KR102057615B1 - 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법 - Google Patents

멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 태양에 따른 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치는, 복수의 홀이 형성되고, 상기 복수의 홀을 하전 입자 빔이 통과함으로써 멀티 빔을 형성하는 애퍼쳐 부재와, 상기 멀티 빔 중, 각각 대응하는 빔의 온 오프를 전환하는 복수의 블랭커가 배치된 블랭킹 애퍼쳐 어레이와, 묘화 대상의 기판이 재치되는 이동 가능한 스테이지와, 상기 스테이지의 위치를 검출하는 스테이지 위치 검출기와, 상기 스테이지에 설치되고, 상기 멀티 빔 중 1 개의 빔을 통과시키는 검사 애퍼쳐와, 상기 멀티 빔을 편향하는 편향기와, 상기 멀티 빔을 상기 검사 애퍼쳐 상에서 XY 방향으로 스캔하고, 상기 검사 애퍼쳐를 통과한 상기 멀티 빔의 각 빔의 빔 전류를 검출하는 전류 검출기와, 검출된 빔 전류에 기초하여 빔 화상을 작성하고, 상기 빔 화상과, 상기 스테이지의 위치에 기초하여 빔 위치를 산출하는 제어 계산기를 구비하는 것이다.

Description

멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법 {MULTI-CHARGED PARTICLE BEAM WRITING APPARATUS AND MULTI-CHARGED PARTICLE BEAM WRITING METHOD}
본 발명은, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법에 관한 것이다.
LSI의 고집적화에 수반하여, 반도체 디바이스의 회로 선폭은 한층 더 미세화되고 있다. 이들 반도체 디바이스에 회로 패턴을 형성하기 위한 노광용 마스크(스테퍼 또는 스캐너로 이용되는 것은 레티클이라고도 한다.)를 형성하는 방법으로서, 뛰어난 해상성을 가지는 전자 빔 묘화 기술이 이용되고 있다.
전자 빔 묘화 장치로서, 지금까지의 1 개의 빔을 편향하여 기판 상의 필요한 개소에 빔을 조사하는 싱글 빔 묘화 장치를 대신하여, 멀티 빔을 사용한 묘화 장치의 개발이 진행되고 있다. 멀티 빔을 이용함으로써, 1 개의 전자 빔으로 묘화하는 경우에 비해 많은 빔을 조사할 수 있으므로, 스루풋을 대폭 향상시킬 수 있다. 멀티 빔 방식의 묘화 장치에서는, 예를 들면, 전자총으로부터 방출된 전자 빔을 복수의 홀을 가진 애퍼쳐 부재를 통해 멀티 빔을 형성하고, 블랭킹 애퍼쳐 어레이에서 각 빔의 블랭킹 제어를 행하여, 차폐되지 않았던 빔이 광학계로 축소되고, 이동 가능한 스테이지 상에 재치된 기판에 조사된다.
이러한 멀티 빔 방식의 묘화 장치에서는, 복수의 빔을 한 번에 조사하고, 애퍼쳐 부재의 동일한 홀 또는 상이한 홀을 통과하여 형성된 빔끼리를 연결하여, 원하는 도형 형상의 패턴을 묘화한다. 기판 상에 조사되는 멀티 빔 전체상의 형상(이하, "빔 형상"이라고 기재하는 경우도 있다)이 묘화 도형의 연결 정밀도가 되어 나타나므로, 멀티 빔 전체상의 왜곡의 보정이 중요했다.
멀티 빔 전체상의 왜곡이 보정되기 위해, 빔 형상을 정확하게 측정할 필요가 있다. 종래, 빔 형상은, 온 하는 빔을 순서대로 전환하여 스테이지 상의 반사 마크를 스캔하여 반사 전자를 검출하여, 각 빔의 위치를 산출함으로써 측정되고 있었다.
그러나, 스테이지 상의 반사 마크를 스캔할 때, 편향기에 의한 빔 편향량이 커져서, 빔의 궤도가 바뀌어 빔 형상에 왜곡이 생겨, 빔 위치의 측정 정밀도를 저하시킨다고 하는 문제가 있었다.
또한, 멀티 빔은 다수(예를 들면, 약 26 만개)의 빔으로 이루어지고, 멀티 빔을 형성하는 애퍼쳐 부재 또는 각 빔의 블랭킹 제어를 행하는 블랭킹 애퍼쳐 어레이를 전혀 결함이 포함되지 않게 제조하는 것은 매우 곤란했다. 애퍼쳐 부재 또는 블랭킹 애퍼쳐 어레이의 결함에 기인하여, 기판에 의도하지 않은 빔이 도달하거나, 필요시되는 빔이 차단되어 도달하지 않는 경우가 있었다. 이러한 결함이 생긴 경우, 종래의 반사 마크를 스캔하는 수법으로는, 결함이 빔 위치의 측정 정밀도에게 주는 영향을 배제하는 것이 곤란하므로, 빔 위치를 정밀도 좋게 측정하는 새로운 수법이 요구되고 있다.
본 발명은, 빔 위치를 고정밀도로 측정할 수 있는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법을 제공한다.
본 발명의 일 태양에 따른 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치는, 복수의 홀이 형성되고, 상기 복수의 홀을 하전 입자 빔이 통과함으로써 멀티 빔을 형성하는 애퍼쳐 부재와, 상기 멀티 빔 중, 각각 대응하는 빔의 온 오프를 전환하는 복수의 블랭커가 배치된 블랭킹 애퍼쳐 어레이와, 묘화 대상의 기판이 재치되는 이동 가능한 스테이지와, 상기 스테이지의 위치를 검출하는 스테이지 위치 검출기와, 상기 스테이지에 설치되고, 상기 멀티 빔 중 1 개의 빔을 통과시키는 검사 애퍼쳐와, 상기 멀티 빔을 편향하는 편향기와, 상기 멀티 빔을 상기 검사 애퍼쳐 상에서 XY 방향으로 스캔하고, 상기 검사 애퍼쳐를 통과한 상기 멀티 빔의 각 빔의 빔 전류를 검출하는 전류 검출기와, 검출된 빔 전류에 기초하여 빔 화상을 작성하고, 상기 빔 화상과, 상기 스테이지의 위치에 기초하여 빔 위치를 산출하는 제어 계산기를 구비하는 것이다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치의 개략도이다.
도 2는, 애퍼쳐 부재의 개략도이다.
도 3은, 동 실시 형태에 따른 빔 검사 장치의 개략도이다.
도 4는, 동 실시 형태에 따른 멀티 빔 검사용 애퍼쳐의 사시도이다.
도 5는, 동 실시 형태에 따른 멀티 빔 검사용 애퍼쳐의 평면도이다.
도 6은, 검사용 애퍼쳐에 조사되는 멀티 빔을 도시한 도이다.
도 7은, 동 실시 형태에 따른 빔 위치 측정 방법을 설명하는 플로우 차트이다.
도 8(a)은, 빔 주사로 얻어지는 화상의 일예를 도시한 도이다.
도 8(b)은, 빔 결손의 일예를 도시한 도이다.
도 9는, 빔 어레이 인식 처리의 예를 도시한 도이다.
도 10은, 빔 어레이 중심 좌표를 구하는 방법을 설명하는 도이다.
도 11은, 산출되는 빔 형상의 예를 도시한 도이다.
도 12(a)는, 빔을 온 하는 영역의 예를 도시한 도이다.
도 12(b)는, 빔을 온 하는 영역의 예를 도시한 도이다.
이하, 본 발명의 실시의 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치의 개략도이다. 본 실시 형태에서는, 하전 입자 빔의 일예로서, 전자 빔을 이용한 구성에 대해 설명한다. 단, 하전 입자 빔은, 전자 빔에 한정되지 않고, 이온 빔 등의 다른 하전 입자 빔이라도 좋다.
이 묘화 장치는, 묘화 대상의 기판(24)에 전자 빔을 조사하여 원하는 패턴을 묘화하는 묘화부(W)와, 묘화부(W)의 동작을 제어하는 제어부(C)를 구비한다.
묘화부(W)는, 전자 빔 경통(2) 및 묘화실(20)을 가지고 있다. 전자 빔 경통(2) 내에는, 전자 총(4), 조명 렌즈(6), 애퍼쳐 부재(8), 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10), 축소 렌즈(12), 제한 애퍼쳐 부재(14), 대물 렌즈(16), 및 편향기(18)가 배치되어 있다.
묘화실(20) 내에는, XY 스테이지(22)가 배치된다. XY 스테이지(22) 상에는, 묘화 대상의 기판(24)이 재치되어 있다. 묘화 대상의 기판(24)은, 예를 들면, 웨이퍼 또는 웨이퍼에 엑시머 레이저를 광원으로 한 스테퍼 또는 스캐너 등의 축소 투영형 노광 장치 또는 극단 자외선 노광 장치(EUV)를 이용하여 패턴을 전사하는 노광용의 마스크가 포함된다.
XY 스테이지(22) 상에는, XY 스테이지(22)의 위치 측정용의 미러(26)가 배치되어 있다. 또한, XY 스테이지(22)에는, 기판(24)이 재치되는 위치와는 다른 위치에, 멀티 빔 검사용 애퍼쳐(40)(이하, 「검사 애퍼쳐(40)」라고 기재한다) 및 전류 검출기(50)를 가지는 멀티 빔용 빔 검사 장치가 배치되어 있다. 검사 애퍼쳐(40)는, 조정 기구(도시 생략)에 의해 높이가 조정 가능하게 되어 있다. 검사 애퍼쳐(40)는, 기판(24)과 같은 높이 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
전자총(4)으로부터 방출된 전자 빔(30)은, 조명 렌즈(6)에 의해 거의 수직으로 애퍼쳐 부재(8) 전체를 조명한다. 도 2는, 애퍼쳐 부재(8)의 구성을 도시한 개념도이다. 애퍼쳐 부재(8)에는, 세로(y 방향) m열×횡(x 방향) n열(m, n≥2)의 홀(개구부)(80)이 소정의 배열 피치로 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 예를 들면, 512열×512열의 홀(80)이 형성된다. 각 홀(80)은, 모두 같은 치수 형상의 직사각형(矩形)으로 형성된다. 각 홀(80)은, 같은 지름의 원형이어도 상관없다.
전자 빔(30)은, 애퍼쳐 부재(8)의 모든 홀(80)이 포함되는 영역을 조명한다. 이들 복수의 홀(80)을 전자 빔(30)의 일부가 각각 통과함으로써, 도 1에 도시한 바와 같은 멀티 빔(30a~30e)이 형성되게 된다.
도 2에서는, 종횡(x, y 방향)이 모두 2열 이상의 홀(80)이 배치된 예를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 종횡(x, y 방향) 중 어느 일방이 복수 열이고 타방은 1 열뿐이어도 상관없다.
블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)에는, 애퍼쳐 부재(8)의 각 홀(80)의 배치 위치에 맞추어 관통 홀이 형성되고, 각 관통 홀에는, 쌍이 되는 2 개의 전극으로 이루어지는 블랭커가 각각 배치된다. 각 관통 홀을 통과하는 전자 빔(30a~30e)은, 각각 독립적으로, 블랭커가 인가하는 전압에 의해 편향된다. 이 편향에 의해, 각 빔이 블랭킹 제어된다. 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)에 의해, 애퍼쳐 부재(8)의 복수의 홀(80)을 통과한 멀티 빔의 각 빔에 대하여 블랭킹 편향이 행해진다.
블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)를 통과한 멀티 빔(30a~30e)은, 축소 렌즈(12)에 의해, 각각의 빔 사이즈와 배열 피치가 축소되고, 제한 애퍼쳐 부재(14)에 형성된 중심의 홀을 향해 나아간다. 후술하는 통상 모드에서, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 블랭커에 의해 편향된 전자 빔은, 그 궤도가 변위하여 제한 애퍼쳐 부재(14)의 중심의 홀로부터 위치가 이탈되어, 제한 애퍼쳐 부재(14)에 의해 차폐된다. 한편, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 블랭커에 의해 편향되지 않았던 전자 빔은, 제한 애퍼쳐 부재(14)의 중심의 홀을 통과한다.
제한 애퍼쳐 부재(14)는, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 블랭커에 의해 빔 OFF 상태가 되도록 편향된 각 전자 빔을 차폐한다. 그리고, 빔 ON이 되고 나서 빔 OFF가 되기까지 제한 애퍼쳐 부재(14)를 통과한 빔이, 1 회분의 샷의 전자 빔이 된다.
제한 애퍼쳐 부재(14)를 통과한 전자 빔(30a~30e)은, 대물 렌즈(16)에 의해 초점이 맞춰져, 기판(24) 상에서 원하는 축소율의 패턴상이 된다. 제한 애퍼쳐 부재(14)를 통과한 각 전자 빔(멀티 빔 전체)은, 편향기(18)에 의해 동일 방향으로 한꺼번에 편향되어 기판(24)에 조사된다.
XY 스테이지(22)가 연속 이동하고 있을 때, 빔의 묘화 위치(조사 위치)가 XY 스테이지(22)의 이동에 추종하도록 편향기(18)에 의해 트랙킹 제어된다. XY 스테이지(22)의 위치는, 스테이지 위치 검출기(36)로부터 XY 스테이지(22) 상의 미러(26)를 향해 레이저를 조사하고, 그 반사광을 이용하여 측정된다.
한 번에 조사되는 멀티 빔은, 이상적으로는 애퍼쳐 부재(8)의 복수의 홀(80)의 배열 피치에, 상술한 원하는 축소율을 곱한 피치로 배열된다. 이 묘화 장치는, 샷 빔을 연속으로 순서대로 조사해가는 래스터 스캔 방식으로 묘화 동작을 행하여, 원하는 패턴을 묘화할 때, 패턴에 따라 필요한 빔이 블랭킹 제어에 의해 빔 ON으로 제어된다.
제어부(C)는, 제어 계산기(32) 및 제어 회로(34)를 가지고 있다. 제어 계산기(32)는, 빔 어레이 인식부(60), 빔 위치 검출부(62), 빔 형상 측정부(64) 및 샷 데이터 생성부(66)를 가진다. 제어 계산기(32)의 각부는, 전기 회로 등의 하드웨어로 구성되어도 좋고, 이들 기능을 실행하는 프로그램 등의 소프트웨어로 구성되어도 좋다. 소프트웨어로 구성하는 경우에는, 이들 기능을 실현하는 프로그램을 기록 매체에 수납하여, 전기 회로 등을 포함한 컴퓨터로 읽어들여 실행시켜도 좋다.
샷 데이터 생성부(66)는, 묘화 데이터에 대해 복수 단의 데이터 변환 처리를 행하고, 장치 고유의 샷 데이터를 생성하여, 제어 회로(34)로 출력한다. 샷 데이터에는, 각 샷의 조사량 및 조사 위치 좌표 등이 정의된다. 제어 회로(34)는, 각 샷의 조사량을 전류 밀도로 나누어 조사 시간(t)을 구하고, 대응하는 샷이 행해질 때, 조사 시간(t)만큼 빔 ON하도록, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 대응하는 블랭커에 편향 전압을 인가한다.
제어 회로(34)는, 샷 데이터가 나타내는 위치(좌표)에 각 빔이 편향되도록 편향량을 연산하고, 편향기(18)로 편향 전압을 인가한다. 이에 의해, 그 회에 샷되는 멀티 빔이 한꺼번에 편향된다.
이러한 묘화 장치에서는, 묘화 대상의 기판(24)에, 애퍼쳐 부재(8)의 복수의 홀(80)의 배열 피치에 소정의 축소율을 곱한 피치로 배열된 다수의 빔을 한 번에 조사하고, 빔끼리를 연결하여 빔 피치를 묻음으로써, 원하는 도형 형상의 패턴을 묘화한다. 그 때문에, 묘화 처리 전에, 빔 위치를 검출하고, 빔 형상을 측정하여 빔 형상의 왜곡을 보정할 필요가 있다. 빔 위치의 검출은, 검사 애퍼쳐(40) 및 전류 검출기(50)를 가지는 멀티 빔용 빔 검사 장치를 이용하여 행해진다.
도 3~도 5를 이용하여 멀티 빔용 빔 검사 장치의 구성에 대해 설명한다. 도 3은 멀티 빔용 빔 검사 장치의 개략 구성도이다. 도 4는 검사 애퍼쳐(40)를 하면측에서 본 사시도이다. 도 5는 검사 애퍼쳐(40)를 상면측에서 본 평면도이다. 또한, 도 3에 도시한 검사 애퍼쳐(40)는, 도 5의 III-III 선에서의 절단 단면도로 되어 있다.
검사 애퍼쳐(40)는, 전자 빔이 한 개만 통과하도록 제한하는 것이며, 예를 들면 산란층(41)과 흡수층(43)을 구비하는 것을 이용할 수 있다. 산란층(41)은 흡수층(43) 상에 설치되어 있다. 검사 애퍼쳐(40)는 예를 들면 원형의 평면 형상을 이루고, 중심 축을 따라 관통 홀이 형성되어 있다. 이 관통 홀은, 흡수층(43)의 중심부에 형성된 개구부(44)와, 산란층(41)의 중심부에 형성되어 개구부(44)로 줄지어서는 관통홀(42)로 이루어진다.
검사 애퍼쳐(40)를 제작하는 경우, 예를 들면, Pt 또는 W 등의 저지능(沮止能)이 높은 중금속의 박막을 준비하고, FIB(집속(集束) 이온 빔)를 이용한 에칭에 의해 하면측에 개구부(44)를 형성한다. 이어서, FIB를 이용한 에칭에 의해, 개구부(44)의 저부에, 개구부(44)보다 지름이 작은 관통홀(42)을 형성한다. 중금속 박막 중, 개구부(44)가 형성된 부분이 흡수층(43)에 상당하고, 관통홀(42)이 형성된 부분이 산란층(41)에 상당한다. 또한, 가공의 차례는 이에 한정되지 않는다.
기판(24) 상에서의 멀티 빔의 빔 피치를 P, (1 개의) 빔의 사이즈를 S로 한 경우, 관통홀(42)의 지름 φ1은 S＜φ1＜P-S로 하는 것이 바람직하다. 지름 φ1이 빔 사이즈 S보다 크면, 1 개의 전자 빔이 모두 관통홀(42)을 통과(무산란 투과)할 수 있어서 S/N 비를 높힐 수 있다. 지름 φ1은 빔을 찾아내기 쉽도록, 또한, 이물에 의해 홀이 막히지 않도록 가능한 한 크게 하는 것이 바람직하다.
한편, 지름 φ1이 P－S보다 작으면, 멀티 빔을 스캔한 때에, 인접하는 2 개의 빔(의 일부)이 동시에 관통홀(42)을 통과하지 않는다. 따라서, 관통홀(42)은, 멀티 빔 중, 1 개의 전자 빔만을 통과시킬 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시한 바와 같이, 전자 빔(B1)이 관통홀(42)을 통과할 때, 전자 빔(B1)의 근처의 전자 빔(B2)은 관통홀(42)에 겹쳐지지 않는다.
도 6에 도시한 바와 같이, 전자 빔(B1)이 관통홀(42)을 통과할 때, 전자 빔(B1)의 1 개 근처의 전자 빔(B2)(전자 빔(B1)의 주변의 8 개의 전자 빔(B2))은, 산란층(41)에 조사되고, 일부는 산란층(41)의 표면에서 반사되지만, 그 대부분은 파선으로 나타낸 바와 같이 산란층(41)으로 침입하여 산란된다. 산란한 전자는, 산란층(41)을 관통하고, 그 일부는 그대로 진공 중을 직진하고, 일부는 흡수층(43)의 표면에서 반사되고, 일부는 흡수층(43)으로 입사하며, 전류 검출기(50)에는 (대부분) 도달하지 않는다. 전자 빔(B1)의 2 개 이상 근처의 전자 빔(B3)은 산란층(41)에서 산란된다. 산란한 전자는 흡수층(43)으로 침입하여 흡수된다.
또한, 검사 애퍼쳐(40)의 구조는 상술한 것에 한정되지 않고, 전자 빔이 한 개만 통과하도록 제한할 수 있는 것을 적용할 수 있다.
관통홀(42) 및 개구부(44)를 통과한 전자 빔(도 3의 전자 빔(B), 도 6의 전자 빔(B1))은, 전류 검출기(50)로 입사하고, 빔 전류가 검출된다. 전류 검출기(50)에는, 예를 들면 SSD(반도체 검출기(solid-state detector))를 이용할 수 있다. 전류 검출기(50)에 의한 검출 결과는 제어 계산기(32)로 통지된다.
이어서, 도 7에 도시한 플로우 차트를 이용하여, 빔 위치의 측정 방법을 설명한다.
본 실시 형태에서는, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)를 복수의 측정 영역으로 분할하고, 각 측정 영역의 빔으로 검사 애퍼쳐(40)를 스캔하여, 빔 위치의 측정을 행한다. 바꾸어 말하면, 애퍼쳐 부재(8)를 복수의 측정 영역으로 분할하고, 각 측정 영역의 홀(80)을 통과한 빔을 순서대로 온으로 하여 검사 애퍼쳐(40)를 스캔한다.
블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)(애퍼쳐 부재(8))를 복수의 측정 영역으로 분할하는 것은, 빔 스캔에 사용하는 편향기(18)의 최대 편향량이 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 전역을 커버할 수 있을 만큼 크지 않기 때문이다. 편향량이 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 전역을 커버할 수 있을 만큼 컸다고 해도, 빔 편향량이 커짐으로써, 빔의 궤도가 바뀌어서 빔 형상에 왜곡이 생겨, 빔 위치의 측정 정밀도를 저하시키므로, 측정에 사용하는 편향량은 빔 형상에 왜곡이 생기지 않을 정도로 작은 것이 바람직하다. 그 때문에, 우선, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 영역 분할 수 n(n은 2 이상의 정수)를 결정한다(스텝 S1). 또한, 편향기(18)의 편향량이 크고, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 전역을 커버할 수 있고, 한편, 빔 편향에 의해 생기는 빔 형상의 왜곡이 측정 정밀도에 대하여 충분히 작은 경우에는, 측정 영역의 분할을 행하지 않아도 좋다.
아직 측정을 행하지 않은 영역을 선택하여, 측정 영역을 결정한다(스텝 S2). XY 스테이지(22)를 이동하여, 측정 영역의 빔의 직하의 위치에 검사 애퍼쳐(40)를 배치한다(스텝 S3).
예를 들면, 측정 영역의 블랭커의 인가 전압을 0V, 그 밖의 영역(비측정 영역)의 블랭커의 인가 전압을 5V로 하고, 측정 영역의 블랭커에 의해 빔 온으로 여겨진 복수의 빔을 편향기(18)로 XY 방향으로 편향시켜 검사 애퍼쳐(40)를 스캔하고, 관통홀(42)을 통과하는 전자 빔을 차례대로 전환한다(스텝 S4). 전류 검출기(50)가 빔 전류를 검출한다.
제어 계산기(32)는, 전류 검출기(50)에 의해 검출된 빔 전류를 휘도로 변환하고, 편향기(18)의 편향량에 기초하여 빔 화상을 작성하여 화상 해석을 행한다(스텝 S5). 예를 들면, 도 8(a)에 도시한 바와 같은 빔 화상이 작성된다. 이는 검사 영역을 좌하(1, 1), 4×4 어레이로 한 경우의 화상의 일예이다.
이 화상으로부터, 도 8(b)에 도시한 바와 같이, (1, 1) 및 (3, 3)의 빔 결손이 있음을 알 수 있다.
측정 영역의 근방에 상시 온 결함의 빔이 존재하는 경우, 도 9에 도시한 바와 같은 화상이 얻어지다. 빔 어레이 인식부(60)가 측정 영역에 대응하는 빔 어레이 영역을 인식하고, 영역 외의 결함은 무시된다. 예를 들면, 측정 영역이 4×4 어레이인 것은 미리 정해져 있으므로, 빔 어레이 인식부(60)는, 4×4 어레이의 사이즈의 영역 내에 포함되는 빔 수가 가장 많아지도록 빔 어레이를 인식한다.
빔 위치 검출부(62)는, 스테이지 위치 검출기(36)에 의해 검출된 스테이지 위치를 이용하여, 빔 어레이 영역 내의 각 빔의 위치를 검출한다. 그리고, 빔 위치 검출부(62)는, 각 빔의 위치로부터, 측정 영역에 대응하는 빔 어레이의 중심 좌표를 산출한다(스텝 S6).
예를 들면, 도 10에 도시한 바와 같이 변수 i, j를 설정하고, 각 빔의 x 좌표, y 좌표를 이하의 수식에 피팅하여 계수 a0, a1, a2, b0, b1, b2를 구한다. 도 10에 도시한 예에서는, (1, 1) 및 (3, 3)의 빔 결손이 있으므로, 그 밖의 빔의 x 좌표, y 좌표를 이 수식에 피팅한다.
xi=a0＋a1i＋a2j
yj=b0＋b1i＋b2j
계수 a0, a1, a2, b0, b1, b2를 구한 후, 이 수식을 이용하여 중심 좌표를 산출한다. 도 10에 도시한 예에서는, i=2.5, j=2.5를 대입함으로써, 빔 어레이의 중심 좌표가 산출된다.
또한, 상술한 수식은 1 차의 항뿐만이 아니라, 아래와 같이 2 차의 항을 고려한 것으로 해도 좋다.
xi=a0＋a1i＋a2j＋a3i2＋a4ij＋a5j2
yj=b0＋b1i＋b2j＋b3i2＋b4ij＋b5j2
또한, 더욱 고차의 항을 고려해도 좋다.
이러한 검사 애퍼쳐(40)의 스캔, 화상 해석, 및 빔 어레이의 중심 좌표 산출을, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 n 개의 측정 영역 모두에 대하여 행한다(스텝 S2~S7).
모든 측정 영역에 대한 측정 종료 후, 빔 형상 측정부(64)는, 각 측정 영역의 빔 어레이의 중심 좌표에 기초하여 빔 형상을 측정한다(스텝 S8).
예를 들면, 빔 형상 측정부(64)는, n 개의 측정 영역에 대응하는 빔 어레이의 중심 좌표를 3 차 다항식으로 피팅하여, 빔 형상을 나타낸 다항식을 구한다. 이 다항식을 그래프에 플롯하면, 예를 들면, 도 11에 도시한 바와 같은 다소의 왜곡이 생긴 빔 형상이 얻어진다. 도 11은, ±1□에 이상(理想) 격자를 설정하고, 그곳으로부터의 이탈분을 플롯하여 빔 형상을 시각적으로 파악하기 쉽게 나타낸 것이다.
샷 데이터 생성부(66)는, 빔 형상의 왜곡을 보정하도록 도스량을 변조하여, 샷 데이터를 생성한다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)를 복수의 측정 영역으로 분할하고, 각 측정 영역의 복수의 빔으로 검사 애퍼쳐(40)를 스캔하여, 관통 홀(42)을 통과하는 전자 빔을 차례대로 바꿈으로써, 각 전자 빔의 위치를 단시간에 검출할 수 있다. 각 빔의 위치로부터, 각 측정 영역에 대응하는 빔 어레이의 중심 좌표가 구해져, 빔 형상을 측정할 수 있다.
또한, 빔 어레이 인식을 행하고, 빔 어레이 영역 외의 결함을 무시하기 위해, 도 9에 도시한 바와 같이, 빔 어레이 영역 외에 결함 빔이 있는 경우에도, 결함 빔의 영향을 받지 않고 빔 위치를 검출할 수 있다.
상기 실시 형태에서는, 도 12(a)에 도시한 바와 같이, 멀티 빔(MB) 전체 중, 측정 영역 R1의 빔을 온, 그 밖의 비측정 영역은 빔 오프로 하여 검사 애퍼쳐(40)를 스캔하는 예에 대하여 설명했으나, 비측정 영역도 빔 온으로 해도 좋다.
예를 들면, 도 12(b)에 도시한 바와 같이, 측정 영역 R1뿐만이 아니라, 비측정 영역 R2도 빔 온으로 한 상태에서, 측정 영역 R1의 빔으로 검사 애퍼쳐(40)를 스캔해도 좋다. 비측정 영역의 빔도 온 해둠으로써, 실제의 묘화 처리 시와 같은 조건 하에서 빔 검출할 수 있고, 빔 형상을 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
또한, 빔 어레이의 인식을 행하기 위해, 비측정 영역 중, 측정 영역 R1의 주연 영역에 대해서는 빔 오프로 해두는 것이 바람직하다.
상기 실시 형태에서는 빔 형상을 측정하는 방법에 대해 설명했으나, 편향기(18)의 편향 감도를 측정할 수도 있다. 예를 들면, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 중심에 위치하는 측정 영역의 빔을 온 하고, 온 빔의 직하의 위치로 검사 애퍼쳐(40)를 이동하고, 검사 애퍼쳐(40)를 스캔하여 빔 위치(빔 어레이 중심 좌표)를 검출한다.
이어서, 편향기(18)에 의한 편향 영역 내의 다른 위치로 검사 애퍼쳐(40)를 이동하고, 같은 측정 영역의 빔으로 스캔하여 빔 위치를 검출한다. 그 후, 같은 순서로 검사 애퍼쳐(40)를 더 다른 위치로 이동하여, 빔 위치를 검출한다. 예를 들면, 편향기(18)에 의한 편향 영역이 직사각형(矩形)인 경우, 직사각형의 중심과 네 귀퉁이로 순서대로 검사 애퍼쳐(40)를 이동하여 빔 위치를 검출한다. 편향기(18)에 의한 편향량과, 검출된 빔 위치(빔 어레이 중심 좌표)를 비교함으로써 편향 감도를 측정할 수 있다.
편향기(18)가 주편향기 및 부편향기의 2 단 구성인 경우는, 주편향 감도 및 부편향 감도를 각각 측정할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태 그대로에 한정되지 않고, 실시 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에 개시되어 있는 복수의 구성 요소의 적절한 조합에 의하여 여러 발명을 형성할 수 있다. 예를 들면, 실시 형태에 나타내는 전 구성 요소로부터 몇 개의 구성 요소를 삭제해도 좋다. 또한, 다른 실시 형태에 걸친 구성 요소를 적절히 조합해도 좋다.

Claims (8)

  1. 복수의 홀이 형성되고, 상기 복수의 홀을 하전 입자 빔이 통과함으로써 멀티 빔을 형성하는 애퍼쳐 부재와,
    상기 멀티 빔 중, 각각 대응하는 빔의 온 오프를 전환하는 복수의 블랭커가 배치된 블랭킹 애퍼쳐 어레이와,
    묘화 대상의 기판이 재치되는 이동 가능한 스테이지와,
    상기 스테이지의 위치를 검출하는 스테이지 위치 검출기와,
    상기 스테이지에 설치되고, 상기 멀티 빔 중 1 개의 빔을 통과시키는 검사 애퍼쳐 - 상기 1 개의 빔을 통과시키는 검사 애퍼처는 상기 멀티 빔의 각 빔 사이즈 보다 크고 상기 멀티 빔의 빔 피치와 상기 빔 사이즈의 차보다 작은 관통홀을 형성함 -와,
    상기 멀티 빔을 편향하는 편향기와,
    상기 멀티 빔을 상기 검사 애퍼쳐 상에서 XY 방향으로 스캔하고, 상기 검사 애퍼쳐를 통과한 상기 멀티 빔의 각 빔의 빔 전류를 검출하는 전류 검출기와,
    검출된 빔 전류에 기초하여 빔 화상을 작성하고, 상기 빔 화상과, 상기 스테이지의 위치에 기초하여 빔 위치를 산출하는 제어 계산기
    를 구비하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블랭킹 애퍼쳐 어레이를 복수의 측정 영역으로 분할하고, 측정 영역 단위로 상기 검사 애퍼쳐의 스캔을 행하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어 계산기는, 상기 빔 화상에서, 상기 측정 영역에 대응하는 빔 어레이 영역의 인식을 행하고, 상기 빔 어레이 영역의 중심 좌표를 산출하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어 계산기는, 복수의 측정 영역의 각각에 대응하는 빔 어레이 영역의 중심 좌표에 기초하여, 상기 스테이지 상에서의 멀티 빔의 형상을 산출하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 측정 영역에 대응하는 빔으로 상기 검사 애퍼쳐를 스캔할 때, 상기 블랭킹 애퍼쳐 어레이는, 비측정 영역에 대응하는 빔을 온 하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 블랭킹 애퍼쳐 어레이는, 상기 비측정 영역 중, 상기 측정 영역의 주연 영역에 대응하는 빔을 오프하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 편향기의 편향 영역 내의 복수의 위치에 상기 검사 애퍼쳐를 순서대로 이동하고, 각 위치에서, 상기 멀티 빔으로 상기 검사 애퍼쳐를 스캔하고, 산출한 빔 위치와 상기 편향기의 편향량에 기초하여, 상기 편향기의 편향 감도를 측정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  8. 하전 입자 빔을 방출하는 공정과,
    애퍼쳐 부재의 복수의 홀을 상기 하전 입자 빔이 통과함으로써 멀티 빔을 형성하는 공정과,
    블랭킹 애퍼쳐 어레이에 설치된 복수의 블랭커를 이용하여, 각각 대응하는 빔의 온 오프를 전환하는 공정과,
    묘화 대상의 기판이 재치되는 스테이지에 설치되고, 상기 멀티 빔 중 1 개의 빔을 통과시키는 검사 애퍼쳐 상에서, 상기 멀티 빔을 XY 방향으로 스캔하는 공정 - 상기 1 개의 빔을 통과시키는 검사 애퍼처는 상기 멀티 빔의 각 빔 사이즈 보다 크고 상기 멀티 빔의 빔 피치와 상기 빔 사이즈의 차보다 작은 관통홀을 형성함 -과,
    상기 검사 애퍼쳐를 통과한 상기 멀티 빔의 각 빔의 빔 전류를 검출하는 공정과,
    검출된 빔 전류에 기초하여 빔 화상을 작성하는 공정과,
    상기 스테이지의 위치를 검출하는 공정과,
    상기 빔 화상과 상기 스테이지의 위치에 기초하여, 빔 위치를 산출하는 공정
    을 구비하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법.
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