KR101712532B1 - 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법 - Google Patents

멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일태양의 멀티 하전 입자빔 묘화 장치는, 시료의 묘화 영역에 멀티빔의 대표빔을 수직 입사함으로써 대전하는 대전량 분포를 연산하는 대전량 분포 연산부와, 대전량 분포를 이용하여, 멀티빔의 각 빔의 조사 위치에 의존한, 대전량에 기인하는 빔의 조사 위치의 위치 이탈량분을 포함하는 위치 이탈량이 보정된 각 빔의 조사 위치의 보정 위치를 연산하는 위치 보정부와, 멀티빔의 각 빔의 조사 패턴의 형성 위치가 각각 대응하는 보정 위치가 되도록 각 빔의 조사량을 제어함으로써, 시료에 패턴을 묘화하는 묘화부를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법 {MULTI CHARGED PARTICLE BEAM WRITING DEVICE AND MULTI CHARGED PARTICLE BEAM WRITING METHOD}
본 발명은 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법에 관한 것으로, 예를 들면, 전자선의 멀티빔을 이용하여 시료에 패턴을 묘화할 시의 대전량에 기인하는 위치 이탈을 보정 가능한 멀티빔 묘화 장치 및 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, 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 제어되고, 차폐되지 않았던 각 빔이 광학계로 축소되고, 편향기로 편향되어 시료 상의 원하는 위치로 조사된다.
레지스트막이 도포된 마스크 등의 시료에 멀티빔을 조사할 경우에, 과거에 조사한 멀티빔에 의해 조사 위치 또는 그 주위가 대전된다. 종래, 멀티빔 묘화 장치에서는, 이러한 대전 현상에 기인한 위치 이탈이 문제시되지 않았지만, 상술한 바와 같이 패턴의 미세화에 수반하여, 이러한 대전 현상에 기인한 위치 이탈이 문제가 되고 있다. 특히, 더블 패터닝 기술의 도입에 의해, 지금까지 이상으로 포토마스크의 패턴 위치 정밀도의 향상이 요구되고 있다.
종래, 이 빔 조사 위치 이탈을 보정하는 방법 중 하나로서, 싱글빔 묘화 방식에 대하여, 레지스트층 상에 대전 방지막(CDL: Charge Dissipation Layer)을 형성하여, 레지스트 표면의 대전을 방지하는 방법이 알려져 있다. 그러나, 이 대전 방지막은 기본적으로 산의 특성을 가지고 있기 때문에, 화학 증폭형 레지스트와 잘 맞지 않는다. 또한, 대전 방지막을 형성하기 위하여 새로운 설비를 설치할 필요가 있어, 포토마스크의 제조 코스트가 더 증대한다. 이 때문에, 대전 방지막을 이용하지 않고, 대전 효과 보정(CEC: charging effect correction)을 행하는 것이 요망되고 있다.
그리고, 대전에 기인하는 위치 이탈량 보정에 관하여, 싱글빔 묘화 방식에 대하여, 전계 강도에 기초하여 빔 조사 위치의 보정량을 산출하고, 이 보정량에 기초하여 빔을 조사하는 묘화 장치가 제안되고 있다(예를 들면, 일본특허공개공보 2007-324175호 참조). 이러한 묘화 장치에 의하면, 조사량 분포와 대전량 분포 간에 선형 비례 관계가 성립한다고 가정하고, 조사량 분포로부터 선형 응답 함수를 통하여 위치 이탈량 분포를 산출하도록 하고 있다.
여기서, 멀티빔 묘화 방식에서는, 한 번에 많은 빔이 동시에 조사되기 때문에, 주위의 빔으로부터의 영향도 있어, 싱글빔과는 상이한 가일층의 고안이 필요하다고 상정된다. 그러나, 종래, 멀티빔 묘화 방식에서, 이러한 대전 현상에 기인하는 조사 위치의 위치 이탈을 엄밀하게 보정하는 방법이 확립되어 있지 않았다.
본 발명은, 멀티빔 묘화에서의 대전량에 기인한 조사 위치 이탈을 보정하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일태양의 멀티 하전 입자빔 묘화 장치는,
시료의 묘화 영역에 멀티빔의 대표빔을 수직 입사함으로써 대전하는 대전량 분포를 연산하는 대전량 분포 연산부와,
대전량 분포를 이용하여, 멀티빔의 각 빔의 조사 위치에 의존한, 대전량에 기인하는 빔의 조사 위치의 위치 이탈량분을 포함하는 위치 이탈량이 보정된 각 빔의 조사 위치의 보정 위치를 연산하는 위치 보정부와,
멀티빔의 각 빔의 조사 패턴의 형성 위치가 각각 대응하는 보정 위치가 되도록 각 빔의 조사량을 제어함으로써, 시료에 패턴을 묘화하는 묘화부
를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일태양의 멀티 하전 입자빔 묘화 방법은,
시료의 묘화 영역에 멀티빔의 대표빔을 수직 입사함으로써 대전하는 대전량 분포를 연산하고,
대전량 분포를 이용하여, 멀티빔의 각 빔의 조사 위치에 의존한, 대전량에 기인하는 조사 위치의 위치 이탈량분을 포함하는 위치 이탈량이 보정된 각 조사 위치의 보정 위치를 연산하고,
멀티빔의 각 빔의 조사 패턴의 형성 위치가 각각 대응하는 보정 위치가 되도록 각 빔의 조사량을 제어함으로써, 시료에 패턴을 묘화하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 실시예 1에서의 묘화 장치의 구성을 나타낸 개념도이다.
도 2는 실시예 1에서의 대전량에 기인한 위치 이탈을 설명하기 위한 도이다.
도 3은 실시예 1에서의 멀티빔 조사 영역의 위치 관계의 일례를 도시한 도이다.
도 4는 실시예 1에서의 멀티빔 조사 영역의 중심 위치에 수직 입사한 경우의 위치 이탈량과, 멀티빔 조사 영역의 앞측 가장자리 위치에 수직 입사한 경우의 위치 이탈량과, 멀티빔 조사 영역의 뒤측 가장자리 위치에 수직 입사한 경우의 위치 이탈량을 중첩하여 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 1에서의 멀티빔 조사 영역의 중심 위치에 수직 입사한 경우의 위치 이탈량과 멀티빔 조사 영역의 각 조사 위치(앞측 가장자리 위치와 뒤측 가장자리 위치)에 수직 입사한 경우의 위치 이탈량과의 차분을 나타낸 그래프의 일례이다.
도 6은 실시예 1에서의 멀티빔 조사 영역의 중심 위치에 수직 입사의 위치 이탈량과, 멀티빔 조사 영역의 중심 위치에 수직 입사의 위치 이탈량으로부터 멀티빔 조사 영역의 각 조사 위치(앞측 가장자리 위치와 뒤측 가장자리 위치)에 수직 입사한 경우의 위치 이탈량을 뺀 차분을 나타낸 그래프의 일례이다.
도 7은 실시예 1에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타낸 순서도이다.
도 8은 실시예 1에서의 멀티빔의 빔 구획 위치의 일례를 도시한 도이다.
도 9는 실시예 1에서의 차분 테이블의 일례를 도시한 도이다.
도 10은 실시예 1에서의 프레임 영역과 위치 이탈 계산 범위의 일례를 도시한 도이다.
도 11은 실시예 1에서의 프레임 영역을 트래킹 구획 폭으로 분할한 상태를 설명하기 위한 도이다.
도 12는 실시예 1에서의 트래킹 구획과 멀티빔 조사 영역을 도시한 도이다.
도 13은 실시예 1에서의 트래킹 구획 번호와 트래킹 횟수에 대응하는 멀티빔 구획 번호의 일례를 나타낸 도이다.
도 14는 실시예 1에서의 픽셀 위치 보정의 방법을 설명하기 위한 도이다.
이하, 실시예에서는, 멀티빔 묘화에서의 대전량에 기인한 조사 위치의 위치 이탈을 보정하는 장치 및 방법에 대하여 설명한다.
또한 이하, 실시예에서는, 하전 입자빔의 일례로서, 전자빔을 이용한 구성에 대하여 설명한다. 단, 하전 입자빔은 전자빔에 한정되지 않고, 이온빔 등의 다른 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(aperture) 부재(203), 블랭킹 플레이트(204), 축소 렌즈(205), 제한 애퍼처 부재(206), 대물 렌즈(207) 및 편향기(208)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 XY 스테이지(105)의 위치 측정용의 미러(209)가 배치된다.
제어부(160)는 제어 계산기(110), 메모리(111), 스테이지 위치 검출부(136), 스테이지 구동부(138), 편향 제어 회로(170) 및 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(140, 142, 144, 146)를 가지고 있다. 제어 계산기(110), 메모리(111), 스테이지 위치 검출부(136), 스테이지 구동부(138), 편향 제어 회로(170) 및 기억 장치(140, 142, 144, 146)는 도시하지 않은 버스에 의해 서로 접속되어 있다. 편향 제어 회로(170)는 편향기(208)에 접속된다.
제어 계산기(110) 내에는 묘화 데이터 처리부(112), 패턴 면적 밀도 분포 연산부(114), 도스 분포 연산부(116), 포깅 전자량 분포 연산부(118), 차분 테이블 전송부(120), 대전량 분포 연산부(122), 대전량 분포 추출부(124) 및 오프라인 대전 보정 적용부(126)와 같은 기능이 배치된다. 묘화 데이터 처리부(112), 패턴 면적 밀도 분포 연산부(114), 도스 분포 연산부(116), 포깅 전자량 분포 연산부(118), 차분 테이블 전송부(120), 대전량 분포 연산부(122), 대전량 분포 추출부(124) 및 오프라인 대전 보정 적용부(126)는 전기적인 회로에 의한 하드웨어로 구성되어도 상관없다. 혹은, 묘화 데이터 처리부(112), 패턴 면적 밀도 분포 연산부(114), 도스 분포 연산부(116), 포깅 전자량 분포 연산부(118), 차분 테이블 전송부(120), 대전량 분포 연산부(122), 대전량 분포 추출부(124) 및 오프라인 대전 보정 적용부(126)의 각 기능의 처리 내용이 컴퓨터에서 실행되는 프로그램(소프트웨어)으로 구성되어도 상관없다. 혹은, 하드웨어와 소프트웨어와의 조합으로 구성되어도 된다. 혹은, 이러한 하드웨어와 펌 웨어와의 조합이어도 상관없다. 제어 계산기(110)에 입력되는 정보 혹은 연산 처리 중 및 처리 후의 각 정보는 그때마다 메모리(111)에 기억된다.
편향 제어 회로(170) 내에는 픽셀 위치 취득부(172), 스테이지 위치 취득부(174), 구획 위치 산출부(176), 차분 테이블 선택부(178), 영역 결정부(180), 보정 위치 산출부(182), 위치 보정부(183) 및 조사량 연산부(184)와 같은 기능이 배치된다. 픽셀 위치 취득부(172), 스테이지 위치 취득부(174), 구획 위치 산출부(176), 차분 테이블 선택부(178), 영역 결정부(180), 보정 위치 산출부(182), 위치 보정부(183) 및 조사량 연산부(184)는 전기적인 회로에 의한 하드웨어로 구성되어도 상관없다. 혹은, 픽셀 위치 취득부(172), 스테이지 위치 취득부(174), 구획 위치 산출부(176), 차분 테이블 선택부(178), 영역 결정부(180), 보정 위치 산출부(182), 위치 보정부(183) 및 조사량 연산부(184)의 각 기능의 처리 내용이 컴퓨터에서 실행되는 프로그램(소프트웨어)으로 구성되어도 상관없다. 혹은, 하드웨어와 소프트웨어와의 조합으로 구성되어도 된다. 혹은, 이러한 하드웨어와 펌 웨어와의 조합이어도 상관없다. 편향 제어 회로(170)에 입력되는 정보 혹은 연산 처리 중 및 처리 후의 각 정보는 그때마다 도시하지 않은 메모리에 기억된다.
또한, 묘화 장치(100)의 외부 계산기(500)에는 차분 테이블 작성부(502)와 오프라인 대전 보정 연산부(504)가 배치된다. 차분 테이블 작성부(502)와 오프라인 대전 보정 연산부(504)는 전기적인 회로에 의한 하드웨어로 구성되어도 상관없다. 혹은, 각 기능의 처리 내용이 컴퓨터에서 실행되는 프로그램(소프트웨어)으로 구성되어도 상관없다. 혹은, 하드웨어와 소프트웨어와의 조합으로 구성되어도 된다. 혹은, 이러한 하드웨어와 펌 웨어와의 조합이어도 상관없다.
도 1에서는, 본 실시예 1을 설명함에 있어 필요한 구성 부분 이외에 대해서는 기재를 생략하고 있다. 묘화 장치(100)에 있어, 통상, 필요한 그 외의 구성이 포함되는 것은 말할 필요도 없다.
도 1의 애퍼처 부재(203)에는, 종(y 방향) 복수 열 x 횡(x 방향) 복수 열의 홀(개구부)이 소정의 배열 피치로 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 예를 들면, 512 x 512 열의 홀이 형성된다. 각 홀은 모두 동일한 치수 형상의 직사각형으로 형성된다. 혹은, 동일한 외경의 원형이어도 상관없다. 이들 복수의 홀을 전자빔(200)의 일부가 각각 통과함으로써, 멀티빔(20)이 형성되게 된다. 여기서는, 종횡(x, y 방향)이 모두 2 열 이상의 홀이 배치되는 경우를 설명했지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 종횡(x, y 방향) 어느 일방이 복수 열이고 타방은 1 열 뿐이어도 상관없다. 또한, 홀의 배열의 방법은 종횡이 격자 형상으로 배치된다. 단, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 종 방향(y 방향) 1 단째의 열과 2 단째의 열의 홀끼리가, 횡 방향(x 방향)으로 치수(a)만큼 어긋나 배치되어도 된다. 마찬가지로, 종 방향(y 방향) 2 단째의 열과 3 단째의 열의 홀끼리가 횡 방향(x 방향)으로 치수(b)만큼 어긋나 배치되어도 된다.
전자총(201)(방출부)으로부터 방출된 전자빔(200)은, 조명 렌즈(202)에 의해 대략 수직으로 애퍼처 부재(203) 전체를 조명한다. 전자빔(200)은 애퍼처 부재(203)에 형성된 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: 개별 블랭킹 기구) 내를 통과한다. 이러한 블랭커는 각각, 개별로 통과하는 전자빔(20)을 편향한다(블랭킹 편향을 행한다).
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 이탈하고, 제한 애퍼처 부재(206)에 의해 차폐된다. 한편, 블랭킹 플레이트(204)의 블랭커에 의해 편향되지 않았던 전자빔(20)은, 도 1에 나타낸 바와 같이 제한 애퍼처 부재(206)의 중심의 홀을 통과한다. 이러한 개별 블랭킹 기구의 ON / OFF에 의해 블랭킹 제어가 행해지고, 빔의 ON / OFF가 제어된다. 이와 같이, 제한 애퍼처 부재(206)는, 개별 블랭킹 기구에 의해 빔 OFF의 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐한다. 그리고, 빔 ON이 되고 나서 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)은 대물 렌즈(207)에 의해 초점이 조정되고, 원하는 축소율의 패턴 상(像)이 되어, 편향기(208)에 의해 제한 애퍼처 부재(206)를 통과한 각 빔(멀티빔(20) 전체)이 동일 방향으로 일괄되어 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. XY 스테이지(105)의 위치는, 스테이지 위치 검출부(136)로부터 레이저를 XY 스테이지(105) 상의 미러(209)를 향해 조사하고, 그 반사광을 이용하여 측정된다. 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, 패턴에 따라 필요한 빔이 블랭킹 제어에 의해 빔 ON으로 제어된다.
XY 스테이지(105)는 스테이지 구동부(138)에 의해 구동 제어된다. 그리고, XY 스테이지(105)의 위치는 스테이지 위치 검출부(136)에 의해 검출된다. 스테이지 위치 검출부(136)에는, 예를 들면, 미러(209)에 레이저를 조사하고, 그 반사광에 기초하여 위치를 측정하는 레이저 측장 장치가 포함된다.
도 2는 실시예 1에서의 대전량에 기인한 위치 이탈을 설명하기 위한 도이다. 도 2에서, 시료(101)의 표면 상에 1 nC의 양의 점전하(12)가 존재할 경우, 묘화실(103)의 상방으로부터 동시에 조사되는 멀티빔의 각 빔을 구성하는 음의 전자(14)는, 점전하(12)로 당겨진다. 점전하(12)의 직상(直上)으로부터 입사하는 전자(14a)는, 수직 입사한 채로 당겨진다. 이에 대하여, 점전하(12)의 직상으로부터 이탈한 위치로부터 수직 입사하는 전자(14b, 14c)는, 점전하(12)로 당겨짐으로써 궤도가 어긋난다. 이 때문에, 멀티빔에서는 조사 위치에 의존한 위치 이탈이 발생한다.
도 3은 실시예 1에서의 멀티빔 조사 영역의 위치 관계의 일례를 도시한 도이다. 도 3에서는, 한 번에 조사되는 멀티빔 전체에서의 조사 영역(멀티빔 조사 영역)의 중심 위치를 '○'로 나타내고, 앞측 가장자리 위치(+x 방향)를 '◇'로 나타내고, 뒤측 가장자리 위치(-x 방향)를 '△'로 나타내고 있다.
도 4는, 실시예 1에서의 멀티빔 조사 영역의 중심 위치에 수직 입사한 경우의 위치 이탈량과, 멀티빔 조사 영역의 앞측 가장자리 위치에 수직 입사한 경우의 위치 이탈량과, 멀티빔 조사 영역의 뒤측 가장자리 위치에 수직 입사한 경우의 위치 이탈량을 중첩하여 나타낸 그래프이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 멀티빔에서는, 조사 위치(앞측 가장자리 위치와 중심 위치와 뒤측 가장자리 위치)에 따라 위치 이탈량의 차가 큰 것을 알 수 있다. 환언하면, 조사 위치 의존성이 큰 것을 알 수 있다.
도 5는, 실시예 1에서의 멀티빔 조사 영역의 중심 위치에 수직 입사한 경우의 위치 이탈량과 멀티빔 조사 영역의 각 조사 위치(앞측 가장자리 위치와 뒤측 가장자리 위치)에 수직 입사한 경우의 위치 이탈량과의 차분을 나타낸 그래프의 일례이다. 도 5에 나타낸 그래프에서는, 종축을 도 4의 2 배로 확대하고 있다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 멀티빔 조사 영역의 중심 위치에 수직 입사한 경우의 위치 이탈량과 멀티빔 조사 영역의 각 조사 위치(앞측 가장자리 위치와 뒤측 가장자리 위치)에 수직 입사한 경우의 위치 이탈량에는, 차가 발생하고 있는 것을 알 수 있다. 즉, 대전량에 기인한 위치 이탈량 중에는, 중심 위치에 수직 입사한 경우의 위치 이탈량 외에, 조사 위치 의존의 위치 이탈량분이 존재하는 것을 알 수 있다. 멀티빔에서의 조사 위치 의존의 위치 이탈량은, 싱글빔에서의 주편향 위치 의존(앞측 가장자리 위치와 뒤측 가장자리 위치)의 위치 이탈량에 비해 예를 들면 100 배 이상 크다. 따라서, 멀티빔 묘화에서 이러한 위치 이탈량을 보정하는 것은, 싱글빔으로 동일하게 보정할 경우에 비해, 그 효과가 큰 폭으로 커진다.
도 6은, 실시예 1에서의 멀티빔 조사 영역의 중심 위치에 수직 입사의 위치 이탈량과, 멀티빔 조사 영역의 중심 위치에 수직 입사의 위치 이탈량으로부터 멀티빔 조사 영역의 각 조사 위치(앞측 가장자리 위치와 뒤측 가장자리 위치)에 수직 입사한 경우의 위치 이탈량을 뺀 차분을 나타낸 그래프의 일례이다. 도 6에서는, 횡축에 점전하로부터의 묘화 위치까지의 거리를, 종축에 위치 이탈량을 나타낸다. 예를 들면, 위치 이탈량을 보정하는 범위를 1 x 10-6 μm 이상으로 하면, 대전 위치로부터의 계산 범위(영향 범위)는, 중심 위치에 수직 입사의 위치 이탈량을 계산할 경우, 20 mm 필요하다. 이에 대하여, 멀티빔 조사 영역의 중심 위치에 수직 입사의 위치 이탈량으로부터 멀티빔 조사 영역의 각 조사 위치(앞측 가장자리 위치와 뒤측 가장자리 위치)에 수직 입사한 경우의 위치 이탈량을 뺀 차분을 계산할 경우, 약 13.5 mm 필요하다. 즉, 대전 위치로부터의 계산 범위(영향 범위)는, 멀티빔 조사 영역의 중심 위치에 수직 입사의 위치 이탈량을 계산하는 경우보다, 멀티빔 조사 영역의 중심 위치에 수직 입사의 위치 이탈량으로부터 각 조사 위치(앞측 가장자리 위치와 뒤측 가장자리 위치)에 수직 입사한 경우의 위치 이탈량을 뺀 차분을 계산하는 경우가 좁게 할 수 있다. 계산 시간은, 계산 범위의 2 승에 비례하므로 묘화 장치(100) 내에서 수직 입사의 위치 이탈량을 계산하는 것이 아닌, 차분을 계산함으로써, 45.5 %의 계산 시간으로 할 수 있다. 그 결과, 계산 시간을 단축할 수 있다. 따라서, 묘화 처리와 실시간으로 보정 계산이 가능해진다. 위치 이탈량을 보정하는 범위의 임계치를 더 좁게 하면, 계산의 고속화가 더 가능해진다. 따라서 실시예 1에서는, 묘화 개시 전에 미리 멀티빔 조사 영역의 중심 위치에 수직 입사의 위치 이탈량을 보정하는 보정값을 산출하고, 묘화 장치(100) 내에서는 묘화 처리와 실시간으로 차분을 보정하는 보정값을 산출한다. 그리고, 양자를 가산함으로써 멀티빔의 조사 위치를 고려한 위치 이탈량을 보정할 수 있다. 또한 실시예 1에서는, 시료(101) 상의 실제의 대전량 분포에 관한 측정 정보를 필요로 하지 않고 위치 이탈량의 보정 계산을 행하기 때문에, 대전량 분포 연산부(122)와 편향 제어 회로(170)의 계산 속도에 의해 보정 주기가 정해진다. 이 때문에 묘화 처리와 실시간으로 보정 계산을 행하기 위해서는, 스테이지 트래킹 단위의 주기에서의 보정이 현실적이 된다. 구체적인 시간 주기로는, 수 μs ~ 수 100 μs의 주기에서의 보정이 현실적이 된다.
또한 멀티빔 묘화에서는, 묘화 처리 전의 단계에서 미리 각 조사 위치(픽셀)가, 어느 빔에 의해 조사될지 결정되어 있으므로, 묘화 처리와 실시간으로 보정 계산하지 않아도 상관없다.
또한 상술한 예에서는, 멀티빔 조사 영역의 중심 위치를 대표 위치로 하여 설명하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 대표 위치는 멀티빔 조사 영역의 중심 위치와는 상이한 위치로 설정되어도 상관없다.
도 7은 실시예 1에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타낸 순서도이다. 도 7에서, 사전 준비로서, 외부 계산기(500)에서, 멀티빔의 대표빔의 수직 입사에서의 위치 이탈 응답 테이블 계산 공정(S102)과, 빔 구획 위치에 따른 위치 이탈 응답 테이블 계산 공정(S104)과, 차분 테이블 계산 공정(S106)과, 멀티빔의 대표빔의 수직 입사에서의 위치 이탈 보정값 계산 공정(S108)과 같은 일련의 공정을 실시한다.
그리고 묘화 장치(100) 내에서는, 초기화 공정(S110)과, 패턴 면적 밀도 분포와 도스 분포와 조사량 분포와 포깅 전자량 분포를 연산하는 연산 공정(S112)과, 대전량 분포 연산 공정(S114)과, 대표빔의 수직 입사에서의 픽셀 위치 보정 공정(S116)과, 대전량 분포 추출 공정(S118)과, 대표빔의 수직 입사에서의 픽셀 보정 위치 취득 공정(S120)과, 스테이지 위치 취득 공정(S122)과, 멀티빔 구획 위치 분할 공정(S124)과, 차분 테이블 선택 공정(S126)과, 계산 영역 결정 공정(S128)과, 구획 위치 의존 보정값 산출 공정(S130)과, 위치 보정 공정(S131)과, 조사량 연산 공정(S132)과, 픽셀 묘화 공정(S134)과 같은 일련의 공정을 실시한다.
멀티빔의 대표빔의 수직 입사에서의 위치 이탈 응답 테이블 계산 공정(S102)으로서, 차분 테이블 작성부(502)는, 멀티빔의 대표빔(예를 들면, 멀티빔 조사 영역의 실시적 중심 위치를 조사하는 빔: 중심 빔)을 수직 입사함으로써 발생하는, 대전량에 기인하는 멀티빔 조사 영역의 각 조사 위치의 위치 이탈량(제2 위치 이탈량)을 산출하는 응답 함수(제2 응답 함수)를 연산한다. 환언하면, 차분 테이블 작성부(502)는, 멀티빔 조사 영역의 대표 위치(대표빔 위치)에 수직 입사하는 전자를 가정한 위치 이탈 응답 테이블(r0(x, y))을 계산하고, 기억 장치(144)에 저장한다. 위치 이탈 응답 테이블(r0(x, y))은 응답 함수(제2 응답 함수)의 일례이다. 차분 테이블 작성부(502)에서 작성하지 않고 다른 기능 혹은 유저에 의해 계산되어도 상관없다. 위치 이탈량은 대전량 분포에 응답 함수를 중합 적분함으로써 구해진다. 이 때문에, 멀티빔의 대표빔을 수직 입사함으로써 발생하는, 대전량에 기인하는 멀티빔 조사 영역의 각 조사 위치의 위치 이탈량과 대전량 분포를 계산하고, 이들로부터 위치 이탈 응답 테이블(r0(x, y))을 산출할 수 있다.
빔 구획 위치에 따른 위치 이탈 응답 테이블 계산 공정(S104)으로서, 차분 테이블 작성부(502)는, 멀티빔의 각 빔 구획 위치(i, j)(조사 위치의 일례)에서의, 대전량에 기인하는 각 구획 위치(i, j)의 위치 이탈량(제1 위치 이탈량)을 산출하는 응답 함수(제1 응답 함수)를 연산한다. 환언하면, 차분 테이블 작성부(502)는, 구획 위치(i, j)에서의 위치 이탈 응답 테이블(r[i, j](x, y))을 계산하고, 기억 장치(144)에 저장한다. 위치 이탈 응답 테이블(r[i, j](x, y))은 응답 함수(제1 응답 함수)의 일례이다. 차분 테이블 작성부(502)에서 작성하지 않고 다른 기능 혹은 유저에 의해 계산되어도 상관없다. 상술한 바와 같이, 위치 이탈량은, 대전량 분포에 응답 함수를 중합 적분함으로써 구해진다. 이 때문에, 각 구획 위치(i, j)에서 발생하는, 대전량에 기인하는 각 구획 위치의 위치 이탈량과 대전량 분포를 계산하고, 이들로부터 위치 이탈 응답 테이블(r[i, j](x, y))을 산출할 수 있다.
도 8은 실시예 1에서의 멀티빔의 빔 구획 위치의 일례를 도시한 도이다. 도 8에서, 멀티빔 조사 영역(30)은 메시 형상의 복수의 구획(11)(멀티빔의 복수의 조사 위치의 일례)으로 분할된다. 각 구획(11)에는 복수의 빔(13)에 의해 조사된다. 예를 들면, 멀티빔이 512 x 512 개의 빔으로 구성되는 경우, 수 10 개 ~ 수 100 개의 빔마다가 소속하도록 구획이 정의되면 좋다. 혹은, 각 구획에 1000 개 이상의 빔이 소속하도록 구성해도 상관없다. 실시예 1에서는, 현실적인 방법으로서, 빔마다가 아닌, 어느 정도의 개수를 묶은 구획(11)마다에서 보정을 행한다. 물론, 빔마다 그 조사 위치마다에서 보정을 행하는 경우를 배제하는 것은 아니다.
차분 테이블 계산 공정(S106)으로서, 차분 테이블 작성부(502)는, 구획 위치(i, j)에서의 위치 이탈 응답 테이블(r[i, j](x, y))과 대표빔 위치에 수직 입사하는 전자를 가정한 위치 이탈 응답 테이블(r0(x, y))과의 차분을 나타내는 복수의 차분 응답 함수를 계산한다. 환언하면, 차분 테이블 작성부(502)는 차분 테이블(δr[i, j](x, y))을 계산하고, 기억 장치(142)에 저장한다. 차분 테이블(δr[i, j](x, y))은 차분 응답 함수의 일례이다. 차분 테이블(δr[i, j](x, y))은 다음의 식(1)으로 구할 수 있다.
(1)
Figure 112015006482404-pat00001
여기서, 상술한 예에서는, 위치 이탈 응답 테이블(r[i, j](x, y))(제1 응답 함수)과 위치 이탈 응답 테이블(r0(x, y))(제2 응답 함수)을 기억 장치(144)에 저장하고, 차분 테이블(δr[i, j](x, y))(차분 응답 함수)을 기억 장치(142)에 저장하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 위치 이탈 응답 테이블(r[i, j](x, y))(제1 응답 함수)과 위치 이탈 응답 테이블(r0(x, y))(제2 응답 함수)과 차분 테이블(δr[i, j](x, y))(차분 응답 함수)을 동일한 기억 장치에 저장해도 된다. 혹은, 위치 이탈 응답 테이블(r[i, j](x, y))(제1 응답 함수)과 위치 이탈 응답 테이블(r0(x, y))(제2 응답 함수)과 차분 테이블(δr[i, j](x, y))(차분 응답 함수)을 모두 다른 기억 장치에 저장해도 된다. 혹은, 위치 이탈 응답 테이블(r[i, j](x, y))(제1 응답 함수)과 차분 테이블(δr[i, j](x, y))(차분 응답 함수)을 동일한 기억 장치에 저장하고, 위치 이탈 응답 테이블(r0(x, y))(제2 응답 함수)을 다른 기억 장치에 저장해도 된다. 혹은, 위치 이탈 응답 테이블(r0(x, y))(제2 응답 함수)과 차분 테이블(δr[i, j](x, y))(차분 응답 함수)을 동일한 기억 장치에 저장하고, 위치 이탈 응답 테이블(r[i, j](x, y))(제1 응답 함수)을 다른 기억 장치에 저장해도 된다.
도 9는 실시예 1에서의 차분 테이블의 일례를 도시한 도이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 차분 테이블(δr[i, j](x, y))은 예를 들면 구획 위치(i, j)에 따라 복수 마련된다. 각 차분 테이블(δr[i, j](x, y))은 기억 장치(142)에 저장된다. 차분 테이블(δr[i, j](x, y))의 계산 범위는 L x L의 범위로 나타내고 있다. 도 6에서 설명한 바와 같이 차분 테이블(δr[i, j](x, y))을 이용함으로써, 위치 이탈 응답 테이블(r0(x, y))을 이용하는 경우보다 계산 범위를 좁게 할 수 있다. 예를 들면, 도 6의 예에서는, 위치 이탈 응답 테이블(r0(x, y))을 이용하는 경우, 20 mm(반경) x 2 배의 40 mm가 되는 바, L = 27 mm(= 13.5(반경) x 2 배)로 억제할 수 있다.
멀티빔의 대표빔의 수직 입사에서의 위치 이탈 보정값 계산 공정(S108)으로서, 오프라인 대전 보정 연산부(504)는, 대표빔 수직 입사에서의 응답 함수인 위치 이탈 응답 테이블(r0(x, y))에 기초하여, 위치 이탈 보정값 맵(dX(x, y), dY(x, y))을 계산한다. 보정값 맵(dX(x, y))은 x 방향의 보정값, dY(x, y)는 y 방향의 보정값을 나타낸다. 보정값 맵(dX(x, y), dY(x, y))은 기억 장치(146)에 저장된다. 대전량 분포를 구하여, 대전량 분포에 위치 이탈 응답 테이블(r0(x, y))을 중합 적분함으로써 위치 이탈량을 구할 수 있다. 보정값은, 예를 들면 위치 이탈량의 양음의 부호를 반대로 한 값을 이용하면 적합하다.
묘화 장치(100) 내에서는, 묘화 데이터 처리 공정으로서, 묘화 데이터 처리부(112)는, 프레임 영역마다, 기억 장치(140)에 기억된 묘화 데이터 중에서 해당하는 레이아웃 데이터를 독출하고, 복수 단의 데이터 처리를 행하여 묘화 장치 고유의 포맷의 샷 데이터를 생성한다.
그리고, 초기화 공정(S110)으로서, 패턴 면적 밀도 분포 연산부(114)는 패턴 면적 밀도 분포를 초기화한다. 도스 분포 연산부(116)는 도스 분포를 초기화한다. 포깅 전자량 분포 연산부(118)는 포깅 전자량 분포를 초기화한다. 대전량 분포 연산부(122)는 대전량 분포를 초기화한다. 본래, 아무것도 계산되어 있지 않은 경우에는 이러한 공정을 생략할 수 있다.
패턴 면적 밀도 분포와 도스 분포와 조사량 분포와 포깅 전자량 분포를 연산하는 연산 공정(S112)으로서, 패턴 면적 밀도 분포 연산부(114)는, 기억 장치(140)로부터 독출된 레이아웃 데이터에 포함되는 도형 데이터에 기초하여, 소정 치수로 메시 형상으로 가상 분할된 각 프레임에 대하여, 메시 영역마다의 패턴 면적 밀도의 분포를 산출한다. 도스 분포 연산부(116)는, 후술하는 후방 산란 전자의 근접 효과 보정식을 이용하여 도스량(조사량 밀도)의 분포를 산출한다. 포깅 전자량 분포 연산부(118)는, 패턴 면적 밀도의 분포 및 도스량의 분포에 기초하여 얻어지는 전자빔의 조사량의 분포와, 포깅 전자의 확산을 기술하는 함수에 기초하여, 포깅 전자량의 분포를 산출한다.
도 10은 실시예 1에서의 프레임 영역과 위치 이탈 계산 범위의 일례를 도시한 도이다. 도 10에서, 시료(101)에 묘화할 경우에는, XY 스테이지(105)를 예를 들면 X 방향으로 연속 이동시키면서, 묘화(노광)면을 멀티빔 조사 영역(30) 폭에서 직사각형 형상의 복수의 스트라이프 영역으로 가상 분할된 시료(101) 중 하나의 스트라이프 영역 상을 멀티빔이 조사한다. 또한, 스트라이프 영역은 멀티빔의 각 빔의 빔 사이즈 정도의 사이즈로 메시 형상의 복수의 소영역(픽셀)으로 가상 분할되고, 픽셀마다 묘화된다. XY 스테이지(105)의 X 방향의 이동은, 예를 들면 연속 이동으로 하고, 동시에 멀티빔의 조사 위치도 스테이지 이동에 추종시킨다. 묘화 장치(100)에서는, 레이아웃 데이터(묘화 데이터)를 처리함에 있어서는, 묘화 영역을 직사각형 형상의 복수의 프레임 영역(21)으로 가상 분할하여, 프레임 영역(21)마다 데이터 처리가 행해진다. 그리고, 예를 들면 다중 노광을 행하지 않는 경우에는, 통상, 프레임 영역(21)과 상술한 스트라이프 영역이 동일한 영역이 된다. 다중 노광을 행하는 경우에는, 다중도에 따라 프레임 영역(21)과 상술한 스트라이프 영역이 어긋나게 된다. 혹은, 다중도에 따른 스트라이프 영역과 동일한 영역이 되는 복수의 프레임 영역(21)으로 묘화 영역이 가상 분할되고, 프레임 영역(21)마다 데이터 처리가 행해진다. 이와 같이, 시료(101)의 묘화 영역은, 복수의 묘화 단위 영역이 되는 프레임 영역(21)(스트라이프 영역)으로 가상 분할되고, 묘화부(150)는, 이러한 프레임 영역(21)(스트라이프 영역)마다 묘화하게 된다.
구체적으로, 우선, XY 스테이지(105)를 이동시켜, 제1 번째의 스트라이프 영역의 좌단, 혹은 더 좌측의 위치에 1 회의 멀티빔의 조사로 조사 가능한 조사 영역(멀티빔 조사 영역(30))이 위치하도록 조정하고, 묘화가 개시된다. 제1 번째의 스트라이프 영역을 묘화할 시에는, XY 스테이지(105)를 예를 들면 -x 방향으로 이동시킴으로써, 상대적으로 x 방향으로 묘화를 진행한다. XY 스테이지(105)는 소정의 속도로 예를 들면 연속 이동시킨다. 제1 번째의 스트라이프 영역의 묘화 종료 후, 스테이지 위치를 -y 방향으로 이동시키고, 제2 번째의 스트라이프 영역의 우단, 혹은 더 우측의 위치로 멀티빔 조사 영역(30)이 상대적으로 y 방향에 위치하도록 조정하고, 이번에는, XY 스테이지(105)를 예를 들면 x 방향으로 이동시킴으로써, -x 방향을 향해 마찬가지로 묘화를 행한다. 제3 번째의 스트라이프 영역에서는, x 방향을 향해 묘화하고, 제4 번째의 스트라이프 영역에서는 -x 방향을 향해 묘화하는 것과 같이, 교호로 방향을 변경하면서 묘화함으로써 묘화 시간을 단축할 수 있다. 단, 이러한 교호로 방향을 변경하면서 묘화하는 경우에 한정되지 않고, 각 스트라이프 영역(21)을 묘화할 시, 동일한 방향을 향해 묘화를 진행시키도록 해도 상관없다. 1 회의 샷에서는, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(20)을 통과함으로써 형성된 멀티빔에 의해, 각 홀(20)과 동일 수의 복수의 샷 패턴이 한 번에 형성된다.
예를 들면, x, y 방향으로 v x w의 멀티빔을 이용하여 스트라이프 내를 묘화한다. 또한, 멀티빔의 각 빔 간 피치는, x 방향으로 p 픽셀분, y 방향으로 q 픽셀분 있다고 하자. 이러한 경우, x 방향 혹은 y 방향으로 1 픽셀씩 조사 위치를 이동시키면서 p x q 회의 복수 회의 샷으로 멀티빔 조사 영역(30) 전체의 노광(묘화)이 종료된다. XY 스테이지(105)의 X 방향의 이동은, 연속 이동의 경우, 원하는 픽셀 위치에 대응하는 빔이 조사되도록 편향기(208)로 멀티빔 전체를 일괄로 편향함으로써 스테이지 이동에 추종시킨다.
샷 데이터를 생성하는 제어 계산기(110)에서는, 상술한 바와 같이 프레임 영역(21)마다 계산을 행한다. 따라서, 패턴 면적 밀도 분포와 도스 분포와 조사량 분포와 포깅 전자량 분포에 대해서도 마찬가지로 프레임 영역(21)마다 계산을 행한다. 예를 들면, 제n 프레임의 계산을 행하고 있는 경우에는, 편향 제어 회로(170)에서는 제n-1 프레임에 대한 계산 처리가 행해진다. 그리고, 제어 계산기(110)에서 제n+1 프레임의 패턴 면적 밀도 분포와 도스 분포와 조사량 분포와 포깅 전자량 분포의 계산을 행하고 있는 경우에는, 편향 제어 회로(170)에서는 제n 프레임에 대한 계산 처리가 행해진다. 이와 같이 소위 파이프 라인 처리와 같이 계산 처리가 진행된다.
먼저, 패턴 면적 밀도 분포(ρ(x, y)) 연산 공정으로서, 패턴 면적 밀도 분포 연산부(114)는, 프레임 영역마다, 기억 장치(140)로부터 해당하는 레이아웃 데이터를 독출하고, 프레임 영역을 복수의 소영역(x, y)으로 더 가상 분할하여, 소영역마다의 패턴 면적 밀도(ρ)를 산출한다. 이러한 연산을 프레임 영역 전체에 대하여 행함으로써, 프레임 영역마다, 패턴 면적 밀도 분포(ρ(x, y))를 산출한다.
그리고, 도스(조사량 밀도) 분포(D(x, y)) 연산 공정으로서, 도스 분포 연산부(116)는 소영역마다의 도스 분포(D(x, y))를 연산한다. 이하의 후방 산란 전자의 근접 효과 보정식(2)에 따라 도스량 분포(D(x, y))가 산출된다.
(2)
Figure 112015006482404-pat00002
(상기 식(2)에서, D0는 기준 도스량이며, η은 후방 산란율이다.)
이들 기준 도스량(D0) 및 후방 산란율(η)은, 당해 묘화 장치(100)의 유저에 의해 설정된다. 후방 산란율(η)은 전자빔(200)의 가속 전압, 시료(101)의 레지스트 막 두께 또는 하지 기판의 종류, 프로세스 조건(예를 들면, PEB 조건 또는 현상 조건) 등을 고려하여 설정할 수 있다.
이어서, 포깅 전자량 분포(F(x, y, σ)) 연산 공정으로서, 포깅 전자량 분포 연산부(118)는, 패턴 면적 밀도 분포(ρ(x, y))와 도스량 분포(D(x, y))를 곱함으로써 얻어지는 메시 영역마다의 조사량 분포(E(x, y))('조사 강도 분포'라고도 함)를 이용하여, 포깅 전자량 분포(F(x, y, σ))를 연산한다.
조사량 분포(E(x, y))에 대하여, 포깅 전자의 확대 분포를 기술하는 함수(g(x, y))가 있다고 가정한다. 이 함수(g(x, y))는 예를 들면 가우스 분포의 모델이며, 다음 식(3)과 같이 나타낼 수 있다. σ는 포깅 영향 반경을 나타낸다.
(3)
Figure 112015006482404-pat00003
그리고, 다음 식(4)과 같이, 확대 분포 함수(g(x, y))와 조사량 분포(E(x, y))를 중합 적분함으로써, 포깅 전자량 분포('포깅 전자량 강도'라고도 함)(F(x, y, σ))가 구해진다.
(4)
Figure 112015006482404-pat00004
대전량 분포 연산 공정(S114)으로서, 대전량 분포 연산부(122)는, 프레임 영역마다, 시료(101)의 묘화 영역에 대표빔(34)을 수직 입사함으로써 대전하는 대전량 분포(C(x, y))를 연산한다. 구체적으로, 해당 프레임 영역을 묘화할 경우의 하나 전까지의 프레임 영역 내의 각 위치(x, y)의 대전량(C(x, y))을 구한다.
여기서, 예를 들면 현재 계산하고 있는 해당하는 프레임 영역(21)이 제n 프레임 영역인 경우에서의 제n-1 프레임 영역까지의 각 위치(x, y)의 대전량(C)과 해당하는 프레임 영역(21)이 제n+1 프레임 영역인 경우에서의 제n 프레임 영역까지의 각 위치(x, y)의 대전량(C)에서는 동일한 위치에서도 값이 상이한 경우가 있을 수 있는 것은 말할 필요도 없다. 이는 대전량이 축적되어 가기 때문이다.
조사량 분포(E(x, y)) 및 포깅 전자량 분포(F(x, y, σ))로부터 대전량 분포(C(x, y))를 구하기 위한 함수(C(E, F))를 가정한다. 이 가정한 함수(C(E, F))를, 다음 식(5)과 같이, 조사 전자가 기여하는 변수(CE(E))와, 포깅 전자가 기여하는 변수(CFe(F))로 분리했다.
(5)
Figure 112015006482404-pat00005
또한, 비조사역의 함수는 변수(CE(E)) = 0, 즉 C(E, F) = CF(F)로 가정했다.
먼저, 비조사역의 대전량 분포(CF(F))와 포깅 전자량 강도(F)와의 관계는, 다음 식(6)과 같은 다항식 함수에 의해 나타낼 수 있다. 다음 식(6)에서 f1, f2, f3는 상수이다.
(6)
Figure 112015006482404-pat00006
이어서, 조사역의 대전량 분포(C(E, F))는, 이하의 식(7)과 같은 다항식 함수에 의해 정의할 수 있다.
(7)
Figure 112015006482404-pat00007
여기서, F는 최적의 포깅 반경(σ)을 이용하여 식(4)으로 구해지는, 조사역의 포깅 전자량 분포이다. 조사역에서는, 조사 전자가 기여하는 변수(CE(E))뿐 아니라, 포깅 전자가 기여하는 대전량 분포(CFe(F))가 고려되어 있다. 파라미터(d0, d1, d2, d3, e1, e2, e3)는 상수이다.
그리고, 비조사역 상기 식(6)의 CF(F)와 조사역 상기 식(7)의 C(E, F)와의 합집합에 의해 대전량 분포(C(x, y))를 구한다.
여기서, 상술한 바와 같이, 프레임 영역마다 대전량 분포(C(x, y))는 계산된다. 그리고, 계산된 프레임 영역마다의 대전량 분포(C(x, y))는 기억 장치(146) 등에 기억된다. 이 때문에, 제n 프레임의 묘화 처리를 행할 시에는, 이미 제n-1 프레임까지의 대전량 분포(C(x, y))가 기억되어 있다.
대표빔 수직 입사에서의 픽셀 위치 보정 공정(S116)으로서, 오프라인 대전 보정 적용부(126)는, 기억 장치(146)로부터 위치 이탈 보정값(dX0(x, y), dY0(x, y))을 입력하고, 제n 프레임의 묘화 대상이 되는 픽셀 위치(Xm, Ym)에 기초하여, 오프라인으로 구한 위치 이탈 보정값을 이용하여, 대전 보정 후의 픽셀 위치(Xm', Ym')를 계산한다. 대전 보정 후의 픽셀 위치(Xm', Ym')는 이하의 식(8)으로 구할 수 있다.
(8)
Figure 112015006482404-pat00008
대전량 분포 추출 공정(S118)으로서, 대전량 분포 추출부(124)는, 이미 계산되어 있는 대전량 분포(C(x, y))로부터 계산 범위의 부분 대전량 분포(Csub(x, y))를 추출하여, 편향 제어 회로(170)에 출력한다. 실시예 1에서의 계산 범위는, 도 6 및 도 9에서 설명한 바와 같이, 차분 테이블(δr[i, j](x, y))을 이용함으로써, 위치 이탈 응답 테이블(r0(x, y))을 이용하는 경우보다 계산 범위를 좁게 할 수 있다. 예를 들면, 도 6의 예에서는, 위치 이탈 응답 테이블(r0(x, y))을 이용할 경우, 20 mm(반경) x 2 배의 40 mm가 되는 바, L = 27 mm(= 13.5(반경) x 2 배)로 억제할 수 있다. 따라서, 해당 프레임 영역(21)에 대하여 전후로 폭(L)의 범위에 위치하는 프레임 영역의 대전량 분포(C(x, y))를 부분 대전량 분포(Csub(x, y))로서 추출하면 된다. 예를 들면, 제n 프레임의 픽셀 위치(Xm', Ym')를 계산하고 있는 경우에는, 제n-1 프레임 이하의 프레임 중, 제n 프레임으로부터 L / 2의 범위에 위치하는 프레임에 대한 대전량 분포(C(x, y))를 추출하면 된다. 제n+1 프레임 이후는 아직 계산되어 있지 않으므로 데이터가 없다.
대표빔 수직 입사에서의 픽셀 보정 위치 취득 공정(S120)으로서, 픽셀 위치 취득부(172)는, 대표빔 수직 입사에서의 대전 보정 후의 픽셀 위치(Xm', Ym')를 제어 계산기(110)로부터 입력하여, 취득한다.
스테이지 위치 취득 공정(S122)으로서, 스테이지 위치 취득부(174)는, 스테이지 위치 검출부(136)로부터 묘화 대상이 되는 픽셀 위치(Xm, Ym)를 묘화할 시의 스테이지 위치(XL, YL)를 입력하여, 취득한다.
멀티빔 구획 위치 분할 공정(S124)으로서, 구획 위치 산출부(176)는, 멀티빔 조사 영역 내의 어느 구획 위치(i, j)에서 멀티빔의 대응빔이 조사되는지, 구획 위치(i, j)(구획 그리드 분할 지표)를 산출하여, 도출한다.
도 11은, 실시예 1에서의 프레임 영역을 트래킹 구획 폭으로 분할한 상태를 설명하기 위한 도이다. 싱글빔의 사례와 달리, 멀티빔의 경우의 실시간 보정의 단위는 서브필드로 하지 않고, 트래킹 구획 단위로 한다. 도 11에 도시한 바와 같이, 프레임 영역(21)을, 이 트래킹 구획 폭(T)으로 분할한다. 트래킹 구획 폭(T)은 예를 들면 10 μm로 한다. 도 11에서는, 트래킹 구획 번호를 왼쪽으로부터 차례로, t = 1, 2, 3, ···, M이라고 명명한 경우를 나타내고 있다. 또한, 당해 프레임 영역(21)의 원점을 (Xfo, Yfo)로 한다.
도 12는 실시예 1에서의 트래킹 구획과 멀티빔 조사 영역을 도시한 도이다. 멀티빔 조사 영역(30)을, 트래킹 구획 폭(T)으로 나눈 값을 m이라 한다. 멀티빔 조사 영역(30)의 크기를 예를 들면 80 μm로 하면, m은 예를 들면 8이 된다. 이 때, 프레임 영역(21) 전체를 묘화하는데 필요한 트래킹 횟수는 (M + m-1) 회가 된다. 이 트래킹 횟수 번호를 k = 1, 2, 3,···, (M + m-1)라고 정의한다.
상술한 도 8에서의 멀티빔 구획(11)에 의한, 멀티빔 조사 영역의 분할수를 N이라 한다. 이 때, 멀티빔 구획 번호(i, j)(0 ≤ I ＜ N, 0 ≤ j ＜ N)는 다음의 식(9)과 같이 정의된다.
(9)
Figure 112015006482404-pat00009
여기서, 함수 trunc()는 정수 이하 버림 연산을 나타낸다. 구체적으로 예를 들면 도 8과 같이 N = 4라고 하면, m = 8일 때, 각 트래킹 구획 번호(t), 트래킹 횟수(k)에 대한 i의 값은 다음의 도 13의 표와 같이 나타내진다.
도 13은, 실시예 1에서의 트래킹 구획 번호와 트래킹 횟수에 대응하는 멀티빔 구획 번호의 일례를 나타낸 도이다. 또한, Y 방향의 멀티빔 구획 번호(j)에 대해서는 트래킹 구획 번호(t)와 트래킹 횟수(k)에 의존하지 않으므로 표를 생략한다. 도 13에서는, 묘화 진행 방향이 +X 방향(FWD 방향), 즉 스테이지 이동 방향이 (-X) 방향에서의 예이지만, 묘화 진행 방향이 (-X) 방향(BWD 방향), 즉 스테이지 이동 방향이 +X 방향의 경우는, 트래킹 횟수(k)를 큰 것부터 역순으로 거슬러 감으로써, 완전히 동일한 식(9)과 상기의 표가 적용 가능하다.
차분 테이블 선택 공정(S126)으로서, 먼저, 차분 테이블 전송부(120)(전송부)는, 기억 장치(142)에 저장된 복수의 차분 테이블(δr[i, j](x, y))을 편향 제어 회로(170)에 전송한다. 그리고, 차분 테이블 선택부(178)(선택부)는, 전송된, 기억 장치(142)에 저장되어 있던 복수의 차분 테이블(δr[i, j](x, y)) 중에서 구획 위치(i, j)에 따라 복수의 차분 테이블(δr[i, j](x, y)) 중 하나를 선택한다.
계산 영역 결정 공정(S128)으로서, 영역 결정부(180)는, 부분 대전량 분포(Csub(x, y))를 입력하고, 그 중에서 선택된 차분 테이블(δr[i, j](x, y))에서 중합 적분하는 계산 범위를 결정한다. 도 10에서는, 부분 대전량 분포(Csub(x, y))의 범위가 되는 프레임 영역군(22) 중, 해당 위치(x, y)를 중심으로 한 종횡 L의 정사각형의 범위를 계산 범위(24)로서 결정한다. 상술한 도 6 및 도 9에서 설명한 바와 같이, 차분 테이블(δr[i, j](x, y))을 이용함으로써, 위치 이탈 응답 테이블(r0(x, y))을 이용할 경우보다 계산 범위를 좁게 할 수 있다. 예를 들면, 도 6의 예에서는, 위치 이탈 응답 테이블(r0(x, y))을 이용할 경우, 20 mm(반경) x 2 배의 40 mm가 되는 바, L = 27 mm(= 13.5(반경) x 2 배)로 억제할 수 있다. 따라서, 계산 범위(24)를 좁게 할 수 있다.
구획 위치 의존 보정값 산출 공정(S130)으로서, 보정 위치 산출부(182)는, 대전량 분포(여기서는 부분 대전량 분포(Csub(x, y)))를 이용하여, 각 구획 위치(i, j)에서의 제1 위치 이탈량으로부터 대표빔 수직 입사에 의한 제2 위치 이탈량분을 제외한 나머지 조사 위치 의존분의 위치 이탈량(제3 위치 이탈량)을 보정하는 조사 위치 의존 보정값(dXij, dYij)을 연산한다. 제1 위치 이탈량은, 멀티빔 조사 영역의 각 구획 위치(i, j)에서의, 대전량에 기인하는 구획 위치의 위치 이탈량이다. 제2 위치 이탈량은, 대표빔을 수직 입사함으로써 발생하는, 대전량에 기인하는 조사 위치의 위치 이탈량이다. 보정 위치 산출부(182)는 조사 위치 의존 보정값 연산부의 일례이다. 보정 위치 산출부(182)는, 복수의 차분 테이블(δr[i, j](x, y)) 중에서 선택된 하나를 이용하여 조사 위치 의존 보정값(dXij, dYij)을 연산한다. 부분 대전량 분포(Csub(x, y))에 차분 테이블(δr[i, j](x, y))을 중합 적분함으로써 조사 위치 의존분의 위치 이탈량을 구할 수 있으므로, 보정값(dXij, dYij)은 이하의 식(10)에 나타낸 바와 같이, 조사 위치 의존분의 위치 이탈량의 양음의 부호를 반대로 함으로써 얻을 수 있다. 또한, 식(10)에서의 기호 '
Figure 112015006482404-pat00010
'는 중합 적분을 나타낸다.
(10)
Figure 112015006482404-pat00011
위치 보정 공정(S131)으로서, 위치 보정부(183)는, 이하의 식(11)에 나타낸 바와 같이, 픽셀 위치(Xm', Ym')에 조사 위치 의존 보정값(dXij, dYij)을 가산함으로써 보정 위치(Xm", Ym")를 연산한다.
(11)
Figure 112015006482404-pat00012
이와 같이, 위치 보정부(183)는, 대표빔을 수직 입사함으로써 발생하는, 대전량에 기인하는 구획 위치(조사 위치)의 제2 위치 이탈량을 보정하는 수직 입사 보정값을 이용하여 보정된 수직 입사 보정 위치에, 조사 위치 의존 보정값을 가산함으로써 보정 위치를 연산한다.
픽셀 위치(Xm', Ym')는, 상술한 바와 같이 수직 입사분을 보정한 수직 입사 보정 위치가 된다. 픽셀 위치(Xm', Ym')는, 대표빔을 수직 입사함으로써 발생하는, 대전량(C)에 기인하는 조사 위치의 제2 위치 이탈량을 보정하는 보정값 맵(dX(x, y), dY(x, y))을 이용하여 보정된 값이다. 보정값 맵(dX(x, y), dY(x, y))은, 상술한 바와 같이 수직 입사분을 보정하기 위한 수직 입사 보정값이다.
이상과 같이 하여, 위치 보정부(183)는, 대전량 분포(C)를 이용하여, 멀티빔의 각 빔의 조사 위치에 의존한, 대전량에 기인하는 조사 위치의 위치 이탈량분을 포함하는 위치 이탈량이 보정된 각 픽셀 위치의 보정 위치(Xm", Ym")를 연산한다. 이에 의해, 멀티빔의 각 빔의 조사 위치에 의존한, 대전량에 기인하는 조사 위치의 위치 이탈량분을 포함하는 위치 이탈량을 보정할 수 있다.
조사량 연산 공정(S132)으로서, 조사량 연산부(184)는, 멀티빔의 각 빔의 조사 패턴의 형성 위치가 각각 대응하는 보정 위치가 되도록 각 빔의 조사량을 연산한다.
도 14는, 실시예 1에서의 픽셀 위치 보정의 방법을 설명하기 위한 도이다. 예를 들면, 본래, 멀티빔 중 빔(A)으로 픽셀(40)을 조사한다. 그 때, 예정된 조사량의 100 %의 조사량으로 조사하면, 픽셀(40)에는 빔(A)에 의한 조사 패턴이 형성된다. 여기서, 픽셀(40)의 위치를 옆의 픽셀(42)측에 픽셀 사이즈의 50 %만큼 이동시키도록 보정하기 위해서는, 빔(A)으로 예정된 조사량의 50 %의 조사량으로 픽셀(40)을 조사하고, 또한 빔(B)으로 예정된 조사량의 50 %의 조사량으로 픽셀(42)을 조사한다. 이에 의해, 조사 패턴은, 픽셀(40)과 픽셀(42)의 중간 위치인 픽셀(41)에 형성되게 된다. 이와 같이, 각 빔의 조사량을 제어함으로써, 멀티빔의 각 빔의 조사 패턴의 형성 위치가 각각 대응하는 보정 위치로 보정할 수 있다.
묘화 공정(S134)으로서, 묘화부(150)는, 멀티빔의 각 빔의 조사 패턴의 형성 위치가 각각 대응하는 보정 위치가 되도록 각 빔의 조사량을 제어함으로써, 시료(101)에 패턴을 묘화한다. 구체적으로, 묘화부(150)는, 시료(101)의 제n 프레임의 해당 픽셀의 보정 위치(Xm", Ym")에, 멀티빔의 대응 빔에 의한 조사 패턴의 형성이 행해지도록, 시료에 패턴을 묘화한다.
그리고, 제n 프레임의 묘화가 종료되면, 다음의 제n+1 프레임의 묘화를 위한 계산과 묘화 처리를 마찬가지로 행한다. 즉, 제n+1 프레임에서의 픽셀의 보정 위치(Xm", Ym")를 계산할 시에는, 제n 프레임까지의 대전량 분포(C)의 연산이 종료되어 있으므로, 순차, 패턴 면적 밀도 분포(ρ)와 도스 분포(D)와 조사량 분포(E)와 포깅 전자량 분포(F)와 대전량 분포(C)의 각 정보를 갱신하면 된다.
이상과 같이 실시예 1에 의하면, 멀티빔의 조사 위치 의존성을 고려한 대전량에 기인한 조사 위치의 위치 이탈을 보정할 수 있다. 그 결과, 고정밀도의 보정 위치에서 묘화되어, 고정밀도의 패턴 위치가 얻어진다.
이상의 설명에서 '~부' 혹은 '~공정'이라고 기재했지만 처리 내용 혹은 동작 내용은, 컴퓨터에서 동작 가능한 프로그램에 의해 구성할 수 있다. 혹은, 소프트웨어가 되는 프로그램뿐 아니라, 하드웨어와 소프트웨어와의 조합에 의해 실시시켜도 상관없다. 혹은, 펌 웨어와의 조합이어도 상관없다. 또한, 프로그램에 의해 구성될 경우, 프로그램은 자기 디스크 장치, 자기 테이프 장치, FD, 혹은 ROM(리드 온리 메모리) 등의 기록 매체에 기록된다. 예를 들면, 기억 장치(142, 144, 146)에 기록된다.
또한, 도 1 등에서의 제어 계산기(110)는, 또한 도시하고 있지 않은 버스를 개재하여, 기억 장치의 일례가 되는 RAM(RAM), ROM, 자기 디스크(HD) 장치, 입력 수단의 일례가 되는 키보드(K/B), 마우스, 출력 수단의 일례가 되는 모니터, 프린터, 혹은 입력 출력 수단의 일례가 되는 외부 인터페이스(I/F), FD, DVD, CD 등에 접속되어 있어도 상관없다.
이상, 구체예를 참조하여 실시예에 대하여 설명했다. 그러나, 본 발명은 이들 구체예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 실시예에서는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치를 이용했지만, 이 이외의 방식의 묘화 장치에도 적용할 수 있다. 예를 들면, 상기 실시예에서는 전자빔을 이용했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 이온빔 등의 다른 하전 입자빔을 이용한 경우에도 적용 가능하다. 또한, 본 발명은 전자빔 묘화 장치의 사용 목적을 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 마스크 또는 웨이퍼 상에 직접 레지스트 패턴을 형성한다고 하는 사용 목적 이외에도, 스테퍼용 마스크, X선 마스크 등을 작성할 시에도 이용 가능하다.
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.
그 외에, 본 발명의 요소를 구비하고, 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법은 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, 그 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 (5)

  1. 시료의 묘화 영역에 멀티빔 중 선택된 빔의 수직 입사의 결과에 기초한 상기 시료의 대전량 분포를 연산하는 대전량 분포 연산부와,
    상기 연산된 대전량 분포를 이용하여, 상기 선택된 빔의 결과로서의 상기 시료 상의 전하에 기인하는 형성 위치로부터의 각 빔의 위치 이탈량분을 보상하기 위해 상기 멀티빔의 상기 각 빔의 보정 조사 위치를 연산하는 위치 보정부와, 그리고
    상기 보정 조사 위치에 기초하여 상기 각 빔의 조사를 제어하는 것을 포함하여, 상기 시료에 패턴을 묘화하는 묘화부
    를 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    멀티빔 조사 영역 내 상기 각 빔의 위치에 기초하여 조사 위치 의존 보정값을 연산하는 조사 위치 의존 보정값 연산부를 더 구비하고,
    상기 위치 보정부는, 상기 대전량 분포에 기초하여 연산된 수직 입사 보정 위치에 상기 조사 위치 의존 보정값을 가산함으로써 상기 보정 조사 위치를 연산하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 멀티빔 조사 영역 내 각 위치에서의 상기 멀티빔의 상기 각 빔의 제1 위치 이탈량을 산출하는 제1 응답 함수와, 상기 수직 입사 보정 위치를 산출하는 제2 응답 함수와의 차분을 각각 나타내는 복수의 차분 응답 함수를 기억하는 기억 장치를 더 구비하고,
    상기 조사 위치 의존 보정값 연산부는, 상기 복수의 차분 응답 함수 중 하나를 이용하여 상기 조사 위치 의존 보정값을 연산하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 멀티빔 조사 영역 내 상기 각 위치에 따라 상기 복수의 차분 응답 함수 중 하나를 선택하는 선택부를 더 구비하고,
    상기 조사 위치 의존 보정값 연산부는, 상기 복수의 차분 응답 함수 중 선택된 하나를 이용하여 상기 조사 위치 의존 보정값을 연산하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
  5. 시료의 묘화 영역에 멀티빔 중 선택된 빔의 수직 입사의 결과에 기초한 상기 시료의 대전량 분포를 연산하고,
    상기 연산된 대전량 분포를 이용하여, 상기 선택된 빔의 결과로서의 상기 시료 상의 전하에 기인하는 형성 위치로부터의 각 빔의 위치 이탈량분을 보상하기 위해 상기 멀티빔의 상기 각 빔의 보정 조사 위치를 연산하고, 그리고
    상기 보정 조사 위치에 기초하여 상기 각 빔의 조사를 제어하는 것을 포함하여, 상기 시료에 패턴을 묘화하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 방법.
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