KR102650476B1 - 하전 입자 빔 조정 방법, 하전 입자 빔 묘화 방법, 및 하전 입자 빔 조사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 형태는, 하전 입자 빔의 조정 시에 발생하는 애퍼처의 데미지를 저감시키는 것이 가능한 하전 입자 빔 조정 방법, 하전 입자 빔 묘화 방법, 및 하전 입자 빔 조사 장치를 제공한다.
일 실시 형태에 관한 하전 입자 빔 조정 방법은, 이미션 전류를 목표값보다도 작은 제1 조정값으로 한 하전 입자 빔으로, 하전 입자 빔의 초점 위치가 되도록 배치된 구멍부를 갖는 애퍼처 기판을, 전자렌즈에 있어서의 복수의 렌즈값을 사용하여 각각 스캔하여, 제1 분해능을 구하는 공정과, 복수의 렌즈값과 제1 분해능의 제1 함수를 구하여 렌즈값 범위를 구하는 공정과 이미션 전류를 제2 조정값으로 한 하전 입자 빔으로, 렌즈값 범위를 회피하도록 설정된 복수의 렌즈값을 사용하여 애퍼처 기판을 각각 스캔하여, 제2 분해능을 구하는 공정과, 복수의 렌즈값과 제2 분해능의 제2 함수를 구하여 정초점에 있어서의 렌즈값을 추정하는 공정과, 전자렌즈를 정초점에 있어서의 렌즈값으로 조정하는 공정을 구비한다.

Description

하전 입자 빔 조정 방법, 하전 입자 빔 묘화 방법, 및 하전 입자 빔 조사 장치{CHARGED PARTICLE BEAM ADJUSTING METHOD, CHARGED PARTICLE BEAM DRAWING METHOD, AND CHARGED PARTICLE BEAM ILLUMINATING APPARATUS}
본 출원은, 일본 특허 출원 제2020-148499호(출원일: 2020년 9월 3일)를 기초 출원으로 하는 우선권을 향수한다. 본 출원은 이 기초 출원을 참조함으로써 기초 출원의 모든 내용을 포함한다.
본 발명은 하전 입자 빔 조정 방법, 하전 입자 빔 묘화 방법, 및 하전 입자 빔 조사 장치에 관한 것이다.
하전 입자 빔 조사 장치에서는, 하전 입자 빔을 전자렌즈의 정초점(Just focus)에 맞추는 포커스 조정이나, 하전 입자 빔을 애퍼처의 중심에 통과시키는 센터링 조정이 행해지고 있다. 이러한 하전 입자 빔의 조정 시에는, 전자렌즈로 집속된 하전 입자 빔이 애퍼처 기판 상을 스캔한다. 이 때, 애퍼처 기판이, 하전 입자 빔으로 가열되어 손상되는 경우가 있다.
그래서, 종래는, 하전 입자 빔의 조정 중에는, 전자총으로부터의 하전 입자 빔의 이미션 전류(방출 강도)를 목표값보다도 작은 값으로 설정하고, 조정 후에 목표값으로 되돌린다. 이 경우, 하전 입자 빔의 이미션 전류를 목표값으로 되돌린 후는, 하전 입자 빔이 애퍼처 기판 상을 스캔하는 조정은 실시되지 않는다.
그러나, 이미션 전류를 목표값으로 한 후에 발생되는, 캐소드, 고압 전원의 드리프트나, 전자렌즈(집광 렌즈)의 드리프트 등에 의해, 포커스 조정 및 센터링 조정이 필요하게 되는 경우가 있다. 이 경우, 이미션 전류를 목표값으로 한 상태에서, 하전 입자 빔에 의한 애퍼처 기판의 스캔이, 조정 때마다 반복되어, 애퍼처 기판이 고온이 되므로, 콘타미네이션에 의해 차지가 발생하고, 빔 전류가 불안정해지는 문제가 생긴다. 또한, 애퍼처 기판의 데미지가 축적되어 용손이 생겨, 애퍼처 기판의 교환을 필요로 하는 경우가 있다.
본 발명의 일 실시 형태는, 하전 입자 빔의 조정 시에 발생하는 애퍼처 기판의 콘타미네이션이나 데미지를 저감하여 수명 연장할 수 있는 하전 입자 빔 조정 방법, 하전 입자 빔 묘화 방법, 및 하전 입자 빔 조사 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에 관한 하전 입자 빔 조정 방법은, 이미션 전류를 묘화에 사용되는 목표값보다 작은 제1 조정값으로 한 하전 입자 빔으로, 하전 입자 빔의 초점의 위치가 되도록 배치된 구멍부를 갖는 애퍼처 기판을, 애퍼처 기판의 상류측에 마련된 전자렌즈에 있어서의 복수의 렌즈값을 사용하여 각각 스캔하고, 복수의 렌즈값의 각각에 있어서의 제1 분해능을 구하는 공정과, 복수의 렌즈값과 제1 분해능의 제1 함수를 구하고, 상기 제1 함수로부터 하전 입자 빔의 실제 묘화 시에 분해능이 최소가 되는 정초점에 있어서의 렌즈값에 소정의 마진을 더한 렌즈값 범위를 구하는 공정과, 이미션 전류를 제1 조정값보다도 크고 목표값 이하의 제2 조정값으로 한 하전 입자 빔으로, 렌즈값 범위를 회피하도록 설정된 복수의 렌즈값을 사용하여 애퍼처 기판을 각각 스캔하고, 복수의 렌즈값의 각각에 있어서의 제2 분해능을 구하는 공정과, 복수의 렌즈값과 제2 분해능의 제2 함수를 구하여, 상기 제2 함수로부터, 정초점에 있어서의 렌즈값을 추정하는 공정과, 전자렌즈를 추정된 정초점에 있어서의 렌즈값으로 조정하는 공정을 구비한다.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 하전 입자 빔 조사 장치의 개략도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 전자 빔의 조정 방법의 수순을 도시하는 흐름도이다.
도 3은 전자 빔으로 애퍼처를 일방향으로 스캔하였을 때의 전자의 라인 프로파일을 나타내는 그래프이다.
도 4는 렌즈값과 분해능의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 제2 실시 형태에 관한 전자 빔의 조정 방법의 수순을 도시하는 흐름도이다.
도 6은 제3 실시 형태에 관한 정밀 조정 공정을 도시하는 평면도이다.
도 7은 전자 빔에 의한 애퍼처의 일반적인 2D 스캔 방법을 도시하는 평면도이다.
도 8은 제3 실시 형태의 변형예에 관한 정밀 조정 공정을 도시하는 평면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 본 실시 형태는, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
(제1 실시 형태)
도 1은, 제1 실시 형태에 관한 하전 입자 빔 조사 장치의 개략도이다. 본 실시 형태에서는, 하전 입자 빔 조사 장치의 일례로서, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치의 구성에 대해 설명한다.
단, 본 발명에 관한 하전 입자 빔 조사 장치는, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치에 한정되지 않고, 예를 들어 싱글 하전 입자 빔 묘화 장치나 하전 입자 빔 검사 장치여도 된다. 또한, 하전 입자 빔은, 전자 빔에 한정되지 않고, 이온 빔 등의 다른 하전 입자 빔이어도 된다.
도 1에 도시하는 하전 입자 빔 조사 장치(1)는, 묘화 대상의 기판(24)에 전자 빔을 조사하여 원하는 패턴을 묘화하는 묘화부 W와, 묘화부 W의 동작을 제어하는 제어부 C를 구비한다.
묘화부 W는, 전자 빔 경통(2) 및 묘화실(20)을 갖는다. 전자 빔 경통(2) 내에는, 전자총(방출부)(4), 조명 렌즈계(6), 성형 애퍼처 어레이 기판(8), 블랭킹 애퍼처 어레이 기판(10), 축소 렌즈(12), 제한 애퍼처 부재(14), 대물 렌즈(16), 편향기(18) 및 얼라인먼트 기구(40)가 배치되어 있다.
조명 렌즈계(6)는, 전자렌즈(6a) 및 전자렌즈(6b)를 갖는다. 전자렌즈(6b)는, 전자총(4)으로부터 방출되는 전자 빔(30)의 빔 진행 방향에 있어서, 전자렌즈(6a)보다도 후방측(하류측)에 배치된다.
얼라인먼트 기구(40)는, 전자총(4)과 성형 애퍼처 어레이 기판(8) 사이에 마련되고, 얼라인먼트 코일(42, 44 및 46)과, 중앙부에 원형의 애퍼처(48a)가 형성된 애퍼처 기판(48)을 갖는다.
얼라인먼트 코일(42)은, 전자 빔(30)의 전자렌즈(6a)로의 입사 위치를 조정한다. 얼라인먼트 코일(44)은, 전자 빔(30)의 애퍼처(48a)로의 입사각을 조정한다. 얼라인먼트 코일(46)은, 전자 빔(30)의 애퍼처(48a)로의 입사 위치를 조정한다.
애퍼처 기판(48)에는, 중앙부의 구멍부를 통과하지 않고 애퍼처 기판(48)으로 차폐되는 전자(빔 전류)를 검출하는 검출기가 마련되어 있다.
묘화실(20) 내에는, 스테이지(22)가 배치된다. 스테이지(22) 상에는, 묘화 대상의 기판(24)이 적재되어 있다. 묘화 대상의 기판(24)은, 예를 들어 웨이퍼나, 웨이퍼에 엑시머 레이저를 광원으로 한 스테퍼나 스캐너 등의 축소 투영형 노광 장치나 극단 자외선 노광 장치(EUV)를 사용하여 패턴을 전사하는 노광용 마스크가 포함된다.
전자총(4)(방출부)으로부터 방출된 전자 빔(30)은, 얼라인먼트 기구(40)에 의해 광축이 조정되어, 애퍼처(48a)를 통과하여, 거의 수직으로 성형 애퍼처 어레이 기판(8)을 조명한다. 성형 애퍼처 어레이 기판(8)에는, 복수의 구멍부(개구부)가 소정의 배열 피치로 매트릭스형으로 형성되어 있다. 각 구멍부는, 예를 들어 모두 동일 치수 형상의 직사각형 또는 원형으로 형성된다.
전자 빔(30)은, 성형 애퍼처 어레이 기판(8)을 조명하여, 복수의 구멍부를 전자 빔(30)의 일부가 각각 통과함으로써, 도 1에 도시하는 바와 같은 멀티 빔(30a 내지 30e)이 형성된다.
블랭킹 애퍼처 어레이 기판(10)에는, 성형 애퍼처 어레이 기판(8)의 각 구멍부의 배치 위치에 맞추어 관통 구멍이 형성되고, 각 관통 구멍에는, 1쌍의 2개의 전극을 포함하는 블랭커가 각각 배치된다. 각 관통 구멍을 통과하는 멀티 빔(30a 내지 30e)은, 각각 독립적으로 블랭커가 인가하는 전압에 의해 편향된다. 이 편향에 의해, 각 빔이 블랭킹 제어된다.
블랭킹 애퍼처 어레이 기판(10)의 블랭커에 의해 편향된 전자 빔은, 제한 애퍼처 부재(14)에 의해 차폐된다. 한편, 블랭킹 애퍼처 어레이 기판(10)의 블랭커에 의해 편향되지 않은 전자 빔은, 제한 애퍼처 부재(14)의 구멍부를 통과한다. 그리고, 빔 ON이 되고 나서 빔 OFF가 될 때까지 제한 애퍼처 부재(14)를 통과한 빔이 1회분의 샷의 빔이 된다.
제한 애퍼처 부재(14)를 통과한 멀티 빔(30a 내지 30e)은, 대물 렌즈(16)에 의해 초점이 맞추어, 원하는 축소율의 패턴상이 된다. 제한 애퍼처 부재(14)를 통과한 각 빔(멀티 빔 전체)은, 편향기(18)에 의해 동일 방향으로 통합하여 편향되어, 기판(24)에 조사된다.
한번에 조사되는 멀티 빔은, 이상적으로는 성형 애퍼처 어레이 기판(8)의 복수의 구멍부의 배열 피치에 상술한 원하는 축소율을 곱한 피치로 나열하게 된다. 이 묘화 장치는, 샷 빔을 연속하여 차례로 조사해 가는 래스터 스캔 방식으로 묘화 동작을 행하여, 원하는 패턴을 묘화할 때, 패턴에 따라 필요한 빔이 블랭킹 제어에 의해 빔 ON으로 제어된다. 스테이지(22)가 연속 이동하고 있을 때, 빔의 조사 위치가 스테이지(22)의 이동에 추종하도록 편향기(18)에 의해 제어된다.
제어부 C는, 제어 계산기(50), 기억 장치(52), 연산부(53), 코일 제어 회로(54), 렌즈 제어 회로(55), 묘화 제어 회로(56) 및 신호 취득 회로(58)를 갖는다. 제어 계산기(50)의 각 기능은, 하드웨어로 구성해도 되고, 소프트웨어로 구성해도 된다. 소프트웨어로 구성하는 경우에는, 제어 계산기(50)의 적어도 일부의 기능을 실현하는 프로그램을 CD-ROM 등의 기록 매체에 수납하여, 컴퓨터에 읽어들이게 하여 실행시켜도 된다. 기록 매체는, 자기 디스크나 광 디스크 등의 착탈 가능한 것에 한정되지 않으며, 하드 디스크 장치나 메모리 등의 고정형 기록 매체여도 된다.
제어 계산기(50)는, 예를 들어 기억 장치(52)로부터 묘화 데이터를 취득하고, 묘화 데이터에 대해 복수단의 데이터 변환 처리를 행하여 장치 고유의 샷 데이터를 생성하여, 묘화 제어 회로(56)로 출력한다. 샷 데이터에는, 각 샷의 조사량 및 조사 위치 좌표 등이 정의된다.
묘화 제어 회로(56)는, 묘화부 W의 각 부를 제어하여 묘화 처리를 행한다. 예를 들어, 묘화 제어 회로(56)는, 각 샷의 조사량을 전류 밀도로 나누어 조사 시간 t를 구하고, 대응하는 샷이 행해질 때, 조사 시간 t만큼 빔 ON하도록, 블랭킹 애퍼처 어레이 기판(10)이 대응하는 블랭커에 편향 전압을 인가한다.
또한, 묘화 제어 회로(56)는, 샷 데이터가 나타나는 위치(좌표)에 각 빔이 편향되도록 편향량을 연산하여, 편향기(18)에 편향 전압을 인가한다. 이것에 의해, 그 회에 샷되는 멀티 빔이 통합하여 편향된다.
얼라인먼트 기구(40)에서는, 전자 빔(30)이 애퍼처(48a)에 수직으로 입사되도록, 얼라인먼트 코일(44)로 조정을 행한다. 애퍼처(48a)로의 전자 빔(30)의 입사각 조정이 불충분하면, 성형 애퍼처 어레이 기판(8)의 원하는 구멍부를 전자 빔(30)으로 조명할 수 없어, 기판(24)에 조사되는 멀티 빔(빔 어레이)에 결함이 생기는 경우가 있다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 제어 계산기(50)의 조정부(51)가 정기적으로 전자 빔(30)의 포커스 조정을 행한다. 이하, 본 실시 형태에 관한 전자 빔(30)의 조정 방법을 설명한다.
도 2는, 제1 실시 형태에 관한 전자 빔(30)의 조정 방법의 수순을 도시하는 흐름도이다.
우선, 조정부(51)가 전자총(4)으로부터 방출되는 전자 빔(30)의 이미션 전류 E를 제1 조정값 Eh로 설정하라는 커맨드를 고압 전원(60)에 지시한다(스텝 S11). 고압 전원(60)은, 조정부(51)로부터의 커맨드에 기초하여, 제1 조정값 Eh에 대응하는 전류를 전자총(4)에 공급한다. 제1 조정값 Eh는, 예를 들어 묘화 시의 목표값 Et의 40 내지 60％로 할 수 있다.
다음에, 조정부(51)는, 전자 빔(30)의 조(粗) 축 조정을 행하라는 커맨드를 코일 제어 회로(54)로 출력한다(스텝 S12). 코일 제어 회로(54)는, 조정부(51)로부터의 커맨드에 기초하여, 전자총(4)으로부터 방출된 전자 빔(30)이 애퍼처(48a)를 통과하여 스테이지(22)까지 도달하는 얼라인먼트 코일(44)의 전류값을 러프하게 조정한다. 조 축 조정에서는, 전자 빔(30)이 스테이지(22)까지 도달하면 된다. 이 때, 전자렌즈(6a, 6b)에 공급하는 전류값(이하, 렌즈값으로 기재함)을 변동시켜 분해능을 측정하여, 대략 초점을 맞춘다. 이 때, 연산부(53)에 있어서 실제 묘화 시에 분해능이 최소가 된다고 생각되는 렌즈값에 소정의 마진을 더한 범위(영역 R)를 구한다.
예를 들어, 우선, 시뮬레이션에 의해 구해진 애퍼처 기판(48)의 위치에 있어서의 전자 빔 직경과 애퍼처 기판(48)의 온도의 관계에 기초하여, 애퍼처 기판이 소정의 온도 이하, 예를 들어 애퍼처 기판(48)의 융점 이하가 되는 전자 빔 직경의 범위를 산출한다. 한편, 렌즈값을 변동시켜, 애퍼처 기판(48)에 있어서의 전자 빔상(스캔상)을 취득하여, 스캔상으로부터 전자 빔 직경을 구한다. 그리고, 렌즈값과 전자 빔 직경의 관계에 기초하여, 애퍼처 기판(48)이 소정의 온도 이하가 되는 전자 빔 직경의 범위로부터 영역 R을 구한다.
다음에, 조정부(51)가 전자 빔(30)의 이미션 전류 E를 상기 제1 조정값 Eh로부터 상기 목표값 Et(제2 조정값)로 변경하라는 커맨드를 고압 전원(60)에 지시한다(스텝 S13). 고압 전원(60)은, 조정부(51)로부터의 커맨드에 기초하여, 목표값 Et에 대응하는 전류를 전자총(4)에 공급한다.
다음에, 조정부(51)가 전자 빔(30)의 정밀 조정을 행하라는 커맨드를 렌즈 제어 회로(55)로 출력한다(스텝 S14). 렌즈 제어 회로(55)는, 조정부(51)로부터의 커맨드에 기초하여, 전자렌즈(6a, 6b)의 렌즈값을 조정하는 정밀 조정을 행한다.
도 3은, 전자 빔(30)으로 애퍼처 기판(48)을 일방향으로 스캔하였을 때의 전자의 라인 프로파일을 나타내는 그래프이다. 도 3에서는, 횡축은, 전자 빔(30)에 의한 애퍼처 기판(48)의 스캔 위치를 나타낸다. 한편, 종축은, 애퍼처 기판(48)에 마련된 검출기로 검출된 전자의 강도를 나타낸다.
도 3에 도시하는 라인 프로파일에서는, 전자 빔(30)이 애퍼처(48a)에 접근함에 따라 전자의 검출 강도는 작아진다. 조정부(51)는, 신호 취득 회로(58)를 통하여 전자의 검출 강도를 취득하면, 취득한 전자의 검출 강도의 분해능(Resolution)을 산출한다. 조정부(51)는, 예를 들어 미리 설정된 컷 오프 상한값 VTHmax 및 컷 오프 하한값 VTHmin이 프로파일과 각각 교차하는 점으로부터 수선을 내렸을 때의, 2개의 수선의 폭을 분해능으로서 산출한다.
분해능의 산출 후, 조정부(51)는, 렌즈 제어 회로(55)에 대해 전자렌즈(6a, 6b)의 렌즈값을 변화시키라는 커맨드를 출력한다. 렌즈 제어 회로(55)에 의해, 렌즈값이 변화되면, 조정부(51)는, 다시, 전자 빔(30)으로 애퍼처(48a)를 일방향으로 스캔시켜, 분해능을 산출한다.
도 4는, 렌즈값과 분해능의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 4에서는, 횡축은 렌즈값을 나타내고, 종축은 분해능을 나타낸다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 조정부(51)는, 정초점이 되는 분해능이 최소가 되는 렌즈값을 포함하는 영역 R을 회피하여, 영역 R의 주변의 복수의 렌즈값의 각각에 대해 새롭게 분해능을 산출한다(스텝 S15). 바꾸어 말하면, 조정부(51)는, 분해능이 미리 설정된 값으로 내려갈 때까지, 렌즈값을 변화시키면서 분해능을 산출한다.
그 후, 조정부(51)는, 예를 들어 함수 피팅을 행하여 렌즈값과 분해능의 관계를 근사식으로 나타내는 함수 f를 산출한다(스텝 S16). 그 때문에, 보다 정밀도가 높은 함수 피팅을 행하기 위해서는, 보다 많은 렌즈값에서 측정하는 것이 바람직하다. 다음에, 조정부(51)는, 함수 f에 기초하여, 분해능이 최소가 되는 렌즈값인 정초점을 구한다(스텝 S17). 또한, 도 4에 도시하는 함수 f는, 2차 함수이지만, 차수는 한정되지 않고, 1차 함수여도 된다.
전자렌즈(6a, 6b)의 정초점이 되는 렌즈값이 구해지면, 전자 빔(30)의 포커스 조정은 완료된다. 그 후, 묘화 제어 회로(56)가 목표값 Et로 방출되는 전자 빔(30)을 사용하여 기판(24)에 대해 묘화 처리를 실행한다.
상술한 본 실시 형태에서는, 전자 빔(30)을 전자렌즈(6a, 6b)의 정초점에 맞추면, 도 3에 도시하는 라인 프로파일의 기울기는 급준해진다. 그 때문에, 정초점에 맞춰진 전자 빔(30)으로 애퍼처 기판(48)에 대한 스캔을 반복하면, 애퍼처 기판(48)에는 큰 데미지가 가해지게 되어 버린다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 전자 빔(30)의 조 축 조정(스텝 S12)을 행할 때, 전자 빔(30)의 대략적인 포커스 조정을 행한다. 그 후, 정초점의 근방을 피하여 주변 영역만으로 애퍼처 기판(48)의 스캔을 행하고, 스캔한 결과에 기초하여, 정초점을 함수 피팅에 의해 구하고 있다. 이에 의해, 목표값인 실제 묘화의 이미션 전류를 사용하여 정초점을 구할 수 있음과 함께, 애퍼처 기판(48)에 대한 큰 데미지가 상정되는 조건에서의 스캔이 회피되므로, 전자 빔(30)의 조정 시에 발생되는 애퍼처 기판(48)의 데미지를 저감시키는 것이 가능하게 된다.
(제2 실시 형태)
본 발명의 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 본 실시 형태에서는, 장치 구성은, 상술한 제1 실시 형태에 관한 하전 입자 빔 조사 장치(1)와 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다. 이하, 도 5를 참조하여 본 실시 형태에 관한 전자 빔(30)의 포커스 조정 방법을 설명한다.
도 5는, 제2 실시 형태에 관한 전자 빔(30)의 조정 방법의 수순을 도시하는 흐름도이다.
우선, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 조정부(51)가 전자총(4)으로부터 방출되는 전자 빔(30)의 이미션 전류 E를 제1 조정값 Eh로 설정하라는 커맨드를 고압 전원(60)에 지시한다(스텝 S21). 다음에도, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 조정부(51)는 전자 빔(30)의 조 축 조정을 행하라는 커맨드를 코일 제어 회로(54)로 출력한다(스텝 S22).
다음에, 상술한 제1 실시 형태에서는, 전자 빔(30)의 이미션 전류 E를 제1 조정값 Eh로부터 목표값 Et로 높여, 정밀 조정을 행한다. 정밀 조정에서는, 전자렌즈(6a, 6b)의 정초점이 되는 조건 근방을 피하여 전자 빔(30)으로 애퍼처 기판(48)을 스캔한다. 그러나, 정초점이 되는 조건 근방을 피하는 것만으로는, 애퍼처 기판(48)의 데미지가 미처 회피되지 못하는 경우가 있다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 제1 조정값 Eh보다도 크고 목표값 Et보다도 작은 제2 조정값 Em으로 정밀 조정을 행한다. 이 때, 자동으로 이미션 전류 E가 높다는 것을 검지하여 제2 조정값 Em까지 낮추고 나서, 애퍼처 기판(48) 상의 스캔을 개시하는 프로그램을 실장할 수 있다. 구체적으로는, 조정부(51)는, 고압 전원(60)에 현재의 이미션 전류 E를 조회하라는 커맨드를 보낸다. 조정부(51)는, 고압 전원(60)으로부터의 응답에 기초하여, 이미션 전류 E가 제2 조정값 Em인지 여부를 판정한다(스텝 S23). 조정부(51)는, 판정 결과에 따라, 고압 전원(60)에 대해 이미션 전류 E를 제2 조정값 Em으로 변경하라는 커맨드를 출력한다(스텝 S24). 이 때, 제2 조정값 Em은, 예를 들어 목표값 Et의 80 내지 95％이다.
이미션 전류 E가 제2 조정값 Em으로 변경되면, 조정부(51)는, 전자 빔(30)의 정밀 조정을 행하라는 커맨드를 렌즈 제어 회로(55)로 출력한다(스텝 S25). 정밀 조정 시에는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 조정부(51)는, 전자렌즈(6a, 6b)의 정초점이 되는 조건을 피하여 전자 빔(30)으로 애퍼처 기판(48)을 스캔하고, 스캔한 결과에 기초하여, 정초점을 함수 피팅에 의해 구한다.
전자 빔(30)의 정밀 조정이 종료되면, 조정부(51)는, 전자 빔(30)의 이미션 전류 E를 제2 조정값 Em으로부터 목표값 Et로 변경하라는 커맨드를 고압 전원(60)에 지시한다(스텝 S26). 이것으로, 전자 빔(30)의 포커스 조정이 완료된다. 그 후, 묘화 제어 회로(56)가 목표값 Et로 방출되는 전자 빔(30)을 사용하여 기판(24)에 대해 묘화 처리를 실행한다.
이상 설명한 본 실시 형태에 의하면, 정밀 조정으로, 목표값 Et보다도 작은 제2 조정값 Em으로 방출된 전자 빔(30)으로 애퍼처 기판(48)을 스캔한다. 그 때문에, 애퍼처 기판(48)의 데미지를 더 저감시키는 것이 가능하게 된다.
(제3 실시 형태)
본 발명의 제3 실시 형태에 대해 설명한다. 본 실시예에서도 장치 구성은, 상술한 제1 실시 형태에 관한 하전 입자 빔 조사 장치(1)와 마찬가지이기 때문에, 상세한 설명을 생략한다. 이하, 본 실시 형태에 관한 전자 빔(30)의 조정 방법에 대해 설명한다.
본 실시예에서도 제1 실시 형태와 마찬가지로, 전자 빔(30)의 이미션 전류 E를 제1 조정값 Eh로 설정하고(스텝 S11), 조 축 조정을 행한다(스텝 S12).
계속해서, 제1 실시 형태와 마찬가지로 이미션 전류 E를 목표값 Et로 높이고(스텝 S13), 정밀 조정을 행한다. 본 실시 형태에서는, 정밀 조정의 내용이 제1 실시 형태와 다르다.
도 6은, 제3 실시 형태에 관한 정밀 조정 공정을 도시하는 평면도이다. 본 실시 형태에서는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 조정부(51)가 애퍼처 기판(48) 상에서, 서로 직교하는 X 방향 및 Y 방향으로 전자 빔(30)을 스캔시킨다.
구체적으로는, 조정부(51)는, X 방향 및 Y 방향의 각각에 대해, 전자렌즈(6a, 6b)의 렌즈값을 변화시킬 때마다, 애퍼처 기판(48)의 검출기로 검출된 전자의 라인 프로파일을 취득한다. 계속해서, 조정부(51)는, 각 라인 프로파일에 기초하여, 분해능을 산출한다. 이 때, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 분해능이 최소가 되는 렌즈값의 조건을 피하여, 복수의 렌즈값의 각각에 대해 분해능을 산출한다. 마지막으로, 조정부(51)는, 산출한 복수의 분해능을 함수 피팅함으로써, 정초점을 구한다.
도 7은, 전자 빔(30)에 의한 애퍼처 기판(48)이 일반적인 2D 스캔 방법을 도시하는 평면도이다. 도 7에 도시하는 2D 스캔 방법에서는, 애퍼처 기판(48) 주변의 복수 개소에서 전자 빔(30)을 X 방향으로 스캔하고 있다. 2D 스캔 방법에 의하면, 하나의 렌즈값에 대해 전자 빔(30)을 몇번이나 동일한 방향으로 스캔시켜, 애퍼처 기판(48)에서 검출되는 전자의 라인 프로파일을 취득하고 있다.
한편, 본 실시 형태에서는, 하나의 렌즈값에 대해 예를 들어 X 방향 및 Y 방향이라는 다른 2방향으로 각각 1회씩 스캔하는 1D 스캔에 의해, 상기 라인 프로파일을 취득하고 있다. 그 때문에, 본 실시 형태에 의하면, 스캔 횟수가 저감되기 때문에, 애퍼처 기판(48)에 대한 데미지를 한층 더 저감시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 스캔 시간도 단축되기 때문에, 정밀 조정에 요하는 시간을 삭감할 수 있다. 그 결과, 전자 빔(30)의 조정을 단시간에 종료시키는 것이 가능하게 된다.
(변형예)
도 8은, 제3 실시 형태의 변형예에 관한 정밀 조정 공정을 도시하는 평면도이다. 상술한 제3 실시 형태에 있어서, 포커스 조정할 때마다, 매회 동일한 2방향을 스캔하면, 애퍼처 기판(48)의 스캔 부분에만, 데미지가 축적된다.
그래서, 본 변형예에서는, 조정부(51)는, 조정할 때마다, 혹은 전자 빔(30)의 포커스 조정의 횟수를 카운트하여, 조정 횟수가 소정수에 이를 때마다, 도 8에 도시하는 바와 같이 스캔 방향을 회전시켜 스캔 방향의 위상을 변화시킨다. 이에 의해, 애퍼처 기판(48)의 스캔 부분이 주기적으로 변하기 때문에, 데미지의 축적이 분산된다. 따라서, 애퍼처 기판(48)의 수명이 길어져서, 장기간의 사용이 가능하게 된다.
또한, 상술한 실시 형태 및 변형예에서는, 전자 빔(30)의 포커스 조정 방법에 대해 설명하였지만, 전자 빔(30)을 애퍼처(48a)의 중심에 통과시키는 센터링 조정에 적용해도 된다. 이 센터링 조정에 있어서도, 전자렌즈(6a, 6b)의 정초점이 되는 렌즈값의 조건을 피하여, 애퍼처 기판(48)을 스캔함으로써, 애퍼처 기판(48)의 데미지를 저감시킬 수 있다.
또한, 애퍼처 기판(48)의 데미지를 더 저감시키기 위해, 전자 빔(30)의 이미션 전류 E를 제2 실시 형태에서 설명한 제2 조정값 Em으로 낮추어 애퍼처 기판(48)을 스캔해도 된다.
이 때, 스캔 시간을 단축하기 위해, 제3 실시 형태에서 설명한 1D 스캔(도 8 참조)을 행해도 된다. 단, 애퍼처(48a)의 위치가 크게 어긋나 있는 경우에는, 1D 스캔에서는, 애퍼처(48a)의 중심 위치를 파악하지 못할 가능성이 있다. 그 때문에, 도 7에 도시하는 2D 스캔과 도 8에 도시하는 1D 스캔을 조합하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 애퍼처(48a)의 위치를 파악하기 위해 러프하게 2D 스캔을 행하고, 애퍼처(48a)의 위치를 조정하고, 마지막으로, 1D 스캔으로 센터링 조정을 확인한다고 하는 수순으로 하면, 2회 모두 2D 스캔을 행하는 경우에 비하여, 스캔 시간을 단축하는 것이 가능하게 된다.
또한, 이들 실시 형태에 있어서, 성형 애퍼처 어레이 기판(8)의 상류측의 애퍼처 어레이에 있어서의 크로스오버 위치의 초점 조정을 행하였지만, 하류측의 제한 애퍼처 부재(14) 등에 있어서의 크로스오버 위치에 있어서의 초점 조정 시에도 적용 가능하다.
본 발명의 실시 형태를 몇가지 설명하였지만, 이들 실시 형태는, 예로서 제시된 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 실시 형태는, 그밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함되는 것과 마찬가지로, 특허청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함되는 것이다.
4: 전자총(방출부)
6a, 6b: 전자렌즈
22: 스테이지
42, 44, 46: 얼라인먼트 코일
48: 애퍼처 기판
C: 제어부

Claims (7)

  1. 이미션 전류를 묘화에 사용되는 목표값보다 작은 제1 조정값으로 한 하전 입자 빔으로, 상기 하전 입자 빔의 초점의 위치가 되도록 배치된 구멍부를 갖는 애퍼처 기판을, 상기 애퍼처 기판의 상류측에 마련된 전자렌즈에 있어서의 복수의 렌즈값을 사용하여 각각 스캔하고, 상기 복수의 렌즈값의 각각에 있어서의 제1 분해능을 구하는 공정과,
    상기 복수의 렌즈값과 상기 제1 분해능의 제1 함수를 구하여, 상기 제1 함수로부터 상기 하전 입자 빔의 실제 묘화 시에 분해능이 최소가 되는 정초점에 있어서의 렌즈값에 소정의 마진을 더한 렌즈값 범위를 구하는 공정과,
    상기 이미션 전류를 상기 제1 조정값보다도 크고 상기 목표값 이하의 제2 조정값으로 한 상기 하전 입자 빔으로, 상기 렌즈값 범위를 회피하도록 설정된 복수의 렌즈값을 사용하여 상기 애퍼처 기판을 각각 스캔하고, 상기 복수의 렌즈값의 각각에 있어서의 제2 분해능을 구하는 공정과,
    상기 복수의 렌즈값과 상기 제2 분해능의 제2 함수를 구하여, 상기 제2 함수로부터, 상기 정초점에 있어서의 렌즈값을 추정하는 공정과,
    상기 전자렌즈를 추정된 상기 정초점에 있어서의 렌즈값으로 조정하는 공정
    을 구비하는, 하전 입자 빔 조정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스캔에 있어서, 각 상기 복수의 렌즈값에 있어서 다른 2 방향으로 스캔하는 1D 스캔을 행하는, 하전 입자 빔 조정 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 소정의 마진은, 미리 구해지는 빔 직경과 상기 애퍼처 기판의 온도의 관계와, 상기 렌즈값을 변동시켜 상기 하전 입자 빔을 조사함으로써 취득되는 스캔상으로부터 구해지는 상기 애퍼처 기판 상의 빔 직경과 상기 렌즈값의 관계에 기초하여 구해지는, 하전 입자 빔 조정 방법.
  4. 제1항에 기재된 하전 입자 빔 조정 방법으로 조정된 상기 렌즈값을 사용하여, 상기 이미션 전류를 상기 목표값으로 한 상기 하전 입자 빔으로 조사 대상물에 묘화하는, 하전 입자 빔 묘화 방법.
  5. 소정의 이미션 전류로 하전 입자 빔을 방출하는 방출부와,
    상기 방출부의 하류측에 마련되어, 렌즈값에 의해 상기 하전 입자 빔의 초점을 조정하는 전자렌즈와,
    상기 전자렌즈의 하류측에 배치되고, 상기 하전 입자 빔의 초점 위치가 되도록 배치된 구멍부를 갖는 애퍼처 기판과,
    묘화에 사용되는 목표값보다 작은 상기 이미션 전류인 제1 조정값으로 방출된 상기 하전 입자 빔으로 복수의 상기 렌즈값을 사용하여 상기 애퍼처 기판을 스캔하여 얻어진 제1 분해능과 복수의 상기 렌즈값의 제1 함수를 구하여, 상기 제1 함수로부터, 상기 전자렌즈에 있어서의 상기 하전 입자 빔의 실제 묘화 시에 분해능이 최소가 되는 정초점에 있어서의 렌즈값에 소정의 마진을 더한 렌즈값 범위를 구하여, 상기 제1 조정값보다 크고 상기 목표값 이하의 상기 이미션 전류인 제2 조정값으로 방출된 하전 입자 빔으로, 상기 렌즈값 범위를 회피하는 복수의 상기 렌즈값을 사용하여 상기 애퍼처 기판을 스캔하여 얻어진 제2 분해능과 복수의 상기 렌즈값의 제2 함수를 구하여, 상기 제2 함수로부터, 상기 정초점에 있어서의 렌즈값을 추정하는 연산부와,
    상기 전자렌즈를 추정된 상기 정초점에 있어서의 렌즈값으로 조정하는 조정부
    를 구비하는, 하전 입자 빔 조사 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 스캔에 있어서, 각 상기 복수의 렌즈값에 있어서 다른 2 방향으로 스캔하는 1D 스캔을 행하는, 하전 입자 빔 조사 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 소정의 마진은, 미리 구해지는 빔 직경과 상기 애퍼처 기판의 온도의 관계와, 상기 렌즈값을 변동시켜 상기 하전 입자 빔을 조사함으로써 취득되는 스캔상으로부터 구해지는 상기 애퍼처 기판 상의 빔 직경과 상기 렌즈값의 관계에 기초하여 구해지는, 하전 입자 빔 조사 장치.
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