KR102147196B1 - 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 실시 형태에 의한 하전 입자 빔 묘화 장치는, 묘화 대상 기판이 적재되는 이동 가능한 스테이지의 위치를 검출하는 스테이지 위치 검출기와, 상기 스테이지에 마련된 마크와, 상기 멀티 빔을 상기 마크 위에서 스캔함으로써 각 빔의 빔 위치를 검출하는 검출기와, 검출된 상기 빔 위치와, 상기 스테이지의 위치에 기초하여 상기 기판에 조사되는 멀티 빔의 빔 형상을 소정의 시간 간격으로 측정하는 빔 형상 측정부와, 측정된 상기 빔 형상에 기초하여, 상기 빔 형상을 보정하기 위한 상기 각 빔의 보정 조사량을 산출하는 묘화 데이터 처리부를 구비한다.

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 디바이스에 요구되는 회로선 폭은 해마다 미세화되고 있다. 반도체 디바이스에 원하는 회로 패턴을 형성하기 위해서는, 축소 투영형 노광 장치를 사용하여, 석영 위에 형성된 고정밀도의 원화 패턴(마스크, 혹은 특히 스테퍼나 스캐너에서 사용되는 것은 레티클이라고도 한다)을 웨이퍼 위에 축소 전사하는 방법이 채용되고 있다. 고정밀도의 원화 패턴은, 전자 빔 묘화 장치에 의해 묘화되고, 소위, 전자 빔 리소그래피 기술이 사용되고 있다.
멀티 빔을 사용한 묘화 장치는, 하나의 전자 빔으로 묘화하는 경우에 비하여, 한번에 많은 빔을 조사할 수 있으므로, 스루풋을 대폭 향상시킬 수 있다. 멀티 빔 방식의 묘화 장치에서는, 예를 들어 전자총으로부터 방출된 전자 빔을 복수의 구멍을 갖는 애퍼쳐 부재에 통과시켜 멀티 빔을 형성하고, 각 빔의 블랭킹 제어를 행하여, 차폐되지 않은 각 빔이 광학계로 축소되어, 이동 가능한 스테이지 위에 적재된 기판에 조사된다.
멀티 빔 방식의 묘화 장치에서는, 복수의 빔을 한번에 조사하여, 애퍼쳐 부재의 동일한 구멍 또는 상이한 구멍을 통과시켜 형성된 빔끼리 연결시켜 가, 원하는 도형 형상의 패턴을 묘화한다. 기판 위에 조사되는 멀티 빔 전체상의 형상(이하, 「빔 형상」이라고 기재하기도 한다)이 묘화 도형의 연결 정밀도가 되어 나타난다. 묘화 장치에서는, 다양한 요인에 의해, 빔 형상이 시간 경과와 함께 변화할 수 있다. 빔 형상의 변화는 묘화 정밀도의 열화를 초래한다.
본 발명은 빔 형상을 측정하여 보정하고, 묘화 정밀도의 열화를 억제할 수 있는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법을 제공한다.
본 발명의 일 형태에 의한 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치는, 복수의 구멍이 형성되고, 상기 복수의 구멍을 하전 입자 빔이 통과함으로써 멀티 빔을 형성하는 성형 애퍼쳐 어레이와, 상기 멀티 빔의 각 빔에 각각 대응하는 빔의 온/오프를 전환하는 복수의 블랭커가 배치된 블랭킹 애퍼쳐 어레이와, 묘화 대상 기판이 적재되는 이동 가능한 스테이지와, 상기 스테이지의 위치를 검출하는 스테이지 위치 검출기와, 상기 스테이지에 마련된 마크와, 상기 멀티 빔을 편향시키는 편향기와, 상기 멀티 빔을 상기 마크 위에서 스캔함으로써 각 빔의 빔 위치를 검출하는 검출기와, 검출된 상기 빔 위치와, 상기 스테이지의 위치에 기초하여 상기 기판에 조사되는 멀티 빔의 빔 형상을 소정의 시간 간격으로 측정하는 빔 형상 측정부와, 측정된 상기 빔 형상에 기초하여, 상기 빔 형상을 보정하기 위한 상기 각 빔의 보정 조사량을 산출하는 묘화 데이터 처리부를 구비하는 것이다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 의한 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치의 개략도이다.
도 2는, 성형 애퍼쳐 어레이의 모식도이다.
도 3은, 동 실시 형태에 관한 멀티 빔 검사용 애퍼쳐의 단면도이다.
도 4는, 검사용 애퍼쳐를 사용한 빔 형상 측정 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5는, 빔 주사에서 얻어지는 화상의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6은, 빔 어레이 인식 처리의 예를 나타내는 도면이다.
도 7은, 빔 어레이 중심 좌표를 구하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 8은, 산출되는 빔 형상의 예를 나타내는 도면이다.
도 9는, 근사식의 계수 갱신의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 10은, 동 실시 형태에 의한 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 11은, 반사 마크의 평면도이다.
도 12는, 빔 형상의 측정 방법을 설명하는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 실시 형태에서는, 하전 입자 빔의 일례로서, 전자 빔을 사용한 구성에 대하여 설명한다. 단, 하전 입자 빔은 전자 빔에 한정하는 것은 아니며, 이온 빔 등이어도 된다.
도 1은, 본 실시 형태에 있어서의 묘화 장치의 구성을 도시하는 개념도이다. 도 1에 있어서, 묘화 장치는, 묘화부(1)와 제어부(100)를 구비하고 있다. 묘화 장치는, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치의 일례이다. 묘화부(1)는, 경통(2)과 묘화실(20)을 구비하고 있다. 경통(2) 내에는, 전자총(4), 조명 렌즈(6), 성형 애퍼쳐 어레이(8), 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10), 축소 렌즈(12), 제한 애퍼쳐 부재(14), 대물 렌즈(15), 코일(16), 주편향기(17)(편향기) 및 부편향기(도시 생략)가 배치되어 있다.
묘화실(20) 내에는, XY 스테이지(22) 및 검출기(26)가 배치된다. XY 스테이지(22) 위에는, 묘화 대상이 되는 기판(70)이 배치된다. 기판(70)에는, 반도체 장치를 제조할 때의 노광용 마스크, 혹은, 반도체 장치가 제조되는 반도체 기판(실리콘 웨이퍼) 등이 포함된다. 또한, 기판(70)에는, 레지스트가 도포된, 아직 아무것도 묘화되지 않은 마스크 블랭크스가 포함된다.
XY 스테이지(22) 위에는, XY 스테이지(22)의 위치 측정용의 미러(24)가 배치된다. 또한, XY 스테이지(22) 위에는, 빔 캘리브레이션용 반사 마크(M)가 마련되어 있다. 반사 마크(M)는, 전자 빔으로 주사함으로써 위치를 검출하기 쉽도록 예를 들어 십자형의 형상으로 되어 있다(도 11 참조). 검출기(26)는, 반사 마크(M)의 십자를 전자 빔으로 주사할 때에 반사 마크(M)로부터의 반사 전자를 검출한다.
XY 스테이지(22)에는, 기판(70)이 적재되는 위치와는 상이한 위치에, 위치 검출용 마크가 배치되어 있다. 마크는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 투과형 마크인 멀티 빔 검사용 애퍼쳐(40)(이하, 「검사 애퍼쳐(40)」라고 기재한다)를 사용할 수 있다. 검사 애퍼쳐(40)는, 전류 검출기(50)를 더 갖는 멀티 빔용 빔 검사 장치를 구성한다. 검사 애퍼쳐(40)는, 조정 기구(도시 생략)에 의해 높이가 조정 가능하게 되어 있다. 검사 애퍼쳐(40)는, 기판(70)과 동일한 높이 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
제어부(100)는, 제어 계산기(110), 편향 제어 회로(130), 디지털·아날로그 변환(DAC) 증폭기(131), 코일 제어 회로(132), 렌즈 제어 회로(133), 검출 증폭기(134), 스테이지 위치 검출기(135) 및 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(140)를 갖고 있다.
편향 제어 회로(130), 코일 제어 회로(132), 렌즈 제어 회로(133), 검출 증폭기(134), 스테이지 위치 검출기(135) 및 기억 장치(140)는, 버스를 개재하여 제어 계산기(110)에 접속되어 있다. 기억 장치(140)에는, 묘화 데이터가 외부로부터 입력되어, 저장되어 있다.
편향 제어 회로(130)에는, DAC 증폭기(131)가 접속된다. DAC 증폭기(131)는 주편향기(17)에 접속된다. 코일 제어 회로(132)에는, 코일(16)이 접속되어 있다. 렌즈 제어 회로(133)에는, 대물 렌즈(15)가 접속되어 있다.
제어 계산기(110)는, 묘화 데이터 처리부(111), 묘화 제어부(112), 빔 형상 측정부(113), 피팅 처리부(114), 맵 작성부(115), 계수 갱신부(116) 및 맵 갱신부(117)를 구비한다. 제어 계산기(110)의 각 부의 기능은, 하드웨어로 실현되어도 되고, 소프트웨어로 실현되어도 된다. 소프트웨어로 구성하는 경우에는, 제어 계산기(110)의 적어도 일부의 기능을 실현하는 프로그램을 기록 매체에 수납하고, 전기 회로를 포함하는 컴퓨터로 하여금 읽어들이게 하여 실행시켜도 된다. 기록 매체는, 자기 디스크나 광 디스크 등의 착탈 가능한 것에 한정되지 않고, 하드디스크 장치나 메모리 등의 고정형의 기록 매체여도 된다.
도 2는, 성형 애퍼쳐 어레이(8)의 구성을 도시하는 개념도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 성형 애퍼쳐 어레이(8)에는, 세로(y 방향) m열×가로(x 방향) n열(m, n≥2)의 구멍(개구부)(80)이 소정의 배열 피치로 매트릭스형으로 형성되어 있다. 각 구멍(80)은, 모두 동일 치수 형상의 직사각형으로 형성된다. 혹은, 동일 직경의 원형이어도 상관없다.
전자총(4)으로부터 방출된 전자 빔(30)은, 조명 렌즈(6)에 의해 거의 수직으로 성형 애퍼쳐 어레이(8) 전체를 조명한다. 전자 빔(30)은, 성형 애퍼쳐 어레이(8)의 모든 구멍(80)이 포함되는 영역을 조명한다. 이들 복수의 구멍(80)을 전자 빔(30)의 일부가 각각 통과함으로써, 도 1에 도시하는 바와 같은 멀티 빔(30a 내지 30e)이 형성되게 된다.
블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)에는, 도 2에 도시한 성형 애퍼쳐 어레이(8)의 각 구멍(80)에 대응하는 위치에 멀티 빔의 각 빔이 통과하는 통과 구멍(개구부)이 형성되어 있다. 각 통과 구멍의 근방에는, 빔을 편향시키는 블랭킹 편향용 전극(블랭커:블랭킹 편향기)이 배치되어 있다.
각 통과 구멍을 통과하는 전자 빔(30a 내지 30e)은, 각각 독립적으로, 블랭커로부터 인가되는 전압에 의해 편향된다. 이 편향에 의해 블랭킹 제어가 행하여진다. 이와 같이, 복수의 블랭커가, 성형 애퍼쳐 어레이(8)의 복수의 구멍(80)(개구부)을 통과한 멀티 빔 중, 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행한다.
블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)를 통과한 멀티 빔(30a 내지 30e)은, 축소 렌즈(12)에 의해, 각각의 빔 사이즈와 배열 피치가 축소되어, 제한 애퍼쳐 부재(14)에 형성된 중심의 구멍을 향하여 진행된다. 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 블랭커에 의해 편향된 전자 빔은, 그 궤도가 변위되어, 제한 애퍼쳐 부재(14)의 중심의 구멍으로부터 위치가 어긋나, 제한 애퍼쳐 부재(14)에 의해 차폐된다. 한편, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 블랭커에 의해 편향되지 않은 전자 빔은, 제한 애퍼쳐 부재(14)의 중심의 구멍을 통과한다.
제한 애퍼쳐 부재(14)는, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 블랭커에 의해 빔 OFF의 상태로 되도록 편향된 각 전자 빔을 차폐한다.
제한 애퍼쳐 부재(14)를 통과한 전자 빔(30a 내지 30e)은, 코일(16)에 의해 얼라인먼트 조정되어, 대물 렌즈(15)에 의해 초점이 맞추어져, 기판(70) 위에서 원하는 축소율의 패턴상이 된다. 주편향기(17)는, 제한 애퍼쳐 부재(14)를 통과한 각 전자 빔(멀티 빔 전체)을 동일 방향으로 한데모아 편향시켜, 기판(70) 위의 묘화 위치(조사 위치)에 조사한다.
XY 스테이지(22)가 연속 이동하고 있을 때, 빔의 묘화 위치(조사 위치)가 XY 스테이지(22)의 이동을 추종하도록 주편향기(17)에 의해 트래킹 제어된다. XY 스테이지(22)의 위치는, 스테이지 위치 검출기(135)로부터 XY 스테이지(22) 위의 미러(24)를 향하여 레이저를 조사하고, 그 반사광을 사용하여 측정된다.
한번에 조사되는 멀티 빔은, 이상적으로는 성형 애퍼쳐 어레이(8)의 복수의 구멍(80)의 배열 피치에 상술한 원하는 축소율을 곱한 피치로 배열하게 된다. 이 묘화 장치는, 샷 빔을 연속하여 순서대로 조사해 가는 래스터 스캔 방식으로 묘화 동작을 행하여, 원하는 패턴을 묘화할 때, 패턴에 따라 필요한 빔이 블랭킹 제어에 의해 빔 ON으로 제어된다.
제어 계산기(110)의 묘화 데이터 처리부(111)는, 기억 장치(140)로부터 묘화 데이터를 판독하여, 복수단의 데이터 변환을 행하여, 샷 데이터를 생성한다. 샷 데이터에는, 기판(70)의 묘화면을 예를 들어 빔 사이즈로 격자형의 복수의 조사 영역으로 분할한 각 조사 영역에 대한 조사 유무 및 조사 시간 등이 정의된다.
묘화 제어부(112)는, 샷 데이터 및 스테이지 위치 정보에 기초하여, 편향 제어 회로(130)에 제어 신호를 출력한다. 편향 제어 회로(130)는, 제어 신호에 기초하여, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 각 블랭커의 인가 전압을 제어한다. 또한, 편향 제어 회로(130)는, XY 스테이지(22)의 이동을 추종하도록 빔 편향하기 위한 편향량 데이터(트래킹 편향 데이터)를 연산한다. 디지털 신호인 트래킹 편향 데이터는, DAC 증폭기(131)에 출력되고, DAC 증폭기(131)는, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한 후, 증폭시켜, 트래킹 편향 전압으로서 주편향기(17)에 인가한다.
멀티 빔 방식의 묘화 장치에서는, 묘화 대상 기판(70)에, 성형 애퍼쳐 어레이(8)의 복수의 구멍(80)의 배열 피치에 소정의 축소율을 곱한 피치로 배열한 다수의 빔을 한번에 조사하여, 빔끼리 연결시켜 빔 피치를 메움으로써, 원하는 도형 형상의 패턴을 묘화한다. 그 때문에, 묘화 처리 전이나 묘화 처리 중에, 빔 위치를 검출하여, 빔 형상을 측정하여 치수를 조정하거나 할 필요가 있다.
본 실시 형태에 관한 묘화 장치는, 멀티 빔용 빔 검사 장치를 사용하여 빔 형상을 측정한다.
도 3은 멀티 빔용 빔 검사 장치의 개략 구성도이다. 검사 애퍼쳐(40)는, 전자 빔이 1개만 통과하도록 제한하는 것이다. 검사 애퍼쳐(40)는 예를 들어 원형의 평면 형상을 이루어, 중심축을 따라 1개의 빔이 통과하는 관통 구멍(42)이 형성되어 있다.
관통 구멍(42)을 통과한 전자 빔(B)은, 전류 검출기(50)에 입사하여, 빔 전류가 검출된다. 전류 검출기(50)에는, 예를 들어 SSD(반도체 검출기(solid-state detector))를 사용할 수 있다. 전류 검출기(50)에 의한 검출 결과는 제어 계산기(110)에 통지된다.
빔 형상 측정부(113)는, 멀티 빔으로 검사 애퍼쳐(40)를 스캔하여 얻어지는 각 빔의 빔 전류 검출 결과를 사용하여, 빔 형상을 측정한다. 빔 형상의 측정 방법을 도 4에 도시하는 흐름도를 따라 상세하게 설명한다.
블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)를 복수의 측정 영역으로 분할하여, 각 측정 영역의 빔으로 검사 애퍼쳐(40)를 스캔한다. 환언하면, 성형 애퍼쳐 어레이(8)를 복수의 측정 영역으로 분할하고, 각 측정 영역의 구멍(80)을 통과한 빔을 온으로 하여 검사 애퍼쳐(40)를 스캔한다.
블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)(성형 애퍼쳐 어레이(8))를 복수의 측정 영역으로 분할하는 것은, 빔 스캔에 사용하는 주편향기(17)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 크다고 해도, 빔 편향량이 커짐으로써, 빔의 궤도가 바뀌어 빔 형상에 변형이 발생하여, 빔 위치의 측정 정밀도를 저하시키기 때문에, 측정에 사용하는 편향량은 빔 형상에 변형이 발생하지 않을 정도로 작은 것이 바람직하다. 그 때문에, 먼저, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 영역 분할수 n(n은 2 이상의 정수)을 결정한다(스텝 S21).
또한, 주편향기(17)의 편향량이 커, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 전역을 커버할 수 있으며, 또한, 빔 편향에 의해 발생하는 빔 형상의 변형이 측정 정밀도에 비하여 충분히 작은 경우는, 측정 영역의 분할을 행하지 않아도 된다.
아직 측정을 행하지 않은 영역을 선택하여, 측정 영역을 결정한다(스텝 S22). XY 스테이지(22)를 이동시켜, 측정 영역의 빔의 바로 아래의 위치에 검사 애퍼쳐(40)를 배치한다(스텝 S23).
예를 들어, 측정 영역의 블랭커 인가 전압을 0V, 그 밖의 영역(비측정 영역)의 블랭커의 인가 전압을 5V로 하고, 측정 영역의 블랭커에 의해 빔 온으로 된 복수의 빔을 주편향기(17)에서 XY 방향으로 편향시켜, 검사 애퍼쳐(40)를 스캔하여, 관통 구멍(42)을 통과하는 전자 빔을 순차 전환한다(스텝 S24). 전류 검출기(50)가 빔 전류를 검출한다.
제어 계산기(110)는, 전류 검출기(50)에 의해 검출된 빔 전류를 휘도로 변환하여, 주편향기(17)의 편향량에 기초하여 빔 화상을 작성하고, 화상 해석을 행한다(스텝 S25). 예를 들어, 도 5에 도시하는 바와 같은 빔 화상이 작성된다. 이것은 검사 영역을 좌측 하방(1,1), 4×4 어레이로 한 경우의 화상의 일례이다. 또한, 이 화상에서는, (1,1) 및 (3,3)의 빔 결손이 있다.
측정 영역의 근방에 상시 온 결함의 빔이 존재하는 경우, 도 6에 도시하는 바와 같은 화상이 얻어진다. 빔 형상 측정부(113)가, 측정 영역에 대응하는 빔 어레이 영역을 인식하고, 영역 외의 결함은 무시된다. 예를 들어, 측정 영역이 4×4 어레이인 것은 미리 결정되어 있기 때문에, 빔 형상 측정부(113)는, 4×4 어레이의 사이즈의 영역 내에 포함되는 빔수가 가장 많아지도록 빔 어레이를 인식한다.
빔 형상 측정부(113)는, 스테이지 위치 검출기(135)에 의해 검출된 스테이지 위치를 사용하여, 빔 어레이 영역 내의 각 빔의 위치를 검출한다. 그리고, 빔 형상 측정부(113)는, 각 빔의 위치로부터, 측정 영역에 대응하는 빔 어레이의 중심 좌표를 산출한다(스텝 S26).
예를 들어, 도 7에 도시하는 바와 같이 변수 i, j를 설정하고, 각 빔의 x 좌표, y 좌표를 이하의 수식에 피팅하여 계수 c0, c1, c2, d0, d1, d2를 구한다. 도 7에 도시하는 예에서는, (1,1) 및 (3,3)의 빔 결손이 있기 때문에, 그 이외의 빔의x 좌표, y 좌표를 이 수식에 피팅한다.
ｘｉ＝ｃ０＋ｃ１ｉ＋ｃ２ｊ
ｙｊ＝ｄ０＋ｄ１ｉ＋ｄ２ｊ
계수 c0, c1, c2, d0, d1, d2를 구한 후, 이 수식을 사용하여 중심 좌표를 산출한다. 도 7에 도시하는 예에서는, i=2.5, j=2.5를 대입함으로써, 빔 어레이의 중심 좌표가 산출된다. 상술한 수식은 1차의 항뿐만 아니라, 2차의 항이나, 더 고차의 항을 고려한 것으로 해도 된다.
이러한 검사 애퍼쳐(40)의 스캔, 화상 해석 및 빔 어레이의 중심 좌표 산출을, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(10)의 n개의 측정 영역 모두에 대하여 행한다(스텝 S22 내지 S27).
모든 측정 영역에 관한 측정 종료 후(스텝 S27_"예"), 빔 형상 측정부(113)는, 각 측정 영역의 빔 어레이의 중심 좌표에 기초하여, 빔 형상을 측정한다(스텝 S28). 예를 들어, 빔 형상 측정부(113)는, n개의 측정 영역에 대응하는 빔 어레이의 중심 좌표를 3차 다항식으로 피팅하고, 빔 형상을 나타내는 다항식을 구한다. 이 다항식을 그래프에 플롯하면, 예를 들어 도 8에 도시하는 바와 같은 빔 형상이 얻어진다. 도 8은, ±1□에 이상 격자를 설정하고, 그곳으로부터의 어긋남양을 플롯하여 빔 형상을 시각적으로 파악하기 쉽게 도시한 것이다.
피팅 처리부(114)는, 측정된 빔 형상을 수식에 근사시키는 피팅 처리를 행한다. 예를 들어, 피팅 처리부(114)는, 이하와 같은 근사식에 빔 형상을 근사시킨다.
Ｘ＝ａ０＋ａ１ｘ＋ａ２ｙ＋ａ３ｘ２＋ａ４ｘｙ＋ａ５ｙ２＋ａ６ｘ３＋ａ７ｘ２ｙ＋ａ８ｘｙ２＋ａ９ｙ３＋ａ１０ｘ４＋ａ１１ｘ３ｙ＋ａ１２ｘ２ｙ２＋ａ１３ｘｙ３＋ａ１４ｙ４
Ｙ＝ｂ０＋ｂ１ｘ＋ｂ２ｙ＋ｂ３ｘ２＋ｂ４ｘｙ＋ｂ５ｙ２＋ｂ６ｘ３＋ｂ７ｘ２ｙ＋ｂ８ｘｙ２＋ｂ９ｙ３＋ｂ１０ｘ４＋ｂ１１ｘ３ｙ＋ｂ１２ｘ２ｙ２＋ｂ１３ｘｙ３＋ｂ１４ｙ４
맵 작성부(115)는, 피팅 잔사(빔 형상과 근사식의 차분)를 표현하는 맵을 작성한다.
묘화 데이터 처리부(112)는, 빔 형상의 근사식 및 맵에 기초하여 보정 도우즈양(조사량)을 산출한다. 보정 도우즈양을 사용하여 묘화함으로써, 빔 형상이 보정된다.
본 실시 형태에서는, 소정의 시간 간격으로 빔 형상의 측정, 피팅 처리 및 맵의 작성을 행한다. 묘화 개시 직후는 빔이 안정되어 있지 않기 때문에, 빔 형상의 측정 간격을 짧게 한다. 시간의 경과에 수반하여 빔이 안정되게 되므로, 측정 간격을 조금씩 길게 한다. 이에 의해, 묘화 스루풋의 저하를 억제할 수 있다.
전회의 빔 형상 측정으로부터 소정 시간이 경과하여, 새로운 빔 형상이 측정되면, 이 새로운 빔 형상에 기초하여 근사식 및 맵이 새롭게 산출된다. 도우즈양의 변조 시에 참조하는 근사식 및 맵이 갑자기 크게 바뀌면, 그 전후로 묘화 패턴의 급격한 치수 변화가 발생할 우려가 있다.
그 때문에, 본 실시 형태에서는, 빔 형상의 측정 간격과, 측정 결과로부터 산출된 근사식 및 맵의 변화량에 기초하여, 도우즈 변조로 참조하는 근사식 및 맵을 단계적으로 갱신하여, 갑자기 크게 바뀌지 않도록 하는 것이 바람직하다. 계수 갱신부(116)는, 빔 형상의 측정 간격보다 짧은 갱신 간격으로, 근사식의 계수를 단계적으로 갱신한다. 맵 갱신부(117)는, 빔 형상의 측정 간격보다 짧은 갱신 간격으로, 맵을 단계적으로 갱신한다.
도 9는, 계수 갱신부(116)에 의한 근사식의 계수 갱신의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 9는, 근사식의 어느 하나의 항의 계수의 갱신예를 도시한다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 시각 t에서의 측정 결과로부터 산출된 계수가 a1인 경우, 계수 갱신부(116)는, 도우즈 변조로 참조하는 근사식의 계수가, 시각 2t에서 a1이 되도록 단계적으로 계수를 갱신한다.
마찬가지로, 시각 2t에서의 측정 결과로부터 산출된 계수가 a2인 경우, 계수 갱신부(116)는, 도우즈 변조로 참조하는 근사식의 계수가 시각 3t에서 a2가 되도록 단계적으로 계수를 갱신한다. 이와 같이, 계수 갱신부(116)는, 전회의 측정 결과로부터 산출된 근사식의 계수, 금회의 측정 결과로부터 산출된 근사식의 계수 및 측정 간격에 기초하여, 시간당 계수 변화량을 구하여, 계수를 조금씩 변화시킨다.
또한, 도 9에 도시하는 예에서는, 시각 t부터 2t까지 동안에 단계적으로 계수를 6회 갱신하고 있지만, 계수의 갱신 횟수, 1회의 갱신에 있어서의 계수의 변화량은 임의이다.
또한, 도 9에 도시하는 예에서는, 시각 4t의 측정 후, 측정 간격이 2t가 되고, 다음 측정이 시각 6t가 된다. 시각 4t에서의 측정 결과로부터 산출된 계수가 a4인 경우, 계수 갱신부(116)는, 시각 5t에서 계수가 a4가 되도록 단계적으로 갱신한다. 계수가 a4에 도달한 후, 즉 시각 5t 내지 6t 동안은, 계수를 a4로 일정하게 한다.
본 실시 형태에 의한 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법을 도 10에 도시하는 흐름도를 사용하여 설명한다.
기판(70)에 대한 패턴 묘화에 앞서, 멀티 빔용 빔 검사 장치를 사용하여, 빔의 초기 형상을 측정한다(스텝 S1). 빔 형상의 측정 결과에 기초하여, 피팅 처리부(114)가 근사식을 산출하고, 맵 작성부(115)가 피팅 잔사를 표현하는 맵을 작성한다(스텝 S2).
기판(70)에 대한 패턴 묘화를 행하고(스텝 S3), 소정 시간이 경과하여, 빔 형상의 측정 타이밍이 되면(스텝 S4_"예"), 묘화 처리를 중단하고, 빔 형상의 측정을 행한다(스텝 S5). 상술한 바와 같이, 빔 형상의 측정 간격은, 시간의 경과에 수반하여 조금씩 길어진다.
피팅 처리부(114) 및 맵 작성부(115)가, 금회의 측정 결과에 기초하는 새로운 근사식 및 맵을 산출한다(스텝 S6).
계수 갱신부(116)가, 전회의 측정 결과에 기초하는 근사식과, 금회의 측정 결과에 기초하는 근사식과, 전회의 측정부터 금회의 측정까지의 경과 시간에 기초하여, 다음 측정까지 변화시킬 근사식의 계수의 변화량을 산출한다(스텝 S7). 또한, 맵 갱신부(116)가, 전회의 측정 결과에 기초하는 맵과, 금회의 측정 결과에 기초하는 맵과, 전회의 측정부터 금회의 측정까지의 경과 시간에 기초하여, 단위 시간당 맵의 변화량을 산출한다. 이때, 단위 시간당 근사식의 계수와 맵의 변화량을 구하여, 단계적으로 변화시켜도 된다. 이 경우, 스텝 S7에서는, 계수 및 맵의 갱신 간격, 갱신 횟수, 1회의 갱신에서의 계수 및 맵의 변화량이 결정된다.
묘화 처리를 계속하는 경우(스텝 S8_"아니오"), 계수 갱신부(116)는, 스텝 S7에서 산출한 단위 시간당 계수 변화량에 기초하여, 계수를 단계적으로 변화시켜, 근사식을 갱신한다. 또한, 맵 갱신부(117)는, 스텝 S7에서 산출한 단위 시간당 맵 변화량에 기초하여, 맵을 단계적으로 갱신한다.
묘화 데이터 처리부(111)는, 갱신되는 근사식 및 맵을 참조하여, 빔 형상을 보정하도록 도우즈양을 보정(변조)하여, 샷 데이터를 생성한다. 근사식 및 맵을 단계적으로 갱신하는 경우, 도우즈양은 단계적으로 변화한다. 묘화 제어부(112)가, 샷 데이터를 사용하여 묘화부(1)를 제어하여 묘화 처리를 행한다(스텝 S3).
이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 시간 경과와 함께 변화하는 빔 형상을 측정하여, 보정함으로써, 묘화 정밀도의 열화를 억제할 수 있다. 또한, 빔 형상의 보정에 있어서 참조하는 빔 형상의 근사식 및 피팅 잔사를 표현하는 맵을 단계적으로 갱신하여, 급격하게 크게 변화시키지 않도록 함으로써, 치수 변동을 억제할 수 있다.
또한, 빔 형상의 측정 간격을 가변으로 하고, 조금씩 길게 함으로써, 묘화 스루풋에 대한 영향을 억제할 수 있다.
상기 실시 형태에서는, 멀티 빔용 빔 검사 장치를 사용하여 빔 형상을 측정하는 예에 대하여 설명했지만, 마크로서 반사 마크(M)를 사용하여 빔 형상을 측정하는 것도 가능하다. 반사 마크를 사용함으로써, 검사 애퍼쳐를 사용하는 것보다 정밀도는 낮지만 고속으로 빔 위치를 측정할 수 있다. 반사 마크(M)는 예를 들어 도 11에 도시하는 십자 형상이며, 주편향기(17)에서 전자 빔(B)을 전후좌우(x 방향 및 y 방향)로 편향시켜, 반사 마크(M)의 십자를 주사하여, 반사 전자를 검출기(26)로 검출하고, 검출 증폭기(134)로 증폭시켜 디지털 데이터로 변환한 후, 측정 데이터를 제어 계산기(110)에 출력한다. 빔 형상 측정부(113)는, 측정된 반사 전자를 시계열로 배열한 프로파일(반사 전자의 강도의 변화)과, 그때의 스테이지 위치로부터, 빔의 위치를 계산한다.
빔 형상을 측정하는 경우는, 특정한 빔만 온하고, 빔 사이즈의 설계값에 기초하여, 온 빔의 바로 아래로 반사 마크(M)를 이동시키고, 반사 마크(M)의 십자를 주사하여 빔 위치를 계산한다. 예를 들어, 도 12에 도시하는 바와 같이, 성형 애퍼쳐 어레이(8)의 중심에 대응하는 빔 및 네 코너에 대응하는 빔과 같이, 온하는 빔을 순서대로 전환하여, 각 빔의 위치가 계산되어, 상기 실시 형태와 마찬가지로 빔 형상이 구해진다.
빔이 불안정한 묘화 개시 직후는 반사 마크(M)를 사용하여 빔 형상을 고빈도로 측정하고, 그 후, 빔이 안정되게 되면, 멀티 빔용 빔 검사 장치를 사용하여 빔 형상을 고정밀도로 측정하도록 해도 된다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태 자체에 한정되는 것은 아니며, 실시 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에 개시되어 있는 복수의 구성 요소의 적절한 조합에 의해, 다양한 발명을 형성할 수 있다. 예를 들어, 실시 형태에 기재하는 전체 구성 요소로부터 몇 가지 구성 요소를 삭제해도 된다. 또한, 상이한 실시 형태에 걸치는 구성 요소를 적절히 조합해도 된다.

Claims (14)

  1. 복수의 구멍이 형성되고, 상기 복수의 구멍을 하전 입자 빔이 통과함으로써 멀티 빔을 형성하는 성형 애퍼쳐 어레이와,
    상기 멀티 빔의 각 빔에 각각 대응하는 빔의 온/오프를 전환하는 복수의 블랭커가 배치된 블랭킹 애퍼쳐 어레이와,
    묘화 대상 기판이 적재되는 이동 가능한 스테이지와,
    상기 스테이지의 위치를 검출하는 스테이지 위치 검출기와,
    상기 스테이지에 마련된 마크와,
    상기 멀티 빔을 편향시키는 편향기와,
    상기 멀티 빔을 상기 마크 위에서 스캔함으로써 각 빔의 빔 위치를 검출하는 검출기와,
    검출된 상기 빔 위치와, 상기 스테이지의 위치에 기초하여 상기 기판에 조사되는 멀티 빔의 빔 형상을 소정의 시간 간격으로 측정하는 빔 형상 측정부와,
    측정된 상기 빔 형상에 기초하여, 상기 빔 형상을 보정하기 위한 상기 각 빔의 보정 조사량을 산출하는 묘화 데이터 처리부와,
    측정된 상기 빔 형상을 근사하는 근사식을 산출하는 피팅 처리부와,
    측정된 상기 빔 형상과 상기 근사식의 차분을 표현하는 맵을 작성하는 맵 작성부와,
    새로운 상기 근사식이 산출되면, 근사식의 계수를 단계적으로 갱신하는 계수 갱신부와,
    새로운 맵이 작성되면, 맵을 단계적으로 갱신하는 맵 갱신부
    를 구비하고,
    상기 묘화 데이터 처리부는, 측정된 상기 빔 형상에 기초하여 갱신된 근사식 및 맵에 기초하여 상기 보정 조사량을 산출하는, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 블랭킹 애퍼쳐 어레이가 복수의 측정 영역으로 분할되고,
    상기 빔 형상 측정부는, 각 측정 영역에 대응하는 빔 어레이의 중심 좌표로부터 상기 빔 형상을 측정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 소정의 시간 간격은, 시간의 경과에 수반하여 길어지도록 설정되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 마크는 투과형 마크이며, 상기 검출기는 상기 마크를 투과한 빔의 전류를 검출하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 마크는 반사형의 마크이며, 상기 검출기는 상기 마크에서 반사된 하전 입자를 검출하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  8. 하전 입자 빔을 방출하는 공정과,
    애퍼쳐 부재의 복수의 개구부를 상기 하전 입자 빔이 통과함으로써, 멀티 빔을 형성하는 공정과,
    복수의 블랭커를 사용하여, 상기 멀티 빔 중, 각각 대응하는 빔의 온/오프를 전환하는 블랭킹 편향을 행하는 공정과,
    편향기를 사용하여, 블랭킹 편향된 빔을, 기판을 적재 가능한 스테이지의 이동을 추종하여 각 빔의 묘화 위치로 편향시키는 공정과,
    상기 스테이지에 마련된 마크를, 상기 멀티 빔으로 소정의 시간 간격으로 스캔하는 공정과,
    상기 스캔에 의해 상기 멀티 빔의 각 빔의 위치를 검출하는 공정과,
    검출된 상기 각 빔의 위치에 기초하여, 상기 기판에 조사되는 멀티 빔의 빔 형상을 측정하는 공정과,
    측정된 상기 빔 형상에 기초하여, 상기 빔 형상을 보정하기 위한 상기 각 빔의 보정 조사량을 산출하는 공정
    을 구비하고,
    상기 빔 형상을 근사하는 근사식을 산출하고,
    새로운 상기 근사식이 산출되면, 근사식의 계수를 단계적으로 갱신하고,
    상기 빔 형상과 상기 근사식의 차분을 표현하는 맵을 작성하고,
    새로운 맵이 작성되면, 맵을 단계적으로 갱신하고,
    측정된 빔 형상에 기초하여 근사식 및 맵을 갱신하고, 갱신된 근사식 및 맵에 기초하여 상기 보정 조사량을 산출하는, 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서, 상기 소정의 시간 간격은, 시간의 경과에 수반하여 길어지도록 설정되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 마크는 투과형 마크이며, 상기 마크를 투과한 빔의 전류로부터 빔의 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법.
  13. 제8항에 있어서, 상기 마크는 반사형의 마크이며, 상기 마크에서 반사된 하전 입자로부터 빔의 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 블랭킹 애퍼쳐 어레이가 복수의 측정 영역으로 분할되고,
    상기 빔 형상 측정부는, 각 측정 영역에 대응하는 빔 어레이의 각 빔의 위치로부터 산출되는 좌표로부터 상기 빔 형상을 측정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
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