KR101340564B1 - 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법 - Google Patents

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Abstract

광학계의 변형 등에 의한 멀티빔의 조사 위치의 이탈에 의한 패턴 형상 혹은 치수의 변동을 억제하는 묘화 장치를 제공한다. 묘화 장치(100)는 복수의 홀을 가지고, 복수의 홀을 전자빔의 일부가 각각 통과함으로써, 멀티빔을 형성하는 애퍼처 부재(203)와, 애퍼처 부재의 복수의 개구부를 통과한 멀티빔 중, 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행하는 블랭킹 플레이트(204)와, 복수의 홀 중 서로 상이한 홀을 통과한 복수의 빔끼리가 시료 상에서 나란하도록 묘화 처리를 제어하는 묘화 처리 제어부(18)와, 시료 상에서 나란한 각 빔의 샷 간격이 장소에 따라 상이할 경우, 최대 샷 간격이 소정의 양자화 치수로 혹은 소정의 양자화 치수로부터 소정의 범위 내에서 규정된 제어 그리드 간격 이하가 되도록 샷 간격을 조정하는 샷 간격 조정부(19)를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법{MULTI-CHARGED PARTICLE BEAM WRITING APPARATUS AND MULTI-CHARGED PARTICLE BEAM WRITING METHOD}
본 발명은, 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법에 관한 것으로, 예를 들면 멀티빔에 의한 복수의 조사 위치를 고 정밀화하는 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 미세화의 진전을 담당하는 리소그래피 기술은 반도체 제조 프로세스 중에서도 유일하게 패턴을 생성하는 매우 중요한 프로세스이다. 최근, LSl의 고 집적화에 수반하여, 반도체 디바이스에 요구되는 회로 선폭은 해마다 미세화되고 있다. 여기서, 전자선(전자빔) 묘화 기술은 본질적으로 뛰어난 해상성을 가지고 있어, 웨이퍼 등에 전자선을 사용하여 묘화하는 것이 행해지고 있다.
예를 들면, 멀티빔을 사용한 묘화 장치가 있다. 1 개의 전자빔으로 묘화할 경우에 비해 멀티빔을 이용함으로써 한 번에 많은 빔을 조사할 수 있으므로, 스루풋을 큰 폭으로 향상시킬 수 있다. 이러한 멀티빔 방식의 묘화 장치에서는, 예를 들면 전자총으로부터 방출된 전자빔을 복수의 홀을 가진 마스크에 통과시켜 멀티빔을 형성하고, 각각 블랭킹(blanking) 제어되고, 차폐되지 않았던 각 빔이 광학계로 축소되고, 편향기로 편향되어 시료 상의 원하는 위치로 조사된다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
이러한 멀티빔 방식의 묘화 장치에서는, 복수의 빔이 한 번에 조사되게 되는데, 이러한 복수의 빔의 조사 위치를 고 정밀도로 조정하는 것이 요구된다. 그러나, 광학계에는 원리적으로 필드 변형이 존재한다.
도 16은, 필드 변형의 일례를 설명하기 위한 개념도이다. 상술한 마스크의 소정의 피치(pitch)로 배치된 복수의 홀(A ~ H)을 통과하여 형성된 한 번에 조사되는 멀티빔(301(A ~ H))은, 이상적으로는 도 16(a)에 도시한 바와 같이, 시료(300)면 상에서 일정한 간격(k)으로 조사될 것이다. 그러나, 상술한 광학계의 변형 또는 멀티빔을 형성하는 홀의 간격의 배치 위치 이탈 등에 의해, 도 16(b)에 도시한 바와 같이, 각 빔의 간격(k1 ~ k7)이 장소에 따라 상이하다고 하는 문제가 있었다. 이러한 변형이 발생한 상태인 채로 패턴 형성하면, 형성되는 패턴 형상에 오차가 발생하여, 고 정밀도의 패턴의 묘화가 곤란해진다. 이러한 변형을 수정하기 위하여, 제조 정밀도로서 예를 들면, nm 이하(예를 들면, 0.1 nm)의 정밀도로 조정하기 위해서는 상당히 치밀한 설계가 필요해지고, 이 역시 현실적이지는 않다. 또한, 광학계의 설계에서 가령 고 정밀도로 설계할 수 있었다고 하더라도, 다른 설계 파라미터의 설정 범위에 제약이 존재한다. 이 때문에, 필드 변형을 수정하고자 하면, 이러한 다른 조건(예를 들면, 해상 성능, 초점 심도 등)의 최적화를 방해할 가능성도 있다. 또한, 변형을 줄이기 위하여 자장의 균일화를 도모하고자 하면, 예를 들면 거대한 경통이 필요해진다. 또한, 변형을 줄이기 위해서는 복잡한 보정 기구가 많이 필요해져, 장치에 과대한 부담을 주게도 된다. 또한, 묘화 장치의 제조 후에는 실제의 장치에서의 조정이 필요하지만, 변형을 수정하고자 해도, 묘화 처리의 파라미터가 복잡하게 서로 관계하여, 변형의 수정용의 파라미터가 독립 변수는 아니므로, 최적화가 곤란하거나, 할 수 있다 하더라도 다대한 시간이 걸린다.
특허 문헌 1: 일본특허공개공보 2006－261342호
상술한 바와 같이, 멀티빔 방식의 묘화 장치에서는, 복수의 빔이 한 번에 조사되게 되는데, 이러한 복수의 빔의 조사 위치를 고 정밀도로 조정하는 것이 요구된다. 멀티빔 방식에서는, 스테이지 이동하면서 제어 그리드 간격으로 래스터 스캔(raster scan) 방식에 의한 빔의 샷(shot)을 행하여, 상이한 성형홀을 통과한 빔끼리를 연결함으로써 원하는 도형 형상의 패턴을 형성하게 된다. 그러나, 광학계의 변형 등에 의해 샷 간격이 넓어지거나, 반대로 샷 간격이 좁아지면, 형성되는 패턴 형상에 오차가 발생하여, 고 정밀도의 패턴의 묘화가 곤란해진다.
도 17은, 변형에 의해 샷 간격이 제어 그리드 간격보다 넓어진 경우의 일례를 도시한 개념도이다. 복수의 홀(A ~ H)을 통과하여 형성된 멀티빔(A ~ H)을 사용하여 제어 그리드 간격으로 채우면, 이상적으로는 제어 그리드 간격으로 각 샷의 빔이 나란하게 된다. 그러나, 변형에 의해 한 번에 조사되는 멀티빔의 샷 간격이 대략 넓어질 경우, 이러한 멀티빔을 사용하여 제어 그리드 간격으로 샷을 채울 경우에도 제어 그리드 간격보다 각 샷 간격이 넓어진다. 이 상태에서는, 형성되는 패턴 형상 혹은 치수에 차이(오차)가 발생한다.
따라서 본 발명은, 상술한 문제점을 극복하고, 광학계의 변형 등에 의한 멀티빔의 조사 위치의 이탈에 의한 패턴 형상 혹은 치수의 변동을 억제하는 묘화 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일태양의 멀티 하전 입자빔 묘화 장치는,
시료를 재치(載置)하는 연속 이동 가능한 스테이지와,
하전 입자빔을 방출하는 방출부와,
복수의 개구부를 가지고, 복수의 개구부 전체가 포함되는 영역에 하전 입자빔의 조사를 받고, 복수의 개구부를 하전 입자빔의 일부가 각각 통과함으로써 멀티빔을 형성하는 애퍼처 부재와,
애퍼처 부재의 복수의 개구부를 통과한 멀티빔 중, 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행하는 복수의 블랭커와,
복수의 블랭커에 의해 빔 off 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐하는 블랭킹 애퍼처 부재와,
블랭킹 애퍼처 부재를 통과한 각 빔의 시료 상의 각각의 조사 위치에, 블랭킹 애퍼처 부재를 통과한 각 빔을 모아 편향하는 편향기와,
복수의 개구부 중 서로 상이한 개구부를 통과한 복수의 빔끼리가 시료 상에서 나란하도록 묘화 처리를 제어하는 묘화 처리 제어부와,
시료 상에서 나란한 각 빔의 샷 간격이 장소에 따라 상이할 경우, 최대 샷 간격이 소정의 양자화 치수로 혹은 소정의 양자화 치수로부터 소정의 범위 내에서 규정된 제어 그리드 간격 이하가 되도록 샷 간격을 조정하는 샷 간격 조정부
를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 멀티빔을 축소시키는 렌즈를 더 구비하고,
샷 간격 조정부는, 렌즈의 축소율을 가변 제어함으로써 샷 간격을 조정하면 적합하다.
혹은 샷 간격 조정부는, 묘화할 시의 스테이지의 이동 속도를 가변 제어함으로써 샷 간격을 조정하도록 해도 적합하다.
혹은 샷 간격 조정부는, 편향기의 스테이지의 이동 방향과 동일 방향의 편향량을 가변 제어함으로써 샷 간격을 조정하도록 해도 적합하다.
본 발명의 일태양의 멀티 하전 입자빔 묘화 방법은,
하전 입자빔을 방출하는 공정과,
복수의 개구부를 가지는 애퍼처 부재의 복수의 개구부 전체가 포함되는 영역에 하전 입자빔의 조사를 받고, 복수의 개구부를 하전 입자빔의 일부가 각각 통과함으로써 멀티빔을 형성하는 공정과,
복수의 개구부 중 서로 상이한 개구부를 통과한 복수의 빔끼리가 시료 상에서 나란하도록 묘화 처리를 진행시키는 공정과,
시료 상에서 나란한 각 빔의 샷 간격이 장소에 따라 상이할 경우, 최대 샷 간격이 소정의 양자화 치수로 혹은 소정의 양자화 치수로부터 소정의 범위 내에서 규정된 제어 그리드 간격 이하가 되도록 샷 간격을 조정하는 공정
을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일태양에 따르면, 광학계의 변형 등에 의한 멀티빔의 조사 위치의 이탈에 의한 패턴 형상 혹은 치수의 변동을 억제할 수 있다. 그 결과, 멀티빔으로 고 정밀도의 패턴을 묘화할 수 있다.
도 1은 실시예 1에서의 묘화 장치의 구성을 도시한 개념도이다.
도 2는 실시예 1에서의 애퍼처 부재의 구성을 도시한 개념도이다.
도 3은 실시예 1에서의 블랭킹 플레이트의 구성을 도시한 개념도이다.
도 4는 실시예 1에서의 묘화 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 실시예 1에서의 래스터 스캔의 묘화 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 실시예 1에서의 빔 간 피치의 n 배의 길이 스테이지 이동시킨 경우의 각 샷의 조사 위치의 일례를 보다 상세하게 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 실시예 1에서의 빔 간 피치의 n 배의 길이 스테이지 이동시킨 경우의 각 샷의 조사 위치의 다른 일례를 보다 상세하게 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 실시예 1에서의 빔 간 피치의 n 배의 길이 스테이지 이동시킨 경우의 각 샷의 조사 위치의 다른 일례를 보다 상세하게 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는 실시예 1에서의 빔 간 피치의 n 배의 길이 스테이지 이동시킨 경우의 각 샷의 조사 위치의 다른 일례를 보다 상세하게 설명하기 위한 개념도이다.
도 10은 실시예 1에서의 멀티빔 묘화 방법의 주요부 공정을 나타낸 흐름도이다.
도 11은 실시예 1에서의 제어 그리드보다 샷 간격이 넓어졌을 경우의 일례를 도시한 개념도이다.
도 12는 실시예 1에서의 샷 패턴끼리의 중첩 상태의 일례를 도시한 도이다.
도 13은 실시예 1에서의 샷 패턴의 중첩 상황과 조사량과의 관계를 설명하기 위한 개념도이다.
도 14는 실시예 1의 방법으로 묘화할 시의 각 위치에서의 도즈 프로파일의 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프이다.
도 15는 실시예 1에서의 샷 패턴의 중첩 상황과 조사량과의 관계를 설명하기 위한 다른 일례를 도시한 개념도이다.
도 16은 필드 변형의 일례를 설명하기 위한 개념도이다.
도 17은 변형에 의해 샷 간격이 제어 그리드 간격보다 넓어졌을 경우의 일례를 도시한 개념도이다.
이하, 실시예에서는, 하전 입자빔의 일례로서, 전자빔을 이용한 구성에 대하여 설명한다. 단, 하전 입자빔은 전자빔에 한정되지 않고, 이온 빔 등의 하전 입자를 이용한 빔이어도 상관없다.
실시예 1.
도 1은, 실시예 1에서의 묘화 장치의 구성을 도시한 개념도이다. 도 1에서, 묘화 장치(100)는 묘화부(150)와 제어부(160)를 구비하고 있다. 묘화 장치(100)는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치의 일례이다. 묘화부(150)는 전자 경통(102)과 묘화실(103)을 구비하고 있다. 전자 경통(102) 내에는 전자총(201), 조명 렌즈(202), 애퍼처 부재(203), 블랭킹 플레이트(204), 축소 렌즈(205), 제한 애퍼처 부재(206), 대물 렌즈(207), 편향기(208), 및 검출기(209)가 배치되어 있다. 묘화실(103) 내에는 XY 스테이지(105)가 배치된다. XY 스테이지(105) 상에는, 묘화 시에는 묘화 대상 기판이 되는 마스크 등의 시료(101)가 배치된다. 시료(101)에는, 반도체 장치를 제조할 시의 노광용 마스크, 혹은 반도체 장치가 제조되는 반도체 기판(실리콘 웨이퍼) 등이 포함된다. 또한 시료(101)에는, 레지스트가 도포된, 아직 아무것도 묘화되지 않은 마스크 블랭크스가 포함된다. XY 스테이지(105) 상에는, 또한 마크(106)와 위치 측정용의 미러(210)가 배치된다. 마크(106)는 예를 들면 십자형의 패턴에 의해 구성된다.
제어부(160)는 제어 계산기(110, 120), 메모리(121), 편향 제어 회로(130, 132), 렌즈 제어부(131), 디지털 / 아날로그 변환(DAC) 앰프(134, 136), 스테이지 구동부(137), 검출기(138), 스테이지 위치 측정부(139) 및 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(140, 142)를 가지고 있다. 제어 계산기(110, 120), 메모리(121), 편향 제어 회로(130, 132), 검출기(138), 스테이지 위치 측정부(139), 및 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(140, 142)는 도시하지 않은 버스를 개재하여 서로 접속되어 있다. 기억 장치(140)(기억부)에는 묘화 데이터가 외부로부터 입력되어 저장되어 있다.
제어 계산기(120) 내에는 측정부(10), 최대 조사량 연산부(12), 조사량 연산부(14), 조사량 제어부(16), 묘화 처리 제어부(18), 및 샷 간격 조정부(19)가 배치된다. 측정부(10), 최대 조사량 연산부(12), 조사량 연산부(14), 조사량 제어부(16), 묘화 처리 제어부(18), 및 샷 간격 조정부(19)와 같은 각 기능은, 전기 회로 등의 하드웨어로 구성되어도 되고, 이들의 기능을 실행하는 프로그램 등의 소프트웨어로 구성되어도 된다. 혹은, 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 구성되어도 된다. 측정부(10), 최대 조사량 연산부(12), 조사량 연산부(14), 조사량 제어부(16), 묘화 처리 제어부(18), 및 샷 간격 조정부(19)에 입출력되는 정보 및 연산 중의 정보는 메모리(121)에 그 때마다 저장된다.
여기서 도 1에서는, 실시예 1을 설명함에 있어서 필요한 구성을 기재하고 있다. 묘화 장치(100)에 있어서, 통상, 필요한 그 외의 구성을 구비하고 있어도 상관없다.
도 2는, 실시예 1에서의 애퍼처 부재의 구성을 도시한 개념도이다. 도 2(a)에서, 애퍼처 부재(203)에는, 세로(y 방향) m 열 X 가로(x 방향) n 열(m, n ≥ 2)의 홀(개구부)(22)이 소정의 배열 피치로 형성되어 있다. 도 2(a)에서는, 예를 들면, 512 x 8 열의 홀(22)이 형성된다. 각 홀(22)은, 모두 동일한 치수 형상의 직사각형 예를 들면 장방형 혹은 정방형으로 형성된다. 혹은, 동일한 외경의 원형이어도 상관없다. 여기서는, y 방향의 각 열에 대하여, x 방향으로 A부터 H까지의 8 개의 홀(22)이 각각 형성되는 예가 도시되어 있다. 이들 복수의 홀(22)을 전자빔(200)의 일부가 각각 통과함으로써, 멀티빔(20)이 형성되게 된다. 여기서는, 종횡(x, y 방향)이 모두 2 열 이상의 홀(22)이 배치된 예를 나타냈지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 종횡(x, y 방향) 중 어느 일방이 복수열이고 타방은 1 열뿐이어도 상관없다. 또한, 홀(22)의 배열의 방법은, 도 2(a)와 같이, 종횡이 격자 형상으로 배치되는 경우에 한정되지 않는다. 도 2(b)에 도시한 바와 같이, 예를 들면 종 방향(y 방향) 1 단째의 열과, 2 단째의 열의 홀끼리가, 횡 방향(x 방향)으로 치수(a)만큼 이동하여 배치되어도 된다. 마찬가지로, 종 방향(y 방향) 2 단째의 열과, 3 단째의 열의 홀끼리가, 횡 방향(x 방향)으로 치수(b)만큼 이동하여 배치되어도 된다.
도 3은, 실시예 1에서의 블랭킹 플레이트의 구성을 도시한 개념도이다. 블랭킹 플레이트(204)에는, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(22)의 배치 위치에 맞추어 통과 홀이 형성되고, 각 통과 홀에는 쌍이 되는 2 개의 전극(24, 26)의 조(블랭커)가 각각 배치된다. 각 통과홀을 통과하는 전자빔(20)은 각각 독립적으로 이러한 쌍이 되는 2 개의 전극(24, 26)에 인가되는 전압에 의해 편향된다. 이러한 편향에 의해 블랭킹 제어된다. 이와 같이, 복수의 블랭커가, 애퍼처 부재(203)의 복수의 홀(22)(개구부)을 통과한 멀티빔 중, 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행한다.
전자총(201)(방출부)으로부터 방출된 전자빔(200)은, 조명 렌즈(202)에 의해 대략 수직으로 애퍼처 부재(203) 전체를 조명한다. 애퍼처 부재(203)에는, 직사각형 예를 들면 장방형 혹은 정방형의 복수의 홀(개구부)이 형성되고, 전자빔(200)은, 모든 복수의 홀이 포함되는 영역을 조명한다. 이러한 애퍼처 부재(203)의 복수의 홀을 통과함으로써, 예를 들면 직사각형 형상의 복수의 전자빔(멀티빔)(20a ~ 20e)이 형성된다. 이러한 멀티빔(20a ~ 20e)은, 블랭킹 플레이트(204)의 각각 대응하는 블랭커 내를 통과한다. 이러한 블랭커는, 각각 개별적으로 통과하는 전자빔(20)을 편향한다. 그리고, 블랭킹 플레이트(204)를 통과한 멀티빔(20a ~ 20e)은 축소 렌즈(205)에 의해 축소되고, 제한 애퍼처 부재(206)에 형성된 중심의 홀을 향해 나아간다. 여기서, 블랭킹 플레이트(204)의 블랭커에 의해 편향된 전자빔(20)은, 제한 애퍼처 부재(206)(블랭킹 애퍼처 부재)의 중심의 홀로부터 위치가 이탈하여, 제한 애퍼처 부재(206)에 의해 차폐된다. 한편, 블랭킹 플레이트(204)의 블랭커에 의해 편향되지 않은 전자빔(20)은, 제한 애퍼처 부재(206)의 중심의 홀을 통과한다. 이러한 블랭커의 on / off에 의해 블랭킹 제어가 행해지고, 빔의 on / off가 제어된다. 이와 같이, 제한 애퍼처 부재(206)는 복수의 블랭커에 의해 빔 off 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐한다. 그리고, 빔 on이 되고 나서 빔 off가 될 때까지에 형성된, 제한 애퍼처 부재(206)를 통과한 빔에 의해 1 회분의 샷의 빔이 형성된다. 제한 애퍼처 부재(206)를 통과한 멀티빔(20)은, 대물 렌즈(207)에 의해 초점이 조정되고, 원하는 축소율의 패턴 이미지가 되어, 편향기(208)에 의해 제한 애퍼처 부재(206)를 통과한 각 빔(멀티빔(20) 전체)이 동일 방향으로 모아져 편향되고, 각 빔의 시료(101) 상의 각각의 조사 위치에 조사된다. 또한, 예를 들면 XY 스테이지(105)가 연속 이동하고 있을 때, 빔의 조사 위치가 XY 스테이지(105)의 이동에 추종하도록 편향기(208)에 의해 제어된다. 한 번에 조사되는 멀티빔(20)은, 이상적으로는 애퍼처 부재(203)의 복수의 홀의 배열 피치에 상술한 원하는 축소율을 곱한 피치로 나란하게 된다. 묘화 장치(100)는, 샷 빔을 연속하여 차례로 조사하는 래스터 스캔 방식으로 묘화 동작을 행하고, 원하는 패턴을 묘화할 시, 불필요한 빔은 블랭킹 제어에 의해 빔 off로 제어된다.
도 4는, 실시예 1에서의 묘화 동작을 설명하기 위한 개념도이다. 도 4(a)에 도시한 바와 같이, 시료(101)의 묘화 영역(30)은, 예를 들면 y 방향을 향해 소정의 폭으로 직사각형 형상의 복수의 스트라이프 영역(32)으로 가상 분할된다. 이러한 각 스트라이프 영역(32)은 묘화 단위 영역이 된다. 우선, XY 스테이지(105)를 이동시켜, 제1 번째의 스트라이프 영역(32)의 좌단, 혹은 더 좌측의 위치에 1 회의 멀티빔(20)의 조사로 조사 가능한 조사 영역(34)이 위치하도록 조정하고, 묘화가 개시된다. 제 1 번째의 스트라이프 영역(32)을 묘화할 시에는, XY 스테이지(105)를 예를 들면 -x 방향으로 이동시킴으로써, 상대적으로 x 방향으로 묘화를 진행시킨다. XY 스테이지(105)는 소정의 속도로 예를 들면 연속 이동시킨다. 제1 번째의 스트라이프 영역(32)의 묘화 종료 후, 스테이지 위치를 -y 방향으로 이동시켜, 제2 번째의 스트라이프 영역(32)의 우단, 혹은 더 우측의 위치에 조사 영역(34)이 상대적으로 y 방향에 위치하도록 조정하고, 이번에는 도 4(b)에 도시한 바와 같이, XY 스테이지(105)를 예를 들면 x 방향으로 이동시킴으로써, -x 방향을 향해 마찬가지로 묘화를 행한다. 제3 번째의 스트라이프 영역(32)에서는, x 방향을 향해 묘화하고, 제4 번째의 스트라이프 영역(32)에서는, -x 방향을 향해 묘화하는 것과 같이, 교호로 방향을 변경하면서 묘화함으로써 묘화 시간을 단축할 수 있다. 단, 이러한 교호로 방향을 변경하면서 묘화할 경우에 한정되지 않고, 각 스트라이프 영역(32)을 묘화할 시, 동일 방향을 향해 묘화를 진행시키도록 해도 상관없다. 각 스트라이프(32)를 묘화할 시, x 방향을 향해 XY 스테이지(105)가 이동하는 중, 편향기(208)에 의해 y 방향으로 각 샷이 차례로 이동하도록(스캔하도록) 편향하고, 샷 빔을 연속하여 차례로 조사하는 래스터 스캔 방식으로 묘화한다. 예를 들면, x 방향으로의 스캔 속도(스테이지 이동에 의함)와 y 방향으로의 스캔 속도가 1 : 1이면, 도 4(c)에 도시한 바와 같이, 애퍼처 부재(203) 중 하나의 홀(A)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴(36)은, 1 회째에 조사된 위치로부터 y 방향으로부터 －x 방향측으로 45 도의 각도의 방향(135 도의 방향)으로 차례로 이동하면서 조사된다. 마찬가지로, 애퍼처 부재(203) 중 하나의 홀(B)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴(36)은, 1 회째에 조사된 위치로부터 y 방향으로부터 －x 방향측으로 45 도의 각도의 방향으로 차례로 이동하면서 조사되게 된다. 애퍼처 부재(203)의 각 홀(C내지 H)을 통과한 각 빔에 의한 샷 패턴(36)도, 마찬가지로 각각 1 회째에 조사된 위치로부터 y 방향으로부터 －x 방향측으로 45 도의 각도의 방향으로 차례로 이동하면서 조사되게 된다. 이와 같이, 한 번에 조사되는 종횡 2 × 2의 빔으로 둘러싸이는 각 영역 내를 래스터 스캔 방식으로 묘화하게 된다. 종횡 2 × 2의 빔으로 둘러싸이는 각 영역은, 도면 중 하측의 가로 2 개의 빔 위치를 포함하고, 상측의 2 개의 빔 위치는, 당해 영역의 1 단 y 방향측의 영역에 포함된다.
도 5는, 실시예 1에서의 래스터 스캔의 묘화 동작을 설명하기 위한 개념도이다. 예를 들면, 애퍼처 부재(203)에 대하여 x 방향으로 8 개의 홀(A ~ H)이 형성되어 있을 경우, 한 번에 조사되는 x 방향으로 이웃하는 샷 패턴(36) 간을 스테이지가 이동하는 동안에, 한 번에 조사되는 종횡 2 x 2의 빔으로 둘러싸이는 각 영역 내를 복수회의 샷의 빔으로 조사한다. 예를 들면, 소정의 양자화 치수로 격자 형상으로 배치한 제어 그리드(AU : 어드레스 유닛)의 사이즈를 한 번에 조사되는 종횡 2 x 2의 빔으로 둘러싸이는 각 영역 내를 n AU x n AU가 되는 사이즈로 설정하고, 스테이지 이동 중, 이러한 종횡 2 x 2의 빔으로 둘러싸이는 각 영역을 AU(제어 그리드) 간격으로 n 회의 샷의 빔으로 조사한다. 여기서는, AU의 사이즈를 한 번에 조사되는 이상적인 종횡 2 x 2의 빔으로 둘러싸이는 각 영역 내를 8 AU x 8 AU가 되는 사이즈로 설정하고, 스테이지 이동 중, 이러한 종횡 2 x 2의 빔으로 둘러싸이는 각 영역을 AU마다 샷하고, 8 회의 샷의 빔으로 조사한다. 예를 들면, 홀(A)의 8 회째의 샷은, 옆의 홀(B)의 1 회째의 샷의 y 방향으로 7 AU만큼 이탈한 위치에 조사된다. AU마다 샷할 경우에, 애퍼처 부재(203) 중 하나의 홀(A)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴(36)에 대하여, x, y 방향으로 샷 패턴(36)끼리가 중첩되도록 조사한다. 여기서는, 예를 들면 빔 사이즈가 AU의 2 배가 되도록 설정하고 있다. 이 경우, x, y 방향으로 각각 1 / 2씩 샷 패턴(36)끼리가 중첩되도록 조사하게 된다.
도 6은, 실시예 1에서의 빔 간 피치의 n 배의 길이 스테이지 이동시켰을 경우의 각 샷의 조사 위치의 일례를 보다 상세하게 설명하기 위한 개념도이다. 도 6에서 원으로 둘러싸인 숫자 중 '1'은 애퍼처 부재(203)의 각 홀(A)을 통과한 빔에 의한 샷 위치를 나타낸다. 도 6에서, 원으로 둘러싸인 숫자 중 '2'는 애퍼처 부재(203)의 각 홀(B)을 통과한 빔에 의한 샷 위치를 나타낸다. 도 6에서, 원으로 둘러싸인 숫자 중 '3'은 애퍼처 부재(203)의 각 홀(C)을 통과한 빔에 의한 샷 위치를 나타낸다. 도 6에서, 원으로 둘러싸인 숫자 중 '4'는 애퍼처 부재(203)의 각 홀(D)을 통과한 빔에 의한 샷 위치를 나타낸다. 도 6에서 원으로 둘러싸인 숫자 중 '5'는 애퍼처 부재(203)의 각 홀(E)을 통과한 빔에 의한 샷 위치를 나타낸다. 도 6에서, 원으로 둘러싸인 숫자 중 '6'은 애퍼처 부재(203)의 각 홀(F)을 통과한 빔에 의한 샷 위치를 나타낸다. 도 6에서, 원으로 둘러싸인 숫자 중 '7'은 애퍼처 부재(203)의 각 홀(G)을 통과한 빔에 의한 샷 위치를 나타낸다. 도 6에서, 원으로 둘러싸인 숫자 중 '8'은 애퍼처 부재(203)의 각 홀(H)을 통과한 빔에 의한 샷 위치를 나타낸다. 또한 '11' 내지 '18'은 애퍼처 부재(203)의 각 홀(A ~ H)과는 Y 방향으로 1 단 상에 위치하는 다른 각 홀을 나타낸다. 또한, 사각으로 둘러싸인 위치는, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(A ~ H)의 위치를 나타낸다. 애퍼처 부재(203)의 각 홀(A ~ H)을 통과한 빔에 의한 각 샷 패턴(36)은, 이상적으로는 서로 빔 간 피치만큼 떨어진 위치에 각각 조사된다. 그리고, 빔 간 피치를 AU(제어 그리드) 간격으로 n 회(여기서는 8 회) 샷하면서 빔 간 피치의 n 배(여기서는 8 회)의 길이를 스테이지 이동시키면, 도 6에 도시한 바와 같이, 한 번에 조사되는 종횡 2 x 2의 빔으로 둘러싸이는 각 영역 내는, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(A ~ H)을 통과한 빔에 의한 각 샷 패턴(36)에 의해 전부 채워지게 된다. 묘화하고자 하는 패턴의 형상에 따라, 이러한 샷 중 불필요한 샷의 빔을 off로 하면, 나머지의 샷 패턴(36)을 연결함으로써 시료(101) 상에 원하는 형상의 패턴을 묘화할 수 있다.
도 6에서는, 스테이지 이동 방향을 ＋ X 방향으로 하고, 이와 직행하는 Y 방향으로 빔 전체를 스캔하도록 제어한다. 이 모습을 도 6의 우측에 개념적으로 화살표로 도시하고 있다. 또한, 애퍼처의 개구(홀) 위치의 하측에 스캔 개시의 타이밍을 T = 0을 기준으로 하여, T = － 6 ~ 7로 나타내고 있다. 도 6은, T = 0의 시점에서, 각 빔이 스캔을 개시하는 묘화 위치를 모식적으로 나타내고 있다. 본 예에서는, 스테이지의 ＋ X 방향 스테이지 이동에 맞추어 Y 스캔을 행함으로써, 묘화 위치가 상대적으로 － X 방향으로 이동하면서, 전면을 빔 샷으로 채운다. T = 0에서 0 회째의 Y 방향 스캔이 종료되면, 빔 위치는 옆의 빔의 1 AU(－ X 방향으로) 이탈한 곳에 있고, 여기로부터 1 회째(T = 1)의 스캔을 개시한다. 스테이지 이동 속도는, 1 회의 Y 스캔이 종료된 시점에서 빔 위치가 옆의 빔의 1 AU(－ X 방향으로) 이탈한 곳이 되도록 제어된다. Y 방향 상하의 빔에 대해서도 마찬가지로 묘화가 행해지고, AU 단위로 전면을 채우도록 빔 샷이 생성된다. 이들 빔 샷의 각각에 어느 정도의 조사량을 부여하는가에 따라 다양한 패턴이 묘화되게 된다.
도 7은, 실시예 1에서의 빔 간 피치의 n 배의 길이 스테이지 이동시킨 경우의 각 샷의 조사 위치의 다른 일례를 보다 상세하게 설명하기 위한 개념도이다. 도 7에서 원으로 둘러싸인 숫자와 애퍼처 부재(203)의 각 홀의 위치와의 관계는 도 6과 동일하다. 또한 '11' 내지 '18'은 애퍼처 부재(203)의 각 홀(A ~ H)과는 Y 방향으로 1 단 상에 위치하는 다른 각 홀을 나타낸다. 또한, 사각으로 둘러싸인 위치는, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(A ~ H)의 위치를 나타낸다. 도 7에서는, 도 6의 변형예를 나타낸다. 도 7의 예는, 도 6의 예에 대하여 X 방향의 스캔을 더 조합한 것이다.
0 회째(T = 0)의 Y 스캔이 종료되면, 이 도의 예에서는, 원점 위치(스캔 개시 위치)는 좌측의 홀을 통과한 빔의 0 회째(T = 0)의 스캔 개시 위치와 일치한다. 즉, 이와 같이 스테이지 속도를 제어한다. 좌측의 홀의 빔의 묘화 위치와 중첩되지 않도록, 1 회째(T = 1)의 스캔 개시 위치를 좌측(－ x 방향)으로 1 제어 유닛(1 AU)만큼 이동시켜(X 스캔하여) Y 스캔을 개시한다. 이러한 처리를 순차적으로 반복한다. T = 7의 시점에서의 스캔을 종료하면, X 방향의 편향량은 0로 되돌려, 다시 동일한 처리를 반복한다.
도 8은, 실시예 1에서의 빔 간 피치의 n 배의 길이 스테이지 이동시킨 경우의 각 샷의 조사 위치의 다른 일례를 보다 상세하게 설명하기 위한 개념도이다. 도 8에서는, 도 6의 새로운 변형예를 나타낸다. 도 8에서 원으로 둘러싸인 숫자와 애퍼처 부재(203)의 각 홀의 위치와의 관계는 도 6과 동일하다. 또한 '11' 내지 '18'은 애퍼처 부재(203)의 각 홀(A ~ H)과는 Y 방향으로 1 단 상에 위치하는 다른 각 홀을 나타낸다. 또한, 사각으로 둘러싸인 위치는, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(A ~ H)의 위치를 나타낸다. 도 8의 예에서는, Y 스캔을 스테이지 이동에 추종하여 대략 45° 방향으로 행한다. 그 결과, 도 8에 도시한 바와 같이, Y 스캔에 의한 조사 위치는 X 방향으로는 이동하지 않고, ＋ Y 방향으로 순차적으로 묘화되게 된다. 스테이지 이동 속도는, 1 회의 Y 스캔이 종료된 시점에서 빔 위치가 옆의 빔의 1 AU(－ x 방향으로) 이동한 곳이 되도록 제어된다. 이와 같이 묘화를 행하면, 각 빔의 조사 위치가 XY에 정렬한 묘화 위치로 할 수 있다.
도 9는, 실시예 1에서의 빔 간 피치의 n 배의 길이 스테이지 이동시킨 경우의 각 샷의 조사 위치의 다른 일례를 보다 상세하게 설명하기 위한 개념도이다. 도 9에서는, 도 8의 새로운 변형예를 나타낸다. 도 9에서, 원으로 둘러싸인 숫자와 애퍼처 부재(203)의 각 홀의 위치와의 관계는 도 6과 동일하다. 또한 '11' 내지 '18'은 애퍼처 부재(203)의 각 홀(A ~ H)과는 Y 방향으로 1 단 상에 위치하는 다른 각 홀을 나타낸다. 또한, 사각으로 둘러싸인 위치는, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(A ~ H)의 위치를 나타낸다. 도 9에는, 도 8의 예에 X 방향 스캔을 조합한 예를 나타낸다. Y 방향 스캔과 함께, 스테이지 속도에 추종하여 X 방향으로 이동하도록 묘화 위치를 차례로 제어하면, 묘화 위치는 차례로 Y 방향으로 이동한 위치에 묘화된다. 0 회째(T = 0)의 스테이지 이동에 추종한 Y 스캔이 종료되면, 이 도의 예에서는, 원점 위치(스캔 개시 위치)는 좌측의 홀을 통과한 빔의 0 번째(T = 0)의 스캔 개시 위치와 일치한다. 즉, 이와 같이 스테이지 속도를 제어한다. 좌측의 홀의 빔의 묘화 위치와 중첩되지 않도록, 1 회째(T = 1)의 스캔 개시 위치를 X 스캔에 의해 좌측(－ x 방향)으로 1 제어 유닛(1 AU)만큼 이동시켜 스테이지 이동에 추종한 Y 스캔을 개시한다. 이러한 처리를 순차적으로 반복한다. T = 7의 시점에서의 스캔을 종료하면, X 방향의 편향량은 0로 되돌려, 다시 동일한 처리를 반복한다. 여기서, 예를 들면 Y 방향의 스캔 속도를 더 변경하면, Y 방향의 샷 간격이 변경된다.
도 6 ~ 도 9에서 각 샷의 조사 위치의 일례를 나타낸 바와 같이, 스테이지 이동과 조합한 스캔의 방법은 다양하게 선택할 수 있다. Y 방향 스캔만으로 묘화하는 방법은 제어가 간단하다는 장점이 있지만, X 방향의 스캔이 없는 만큼 융통성이 부족하다. 한편, XY 양 방향의 스캔을 조합한 방법에는 보다 선택지가 있다는 장점이 있다. 예를 들면, 도 6 ~ 도 9의 예에서 나타낸 바와 같이, 스캔 방법을 전환하면 빔 간의 샷 수를 변경하여(제어 유닛을 변경하여) 묘화하는 것이 가능해진다. 이들은, 설계의 요구에 맞추어 선택되면 된다.
도 10은, 실시예 1에서의 멀티빔 묘화 방법의 주요부 공정을 나타낸 흐름도다. 도 10에서, 실시예 1에서의 멀티빔 묘화 방법은 변형 측정 공정(S102)과, 샷 데이터 생성 공정(S104)과, 샷 간격 조정 공정(S105)과, 최대 조사량 연산 공정(S106)과, 조사량 연산 공정(S108)과, 묘화 공정(조사량 제어 공정)(S110)과 같은 일련의 공정을 실시한다.
우선, 변형 측정 공정(S102)으로서, 묘화 처리를 실행하기 전에, 전처리로서 측정부(10)는, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(A ~ H)을 통과한 멀티빔(20)에 의한 각 샷 패턴(36)의 변형량을 측정한다. 구체적으로, 우선 1 개의 홀(예를 들면, 홀(A))을 통과한 빔의 편향 가능 범위 내에 마크(106)가 위치하도록 XY 스테이지를 이동시킨다. 그리고, 이러한 홀(예를 들면, 홀(A))을 통과한 빔을 편향기(208)로 편향하면서 XY 스테이지(105) 상의 마크(106)를 스캔(주사)한다. 이러한 측정 중의 하나의 홀(예를 들면, 홀(A)) 이외의 홀을 통과하는 빔은 블랭킹에 의해 빔 off로 하면 된다. 그리고, 스캔 동작하고 있는 동안의 반사 전자 또는 2 차 전자를 검출기(138)로 검출한다. 검출된 반사 전자 또는 2 차 전자의 측정 데이터는, 측정부(10)에 출력된다. 또한, 스테이지 위치 측정부(139)는 레이저를 미러(210)에 조사하고, 반사된 레이저광을 수광하여 XY 스테이지(105)의 위치를 측정한다. 스테이지 위치 측정부(139)에 의해 이러한 스캔을 행했을 시의 스테이지 위치가 측정되고, 측정 결과는 측정부(10)에 출력된다. 측정부(10)는, 측정된 스테이지 위치로부터 상정되는 마크 위치와, 검출된 반사 전자 또는 2 차 전자의 측정 데이터로부터 상정되는 마크 위치와의 차를 측정하고, 이러한 홀(예를 들면, 홀(A))을 통과한 빔에 의한 샷 패턴(36)의 변형량을 측정한다. 나머지의 홀에 대해서도, 1 개씩 마찬가지로 측정하고, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(A ~ H)을 통과한 멀티빔(20)에 의한 각 샷 패턴(36)의 변형량을 측정한다. 여기서는, y 방향 1 단분(홀(A ~ H))만 기재하고 있지만, 종횡 m x n 개의 홀을 통과하는 멀티빔(20)에 대하여, 각각의 홀을 통과하는 빔에 의한 각 샷 패턴(36)의 변형량을 측정한다. 측정된 변형량은 기억 장치(142)에 저장된다. 그리고, 묘화 처리가 개시된다.
샷 데이터 생성 공정(S104)으로서, 묘화 데이터 처리부로서 기능하는 제어 계산기(110)는 기억 장치(140)로부터 묘화 데이터를 읽어내고, 복수 단의 데이터 변환 처리를 행하여 장치 고유의 샷 데이터를 생성한다. 샷 데이터는, 각 샷의 조사 유무(빔 on / off)의 정보 및 조사 위치 좌표 등이 정의된다. 또한, 각 샷의 조사량도 함께 정의되어도 된다. 혹은, 조사량은 미리 일정치로 설정해 두어도 된다.
샷 간격 조정 공정(S105)에서 샷 간격 조정부(19)는, 시료(101) 상에서 나란한 각 빔의 샷 간격이 장소에 따라 상이할 경우, 최대 샷 간격이 소정의 양자화 치수로 혹은 소정의 양자화 치수로부터 소정의 범위 내에서 규정된 제어 그리드(AU) 간격 이하가 되도록 샷 간격을 조정한다. 소정의 범위로서, 예를 들면, 소정의 양자화 치수의 ± 10% 이내로 하는 것이 바람직하다. 조정 후의 변형량은 다시 측정되고, 기억 장치(142)에 저장된다.
도 11은, 실시예 1에서의 제어 그리드보다 샷 간격이 넓어졌을 경우의 일례를 도시한 개념도이다. 한 번에 조사되는 멀티빔(20)에 의한 각 샷 패턴(36)의 샷 간격이 변형 등에 의해 예정되었던 샷 간격보다 넓어지면, 도 6에 나타낸 바와 같이, 한 번에 조사되는 종횡 2 x 2의 빔으로 둘러싸이는 각 영역을 샷으로 채울 경우, 도 11(a)에 도시한 바와 같이, 각 영역 내에서 나란한 상이한 홀을 통과한 샷의 샷 간격도 제어 그리드 간격보다 넓어진다. 예를 들면, 홀(A)을 통과한 샷과 이웃의 홀(H)을 통과한 샷 간의 샷 간격(S1)은, 제어 그리드 간격보다 넓어진다. 마찬가지로, 홀(H)을 통과한 샷과 이웃의 홀(G)을 통과한 샷 간의 샷 간격(S2)은, 제어 그리드 간격보다 넓어진다. 마찬가지로, 홀(G)을 통과한 샷과 이웃의 홀(F)을 통과한 샷 간의 샷 간격(S3)은, 제어 그리드 간격보다 넓어진다. 마찬가지로, 홀(F)을 통과한 샷과 이웃의 홀(E)을 통과한 샷 간의 샷 간격(S4)은, 제어 그리드 간격보다 넓어진다. 이대로는, 형성되는 패턴 형상에 차이가 발생한다. 따라서 실시예 1에서는, 이러한 샷 간격이 제어 그리드보다 넓어지는 문제가 발생했을 경우, 이하에 설명하는 바와 같이, 복수의 샷 간격 중 최대 샷 간격이 제어 그리드 이하가 되도록, 샷 간격을 조정한다.
도 11(a)의 예에서는, 홀(A, H, G, F, E)을 통과한 각 빔의 샷 위치(조사 위치)의 간격에 대하여, 홀(A, H)에 대응하는 빔 간의 샷 간격(S1), 홀(H, G)에 대응하는 빔 간의 샷 간격(S2), 홀(G, F)에 대응하는 빔 간의 샷 간격(S3), 홀(F, E)에 대응하는 빔 간의 샷 간격(S4)의 순으로 커지는 경우를 일례로서 도시하고 있다. 이러한 경우, 도 11(b)에 도시한 바와 같이, 가장 샷 간격이 커지는 홀(A, H)에 대응하는 빔 간의 샷 간격(S1)을 제어 그리드 간격인 S'1이 되도록 조정한다. 혹은, 가장 샷 간격이 커지는 홀(A, H)에 대응하는 빔 간의 샷 간격(S1)을 제어 그리드 간격보다 작은 간격인 S'1이 되도록 조정한다. 샷 간격은 이후에 설명하는 바와 같이, 모아서 조정하기 때문에, 최대 샷 간격(S1)이 제어 그리드 간격 이하인 S'1 로 조정되면, 그 외의 샷 간격(S2, S3, S4, ...)도 마찬가지로 S'2, S'3, S'4, ...로 조정되게 된다. 최대 샷 간격이 제어 그리드 간격 이하가 되면, 이 외의 샷 간격도 당연히 제어 그리드 간격 이하가 된다. 따라서, 제어 그리드 간격 내에 적어도 1 개의 샷의 빔이 조사되게 된다. 이하, 샷 간격 조정의 방법에 대하여 설명한다.
샷 간격 조정의 하나의 방법으로서, 예를 들면 샷 간격 조정부(19)는, 렌즈의 축소율을 가변 제어함으로써, 샷 간격을 조정한다. 대물 렌즈(208), 혹은 축소 렌즈(205)와 대물 렌즈(208)의 조합을 사용하여, 멀티빔(20)의 축소율을 조정한다. 샷 간격 조정부(19)는, 기억 장치(142)로부터의 변형량을 입력하고, 이러한 변형량으로부터 최대 샷 간격을 제어 그리드(AU) 간격 이하로 하기 위한 축소율을 산출한다. 그리고, 이러한 축소율로 하도록 지령하는 제어 신호를 렌즈 제어부(131)에 출력한다. 렌즈 제어부(131)는, 입력된 제어 신호로 정의된 축소율이 되도록, 대물 렌즈(208), 혹은 축소 렌스(205)와 대물 렌즈(208)의 조합으로 흘리는 전류치를 제어하면 된다. 단, 샷 간격 조정의 방법은 이에 한정되지 않는다.
샷 간격 조정의 다른 하나의 방법으로서, 예를 들면 샷 간격 조정부(19)는, 묘화할 시의 XY 스테이지(105)의 이동 속도를 가변 제어함으로써, 샷 간격을 조정하도록 해도 적합하다. 도 4 ~ 도 6에서 도시한 바와 같이, 묘화할 시, x 방향을 향해 XY 스테이지(105)가 이동하는 중, 편향기(208)에 의해 y 방향으로 각 샷이 차례로 이동하도록 편향하고, 래스터 스캔 방식으로 묘화한다. 이 때, X 방향으로의 스캔 속도와 y 방향으로의 스캔 속도가 1 : 1이면, 도 4(c)에 도시한 바와 같이, 애퍼처 부재(203)의 하나의 홀(A)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴(36)은, 1 회째에 조사된 위치로부터 y 방향으로부터 － x 방향측으로 45 도의 각도의 방향(135 도의 방향)으로 차례로 이동하면서 조사된다. 그러나, 변형 등에 의해 샷 간격이 넓어져 있을 경우, 예를 들면 도 6의 예에서는, 이러한 45 도의 각도로 샷되지 않게 된다. 또한, x 방향으로의 스캔 속도는, XY 스테이지(105)의 x 방향으로의 이동 속도와 편향기(208)에 의한 x 방향으로의 편향량에 의해 정해진다. 따라서 샷 간격 조정부(19)는, XY 스테이지(105)의 x 방향으로의 이동 속도와 편향기(208)에 의한 x 방향으로의 편향량 중, 묘화할 시의 XY 스테이지(105)의 이동 속도를 가변 제어한다. 구체적으로, 샷 간격 조정부(19)는, 기억 장치(142)로부터 변형량을 입력하고, 이러한 변형량으로부터 최대 샷 간격이 제어 그리드(AU) 간격 이하로 하기 위한 XY 스테이지(105)의 x 방향 속도를 산출한다. 그리고, 이러한 x 방향 속도가 되도록 지령하는 제어 신호를 스테이지 구동부(137)에 출력한다. 그리고 스테이지 구동부(137)는, 이러한 x 방향 속도가 되도록 XY 스테이지(105)의 x 방향 속도를 제어한다. 여기서는, 너무 넓은 샷 간격을 좁힐 경우이므로, XY 스테이지(105)의 x 방향 속도를 늦추게 된다. 이에 따라, 래스터 스캔의 각 x 방향의 샷 간격을 짧게 할 수 있다. 그 결과, 외관상, y 방향으로부터 － x 방향측으로 45 도보다 작은 각도로 래스터 스캔을 지시하게 되는데, 변형 등에 의한 넓어짐이 좁아지므로, 실제로 조사되는 샷은, 도 6에 나타낸 바와 같이 각 영역을 채우게 된다. 또한, 도 7 ~ 도 9의 예에서도 동일하게 적용할 수 있다.
샷 간격 조정의 다른 하나의 방법으로서, 예를 들면, 샷 간격 조정부는, 편향기(208)의 스테이지의 이동 방향과 동일 방향의 편향량을 가변 제어함으로써, 샷 간격을 조정하도록 해도 적합하다. 상술한 바와 같이, x 방향으로의 스캔 속도는, XY 스테이지(105)의 x 방향으로의 이동 속도와 편향기(208)에 의한 x 방향으로의 편향량에 의해 정해진다. 따라서 샷 간격 조정부(19)는, XY 스테이지(105)의 x 방향으로의 이동 속도와 편향기(208)에 의한 x 방향으로의 편향량 중, 묘화할 시의 편향기(208)에 의한 x 방향으로의 편향량을 가변 제어한다. 구체적으로, 샷 간격 조정부(19)는, 기억 장치(142)로부터 변형량을 입력하고, 이러한 변형량으로부터 최대 샷 간격을 제어 그리드(AU) 간격 이하로 하기 위한 편향기(208)에 의한 x 방향으로의 편향량을 산출한다. 그리고, 이러한 x 방향 편향량이 되도록 지령하는 제어 신호를 편향 제어 회로(132)에 출력한다. 그리고 편향 제어 회로(132)는, 이러한 x 방향 편향량이 되도록 편향 신호를 출력하고, DAC(136)로 디지털 / 아날로그 변환하고, 증폭한 다음, 편향기(208)에 편향 전압으로서 인가한다. 도 6의 예에서는, 너무 넓은 샷 간격을 좁힐 경우이므로, X 방향 편향량을 작게 하게 된다. 이에 의해, 래스터 스캔의 각 X 방향의 샷 간격을 짧게 할 수 있다. 그 결과, 외관상, y 방향으로부터 － x 방향측으로 45 도보다 작은 각도로 래스터 스캔을 지시하게 되는데, 변형 등에 의한 넓어짐이 좁아지므로, 실제로 조사되는 샷은, 도 6에 나타낸 바와 같이 각 영역을 채우게 된다. 또한, 도 7 ~ 도 9의 예에서도 동일하게 적용할 수 있다.
샷 간격의 조정은, 일례로서, 스테이지 속도를 변경함으로써, 또한 스캔 속도를 변경함으로써, 또한 스테이지 속도와 스캔 속도를 다양하게 조합하여 변경함으로써 실시할 수 있다. 이 경우, 도 6 ~ 도 9에 나타낸 바와 같이, 각 홀을 통과한 빔의 샷 순서가 정연하게 배치되는 것이 아니라, 순서가 교체되거나, 혹은 랜덤인 배치가 될 수도 있다. 샷 간격의 조정으로 요구되는 것은, 샷 간격이 제어 그리드(AU) 간격 이하가 되도록 하는 것이며, 샷 순서와는 관계없이 각 샷을 제어 그리드(AU) 간격 이하로 전부 채우도록 하면 된다.
또한, 샷 간격 조정의 다른 하나의 방법으로서 다중 묘화의 방법을 본 실시예의 요구에 맞추어 잘 이용하는 것도 유효한 방법 중 하나이다. 다중 묘화 방법으로서 알려져 있는 방법은, 한 번 패턴을 묘화한 후에 재차 동일한 패턴의 묘화를 복수회 반복함으로써, 묘화를 반복할 때에 예를 들면 스테이지 이동 위치를 조금 이동시키는 등 하여 발생 오차를 평균화하고, 묘화 정밀도의 개선을 도모한다고 하는 것이다. 이 다중 묘화의 방법을 본 실시예의 샷 간격 조정에 적용하는 경우, 샷 간격 조정부(19)는 적어도 샷 간격이 양자화 치수로 규정된 제어 그리드 간격 이상의 부분에 대하여 추가 묘화를 행하도록 함으로써, 최대 샷 간격이 예정된 제어 그리드 간격 이하가 되도록, 샷 간격을 조정한다. 구체적으로, 예를 들면 1 번째에 패턴을 묘화할 때에 샷 간격이 제어 그리드(AU) 간격 이상이 되는 부분이 있으면, 2 번째의 묘화에서 샷 위치를 이동시켜, 샷 간격이 제어 그리드(AU) 간격 이상이 되는 부분에 추가의 묘화를 행함으로써, 1 번째와 2 번째의 묘화한 샷 전체에서 샷 간격을 제어 그리드(AU) 간격 이하로 할 수 있다. 이 경우, 1 번째와 2 번째의 묘화의 샷을 합쳐 조사량 계산을 행하게 된다. 또한, 제어 상의 사정으로, 샷 간격이 제어 그리드(AU) 간격 이하의 다른 부분에 대해서도 마찬가지로, 시료면 전면에 걸쳐 추가 묘화를 행하기로 해도 본 발명의 적용에는 아무런 문제가 없다.
이상과 같이, 최대 샷 간격이 제어 그리드(AU) 간격 이하가 되도록 샷 간격을 조정함으로써, 형성되는 패턴 형상의 이탈을 보정할 수 있다.
여기서, 상술한 바와 같이 최대 샷 간격이 제어 그리드(AU) 간격 이하가 되도록 샷 간격을 조정하면, 이 외의 샷 간에서는 AU 간격보다 샷 간격이 좁아지고, 샷 패턴끼리의 중첩량이 설정되어 있던 중첩량보다 커진다. 그 결과, 중첩된 위치에서의 조사량이 커지고, 패턴 형상에 영향을 준다. 따라서 실시예 1에서는, 또한 이번에는, 상술한 샷 간 조정에 의해, 샷 간격이 너무 좁아진 빔에 대하여 조사량을 가변 제어함으로써 패턴 형상의 이탈을 보정한다.
도 12는, 실시예 1에서의 샷 패턴끼리의 중첩 상태의 일례를 도시한 도면이다. 도 12(a)에 도시한 바와 같이, 설계 단계에서는, 샷 패턴끼리(홀(A)의 샷과 홀(H)의 샷)의 중첩량이 Xa(예를 들면, 빔 사이즈(샷 패턴 사이즈)의 1 / 2)였는데, 샷 간 조정 등에 의해, 결과적으로 도 12(b)에 도시한 바와 같이, 중첩량(Xb)과 규정치의 중첩량(Xa)보다 차이가 발생한다(여기서는, 중첩량이 보다 많아짐). 이대로는, 형성되는 패턴의 형상 또는 위치에 오차가 발생한다. 따라서 실시예 1에서는, 이러한 위치 이탈이 발생할 경우에서도 각 샷 패턴의 빔의 조사량을 가변 제어함으로써, 샷 패턴의 위치 이탈이 있을 경우라도 이러한 위치 이탈에 의해 생성되어야 할 시료 상에 묘화되는 패턴 형상의 이탈을 보정한다.
도 13은, 실시예 1에서의 샷 패턴의 중첩 상황과 조사량과의 관계를 설명하기 위한 개념도이다. 도 13(a)에서는, 애퍼처 부재(203)의 홀(F)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴과, 홀(G)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴과, 홀(H)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴과, 홀(A)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴과, 홀(B)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴이 차례로 조사되었을 경우의 중첩 상황의 일례를 도시한다. 도 13(a)에서는, 홀(H)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴과, 홀(A)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴과의 중첩 상황만큼, 규정의 중첩량(여기서는 빔 사이즈의 1 / 2)보다 중첩량이 많아져 있는 경우를 일례로서 도시하고 있다. 즉, 조사 위치의 간격이 AU보다 좁아져 있을 경우를 도시하고 있다. 이 외의 샷 패턴끼리의 중첩량은, 규정치대로 되어 있는 경우를 일례로서 도시하고 있다. 도 13(b)에서는, 중첩량이 쉽게 파악될 수 있도록 각 샷 패턴을 세로로 미루어 도시하고 있다. 또한, 여기서는 x 축으로서, AU의 사이즈로, 0.5 AU씩 x 방향 위치를 나타내고 있다. 도 13(b)에서는 홀(G)을 통과한 빔에 의한 샷 위치(중심 위치)를 x = 0로 나타내고 있다. 도 13(c)에서는, 묘화하는 패턴(40)을 일례로서 나타내고, 패턴(40)의 엣지 위치(단부 위치)(X)를 도시하고 있다. 그리고 도 13(b)에서는, 이러한 패턴(40)의 엣지 위치(X)의 위치에 따라, 각각의 홀을 통과하는 빔에 설정해야 할 조사량을 그래프로 나타내고 있다. 도 13(b)에서는, 샷 패턴마다 y 축으로서, 이러한 설정해야 할 조사량을 그래프로 나타내고 있다. 이 때 여기서는, 각 샷 패턴의 세로 치수(y 치수)를 통상의 최대 조사량으로 판단하고 있다. 또한 도 13(a), (b)에서는, 홀(H)과 홀(A)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴끼리의 중첩량으로부터 규정보다 여분으로 중첩된 양만큼을 뺀 차분을 오버랩량(Xor)으로 정의한다. 즉, 조사 위치 피치는 이상적으로는 AU에 일치하게 되지만, 변형에 의해 AU보다 좁아진 그 이탈량을 오버랩량(Xor)으로 하고 있다. 도면으로부터도 알 수 있는데, 본 예에서는 빔 사이즈를 AU의 2 배로 하고 있다.
최대 조사량 연산 공정(S106)으로서, 최대 조사량 연산부(12)는 각 홀을 통과하는 빔의 최대 조사량을 연산한다. 구체적으로 예를 들면, 최대 조사량 연산부(12)는, 측정된 변형량과 묘화 방법 등으로부터 각 샷의 시료 상의 조사 위치를 구하고, 각 홀을 통과하는 빔의 각 샷의 최대 조사량을 연산한다. 이러한 최대 조사량은, 오버랩량(Xor)에 따라 최대 조사량을 연산한다. 최대 조사량(Dmax)은 오버랩량(Xor), 빔 사이즈(Bs) 및 미리 설정된 통상 상태에서의 최대 조사량(D0)을 이용하여, 이하의 수학식 1로 정의된다.
Figure 112012070455547-pat00001
이는 오버랩에 관계하는, 홀(H)과 홀(A)을 통과한 빔에 대하여 동일하게 된다. 또한, 이 외의 홀을 통과한 빔에 대해서는, 규정치대로의 오버랩량, 즉 Xor = 0이므로, Dmax = D0이 된다.
이와 같이, 빔 사이즈(Bs)와 오버랩량(Xor)의 비에 따라, 최대 조사량(Dmax)은 연산되면 적합하다. 미리 설정되어 있던 규정치보다 여분으로 오버랩하는 샷은, 전면이 소위 전체 묘화가 되었을 경우, 근방에서의 총 조사량이 동일(규정치)하게 되도록 최대 조사량(Dmax)을 제한한다. 도 13(b)의 예에서는, 홀(H)을 통과하는 빔과 홀(A)을 통과하는 빔에 대하여 최대 조사량이 D0로부터 Dmax로 제한되게 된다.
조사량 연산 공정(S108)으로서, 조사량 연산부(14)는 샷 데이터를 판독하고, 샷 데이터에 따라 각 샷 용의 빔의 조사량(D)을 연산한다. 구체적으로 예를 들면, 조사량 연산부(14)는, 측정된 변형량과 묘화 방법 등으로부터 구해지는 각 샷의 시료 상의 조사 위치에 기초하여 샷 데이터를 판독하고, 샷 데이터에 따라 각 샷 용의 빔의 조사량(D)를 연산한다. 각 조사량은, 도 13(c)에 도시한 패턴(40)의 엣지 위치(X)가, 도 13(b)에 도시한 x 좌표의 어느 위치에 위치하는가에 의해 계산된다.
우선, 홀(G)을 통과하는 빔의 조사량(Dg)에 대하여 나타낸다.
X ≤ - 0.5 AU의 경우, Dg = 0로 연산된다.
－ 0.5 AU ＜ X ≤ 0.5 AU의 경우, Dg = {(X ＋ 0.5 AU) / AU}*D0로 연산된다.
X ＞ 0.5 AU의 경우, Dg = D0로 연산된다.
이어서, 홀(H)을 통과하는 빔의 조사량(Dh)에 대하여 나타낸다.
X ＜ 0.5 AU의 경우, Dh = 0로 연산된다.
0.5 AU ＜ X ≤ 1.5 AU - (Xor / 2)의 경우, Dh = {(X － 0.5 AU) / AU}*D0로 연산된다.
1.5 AU － (Xor / 2) ＜ X의 경우, Dh = Dmax = {1 － (Xor / Bs)}*D0로 연산된다.
이어서, 홀(A)을 통과하는 빔의 조사량(Da)에 대하여 나타낸다.
X ≤ 1.5 AU － (Xor / 2)의 경우, Da = 0로 연산된다.
1.5 AU － (Xor / 2) ＜ X ≤ 2.5 AU － Xor의 경우,
Da = {(X － 1.5 AU ＋ Xor) / AU)} * D0로 연산된다.
2.5 AU － Xor ＜ X의 경우, Da = Dmax = {1 － (Xor / Bs)} * D0로 연산된다.
이어서, 홀(B)을 통과하는 빔의 조사량(Db)에 대하여 나타낸다.
X ≤ 2.5 AU － Xor의 경우, Db = 0로 연산된다.
2.5 AU － Xor ＜ X ≤ 3.5 AU － Xor의 경우,
Db = {(X － 2.5 AU ＋ Xor) / AU} * D0로 연산된다.
3.5 AU － Xor ＜ X의 경우, Db = D0로 연산된다.
여기서는, 규정의 오버랩량보다 여분으로 이탈한 샷 패턴이 홀(H)을 통과하는 빔과 홀(A)을 통과하는 빔에 의한 샷 패턴끼리인 경우에 대하여 나타냈지만, 이 외의 빔에 의한 샷 패턴 간에서도 규정의 오버랩량보다 여분으로 이탈한 샷 패턴끼리에 대해서도 마찬가지로 계산하면 된다.
묘화 공정(조사량 제어 공정)(S110)으로서, 묘화 처리 제어부(18)는, 상술한 바와 같이 복수의 개구부 중 서로 상이한 개구부를 통과한 복수의 빔끼리가 시료 상에서 나란하도록 묘화 처리를 진행시키도록 묘화 처리를 제어한다. 여기서는, 묘화 처리 제어부(18)는, 상술한 바와 같이 복수의 홀(22) 중 서로 상이한 홀(22)을 통과한 복수의 빔끼리를 시료(101) 상에서 AU(제어 그리드) 간격으로 묘화 처리를 진행시키도록 묘화 처리를 제어한다. 또한 묘화 처리 제어부(18)는, 복수의 홀(22) 중 서로 상이한 홀(22)을 통과한 복수의 빔끼리의 조사 범위를 시료(101) 상에서 오버랩시키면서 묘화 처리를 진행시키도록 묘화 처리를 제어한다. 이때, 조사량 제어부(16)는, 묘화되는 빔끼리의 간격이 AU(제어 그리드) 간격으로부터 이탈할 경우, 이탈량에 따라, 이탈에 관여하는 빔의 조사량을 가변으로 제어한다. 즉, 오버랩하는 양(중첩되는 양)이 미리 설정된 규정량으로부터 이탈할 경우, 오버랩량에 따라 오버랩에 관여하는 빔의 조사량을 가변으로 제어한다. 구체적으로, 조사량 연산부(14)에 의해 연산된 조사량으로 가변 제어한다. 그리고, 조사량 제어부(16)는 각 샷의 조사량을 편향 제어 회로(130)에 출력하고, 편향 제어 회로(130)는, 입력된 조사량에 맞추어 조사 시간을 연산한다. 조사 시간(t)은, 각 샷의 조사량(D)을 전류 밀도(J)로 나눔으로써 구할 수 있다. 그리고 편향 제어 회로(130)는, 대응하는 샷을 행할 시, 조사 시간(t)만큼 블랭커가 빔 on하도록 제어용의 디지털 신호를 DAC 앰프(134)에 출력하고, DAC 앰프(134)로 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 증폭한 다음, 편향 전압으로서 블랭킹 플레이트(204)의 대응하는 블랭커에 인가한다. 이상과 같이, 묘화하고자 하는 패턴 엣지 위치에 따라, 최대 조사량까지의 사이에서 조사량을 가변 제어한다. 한편, 묘화 처리 제어부(18)는, 샷 데이터가 나타내는 조사 위치(좌표)에 각 빔이 편향되도록, 편향 위치 데이터를 편향 제어 회로(132)에 출력한다. 편향 제어 회로(132)는 편향량을 연산하고, 제어용의 디지털 신호를 DAC 앰프(136)에 출력하고, DAC 앰프(136)로 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 증폭한 다음, 편향 전압으로서 편향기(208)에 인가한다. 이에 의해, 그 회에 샷되는 멀티빔(20)을 모아 편향한다.
도 14는, 실시예 1의 방법으로 묘화할 시의 각 위치에서의 도즈(dose) 프로파일의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다. 이 결과는, AU를 빔 사이즈의 반의 치수로 하고, 빔 해상성을 σ값으로 AU와 동일하다고 상정하여, 수치 시뮬레이션에 의해 구한 것이다. 예를 들면, 빔 사이즈를 20 nm로 하면, AU가 10 nm, 빔 해상성(σ)은 10 nm의 경우에 상당한다. 도 14에서 횡축은, 도 13(b)에 나타낸 x 방향 위치를 나타낸다. 종축은 도즈량을 임의 상대치로 나타낸다. 패턴(40)의 엣지 위치(X)를 도 13(b)에 나타낸 x 축의 0부터 2.5 AU까지 0.5 AU씩 차례로 변화시킬 경우(조건 1 ~ 6)의 엣지 위치(X)에서의 도즈 프로파일을 나타내고 있다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 실시예 1의 계산식에서 조사량이 가변이 되도록 연산함으로써, 패턴(40)의 엣지 위치(X)의 변화에 수반하여 도즈 프로파일도 x 방향으로 이동하고 있는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 엣지를 형성하기 위한 도즈 임계치가 값 '2' 부근일 경우, 패턴(40)의 엣지 위치(X)의 변화에 맞추어 각각의 위치에서의 도즈량도 '2' 부근인 채로 이행하고 있다. 즉, 엣지 위치(X)가 정밀도 좋게 패턴 형성되어 있는 것을 알 수 있다.
이상과 같이, 실시예 1에 따르면, 광학계의 변형 등에 의한 멀티빔의 조사 위치의 이탈에 의한 패턴 치수의 변동을 억제할 수 있다. 그 결과, 멀티빔으로 고 정밀도의 패턴을 묘화할 수 있다.
상술한 도 13(b)에서는 홀(G)을 통과한 빔에 의한 샷 위치를 x = 0로 하여 각 식을 정의했지만, 표현의 방법은 이에 한정되지 않는다. 이하에, 다른 표현으로 설명한다.
도 15는, 실시예 1에서의 샷 패턴의 중첩 상황과 조사량과의 관계를 설명하기 위한 다른 일례를 도시한 개념도이다. 도 15에서는, 애퍼처 부재(203)의 홀(G)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴과, 홀(H)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴과, 홀(A)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴과, 홀(B)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴이 차례로 조사되었을 경우의 중첩 상황의 일례를 도시한다. 도 15에서는, 각 샷 패턴의 샷 위치(조사 위치: 중심 위치)를 일점 쇄선으로 나타내고, 각 일점 쇄선에 각 샷 패턴을 형성하는 홀의 번호(A ~ H)를 나타내고 있다. 또한, 도시하지 않은 홀(F)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴의 샷 위치를 (F)로, 도시하지 않은 홀(C)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴의 샷 위치를 (C)로 각각 나타내고 있다. 그리고 도 15에서는, 도 13(c)에서 도시한 패턴(40)의 엣지 위치(X)의 위치에 따라, 각각의 홀을 통과하는 빔에 설정해야 할 조사량을 그래프로 나타내고 있다. 샷 패턴마다 y 축으로 하여, 이러한 설정해야 할 조사량을 그래프로 나타내고 있다. 이 때, 여기서는, 각 샷 패턴의 세로 치수(y 치수)를 통상의 최대 조사량으로 판단하고 있다.
도 15(a)에서는, 도 13(b)와 마찬가지로, 홀(A)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴의 샷 위치(조사 위치: 중심 위치)가, 홀(H)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴측으로 이탈한 경우를 일례로서 도시하고 있다. 즉, 홀(H)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴의 샷 위치(조사 위치: 중심 위치)와 홀(A)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴의 샷 위치(조사 위치: 중심 위치)와의 간격(P1)이 AU(제어 그리드 간격)보다 좁아져 있는 경우를 도시하고 있다. 이 때의 HA 간의 샷 위치의 이탈량을 오버랩량(Xor1)으로 하고 있다. 즉, P1 = AU － Xor1의 관계가 된다. 이 외의 샷 패턴끼리의 중첩량은, 규정치대로 되어 있는 경우를 일례로서 도시하고 있다. 즉, 이 외의 샷 패턴끼리의 샷 위치(조사 위치: 중심 위치) 간격은 AU(제어 그리드 간격)가 되어 있는 경우를 일례로서 도시하고 있다. 예를 들면, 홀(A)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴의 샷 위치(조사 위치: 중심 위치)와 홀(B)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴의 샷 위치(조사 위치: 중심 위치)와의 간격(P2)은 AU(제어 그리드 간격)와 일치하고 있다. 따라서, 이 때의 AB 간의 샷 위치의 이탈량(오버랩량(Xor2))은 Xor2 = 0가 되며, 도 15(a)에서는 기재가 생략되어 있다.
도 15(b)에서는, 도 15(a)의 상황으로부터, 또한 홀(B)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴의 샷 위치(조사 위치: 중심 위치)가, 홀(A)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴측으로 이탈한 경우를 일례로서 도시하고 있다. 즉, 홀(H)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴의 샷 위치(조사 위치: 중심 위치)와 홀(A)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴의 샷 위치(조사 위치: 중심 위치)와의 간격(P1)이 AU(제어 그리드 간격)보다 좁아져 있는 경우를 도시하고 있다. 이 때의 HA 간의 샷 위치의 이탈량을 오버랩량(Xor1)으로 하고 있다. 즉, P1 = AU － Xor1의 관계가 된다. 그리고, 또한 홀(A)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴의 샷 위치(조사 위치: 중심 위치)와 홀(B)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴의 샷 위치(조사 위치: 중심 위치)와의 간격(P2)이 AU(제어 그리드 간격)보다 좁아져 있는 경우를 도시하고 있다. 이 때의 AB 간의 샷 위치의 이탈량을 오버랩량(Xor2)으로 하고 있다. 즉, P2 = AU － Xor2의 관계가 된다.
여기서, 각 샷의 빔의 조사량(D)은, 전후(－ x 방향 및 ＋ x 방향)로 이웃하는 샷의 빔끼리의 조사 위치 간의 간격(P)(피치)의 1 / 2의 위치를 각각 경계로 하여 정의된다. 도 15에서는, 각 조사 위치 간의 간격(P)(피치)의 1 / 2의 위치가 되는 경계를 점선으로 나타내고 있다. 여기서는, 일례로서 홀(A)을 통과하는 빔에 의한 샷 패턴의 조사 위치를 기준(x = 0)으로 하여 홀(A)을 통과하는 빔의 조사량을 구할 경우에 대하여 설명한다. 다른 홀을 통과하는 빔의 조사량도 마찬가지로 구할 수 있다.
최대 조사량 연산 공정(S106)으로서, 최대 조사량 연산부(12)는 각 홀을 통과하는 빔의 최대 조사량을 연산한다. 이러한 최대 조사량은, 오버랩량(Xor)(이탈량)에 따라 최대 조사량을 연산한다. 최대 조사량(Dmax)은, 오버랩량(Xor), AU, 및 미리 설정된 통상 상태에서의 최대 조사량(D0)을 이용하여, 이하의 수학식 2로 정의된다.
Figure 112012070455547-pat00002
예를 들면 도 15(a)의 예에서는, 홀(A)을 통과하는 빔의 조사량(Da)에 대하여 Xor2 = 0이므로, Dmax = D0 * (1 － Xor1 / 2 AU)가 된다. 한편, 도 15(b)의 예에서는 Xor2 = 0은 아니므로, Dmax = D0 *{1 － (Xor1 ＋ Xor2) / 2 AU}가 된다.
이와 같이, AU(제어 그리드 간격)와 오버랩량(Xor1, Xor2)(이탈량)의 비에 따라, 최대 조사량(Dmax)은 연산되면 적합하다. 미리 설정되어 있던 AU 간격보다 좁아진 간격에서의 샷은, 전면이 소위 전체 묘화가 되었을 경우, 근방에서의 총 조사량이 동일(규정치)하게 되도록 최대 조사량(Dmax)을 제한한다. 도 15(a)의 예에서는, 홀(H)을 통과하는 빔과 홀(A)을 통과하는 빔에 대하여 최대 조사량이 D0로부터 각각의 Dmax로 제한되게 된다. 도 15(b)의 예에서는, 홀(H)을 통과하는 빔과 홀(A)을 통과하는 빔과 홀(B)을 통과하는 빔에 대하여 최대 조사량이 D0로부터 각각의 Dmax로 제한되게 된다.
조사량 연산 공정(S108)으로서, 조사량 연산부(14)는 샷 데이터를 판독하고, 샷 데이터에 따라 각 샷용의 빔의 조사량(D)를 연산한다. 각 조사량은, 도 13(c)에 도시한 패턴(40)의 엣지 위치(X)가, 도 15(b)에 도시한 x 좌표의 어느 위치에 위치하는가에 의해 계산된다.
홀(A)을 통과하는 빔의 조사량(Da)에 대하여 나타낸다.
X ＜ － P1 / 2의 경우, Da = 0로 연산된다.
－P1 / 2 ＜ X ≤ P2 / 2의 경우, Da = D0 * (1 / AU) * (X ＋ P1 / 2)로 연산된다.
X ＞ P2 / 2의 경우, Da = Dmax로 연산된다.
이상과 같이, 도 15(a) 및 도 15(b)의 예에서 각 빔의 조사량은, 기울기(1 / AU)의 일차 비례로 경계 간을 변화시킨다. 그리고, AU 간격보다 좁아진 간격에서의 샷은, 최대 조사량(Dmax)이 D0보다 작은 값으로 제한된다.
또한, 조사량의 계산식을 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 조사량 계산은 빔 사이즈에 관계없이 계산할 수 있다. 이 때문에, 빔 사이즈는 조사량의 계산과는 관계없이 임의로 설정할 수 있다.
또한, 조사량의 계산식은 일차식에 한정되지 않는다. 2 차원 이상의 다항식의 함수여도 된다. 예를 들면, 상술한, － P1 / 2 ＜ X ≤ P2 / 2의 경우, 상술한 식 대신에, Da = D0*(1 / AU)*(a X3 ＋ bX2 ＋ cX ＋ d)로 연산해도 적합하다. 각 계수(a, b, c, d)는 실험으로 혹은 시뮬레이션 등으로 구하면 된다.
또한 상기한 설명에서는, 오버랩량이 빔의 중첩이 증가할 경우를 상정하여 설명했지만, 오버랩량이 마이너스 방향, 즉 빔의 중첩이 적어지는 방향으로도 본 발명은 적용할 수 있다. 이 경우, Dmax ＞ D0가 된다. 오버랩량이 마이너스 방향으로 어느 일정량까지 이탈할 경우에 대해서도, 상기에서 설명한 바와 같은 효과가 얻어진다.
이상, 구체적인 예를 참조하여 실시예에 대하여 설명했다. 그러나, 본 발명은 이들 구체적인 예에 한정되지 않는다. 상술한 예에서는, 횡 방향(X 방향)의 변형을 보정할 경우에 대하여 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 종 방향(y 방향)의 변형을 보정할 경우에도 적용 가능하다. 이러한 경우, 샷 간격 조정의 방법으로서, 상술한 렌즈의 축소율을 가변 제어하는 방법, 혹은 편향기(208)에서의 스테이지의 이동 방향과 직교하는 y 방향의 편향량을 가변 제어하여 y 방향의 스캔 속도를 제어하는 방법에 의해 샷 간격을 조정하도록 하면 적합하다.
또한, 장치 구성 또는 제어 방법 등, 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않은 부분 등에 대해서는 기재를 생략했지만, 필요로 하는 장치 구성 또는 제어 방법을 적당히 선택하여 이용할 수 있다. 예를 들면, 묘화 장치(100)를 제어하는 제어부 구성에 대해서는 기재를 생략했지만, 필요로 하는 제어부 구성을 적당히 선택하여 이용하는 것은 말할 필요도 없다.
이 외에, 본 발명의 요소를 구비하고, 당업자가 적당히 설계 변경할 수 있는 모든 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 방법은, 본 발명의 범위에 포함된다.
10 : 측정부
12 : 최대 조사량 연산부
14 : 조사량 연산부
16 : 조사량 제어부
18 : 묘화 처리 제어부
19 : 샷 간격 조정부
20 : 멀티빔
22 : 홀
24, 26 : 전극
30 : 묘화 영역
32 : 스트라이프 영역
34 : 조사 영역
36 : 샷 패턴
40 : 패턴
100 : 묘화 장치
101 : 시료
102 : 전자 경통
103 : 묘화실
105 : XY 스테이지
106 : 마크
110, 120 : 제어 계산기
121 : 메모리
130, 132 : 편향 제어 회로
131 : 렌즈 제어부
134, 136 : DAC 앰프
137 : 스테이지 구동부
138 : 검출기
139 : 스테이지 위치 측정부
140, 142 : 기억 장치
150 : 묘화부
160 : 제어부
200 : 전자빔
201 : 전자총
202 : 조명 렌즈
203 : 애퍼처 부재
204 : 블랭킹 플레이트
205 : 축소 렌즈
206 : 제한 애퍼처 부재
207 : 대물 렌즈
208 : 편향기
209 : 검출기
210 : 미러

Claims (6)

  1. 시료를 재치(載置)하는 연속 이동 가능한 스테이지와,
    하전 입자빔을 방출하는 방출부와,
    복수의 개구부를 가지고, 상기 복수의 개구부 전체가 포함되는 영역에 상기 하전 입자빔의 조사를 받고, 상기 복수의 개구부를 상기 하전 입자빔의 일부가 각각 통과함으로써 멀티빔을 형성하는 애퍼처(aperture) 부재와,
    상기 애퍼처 부재의 복수의 개구부를 통과한 멀티빔 중, 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행하는 복수의 블랭커(blanker)와,
    상기 복수의 블랭커에 의해 빔 off 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐하는 블랭킹 애퍼처 부재와,
    상기 블랭킹 애퍼처 부재를 통과한 각 빔의 상기 시료 상의 각각의 조사 위치에, 상기 블랭킹 애퍼처 부재를 통과한 각 빔을 모아 편향하는 편향기와,
    복수의 개구부 중 서로 상이한 개구부를 통과한 복수의 빔끼리가 시료 상에서 나란하도록 묘화 처리를 제어하는 묘화 처리 제어부와,
    시료 상에서 나란한 각 빔의 샷 간격이 장소에 따라 상이할 경우, 최대 샷 간격이 소정의 양자화 치수로 혹은 소정의 양자화 치수로부터 소정의 범위 내에서 규정된 제어 그리드 간격 이하가 되도록 샷 간격을 조정하는 샷 간격 조정부
    를 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 멀티빔을 축소시키는 렌즈를 더 구비하고,
    상기 샷 간격 조정부는, 상기 렌즈의 축소율을 가변 제어함으로써 상기 샷 간격을 조정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 샷 간격 조정부는, 묘화할 시의 상기 스테이지의 이동 속도를 가변 제어함으로써 상기 샷 간격을 조정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 샷 간격 조정부는, 상기 편향기의 상기 스테이지의 이동 방향과 동일 방향의 편향량을 가변 제어함으로써 상기 샷 간격을 조정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 샷 간격 조정부는, 적어도 샷 간격이 양자화 치수로 규정된 제어 그리드 간격 이상의 부분에 대하여 추가 묘화 행하도록 함으로써, 최대 샷 간격이 상기 제어 그리드 간격 이하가 되도록 샷 간격을 조정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
  6. 하전 입자빔을 방출하는 공정과,
    복수의 개구부를 가지는 애퍼처 부재의 상기 복수의 개구부 전체가 포함되는 영역에 상기 하전 입자빔의 조사를 받고, 상기 복수의 개구부를 상기 하전 입자빔의 일부가 각각 통과함으로써 멀티빔을 형성하는 공정과,
    복수의 개구부 중 서로 상이한 개구부를 통과한 복수의 빔끼리가 시료 상에서 나란하도록 묘화 처리를 진행시키는 공정과,
    시료 상에서 나란한 각 빔의 샷 간격이 장소에 따라 상이할 경우, 최대 샷 간격이 소정의 양자화 치수로 혹은 소정의 양자화 치수로부터 소정의 범위 내에서 규정된 제어 그리드 간격 이하가 되도록 샷 간격을 조정하는 공정
    을 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 방법.
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