즉, 여기서는 SF(22) 자체의 왜곡은 보정하지 않고, 각 SF(22)의 중심(24)의 좌표만 보정하고 있었다. 여기서는 일부의 SF(22a 내지 22d)와 그 중심(24a 내지 24d)을 도시하고 있다.

그러나 이 방법에서는 SF(22) 내부의 샷(shot) 위치에 모두 동일한 보정이 가해지게 된다. 그로 인해, 묘화 후에는 도7b에 도시하는 바와 같이 SF 내부의 왜곡 혹은 휨에 기인하는 오차가 남겨져 버리는 것과 같은 문제가 있었다. 그로 인해, 충분한 정밀도로의 보정을 행할 수 없었다.

최근의 패턴의 미세화에 따라서 SF 내부의 왜곡 혹은 휨에 기인하는 오차도 고정밀도로 보정하는 것이 요망되고 있고, 상술한 바와 같은 SF 위치를 보정하는 것만으로는 보정 정밀도로서는 불충분하게 되고 있는 것과 같은 문제가 있었다,

본 발명은 글로벌 위치 오차를 고정밀도로 보정하는 묘화 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 형태의 하전 입자 빔 묘화 장치는,

하전 입자 빔을 조사하는 조사부와,

묘화 대상으로 되는 시료를 적재하는 스테이지와,

더미 시료의 묘화 영역의 실질적으로 전체면에 흩어진 보정하지 않고 묘화된 복수의 도형의 위치로부터 얻어지는 패턴 왜곡을 기초로, 묘화 대상으로 되는 상기 시료의 묘화 영역 내의 소 영역의 기준 위치를 보정하는 제1 보정부와,

상기 기준 위치가 보정된 보정 기준 위치를 기초로 하여 상기 하전 입자 빔을 편향하는 제1 편향기와,

상기 더미 시료의 패턴 왜곡을 기초로, 상기 기준 위치를 보정하기 위한 보정식의 계수와 상기 기준 위치를 이용하여 상기 보정 기준 위치로부터 상기 소 영역 내의 임의 위치로의 상대 거리를 보정하는 제2 보정부와,

보정 후의 상대 거리를 기초로 하여 상기 제1 편향기에 의해 편향된 위치로부터 또한 상기 하전 입자 빔을 편향하는 제2 편향기를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 형태의 하전 입자 빔 묘화 방법은,

주 편향기 및 부 편향기의 2단의 편향기를 이용하여 하전 입자 빔을 편향함으로써 시료에 소정의 패턴을 묘화하는 하전 입자 빔 묘화 방법에 있어서,

더미 시료의 묘화 영역의 실질적으로 전체면에 흩어진 보정하지 않고 묘화된 복수의 도형의 위치로부터 얻어지는 패턴 왜곡을 기초로, 묘화 대상으로 되는 상기 시료의 묘화 영역 내의 주 편향기에 의해 편향되는 소 영역의 기준 위치를 보정하고,

상기 더미 시료의 패턴 왜곡을 기초로, 상기 기준 위치를 보정하기 위한 보정식의 계수와 상기 기준 위치를 이용하여, 상기 기준 위치가 보정된 보정 기준 위치로부터 상기 소 영역 내의 임의 위치로의 부 편향기에 의해 편향되는 상대 거리를 보정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 구성에 따르면, SF(소 영역)의 중심 좌표뿐만 아니라 SF 자체의 왜곡도 보정할 수 있으므로, 보다 고정밀도로 묘화하는 것이 가능하다.

<제1 실시 형태>

이하, 실시 형태에서는 SF 내의 임의 위치에 있어서의 왜곡 보정을 행하는 구성에 대해 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시 형태에서는 하전 입자 빔의 일례로서 전자 빔을 이용한 구성에 대해 설명한다. 단, 하전 입자 빔은 전자 빔에 한정되는 것은 아니며, 이온 빔 등의 다른 하전 입자를 이용한 빔이라도 상관없다.

도1은 제1 실시 형태에 있어서의 묘화 장치의 구성을 도시하는 개념도이다. 도1에 있어서, 묘화 장치(100)는 묘화부(150)와 제어부(160)를 구비하고 있다. 묘화 장치(100)는 하전 입자 빔 묘화 장치의 일례로 된다. 그리고 묘화 장치(100)는 시료(101)에 원하는 패턴을 묘화한다. 제어부(160)는 묘화 제어 회로(120), 레이저 측장계(130), 자기 디스크 장치(109), 편향 제어 회로(110), 디지털 아날로그 변환기(DAC)(122, 124) 및 증폭기(앰프)(132, 134)를 구비하고 있다. 묘화부(150)는 전자 경통(102), 묘화실(103)을 갖고 있다. 전자 경통(102) 내에는 전자총(201), 조명 렌즈(202), 제1 조리개(203), 투영 렌즈(204), 성형 편향기(205), 제2 조리개(206), 대물 렌즈(207), 부 편향기(212) 및 주 편향기(214)가 배치되어 있다. 또한, 묘화실(103) 내에는 이동 가능하게 배치된 XY 스테이지(105)가 배치되어 있다. 또한, XY 스테이지(105) 상에는 반사 미러(209)가 배치되어 있다. 또한, XY 스테이지(105) 상에는 시료(101)가 예를 들어 3점 지지로 적재되어 있다. 시료(101)로서, 예를 들어 웨이퍼에 패턴을 전사하는 노광용 마스크가 포함된다. 또한, 이 마스크는 예를 들어 아직 전혀 패턴이 형성되어 있지 않은 마스크 블랭크 스가 포함된다. 또한, 자기 디스크 장치(109)에는 묘화 데이터가 저장되어 있다. 또한, 편향 제어 회로(110) 내에서는 부 편향 연산부(112) 및 주 편향 연산부(114)가 배치되어 있다. 또한 묘화 제어 회로(120)는 묘화부(150) 및 편향 제어 회로(110)를 제어한다. 특히, 부 편향기(212) 및 주 편향기(214)는 편향 제어 회로(110)를 통해 제어된다. 여기서, 도1에서는 제1 실시 형태를 설명하기 위해 필요한 구성 부분에 대해 기재하고 있다. 묘화 장치(100)에 있어서 통상 필요한 그 밖의 구성이 포함되어도 상관없는 것은 물론이다.

또한, 부 편향 연산부(112) 및 주 편향 연산부(114)는 전기적인 회로에 의한 하드웨어에 의해 실시시켜도 상관없다. 혹은, 컴퓨터로 되는 부 편향 연산부(112)에서 그 기능의 처리를 실행시켜도 좋다. 혹은, 전기적인 회로에 의한 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 실시시켜도 상관없다. 혹은, 이러한 하드웨어와 펌웨어의 조합이라도 상관없다. 마찬가지로, 컴퓨터로 되는 주 편향 연산부(114)에서 그 기능의 처리를 실행시켜도 좋다. 혹은, 전기적인 회로에 의한 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 실시시켜도 상관없다. 혹은, 이러한 하드웨어와 펌웨어의 조합이라도 상관없다.

조사부의 일례로 되는 전자총(201)으로부터 나온 전자 빔(200)은 조명 렌즈(202)에 의해, 사각형 예를 들어 직사각형의 구멍을 갖는 제1 조리개(203) 전체를 조명한다. 여기서, 전자 빔(200)을 우선 사각형 예를 들어 직사각형으로 성형한다. 그리고 제1 조리개(203)를 통과한 제1 조리개 이미지의 전자 빔(200)은, 투영 렌즈(204)에 의해 제2 조리개(206) 상으로 투영된다. 이러한 제2 조리개(206) 상에서의 제1 조리개 이미지의 위치는 성형 편향기(205)에 의해 편향 제어되어 빔 형상과 치수를 변화시킬 수 있다. 그 결과, 전자 빔(200)은 성형된다. 그리고 제2 조리개(206)를 통과한 제2 조리개 이미지의 전자 빔(200)은 대물 렌즈(207)에 의해 초점을 맞추고, 편향 제어 회로(110)에 제어된 주 편향기(214) 및 부 편향기(212)에 의해 편향된다. 그 결과, 연속 이동하는 XY 스테이지(105) 상의 시료(101)의 원하는 위치에 조사된다. 여기서, 주 편향기(214)는 묘화하는 도형이 포함되는 SF의 기준 위치, 예를 들어 중심 위치로 전자 빔(200)을 편향한다. 부 편향기(212)는 SF의 기준 위치로부터 도형 위치로 편향된다. 측정부의 일례로 되는 레이저 측장계(130)는 레이저광을 반사 미러(209)에 조사하여, 반사 미러(209)로부터 반사되는 반사광을 수광한다. 이 조사광과 반사광에 의해 XY 스테이지(105)의 위치를 측정할 수 있다.

그러나 이 반사 미러(209)에 왜곡이 발생되어 있으면, 그만큼 측정되는 위치에 오차가 발생되게 된다. 반사 미러(209)는 시료(101) 및 시료(101)의 묘화 영역을 따라 시료(101) 이상의 길이를 갖고 있다. 그리고 그 왜곡은 반사 미러(209) 전체에 걸쳐 완만하게 변화되어 있는 경우가 많다. 그로 인해, 묘화 영역 전체가 그 왜곡의 영향을 받게 된다. 또한, 묘화되는 시료(101)가 예를 들어 EUV(Extreme UltraViolet)용의 마스크와 같은 경우 마스크의 휨도 오차의 요인이 된다. EUV광은 연(軟)X선(soft X-ray) 영역으로 구분되는 광으로 많은 물체에서 투과 흡수되기 때문에 이제는 투영 광학계를 형성할 수 없다. 그로 인해, EUV광을 이용한 노광 방법에 대해서는 반사 광학계가 제안되어 있다. 그로 인해, 사용되는 마스크도 종 래와 같이 투과광을 통과시키기 위해 주변을 3점 또는 4점으로 유지한다고 하는 방식이 아니라, 이면의 대부분을 평면으로 척(chuck) 고정하는 것이 시도되고 있다. 예를 들어, EUV용 마스크의 고정에는 정전 척이 이용된다. 이와 같이 EUV용 마스크는 묘화시에는 3점 또는 4점으로 유지되고, 노광시에는 이면의 대부분이 평면으로 척 고정되므로 묘화시의 3점 또는 4점으로 유지되었을 때의 마스크의 휨이 오차의 요인으로 된다. 본 제1 실시 형태에서는 이들 반사 미러(209)의 왜곡 혹은 시료(101)의 휨에 의한 오차를 SF 내의 임의 위치에서 보정한다.

도2는 제1 실시 형태에 있어서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타내는 흐름도이다. 도2에 있어서, 제1 실시 형태에 있어서의 묘화 방법은 묘화 데이터 처리 공정(S102)과, 주 편향 위치 보정 연산 공정(S302)과, D/A 변환 공정(S306)과, 부 편향 위치 보정 연산 공정(S402)과, D/A 변환 공정(S406)과, 묘화 공정(S502)과 같은 일련의 공정을 실시한다.

여기서, 우선 사용할 묘화 장치(100)의 반사 미러(209)의 왜곡에 기인하는 위치 오차량을 미리 측정해 둘 필요가 있다. 또한, 시료(101)가 EUV용 마스크인 경우에는 3점 지지에 의한 휨도 포함한 위치 오차량을 미리 측정해 둘 필요가 있다.

도3은 제1 실시 형태에 있어서의 더미 기판을 이용한 글로벌 위치 어긋남량을 측정하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다. 더미 기판(300)은 실제로 묘화하고자 하는 시료(101)와 동등한 크기 및 형상인 것을 이용하면 적합하다. 적어도 시료(101)와 동등 이상의 묘화 영역을 갖고 있는 것을 이용하면 좋다. 그리고 도3 에 도시하는 바와 같이, 시료(101)와 동일한 위치에 동일한 지지 방법, 예를 들어 3점 지지로 적재한다. 도1에서는 기재를 생략하였지만, 반사 미러(209)는 x 방향과 y 방향을 측정할 수 있도록 각각의 방향에 반사면을 갖고 있다. 그리고 더미 기판(300)의 묘화 영역의 대략 전체면에 흩어지도록 복수의 도형(302)을 묘화 장치(100)에서 묘화한다. 여기서는, xy 방향으로 피치 P로 복수의 도형(302)을 묘화한다. 예를 들어, 한 변이 1 ㎛인 정사각형의 도형을 xy 방향으로 각각 5 ㎜ 피치로 나열되도록 묘화하면 좋다. 한 변이 150 ㎜인 정사각형의 묘화 영역을 갖는 더미 기판(300)이면, xy 방향으로 각각 30개씩 나열하여 900개의 도형(302)을 묘화한다. 여기서, 도형(302)을 묘화할 때에는 묘화되는 영역이 전자 빔(200)의 편향 영역으로 들어가도록 XY 스테이지(105)를 이동시킬 필요가 있다. 그로 인해, 예를 들어 도3의 더미 기판(300)의 좌측 상부를 묘화할 때에는, x 방향 측정에는 반사 미러(209)의 A부 부근에, y 방향 측정에는 반사 미러(209)의 D부 부근에 각각 레이저광이 조사된다. 한편, 도3의 더미 기판(300)의 중앙부를 묘화할 때에는, x 방향 측정에는 반사 미러(209)의 B부 부근에, y 방향 측정에는 반사 미러(209)의 E부 부근에 각각 레이저광이 조사된다. 그리고 도3의 더미 기판(300)의 우측 하부를 묘화할 때에는, x 방향 측정에는 반사 미러(209)의 C부 부근에, y 방향 측정에는 반사 미러(209)의 F부 부근에 각각 레이저광이 조사된다. 이와 같이 묘화되는 부위에 따라 반사 미러(209)로의 조사 위치가 변화되게 된다. 그로 인해, 묘화된 복수의 도형(302)의 위치를 검사함으로써 반사 미러의 왜곡에 기인하는 위치 어긋남량을 측정할 수 있다. 여기서, 전자 광학계에서 발생되는 위치 정밀도의 열화를 보 정할 때에는, XY 스테이지(105) 상에 설치한 1부위의 마크를 전자 빔(200)으로 주사하여 그 위치 어긋남량을 측정하는 것이 행해진다. 그러나 이 경우이면 XY 스테이지(105)는 1부위에 멈추어 있으므로 반사 미러(209) 전체의 왜곡의 영향을 알 수 없다. 그 점, 본 실시 형태와 같이 더미 기판(300)의 묘화 영역의 대략 전체면에 흩어지도록 복수의 도형(302)을 묘화 장치(100)에서 묘화함으로써 반사 미러(209) 전체의 왜곡의 영향을 파악할 수 있다. 3점 지지에 의한 더미 기판(300)의 휨도 마찬가지로 묘화 영역의 대략 전체면에 흩어지도록 복수의 도형(302)을 묘화 장치(100)에서 묘화함으로써 휨의 영향을 파악할 수 있다. 묘화된 더미 기판(300)을 묘화 장치(100)와 동일한 지지 방법으로 검사하면 휨을 제외한 반사 미러(209) 전체의 왜곡의 영향을 파악할 수 있다. 묘화된 더미 기판(300)을 이면 전체가 평면이 되도록 척 고정하여 검사하면 휨분을 포함한 영향을 파악할 수 있다. 또한, 양자의 결과를 차분하면 휨분만큼의 영향을 파악할 수 있다.

도4는 제1 실시 형태에 있어서의 글로벌 위치 오차의 일례를 도시하는 도면이다. 시료(101)의 묘화 영역에 상술한 바와 같은 글로벌 왜곡 혹은 휨이 발생되어 있는 경우, 원하는 패턴(11)이, 패턴(10)으로 나타내는 바와 같은 왜곡이 발생된 패턴으로서 묘화되게 된다.

다음에, 글로벌 위치 오차의 보정 방법에 대해 설명한다. 좌표의 기준점(0, 0)을 마스크의 중심으로 한다. 설계 데이터로 시료 위치(X₀,Y₀)에 패턴을 묘화하면, 실제로는 시료(101) 상의 위치(X₁ ^*,Y₁ ^*)에 패턴이 형성되는 것으로 한다. 혹 은, 다른 장치(예를 들어, 광 스테퍼나 EUV 스테퍼)에서 이 시료를 이용하는 경우, 그 장치의 좌표계에서의 위치(X₁ ^*,Y₁ ^*)에 패턴이 형성되는 것으로 한다. 일례로서, 예를 들어 이 위치의 관계를 좌표에 관하여 3차까지 표현할 수 있다고 하면, (X₁ ^*,Y₁ ^*)은 (X₀,Y₀)으로 다음 식 (0-1) 및 식 (0-2)와 같이 나타내어진다.

여기서, 계수 A^*,B^*,…, D^* ₄,P^*,Q^* ₁,…, S^* ₄는 실험으로부터 구한다. 우선, 더미 기판(300)의 묘화 영역의 대략 전체면에 흩어진 복수의 도형(302)을 보정하지 않고 묘화하고, 형성된 그들 도형의 위치로부터 위치 어긋남(글로벌 위치 오차에 기인하는 패턴 왜곡)을 피팅하여 구한다.

반대로 시료(101)로 되는 마스크 상의 설계상의 위치 (X₀,Y₀)을 (X₁,Y₁)로 이동함으로써 위치 오차를 보정할 수 있는 것으로 하면, 다음 보정 관계식 (1-1) 및 식 (1-2)로 보정할 수 있다.

A 내지 D 및 P 내지 S는 3차 다항식의 계수이며, 이 계수의 값은 이 식을 (0-1), (0-2)에 대입하였을 때 X₁ ^*= X₀,Y₁ ^*= Y₀으로 되도록, 혹은 가능한 한 이 관계에 근접해지도록 정한다.

여기서, 임의의 SF(소 영역)에 대해 고려한다. 그 SF의 설계상의 기준 위치가 (X_0c,Y_0c)라고 한다. 여기서는, 예를 들어 SF의 중심을 SF의 기준 위치라고 한다. 단, SF의 기준 위치는 중심에 한정되는 것은 아니며, 그 외의 점을 기준 위치로 해도 좋다. 예를 들어, SF의 4 코너 중 어느 한쪽 혹은 SF의 무게 중심이라도 상관없다. 이 기준 위치를 위치(X_1c,Y_1c)로 이동시킴으로써 보정할 수 있어 그 위치가 시료 상, 설계대로 (X_0c,Y_0c)의 위치에 형성되는 것으로 한다. 그러면 (X_1c,Y_1c)는 식 (1-1) 및 식 (1-2)를 이용하여 다음 식 (2-1) 및 식 (2-2)와 같이 나타내어진다.

따라서, 주 편향기(214)가 편향하는 묘화 대상으로 되는 시료(101)의 묘화 영역 내의 SF의 중심 (X_0c,Y_0c)은 이러한 보정 파라미터 A, B₁,B₂,C₁,C₂,C₃,D₁,D₂,D₃,D₄ 및 P, Q₁,Q₂,R₁,R₂,R₃,S₁,S₂,S₃,S₄에 의해 위치(X_1c,Y_1c)로 보정할 수 있다. 위치 (X_1c,Y_1c)는 SF의 보정 기준 위치로 된다.

다음에, SF 내의 임의 위치(M)에 대한 글로벌 위치 오차 보정에 대해 설명한다. SF의 기준점 (예를 들어) 중심 위치로부터의 상대 위치(x₀,y₀)만큼 떨어진 위치를 고려한다. 기준 위치가 SF의 중심이고, 글로벌 위치 보정이 불필요하고 또한 광학 왜곡이 없는 경우에는 (x₀,y₀)는 서브 필드 중심으로부터의 편향량에 상당한다. 이 위치(M)는 설계상의 마스크 좌표로서는 (X_0c + x₀,Y_0c + y₀)으로 되므로, 보정 후의 마스크 상에서의 위치를 (X₁,Y₁)로 하면, (X, Y)는 식 (1-1) 및 식 (1-2)에서 X₀을 (X_0c + x₀)으로, Y₀을 (Y_0c + y₀)으로 치환한 것과 등가로 된다. 즉, 다음 식 (3-1) 및 식 (3-2)로 나타내어진다.

보정 후의 마스크 상에서의 위치 (x₁,y₁)이 그 SF의 보정 후의 중심 위치 (X_1c,Y_1c)로부터 상대 거리(x₁', y₁')만큼 떨어져 있다고 하면 (x₁', y₁')은 다음 식 (4-1) 및 식 (4-2)로 나타내어진다.

그리고 식 (4-1) 및 식 (4-2)에 식 (2-1) 및 식 (2-2)과 식 (3-1) 및 식 (3- 2)를 대입하면, 다음 식 (5-1) 및 식 (5-2)와 같이 나타낼 수 있다.

여기서, 번잡함을 피하기 위해 식 (4-1) 및 식 (4-2)의 우변을 각각 F(X_0c,x₀,Y_0c,y₀) 및 G(X_0c,x₀,Y_0c,y₀)이라 하는 것으로 한다. 즉, 다음 식 (6-1) 및 식 (6-2)와 같이 정의한다.

이들 함수는 x₀과 y₀에 대해 3차까지의 곱으로 다음 식 (7-1) 및 식 (7-2)와 같이 나타낼 수 있다.

그리고 이들 계수는 다음 식 (8-1) 내지 식 (8-20)과 같이 나타낼 수 있다.

따라서, 상술한 식 (7-1) 및 식 (7-2)를 계산함으로써 SF의 보정 후의 SF의 중심 위치 (X_1c,Y_1c)로부터 보정 후의 SF 내의 임의 위치 (x₁,y₁)로의 상대 거리 (x₁', y₁')을 연산할 수 있다. 이 계산에 의해, SF의 중심 위치 (X_1c,Y_1C)로부터 SF 내의 임의 위치로의 상대 거리 (x₀,y₀)을 보정할 수 있다. 이에 의해, SF 내의 임의 위치의 글로벌 왜곡을 보정할 수 있다. 여기서, 상대 거리 (x₁', y₁')를 계산할 때에, SF의 중심 위치 (X_0c,Y_0c)를 보정하기 위한 보정식의 계수와 중심 위치 (X_0c,Y_0c)를 이용하여, 중심 위치 (X_1c,Y_1c)로부터 SF 내의 임의 위치로의 상대 거리 (x₀,y₀)을 보정할 수 있다. 구체적으로는, 식 (8-1) 내지 식 (8-20)에 나타낸 바와 같이 식 (7-1) 및 식 (7-2)의 보정 파라미터 A', B₁', B₂', C₁', C₂', C₃', D₁', D₂', D₃', D₄' 및 P', Q₁', Q₂', R₁', R₂', R₃', S₁', S₂', S₃', S₄'는 SF의 보정 전의 SF의 중심 위치 (X_0c, Y_0c)와, 식 (1-1) 및 식 (1-2)의 보정 파라미터 A, B₁, B₂, C₁, C₂, C₃, D₁, D₂, D₃, D₄ 및 P, Q₁, Q₂, R₁, R₂, R₃, S₁, S₂, S₃, S₄를 이용하여 구할 수 있다.

여기서, 묘화 장치(100) 내부에서 서브 필드 내부의 글로벌 보정 후의 임의 위치 (x', y')에 빔을 조사할 때에는, 상술한 바와 같이 전자 광학계의 왜곡도 존재한다. 따라서, 반사 미러(209)의 왜곡 등 외에, 전자 광학계의 왜곡도 함께 보정함으로써 더욱 고정밀도의 묘화가 가능해진다. 따라서, 여기서는 전자 광학계의 왜곡 보정용 보정식의 계수에 또한 상술한 반사 미러(209)의 왜곡 등의 글로벌 보정용 보정식의 계수를 합성한다. 전자 광학계의 왜곡분을 보정하기 위한 보정 관계식은 이하의 식 (9-1) 및 식 (9-2)로 나타낼 수 있다.

식 (9-1) 및 식 (9-2)의 보정 파라미터 a, b₁, b₂, …, d₃, d₄ 및 p, q₁, q₂, …, s₃, s₄는 상술한 바와 같이 XY 스테이지(105) 상에 형성한 1부위의 마크를, 주 편향 영역 및 부 편향 영역 내에서 XY 스테이지(105)를 이동시킴으로써 복수의 위치에 세팅하고, 각 위치에서 전자 빔(200)을 주사하여 그 위치 어긋남량을 측정한다. 그리고 얻어진 복수의 위치 어긋남량을 피팅함으로써 구해 두면 좋다.

여기서, 식 (9-1) 및 식 (9-2)의 x', y'를 식 (6-1) 및 식 (6-2)를 사용하여 x₁', y₁'로 치환하면, 식 (9-1) 및 식 (9-2)는 다음 식 (10-1) 및 식 (10-2)과 같이 나타낼 수 있다.

즉, 식 (10-1) 및 식 (10-2)는 x₀, y₀에 관한 다항식이다. 여기서 4차 이상의 항을 미소량으로서 무시하고, x₀, y₀에 대해 다시 정리함으로써 다음 식 (11-1) 및 식 (11-2)와 같이 나타낼 수 있다.

이들 계수 a', b₁', b₂', …, d₃', d₄', 및 p', q₁', q₂', …, s₃', s₄'는 a, b₁, b₂, …, d₃, d₄, p, q₁, q₂, …, s₃, s₄, A', B₁', B₂', …, D₃', D₄', P', Q₁', Q₂', …, S₃', S₄'로 나타낼 수 있다. a', b₁', b₂', …, d₃', d₄'는 다음과 같이 된다.

(X_E의 계수에 관한 표현)

p', q₁', q₂', …, s₃', s₄'는 이 식을 이용하여 대칭성으로부터 이하와 같이 구할 수 있다.

또한, 다음 치환을 도입한다.

(치환 1)

여기서, α<ㅡ>β는 기호 α를 β로 치환하고, β는 α로 치환하는 것을 나타낸다. 이 치환을 식 (7-1)과 식 (7-2)에 실시하면, 식 (7-1)은 식 (7-2)로 되고 식 (7-2)는 식 (7-1)로 된다. 즉, (치환 1)에 의해 x'와 y'가 교환된다. 이것은 다음의 (치환 1)'에 나타내는 바와 같이 x'와 y'를 치환하는 효과를 갖는다.

(치환 1)'

또한 다음 치환을 고려한다.

(치환 2)

여기서 αㅡ>β는 α를 β로 치환하는 것을 나타낸다.

상기 (치환 1)' 즉 (치환 1)과 (치환 2)를 식 (9-1)에 실시하면, 식 (9-1)은 식 (9-2)로 된다.

식 (9-1)을 x₀과 y₀의 다항식으로 나타낸 것이 식 (11-1)이다. 그 계수가 a', b₁' …로 되지만, 식 (9-1)과 식 (9-2)에서는 x₀, y₀의 역할이 반대로 되어 있는 것을 고려하면, 이들 계수의 관계는 다음과 같이 된다.

(대응 1)

따라서, 상기 (X_E의 계수에 관한 표현)에 대해, (치환 1)과 (치환 2)를 실시하고 (대응 1)을 이용하면 (X_E의 계수에 관한 표현)이 얻어진다.

몇 개의 예를 나타낸다.

(예 1)

a' = a

(대응 1)에 의해 a'를 p'로 한다. (치환 2)에 의해 a를 p로 한다. 결과 p' = p가 얻어진다.

(예 2)

b₁' = b₁B₁' + b₂Q₂'

(대응 1)에 의해 b₁'을 q₂'로 한다. (치환 1)에 의해 B₁'을 Q₂'로 하고, 또한 Q₂'를 B₁'로 한다. (치환 2)에 의해 b₁을 p₁로 하고, b₂를 p₂로 한다.

p₂' = b₁Q₂' + b₂B₁'

이와 같이 하여 치환만으로 (X_E의 계수에 관한 표현)을 모두 구할 수 있다.

(Y_E의 계수에 관한 표현)

여기서, A', B₁', B₂', …, D₃', D₄', P', Q₁', Q₂', …, S₃', S₄'는 식 (8-1) 내지 식 (8-20)으로 나타내어진다. 즉, 마스크 전체에서의 글로벌 위치 오차를 보정하기 위한 계수, A, B₁, B₂ 등 및 서브 필드의 기준 위치(서브 필드 중심)의 마스크 좌표에서의 값(X_0c, Y_0c)에 의존한다. 즉, 서브 필드 내부에서의 광학계의 왜곡 보정 계수를 그 서브 필드의 마스크 좌표에서의 값에 따라 변경함으로써 광학계의 왜곡 보정에 더하여 글로벌 위치 오차 보정도 달성할 수 있다. 환언하면, 서브 필드 내부에서의 광학계의 왜곡 보정 계수를 그 서브 필드의 마스크 좌표에서의 값에 따라 제어함으로써 보다 정확한 위치 보정이 가능해진다. 따라서, 식 (11-1) 및 식 (11-2) 및 식 (11-1)과 식 (11-2)의 보정 파라미터 a', b₁', b₂', …, d₃', d₄' 및 p', q₁', q₂', …, s₃', s₄'를 부 편향 연산부(112)에 설정해 두면 좋다.

또한, SF의 기준 위치로 되는 중심 위치에 관해서도 마찬가지로 전자 광학계의 왜곡도 존재한다. 따라서, 반사 미러(209)의 왜곡 등 외에, 전자 광학계의 왜곡도 함께 보정함으로써 더욱 고정밀도의 묘화가 가능해진다. 따라서, 여기서는 전자 광학계의 왜곡 보정용 보정식의 계수에 또한 상술한 반사 미러(209)의 왜곡 등의 글로벌 보정분의 계수를 합성한다.

이 경우도 상기의 예와 동일하게 처리할 수 있다.

(X_0M, Y_0M)을 설계상의 필드의 중심 위치로 한다. 이 위치에 대해 글로벌 위치 보정을 행한 위치 (X_1M, Y_1M)는 식 (1-1)과 (1-2)를 이용하여 다음과 같이 나타내어진다.

스텝 및 리피트를 채용한 장치에서는, 광학 중심이 이 위치 (X_1M, Y_1M)으로 되도록 스테이지를 이동하고, 주 편향 편향기에 전압을 인가하고, (아래에서 설명하는 바와 같이) 빔을 편향하여 서브 필드를 설정하면 좋다. 한편, 스테이지 연속 이동 방식에서는 다음과 같이 처리를 행한다. 우선, 설계상의 기준 위치 (X_0M, Y_0M)의 서브 필드가 있었던 경우, 식 (12-1) 및 식 (12-2)에 따라서 (X_1M, Y_1M)을 산출해 둔다. 스테이지를 연속 이동하고 있는 동안 광학 중심의 위치(좌표값)를 레이저 간섭계로 검지할 수 있다. 이 좌표값이 (X_1M, Y_1M)으로 되었을 때, (아래에서 설명하는 바와 같이) 빔을 편향하여 서브 필드를 설정하면 좋다.

여기서, 설계상의 서브 필드 위치(기준 위치)를 마스크 상에서 (X_0c, Y_0c)로 한다. 이 위치에 대해 글로벌 위치 보정을 실시하여 위치 (X_1c, Y_1c)로 된다고 하면, 이 위치 (X_1c, Y_1c)는 식 (1-1) 및 식 (1-2)에 따라서 다음 식으로 나타내어진다.

묘화시의 주 편향기에 의한 편향량 (ΔX_1c, ΔY_1c)를 이하로 정의한다.

이것은 식 (12-1), 식 (12-2)를 이용하여 다음과 같이 나타내어진다.

설계상의 서브 필드의 기준 위치 (X_0c, Y_0c)와 설계상의 필드 중심 위치 (X_0M, Y_0M)의 차 (ΔX_0c, ΔY_0c)를 이하로 정의한다.

이 식 (16-1) 및 식 (16-2)와 식 (13-1) 및 식 (13-2)를 이용하여 식 (15-1) 및 식 (15-2)는 다음과 같이 변형된다.

식 (17-1) 및 식 (17-2)를 ΔX_0c 및 ΔY_0c에 대해 정리하면 다음과 같이 표현된다.

여기서, A'', … S''₄는 이하로 나타내어진다.

여기서 주 편향 왜곡을 보정하기 위해서는, 실제로 (ΔX_1c, ΔY_1c)만큼 서브 필드 위치(기준 위치)를 편향하기 위해서는 이것과 상이한 편향량을 편향기에 설정할 필요가 있다. 이 설정할 편향량을 (ΔX_2c, ΔY_2c)로 하고, ΔX_1c, ΔY_1c에 관하여 3차까지의 보정을 행하는 것으로 하면 보정식은 다음과 같이 나타내어진다.

여기서, a'', …, s''₄는 편향 왜곡 보정용 파라미터로, 전자 광학계에서의 주 편향 조정에 의해 얻어지는 값이다. 이 값은 상술한 바와 같이 XY 스테이지(105) 상에 형성한 1부위의 마크를, 주 편향 영역 내에서 XY 스테이지(105)를 이동시킴으로써 복수의 위치에 세팅하고, 각 위치에서 전자 빔(200)을 주사하여 그 위치 어긋남량을 측정한다. 그리고 얻어진 복수의 위치 어긋남량을 피팅함으로써 구해 두면 좋다.

여기서, 식 (1-1) 및 식 (1-2)의 ΔX_1c, ΔY_1c를 식 (18-1) 및 식 (18-2)를 사용하여 ΔX_0c, ΔY_0c로 치환하고, ΔX_0c, ΔY_0c에 대해 4차 이상의 항을 미소량으로서 무시하면, 식 (20-1) 및 식 (20-2)는 다음 식 (21-1) 및 식 (21-2)와 같이 나타낼 수 있다.

이들 계수 a''', …, s₄'''는 a'', …, s''₄, A'', …, S''₄로 나타낼 수 있다. 식 (18-1) 및 식 (18-2)는 식 (7-1) 및 식 (7-2)과 동일 형태, 식 (20-1) 및 식 (20-2)는 식 (9-1) 및 식 (9-2)와 동일 형태, 식 (21-1) 및 식 (21-2)는 식 (11-1) 및 식 (11-2)와 동일 형태이므로, 식 (11-1) 및 식 (11-2)의 계수 a''', …, s₄'''는 a'', …, s''₄의 표현은 위에서 구한 (X_E의 계수에 관한 표현)에서 각종 계수를 치환함으로써 얻어진다.

전자 광학계의 보정 계수 a'', …, s₄''뿐만 아니라, A'', …, S''₄, 즉 A, …, S에 의해 나타내어진다. 이에 의해 글로벌 위치 보정과 광학계의 왜곡 보정을 동시에 실현하고 있다.

이들 계수 a'', b₁'', b₂'', …, d₃'', d₄'' 및 p'', q₁'', q₂'', …, s₃'', s₄''는 a, b₁, b₂, …, d₃, d₄, p, q₁, q₂, …, s₃, s₄, A, B₁, B₂, …, D₃, D₄, P, Q₁, Q₂, …, S₃, S₄로 나타낼 수 있다.

즉, 마스크 전체에서의 글로벌 위치 오차를 보정하기 위한 A, B₁, B₂등의 계수 및 서브 필드의 기준 위치(서브 필드 중심)의 마스크 좌표에서의 값 (X_0c, Y_0c)에 의존한다. 즉, 서브 필드 내부에서의 광학계의 왜곡 보정 계수를 그 서브 필드의 마스크 좌표에서의 값에 따라 변경함으로써 광학계의 왜곡 보정에 더하여 글로벌 위치 오차 보정도 달성할 수 있다. 환언하면, 서브 필드 내부에서의 광학계의 왜곡 보정 계수를 그 서브 필드의 마스크 좌표에서의 값에 따라 제어함으로써 보다 정확한 위치 보정이 가능해진다. 따라서, 식 (12-1) 및 식 (12-2) 및 식 (12-1)과 식 (12-2)의 보정 파라미터 a'', b₁'', b₂'', …, d₃'', d₄'' 및 p'', q₁'', q₂'', …, s₃'', s₄''를 주 편향 연산부(114)에 설정해 두면 좋다.

이상과 같이, 이들 계수(보정 파라미터)와 보정식이 얻어졌으므로 묘화 장치(100)에서의 묘화 동작에 대해 이하에 설명한다.

S(스텝)102에 있어서, 묘화 데이터 처리 공정으로서 묘화 제어 회로(120)는 자기 디스크 장치(109)로부터 임의의 1개의 스트라이프분의 묘화 데이터를 판독한다. 그리고 판독한 묘화 데이터를 처리하여 실제로 전자 빔(200)을 샷(shot)할 때에 이용하는 장치 내 포맷의 데이터로 변환한다. 이 묘화 데이터에는 묘화되는 도형의 위치를 나타내는 좌표, 형태를 나타내는 도형 코드 및 도형 사이즈 등이 정의되어 있다. 그리고 변환된 데이터의 정보는 편향 제어 회로(110)에 출력된다.

S302에 있어서, 주 편향 위치 보정 연산 공정으로서 주 편향 연산부(114)는 묘화 데이터가 변환된 데이터를 입력하고, 묘화 데이터를 기초로 하여 묘화 대상으로 되는 시료(101)의 묘화 영역 내의 SF의 중심 위치를 보정한다. 주 편향 연산부(114)는 제1 보정부의 일례로 된다. SF의 중심 위치는 더미 기판(300)의 묘화 영역의 대략 전체면에 흩어진 보정하지 않고 묘화된 복수의 도형(302)의 위치로부터 얻어진 패턴 왜곡을 기초로 보정된다. 구체적으로는, 설정된 식 (12-1)과 식 (12-2)의 보정 파라미터 a'', b₁'', b₂'', …, d₃'', d₄'' 및 P'', q₁'', q₂'', …, s₃'', s₄''를 이용하여, 식 (12-1) 및 식 (12-2)를 계산함으로써 (X_E'', Y_E'')를 구한다. 이에 의해, SF의 중심 위치 (X_0c, Y_0c)에 대해 글로벌 위치 오차와 전자 광학계의 왜곡에 기인하는 위치 오차의 양쪽을 보정한다. 그리고 주 편향 연산부(114)는 계산된 보정 후의 SF의 중심 위치 (X_E'', Y_E'')로 편향하기 위한 디지털 편향량 을 DAC(124)에 출력한다. 여기서, 중심 위치 (X_E'', Y_E'')가 DAC(124)에 출력하기 위한 디지털 편향량으로 되도록 식 (12-1)과 식 (12-2)의 보정 파라미터를 구해 두면 적합하다. 즉, X_E'' 및 Y_E''는 편향용 DAC/AMP에의 입력값으로 하면 적합하다.

S306에 있어서, D/A(디지털 아날로그) 변환 공정으로서 DAC(124)는 계산된 SF의 중심 위치 (X_E'', Y_E'')로 편향하기 위한 디지털 편향량을 아날로그 편향량으로 변환한다.

S402에 있어서, 부 편향 위치 보정 연산 공정으로서 부 편향 연산부(112)는 묘화 데이터가 변환된 데이터를 입력하고, 묘화 데이터를 기초로 하여 보정 기준 위치로 되는 SF의 중심 위치 (X_1c, Y_1c)로부터 SF 내의 임의 위치로의 상대 거리 (x₀, y₀)을 보정한다. 부 편향 연산부(112)는 제2 보정부의 일례로 된다. 상대 거리 (x₀, y₀)는 더미 기판(300)의 패턴 왜곡을 기초로, SF의 중심 위치 (X_0c, Y_0c)를 보정하기 위한 보정식 (2-1)과 식 (2-2)의 계수와 중심 위치(X_0c, Y_0c)를 이용하여 보정된다. 구체적으로는, 설정된 식 (11-1)과 식 (11-2)의 보정 파라미터 a', b₁', b₂', …, d₃', d₄' 및 p', q₁', q₂', …, s₃', s₄'를 이용하여 식 (11-1) 및 식 (11-2)를 계산함으로써 (X_E, Y_E)를 구한다. 이에 의해, SF 내의 중심으로부터 그 SF 내의 임의 위치까지의 상대 거리 (x₀, y₀)에 대해 글로벌 위치 오차와 전자 광학계의 왜곡에 기인하는 위치 오차의 양쪽을 보정할 수 있다. 그리고 부 편향 연산 부(112)는 계산된 보정 후의 상대 거리 (X_E, Y_E)로 편향하기 위한 디지털 편향량을 DAC(122)에 출력한다. 여기서, 상대 거리 (X_E, Y_E)가 DAC(122)에 출력하기 위한 디지털 편향량으로 되도록 식 (11-1)과 식 (11-2)의 보정 파라미터를 구해 두면 적합하다. 즉, X_E 및 Y_E는 편향용 DAC/AMP에의 입력값으로 하면 적합하다.

S406에 있어서, D/A(디지털 아날로그) 변환 공정으로서 DAC(122)는 계산된 상대 거리 (X_E, Y_E)로 편향하기 위한 디지털 편향량을 아날로그 편향량으로 변환한다.

S502에 있어서, 묘화 공정으로서 묘화부(150)는 각 편향기용 아날로그 편향량을 기초로 하여 전자 빔(200)을 편향하여 시료(101)에 소정의 패턴을 묘화한다. DAC(124)에서 변환된 아날로그 편향량은 앰프(134)에서 증폭되어 주 편향기(214)에 주 편향 전압으로서 인가된다. 그리고 주 편향기(214)는 그 편향 전압에 의한 정전 작용에 의해 전자 빔(200)을 보정된 SF의 기준 위치가 편향한다. 이에 의해, SF의 기준 위치가 결정된다. 여기서는, 중심 위치 (X_E'', Y_E'')가 그 SF의 기준 위치로 된다. 그리고 DAC(122)에서 변환된 아날로그 편향량은 앰프(132)에서 증폭되어 부 편향기(212)에 부 편향 전압으로서 인가된다. 그리고 부 편향기(212)는 그 편향 전압에 의한 정전 작용에 의해 전자 빔(200)을 주 편향기(214)에 의해 편향된 위치로부터 또한 보정 후의 상대 거리만큼 떨어진 위치로 편향한다. 이에 의해, 원하는 도형을 묘화할 수 있다. 여기서는, 상대 거리 (X_E, Y_E)가 그 SF의 기준 위 치로부터 그 SF 내의 임의 위치까지의 상대 거리로 된다.

도5a와 도5b는 제1 실시 형태에 있어서의 글로벌 위치 오차에 대한 SF 보정을 설명하기 위한 개념도이다.

도5a에 도시하는 바와 같이, 패턴(10)에 왜곡 혹은 휨이 발생되어 있는 경우에, 상술한 주 편향 위치 보정에 의해 우선 그 내부의 SF(12)의 중심(14)의 위치가 묘화 후에 도5b에 나타내는 바와 같은 직선 상에 위치하도록 보정된다. 그리고 부 편향 위치 보정에 의해 SF(22) 자체의 왜곡도 묘화 후에 도5b에 도시하는 바와 같은 왜곡이 없는 정사각형 혹은 직사각형으로 되도록 보정된다. 본 실시 형태와 같이 각 SF(12)의 중심(14)의 좌표(기준 위치)뿐만 아니라 각 SF(12)의 임의 위치 좌표에 대해서도 보정함으로써, 도5b에 도시하는 바와 같이 SF 내부의 왜곡 혹은 휨에 기인하는 오차도 배제 혹은 저감할 수 있다. 여기서는, 도면 정면 좌측에 볼록하게 왜곡되는 패턴(10)에 대해 SF(12a) 내지 SF(12e)가 우측으로 볼록해지도록 보정함으로써, 묘화 후에는 도5b에 도시하는 바와 같이 어긋남이 없는 위치로 SF(12a) 내지 SF(12e)를 위치시킬 수 있다. 이에 의해, 충분한 정밀도로 보정을 행하는 것이 가능해진다.

이상과 같이, 부 편향시에는 부 편향 연산부(112)가 더미 시료(300)의 패턴 왜곡을 기초로, 상대 거리를 보정하기 위한 보정식 (7-1) 및 보정식 (7-2)의 계수와 전자 빔(200)의 광학계에 기인하는 상대 거리의 오차를 보정하기 위한 보정식 (9-1) 및 보정식 (9-2)의 계수를 합성한 계수를 이용하여 상대 거리를 보정한다. 이에 의해, 글로벌 위치 오차와 전자 광학계의 왜곡에 기인하는 위치 오차의 양쪽 을 보정할 수 있다.

환언하면, 더미 시료(300)의 패턴 왜곡을 기초로 기준 위치를 보정하기 위한 보정식의 계수와 기준 위치를 이용하여 보정 기준 위치로부터 소 영역 내의 임의 위치로의 상대 거리를 보정함으로써, 소 영역의 기준 위치뿐만 아니라 소 영역 내의 글로벌 위치 오차도 해소 혹은 저감한 위치에 묘화할 수 있다. 따라서, 글로벌 위치 오차를 고정밀도로 보정할 수 있다. 그 결과, 보다 고정밀도의 위치에 묘화할 수 있다.

이상의 설명에 있어서,「~부」 혹은「~ 공정」으로 기재한 것은, 컴퓨터로 동작 가능한 프로그램에 의해 구성할 수 있다. 혹은, 소프트웨어로 되는 프로그램뿐만 아니라 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 실시시켜도 상관없다. 혹은, 하드웨어와 펌웨어의 조합이라도 상관없다. 또한, 프로그램에 의해 구성되는 경우 프로그램은 자기 디스크 장치, 자기 테이프 장치, FD, CD, DVD, MO 혹은 ROM 등의 판독 가능한 기록 매체에 기록된다.

이상, 구체예를 참조하면서 실시 형태에 대해 설명하였다. 그러나 본 발명은 이들 구체예에 한정되는 것은 아니다. 상술한 설명에서는 전자 광학계의 왜곡 보정에 대해서도 동시에 행하도록 구성하였지만 이에 한정되는 것은 아니다. 각각 보정하는 공정 혹은 기능을 형성해도 좋다. 예를 들어, 글로벌 위치 보정을 먼저 행하고 나서 보정 후의 위치에 대해 전자 광학계의 왜곡 보정을 행하도록 해도 적합하다. 혹은, 그 반대라도 적합하다. 혹은, 정밀도는 떨어지지만, 전자 광학계의 왜곡 보정을 행하지 않고 글로벌 위치 보정만 행하는 경우를 배제하는 것은 아 니다. 이들의 경우에는, 식 (7-1) 및 식 (7-2)의 보정 파라미터 A', B₁', B₂', C₁', C₂', C₃', D₁', D₂', D₃', D₄' 및 P', Q₁', Q₂', R₁', R₂', R₃', S₁', S₂', S₃', S₄'와 식 (7-1) 및 식 (7-2)를 부 편향 연산부(112)에 설정해 두면 좋다. 마찬가지로, 식 (2-1) 및 식 (2-2)의 보정 파라미터 A, B₁, B₂, C₁, C₂, C₃, D₁, D₂, D₃, D₄ 및 P, Q₁, Q₂, R₁, R₂, R₃, S₁, S₂, S₃, S₄와 식 (2-1) 및 식 (2-2)를 주 편향 연산부(114)에 설정해 두면 좋다.

또한, 장치 구성이나 제어 방법 등 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않은 부분 등에 대해서는 기재를 생략하였지만, 필요하게 되는 장치 구성이나 제어 방법을 적절하게 선택하여 이용할 수 있다. 예를 들어, 묘화 장치(100)를 제어하는 제어부 구성에 대해서는 기재를 생략하였지만, 필요하게 되는 제어부 구성을 적절하게 선택하여 이용하는 것은 물론이다.

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

추가적인 이점 및 변경들은 해당 기술 분야의 숙련자들에게 용이하게 인지될 것이다. 따라서, 보다 넓은 관점에서의 본 발명은 본 명세서에 도시되고 설명된 특정 설명 및 대표적인 실시예에 한정되지 않는다. 따라서, 첨부된 청구범위 및 그와 균등물에 의해 한정된 일반적인 본 발명의 개념의 기술 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경들이 이루어질 수도 있다.

도1은 제1 실시 형태에 있어서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도.

도2는 제1 실시 형태에 있어서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타내는 흐름도.

도3은 제1 실시 형태에 있어서의 더미 기판을 이용한 글로벌 위치 어긋남량을 측정하는 방법을 설명하기 위한 개념도.

도4는 제1 실시 형태에 있어서의 글로벌 위치 오차의 일례를 도시하는 도면.

도5a와 도5b는 제1 실시 형태에 있어서의 글로벌 위치 오차에 대한 SF 보정을 설명하기 위한 개념도.

도6은 가변 성형형 전자선 묘화 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도.

도7a와 도7b는 종래의 왜곡 보정을 설명하기 위한 개념도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 묘화 장치, 101 : 시료, 102 : 전자 경통, 105 : XY 스테이지, 109 : 자기 디스크 장치, 110 : 편향 제어 회로, 112 : 부 편향 연산부, 114 : 주 편향 연산부, 122, 124 : 디지털 아날로그 변환기, 132, 134 : 증폭기, 150 : 묘화부, 160 : 제어부, 200 : 전자 빔, 201 : 전자총, 202 : 조명 렌즈, 203, 206 : 조리개, 204 : 투영 렌즈, 205 : 성형 편향기, 209 : 반사 미러, 300 : 더미 기판

Claims

하전 입자 빔을 조사하는 조사부와,

묘화 대상으로 되는 시료를 적재하는 스테이지와,

더미 시료의 묘화 영역의 전체면에 흩어진 보정하지 않고 묘화된 복수의 도형의 위치로부터 얻어지는 패턴 왜곡을 기초로, 묘화 대상으로 되는 상기 시료의 묘화 영역 내의 소 영역의 기준 위치를 보정하는 제1 보정부와,

상기 기준 위치가 보정된 보정 기준 위치를 기초로 하여 상기 하전 입자 빔을 편향하는 제1 편향기와,

상기 더미 시료의 패턴 왜곡을 기초로 상기 기준 위치를 보정하기 위한 보정식의 계수와 상기 기준 위치를 이용하여 상기 보정 기준 위치로부터 상기 소 영역 내의 임의 위치로의 상대 거리를 보정하는 제2 보정부와,

보정 후의 상대 거리를 기초로 하여 상기 제1 편향기에 의해 편향된 위치로부터 또한 상기 하전 입자 빔을 편향하는 제2 편향기를 구비한 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 묘화 장치.
제1항에 있어서, 상기 하전 입자 빔 묘화 장치는,

상기 스테이지 상에 상기 시료의 묘화 영역을 따라 상기 묘화 영역 이상의 길이로 배치되어 레이저광을 반사하는 미러와,

상기 레이저광을 조사하는 동시에 상기 미러로부터 반사된 레이저광을 수광 하고, 수광된 레이저광을 기초로 하여 상기 스테이지의 위치를 측정하는 측정부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 묘화 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 보정부는 또한 상기 하전 입자 빔의 광학계에 기인하는 상기 상대 거리의 오차를 보정하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 묘화 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 보정부는 상기 더미 시료의 패턴 왜곡을 기초로 상기 상대 거리를 보정하기 위한 보정식의 계수와 상기 하전 입자 빔의 광학계에 기인하는 상기 상대 거리의 오차를 보정하기 위한 보정식의 계수를 합성한 계수를 이용하여 상기 상대 거리를 보정하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 묘화 장치.
주 편향기 및 부 편향기의 2단의 편향기를 이용하여 하전 입자 빔을 편향함으로써 시료에 소정의 패턴을 묘화하는 하전 입자 빔 묘화 방법에 있어서,

더미 시료의 묘화 영역의 전체면에 흩어진 보정하지 않고 묘화된 복수의 도형의 위치로부터 얻어지는 패턴 왜곡을 기초로, 묘화 대상으로 되는 상기 시료의 묘화 영역 내의 주 편향기로 편향하는 소 영역의 기준 위치를 보정하고,

상기 더미 시료의 패턴 왜곡을 기초로 상기 기준 위치를 보정하기 위한 보정식의 계수와 상기 기준 위치를 이용하여, 상기 기준 위치가 보정된 보정 기준 위치 로부터 상기 소 영역 내의 임의 위치로의 부 편향기로 편향하는 상대 거리를 보정 하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 묘화 방법.