KR101477558B1 - 하전 입자빔 묘화 방법 및 하전 입자빔 묘화 장치 - Google Patents

하전 입자빔 묘화 방법 및 하전 입자빔 묘화 장치 Download PDF

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Abstract

하전 입자빔 묘화 방법은, 시료를 재치하는 스테이지의 회전 방향의 위치 이탈량을 측정하고, 자장이 반대 방향인 복수의 전자 렌즈의 각 전자 렌즈의 자장 중에 적어도 1 개씩 배치된 복수의 정전 렌즈를 이용하여, 상기 복수의 전자 렌즈를 통과하는 하전 입자빔의 초점 이탈이 발생하지 않도록, 또한 측정된 상기 스테이지의 회전 방향의 위치 이탈량을 보정하도록, 빔 이미지를 회전시킨 상태에서, 빔 이미지의 패턴을 상기 스테이지 상의 시료에 묘화하는 것을 특징으로 한다.

Description

하전 입자빔 묘화 방법 및 하전 입자빔 묘화 장치{CHARGED PARTICLE BEAM WRITING METHOD AND CHARGED PARTICLE BEAM WRITING APPARATUS}
본 발명은, 하전 입자빔 묘화 방법 및 하전 입자빔 묘화 장치에 관한 것으로, 예를 들면 스테이지 상의 시료에 빔을 조사함으로써 패턴을 묘화하는 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 미세화의 진전을 담당하는 리소그래피 기술은 반도체 제조 프로세스 중에서도 유일하게 패턴을 생성하는 매우 중요한 프로세스이다. 최근, LSI의 고집적화에 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, 멀티빔(multi-beam)을 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 않은 각 빔이 시료 상의 원하는 위치에 조사된다(예를 들면, 일본특허공개공보 2006-261342호 참조).
전자빔 묘화 장치에서는, 시료를 스테이지 상에 재치(載置)하여, 스테이지를 이동시키면서 혹은 스텝 앤드 리피트(step and repeat) 동작시키면서 시료 상에 패턴을 묘화한다. 이 때, 각 샷의 빔을 전자 렌즈 등의 광학계로 굴절시키면서 최종적으로 시료면 상에 초점을 조정하여 묘화한다. 그러나, 광학계로 초점을 조정해도, 스테이지의 위치가 이탈하여 있으면 원하는 위치에 패턴이 묘화되지 않게 된다. 예를 들면, 스테이지에 회전 위치 이탈이 발생하고 있는 경우 등이다. 이러한 문제로 인해, 묘화 위치 정밀도가 열화된다. 싱글빔(single-beam) 방식에서는, 빔 개수가 1 개이므로, 스테이지에 회전 위치 이탈이 발생하고 있으면 1 개의 샷에 대하여 x, y 방향 이탈 및 회전 이탈이 발생하기 때문에, 위치 오차로서는, 멀티빔 방식에 비해 그다지 큰 오차는 되지 않는 경우가 많다. 그러나, 싱글빔 방식과는 달리 멀티빔 방식에서는, 1 회의 샷으로 동시에 조사되는 빔 개수가 많기 때문에, 스테이지에 회전 위치 이탈이 발생하고 있으면 멀티빔 전체에 회전 이탈이 발생하기 때문에, 묘화 위치 오차로서는 허용할 수 없는 것이 될 수 있다. 이 때문에, 이러한 스테이지의 회전 위치 이탈을 최대한 저감하는 것이 요구된다. 그러나, 스테이지의 설치 오차 또는 스테이지 구동계에 기인하는 회전 오차 등을 완전히 배제하는 것은 곤란하다. 물론, 싱글빔 방식에서도, 향후 진보된 묘화 정밀도가 추구되는 중에 이러한 문제는 큰 것이 될 것이 예상된다.
본 발명은, 스테이지에 회전 오차가 발생하고 있을 경우에도, 원하는 위치에 패턴을 묘화하는 것이 가능한 하전 입자빔 묘화 방법 및 하전 입자빔 묘화 장치를 제공한다.
본 발명의 일태양의 하전 입자빔 묘화 방법은,
시료를 재치하는 스테이지의 회전 방향의 위치 이탈량을 측정하고,
자장이 반대 방향인 복수의 전자 렌즈의 각 전자 렌즈의 자장 중에 적어도 1 개씩 배치된 복수의 정전 렌즈를 이용하여, 복수의 전자 렌즈를 통과하는 하전 입자빔의 초점 이탈이 발생하지 않도록, 또한 측정된 스테이지의 회전 방향의 위치 이탈량을 보정하도록, 빔 이미지를 회전시킨 상태에서, 빔 이미지의 패턴을 상기 스테이지 상의 시료에 묘화하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일태양의 하전 입자빔 묘화 장치는,
시료를 재치하는 스테이지와,
스테이지의 회전 방향의 위치 이탈량을 측정하는 측정부와,
자장이 반대 방향인 복수의 전자 렌즈와,
각 전자 렌즈의 자장 중에 적어도 1 개씩 배치된 복수의 정전 렌즈와,
복수의 전자 렌즈를 통과하는 하전 입자빔의 초점 이탈이 발생하지 않도록, 또한 측정된 스테이지의 회전 방향의 위치 이탈량을 보정하도록 빔 이미지를 회전시키는 전압의 조가 되도록, 복수의 정전 렌즈에 전압을 인가하는 복수의 전압 인가부
를 구비하고,
회전된 빔 이미지의 패턴을 스테이지 상의 시료에 묘화하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 실시예 1에서의 묘화 장치의 구성을 도시한 개념도이다.
도 2(a)와 도 2(b)는 실시예 1에서의 애퍼처(aperture) 부재의 구성을 도시한 개념도이다.
도 3은 실시예 1에서의 블랭킹 플레이트의 구성을 도시한 개념도이다.
도 4(a) ~ 도 4(c)는 실시예 1에서의 묘화 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 실시예 1에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타낸 순서도이다.
도 6은 실시예 1에서의 스테이지 오차의 측정 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 실시예 1에서의 전자 렌즈와 정전 렌즈의 배치 위치의 일례를 도시한 도이다.
도 8은 실시예 1에서의 정전 렌즈의 일례를 도시한 구성도이다.
도 9는 실시예 1에서의 2 단의 정전 렌즈에서 전압을 가변으로 했을 시의 이미지의 회전 변동의 일례를 나타낸 도이다.
도 10(a)와 도 10(b)는 실시예 1에서의 2 단의 정전 렌즈의 효과의 일례를 설명하기 위한 개념도이다.
도 11은 실시예 2에서의 묘화 장치의 구성을 도시한 개념도이다.
도 12는 실시예 2에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타낸 순서도이다.
도 13은 실시예 2에서의 2 단의 정전 렌즈에서 전압을 가변으로 했을 시의 이미지의 회전 변동의 다른 일례를 나타낸 도이다.
도 14는 실시예 3에서의 묘화 장치의 구성을 도시한 개념도이다.
도 15는 실시예 3에서의 전자 렌즈와 정전 렌즈의 배치 위치의 일례를 도시한 도이다.
도 16은 실시예 3에서의 3 단의 정전 렌즈에서 전압을 가변으로 했을 시의 이미지의 회전 변동과 배율 변동의 일례를 나타낸 도이다.
도 17은 실시예 3에서의 3 단의 정전 렌즈에서 전압을 가변으로 했을 시의 이미지의 회전 변동과 배율 변동의 일례를 나타낸 도이다.
도 18은 실시예 3에서의 3 단의 정전 렌즈에서 전압을 가변으로 했을 시의 이미지의 회전 변동과 배율 변동의 다른 일례를 나타낸 도이다.
도 19(a)와 도 19(b)는 실시예 3에서의 3 단의 정전 렌즈의 효과의 다른 일례를 설명하기 위한 개념도이다.
도 20은 전자 렌즈와 정전 렌즈의 배치 관계를 도시한 도이다.
이하, 실시예에서는, 스테이지에 회전 오차가 발생하고 있을 경우에도 원하는 위치에 패턴을 묘화하는 것이 가능한 묘화 장치 및 방법에 대하여 설명한다.
이하, 실시예에서는, 하전 입자빔의 일례로서, 전자빔을 이용한 구성에 대하여 설명한다. 단, 하전 입자빔은 전자빔에 한정되지 않고, 이온빔 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) 및 2 단의 정전 렌즈(212, 214)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 묘화되어 있지 않은 마스크 블랭크스가 포함된다. XY 스테이지(105) 상에는 레이저 측장용의 미러(106)가 배치된다.
또한, 축소 렌즈(205)와 대물 렌즈(207)는 모두 전자 렌즈로 구성되고, 자장이 반대 방향이고 자장 여기의 크기가 동일하게 되도록 배치된다. 또한, 정전 렌즈(212)는 축소 렌즈(205)의 자장 중에 배치된다. 정전 렌즈(214)는 대물 렌즈(207)의 자장 중에 배치된다. 정전 렌즈(212)는, 자신에 인가된 전압에 의해 발생하는 자장의 영향이 축소 렌즈(205)의 자장에 효율적으로 작용시키기 위하여, 정전 렌즈(212)는 축소 렌즈(205)의 자장 중에 완전히 포함되는 위치에 배치되면 적합하다. 마찬가지로 정전 렌즈(214)는, 자신에 인가된 전압에 의해 발생하는 자장의 영향이 대물 렌즈(207)의 자장에 효율적으로 작용시키기 위하여, 정전 렌즈(214)는 대물 렌즈(207)의 자장 중에 완전히 포함되는 위치에 배치되면 적합하다.
제어부(160)는 제어 계산기(110), 메모리(111), 제어 회로(112), 앰프(120, 122), 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(140) 및 레이저 측장기(130, 132, 134)를 가지고 있다. 제어 계산기(110), 메모리(111), 제어 회로(112), 앰프(120, 122)(전압 인가부), 기억 장치(140) 및 레이저 측장기(130, 132, 134)는, 도시하지 않은 버스를 개재하여 서로 접속되어 있다.
제어 계산기(110) 내에는 회전 오차 측정부(50) 및 전압 취득부(52)가 배치된다. 회전 오차 측정부(50) 및 전압 취득부(52)와 같은 기능은 전기 회로 등의 하드웨어로 구성되어도 되고, 이들의 기능을 실행하는 프로그램 등의 소프트웨어로 구성되어도 된다. 혹은, 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 구성되어도 된다. 회전 오차 측정부(50) 및 전압 취득부(52)에 입출력되는 정보 및 연산 중의 정보는 메모리(111)에 그 때마다 저장된다.
여기서 도 1에서는, 실시예 1을 설명함에 있어 필요한 구성을 기재하고 있다. 묘화 장치(100)에 있어, 통상, 필요한 그 외의 구성을 구비하고 있어도 상관없다. 또한 도 1에서는, 자장이 반대 방향인 축소 렌즈(205)와 대물 렌즈(207)의 각 전자 렌즈의 자장 중에 정전 렌즈가 1 개씩 배치된 구성으로 되어 있지만 이에 한정되지 않는다. 자장이 반대 방향인 각 전자 렌즈의 자장 중에 정전 렌즈가 적어도 1 개씩 배치되면 된다. 따라서, 1 개의 전자 렌즈의 자장 중에 정전 렌즈가 2 개 이상 배치되어도 된다. 또한 도 1에서는, 축소 렌즈(205)와 대물 렌즈(207)의 배율이 n : 1이 되어 상이하지만, 자장 여기의 크기가 동일하며 자장이 반대 방향인 전자 렌즈의 조이면, 배율이 n : 1(n ＞ 1 : n은 정수여도 정수가 아니여도 됨)이어도 되고, 1 : 1이어도 상관없다.
도 2(a)와 도 2(b)는, 실시예 1에서의 애퍼처 부재의 구성을 도시한 개념도이다. 도 2(a)에서, 애퍼처 부재(203)에는 종(y 방향) m 열 X 횡(x 방향) n 열(m, n = 2)의 홀(개구부)(22)이 소정의 배열 피치로 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 도 2(a)에서는, 예를 들면 512 X 8 열의 홀(22)이 형성된다. 각 홀(22)은 모두 동일한 치수 형상의 직사각형으로 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 도시했지만, 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 통과홀이 형성되고, 각 통과홀에는 쌍이 되는 2 개의 전극(24, 26)의 조(블랭커 : 제1 편향기)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 직사각형의 복수의 홀(개구부)이 형성되고, 전자빔(200)은 모든 복수의 홀이 포함되는 영역을 조명한다. 복수의 홀의 위치에 조사된 전자빔(200)의 각 일부가, 이러한 애퍼처 부재(203)의 복수의 홀을 각각 통과함으로써, 예를 들면 직사각형 형상의 복수의 전자빔(멀티빔)(20a ~ e)이 형성된다. 이러한 멀티빔(20a ~ e)은 블랭킹 플레이트(204)의 각각 대응하는 블랭커(제1 편향기) 내를 통과한다. 이러한 블랭커는 각각, 개별적으로 통과하는 전자빔(20)을 편향한다(블랭킹 편향을 행한다). 그리고, 블랭킹 플레이트(204)를 통과한 멀티빔(20a ~ e)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 벗어나, 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 OFF의 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐한다. 그리고, 빔 ON이 되어 빔 OFF가 될 때까지 형성된, 제한 애퍼처 부재(206)를 통과한 빔에 의해 1 회분의 샷의 빔이 형성된다. 제한 애퍼처 부재(206)를 통과한 멀티빔(20)의 패턴 이미지는, 대물 렌즈(207)에 의해 초점이 조정되고, 시료(101) 상의 각각의 조사 위치에 조사된다.
묘화 장치(100)는, XY 스테이지(105)가 이동하면서 샷 빔을 연속하여 차례로 조사하는 래스터 스캔 방식으로 묘화 동작을 행하고, 원하는 패턴을 묘화할 시, 패턴에 따라 필요한 빔이 블랭킹 제어에 의해 빔 ON으로 제어된다.
도 4(a) ~ 도 4(c)는, 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. 제1 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. 1 회의 샷으로는, 도 4(c)에 도시한 바와 같이, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(22)을 통과함으로써 형성된 멀티빔에 의해, 각 홀(22)과 동수(同數)의 복수의 샷 패턴(36)이 한 번에 형성된다. 예를 들면, 애퍼처 부재(203)의 하나의 홀(A)을 통과한 빔은, 도 4(c)에 도시한 'A'의 위치에 조사되고, 그 위치에 샷 패턴(36)을 형성한다. 마찬가지로 예를 들면, 애퍼처 부재(203)의 하나의 홀(B)을 통과한 빔은, 도 4(c)로 도시한 'B'의 위치에 조사되고, 그 위치에 샷 패턴(36)을 형성한다. 이하, C ~ H에 대해서도 동일하다. 그리고, 각 스트라이프(32)를 묘화할 시, x 방향을 향해 XY 스테이지(105)가 이동하는 중, 샷 빔을 연속하여 차례로 조사하는 래스터 스캔 방식으로 묘화한다.
여기서, 상술한 바와 같이 시료(101)를 XY 스테이지(105) 상에 재치하여, XY 스테이지(105)를 이동시키면서 혹은 스텝 앤드 리피트 동작시키면서 시료(101) 상에 패턴을 묘화한다. 그러나, XY 스테이지(105)의 위치가 이탈하고 있으면 원하는 위치에 패턴이 묘화되지 않게 된다. 예를 들면, XY 스테이지(105)의 x, y 방향의 위치 이탈(Δx, Δy) 또는 회전 위치 이탈(Δθ)이 발생하고 있는 경우 등이다. XY 스테이지(105)의 x, y 방향의 위치 이탈(Δx, Δy)에 대해서는, XY 스테이지(105)의 x, y 방향을 이동시키는 것 등으로 조정을 행하는 것도 가능하지만, 회전 위치 이탈(Δθ)에 대해서는 XY 스테이지(105)를 x, y 방향을 이동시켜도 보정하는 것이 곤란하다. 따라서 실시예 1에서는, 자장이 반대 방향인 전자 렌즈의 조의 각각의 자장 중에 배치되는 정전 렌즈(212, 214)를 이용하여, 스테이지의 회전 위치 이탈(Δθ)에 맞추어, 빔 이미지를 회전시켜 묘화한다.
도 5는, 실시예 1에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타낸 순서도이다. 도 5에서, 실시예 1에서의 묘화 방법은, 스테이지의 회전 위치 이탈 측정 공정(S102)과 전압 취득 공정(S104)과 이미지 회전 및 묘화 공정(S106)과 같은 일련의 공정을 실시한다.
스테이지의 회전 오차 측정 공정(S102)으로서, 회전 오차 측정부(50)는, 시료(101)를 재치하는 XY 스테이지(105)의 회전 방향의 위치 이탈량(Δθ)(회전 오차)을 측정한다.
도 6은, 실시예 1에서의 스테이지 오차의 측정 방법을 설명하기 위한 개념도이다. 도 6에서 XY 스테이지(105) 상에는, x 방향과 y 방향을 따라 미러(106)가 배치된다. 그리고, 적어도 3 개의 레이저 측장기(130, 132, 134)를 이용하여, x 방향의 오차(Δx)와 y 방향의 오차(Δy)를 측정한다. 도 6의 예에서는, x 방향의 오차에 대해서는 레이저 측장기(130)로 1 개소 측정한다. 한편 y 방향의 오차에 대하여, x 방향으로 위치를 이동시켜 2 개의 레이저 측장기(132, 134)에 의해 2 개소에서 측정한다. 이에 의해, 설계상의 기준 위치에 대한 x 방향의 오차(Δx)와 y 방향의 오차(Δy1, Δy2)를 측정할 수 있다. 이러한 3 개의 오차를 측정함으로써, XY 스테이지(105)의 회전 오차(Δθ)를 계산할 수 있다. 적어도, x 방향으로 위치를 이동시킨 2 개의 레이저 측장기(132, 134)의 측정 결과로부터 XY 스테이지(105)의 회전 오차(Δθ)를 계산할 수 있다. 2 개의 레이저 측장기(132, 134) 간의 미리 설정된 거리(x')와 2 개의 레이저 측장기(132, 134)가 측정한 y 방향의 오차(Δy1, Δy2)의 차분(y')을 이용하여, 예를 들면 회전 오차(Δθ = tan－1(y' / x')로 구해도 된다.
도 7은, 실시예 1에서의 전자 렌즈와 정전 렌즈의 배치 위치의 일례를 도시한 도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 축소 렌즈(205)와 대물 렌즈(207)는 모두 전자 렌즈로 구성되고, 자장이 반대 방향이 되도록 배치된다. 또한, 정전 렌즈(212)는 축소 렌즈(205)의 자장 중에 배치된다. 정전 렌즈(214)는 대물 렌즈(207)의 자장 중에 배치된다.
도 8은, 실시예 1에서의 정전 렌즈의 일례를 도시한 구성도이다. 정전 렌즈(212, 214)는, 예를 들면 링 형상의 3 단의 전극(50, 52, 54)으로 구성되고, 상하의 전극(50, 54)은 0 V의 전압이, 중단의 전극(52)에 전압이 인가됨으로써 멀티빔(20)의 초점을 조정할 수 있다. 한편, 이러한 정전 렌즈(212, 214)를 통과하는 전자는, 전압 변동에 수반하여 속도(v)가 변화하게 된다. 또한, 이미지의 회전량(θ)은 상대론 효과를 무시할 수 있는 근사에서는 자장(B)을 전자의 이동 속도(v)로 나눈 값을 광축을 따른 거리(z)로 적분한 값에 비례한다. 따라서, 정전 렌즈(212, 214)는 이미지의 회전량(θ)을 조정할 수 있다. 따라서, 정전 렌즈(212, 214)에 인가하는 전압을 조정함으로써, 초점을 조정하면서 빔 이미지를 회전시킬 수 있다. 또한, 상대론 효과를 포함해도 동일한 효과가 얻어진다.
도 9는, 실시예 1에서의 2 단의 정전 렌즈에서 전압을 가변으로 했을 시의 이미지의 회전 변동의 일례를 나타낸 도이다. 본 계산에서는 상대론 효과는 고려하고 있지 않다. 여기서는, 예를 들면 대물 렌즈(207)로 멀티빔(20)의 초점을 시료(101)면 상에 조정하고, 그 위치에 초점이 고정되도록, 2 단의 정전 렌즈(212, 214)에 인가하는 전압을 조정하면서, 2 단의 정전 렌즈(212, 214)의 전압을 가변으로 했을 시의 이미지의 변동 회전각(°)의 일례를 나타내고 있다. 도 9의 예에서는, 1 단째의 정전 렌즈(212)의 전압을 가변으로 변경했을 시, 그 때마다, 초점이 고정된 위치로부터 이탈하지 않도록 2 단째의 정전 렌즈(214)의 전압을 조정한 경우의 결과를 나타내고 있다. 따라서, 초점 위치를 이탈시키지 않고, 원하는 각도로 빔 이미지를 회전시키기 위한 2 단의 정전 렌즈(212, 214)에 인가하는 전압의 조가 존재한다.
따라서, 전자빔의 초점 위치가 이탈하지 않도록 하면서, 2 단의 정전 렌즈에 인가하는 전압의 조를 변경한 경우에서의, 빔 이미지의 변동 회전각과 2 단의 정전 렌즈에 인가하는 전압의 조와의 상관 관계가 정의된 상관 테이블을 작성한다. 이러한 상관 테이블은 기억 장치(140)에 기억한다. 이러한 상관 관계는 미리 시뮬레이션 혹은 실험 등에 의해 구하여, 상관 테이블을 작성하여 기억 장치(140)에 저장해 두면 된다.
전압 취득 공정(S104)으로서, 전압 취득부(52)는, 기억 장치(140)에 저장된 상관 테이블을 참조하여, 축소 렌즈(205)와 대물 렌즈(207)(복수의 전자 렌즈)를 통과하는 전자빔의 초점 이탈이 발생하지 않도록, 또한 측정된 XY 스테이지(105)의 회전 방향의 위치 이탈량(Δθ)을 보정하도록, 빔 이미지를 회전시키는 정전 렌즈(212, 214)에 인가하는 전압의 조를 취득한다. 여기서, 상관 테이블의 데이터 점으로부터 벗어난 점에서는, 주위의 데이터 점으로부터 내삽 또는 외삽함으로써 적절한 전압의 조를 취득한다. 혹은 오차가 작을 경우에는 최근접의 데이터 점의 값을 이용할 수도 있다. 또한, 상관 테이블 그 자체를 저장하는 것이 아니라, 상관 테이블의 데이터의 일부 혹은 전부를 근사한 하나의 혹은 복수의 함수를 구하여, 그 하나의 혹은 복수의 함수를 기재하는 파라미터를 저장해 두고, 원하는 조건에 대응하는 조를 구해도 된다. 이하, 간단하므로 상관 테이블을 참조하여 설명한다.
여기서는, 대물 렌즈(207)로 조정한 초점 위치가 변화하지 않도록 하면서, 위치 이탈량(Δθ)에 맞추어 빔 이미지를 위치 이탈량(Δθ)과 동일 방향으로 회전시키는 2 단의 정전 렌즈(212, 214)의 전압의 조를 취득한다. XY 스테이지(105)의 회전 방향의 위치 이탈량(Δθ)과 동일 방향으로 빔 이미지를 회전시킴으로써, 시료(101) 상에서는 XY 스테이지(105)의 회전 방향의 위치 이탈이 발생하지 않은 상태에서 묘화된 위치와 동일한 위치에 빔 이미지가 전사되게 된다.
이미지 회전 및 묘화 공정(S106)으로서, 정전 렌즈(212, 214)를 이용하여, 축소 렌즈(205)와 대물 렌즈(207)를 통과하는 전자빔의 초점 이탈이 발생하지 않도록, 또한 측정된 XY 스테이지(105)의 회전 방향의 위치 이탈량을 보정하도록 빔 이미지를 회전시키고, 또한 묘화부(150)는 빔 이미지를 회전시킨 상태에서 빔 이미지의 패턴을 XY 스테이지(105) 상의 시료(101)에 묘화한다. 구체적으로, 우선 묘화 시, 취득된 정전 렌즈(212, 214)의 전압의 조는 제어 회로(112)에 출력된다. 그리고, 제어 회로(112)는 앰프(120)에 정전 렌즈(212)용의 전압 신호를, 앰프(122)에 정전 렌즈(214)용의 전압 신호를 출력한다. 앰프(120)는, 전압 신호를 받아 대응하는 전압을 정전 렌즈(212)에 인가한다. 앰프(122)는, 전압 신호를 받아 대응하는 전압을 정전 렌즈(214)에 인가한다. 또한, 제어 회로(112)로 제어된 묘화부(150)는, 빔 이미지의 패턴을 XY 스테이지(105) 상의 시료(101)에 묘화한다.
도 10(a)와 도 10(b)는, 실시예 1에서의 2 단의 정전 렌즈의 효과의 일례를 설명하기 위한 개념도이다. 싱글빔 방식에서는, 도 10(a)에 도시한 바와 같이, 조사 에어리어가 1 개의 빔의 샷 도형(11)이 되므로, 회전 반경(r0)이 작다. 따라서, 스테이지의 회전 오차가 발생해도 그 위치 오차는 작다. 이에 대하여 멀티빔 방식에서는, 도 10(b)에 도시한 바와 같이, 다수의 빔 개수에 의한 다수의 샷 도형(36)이 1 회의 샷으로 조사되기 때문에, 조사 에어리어(10)가 크다. 따라서, 이에 수반하여 회전 반경(r1)도 커진다. 따라서, 스테이지의 회전 오차가 발생하면 조사 에어리어(10) 전체가 회전하므로 각 샷 도형(36)의 위치 이탈량도 커진다. 따라서 실시예 1과 같이, 2 단의 정전 렌즈를 배치하여, 스테이지의 회전 오차를 상쇄함으로써, 이러한 위치 이탈을 억제할 수 있다. 특히, 멀티빔 방식에서 그 효과가 큰 것이 된다.
이상과 같이, 실시예 1에 의하면, 스테이지의 회전 위치가 이탈하고 있을 경우에도 원하는 위치에 패턴을 묘화할 수 있다. 따라서, 고정밀도의 묘화를 행할 수 있다.
실시예 2.
실시예 1에서는, 상술한 예에서는, 대물 렌즈(207)로 조정한 초점 위치를 변화시키지 않도록 정전 렌즈(212, 214)의 전압을 조정했지만, 이에 한정되지 않는다. 전자빔 묘화에서는, 예를 들면 XY 스테이지(105)가 이동하면서 묘화를 진행시키기 때문에, 묘화 위치가 그 때마다 변화한다. 또한, 시료면도 평면이라 한정할 수 없고, 요철(凹凸)이 존재한다. 이 때문에, 멀티빔(20)이 조사되는 시료면 상의 높이가 변화한다. 이 때문에, 정전 렌즈(212, 214)에 의해, 묘화 중에, 동적으로 멀티빔(20)의 초점 이탈을 보정[다이내믹 포커스(dynamic focus)]하면 더 좋다.
도 11은, 실시예 2에서의 묘화 장치의 구성을 도시한 개념도이다. 도 11에서, 묘화실(103)에는, 시료(101)면의 높이를 측정하는, 투광기(220)와 수광기(222)로 구성되는 Z 센서가 배치되는 점과, 제어 계산기(110) 내에 높이 측정부(54)가 더 배치되는 점 이외에는, 도 1과 동일하다.
회전 오차 측정부(50), 전압 취득부(52) 및 높이 측정부(54)와 같은 기능은 전기 회로 등의 하드웨어로 구성되어도 되고, 이들의 기능을 실행하는 프로그램 등의 소프트웨어로 구성되어도 된다. 혹은, 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 구성되어도 된다. 회전 오차 측정부(50), 전압 취득부(52) 및 높이 측정부(54)에 입출력되는 정보 및 연산 중의 정보는 메모리(111)에 그 때마다 저장된다.
도 12는, 실시예 2에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타낸 순서도이다. 도 12에서, 실시예 2에서의 묘화 방법은, 스테이지의 회전 위치 이탈 측정 공정(S102)과 전압 취득 공정(S104)의 사이에 Z 측정 공정(S103)을 실시하는 점 이외에는 도 5와 동일하다. 또한 Z 측정 공정(S103)은, 전압 취득 공정(S104)의 전이면, 스테이지의 회전 위치 이탈 측정 공정(S102)의 전에 실시해도 된다.
이하, 특별히 설명하지 않는 내용은 실시예 1과 동일하다.
도 13은, 실시예 2에서의 2 단의 정전 렌즈에서 전압을 가변으로 했을 시의 이미지의 회전 변동의 다른 일례를 나타낸 도이다. 여기서는, 예를 들면 정전 렌즈(212, 214)에 의해 다이내믹 포커스를 행하는 것을 전제로, 초점 위치를 변경하여, 초점 위치마다, 당해 초점 위치에 초점이 고정되도록 하면서, 2 단의 정전 렌즈에 인가하는 전압의 조를 변경한 경우에서의, 빔 이미지의 변동 회전각과 2 단의 정전 렌즈에 인가하는 전압의 조와의 상관 관계가 정의된 상관 테이블의 일례를 나타낸다. 이러한 상관 테이블은 기억 장치(140)에 기억된다. 이러한 상관 관계는, 미리 시뮬레이션 혹은 실험 등에 의해 구하여, 상관 테이블을 작성하여 기억 장치(140)에 저장해 두면 된다.
Z 측정 공정(S103)에서, 높이 측정부(54)는, Z 센서를 이용하여 XY 스테이지(105) 상의 시료(101)의 표면 높이를 측정한다. 우선, 측정하고자 하는 시료(101)면의 영역을 투광기(220)로부터의 광이 조사되는 위치에 오도록 XY 스테이지(105)를 이동시킨다. 그리고, 스트라이프 영역(32)마다 투광기(220)로부터의 광을 조사하여, 각 스트라이프 영역(32) 상의 시료면 높이를 측정하고, 높이 분포를 취득한다.
전압 취득 공정(S104)으로서, 전압 취득부(52)는, 기억 장치(140)에 저장된 상관 테이블을 참조하여, 측정된 시료(101)의 표면 높이에 따라 전자빔의 초점을 동적으로 조정하면서, 또한 측정된 XY 스테이지(105)의 회전 방향의 위치 이탈량(Δθ)을 보정하도록, 빔 이미지를 회전시키는 정전 렌즈(212, 214)에 인가하는 전압의 조를 취득한다. 여기서는, 대물 렌즈(207)로 조정한 초점 위치를 동적으로 변화시키면서, 위치 이탈량(Δθ)에 맞추어 빔 이미지를 위치 이탈량(Δθ)과 동일 방향으로 회전시키는 2 단의 정전 렌즈(212, 214)의 전압의 조를 취득한다.
이미지 회전 및 묘화 공정(S106)으로서, 정전 렌즈(212, 214)를 이용하여, 측정된 시료(101)의 표면 높이에 따라 전자빔의 초점을 동적으로 조정하면서, 또한 측정된 XY 스테이지(105)의 회전 방향의 위치 이탈량을 보정하도록 빔 이미지를 회전시키고, 또한 묘화부(150)는, 빔 이미지를 회전시킨 상태에서 빔 이미지의 패턴을 XY 스테이지(105) 상의 시료(101)에 묘화한다. 구체적으로, 우선 묘화 시, 취득된 정전 렌즈(212, 214)의 전압의 조는 제어 회로(112)에 출력된다. 그리고, 제어 회로(112)는 앰프(120)에 정전 렌즈(212)용의 전압 신호를, 앰프(122)에 정전 렌즈(214)용의 전압 신호를 출력한다. 앰프(120)는, 전압 신호를 받아 대응하는 전압을 정전 렌즈(212)에 인가한다. 앰프(122)는, 전압 신호를 받아 대응하는 전압을 정전 렌즈(214)에 인가한다. 또한, 제어 회로(112)에 제어된 묘화부(150)는 빔 이미지의 패턴을 XY 스테이지(105) 상의 시료(101)에 묘화한다.
이상과 같이, 실시예 2에 의하면, 다이내믹 포커스를 행하면서, 스테이지의 회전 위치가 이탈하고 있을 경우에도 원하는 위치에 패턴을 묘화할 수 있다. 따라서, 더 고정밀도의 묘화를 행할 수 있다.
실시예 3.
실시예 3에서는, 또한 빔 이미지의 배율 변동에 대해서도 조정하는 구성에 대하여 설명한다.
도 14는, 실시예 3에서의 묘화 장치의 구성을 도시한 개념도이다. 도 14에서, 정전 렌즈(216) 및 앰프(124)를 추가한 점 이외에는 도 11과 동일하다. 또한, 다이내믹 포커스를 행하지 않을 경우에는, 도 14에서의 투광기(220)와 수광기(222)로 구성되는 Z 센서와, 높이 측정부(54)는 생략해도 된다.
또한, 실시예 3에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타낸 순서도는, 도 12와 동일하다. 또한, 다이내믹 포커스를 행하지 않을 경우에는, 도 5와 동일해도 상관없다. 이하, 특별히 설명하지 않는 내용은, 실시예 1 혹은 실시예 2와 동일하다.
도 15는, 실시예 3에서의 전자 렌즈와 정전 렌즈의 배치 위치의 일례를 도시한 도이다. 도 15에 도시한 바와 같이, 축소 렌즈(205)와 대물 렌즈(207)는 모두 전자 렌즈로 구성되고, 자장이 반대 방향이 되도록 배치된다. 또한, 2 단의 정전 렌즈(212, 216)는 축소 렌즈(205)의 자장 중에 배치된다. 1 단의 정전 렌즈(214)는 대물 렌즈(207)의 자장 중에 배치된다. 여기서는, 3 단의 정전 렌즈(212, 214, 216)가 배치된다. 정전 렌즈는 3 단에 한정되지 않고, 3 개 이상의 정전 렌즈이면 된다. 그리고, 자장이 반대 방향이 되는 복수의 전자 렌즈의 일방의 자장 중에 적어도 2 단의 정전 렌즈가 배치되고, 타방의 자장 중에 적어도 1 단의 정전 렌즈가 배치되면 된다. 따라서, 축소 렌즈(205)측에 1 단의 정전 렌즈가 배치되고, 대물 렌즈(207)측에 2 단의 정전 렌즈가 배치되어도 된다.
정전 렌즈에 전압을 인가하면, 전자빔의 빔 이미지의 배율도 변화한다. 실시예 1, 2에서는, 2 단의 정전 렌즈를 이용하고 있었기 때문에, 초점 위치와 이미지의 회전의 2 개의 요소를 제어할 수는 있지만, 또한 3 번째의 빔 이미지의 배율의 제어는 동시에 행하는 것은 곤란했다. 따라서 실시예 3에서는, 3 단의 정전 렌즈를 이용하여, 초점 위치와 이미지의 회전과 이미지의 배율의 제어를 동시에 행한다.
우선, 다이내믹 포커스를 행하지 않을 경우에 대하여 설명한다. 다이내믹 포커스를 행하지 않을 경우, 초점 위치는, 대물 렌즈(207)에 의해 조정된 위치에 고정할 필요가 있다.
도 16은, 실시예 3에서의 3 단의 정전 렌즈에서 전압을 가변으로 했을 시의 이미지의 회전 변동과 배율 변동의 일례를 나타낸 도이다. 여기서 전압의 조는, 전자의 상대론 전위의 조로 표시하고 있다. 즉, 정전 렌즈에 전압(Vs)이 가해져, 정전 렌즈 중의 전자의 에너지가 eV0에서 eVtot = e(V0 ＋ Vs)가 되었다고 할 때, Vtot(1 ＋ εVtot)로 표현되는 전위로 나타내고 있다. 여기서 e는 소전하(素電荷)(~1.6 e -19 Coulomb), ε~ 0.9785 / (MV)이다. 본 계산에서는 V0 ~ 50 kV의 경우를 나타내고 있다. 도 17, 도 18도 마찬가지로 나타내고 있다. 여기서는, 예를 들면 정전 렌즈(212, 214)에 의해 다이내믹 포커스를 행하지 않고, 대물 렌즈(207)에 의해 조정된 위치에 고정하는 것을 전제로, 당해 초점 위치에 초점이 고정되도록 하면서, 3 단의 정전 렌즈에 인가하는 전압의 조를 변경한 경우에서의, 빔 이미지의 변동 회전각과 배율 변동률과 3 단의 정전 렌즈에 인가하는 전압의 조와의 상관 관계가 정의된 상관 테이블의 일례를 나타낸다. 이러한 상관 테이블은 기억 장치(140)에 기억된다. 이러한 상관 관계는, 미리 시뮬레이션 혹은 실험 등에 의해 구하여, 상관 테이블을 작성하여 기억 장치(140)에 저장해 두면 된다.
전압 취득 공정(S104)으로서, 전압 취득부(52)는, 기억 장치(140)에 저장된 상관 테이블을 참조하여, 축소 렌즈(205)와 대물 렌즈(207)(복수의 전자 렌즈)를 통과하는 전자빔의 초점 이탈이 발생하지 않도록, 또한 빔 이미지의 배율을 일정하게 유지하도록, 또한 측정된 XY 스테이지(105)의 회전 방향의 위치 이탈량(Δθ)을 보정하도록 빔 이미지를 회전시키는 정전 렌즈(212, 214, 216)에 인가하는 전압의 조를 취득한다. 여기서는, 대물 렌즈(207)로 조정한 초점 위치가 변화하지 않도록, 또한 빔 이미지의 배율을 일정하게 유지하도록 하면서, 위치 이탈량(Δθ)에 맞추어 빔 이미지를 위치 이탈량(Δθ)과 동일 방향으로 회전시키는 3 단의 정전 렌즈(212, 214, 216)의 전압의 조를 취득한다.
이미지 회전 및 묘화 공정(S106)으로서, 정전 렌즈(212, 214, 216)를 이용하여, 축소 렌즈(205)와 대물 렌즈(207)를 통과하는 전자빔의 초점 이탈이 발생하지 않도록, 또한 빔 이미지의 배율을 일정하게 유지하도록, 또한 측정된 XY 스테이지(105)의 회전 방향의 위치 이탈량을 보정하도록 빔 이미지를 회전시키고, 또한 묘화부(150)는, 빔 이미지를 회전시킨 상태에서 빔 이미지의 패턴을 XY 스테이지(105) 상의 시료(101)에 묘화한다. 구체적으로, 우선 묘화 시, 취득된 정전 렌즈(212, 214, 216)의 전압의 조는 제어 회로(112)에 출력된다. 그리고, 제어 회로(112)는 앰프(120)에 정전 렌즈(212)용의 전압 신호를, 앰프(122)에 정전 렌즈(214)용의 전압 신호를, 앰프(124)에 정전 렌즈(216)용의 전압 신호를 출력한다. 앰프(120)는, 전압 신호를 받아 대응하는 전압을 정전 렌즈(212)에 인가한다. 앰프(122)는, 전압 신호를 받아 대응하는 전압을 정전 렌즈(214)에 인가한다. 앰프(124)는, 전압 신호를 받아 대응하는 전압을 정전 렌즈(216)에 인가한다. 또한, 제어 회로(112)로 제어된 묘화부(150)는, 빔 이미지의 패턴을 XY 스테이지(105) 상의 시료(101)에 묘화한다.
이상과 같이, 실시예 3에 의하면, 스테이지의 회전 위치가 이탈하고 있을 경우에도, 초점 위치를 이탈시키지 않고, 또한 빔 이미지의 배율을 일정하게 유지하면서, 원하는 위치에 패턴을 묘화할 수 있다. 따라서, 더 고정밀도의 묘화를 행할 수 있다.
이어서 정전 렌즈(212, 214, 216)에 의해, 묘화 중에, 다이내믹하게 멀티빔(20)의 초점 이탈을 보정(다이내믹 포커스)할 경우에 대하여 설명한다.
도 17은, 실시예 3에서의 3 단의 정전 렌즈에서 전압을 가변으로 했을 시의 이미지의 회전 변동과 배율 변동의 일례를 나타낸 도이다. 여기서는, 예를 들면 정전 렌즈(212, 214, 216)에 의해 다이내믹 포커스를 행하는 것을 전제로, 어느 초점 위치로 변경한 경우, 당해 초점 위치에 초점이 고정되도록 하면서, 3 단의 정전 렌즈에 인가하는 전압의 조를 변경한 경우에서의, 빔 이미지의 변동 회전각과 빔 이미지의 배율 변동률과 3 단의 정전 렌즈에 인가하는 전압의 조와의 상관 관계의 일례를 나타내고 있다.
도 18은, 실시예 3에서의 3 단의 정전 렌즈에서 전압을 가변으로 했을 시의 이미지의 회전 변동과 배율 변동의 다른 일례를 나타낸 도이다. 여기서는, 예를 들면 정전 렌즈(212, 214, 216)에 의해 다이내믹 포커스를 행하는 것을 전제로, 초점 위치를 변경하고, 초점 위치마다, 당해 초점 위치에 초점이 고정되도록 하면서, 3 단의 정전 렌즈에 인가하는 전압의 조를 변경한 경우에서의, 빔 이미지의 변동 회전각과 빔 이미지의 배율 변동률과 3 단의 정전 렌즈에 인가하는 전압의 조와의 상관 관계가 정의된 상관 테이블의 일례를 나타낸다. 이러한 상관 테이블은 기억 장치(140)에 기억된다. 이러한 상관 관계는, 미리 시뮬레이션 혹은 실험 등에 의해 구하여, 상관 테이블을 작성하여 기억 장치(140)에 저장해 두면 된다.
Z 측정 공정(S103)에서, 높이 측정부(54)는 Z 센서를 이용하여, XY 스테이지(105) 상의 시료(101)의 표면 높이를 측정한다.
전압 취득 공정(S104)으로서, 전압 취득부(52)는, 기억 장치(140)에 저장된 상관 테이블을 참조하여, 측정된 시료(101)의 표면 높이에 따라 전자빔의 초점을 동적으로 조정하면서, 또한 빔 이미지의 배율을 일정하게 유지하면서, 또한 측정된 XY 스테이지(105)의 회전 방향의 위치 이탈량(Δθ)을 보정하도록, 빔 이미지를 회전시키는 정전 렌즈(212, 214, 216)에 인가하는 전압의 조를 취득한다. 여기서는, 대물 렌즈(207)로 조정한 초점 위치를 동적으로 변화시키면서, 또한 빔 이미지의 배율을 일정하게 유지하면서, 위치 이탈량(Δθ)에 맞추어 빔 이미지를 위치 이탈량(Δθ)과 동일 방향으로 회전시키는 3 단의 정전 렌즈(212, 214, 216)의 전압의 조를 취득한다.
이미지 회전 및 묘화 공정(S106)으로서, 정전 렌즈(212, 214)를 이용하여, 측정된 시료(101)의 표면 높이에 따라 전자빔의 초점을 동적으로 조정하면서, 또한 빔 이미지의 배율을 일정하게 유지하면서, 또한 측정된 XY 스테이지(105)의 회전 방향의 위치 이탈량을 보정하도록 빔 이미지를 회전시키고, 또한 묘화부(150)는, 빔 이미지를 회전시킨 상태에서 빔 이미지의 패턴을 XY 스테이지(105) 상의 시료(101)에 묘화한다.
도 19(a)와 도 19(b)는, 실시예 3에서의 3 단의 정전 렌즈의 효과의 다른 일례를 설명하기 위한 개념도이다. 싱글빔 방식에서는, 도 19(a)에 도시한 바와 같이, 조사 에어리어가 1 개의 빔의 샷 도형(11)이 되므로, 배율 변동이 발생해도 그 위치 오차는 작다. 이에 대하여 멀티빔 방식에서는, 도 19(b)에 도시한 바와 같이, 다수의 빔 개수에 의한 다수의 샷 도형(36)이 1 회의 샷으로 조사되기 때문에, 조사 에어리어(10)가 크다. 따라서, 배율 변동이 발생하면 조사 에어리어(10) 전체의 배율이 변동하므로, 싱글빔 방식과 동일한 변동이 발생한 경우, 각 샷 도형(36)의 위치 이탈량도 커진다. 따라서 실시예 3과 같이, 3 단의 정전 렌즈를 배치하여, 이미지의 배율 변동을 상쇄함으로써, 이러한 위치 이탈을 억제할 수 있다. 특히, 멀티빔 방식에서 그 효과가 큰 것이 된다.
이상과 같이, 실시예 3에 의하면, 다이내믹 포커스를 행하면서, 또한 빔 이미지의 배율을 일정하게 유지하면서, 스테이지의 회전 위치가 이탈하고 있을 경우에도 원하는 위치에 패턴을 묘화할 수 있다. 따라서, 더 고정밀도의 묘화를 행할 수 있다.
도 20은, 전자 렌즈와 정전 렌즈의 배치 관계를 도시한 도이다. 상술한 각 실시예에서, 전자 렌즈의 조로서 축소 렌즈(205)와 대물 렌즈(207)를 나타냈지만, 이에 한정되지 않는다. 전자빔이 통과하는 광학계 내에 배치되고, 자장이 반대 방향이 되는 전자 렌즈(70, 72)의 조이면 된다. 그리고, 이러한 자장이 반대 방향이 되는 전자 렌즈(70, 72)의 자장 중에, 각각 1 개씩 합계 2 단의 정전 렌즈(80, 82), 혹은 일방에 2 단, 타방에 1 단의 합계 3 단의 정전 렌즈(80, 82, 84)를 배치함으로써, 상술한 내용과 동일한 제어를 행할 수 있다.
이상, 구체예를 참조하여 실시예에 대하여 설명했다. 그러나, 본 발명은 이들 구체예에 한정되지 않는다. 상술한 래스터 스캔 동작은 일례이며, 멀티빔을 이용한 래스터 스캔 동작 그 외의 동작 방법이어도 된다. 또한 상술한 예에서는, 멀티빔 묘화 장치를 나타냈지만, 이에 한정되지 않고, 자장이 반대 방향이 되는 전자 렌즈의 조가 배치되어 있으면, 싱글빔의 묘화 장치여도 된다. 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
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 적절히 선택하여 이용할 수 있다. 예를 들면, 묘화 장치(100)를 제어하는 제어부 구성에 대해서는 기재를 생략했지만, 필요로 하는 제어부 구성을 적절히 선택하여 이용하는 것은 말할 필요도 없다.
이 외에, 본 발명의 요소를 구비하고, 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 하전 입자빔 묘화 방법 및 하전 입자빔 묘화 장치는, 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명의 몇 개의 실시예를 설명했지만, 이들 실시예는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규 실시예는, 이 외의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시예 및 그 변형은, 발명의 범위 또는 요지에 포함되고, 또한 특허 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.

Claims (16)

  1. 시료를 재치하는 스테이지의 회전 방향의 위치 이탈량을 측정하는 공정과,
    자장이 반대 방향인 복수의 전자 렌즈의 각 전자 렌즈의 자장 중에 적어도 1 개씩 배치된 복수의 정전 렌즈를 이용하여, 상기 복수의 전자 렌즈를 통과하는 하전 입자빔의 초점 이탈이 발생하지 않도록, 또한 측정된 상기 스테이지의 회전 방향의 위치 이탈량을 보정하도록 빔 이미지를 회전시키는 전압의 조가 되도록 상기 복수의 정전 렌즈에 전압을 인가하여 빔 이미지를 회전시킨 상태에서, 빔 이미지의 패턴을 상기 스테이지 상의 시료에 묘화하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 하전 입자빔 묘화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 정전 렌즈는 3 개 이상의 정전 렌즈이며, 상기 복수의 전자 렌즈의 일방의 자장 중에 적어도 2 단의 정전 렌즈가 배치되고, 상기 복수의 전자 렌즈의 타방의 자장 중에 적어도 1 단의 정전 렌즈가 배치되고,
    상기 적어도 3 단의 정전 렌즈를 이용하여, 상기 복수의 전자 렌즈를 통과하는 하전 입자빔의 초점 이탈이 발생하지 않도록, 또한 빔 이미지의 배율을 일정하게 유지하도록, 또한 측정된 상기 스테이지의 회전 방향의 위치 이탈량을 보정하도록, 빔 이미지를 회전시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스테이지 상의 시료의 표면 높이를 측정하는 공정을 더 가지고,
    상기 빔 이미지를 회전시킬 시, 상기 복수의 정전 렌즈를 이용하여, 측정된 시료의 표면 높이에 따라 하전 입자빔의 초점을 동적으로 조정하면서, 또한 측정된 상기 스테이지의 회전 방향의 위치 이탈량을 보정하도록, 빔 이미지를 회전시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 정전 렌즈는 3 개 이상의 정전 렌즈이며, 상기 복수의 전자 렌즈의 일방의 자장 중에 적어도 2 단의 정전 렌즈가 배치되고, 상기 복수의 전자 렌즈의 타방의 자장 중에 적어도 1 단의 정전 렌즈가 배치되고,
    상기 적어도 3 단의 정전 렌즈를 이용하여, 측정된 시료의 표면 높이에 따라 하전 입자빔의 초점을 동적으로 조정하면서, 또한 빔 이미지의 배율을 일정하게 유지하도록, 또한 측정된 상기 스테이지의 회전 방향의 위치 이탈량을 보정하도록, 빔 이미지가 회전시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하전 입자빔의 초점 위치가 이탈하지 않도록 할 경우에서의 빔 이미지의 변동 회전각과 상기 복수의 정전 렌즈에 인가하는 전압의 조와의 상관 관계가 정의된 기억 장치에 저장된 상관 테이블을 참조하여, 상기 복수의 전자 렌즈를 통과하는 하전 입자빔의 초점 이탈이 발생하지 않도록, 또한 측정된 상기 스테이지의 회전 방향의 위치 이탈량을 보정하도록, 빔 이미지를 회전시키는 상기 복수의 정전 렌즈에 인가하는 전압의 조를 취득하는 공정을 더 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전자 렌즈를 통과하는 하전 입자빔은 멀티빔인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 정전 렌즈에 의해, 상기 멀티빔의 각 빔의 초점 이탈이 발생하지 않도록, 또한 측정된 상기 스테이지의 회전 방향의 위치 이탈량을 보정하도록, 상기 멀티빔의 빔 이미지를 회전시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 정전 렌즈는 3 개 이상의 정전 렌즈이며, 상기 복수의 전자 렌즈의 일방의 자장 중에 적어도 2 단의 정전 렌즈가 배치되고, 상기 복수의 전자 렌즈의 타방의 자장 중에 적어도 1 단의 정전 렌즈가 배치되고,
    상기 적어도 3 단의 정전 렌즈를 이용하여, 상기 멀티빔의 각 빔의 초점 이탈이 발생하지 않도록, 또한 상기 멀티빔의 빔 이미지의 배율을 일정하게 유지하도록, 또한 측정된 상기 스테이지의 회전 방향의 위치 이탈량을 보정하도록, 상기 멀티빔의 빔 이미지를 회전시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 시료를 재치하는 스테이지와,
    상기 스테이지의 회전 방향의 위치 이탈량을 측정하는 측정부와,
    자장이 반대 방향인 복수의 전자 렌즈와,
    각 전자 렌즈의 자장 중에 적어도 1 개씩 배치된 복수의 정전 렌즈와,
    상기 복수의 전자 렌즈를 통과하는 하전 입자빔의 초점 이탈이 발생하지 않도록, 또한 측정된 상기 스테이지의 회전 방향의 위치 이탈량을 보정하도록 빔 이미지를 회전시키는 전압의 조가 되도록, 상기 복수의 정전 렌즈에 전압을 인가하는 복수의 전압 인가부
    를 구비하고,
    상기 복수의 전압 인가부에 의해 회전된 빔 이미지의 패턴을 상기 스테이지 상의 시료에 묘화하는 것을 특징으로 하는 하전 입자빔 묘화 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 정전 렌즈는 3 개 이상의 정전 렌즈이며, 상기 복수의 전자 렌즈의 일방의 자장 중에 적어도 2 단의 정전 렌즈가 배치되고, 상기 복수의 전자 렌즈의 타방의 자장 중에 적어도 1 단의 정전 렌즈가 배치되고,
    상기 적어도 3 단의 정전 렌즈를 이용하여, 상기 복수의 전자 렌즈를 통과하는 하전 입자빔의 초점 이탈이 발생하지 않도록, 또한 빔 이미지의 배율을 일정하게 유지하도록, 또한 측정된 상기 스테이지의 회전 방향의 위치 이탈량을 보정하도록, 빔 이미지를 회전시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 스테이지 상의 시료의 표면 높이를 측정하는 높이 측정부를 더 구비하고,
    상기 빔 이미지를 회전시킬 시, 상기 복수의 정전 렌즈를 이용하여, 측정된 시료의 표면 높이에 따라 하전 입자빔의 초점을 동적으로 조정하면서, 또한 측정된 상기 스테이지의 회전 방향의 위치 이탈량을 보정하도록, 빔 이미지를 회전시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 정전 렌즈는 3 개 이상의 정전 렌즈이며, 상기 복수의 전자 렌즈의 일방의 자장 중에 적어도 2 단의 정전 렌즈가 배치되고, 상기 복수의 전자 렌즈의 타방의 자장 중에 적어도 1 단의 정전 렌즈가 배치되고,
    상기 적어도 3 단의 정전 렌즈를 이용하여, 측정된 시료의 표면 높이에 따라 하전 입자빔의 초점을 동적으로 조정하면서, 또한 빔 이미지의 배율을 일정하게 유지하도록, 또한 측정된 상기 스테이지의 회전 방향의 위치 이탈량을 보정하도록, 빔 이미지를 회전시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 하전 입자빔의 초점 위치가 이탈하지 않도록 할 경우에서의 빔 이미지의 변동 회전각과 상기 복수의 정전 렌즈에 인가하는 전압의 조와의 상관 관계가 정의된 상관 테이블을 저장하는 기억 장치와,
    상기 기억 장치에 저장된 상관 테이블을 참조하여, 상기 복수의 전자 렌즈를 통과하는 하전 입자빔의 초점 이탈이 발생하지 않도록, 또한 측정된 상기 스테이지의 회전 방향의 위치 이탈량을 보정하도록, 빔 이미지를 회전시키는 상기 복수의 정전 렌즈에 인가하는 전압의 조를 취득하는 전압 취득부
    를 더 구비한 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 전자 렌즈를 통과하는 하전 입자빔은 멀티빔인 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 정전 렌즈에 의해, 상기 멀티빔의 각 빔의 초점 이탈이 발생하지 않도록, 또한 측정된 상기 스테이지의 회전 방향의 위치 이탈량을 보정하도록, 상기 멀티빔의 빔 이미지를 회전시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 정전 렌즈는 3 개 이상의 정전 렌즈이며, 상기 복수의 전자 렌즈의 일방의 자장 중에 적어도 2 단의 정전 렌즈가 배치되고, 상기 복수의 전자 렌즈의 타방의 자장 중에 적어도 1 단의 정전 렌즈가 배치되고,
    상기 적어도 3 단의 정전 렌즈를 이용하여, 상기 멀티빔의 각 빔의 초점 이탈이 발생하지 않도록, 또한 상기 멀티빔의 빔 이미지의 배율을 일정하게 유지하도록, 또한 측정된 상기 스테이지의 회전 방향의 위치 이탈량을 보정하도록, 상기 멀티빔의 빔 이미지가 회전시키는 것을 특징으로 하는 장치.
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