KR20070044767A - 빔 조사량 연산 방법, 묘화 방법, 기록 매체 및 묘화 장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지
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Abstract

본 발명의 빔 조사량 연산 방법은, 우선 시료의 표면 영역으로부터 분할 구분된 행렬형의 각각 사이즈가 다른 제1, 제2 및 제3 복수의 영역을 특정한다. 제3 복수의 영역은 제1 및 제2 복수의 영역보다 작다. 다음에, 제1 복수의 영역에 있어서의 하전 입자 빔의 흐림 효과 보정 조사량을 계산한다. 또한, 제2 복수의 영역에 있어서의 로딩 효과에 기인하여 생기는 패턴 선폭의 어긋남을 보정하는 로딩 효과 보정 사이즈 값을 산출한다. 이 보정 사이즈 값을 이용하여, 제2 복수의 영역의 각각에 있어서의 빔의 기준 조사량의 맵 및 근접 효과 보정 계수 맵을 작성한다. 다음에, 이들의 맵을 이용하여, 제3 복수의 영역에 있어서의 빔의 근접 효과 보정 조사량을 계산한다. 이렇게 하여 얻어진 흐림 효과ㆍ근접 효과 보정 조사량을 기초로 하여, 시료 표면 상에서의 각 위치에 있어서의 실제의 빔 조사량을 결정한다.
묘화부, 전자 경통, 묘화실, XY 스테이지, 시료, 전자총

Description

빔 조사량 연산 방법, 묘화 방법, 기록 매체 및 묘화 장치{BEAM DOSE COMPUTING METHOD AND WRITING METHOD AND RECORD CARRIER BODY AND WRITING APPARATUS}
도1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 가변형 전자빔 패턴 묘화 장치의 전체 구성을 개략적으로 도시하는 도면.
도2는 현행의 가변 전자빔 묘화 장치에 채용되는 전자 광학계의 개략적인 사시도.
도3은 도1에 도시한 장치와 함께 이용되는 영역마다 빔 조사량 연산 방법의 흐름도.
도4는 도3의 방법의 각종 수치 산출 수법이 적용되는 마스크의 모델적인 평면도.
도5a 및 5b의 각 그래프는 상이한 패턴 면적 밀도에서의 보정 선폭 사이즈 대 근접 효과 보정 계수의 관계에 대한 예시적인 측정 결과를 나타내는 도면.
도6은 표준의 근접 효과 보정 계수(η0)와 표준의 기준 조사량(BDo)의 보정 선폭 사이즈(CD)에 대한 변화를 나타내는 그래프.
도7은 흐림 효과 보정 계수 및 로딩 효과 보정 계수를 산출할 때에 이용되는 마스크 정상면 상의 각종 단위 영역을 나타내는 모델적 평면도.
도8은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 빔 조사량 연산 방법에 있어서의 각종 효과에 기인한 패턴 선폭 변동을 보정하기 위한 처리 공정의 흐름을 프로세스 맵적인 양식으로 나타내는 도면.
도9는 흐림 효과의 크기의 마스크면 내 위치에 대한 일 전형적인 변화를 나타내는 그래프.
도10은 마스크면 내 위치에 의존한 흐림 효과 및 로딩 효과를 측정하는 수법의 주된 공정의 흐름을 나타내는 도면.
도11은 로딩 효과의 크기의 마스크면 내에서의 예시적인 분포 곡선을 나타내는 그래프.
도12는 근접 효과 보정 계산이 실시되는 마스크의 타겟 단위 영역 및 그 주위의 영역들을 도시하는 모델도.
도13은 마스크 상에서의 전자빔의 조사량 계산을 행할 때에 이용되는 몇 가지의 단위 영역을 평면도적으로 도시하는 모델도.
도14 및 도15는 시료 상에 묘화 형성된 상이한 면적 밀도 패턴의 선폭 실측치의 면내 위치 분포를 나타내는 그래프이고, 도14는 흐림 효과 선폭 보정을 실시하지 않은 경우, 도15는 흐림 효과 보정을 실시한 경우인 도면.
도16 및 도17은 시료 상에 묘화 형성된 상이한 면적 밀도 패턴의 선폭 실측치의 면내 위치 분포를 나타내는 그래프이며, 도16은 로딩 효과 선폭 보정을 행하지 않은 경우, 도17은 로딩 효과 보정을 행한 경우인 도면.
<도면에 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＞
20 : EB 묘화 장치
22 : 묘화부
24 : 제어부
26 : 전자 경통
28 : 묘화실
30 : 전자총
32 : 편향기
34 : 조리개
36 : XY 스테이지
38 : 시료
40 : 시스템 컴퓨터
52 : 데이터 저장부
54, 55 : 데이터
56 : 편향 제어 회로
58 : 전자빔
[문헌 1] 일본 특허 출원 제2005-309247호
[문헌 2] 일본 특허 공개 공보 제2005-195787호
본원은, 그 선원된 2005년 10월 25일자의 일본 특허 출원 제2005-309247호를 우선권 주장의 기초 출원으로 하고, 상기 출원의 개시 내용은 모두 본원에 인용하여 원용하는 것이다.
본 발명은 에너지 방사선 묘화 기술에 관한 것이고, 특히 목적물 상에 미세 패턴을 묘화하는 하전 입자 빔의 최적의 조사량을 연산함으로써 묘화된 패턴 선폭의 균일성을 향상시키는 수법에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 상기 빔 조사량 연산 수법을 이용한 묘화 장치 및 방법에 관한 것이다.
고집적화된 반도체 디바이스의 미세화가 진전에 더 수반하여, 초미세 패턴을 생성하는 리소그래피 기술은 점점 그 중요성을 높이고 있다. 최근, 반도체 회로 디바이스는 초대규모(ULSI) 회로의 집적도의 향상에 수반하여, 온칩 회로 패턴이 초미세화의 일도를 따르고 있다. 이들 반도체 디바이스에 원하는 회로 패턴을 형성하기 위해서는, 고밀도이면서 초미세의 원화 패턴, 즉 "마스터" 패턴이 필요하게 된다. 이 마스터 패턴은 레티클 또는 포토마스크라 칭해진다. 통상, 이러한 종류의 패턴은, 우수한 해상도를 갖는 고밀도 전자선 묘화 기술을 이용하여 생산된다.
일반적으로, 현행의 가변 전자빔 묘화 장치는, 목적물이 되는 시료를 적재하는 이동 가능한 스테이지와, 전자 광학계를 포함하여 이루어지는 주사형 전자빔 패턴 생성부를 구비한다. 이 광학계는, 전자빔 조사원과, 서로 이격된 2개의 조리개판체와, 이들과 협동하는 1개 이상의 편향기를 포함한다. 각 조리개판에는 직사각 형의 개구가 형성되어 있다. 빔원으로부터 출사된 전자빔은 우선, 상방의 조리개의 개구를 통과하고, 편향기에 의해 하방의 조리개의 개구로 유도된다. 이 개구에 의해 빔은 그 단면 형상이 가변 성형되고, 스테이지 상의 시료의 표면 상에 조사된다. 가변 빔의 주사와 스테이지의 연속적 또는 불연속적인 이동을 적절하게 제어함으로써, 임의의 회로 패턴을 시료 상에 노광 형성하는, 즉 "기입"할 수 있다. 초미세 노광 기술 분야에서는, 이러한 방식을「가변 빔ㆍ패턴ㆍ기입」이라 호칭하는 경우도 있다.
전자빔 묘화 공정에 있어서는, 빔 조사를 보다 고정밀도로 제어하고, 마스크 등의 시료면 내에서의 양호한 패턴 선폭 균일성을 확보하는 것이 요구되고 있지만, 현행의 기술에서는 선형 패턴 치수의 원하지 않는 변동을 완전히 방지하는 것은 매우 어렵다. 예를 들어, 레지스트막이 도포된 마스크에 전자빔을 조사하여 그 정상면에 회로 패턴을 묘화하는 경우에는, 상기 기술 분야에서「근접 효과」로서 알려져 있는 선폭 사이즈 변동이 생긴다. 이것은, 전자빔이 레지스트막을 투과하여 그 하층에서 반사하여 상기 레지스트로 다시 입사되는, 소위 후방 산란에 원인이 되고 있다. 이 근접 효과에 의한 사이즈 변동은 초미세 묘화 패턴의 정밀도를 저하시킨다. 그 외에 일어날 수 있는 사이즈 변동으로서, 패턴 묘화한 후에 행해지는 에칭 처리시에 생기는 로딩 효과라 불리는 사이즈 변동이 있다. 이것은, 회로 패턴의 소밀성에 기인한 것이다. 이것도 또한, 회로 패턴의 정밀도에 악영향을 부여한다.
이들의 근접 효과 및 로딩 효과에 의한 변동을 저감 혹은 방지하는 시도는 이루어지고 있고, 그 일례가 일본 특허 공개 공보 제2005-195787호에 개시되어 있 다. 여기에 개시하는 수법은 개략, 회로 패턴 전체를 복수의 상이한 사이즈의 직사각형 영역으로 분할 구분하고, 각 영역마다 최적의 빔 조사량을 산출하는 것이다. 예를 들어, 이들 영역은 각 변이 대략 500 ㎛인 글로벌 영역과, 각 변이 0.5 ㎛인 마이크로 영역을 포함하고, 각각의 영역에 대해 영향도 맵을 작성한다. 다음에 50 ％의 면적 밀도를 갖는 회로 패턴을 최적으로 묘화할 수 있는 빔 조사량(고정치)과, 근접 효과 영향치 맵과, 로딩 효과 보정량을 특정하고, 이들의 데이터로부터 근접 효과 보정 계수의 맵을 작성한다. 이것을 이용하여 묘화 빔의 조사량을 결정하는 것이다.
초미세 묘화 회로 패턴의 정밀도를 저하시키는 또 다른 사이즈 변동으로서, 당업자 사이에서「흐림 효과」로서 알려져 있는 현상이 있다. 이것은, 조사된 전자빔의 마스크면에서의 반사에 기인한 다중 반사에 의해 야기되는 것이다. 상기 개시하는 일본 특허 공보는, 이 흐림 효과에 의한 사이즈 변동을 방지하는 방법에 대해서는 어떠한 교시가 없다.
현재 시도되고 있는 접근 중 하나로서, 타겟 마스크의 글로벌 및 로컬 분할 영역에 대해 서로 다른 사이즈 변동 보정을 행하는 수법이 있다. 이것은, 로컬 영역에는 근접 효과 보정을 행하고, 글로벌 영역에 대해서는 근접 효과 보정 조건을 만족시킨 흐림 효과 보정을 행하는 것이다. 보다 상세하게는, 패턴 면적 밀도, 영향 범위 및 흐림 효과 보정 계수(고정치)를 이용하여 보정 상대 빔 조사량을 각 영역마다 계산한다. 다음에, 흐림 효과 보정의 상대 조사량과 근접 효과의 보정 조사량을 적산하고, 각 영역에 대한 빔 조사량을 정한다. 흐림 효과 보정이 각 영역 마다의 상대 조사량을 기초로 하고 있기 때문에, 로딩 효과에 의한 패턴 선폭 변동은 보정할 수 없다. 왜냐하면, 이 효과는, 패턴 범주에는 의존하지 않기 때문이다. 따라서, 근접 효과, 로딩 효과 및 흐림 효과의 3종의 별개의 현상에 기인한 묘화 패턴의 선폭 변동을 일괄하여 보정 가능한 빔 조사량 연산 수법의 확립이 요구되고 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 하전 입자 빔의 조사량을 연산하는 방법은, 목적물의 표면 영역으로부터 분할 구분된 행렬형의 복수의 영역이며 각각 사이즈가 다른 제1, 제2 및 제3 복수의 영역을 포함하고, 또한 제3 복수의 영역은 사이즈에 있어서 제1 및 제2 복수의 영역보다 작은 복수의 영역을 특정하는 공정과, 상기 제1 복수의 영역에 있어서의 흐림 효과를 보정하기 위한 하전 입자 빔의 제1 보정 조사량을 결정하는 공정과, 상기 제2 복수의 영역에 있어서의 로딩 효과에 기인하여 생기는 패턴 선폭의 어긋남을 보정하는 보정 사이즈 값을 결정하는 공정과, 상기 제2 복수의 영역에서의 보정 사이즈 값을 이용하여, 제2 복수의 영역의 각각에 있어서의 빔의 기준 조사량의 맵을 작성하는 공정과, 상기 보정 사이즈 값을 이용하여, 제2 복수의 영역의 각 영역에 있어서의 근접 효과 보정 계수 맵을 작성하는 공정과, 상기 기준 조사량 맵 및 근접 효과 보정 계수 맵을 이용하여 제3 복수의 영역에 있어서의 근접 효과를 보정하는 빔의 제2 보정 조사량을 결정하는 공정과, 상기 제1 및 제2 보정 조사량을 이용하여 목적물의 표면 상에서의 각 위치에 있어서의 실제의 빔 조사량을 결정하는 공정을 포함한다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 상기 빔 조사량 연산 방법을 이용한 하전 입자 빔 패턴 묘화 방법과, 이 방법을 채용한 하전 입자 빔 패턴 묘화 장치가 제공된다.
상기 장치는, 목적물을 그 위에 적재하는 테이블형의 지지체와, 하전 입자 빔을 생성하는 방사원과, 1 이상의 편향기 및 1 이상의 조리개를 포함하여 이루어져 빔을 목적물로 유도함으로써 그 위에서의 패턴의 묘화를 허용하는 패턴 묘화부와, 상기 패턴 묘화부에 접속되어 이것을 구동 제어하는 제어부를 구비한다. 이 제어부는, 목적물의 표면 영역으로부터 분할 구분된 행렬형의 복수의 영역이며 각각 사이즈가 다른 제1, 제2 및 제3 복수의 영역을 포함하고, 또한 제3 복수의 영역은 사이즈에 있어서 제1 및 제2 복수의 영역보다 작은 복수의 영역을 특정하고, 상기 제1 복수의 영역에 있어서의 흐림 효과를 보정하기 위한 하전 입자 빔의 제1 보정 조사량을 결정하는 제1 계산부를 포함한다. 제어부는 또한, 상기 제2 복수의 영역에 있어서의 로딩 효과에 기인하여 생기는 패턴 선폭의 어긋남을 보정하는 보정 사이즈 값을 결정하고, 제2 복수의 영역에서의 상기 보정 사이즈 값을 이용하여 제2 복수의 영역의 각각에 있어서의 빔의 기준 조사량의 맵 및 근접 효과 보정 계수 맵을 작성하고, 이들의 맵을 이용하여 제3 복수의 영역에 있어서의 근접 효과를 보정하는 빔의 제2 보정 조사량을 결정하는 제2 계산부를 포함한다. 제어부는 또한, 상기 제1 및 제2 보정 조사량을 이용하여 상기 목적물의 표면 상에서의 각 위치에 있어서의 실제의 빔 조사 시간을 결정하는 제3 계산부를 포함하고, 이에 의해 상기 빔 조사 시간에 맞추어 빔을 편향하도록 편향기를 제어한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 가변 전자빔(EB) 패턴 묘화 장치의 주요부 구성을 도1에 도시한다. 도시하는 바와 같이, 이 EB 묘화 장치는 참조 번호 20으로 전체적으로 나타나 있다. 상기 EB 장치(20)는 주로 패턴 묘화부(22)와 제어부(24)로 이루어진다. 묘화부(22)는, 전자 경통이라 칭해지는 대략 탑형의 케이싱 구조체(26) 및 묘화실(28)을 구비한다.
전자 경통(26)은 주사형 전자빔 패턴 생성부를 내장하고, 이것은 전자총(30)과 블랭킹 편향기(32)와 블랭킹 조리개판체(34)를 포함하는 가변 전자빔 열체(column)로 구성된다. 묘화실(28) 내에는, 수평면을 규정하는 2개의 직교축, 즉 X축 및 Y축 방향으로 이동 가능한 테이블형 구조체(36)가 설치된다. 이것을 이하「XY 스테이지」라 칭한다. 상기 XY 스테이지(36)는 그 정상면 상에 패턴 묘화 대상의 시료(38)를 지지하고, 공지 구성의 작동기(도시하지 않음)에 의해 구동됨으로써 연속적 또는 불연속적으로 이동한다. 시료(38)는, 예를 들어 ULSI 반도체 디바이스의 제조에 이용되는 초미세 회로 패턴을 갖는 레티클, 웨이퍼, 포토마스크 등이다. 포토마스크는 광, X선, 전자빔, 이온빔, 혹은 EUV 등 중 어느 하나를 광원으로 하여 노광에 이용하는 것이라도 상관없다.
제어부(24)는 시스템 제어용 컴퓨터(40)를 포함한다. 이 시스템 컴퓨터(40)는 흐림 효과 보정 조사량 계산부(42)와, 로딩 효과 보정 사이즈 계산부(44)와, 근접 효과 보정 조사량 계산부(46)와, 조사량 계산부(48)와, 하전 입자 빔(본 예에서는 전자빔)의 실조사 시간을 계산하는 조사 시간 계산부(50) 등의 몇 가지의 기능 모듈을 구비한다. 시스템 컴퓨터(40)는 데이터 저장부(52)와 함께 작용하도록 접속 혹은 링크된다.
이 저장부(52)는 전형적으로는 반도체 메모리이고, 예를 들어 임의 접근 메모리(RAM) 또는 전기적으로 소거 가능한 프로그램 가능 판독 전용 메모리(EEPROM) 또는 플래시 메모리 혹은 이들의 기능적 균등물이다. 저장부(52)의 다른 예는, 하드 디스크 구동 장치(HDD), 자기 디스크 장치, 광자기 디스크 장치, 재기입 가능한 광디스크 장치 및 디지털 다기능 디스크(DVD) 장치 및 다른 동등한 고정형 혹은 이동형 기록 매체를 포함한다. 시스템 컴퓨터(40)는 또한, 2종류의 데이터(54, 55)를 수신 가능하게 물리적으로 접속 또는 온라인으로 통신 가능하게 링크된다. 한쪽의 데이터(54)는, 도시하지 않은 공지의 데이터 입력 장치로부터 입력된 묘화 회로 패턴의 화상 데이터이다. 다른 쪽의 데이터(55)는, 미리 설정된 묘화 조건이나 보정 프로세스에 이용되는 각종 계수 등의 데이터이다.
시스템 컴퓨터(40)는 또한, 신호 증폭기(도시하지 않음)를 내장한 빔 편향 제어 회로(56)를 거쳐서, 상술한 블랭킹 편향기(32)에 접속된다. 컴퓨터(40)의 제어 하에서, 이 편향 제어기(56)는 전자총(30)으로부터 사출된 전자빔(58)을, XY 스테이지(36) 상에 적재된 시료(38)의 각 목적 위치로 유도하도록 적절하게 편향함으로써 그 위에 원하는 회로 패턴 묘화를 달성하도록 편향기(32)를 제어한다. 또한, 상술한 각종 계산부(42 내지 50)는 전기 회로 또는 전자 회로 등의 하드웨어로 구성될 수 있다. 이들의 하드웨어 구성 요소는 소프트웨어 프로그램 혹은 펌웨어 또는 이들의 조합에 의해 실현되어도 좋다. 상기 소프트웨어 프로그램은 저장부(52) 또는 이것과 기능적으로 균등한 기억 매체 혹은 기록 매체에 미리 도입된다.
전자총(30)으로부터 출사한 전자빔(58)은, 그 전류 밀도(J)가 소정의 값이 되도록 제어되고 있다. 이 빔(58)은, 시스템 제어용 컴퓨터(40)와 협동한 편향 제어 회로(56)의 제어 하에서 블랭킹 편향기(32)에 의해 편향되고, 블랭킹 조리개판체(34)의 개구를 통과하여, XY 스테이지(36) 상의 시료(38)의 원하는 위치에 조사된다. 시료(38) 상의 실제 빔 조사량이 소정 레벨에 도달하는 정도의 조사 시간이 경과하였을 때, 과도한 빔 조사를 방지하기 위해 블랭킹 편향기(32)에서 빔을 편향하고, 또한 블랭킹 조리개(34)에서 빔을 차단하고, 이에 의해 전자빔(58)이 시료(38)에 도달하지 않도록 한다. 편향기(32)의 편향 전압은, 편향 제어 회로(56)에 의해 적절하게 조정된다.
빔 조사 기간(빔 온 기간이라 불림), 즉 블랭킹이 오프(off)인 기간은, 전자총(30)을 나온 전자빔(58)은, 도1에 실선으로 나타낸 궤도를 따라 대략 수직 하방으로 진행한다. 빔 조사 정지 기간(빔 오프 기간), 즉 블랭킹이 온(on)일 때, 전자빔(58)은 도1에 파선으로 나타내는 궤도를 따라 사방으로 진행하고, 블랭킹 조리개(34)에 의해 그 이상의 진행이 방해되기 때문에, 그 하방에 위치하는 시료(38)에는 도달하지 않는다.
도1에 도시한 전자 경통(26) 내의 전자 광학계는, 도2에 도시하는 바와 같이도 구성 가능하다. 여기에 나타낸 가변형 빔 패턴 형성계(variable-shaped beam pattern generation system)는 하전 입자 소스(60)를 포함한다. 예를 들어, 전자총부로 한다. 이 시스템은 또한, 한 쌍의 상하로 이격된 조리개판체(62, 64)를 포 함한다. 상방의 조리개판(62)은 장방형 등의 직사각형의 개구(H1)를 갖는다. 하방의 조리개판(64)은 직사각형의 개구(H2)를 갖는다. 전자총(60)으로부터 사출된 전자빔은, 공지의 조명 렌즈(도시하지 않음)를 거쳐서 상방의 조리개(62)에 도달하고, 또한 공지의 투영 렌즈 및 성형 편광기(모두 도시하지 않음)를 통과하여, 하방의 조리개(64)에 도달하도록 유도된다. 그 개구(H2)에서 단면 성형된 빔은, 대물 렌즈 및 대물 편광기(도시하지 않음)에 의해 묘화 대상이 되는 시료(38a) 상에 조사한다(fall onto).
빔 온(블랭킹 오프)일 때, 상기 전자총(60)으로부터 나온 전자빔은, 조사 렌즈에 의해 도2에 도시하는 바와 같이 상방 조리개(62)의 직사각형 개구(H1)를 포함하는 표면 영역을 조사하도록 유도된다. 개구(H1)를 통과함으로써, 상기 빔은 직사각형 단면상을 갖도록 성형된다. 이 조리개 개구(H1)를 통과한 성형 빔(66)은 투영 렌즈를 경유하여 하방 조리개(64) 상에 투영된다. 이 조리개 상에서의 빔 투영 위치는 성형 편광기에 의해 제어되고, 따라서 빔 형상 및 사이즈를 적절하게 변화시킨다. 하방 성형 조리개(64)를 통과한 빔은 대물 렌즈에 의해 초점이 맞추어지고, 대물 편광기에 의해 편향되어 시료(38a)의 타겟 위치에 포커싱된 빔 스폿을 형성한다. 이 빔 묘화 프로세스에 있어서는, 상기 명세서의 도입부에서 이미 서술한 바와 같이, 근접 효과, 흐림 효과 및 로딩 효과에 기인한 빔 사이즈의 변동이 생기고, 시료면 내의 초미세의 선폭의 균일성이 손상될 수 있다.
EB 묘화 장치(20)의 패턴 묘화 프로세스의 빔 사이즈 변동을 방지 혹은 최소화하기 위한 시스템 제어 수속을 흐름도 형식으로 도3에 나타낸다. 도시하는 시스 템 수속은 공정 70으로 시작된다. 이 공정은, 표준의 근접 효과 보정 계수(η0), 표준의 기준 조사량(BDo), 영향 범위(σB) 및 보정 선폭 사이즈(CD)에 대한 근접 효과 보정 계수와 기준 조사량의 상관 관계[CD(η, BD)]의 도출을 행한다.
보다 상세하게는, 도4에 도시하는 바와 같이 복수행 및 복수열의 패턴 단위로 세트의 매트릭스 배열을 마스크 상에 묘화한다. 각 패턴 단위는, 서로 다른 패턴 면적 밀도(ρ)의 선분 집합들을 갖는다. 예를 들어, 패턴 면적 밀도(ρ)가 대략 영 퍼센트(0 ％)인 선분 집합과, 패턴 면적 밀도(ρ)가 50 ％인 선분 집합과, 패턴 면적 밀도(ρ)가 100 ％인 선분 집합의 세트로 한다. 근접 효과 보정 계수(η), 기준 조사량(BD) 및 영향 범위(σB)를 다양한 값으로 바꾸면서, 실제로 마스크 상에 패턴 묘화를 행한다. 다음에, 실제로 형성된 즉 "기입된" 패턴군에 대해 ρ ＝ 0, 50, 100 ％인 각각의 패턴 선폭을 측정한다.
상이한 기준 조사량으로 빔 묘화를 행하였을 때의, 근접 효과 보정 계수(η)에 대한 복수의 선폭 측정치를 플롯한 복수의 그래프를 도5a 및 도5b에 나타낸다. 각 그래프에 있어서, 마름모꼴의 플롯점들은 패턴 면적 밀도(ρ)가 0 ％인 선상 패턴의 선폭 측정치이고, 정방형의 점은 패턴 면적 밀도(ρ)가 50 ％인 패턴 선폭 측정치이고, 삼각점은 패턴 면적 밀도(ρ)가 100 ％인 선폭 측정치이다. 이 측정 데이터를 기초로 하여, 이들 상이한 ρ값에서의 선폭치 사이의 차분이 가장 작아질 때의 근접 효과 보정 계수의 값을 특정하고, 이것을 근접 효과 보정 조건을 만족시키는 최적의 근접 효과 보정 계수(η) 및 기준 조사량(BDo)의 조합으로 결정한다. 본 예에서는, 최적의 근접 효과 보정 계수와 기준 조사량의 5개의 별개의 조합이 영향 범위마다 산출된다. 이때의 영향 범위 즉, ρ ＝ 0, 50, 100 ％인 선형 패턴의 선폭의 차가 최소가 되는 영향 범위를 최적 영향 범위(σB)로 결정한다. 이들의 최적 근접 효과 보정 계수 및 기준 조사량 및 최적 영향 범위와, 이때의 선폭의 5세트의 조합을 기초로 하여 보간 처리를 행하고, 따라서 최적 근접 효과 보정 계수 및 기준 조사량 및 선폭치가 각각 연속적인 상관 관계가 되도록 한다. 그 결과 얻어진 상관 연속선 상에 있는 근접 효과 보정 계수 및 기준 조사량 중으로부터 특정의 근접 효과 보정 계수ㆍ기준 조사량 조합을 추출한다. 이것은 ρ ＝ 50 ％인 "일대일" 대응 선형 패턴에 있어서의 등초점 조사량(iso-focal dose)과 값에 있어서 일치하는 것이다. 이 추출된 조합을, 이후 표준의 근접 효과 보정 계수(ηo)와 표준의 기준 조사량(BDo)의 조합(C0)으로서 정의한다.
선폭(CD)의 변화량, 즉 보정 선폭 사이즈의 상관성[CD(η, BD)]을 도6의 그래프에 나타낸다. 이 그래프에 있어서, 실선으로 나타내는 곡선은, 상기 표준의 근접 효과 보정 계수(ηo) 및 표준의 기준 조사량(BDo)의 조합(C0)과 이때의 패턴 선폭치를 중심으로 하여, 전술한 최적의 근접 효과 보정 계수 및 기준 조사량의 5개의 조합을 기초로 하여 보간 처리를 행하여 얻어지는 상관 연속선을 따라 근접 효과 보정 계수(η)를 바꾸었을 때의 선폭 변화이다. 파선의 곡선은, 상기 상관 연속선을 따라 기준 조사량(BD)의 값을 바꾼 경우이다. 이 상관 관계에 의해, 근접 효과 보정 조건을 만족시킨 상태에서 선폭 사이즈를 변화시킬 수 있다.
도3으로 복귀하여, 상기 시스템 수속은 다음에 공정 72로 진행한다. 이것은, 흐림 효과 보정 계수(θ), 영향 범위(σf), 로딩 효과 보정 계수(γ) 및 영향 범위(σL)를 산출한다. 즉, 도7에 도시하는 바와 같이, 마스크 상에, 패턴 면적 밀도(ρ)가 서로 다른 몇 가지의 열형 패턴 배열을 형성한다. 도시하는 예에서는, ρ ＝ 20 ％인 패턴 단위군의 열과, ρ ＝ 60 ％인 패턴 단위군의 열과, ρ ＝ 100 ％인 패턴 단위군의 열로 이루어지는 매트릭스(메쉬)형 패턴 배열로 한다. ρ ＝ 20, 60, 100 ％인 패턴군으로 이루어지는 각 행과, 그 인접하는 행과의 사이에 ρ ＝ 0, 50, 100 ％인 패턴군의 어레이를 묘화한다. 여기서는, 3행 사이에 2개의 라인 패턴 어레이를 형성한다. 이 묘화는, 각 행의 ρ ＝ 20, 60, 100 ％인 패턴들에 대해 정해진 현행의 마스크 제조 프로세스에 있어서의 흐림 효과 및 로딩 효과와 각각의 보정의 정도를 기초로 하여, 흐림 효과 보정 계수, 흐림 효과 영향 범위, 로딩 효과 보정 계수 및 로딩 효과 영향 범위를 파라미터로서 행해진다. 형성된 각 라인 패턴 어레이를 현상하여 에칭 처리한 후, 그 실제의 복수의 선폭을 측정한다. 이 측정 결과에 의해, 의도한 보정이 기대된 정도로 수행하였는지 여부를 판정한다. 바람직한 보정이 행해졌을 때의 흐림 효과 보정 계수(θ), 흐림 효과 보정 영향 범위(σf), 로딩 효과 보정 계수(γ) 및 로딩 효과 영향 범위(σL)의 실제값을 특정한다. 이들의 값을 최적의 파라미터로 한다.
상기 공정 70 및 72에서의 산출 처리는, 실제의 마스크 제조에 있어서의 패턴 묘화에 앞서 완료시켜 둔다. 얻어진 각종 산출치는, 보정 조건 및 보정에 필요 한 계수를 나타내는 데이터(55)의 형태로 도1에 도시한 EB 묘화 장치(20)에 입력되고, 그 메모리(52)에 저장된다. 시스템 제어용 컴퓨터(40)는 필요시에 상기 메모리를 억세스하고, 이들의 데이터를 판독하는, 즉 로드하게 된다. 묘화해야 하는 회로 패턴을 나타내는 화상 데이터(54)의 입력에 응답하고, 시스템 컴퓨터(40)는 마찬가지로 이것을 메모리(52)에 저장한다. 상기 데이터를 이용하여, 시료(38)에의 회로 패턴 묘화가 행해진다.
계속해서, 도3의 시스템 수속은, 전자빔의 조사량 연산에 관한 처리 단계에 들어간다. 그 연산 루틴을, 소위 프로세스 흐름도적인 양식으로 도8에 도시한다. 우선, 마스크 패턴 묘화 영역을 몇 가지의 사이즈가 다른 복수의 서브 영역의 매트릭스 배열로 구분한다. 이 서브 영역 배열은 "메쉬형" 배열이라고도 불리는 경우가 있다. 이들 구분된 서브 영역은, 각 변이 마이크로미터 내지 밀리미터의 자릿수의 길이를 갖는 적어도 3종류의 직사각형의 소영역을 포함한다. 제1 복수의 소영역은, 예를 들어 0.5 내지 1.0 ㎜의 정방형인 "타일"형의 복수의 영역으로 한다. 이들은, 상술한 흐림 효과에 기인한 원하지 않는 패턴 사이즈의 변동을 보정하기 위한 단위 영역이고, 이하「글로벌」영역이라 칭한다. 제2 복수의 영역은, 0.5 내지 1.0 ㎜의 각 변 길이로 잘라낸 타일형의 복수의 영역이다. 이들은, 로딩 효과에 기인한 패턴 사이즈 변동을 보정하기 위한 단위 영역이고, 이들도 글로벌 영역이다. 바꾸어 말하면, 대략 같은 크기의 흐림 효과ㆍ로딩 효과 보정용의 2종류의 글로벌 영역이 정의된다. 이들의 영역이 서로 다른 사이즈라도 좋다. 제3 복수의 서브 영역은, 변 길이가 상기 글로벌 영역보다 작은 복수의 직사각형 영역이다. 전형적으로는, 1 ㎛ 이하인 복수의 타일 영역으로 한다. 이들은, 근접 효과 보정용 단위 영역이고, 이하「로컬」영역이라 칭한다.
다음에, 상기 시스템 수속은, 도3에 나타내는 공정 74로 진행한다. 이 공정에서는, 도1의 계산부(42)가 흐림 효과 보정된 상대 조사량을 계산한다. 즉, 상술한 흐림 효과 및 로딩 효과 보정용 글로벌 영역마다, 흐림 효과를 보정하는 전자빔의 흐림 효과 보정 상대 조사량[Dk(x, y)]을 산출한다. 이것을 행하기 위해서는, 우선 도8에 나타내는 바와 같이, 각 단위 영역에 있어서의 흐림 보정 데이터 V(x, y)를 계산한다. V(x, y)는 이하의 식 1에서 정해진다.
[식 1]
Figure 112006063396467-PAT00001
여기서, g(x, y)는 흐림 효과의 분포 계수이다. 이 계수는, 흐림 효과의 영향 범위(산란 반경)(σf)의 가우스 분포로 근사된다. 이 근사는,
[식 2]
Figure 112006063396467-PAT00002
로 나타난다. 흐림 효과에 의해 생길 수 있는 빔의 산란의 반경은 센티미터의 오더이다. 흐림 효과ㆍ로딩 효과 보정용 글로벌 영역을 흐림 효과 산란 반경의 약 10분의 1 이하로 설정하면, V(x, y)는 이하의 식 3에서 구해진다.
[식 3]
Figure 112006063396467-PAT00003
여기서, ρ(x, y)는 각 단위 영역의 패턴 면적 밀도, Smesh는 단위 영역의 면적이다. 흐림 효과 보정용 글로벌 영역과 로딩 효과 보정용 글로벌 영역이 면적 밀도에 있어서 다를 때에는, ρ(x, y)의 값을 각각에 대해 별개로 계산한다.
흐림 효과의 분포 함수 g(x, y)는, 도9의 그래프에 나타내는 바와 같이 대략 가우스 분포 곡선을 이룬다. 즉, 함수 g(x, y)는 어느 방향, 예를 들어 X축 방향에 있어서의 흐림 효과 영향 범위(σf)의 가우스 분포로서 정해진다. 마스크면 내 좌표 위치를 x'로 하면, 흐림 효과의 크기(Mfe)는 x' ＝ 0으로 최대가 되고, 그 최대치는 1/πㆍρf2이다. X'축 방향의 위치가 무한대에서는, 흐림 효과의 크기(Mfe)의 값은 제로가 된다.
흐림 효과 보정된 상대적인 빔 조사량[Dk(x, y)]는, 상기 흐림 효과 및 로딩 효과 보정용 글로벌 영역의 패턴 면적 밀도를 나타내는 상대치[V(x, y)]와, 이들의 영역의 마스크면 내에서의 위치[Pm(x, y)]에 의존하여 변화된다. 전자의 의존성을 Df(x , y)로 하고, 후자의 의존성을 Dr(x, y)로 한다. 도8에 나타내는 바와 같이, 상대적 패턴 면적 밀도 의존치[Df(x, y)]는, 패턴 면적 밀도에 의존한 흐림 효과 보정 상대 빔 조사량을 결정하기 위한 것이고, 패턴 면적 밀도[V(x, y)], 흐림 효과 보정 계수(θ), 근접 효과 보정 계수(η)를 기초로 한 마스크면 내 좌표 위치 의존의 분포 함수에 의해 구해진다.
마스크면 내 위치 의존치[Dr(x, y)]는, 마스크면 내 위치에 의존한 흐림 효과 보정 상대 빔 조사량을 결정하기 위한 것이고, 미리 준비한 1 이상의 표준 시료, 즉 "샘플"을 이용한 실측에 의해 구한다. 그 일례가 되는 수법을 도10에 나타낸다. 마스크면 내 위치 의존의 흐림 효과 및 로딩 효과를 실측에 의해 구하기 위해서는, 우선 석영 등의 투명 절연 기판 상에, 크롬(Cr)으로 이루어지는 차광막과 레지스트 재료막의 적층체를 형성한 마스크 샘플을 준비한다. 이 마스크의 정상면 상에 규정된 흐림ㆍ로딩 효과 보정용 글로벌 영역에, 복수의 테스트 패턴 화상 요소의 매트릭스 배열을 전자빔 묘화에 의해 형성한다. 각 화상 요소는, 그 면적 밀도(ρ)가 대략 O ％인 라인 패턴과, 면적 밀도가 50 ％인 라인 패턴과, 면적 밀도가 100 ％인 라인 패턴을 갖는다.
상기 마스크 샘플을 현상한 후, 선폭의 실제값을 측정한다(제1회째의 측정). 다음에, 패터닝된 레지스트막을 마스크로서 상기 샘플에 에칭 처리하고, 그 하층의 Cr막에 대응한 라인 패턴을 형성한다. 계속해서, 이들의 패턴의 선폭 사이즈(CD)를 실측한다(제2회째의 측정). 상기 제1회째의 측정에서 얻어진 상이한 패턴 면적 밀도에서의 선폭치(CD) 사이에는 통상, 그들의 마스크면 내 위치에 의존한 차분이 생긴다. 이 차분을 보정하기 위해서는, 마스크에 조사하는 전자빔의 상대 조사량을, 마스크면 내 위치에 따라서 적절하게 조정할 필요가 있다. 이 선폭차를 보정하기 위한 상대 조사량을, 마스크면 내 위치 의존 상대치, 즉 흐림 효과 보정 상대 조사량[Dr(x, y)]으로 한다. 다음에, 제1회째의 측정에서 얻어진 패턴 요소마다의 선폭 사이즈(CD)의 실측치를, 제2회째의 측정에서 얻어진 대응하는 실측치로부터 감산한다. 이렇게 하여 얻어진 차분치를, 마스크면 내 위치에 의존한 로딩 효과 보정 사이즈 값[P(x, y)]으로 한다. 흐림 효과 보정 상대 조사량[Dr(x, y)]은 패턴 요소의 위치마다의 수치이지만, 내부 삽입 처리를 실시하여 흐림ㆍ로딩 효과 단위 영역마다의 값으로 변환하면, 상기 조사량[Dr(x, y)]을 보다 고정 밀도화할 수 있을 것이다.
다음에, 상술한 패턴 면적 밀도에 의존한 흐림 효과 보정 상대 조사량[Df(x, y)]과, 마스크면 내 위치에 의존한 흐림 효과 보정 상대 조사량[Dr(x, y)]과의 곱을 계산에 의해 구한다. 이 곱은 각 단위 영역마다 계산한다. 이것을 단위 영역마다 흐림 효과 보정 상대 조사량[Dk(x, y)]으로 한다. 패턴 밀도 의존의 상대치뿐만 아니라 마스크면 내 위치에 의존한 상대치도 병용함으로써 흐림 효과 보정 상대 조사량의 수치 정밀도가 향상된다.
다시 도3으로 복귀하여, 시스템 수속은 다음에 공정 76으로 진행한다. 이 공정에서는, 도1의 계산부(42)가, 공정 74에서 얻어져 각 단위 영역(즉 글로벌 영역)에서의 흐림 효과 보정 상대 조사량[Dk(x, y)]의 각 단위 영역마다의 분포를 나타내는 맵을 작성한다. 이 Dk 맵은 디지털 데이터의 형태로 도1에 나타낸 메모리(52)에 저장된다.
상기 계산부(42)의 계산 공정 74 및 맵 작성 공정 76과 실질적으로 병행하여, 시스템 제어용 컴퓨터(40) 내의 다른 계산부(44)는, 공정 78에 있어서 로딩 효과 보정된 패턴 선폭 사이즈 값을 계산에 의해 결정한다. 보다 상세하게는, 마스 크 묘화 영역 내에서 구분된 상기 글로벌 영역에 있어서의 로딩 효과로 발생되는 패턴 선폭의 사이즈 변동을 보정하기 위한 보정 사이즈 값[CD(x, y)]을 산출한다. 상기 보정 사이즈 값[CD(x, y)]은, 글로벌 영역에서의 패턴 면적 밀도에 의존한 보정 선폭 사이즈 값[L(x, y)]과, 이들의 영역의 마스크면 내 위치에 의존한 보정 사이즈 값[P(x, y)]에 의해 값이 바뀐다. 즉, 보정 사이즈 값[CD(x, y)]은, 보정 사이즈 값[L(x, y)]과 보정 사이즈 값[P(x, y)]의 합으로 계산된다.
로딩 효과 보정을 위한 패턴 밀도 의존의 보정 사이즈 값[L(x , y)]은, 도8에 나타내는 바와 같이 이하의 식에 의해 구한다.
[식 4]
Figure 112006063396467-PAT00004
여기서, γ는 로딩 효과 보정 계수이고, g(x, y)는 로딩 효과의 분포 함수이다. g(x, y)는, 전술한 수식 2에서 규정되는 부분의 로딩 효과의 영향이 미치는 반경(즉, 영향 범위)(σL)의 가우스 분포 곡선으로 근사된다. 이 로딩 효과 반경은, 센티미터의 오더이다. 상술한 흐림ㆍ로딩 효과 보정용 단위 영역된 글로벌 영역을 이 효과 반경의 10분의 1 이하로 설정하면, L(x, y)의 값은,
[식 5]
Figure 112006063396467-PAT00005
로 구해진다. 여기서, ρ(x, y)는 각 단위 영역의 패턴 면적 밀도이고, Smesh는 단 위 영역의 면적이다. 영향 범위(σL)의 가우스 분포 곡선의 일례를 도11에 나타낸다. 이것은 도9에 나타낸 것과 유사하지만, 상기 분포의 최대치가 1/πㆍρL2이다.
위치 의존의 로딩 효과 보정된 패턴 선폭 사이즈 값[P(x , y)]에 대해서는, 이것을 샘플을 이용한 측정에 의해 수치 결정한다. 그 수법은, 이미 서술한 흐림 효과 보정 상대 조사량[Dr(x, y)]의 그것과 마찬가지이다. 단위 영역에 있어서의 로딩 효과 보정 사이즈 값[P(x , y)]에는, 로딩 효과 이외의 현상에 기인하여 생기는 사이즈 변동을 보정하는 값을 가산해도 좋다. 이것은, 에칭 처리 이외의 프로세스에 일어날 수 있는 마스크면 내 불균일성을 보상하는 사이즈 값이고, 예를 들어 현상 공정에서의 현상 불균일에 원인인 패턴 사이즈의 변동을 보정하는 값 등이다.
도3의 공정 80에 있어서, 계산부(44)는 전자빔(58)의 기준 조사량(BD)의 수치 맵을 작성한다. 이 기준 조사량 맵은 각 흐림ㆍ로딩 효과 보정용 단위 영역(글로벌 영역)과 일대일 대응의 형식으로 만들어진다. 상기 맵의 작성은, 각 단위 영역에서의 로딩 효과 보정 사이즈 값[CD(x, y)]을 기초로 하여 행해진다. 즉, 도6에 나타낸 CD(η, BD)의 상관 관계를 기초로 하여, 보정 사이즈 값[CD(x, y)]에 대응하는 기준 조사량[BD(x, y)]을 구하여 맵을 작성한다. 그 결과 얻어진 기준 조사량 맵은, 디지털 데이터의 형태로 도1의 메모리(52)로 전송되고, 여기에 저장된다.
상기 계산부(44)는, 또한 공정 82에 있어서 근접 효과 보정 계수의 수치 맵 을 작성한다. 이 맵도, 각 글로벌 영역에 있어서의 로딩 효과 보정 사이즈 값[CD(x, y)]을 기초로 하여 만들어진다. 즉, 도6의 CD(η, BD)의 상관 관계를 기초로 하고, 보정 사이즈 값[CD(x, y)]에 대응하는 근접 효과 보정 계수[η(x, y)]를 구하여 맵을 작성한다. 얻어진 η맵을 나타내는 데이터는 메모리(52)에 기억된다. 상기 η-BD 상관 관계로부터 기준 조사량 맵 및 근접 효과 보정 계수 맵을 구하기 때문에, 임의의 회로 패턴 카테고리에 대해 실질적으로 동등한 선폭 변동 보정을 실현할 수 있다.
도3의 공정 84에 있어서, 시스템 제어용 컴퓨터(40)에 내장된 조사량 계산부(46)가 메모리(52)를 억세스하고, 상기 기준 조사량 맵 및 근접 효과 보정 계수 맵을 판독하고, 이들의 데이터맵을 이용하여, 각 단위 영역에서의 근접 효과를 보정하는 전자빔(58)의 근접 효과 보정 조사량(Dp)을 영역마다 계산한다. 그 수법의 개념도를 도12에 나타낸다.
도12에 나타내는 바와 같이, 단위 영역마다 근접 효과 보정 조사량(Dp)을 구하기 위해서는, 우선 한 개의 관심 영역의 주위에 있는 4개의 단위 영역을 특정한다. 이들의 주위 영역을 "동서남북" 영역이라 부른다. 다음에, 이들의 영역의 기준 조사량[BD(ix, iy)] 및 근접 효과 보정 계수[η(ix, iy)]를 특정한다. 여기서, "ix" 및 "iy"는 각 영역의 X 및 Y축 좌표를 나타낸다. 이들의 수치를 이용하여 내부 삽입 계산을 행하고, 따라서 관심 영역 그 자체의 기준 조사량[BD(x, y)] 및 근접 효과 보정 계수[η(x, y)]를 결정한다. "x" 및 "y"는 각 영역의 좌표이다.
이렇게 하여 얻어진 BD(x, y) 및 η(x, y)값과 근접 효과 영향 범위(σB)를 이용하여 단위 영역마다 근접 효과 보정 조사량(Dp)을 산출한다.
보다 상세하게는, 단위 영역마다 근접 효과 보정 조사량(Dp)은, 이하의 식에 의해 구해진다.
[식 6]
Figure 112006063396467-PAT00006
여기서, "do"은,
[식 7]
Figure 112006063396467-PAT00007
로 나타나고, "di"(i ＝ 1, 2, 3, …)는,
[식 8]
Figure 112006063396467-PAT00008
로 나타난다. 이들 식 중 U(x, y)는 제로차 근접 효과 보정 데이터(i ＞ 0)이며,
[식 9]
Figure 112006063396467-PAT00009
로 주어진다. 또한, Vi(x, y)는 1차 이상(i ＞ 1)의 근접 효과 보정 데이터이고,
[식 10]
Figure 112006063396467-PAT00010
로 주어진다. 식 9 및 식 10에서의 "(x', y')"는 마스크면 내 위치를 나타낸다. 식 3이 시사하는 바와 같이, 1차 이상의 i차 근접 효과 보정 데이터[Vi(x, y)]가 가해짐으로써, 조사량의 수치 산출 정밀도가 향상된다. 따라서, 단위 영역마다 근접 효과 보정 조사량(Dp)의 정밀도도 상승한다. "i"의 값은 크면 클수록 수치 정밀도가 상승하지만, 너무 크게 설정하면, 시스템 제어용 컴퓨터(40)는 보다 높은 처리 능력이 요구되고, 제한된 처리 성능으로는 처리 시간이 용장화될 우려가 있다. 이러한 상충점을 고려하여, 실제로는, EB 묘화 장치(20)에서는 i ＝ 3으로 설정하는 것이 바람직할 것이다. 이 경우, 계산 오차를 약 0.5 ％ 이내로 억제할 수 있다고 기대된다.
부가하여 말하면, 본 발명자 등이 행한 실험에 따르면, 상이한 면적 밀도의 선화 패턴에서 실질적으로 동일한 패턴 사이즈를 실현하는, 즉 근접 효과 보정 조건을 양호하게 만족시키기 위해서는, 보정 선폭 사이즈(CD)에 대해, 근접 효과 보정 계수(η)와 함께 기준 조사량(BD)도 바꿀 필요가 있다. 본 실시예에서는, 목적으로 하는 미세 회로 패턴의 적절한 묘화를 보증하는 빔 변동 보정치로서, 기준 조사량 맵 상의 2개 이상의 각종 수치를 이용하기 때문에, 보다 정밀도가 높은 조사량 계산을 실현할 수 있다. 또한, 상술한 단위 영역마다 근접 효과 보정 조사량(Dp)은, 근접 효과의 보정뿐만 아니라 로딩 효과에 기인한 패턴 선폭 변동의 보 정에도 유효하다.
단위 영역마다 근접 효과 보정 조사량(Dp)을 산출한 후, 시료(38)의 정상면 상의 실제의 빔 조사 위치에서의 근접 효과 보정 조사량[Dp(x, y)]을 계산한다. 이 조사량도, 도12의 예와 마찬가지로, 실제의 위치의 주위의 "동서남북" 영역에 있어서의 근접 효과 보정 조사량을 이용하여 내부 삽입 연산 처리를 실행하여 구해진다. 이것을 행하기 위해서는, 전술한 식 2를 이용하여, 제로차 근접 효과 보정 데이터[U(x, y)]와 i차 근접 효과 보정 데이터[Vi(x, y)](단, i ＝ 1, 2, 3, …)를 산출한다.
도3의 공정 86에 있어서, 시스템 컴퓨터(40) 내의 조사량 계산부(48)가 실제의 빔 쇼트 위치에서의 조사량을 계산한다. 즉, 전술한 흐림 효과 보정 상대 조사량[Dk(x, y)] 및 근접 효과 보정 조사량(Dp)을 기초로 하여 전자빔(58)의 조사량(D)을 결정한다. 그 계산 수법을, 도13을 참조하여 설명한다. 실제의 빔 쇼트 위치(Ps)에서의 조사량(D)을 구하기 위해서는, 우선 상기 위치(Ps)를 포함하는 단위 영역을 특정한다. 다음에, 이 영역의 주위에 존재하는 4개의 "동서남북" 영역을 지정한다. 이들의 주위 영역의 각각의 흐림 효과 보정 상대 조사량[Dk(ix, iy)]을 이용하여 내부 삽입 계산을 행하고, 따라서 스폿 위치(Ps)에서의 흐림 효과 보정 상대 조사량[Dk(x, y)]을 구한다. "(ix, iy)"가 X축 및 Y축의 직교 좌표계에서의 좌표치인 것은 이미 서술하였다.
이렇게 하여 구한 흐림 효과 보정 상대 조사량[Dk(x, y)]을 근접 효과 보정 조사량(Dp)과 적산하고, 그 적산치를, 의도하는 조사량(D)으로 한다. 이러한 연산 처리를 각각의 빔 쇼트 위치에 대해 반복하고, 각 쇼트 위치에서의 조사량[D(x, y)]을 산출한다. 이렇게 하여, 흐림 효과, 근접 효과 및 로딩 효과에 기인하여 일어날 수 있는 초미세 패턴 선폭의 원하지 않는 변동을 일괄하여 보정 가능한 빔 조사량[D(x, y)]이 정해진다.
계속해서, 도3의 공정 88에 있어서, 시스템 컴퓨터(40) 내의 조사 시간 계산부(50)가 시료(38)의 패턴 묘화 영역의 각 위치에 있어서의 전자빔(58)의 조사 시간(T)을 계산한다. 이 시간 값은, 상기 조사량(D)을 빔(58)의 전류 밀도(J)에서 뺄샘하여 구해진다.
다음에, 공정 90에 있어서, 시스템 제어용 컴퓨터(40)는, 최종적으로 결정된 빔 조사 시간(T)에 대응한 제어 신호를 편향 제어 회로(56)로 전송한다. 이 신호에 응답하고, 편향 제어기(56)는 상기 시간(T)에서, 시료(38)로의 빔 조사가 정확하게 정지하는 바와 같이 전자빔(58)을 편향하도록 블랭킹 편향기(32)를 제어한다. 조사 시간(T)이 경과하였을 때, 전자빔(58)은 편향기(32)에 의해 오프 편향되고(오프 모드), 그 하방에 배치된 블랭킹 조리개판(34)에 의해 차폐되기 때문에 XY 스테이지(36) 상의 시료(38)에는 도달하지 않는다. 이렇게 하여, 시료(38)에는, 흐림 효과, 근접 효과 및 로딩 효과에 따른 선폭 변동이 최대 한도로 억제 또는 방지된 초미세 회로 패턴이 형성된다. 따라서, 보다 고밀도인 시료면 내에서의 선폭 균일성을 달성할 수 있다.
본 실시 형태의 다른 이점은, 과도하게 높은 컴퓨터 성능 및 과대한 용량의 데이터 메모리를 필요로 하지 않고, 적절한 빔 조사량을, 고밀도를 유지하면서 효 율적으로 산출할 수 있는 점에 있다. 즉, 도시하는 실시 형태에 따르면, 우선 "원화" 회로 패턴으로부터 분할된 복수 행렬의 흐림 효과 및 로딩 효과 보정용 단위 영역에 대해 각 영역의 각각의 효과량을 계산하고, 다음에 회로 패턴 데이터 처리에 관한 임의의 영역(예를 들어, 100 내지 1000 미크론 정도의 변 길이를 갖는 직사각형)에 대해, 그 조사 위치 정보를 기초로 로딩 효과 보정 사이즈 값을 기초로 한 근접 효과 보정 계수(η) 및 기준 조사량(BD)을 발견하고, 이들과 흐림 효과 보정량으로부터 최종적인 빔 조사량을 산출하는 독자적인 수법을 채용하고 있기 때문에, 현행의 컴퓨터 처리 능력으로, 또한 통상의 데이터 저장 용량의 반도체 메모리를 이용해도 효율적으로 빔 조사량 계산을 실행할 수 있다.
이에 반해, 종래예, 예를 들어 상기 명세서의 도입부에서 인용한 일본 특허 문헌이 교시하는 선행 기술에서는, 회로 패턴을 500 미크론각의 글로벌 로딩 효과 보정용 소구역, 0.5 미크론각의 근접 효과 소구역, 50 ㎚각의 마이크로 로딩 효과 소영역으로 분할하고, 이들의 각 영역에 대해 영향도 맵 계산하는 방대한 양의 데이터 처리를 실행해야만 하기 때문에, 당연 실용상 요구되는 정도의 계산 속도를 얻기 위해서는 예외적인 만큼의 초고속 및 초고성능의 컴퓨터 및 이것과 협동하는 과잉의 정도로 대용량의 메모리가 필요하게 된다.
본 실시예의 또 다른 이점은, 패턴 면적 밀도에 의존한 크기의 각종 효과의 보정에 부가하여, 반도체 디바이스 제조에 있어서의 포토마스크의 작성 프로세스에서 생기는 마스크면 내 위치 의존의 흐림 효과에서 근사 가능한 패턴 선폭 변동의 보정과, 위치 의존의 로딩 효과의 보정을 동시에 행할 수 있는 것이다. 이에 의 해, 묘화 패턴의 사이즈 균일성을 보다 고도로 향상시킬 수 있다.
상기 실시예의 "패턴 선폭 변동 억제" 기술의 유효성을 확인하기 위해, 각종 상이한 면적 밀도의 패턴 묘화 형성된 시료에 대해, 그 선폭 사이즈를 실측해 보았다. 본 실시예의 흐림 효과 보정을 적용하지 않고 패턴 묘화된 샘플의 선폭 실측치를 도14의 그래프에 나타낸다. 이 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 면적 밀도가 0 ％, 50 ％, 100 ％인 패턴군 중 어느 하나에 대해서도, 선폭치(CD)가 비교적 크고, 또한 면내 위치에 의존하여 불균일성이 눈에 띈다. 한편, 본 실시예의 흐림 효과 보정을 적용하여 패턴 묘화된 샘플의 선폭 실측치를 도14에 나타낸다. 이 그래프로부터, 각종 면적 밀도의 패턴군은 선폭치(CD)를 비교적 작게 억제되어 있어 균일성이 향상되고 있는 것을 알 수 있다.
로딩 효과에 따른 패턴 선폭 변동에 대해서도, 본 실시 형태의 기술을 적용하지 않는 샘플은, 도16에 나타내는 바와 같이 선폭 실측치(CD)가 면내 위치에 크게 의존하여 변동되고 있는데 반해, 본 실시예의 로딩 효과 보정 수법을 적용하여 패턴 묘화된 샘플은, 도17에 나타내는 바와 같이 면내 위치에 의존하지 않고 선폭치(CD)가 비교적 작게 억제되어 있어 균일성이 현저하게 향상되고 있었다.
이상, 특정의 실시예를 기초로 하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 이것들만으로 한정 해석되는 것은 아니다. 예를 들어, 도3을 참조하여 전술한 빔 조사량 연산 방법은, 도1의 EB 묘화 장치(20) 이외에도, 다른 다양한 에너지 방사 빔을 이용한 패턴 묘화 시스템에 적용 가능하다. 에너지 방사는, 예를 들어 하전 입자선, 이온선 등이다. 또한, 근접 효과 보정 조사량(Dp)을 계산할 때에, 시료면 내의 모든 구분 영역을 대상으로 하는 것은 아니고, 미리 선형 패턴 화상 성분이 존재하는 영역을 특정 선택해 두어, 이들의 영역에 대해서만 연산을 실행하도록 변경 가능하다. 이와 같이 하면, 시스템 컴퓨터(40)의 전체로서의 요구되는 태스크 부하가 저감되어 연산 처리가 고속화되는 동시에, 그만큼 메모리(52)의 필요한 데이터 저장 용량을 작게 할 수 있을 것이다.
또한, 웨이퍼 상으로의 패턴의 형성에는, EB 묘화 장치에서 작성한 시료가 되는 마스크가 이용된다. 이 마스크의 패턴이 웨이퍼 상에 축소 전사된다. 그리고, 현상 공정이나 에칭 공정 등의 프로세스를 경유한다. 이 웨이퍼로의 패턴 전사나 그 외의 프로세스의 과정에서 치수 오차가 생기는 경우가 있다. 마스크 상의 패턴은 웨이퍼로 일괄 전사되기 때문에, 이들의 치수 오차는 미리 마스크 작성의 단계에서 보정할 필요가 있다. 여기서는, 웨이퍼 상에 생기는 치수 오차를 미리 측정해 두고, 마스크를 상술한 BaseDose맵과 η맵을 이용한 도즈모델로 보정해도 좋다. 그 경우에는, 웨이퍼 상에서의 치수 오차를 Qw(xw, yw) [㎚]와 마스크 상에서의 치수 오차 Q(x, y) [㎚]로 전사하는 축소율(α)을 이용하여, 이하와 같은 관계에서 구할 수 있다.
[식 11]
Figure 112006063396467-PAT00011
그리고, 얻어진 마스크 상에서의 치수 오차 Q(x, y)를 상술한 로딩 효과 보정용 보정 사이즈 값[CD(x, y)]에, 보정 사이즈 값[L(x, y)]과 보정 사이즈 값[P(x, y)]과 함께 가산한다. 즉, 보정 사이즈 값[CD(x, y)]은, 보정 사이즈 값[L(x, y)]과 보정 사이즈 값[P(x , y)]과 마스크 상에서의 치수 오차 Q(x, y)의 합으로 구한다. 이 합계치를 보정 사이즈 값[CD(x, y)]으로서 이용함으로써 웨이퍼 치수 오차도 보정할 수 있다.
부가의 장점 및 수정이 당 기술 분야의 숙련자들에게 즉시 실행될 수 있을 것이다. 본 발명은 그의 광범위한 양태에서 본 명세서에 도시되고 설명된 특정 상세 및 예시적인 실시예에 한정되는 것은 아니다. 다양한 실시예가 첨부된 청구범위 및 그의 등가물에 의해 규정된 바와 같은 일반적인 발명 개념의 사상 및 범주로부터 일탈하지 않고 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 빔 조사량 연산 방법을 이용한 하전 입자 빔 패턴 묘화 방법과, 이 방법을 채용한 하전 입자 빔 패턴 묘화 장치를 제공할 수 있다.

Claims (18)

  1. 목적물의 표면 영역으로부터 분할 구분된 행렬형의 복수의 영역이며 각각 사이즈가 다른 제1, 제2 및 제3 복수의 영역을 포함하고, 또한 상기 제3 복수의 영역은 사이즈에 있어서 상기 제1 및 제2 복수의 영역보다 작은 복수의 영역을 특정하고,
    상기 제1 복수의 영역에 있어서의 흐림 효과를 보정하기 위한 하전 입자 빔의 제1 보정 조사량을 결정하고,
    상기 제2 복수의 영역에 있어서의 로딩 효과에 기인하여 생기는 패턴 선폭의 어긋남을 보정하는 보정 사이즈 값을 결정하고,
    상기 제2 복수의 영역에 관한 상기 보정 사이즈 값을 이용하여, 상기 제2 복수의 영역의 각각에 있어서의 상기 빔의 기준 조사량의 맵을 작성하고,
    상기 보정 사이즈 값을 이용하여, 상기 제2 복수의 영역의 각 영역에 있어서의 근접 효과 보정 계수 맵을 작성하고,
    상기 기준 조사량 맵 및 상기 근접 효과 보정 계수 맵을 이용하여, 상기 제3 복수의 영역에 있어서의 근접 효과를 보정하는 상기 빔의 제2 보정 조사량을 결정하고,
    상기 제1 및 제2 보정 조사량을 이용하여 상기 목적물의 상기 표면 상에서의 각 위치에 있어서의 실제의 빔 조사량을 결정하는 것을 특징으로 하는 빔 조사량 연산 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 보정 조사량을 결정하는 공정은,
    상기 제1 복수의 영역의 각 영역에 있어서의 패턴의 면적 밀도에 의존한 제1종의 상대치를 정하고,
    상기 제1 복수의 영역의 각 영역에 있어서의 상기 목적물의 상기 표면 상의 위치에 의존한 제2종의 상대치를 정하고,
    이들의 제1 및 제2종의 상대치의 곱을 구하고, 이것을 상기 흐림 효과 보정을 위한 상기 제1 조사량으로 하는 것을 특징으로 하는 빔 조사량 연산 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 보정 사이즈 값을 결정하는 공정은,
    상기 제2 복수의 영역의 각 영역에 있어서의 패턴의 면적 밀도에 의존한 제3종의 값을 정하고,
    상기 제2 복수의 영역의 각 영역의 면내 위치에 의존한 제4종의 값을 정하고,
    이들의 제3 및 제4종의 값의 합을 구하고, 이것을 상기 로딩 효과 보정을 위한 상기 보정 사이즈 값으로 하는 것을 특징으로 하는 빔 조사량 연산 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 목적물의 상기 표면 영역은, 반도체 디바이스의 제조에 이용되는 마스크의 묘화 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 빔 조사량 연산 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 보정 사이즈 값을 결정하는 공정은, 또한 상기 마스크를 이용하여 제조되는 웨이퍼 상에 생긴다고 예측되는 치수 오차로서 제5종의 값을 정하고,
    제3과 제4종의 값의 합에 상기 제5종의 값을 가산하고, 이것을 상기 로딩 효과 보정을 위한 상기 보정 사이즈 값으로 하는 것을 특징으로 하는 빔 조사량 연산 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 복수의 영역의 각 영역의 사이즈는 흐림 효과 산란 반경의 1/10 이하로 하는 것을 특징으로 하는 빔 조사량 연산 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 복수의 영역의 각 영역의 사이즈는 1 ㎜ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 빔 조사량 연산 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 복수의 영역의 각 영역의 사이즈는 로딩 효과 산란 반경의 1/10 이하로 하는 것을 특징으로 하는 빔 조사량 연산 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2 복수의 영역의 각 영역의 사이즈는 1 ㎜ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 빔 조사량 연산 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제3 복수의 영역의 각 영역의 사이즈는 1 ㎛ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 빔 조사량 연산 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 기준 조사량의 맵은, 상기 보정 사이즈 값과 기준 조사량의 상관 정보를 이용하여 작성하는 것을 특징으로 하는 빔 조사량 연산 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 근접 효과 보정 계수의 맵은, 상기 보정 사이즈 값과 근접 효과 보정 계수의 상관 정보를 이용하여 작성하는 것을 특징으로 하는 빔 조사량 연산 방법.
  13. 목적물의 표면 영역으로부터 분할 구분된 행렬형의 복수의 영역이며 각각 사이즈가 다른 제1, 제2 및 제3 복수의 영역을 포함하고, 또한 상기 제3 복수의 영역은 사이즈에 있어서 상기 제1 및 제2 복수의 영역보다 작은 복수의 영역을 특정하고,
    상기 제1 복수의 영역에 있어서의 흐림 효과를 보정하기 위한 하전 입자 빔의 제1 보정 조사량을 결정하고,
    상기 제2 복수의 영역에 있어서의 로딩 효과에 기인하여 생기는 패턴 선폭의 어긋남을 보정하는 보정 사이즈 값을 결정하고,
    상기 제2 복수의 영역에 관한 상기 보정 사이즈 값을 이용하여, 상기 제2 복수의 영역의 각각에 있어서의 상기 빔의 기준 조사량의 맵을 작성하고,
    상기 보정 사이즈 값을 이용하여, 상기 제2 복수의 영역의 각 영역에 있어서의 근접 효과 보정 계수 맵을 작성하고,
    상기 기준 조사량 맵 및 상기 근접 효과 보정 계수 맵을 이용하여, 상기 제3 복수의 영역에 있어서의 근접 효과를 보정하는 상기 빔의 제2 보정 조사량을 결정하고,
    상기 제1 및 제2 보정 조사량을 이용하여 상기 목적물의 상기 표면 상에서의 각 위치에 있어서의 실제의 빔 조사량을 결정하고,
    상기 실제의 빔 조사량에 따라서 상기 하전 입자 빔을 제어함으로써 상기 목적물 상에 패턴을 묘화하는 것을 특징으로 하는 묘화 방법.
  14. 목적물의 표면 영역으로부터 분할 구분된 행렬형의 복수의 영역이며 각각 사이즈가 다른 제1, 제2 및 제3 복수의 영역을 포함하고, 또한 상기 제3 복수의 영역은 사이즈에 있어서 상기 제1 및 제2 복수의 영역보다 작은 복수의 영역을 특정하고,
    상기 제1 복수의 영역에 있어서의 흐림 효과를 보정하기 위한 하전 입자 빔의 제1 보정 조사량을 결정하고,
    상기 제2 복수의 영역에 있어서의 로딩 효과에 기인하여 생기는 패턴 선폭의 어긋남을 보정하는 보정 사이즈 값을 결정하고,
    상기 제2 복수의 영역에 관한 상기 보정 사이즈 값을 이용하여, 상기 제2 복수의 영역의 각각에 있어서의 상기 빔의 기준 조사량의 맵을 작성하고,
    상기 보정 사이즈 값을 이용하여, 상기 제2 복수의 영역의 각 영역에 있어서의 근접 효과 보정 계수 맵을 작성하고,
    상기 기준 조사량 맵 및 상기 근접 효과 보정 계수 맵을 이용하여, 상기 제3 복수의 영역에 있어서의 근접 효과를 보정하는 상기 빔의 제2 보정 조사량을 결정하고,
    상기 제1 및 제2 보정 조사량을 이용하여 상기 목적물의 상기 표면 상에서의 각 위치에 있어서의 실제의 빔 조사량을 결정하는 복수의 공정을 구비한 연산 처리순서를 컴퓨터가 이것을 판독하고, 또한 실행 가능한 형태로 저장한 기록 매체.
  15. 목적물을 그 위에 적재하는 테이블형의 지지체와,
    하전 입자 빔을 생성하는 방사원과,
    1 이상의 편향기 및 1 이상의 조리개를 포함하여 이루어지고, 상기 빔을 상기 목적물로 유도함으로써 그 위에서의 패턴의 묘화를 허용하는 패턴 묘화부와,
    상기 패턴 묘화부에 접속되어 상기 묘화부를 구동 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는,
    목적물의 표면 영역으로부터 분할 구분된 행렬형의 복수의 영역이며 각각 사이즈가 다른 제1, 제2 및 제3 복수의 영역을 포함하고, 또한 상기 제3 복수의 영역은 사이즈에 있어서 상기 제1 및 제2 복수의 영역보다 작은 복수의 영역을 특정하고, 상기 제1 복수의 영역에 있어서의 흐림 효과를 보정하기 위한 하전 입자 빔의 제1 보정 조사량을 결정하는 제1 계산 수단과,
    상기 제2 복수의 영역에 있어서의 로딩 효과에 기인하여 생기는 패턴 선폭의 어긋남을 보정하는 보정 사이즈 값을 결정하고, 상기 제2 복수의 영역에 관한 상기 보정 사이즈 값을 이용하여 상기 제2 복수의 영역의 각각에 있어서의 상기 빔의 기준 조사량의 맵 및 근접 효과 보정 계수 맵을 작성하고, 이들의 맵을 이용하여 상기 제3 복수의 영역에 있어서의 근접 효과를 보정하는 상기 빔의 제2 보정 조사량을 결정하는 제2 계산 수단과,
    상기 제1 및 제2 보정 조사량을 이용하여 상기 목적물의 상기 표면 상에서의 각 위치에 있어서의 실제의 빔 조사 시간을 결정하는 제3 계산 수단을 포함하여 이루어지고, 이에 의해 상기 빔의 조사 시간에 맞추어 상기 빔을 편향하도록 상기 편향기를 제어하는 것을 특징으로 하는 묘화 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 하전 입자 빔은 전자선의 빔을 포함하는 것을 특징으로 하는 묘화 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 목적물은 반도체 집적 회로 디바이스의 제조에 이용되는 포토마스크, 레티클 및 웨이퍼 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 묘화 장치.
  18. 제15항에 있어서, 상기 목적물은 광과 X선과 전자빔과 이온빔과 EUV 중 어느 하나를 광원으로 하여 이용하는 노광에 사용되는 포토마스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 묘화 장치.
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