KR20090087824A - 하전 입자 빔 묘화 장치, 패턴의 치수 오차 보정 장치 및 패턴의 치수 오차 보정 방법 - Google Patents

하전 입자 빔 묘화 장치, 패턴의 치수 오차 보정 장치 및 패턴의 치수 오차 보정 방법 Download PDF

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Abstract

하전 입자 빔 묘화 장치는, 소정의 영역 내의 제1 치수의 패턴이 차지하는 제1 면적 밀도를 산출하는 제1 면적 밀도 산출부와, 상기 제1 면적 밀도를 기초로 하여 로딩 효과에 의해 발생하는 제1 치수 오차를 산출하는 제1 치수 오차 산출부와, 상기 제1 치수로부터 상기 제1 치수 오차가 보정된 패턴의 제2 치수를 산출하는 제1 치수 산출부와, 상기 소정의 영역 내의 제2 치수의 패턴이 차지하는 제2 면적 밀도를 산출하는 제2 면적 밀도 산출부와, 상기 제2 면적 밀도를 기초로 하여 로딩 효과에 의해 발생하는 제2 치수 오차를 산출하는 제2 치수 오차 산출부와, 상기 제2 치수에 상기 제2 치수 오차를 가산한 제3 치수를 산출하는 제2 치수 산출부와, 상기 제1 치수와 상기 제3 치수의 차분이 소정의 범위 내인지 여부를 판정하는 판정부와, 하전 입자 빔을 이용하여 시료에 상기 차분이 상기 소정의 범위 내에 들어가는 상기 제2 치수의 패턴을 묘화하는 묘화부를 구비한 것을 특징으로 한다.
하전 입자 빔, 묘화 장치, 치수 오차 산출부, 면적 밀도 산출부, 메모리

Description

하전 입자 빔 묘화 장치, 패턴의 치수 오차 보정 장치 및 패턴의 치수 오차 보정 방법 {CHARGED PARTICLE BEAM WRITING APPARATUS, AND APPARATUS AND METHOD FOR CORRECTING DIMENSION ERROR OF PATTERN}
본 출원은 2008년 2월 13일 출원된 일본 특허 출원 제2008-031637호를 기초로 하여 그 우선권을 주장하고, 그것의 전체 내용은 본원에 참조로서 포함된다.
본 발명은 하전 입자 빔 묘화 장치, 패턴의 치수 오차 보정 장치 및 패턴의 치수 오차 보정 방법에 관한 것으로, 예를 들어 전자 빔 묘화 후의 패턴 형성에 있어서의 로딩 효과에 의해 발생하는 패턴 치수 변동량으로 미리 패턴을 리사이즈하는 방법 및 리사이즈된 패턴 데이터를 기초로 하여 시료에 전자 빔을 이용하여 패턴을 묘화하는 묘화 방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 미세화의 진전을 담당하는 리소그래피 기술은 반도체 제조 프로세스 중에서도 유일 패턴을 생성하는 매우 중요한 프로세스이다. 최근, LSI의 고집적화에 따라서, 반도체 디바이스에 요구되는 회로선 폭은 해마다 미세화되고 있다. 이들 반도체 디바이스에 원하는 회로 패턴을 형성하기 위해서는, 고정밀도의 원화 패턴(레티클 혹은 마스크라고도 함)이 필요해진다. 여기서, 전자선 (전자 빔) 묘화 기술은 본질적으로 우수한 해상성을 갖고 있고, 고정밀도의 원화 패턴의 생산에 이용된다.
도 11은 가변 성형형 전자선 묘화 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
가변 성형형 전자선 묘화 장치[EB(Electron beam) 묘화 장치]에 있어서의 제1 애퍼쳐(410)에는 전자선(330)을 성형하기 위한 직사각형, 예를 들어 장방형의 개구(411)가 형성되어 있다. 또한, 제2 애퍼쳐(420)에는 제1 애퍼쳐(410)의 개구(411)를 통과한 전자선(330)을 원하는 직사각 형상으로 성형하기 위한 가변 성형 개구(421)가 형성되어 있다. 하전 입자 소스(430)로부터 조사되고, 제1 애퍼쳐(410)의 개구(411)를 통과한 전자선(330)은 편향기에 의해 편향되고, 제2 애퍼쳐(420)의 가변 성형 개구(421)의 일부를 통과하여, 소정의 일방향(예를 들어, X 방향으로 함)으로 연속적으로 이동하는 스테이지 상에 탑재된 시료(340)에 조사된다. 즉, 제1 애퍼쳐(410)의 개구(411)와 제2 애퍼쳐(420)의 가변 성형 개구(421)의 양쪽을 통과할 수 있는 직사각 형상이, X방향으로 연속적으로 이동하는 스테이지 상에 탑재된 시료(340)의 묘화 영역에 묘화된다. 제1 애퍼쳐(410)의 개구(411)와 제2 애퍼쳐(420)의 가변 성형 개구(421)의 양쪽을 통과시켜, 임의 형상을 작성하는 방식을 가변 성형(VSB : Variable Shaped Beam) 방식이라 한다.
상술한 전자 빔 묘화에서는, 보다 고정밀도의 시료면 내, 예를 들어 마스크면 내의 선폭 균일성이 요구되고 있다. 여기서, 이러한 전자 빔 묘화에서는, 전자 빔을 레지스트가 도포된 마스크에 조사하여 회로 패턴을 묘화하는 경우, 전자 빔이 레지스트층을 투과하여 그 아래의 층에 도달하고, 다시 레지스트층에 재입사하는 후방 산란에 의한 근접 효과라 불리는 현상이 발생해 버린다. 이에 의해, 묘화시, 원하는 치수로부터 벗어난 치수로 묘화되어 버리는 치수 변동이 발생해 버린다. 한편, 묘화 후에 레지스트막의 현상이나 그 하층의 막을 에칭하는 경우에 있어서도 회로 패턴의 조밀에 기인한 로딩 효과라 불리는 치수 변동이 발생해 버린다.
상술한 바와 같이, 전자 빔 묘화에 대표되는 하전 입자 빔 묘화에서는 로딩 효과라 불리는 치수 변동이 발생해 버린다. 이러한 로딩 효과로서는, 예를 들어 레지스트막의 현상 로딩 효과, 레지스트막의 하층의 차광막이 되는 크롬(Cr)을 에칭할 때의 Cr-로딩 효과, 혹은 화학 기계 연마(CMP)에서의 패턴 치수 변동에 수반되는 로딩 효과 등을 들 수 있다. 한편, 전자 빔 묘화에서는 패턴 선폭의 미세화에 따라서 보다 고정밀도의 마스크면 내의 선폭 균일성이 요구되고 있다. 그로 인해, 이러한 로딩 효과에 의한 치수 변동을 보정하는 로딩 효과 보정이 필요해진다. 이러한 보정에서는, 회로 패턴(설계 패턴)의 설계선 폭으로부터 미리 로딩 효과에 의한 치수 변동량(치수 오차)을 예측한 치수로 리사이즈한 상태에서 묘화를 행하여, 에칭 등에 의해 발생하는 로딩 효과를 거쳐서 원하는 설계선 폭이 얻어지도록 하고 있다. 예를 들어, 계산한 로딩 효과에 의한 치수 변동이 정(正)(선폭이 굵어지는 방향)으로 변동하는 경우, 회로 패턴은 로딩 효과에 의한 치수 변동분만큼 설계선 폭보다 가는 선폭이 되도록 미리 리사이즈한 후에 조사된다.
여기서, 로딩 효과 보정에 관련하여, 에칭 과정에서 발생하는 치수 변동의 보정을 행하는 로딩 효과 보정량과, 묘화·현상에 수반되는 패턴 형상의 오차의 보정을 행하는 프로세스 리사이즈량을 가산하여 패턴 데이터 보정량을 산출한다는 기 재가 문헌에 개시되어 있다(예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제2004-279950호 공보 참조).
상술한 로딩 효과 보정을 위한 묘화 패턴의 리사이즈를 행하는 데 있어서, 본래 리사이즈 후의 패턴을 기초로 로딩 효과의 영향을 구하고, 그 영향량(치수 오차)과 리사이즈 후의 패턴 치수의 합이 설계 치수에 일치해야 한다. 그러나 종래 리사이즈 전의 패턴, 즉 설계 치수의 패턴을 기초로 로딩 효과의 영향을 구하고, 그 영향량(치수 오차)분을 보정하는 리사이즈를 행하고 있었다. 이 종래의 방법은, 그 전제로서 보정량이 보정 전의 패턴에 대해 충분히 작고, 리사이즈 후의 패턴으로 묘화한 경우에 발생하는 오차를 무시할 수 있는 경우에 성립된다. 그러나 최근의 패턴의 미세화에 따라서, 이 오차를 무시할 수 없게 되는 것이 상정된다.
본 발명은 리사이즈 후에 남는 오차를 보다 작게 하는 것이 가능한 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태의 하전 입자 빔 묘화 장치는,
소정의 영역 내의 제1 치수의 패턴이 차지하는 제1 면적 밀도를 산출하는 제1 면적 밀도 산출부와,
제1 면적 밀도를 기초로 하여, 로딩 효과에 의해 발생하는 제1 치수 오차를 산출하는 제1 치수 오차 산출부와,
제1 치수로부터 제1 치수 오차가 보정된 패턴의 제2 치수를 산출하는 제1 치수 산출부와,
소정의 영역 내의 제2 치수의 패턴이 차지하는 제2 면적 밀도를 산출하는 제2 면적 밀도 산출부와,
제2 면적 밀도를 기초로 하여, 로딩 효과에 의해 발생하는 제2 치수 오차를 산출하는 제2 치수 오차 산출부와,
제2 치수에 제2 치수 오차를 가산한 제3 치수를 산출하는 제2 치수 산출부와,
제1 치수와 제3 치수의 차분이 소정의 범위 내인지 여부를 판단하는 판정부와,
하전 입자 빔을 이용하여, 시료에, 상술한 차분이 소정의 범위 내에 들어가는 제2 치수의 패턴을 묘화하는 묘화부를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 형태의 패턴의 치수 오차 보정 장치는,
소정의 영역 내의 제1 치수의 패턴이 차지하는 제1 면적 밀도를 산출하는 제1 면적 밀도 산출부와,
제1 면적 밀도를 기초로 하여, 로딩 효과에 의해 발생하는 제1 치수 오차를 산출하는 제1 치수 오차 산출부와,
제1 치수로부터 제1 치수 오차가 보정된 패턴의 제2 치수를 산출하는 제1 치수 산출부와,
소정의 영역 내의 제2 치수의 패턴이 차지하는 제2 면적 밀도를 산출하는 제2 면적 밀도 산출부와,
제2 면적 밀도를 기초로 하여, 로딩 효과에 의해 발생하는 제2 치수 오차를 산출하는 제2 치수 오차 산출부와,
제2 치수에 제2 치수 오차를 가산한 제3 치수를 산출하는 제2 치수 산출부와,
제1 치수와 제3 치수의 차분이 소정의 범위 내인지 여부를 판정하는 판정부와,
차분이 소정의 범위 내에 들어가는 제2 치수의 패턴을 출력하는 출력부를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 형태의 패턴의 치수 오차 보정 방법은,
소정의 영역 내의 제1 치수의 패턴이 차지하는 제1 면적 밀도를 산출하는 공정과,
상기 제1 면적 밀도를 기초로 하여, 로딩 효과에 의해 발생하는 제1 치수 오차를 산출하고,
상기 제1 치수로부터 상기 제1 치수 오차가 보정된 패턴의 제2 치수를 산출하고,
상기 소정의 영역 내의 제2 치수의 패턴이 차지하는 제2 면적 밀도를 산출하고,
상기 제2 면적 밀도를 기초로 하여, 로딩 효과에 의해 발생하는 제2 치수 오차를 산출하고,
상기 제2 치수에 상기 제2 치수 오차를 가산한 제3 치수를 산출하고,
상기 제1 치수와 상기 제3 치수의 차분이 소정의 범위 내인지 여부를 판정하고, 상기 차분이 상기 소정의 범위 내에 들어가는 경우에 상기 제2 치수의 패턴을 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 리사이즈 후에 남는 오차를 보다 작게 하는 것이 가능한 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
이하, 각 실시 형태에서는 하전 입자 빔의 일례로서, 전자 빔을 이용한 구성에 대해 설명한다. 단, 하전 입자 빔은 전자 빔에 한정되는 것은 아니며, 이온 빔 등의 하전 입자를 이용한 빔이라도 상관없다. 또한, 하전 입자 빔 묘화 장치의 일례로서, 특히 가변 성형형 전자 빔 묘화 장치에 대해 설명한다. 이하, 전자 빔 묘화 장치를 일례로서 설명하지만 이것에 한정되는 것은 아니며, 레이저 마스크 묘화 장치에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다.
<제1 실시 형태>
도 1은 제1 실시 형태에 있어서의 패턴의 치수 오차 보정 장치의 구성을 도시하는 개념도이다. 도 1에 있어서, 리사이즈 장치(300)는 제어 계산기(30), 메모리(32), 자기 디스크 장치(34, 36) 및 인터페이스(I/F) 회로(38)를 구비하고 있다. 리사이즈 장치(300)는 패턴의 치수 오차 보정 장치의 일례이다. 리사이즈 장치(300)는 시료에 소정의 패턴을 묘화하는 묘화 장치에 입력되는 묘화 데이터로 정의된 패턴의 치수 오차를 보정한다. 제어 계산기(30), 메모리(32), 자기 디스크 장치(34, 36) 및 I/F 회로(38)는 버스(31)에 의해 서로 접속되어 있다. 제어 계산기(30) 내에는, 면적 밀도 산출부(10, 16), 치수 오차 산출부(12, 18), 치수 산출부(14, 20, 24), 판정부(22) 및 리사이즈 처리부(26)와 같은 각 기능을 갖고 있다. 제어 계산기(30)에서는, 면적 밀도 산출부(10, 16), 치수 오차 산출부(12, 18), 치수 산출부(14, 20, 24), 판정부(22) 및 리사이즈 처리부(26)와 같은 각 기능의 처리를 소프트웨어에 의해 실시시킨다. 혹은, 면적 밀도 산출부(10, 16), 치수 오차 산출부(12, 18), 치수 산출부(14, 20, 24), 판정부(22) 및 리사이즈 처리부(26)와 같은 각 기능은, 전기적인 회로에 의한 하드웨어에 의해 구성되어도 상관없다. 혹은, 전기적인 회로에 의한 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 실시시켜도 상관 없다. 혹은, 이러한 하드웨어와 펌웨어의 조합이라도 상관없다. 또한, 소프트웨어에 의해, 혹은 소프트웨어와의 조합에 의해 실시시키는 경우에는, 제어 계산기(30)에 입력되는 정보 혹은 연산 처리 중 및 처리 후의 각 정보는 그때마다 메모리(32)에 기억된다. 도 1에서는, 본 제1 실시 형태를 설명하기 위해 필요한 구성 부분 이외에 대해서는 기재를 생략하고 있다. 리사이즈 장치(300)에 있어서, 통상 필요한 그 밖의 구성이 포함되어도 상관없는 것은 물론이다.
전자 빔 묘화를 행하는 데 있어서, 우선 반도체 집적 회로의 레이아웃이 설계되고, 패턴 레이아웃이 정의된 레이아웃 데이터(설계 데이터)가 생성된다. 그리고 외부의 변환 장치에서 이러한 레이아웃 데이터가 변환되고, 후술하는 묘화 장치에 입력 가능한 묘화 데이터가 생성된다. 묘화 데이터는, I/F 회로(38)를 통해 리사이즈 장치(300)에 입력되고, 자기 디스크 장치(34)에 저장된다.
여기서, 상술한 바와 같이 전자 빔 묘화에 대표되는 하전 입자 빔 묘화에서는, 로딩 효과라 불리는 치수 변동이 발생되어 버린다. 그로 인해, 묘화 장치에 입력하기 전에, 리사이즈 장치(300)에 의해 에칭 등에 의해 발생하는 로딩 효과를 거친 후에 원하는 설계선 폭이 얻어지도록 묘화 데이터로 정의되는 패턴을 리사이즈한다.
도 2는 제1 실시 형태에 있어서의 패턴의 치수 오차 보정 방법의 주요부 공정을 나타내는 흐름도이다. 도 2에 있어서, 제1 실시 형태에 있어서의 패턴의 치수 오차 보정 방법은, 면적 밀도 산출 공정(S102), 치수 오차 산출 공정(S104), 치수 산출 공정(S106), 면적 밀도 산출 공정(S108), 치수 오차 산출 공정(S110), 치 수 산출 공정(S112), 판정 공정(S114), 새로운 치수 산출 공정(S116) 및 리사이즈 처리 공정(S118)이라고 하는 일련의 공정을 실시한다.
S(단계)102에 있어서, 면적 밀도 산출 공정으로서, 면적 밀도 산출부(10)는 자기 디스크 장치(34)로부터 묘화 데이터를 입력하여, 우선 묘화 영역을 소정의 그리드 사이즈로 메쉬 형상으로 가상 분할한다.
도 3은 제1 실시 형태에 있어서의 묘화 영역과 패턴의 일례를 도시하는 도면이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 면적 밀도 산출부(10)는 묘화 영역(40)을 복수의 메쉬 영역(42)으로 가상 분할한다. 또한, 각 메쉬 영역(42)의 메쉬 사이즈는 광범위한 영역으로서, ㎛ 내지 ㎜ 정도, 예를 들어 0.5 내지 1㎜의 치수로 설정하면 적합하다. 도 3에서는, 임의의 메쉬 영역(42) 내에, 일례로서 장방형의 패턴(50)이 배치되어 있는 경우를 도시하고 있다. 도 3에서는, 일례로서 장방형의 패턴(50)을 도시하고 있지만 패턴 형상은 이것에 한정되는 것이 아닌 것은 물론이다. 또한, 도 3에서는, 일례로서 1개의 패턴(50)을 도시하고 있지만 메쉬 영역(42) 내에 복수의 패턴이 배치되어도 상관없는 것은 물론이다. 이하, 일례로서 이 패턴(50)의 치수 오차를 보정하는 경우를 설명한다.
그리고 각 메쉬 영역(42)에 대해, 면적 밀도 산출부(10)는 메쉬 영역(42)(소정의 영역) 내의 제1 치수(l0)의 패턴(50)이 차지하는 제1 면적 밀도(ρO)를 산출한다. 여기서의 제1 치수(l0)는 로딩 효과를 고려하기 전의 설계 치수가 된다. 또한, 제1 면적 밀도(ρO)는 이 설계 치수에 있어서의 면적 밀도가 된다.
S104에 있어서, 치수 오차 산출 공정으로서, 치수 오차 산출부(12)는 제1 면적 밀도(ρO)를 기초로 하여, 로딩 효과에 의해 발생하는 제1 치수 오차(Δl0)를 산출한다. 치수 오차 산출부(12)는 제1 치수 오차 산출부의 일례가 된다. 로딩 효과에 의해 발생하는 치수 오차(Δl)는, 이하의 [수학식 1]로 정의할 수 있다.
Figure 112009008582107-PAT00001
여기서 γ는 로딩 효과 보정 계수, g(x)는 로딩 효과의 분포 함수로 한다. 또한, 분포 함수 g(x)는 예를 들어 로딩 효과 영향 범위(산란 반경) σL의 가우스 분포를 이용하면 적합하다.
치수 오차 산출부(12)는, 상술한 [수학식 1]을 이용하여, 제1 면적 밀도(ρ0)에 있어서의 제1 치수 오차(Δl0)를 산출한다.
S106에 있어서, 치수 산출 공정으로서, 치수 산출부(14)는 제1 치수(l0)로부터 제1 치수 오차(Δl0)가 보정된 패턴의 제2 치수(l1)를 산출한다. 치수 산출부(14)는 제1 치수 산출부의 일례가 된다. 로딩 효과에 의해, 본래의 설계 치수인 제1 치수(l0)보다 치수 오차(Δl0)만큼 선폭 치수가 굵어지는 것으로 하면, 제2 치수(l1)는 그 치수 오차(Δl0)만큼 제1 치수(l0)를 가늘게 해 둠으로써 보정한다. 제2 치수(l1)는 이하의 [수학식 2]로 구할 수 있다.
Figure 112009008582107-PAT00002
도 4는 제1 실시 형태에 있어서의 묘화 영역과 보정 후의 패턴의 일례를 도시하는 도면이다. 도 4에 있어서, 설계 치수의 패턴(50)은 로딩 효과에 의해 폭 치수가 한쪽측에서 Δl0/2씩, 양측에서 합계 Δl0만큼 선폭 치수가 굵어진다. 그 결과, 패턴(50)은 패턴(52)과 같이 굵어진다. 그로 인해, 한쪽에서 Δl0/2씩, 양측에서 합계 Δl0만큼 제1 치수(l0)를 가늘게 함으로써 제2 치수(l1)의 패턴(54)으로 보정한다.
종래의 방법이면, 이 제2 치수(l1)의 패턴(54)을 묘화하고 있었다. 그러나 로딩 효과에 의한 치수 변동량은, 실제로 묘화할 때의 치수에 있어서의 면적 밀도에 의존한다. 즉, 보정 후의 치수인 제2 치수(l1)로 묘화하는 경우에는, 이 제2 치수(l1)에 있어서의 면적 밀도에 의존한다. 따라서, 제1 치수(l0)에 있어서의 면적 밀도(ρO)를 기초로 하는 제1 치수 오차(Δl0)가 보정된 제2 치수(l1)의 패턴(54)을 묘화해도 오차가 남아 버린다. 환언하면, 제2 치수(l1)의 패턴(54)을 묘화해도 로딩 효과에 의한 치수 변동 후의 치수는, 설계 치수인 제1 치수(l0)의 패턴(50)으로는 되지 않게 된다. 그래서, 제1 실시 형태에서는 또한 이하의 정도를 실시한다.
S108에 있어서, 면적 밀도 산출 공정으로서, 면적 밀도 산출부(16)는 메쉬 영역(42) 내의 제2 치수(l1)의 패턴(54)이 차지하는 제2 면적 밀도(ρ1)를 산출한다. 면적 밀도 산출부(16)는 제2 면적 밀도 산출부의 일례가 된다.
S110에 있어서, 치수 오차 산출 공정으로서, 치수 오차 산출부(18)는 제2 면적 밀도(ρ1)를 기초로 하여, 로딩 효과에 의해 발생하는 제2 치수 오차(Δl1)를 산출한다. 치수 오차 산출부(18)는 제2 치수 오차 산출부의 일례가 된다. 산출 방법은, 제2 면적 밀도(ρ1)를 기초로 하여, [수학식 1]을 이용하여 구하면 된다.
S112에 있어서, 치수 산출 공정으로서, 치수 산출부(20)는 제2 치수(l1)에 제2 치수 오차(Δl1)를 가산한 제3 치수(l2)를 산출한다. 치수 산출부(20)는 제2 치수 산출부의 일례가 된다.
S114에 있어서, 판정 공정으로서, 판정부(22)는 제1 치수(l0)와 제3 치수(l2)의 차분이 소정의 범위(Δ) 내인지 여부를 판정한다.
이상과 같이, 우선 제1 치수(l0)의 패턴이 차지하는 제1 면적 밀도(ρ0)를 기초로 하여, 로딩 효과에 의해 발생하는 제1 치수 오차(Δl0)를 산출한다. 환언하면, 리사이즈 전의 패턴을 기초로 로딩 효과에 의해 발생하는 치수 오차(Δl0)를 산출한다. 그리고 제1 치수(l0)로부터 제1 치수 오차(Δl0)가 보정된 패턴의 제2 치수(l1), 환언하면 리사이즈 후의 치수(l1)를 산출한다. 또한, 소정의 영역 내의 제 2 치수(l1)의 패턴이 차지하는 제2 면적 밀도(ρ1)를 기초로 하여, 로딩 효과에 의해 발생하는 제2 치수 오차(Δl1)를 산출한다. 환언하면, 리사이즈 후의 패턴을 기초로 로딩 효과에 의해 발생하는 치수 오차(Δl1)를 산출한다. 그리고 제2 치수(l1)에 제2 치수 오차(Δl1)를 가산한 제3 치수(l2), 환언하면 최종적으로 얻어지는 예정 치수를 산출한다. 그리고 또한, 이러한 구성에서는 제1 치수(l0)와 제3 치수(l2)의 차분이 소정의 범위(Δ) 내인지 여부를 판정한다. 이 판정에 의해 리사이즈 치수(l1)가 정밀도 좋게 산출되어 있는지 여부를 파악할 수 있다.
도 5는 제1 실시 형태에 있어서의 묘화 영역과 보정 전후의 패턴과 보정 후의 패턴으로 묘화한 경우의 로딩 효과에 의한 치수 변동 후의 패턴의 일례를 도시하는 도면이다. 도 5에 있어서, 제2 치수(l1)의 패턴(54)은, 로딩 효과에 의해 폭 치수가 한쪽측에서 Δl1/2씩, 양측에서 합계 Δl1만큼 선폭 치수가 굵어진다. 따라서, 제2 치수(l1)의 패턴(54)을 묘화한 경우, 로딩 효과에 의한 치수 변동 후의 패턴(56)(점선)은 설계 치수인 제1 치수(l0)의 패턴(50)과의 사이에서, 폭 치수가 한쪽측에서 ε/2씩, 양측에서 합계 ε만큼의 오차를 남기게 된다. 환언하면, 제1 치수(l0)와 제3 치수(l2)의 차분 ε만큼 오차를 남기게 된다. 그리고 판정부(22)는, 이 차분 ε가 소정의 범위(Δ) 이하인 경우에는 허용 범위로서 판정한다. 그리고 차분 ε가 소정의 범위(Δ) 내인 경우는 S118로 진행한다. 판정 결과, 차분 ε가 소정의 범위(Δ)보다 큰 경우는 S116으로 진행한다. 이 판정 처리에 의해, 허용 범위를 벗어나는 보정 치수가 되는 제2 치수(l1)를 배제할 수 있다.
S116으로서, 새로운 치수 산출 공정으로서, 치수 산출부(24)는 차분 ε가 소정의 범위(Δ) 내로부터 벗어나는 경우에, 제2 치수(l1)에 차분 ε를 가산한 제4 치수를 새로운 제2 치수(l1)로서 산출한다. 그리고 S108로 진행한다. 그리고 차분 ε가 소정의 범위(Δ) 내가 될 때까지 S108 내지 S116을 반복한다. 즉, 면적 밀도 산출부(16)가, 메쉬 영역(42) 내의 새로운 제2 치수(l1)의 패턴이 차지하는 새로운 제2 면적 밀도(ρ1)(제3 면적 밀도)를 산출한다. 그리고 치수 오차 산출부(18)가, 새로운 제2 면적 밀도(ρ1)를 기초로 하여, 로딩 효과에 의해 발생하는 새로운 제2 치수 오차(Δl1)(제3 치수 오차)를 산출한다. 그리고 치수 산출부(20)가, 새로운 제2 치수(l1)에 새로운 제2 치수 오차(Δl1)를 가산한 새로운 제3 치수(l2)(제5 치수)를 산출한다. 그리고 판정부(22)가, 제1 치수(l0)와 새로운 제3 치수(l2)의 새로운 차분 ε(제2 차분)가 소정의 범위(Δ) 내인지 여부를 판정한다. 그리고 치수 산출부(24)가, 새로운 차분 ε가 소정의 범위 내로부터 벗어나는 경우에, 새로운 제2 치수(l1)에 새로운 차분을 가산한 새로운 제4 치수를 또한 새로운 제2 치수(l1)로서 산출하여 S108로 진행한다.
도 6은 제1 실시 형태에 있어서의 묘화 영역과 반복 연산을 행한 후의 보정 전후의 패턴과 보정 후의 패턴으로 묘화한 경우의 로딩 효과에 의한 치수 변동 후의 패턴과의 일례를 도시하는 도면이다. 도 6에서는, 새로운 제2 치수(l1)(제4 치수)를 l1'로 나타내고 있다. 또한, 새로운 제3 치수(l2)(제5 치수)를 l2'로 나타내고 있다. 또한, 새로운 제2 치수 오차(Δl1)(제3 치수 오차)를 Δl1'로 나타내고 있다. 또한, 새로운 차분 ε(제2 차분)를 ε'로 나타내고 있다. 그리고 새로운 제2 치수(l1')의 패턴(60)은 로딩 효과에 의해 폭 치수가 한쪽측에서 Δl1'/2씩, 양측에서 합계 Δl1'만큼 선폭 치수가 굵어진다. 따라서, 새로운 제2 치수(l1')의 패턴(60)을 묘화한 경우, 로딩 효과에 의한 치수 변동 후의 패턴(62)(점선)은 설계 치수인 제1 치수(l0)의 패턴(50)과의 사이에서, 폭 치수가 한쪽측에서 ε'/2씩, 양측에서 합계 ε'만큼 오차를 남기게 된다. 환언하면, 제1 치수(l0)와 새로운 제3 치수(l2')의 차분 ε'만큼 오차를 남기게 된다. 그리고 판정부(22)는, 이 차분 ε'가 소정의 범위(Δ) 이하인 경우에는 허용 범위로서 판정한다. 그리고 차분 ε'가 소정의 범위(Δ) 내인 경우는, S118로 진행한다. 판정 결과, 차분 ε'가 소정의 범위(Δ)보다 큰 경우는 S116으로 진행한다.
이상과 같이, S108 내지 S116을 반복함으로써 로딩 효과에 의한 치수 변동 후의 패턴(62)을 설계 치수인 제1 치수(l0)의 패턴(50)에 근접시킬 수 있다. 이 반 복 단계는, 차분 ε가 허용 범위에 들어갈 때까지 반복하면 좋다.
S118에 있어서, 리사이즈 처리 공정으로서, 리사이즈 처리부(26)는 차분 ε가 소정의 범위(Δ) 내에 들어가는 제2 치수(l1)에 설계 치수인 제1 치수(l0)의 패턴(50)을 리사이즈한다. 그리고 리사이즈 처리부(26)는 제2 치수(l1)의 패턴으로 보정된 리사이즈 후의 묘화 데이터를 자기 디스크 장치(36)에 출력한다. 여기서는, 리사이즈 처리부(26)가 출력부의 일례가 된다. 그리고 자기 디스크 장치(36)는 리사이즈 후의 묘화 데이터를 저장한다. 또한, I/F 회로(38)를 통해 묘화 장치에 리사이즈 후의 묘화 데이터를 출력한다.
이상과 같이, 보정 후의 면적 밀도를 기초로 하여 로딩 효과에 의한 치수 변동량을 산정할 수 있다. 그리고 설계 치수와의 차가 허용 범위 내로 될 때까지 보정 치수를 반복하여 다시 구함으로써 고정밀도의 치수 보정을 행할 수 있다. 그 결과, 보다 고정밀도의 리사이즈 치수의 묘화 패턴을 생성할 수 있다.
여기서, 본 방법을 이용하여 계산한 2가지의 경우에 대해 이하에 서술한다.
(경우 1)
원하는 설계 패턴으로서, 패턴의 선폭 치수가 500㎚이고 메쉬 영역 내에 있어서 1:1의 라인 앤드 스페이스 패턴을 배치하는 경우를 상정한다. 그 경우, 제1 치수(l0)는 500㎚가 되고, 제1 면적 밀도(ρ0)는 50％가 된다. 또한, [수학식 1]에 있어서, G=20㎚라 가정한다. 이 경우, 제1 치수 오차(Δl0)는 [수학식 1]을 이용하여 이하와 같이 산출된다.
Figure 112009008582107-PAT00003
다음에, 제2 치수(l1)는 [수학식 2]를 이용하여 이하와 같이 산출된다.
Figure 112009008582107-PAT00004
따라서, 제2 면적 밀도(ρ1)는 49％가 된다. 그로 인해, 제2 치수 오차(Δl1)는 Δl1=0.49×20=9.8㎚가 된다. 따라서, 제3 치수(l2)는, l2=490+9.8=499.8㎚가 된다. 따라서, 차분 ε=500-499.8=0.2㎚가 된다. 예를 들어, 허용 범위(Δ)를 ±1㎚로 하면, 차분 ε는 허용 범위(Δ) 내에 들어가므로, 1회씩의 계산 처리에서 로딩 효과에 기인하는 리사이즈 치수 계산은 종료가 된다. 그 경우의 리사이즈 후의 패턴 치수는 제2 치수(l1)=490㎚로 하면 좋다.
(경우 2)
원하는 설계 패턴으로서, 패턴의 선폭 치수가 경우 1보다 1자리수 작은 50㎚이고 메쉬 영역 내에 있어서 1:1의 라인 앤드 스페이스 패턴을 배치하는 경우를 상정한다. 그 경우, 제1 치수(l0)는 50㎚가 되고, 제1 면적 밀도(ρ0)는 50％가 된다. 또한, [수학식 1]에 있어서, 경우 1과 마찬가지로 G=20㎚로 가정한다. 이 경우, 제1 치수 오차(Δl0)는 [수학식 1]을 이용하여 이하와 같이 산출된다.
Figure 112009008582107-PAT00005
다음에, 제2 치수(l1)는 [수학식 2]를 이용하여 이하와 같이 산출된다.
Figure 112009008582107-PAT00006
따라서, 제2 면적 밀도(ρ1)는 40％가 된다. 그로 인해, 제2 치수 오차(Δl1)는 Δl1=0.4×20=8㎚가 된다. 따라서, 제3 치수(l2)는 l2=40+8=48㎚가 된다. 따라서, 차분 ε=50-48=2㎚가 된다. 상술한 바와 같이, 허용 범위(Δ)를 ±1㎚로 하면, 차분 ε는 허용 범위(Δ) 내에 들어가지 않게 된다. 따라서, 1회씩의 계산 처리에서는 충분한 로딩 효과에 기인하는 리사이즈 치수 계산을 할 수 없었던 것이 된다. 그래서, 상술한 바와 같은 반복 계산을 행한다.
우선, 제2회째의 제2 치수(l1)는 l1=40+2=42㎚가 된다. 그로 인해, 제2회째의 제2 면적 밀도(ρ1)는 42％가 된다. 그로 인해, 제2회째의 제2 치수 오차(Δl1)는 Δl1=0.42×20=8.4㎚가 된다. 따라서, 제2회째의 제3 치수(l2)는 l2=42+8.4=50.4㎚가 된다. 따라서, 차분 ε=50-50.4=-0.4㎚가 된다. 따라서, 차분 ε는 허용 범위(Δ) 내에 들어간다. 즉, 계산 처리를 1회 반복함으로써 로딩 효과에 기인하는 치수 변동을 보정하는 고정밀도의 리사이즈 치수 계산을 가능하게 할 수 있었다. 그 경우의 리사이즈 후의 패턴 치수는 제2 치수(l1)=42㎚로 하면 좋다.
이상과 같이, 제1 실시 형태의 계산 처리를 행함으로써 로딩 효과에 기인하는 치수 변동을 보정하는 고정밀도의 패턴의 치수 보정을 가능하게 할 수 있다. 특히, 제1 실시 형태의 계산 방법은 패턴의 미세화가 진행될수록, 보다 효과를 발휘할 수 있다.
<제2 실시 형태>
제1 실시 형태에서는, 오프라인에서 묘화 장치에 입력하기 전의 단계에서, 묘화 데이터로 정의된 패턴의 치수 오차를 보정하였다. 제2 실시 형태에서는, 묘화 장치에 묘화 데이터를 입력한 후에, 묘화 장치 내에서 묘화 데이터로 정의된 패턴의 치수 오차를 보정하는 구성에 대해 설명한다.
도 7은 제2 실시 형태에 있어서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도이다. 도 7에 있어서, 묘화 장치(100)는 묘화부(150)와 제어부(160)를 구비하고 있다. 묘화 장치(100)는 하전 입자 빔 묘화 장치의 일례이다. 묘화 장치(100)는 시료(101)에 소정의 패턴을 묘화한다. 묘화부(150)는 묘화실(103)과 묘화실(103)의 상부에 배치된 전자 경통(102)을 구비하고 있다. 전자 경통(102) 내에는, 전자총(201), 조명 렌즈(202), 제1 애퍼쳐(203), 투영 렌즈(204), 편향기(205), 제2 애퍼쳐(206), 대물 렌즈(207) 및 편향기(208)를 갖고 있다. 그리고 묘화실(103) 내에는 XY 스테이지(105)가 배치되고, XY 스테이지(105) 상에 묘화 대상이 되는 시료(101)가 배치된다. 시료(101)로서, 예를 들어 반도체 장치가 형성되는 웨이퍼에 패턴을 전사하는 노광용 마스크가 포함된다. 또한, 이 마스크는 예를 들어 아직 전혀 패턴이 형성되어 있지 않은 마스크 블랭크가 포함된다. 제어부(160)는, 제어 계산기(110), 메모리(112), 자기 디스크 장치(140, 142), 묘화 제어부(120), 편향 제어 회로(130), 디지털/아날로그 변환기(DAC)(132, 134) 및 인터페이스(I/F) 회 로(114)를 구비하고 있다. 제어 계산기(110), 메모리(112), 자기 디스크 장치(140, 142), 묘화 제어부(120) 및 인터페이스(I/F) 회로(114)는, 버스(116)에 의해 서로 접속되어 있다. 제어 계산기(110) 내에는, 도 1에 있어서의 제어 계산기(30)와 마찬가지로, 면적 밀도 산출부(10, 16), 치수 오차 산출부(12, 18), 치수 산출부(14, 20, 24), 판정부(22) 및 리사이즈 처리부(26)와 같은 각 기능을 갖고 있다. 제어 계산기(110)에서는, 면적 밀도 산출부(10, 16), 치수 오차 산출부(12, 18), 치수 산출부(14, 20, 24), 판정부(22) 및 리사이즈 처리부(26)와 같은 각 기능의 처리를 소프트웨어에 의해 실시시킨다. 혹은, 면적 밀도 산출부(10, 16), 치수 오차 산출부(12, 18), 치수 산출부(14, 20, 24), 판정부(22) 및 리사이즈 처리부(26)와 같은 각 기능은, 전기적인 회로에 의한 하드웨어에 의해 구성되어도 상관없다. 혹은, 전기적인 회로에 의한 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 실시시켜도 상관없다. 혹은, 이러한 하드웨어와 펌웨어의 조합이라도 상관없다. 또한, 소프트웨어에 의해, 혹은 소프트웨어와의 조합에 의해 실시시키는 경우에는, 제어 계산기(110)에 입력되는 정보 혹은 연산 처리 중 및 처리 후의 각 정보는 그때마다 메모리(112)에 기억된다. 도 7에서는, 본 제2 실시 형태를 설명하기 위해 필요한 구성 부분에 대해서는 기재를 생략하고 있다. 묘화 장치(100)에 있어서, 통상 필요한 그 밖의 구성이 포함되어도 상관없는 것은 물론이다.
상술한 바와 같이, 전자 빔 묘화를 행하는 데 있어서, 우선 반도체 집적 회로의 레이아웃이 설계되고, 패턴 레이아웃이 정의된 레이아웃 데이터(설계 데이터)가 생성된다. 그리고 외부의 변환 장치에서 이러한 레이아웃 데이터가 변환되고, 묘화 장치(100)에 입력 가능한 묘화 데이터가 생성된다. 그리고 시료(101)에 소정의 패턴을 묘화하기 위한 묘화 데이터는, I/F 회로(114)를 통해 묘화 장치(100) 내에 입력되고, 기억부의 일례가 되는 자기 디스크 장치(140)에 저장된다.
도 8은 제2 실시 형태에 있어서의 패턴의 치수 오차 보정 방법의 주요부 공정을 나타내는 흐름도이다. 도 8에 있어서, 제2 실시 형태에 있어서의 묘화 방법은, 면적 밀도 산출 공정(S102), 치수 오차 산출 공정(S104), 치수 산출 공정(S106), 면적 밀도 산출 공정(S108), 치수 오차 산출 공정(S110), 치수 산출 공정(S112), 판정 공정(S114), 새로운 치수 산출 공정(S116), 리사이즈 처리 공정(S118) 및 묘화 공정(S122)이라고 하는 일련의 공정을 실시한다. 여기서, 면적 밀도 산출 공정(S102)으로부터 리사이즈 처리 공정(S118)까지는 도 2와 동일하다. 그리고 면적 밀도 산출 공정(S102)으로부터 리사이즈 처리 공정(S118)까지의 각 공정의 처리 내용은 제1 실시 형태와 동일하다. 단, 제어 계산기(30)를 제어 계산기(110)로 대체하고, 메모리(32)를 메모리(112)로 대체하고, 자기 디스크 장치(34)를 자기 디스크 장치(140)로 대체하고, 자기 디스크 장치(36)를 자기 디스크 장치(142)로 대체하고, I/F 회로(36)를 I/F 회로(114)로 대체하는 것은 물론이다.
그리고 제어 계산기(110)가 설계 치수와의 차가 허용 범위(Δ) 내가 될 때까지 보정 치수를 반복하여 다시 구한 후 얻어진 상술한 제2 치수(l1)로 리사이즈한 리사이즈 후의 묘화 데이터는 자기 디스크 장치(142)에 저장된다.
S122에 있어서, 묘화 공정으로서, 우선 묘화 제어부(120)는 로딩 효과에 의 한 치수 변동이 보정된 묘화 데이터를 자기 디스크 장치(142)로부터 판독하고, 입력한 묘화 데이터로 정의된 패턴 데이터를 복수단의 변환 후, 샷 데이터를 생성한다. 그리고 편향 제어 회로(130)에 샷 데이터가 출력된다. 편향 제어 회로(130)에서는, 예를 들어 편향기(208)에의 편향량을 나타내는 디지털 신호를 출력한다. 그리고 디지털 신호는 DAC(134)에서 아날로그 변환되고, 편향 전압으로 되어 편향기(208)에 인가된다. 또한, 편향 제어 회로(130)에서는, 예를 들어 편향기(205)에의 편향량을 나타내는 디지털 신호를 출력한다. 그리고 디지털 신호는 DAC(132)에서 아날로그 변환되고, 편향 전압으로 되어 편향기(205)에 인가된다. 그리고 묘화부(150)는 전자 빔(200)을 이용하여, 시료(101)에, 리사이즈되어 상술한 차분 ε가 허용 범위(Δ) 내에 들어가는 제2 치수(l1)의 패턴을 묘화한다. 묘화부(150)에서의 동작은 이하와 같이 된다.
전자총(201)으로부터 나온 전자 빔(200)은, 조명 렌즈(202)에 의해 직사각형 예를 들어 장방형의 구멍을 갖는 제1 애퍼쳐(203) 전체를 조명한다. 여기서, 전자 빔(200)을 우선 직사각형 예를 들어 장방형으로 성형한다. 그리고 제1 애퍼쳐(203)를 통과한 제1 애퍼쳐 이미지의 전자 빔(200)은, 투영 렌즈(204)에 의해 제2 애퍼쳐(206) 상에 투영된다. 이러한 제2 애퍼쳐(206) 상에서의 제1 애퍼쳐 이미지의 위치는 편향기(205)에 의해 편향 제어되고, 빔 형상과 치수를 변화시킬 수 있다. 그리고 제2 애퍼쳐(206)를 통과한 제2 애퍼쳐 이미지의 전자 빔(200)은, 대물 렌즈(207)에 의해 초점을 맞추고, 편향 제어 회로(130)에 제어된 편향기(208)에 의 해 편향되어 연속 이동하는 XY 스테이지(105) 상의 시료(101)의 원하는 위치에 조사된다.
이상과 같이, 제2 실시 형태에서는 보정 후의 면적 밀도를 기초로 하여 로딩 효과에 의한 치수 변동량을 산정할 수 있다. 그리고 설계 치수와의 차가 허용 범위(Δ) 내로 될 때까지 보정 치수를 반복하여 다시 구함으로써 고정밀도의 치수 보정을 행할 수 있다. 그 결과, 보다 고정밀도의 리사이즈 치수의 묘화 패턴을 묘화할 수 있다. 또한, 묘화 장치(100) 내에서 로딩 효과 보정을 위한 리사이즈를 행함으로써, 그 후단의 복수단의 변환과 함께 실시간으로 데이터 처리를 행할 수 있다. 그 결과, 외부에서 미리 로딩 효과 보정을 위한 리사이즈를 행하고 나서 묘화 장치(100) 내로 전송하는 경우보다도, 전체에서의 묘화 시간을 단축할 수 있다.
<제3 실시 형태>
제2 실시 형태에서는, 묘화 데이터로 정의된 패턴 치수를 리사이즈한 후에, 데이터 변환을 행하였지만 치수 보정의 방법은 이것에 한정되는 것은 아니다. 제3 실시 형태에서는, 조사량을 조정함으로써 로딩 효과에 의한 치수 오차를 보정하는 구성에 대해 설명한다.
도 9는 제3 실시 형태에 있어서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도이다. 도 9에 있어서, 전자 경통(102) 내에 블랭킹(BLK) 편향기(212) 및 BLK 애퍼쳐(214)가 추가된 점, 제어부(160)의 구성 요소로서 DAC(136)가 추가된 점, 제어 계산기(110) 내에 있어서 리사이즈 처리부(26) 대신에 치수 보정량 산출부(28)가 추가된 점, 묘화 제어부(120) 내에, 묘화 데이터 처리부(122), 조사량 취득부(124) 및 조사 시간 산출부(126)가 추가된 점 이외에는 도 7과 동일하다. 또한, 자기 디스크 장치(142) 내에는 로딩 효과를 보정하는 치수 보정량과 조사량의 상관 테이블이 저장되어 있다.
제어 계산기(110) 내에는, 제어 계산기(30)와 마찬가지로 면적 밀도 산출부(10, 16), 치수 오차 산출부(12, 18), 치수 산출부(14, 20, 24), 판정부(22) 및 치수 보정량 산출부(28)와 같은 각 기능을 갖고 있다. 제어 계산기(110)에서는, 면적 밀도 산출부(10, 16), 치수 오차 산출부(12, 18), 치수 산출부(14, 20, 24), 판정부(22) 및 치수 보정량 산출부(28)와 같은 각 기능의 처리를 소프트웨어에 의해 실시시킨다. 혹은, 면적 밀도 산출부(10, 16), 치수 오차 산출부(12, 18), 치수 산출부(14, 20, 24), 판정부(22) 및 치수 보정량 산출부(28)와 같은 각 기능은, 전기적인 회로에 의한 하드웨어에 의해 구성되어도 상관없다. 혹은, 전기적인 회로에 의한 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 실시시켜도 상관없다. 혹은, 이러한 하드웨어와 펌웨어의 조합이라도 상관없다. 또한, 소프트웨어에 의해, 혹은 소프트웨어와의 조합에 의해 실시시키는 경우에는, 제어 계산기(110)에 입력되는 정보 혹은 연산 처리 중 및 처리 후의 각 정보는 그때마다 메모리(112)에 기억된다.
또한, 묘화 제어부(120) 내에서는 묘화 데이터 처리부(122), 조사량 취득부(124) 및 조사 시간 산출부(126)와 같은 각 기능의 처리를 소프트웨어에 의해 실시시킨다. 혹은, 묘화 데이터 처리부(122), 조사량 취득부(124) 및 조사 시간 산출부(126)와 같은 각 기능은, 전기적인 회로에 의한 하드웨어에 의해 구성되어도 상관없다. 혹은, 전기적인 회로에 의한 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 실시시켜도 상관없다. 혹은, 이러한 하드웨어와 펌웨어의 조합이라도 상관없다. 또한, 소프트웨어에 의해, 혹은 소프트웨어와의 조합에 의해 실시시키는 경우에는, 묘화 제어부(120)에 입력되는 정보 혹은 연산 처리 중 및 처리 후의 각 정보는 그때마다 도시하지 않은 메모리에 기억된다.
도 9에서는 본 제3 실시 형태를 설명하기 위해 필요한 구성 부분에 대해서는 기재를 생략하고 있다. 묘화 장치(100)에 있어서, 통상 필요한 그 밖의 구성이 포함되어도 상관없는 것은 물론이다.
도 10은 제3 실시 형태에 있어서의 패턴의 치수 오차 보정 방법의 주요부 공정을 나타내는 흐름도이다. 도 10에 있어서, 제3 실시 형태에 있어서의 묘화 방법은, 면적 밀도 산출 공정(S102), 치수 오차 산출 공정(S104), 치수 산출 공정(S106), 면적 밀도 산출 공정(S108), 치수 오차 산출 공정(S110), 치수 산출 공정(S112), 판정 공정(S114), 새로운 치수 산출 공정(S116), 치수 보정량 산출 공정(S117), 조사량 산출 공정(S119), 조사 시간 산출 공정(S120) 및 묘화 공정(S122)이라고 하는 일련의 공정을 실시한다. 여기서, 면적 밀도 산출 공정(S102)으로부터 새로운 치수 산출 공정(S116)까지는 도 2와 동일하다. 또한, 리사이즈 처리 공정(S118) 대신에, 치수 보정량 산출 공정(S117), 조사량 취득 공정(S119) 및 조사 시간 산출 공정(S120)을 추가한 점 이외에는 도 8과 동일하다.
상술한 바와 같이, 치수 산출 공정(S106) 내지 새로운 치수 산출 공정(S116) 에서 설계 치수가 되는 제1 치수(l0)와 제3 치수(l2)의 차가 허용 범위(Δ) 내로 될 때까지 보정 치수를 반복하여 다시 구한다. 이에 의해, 최종적인 제2 치수(l1)를 얻을 수 있다.
S117로서, 치수 보정량 산출 공정으로서, 치수 보정량 산출부(28)는 설계 치수가 되는 제1 치수(l0)와 최종적인 제2 치수(l1)의 차를 산출한다. 이 차가 치수 보정량이 된다. 그리고 구한 치수 보정량은 자기 디스크 장치(142)에 저장된다. 제3 실시 형태에서는, 이 구한 치수 보정량을 기초로 하여 전자 빔(200)의 조사량을 조정함으로써 패턴의 치수를 보정한다.
우선, 묘화 제어부(120)는 자기 디스크 장치(140)로부터 묘화 데이터를 판독한다. 그리고 그 묘화 데이터는 묘화 데이터 처리부(122)에 의해, 입력한 묘화 데이터로 정의된 패턴 데이터가 복수단의 변환이 행해져 샷 데이터가 생성된다. 또한, 이러한 변환 처리와는 별도로, 로딩 효과에 기인하는 치수 변동을 보정하기 위한 연산이 이하의 각 단계에서 행해진다.
S119에 있어서, 조사량 취득 공정으로서, 조사량 취득부(124)는 메쉬 영역마다, 얻어진 치수 보정량을 자기 디스크 장치(142)로부터 판독하고, 판독된 치수 보정량만큼 패턴의 설계 치수를 보정한 조사량 D(x, y)를 취득한다. 조사량 취득부(124)는 자기 디스크 장치(142)로부터 상관 테이블을 판독하고, 얻어진 치수 보정량만큼 패턴의 설계 치수를 보정하는 조사량을 취득한다.
S120에 있어서, 조사 시간 산출 공정으로서 조사 시간 산출부(126)는 메쉬 영역마다, 얻어진 조사량 D(x, y)로 설정되어 있는 전류 밀도 J를 이용하여 조사 시간 t[=조사량 D(x, y)/전류 밀도 J]를 계산한다.
S122에 있어서, 묘화 공정으로서, 묘화 제어부(120)는 구한 조사 시간 t에서 시료(101)에의 빔 조사가 오프(OFF)가 되도록 편향 제어 회로(130)에 신호를 출력한다. 그리고 편향 제어 회로(130)에서는, 이러한 신호를 따라, 구한 조사 시간 t에 맞추어 전자 빔(200)을 편향하도록 DAC(136)를 통해 BLK 편향기(212)를 제어한다. 그리고 원하는 조사량 D(x, y)를 시료(101)에 조사한 후, BLK 편향기(212)에 의해 편향된 전자 빔(200)은 시료(101)에 도달하지 않도록 BLK 애퍼쳐(214)에 의해 차폐된다. 이와 같이 하여, 묘화부(150)는 치수 보정량을 보정한 조사량 D(x, y)로, 시료(101)에 전자 빔(200)을 조사한다. 한편, 설계 치수의 샷 치수 및 샷 위치는 이하와 같이 제어된다.
전자총(201)으로부터 나온 전자 빔(200) 중, BLK 애퍼쳐(214)를 통과한 전자 빔(200)은 조명 렌즈(202)에 의해 직사각형, 예를 들어 장방형의 구멍을 갖는 제1 애퍼쳐(203) 전체를 조명한다. 여기서, 전자 빔(200)을 우선 정방형으로 성형한다. 그리고 제1 애퍼쳐(203)를 통과한 제1 애퍼쳐 이미지의 전자 빔(200)은, 투영 렌즈(204)에 의해 제2 애퍼쳐(206) 상에 투영된다. 이러한 제2 애퍼쳐(206) 상에서의 제1 애퍼쳐 이미지의 위치는, 편향기(205)에 의해 제어되어 빔 형상과 치수를 변화시킬 수 있다. 그리고 제2 애퍼쳐(206)를 통과한 제2 애퍼쳐 이미지의 전자 빔(200)은, 대물 렌즈(207)에 의해 초점을 맞추고 편향기(208)에 의해 편향되어 이동 가능하게 배치된 XY 스테이지(105) 상의 시료(101)의 원하는 위치에 조사된다. 이상과 같이 하여, 묘화부(150)는 조사량을 보정함으로써 전자 빔(200)을 이용하여 시료(101) 상에 상술한 차분 ε가 허용 범위(Δ) 내에 들어가는 제2 치수(l1)의 패턴을 묘화한다.
이상과 같이, 제3 실시 형태에서는 제2 실시 형태와 마찬가지로 보정 후의 면적 밀도를 기초로 하여 로딩 효과에 의한 치수 변동량을 산정할 수 있다. 그리고 설계 치수와의 차가 허용 범위 내로 될 때까지 보정량을 반복하여 다시 구함으로써 고정밀도의 치수 보정량을 얻을 수 있다. 그 결과, 조사량의 조정에 의해 고정밀도로 치수 보정된 묘화 패턴을 묘화할 수 있다.
이상, 구체예를 참조하면서 실시 형태에 대해 설명하였다. 그러나 본 발명은 이들 구체예에 한정되는 것은 아니다.
또한, 장치 구성이나 제어 방법 등, 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않은 부분 등에 대해서는 기재를 생략하였지만, 필요해지는 장치 구성이나 제어 방법을 적절하게 선택하여 이용할 수 있다. 예를 들어, 묘화 장치(100)를 제어하는 제어부 구성에 대해서는 기재를 생략하였지만, 필요해지는 제어부 구성을 적절하게 선택하여 이용하는 것은 물론이다.
그 밖에, 본 발명의 요소를 구비하고, 당업자가 적절하게 설계 변경할 수 있는 모든 하전 입자 빔 묘화 장치, 패턴의 치수 오차 보정 장치 및 패턴의 치수 오차 보정 방법은 본 발명의 범위에 포함된다.
추가적인 이점 및 변경들은 해당 기술 분야의 숙련자들에게 용이하게 인지될 것이다. 따라서, 보다 넓은 관점에서의 본 발명은 본 명세서에 도시되고 설명된 특정 설명 및 대표적인 실시예에 한정되지 않는다. 따라서, 첨부된 청구범위 및 그와 균등물에 의해 한정된 일반적인 본 발명의 개념의 기술 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경들이 이루어질 수도 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 있어서의 패턴의 치수 오차 보정 장치의 구성을 도시하는 개념도.
도 2는 제1 실시 형태에 있어서의 패턴의 치수 오차 보정 방법의 주요부 공정을 나타내는 흐름도.
도 3은 제1 실시 형태에 있어서의 묘화 영역과 패턴의 일례를 도시하는 도면.
도 4는 제1 실시 형태에 있어서의 묘화 영역과 보정 후의 패턴의 일례를 도시하는 도면.
도 5는 제1 실시 형태에 있어서의 묘화 영역과 보정 전후의 패턴과 보정 후의 패턴으로 묘화한 경우의 로딩 효과에 의한 치수 변동 후의 패턴의 일례를 도시하는 도면.
도 6은 제1 실시 형태에 있어서의 묘화 영역과 반복 연산을 행한 후의 보정 전후의 패턴과 보정 후의 패턴으로 묘화한 경우의 로딩 효과에 의한 치수 변동 후의 패턴의 일례를 도시하는 도면.
도 7은 제2 실시 형태에 있어서의 묘화 장치의 구성을 도시하는 개념도.
도 8은 제2 실시 형태에 있어서의 패턴의 치수 오차 보정 방법의 주요부 공정을 나타내는 흐름도.
도 9는 제3 실시 형태에 있어서의 묘화 장치의 구성을 도시하는 개념도.
도 10은 제3 실시 형태에 있어서의 패턴의 치수 오차 보정 방법의 주요부 공 정을 나타내는 흐름도.
도 11은 가변 성형형 전자선 묘화 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 면적 밀도 산출부
12 : 치수 오차 산출부
14 : 치수 산출부
22 : 판정부
28 : 치수 보정량 산출부
30 : 제어 계산기
32 : 메모리
34 : 자기 디스크 장치
38 : 인터페이스 회로
100 : 묘화 장치
101 : 시료
120 : 묘화 제어부
200 : 전자 빔
202 : 조명 렌즈
205 : 편향기
300 : 리사이즈 장치

Claims (5)

  1. 소정의 영역 내의 제1 치수의 패턴이 차지하는 제1 면적 밀도를 산출하는 제1 면적 밀도 산출부와,
    상기 제1 면적 밀도를 기초로 하여, 로딩 효과에 의해 발생하는 제1 치수 오차를 산출하는 제1 치수 오차 산출부와,
    상기 제1 치수로부터 상기 제1 치수 오차가 보정된 패턴의 제2 치수를 산출하는 제1 치수 산출부와,
    상기 소정의 영역 내의 제2 치수의 패턴이 차지하는 제2 면적 밀도를 산출하는 제2 면적 밀도 산출부와,
    상기 제2 면적 밀도를 기초로 하여, 로딩 효과에 의해 발생하는 제2 치수 오차를 산출하는 제2 치수 오차 산출부와,
    상기 제2 치수에 상기 제2 치수 오차를 가산한 제3 치수를 산출하는 제2 치수 산출부와,
    상기 제1 치수와 상기 제3 치수의 차분이 소정의 범위 내인지 여부를 판정하는 판정부와,
    하전 입자 빔을 이용하여, 시료에, 상기 차분이 상기 소정의 범위 내에 들어가는 상기 제2 치수의 패턴을 묘화하는 묘화부를 구비한 것을 특징으로 하는, 하전 입자 빔 묘화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 치수에 상기 차분을 가산한 제4 치수를 새로운 상기 제2 치수로서 산출하는 제3 치수 산출부를 더 구비한 것을 특징으로 하는, 하전 입자 빔 묘화 장치.
  3. 소정의 영역 내의 제1 치수의 패턴이 차지하는 제1 면적 밀도를 산출하는 제1 면적 밀도 산출부와,
    상기 제1 면적 밀도를 기초로 하여, 로딩 효과에 의해 발생하는 제1 치수 오차를 산출하는 제1 치수 오차 산출부와,
    상기 제1 치수로부터 상기 제1 치수 오차가 보정된 패턴의 제2 치수를 산출하는 제1 치수 산출부와,
    상기 소정의 영역 내의 제2 치수의 패턴이 차지하는 제2 면적 밀도를 산출하는 제2 면적 밀도 산출부와,
    상기 제2 면적 밀도를 기초로 하여, 로딩 효과에 의해 발생하는 제2 치수 오차를 산출하는 제2 치수 오차 산출부와,
    상기 제2 치수에 상기 제2 치수 오차를 가산한 제3 치수를 산출하는 제2 치수 산출부와,
    상기 제1 치수와 상기 제3 치수의 차분이 소정의 범위 내인지 여부를 판정하는 판정부와,
    상기 차분이 상기 소정의 범위 내에 들어가는 상기 제2 치수의 패턴을 출력하는 출력부를 구비한 것을 특징으로 하는, 패턴의 치수 오차 보정 장치.
  4. 소정의 영역 내의 제1 치수의 패턴이 차지하는 제1 면적 밀도를 산출하는 공정과,
    상기 제1 면적 밀도를 기초로 하여, 로딩 효과에 의해 발생하는 제1 치수 오차를 산출하는 공정과,
    상기 제1 치수로부터 상기 제1 치수 오차가 보정된 패턴의 제2 치수를 산출하는 공정과,
    상기 소정의 영역 내의 제2 치수의 패턴이 차지하는 제2 면적 밀도를 산출하는 공정과,
    상기 제2 면적 밀도를 기초로 하여, 로딩 효과에 의해 발생하는 제2 치수 오차를 산출하는 공정과,
    상기 제2 치수에 상기 제2 치수 오차를 가산한 제3 치수를 산출하는 공정과,
    상기 제1 치수와 상기 제3 치수의 차분이 소정의 범위 내인지 여부를 판정하고, 상기 차분이 상기 소정의 범위 내에 들어가는 경우에 상기 제2 치수의 패턴을 출력하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는, 패턴의 치수 오차 보정 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 차분이 상기 소정의 범위 내로부터 벗어나는 경우에, 상기 제2 치수에 상기 차분을 가산한 제4 치수를 산출하는 공정과,
    상기 소정의 영역 내의 상기 제4 치수의 패턴이 차지하는 제3 면적 밀도를 산출하는 공정과,
    상기 제3 면적 밀도를 기초로 하여, 로딩 효과에 의해 발생하는 제3 치수 오차를 산출하는 공정과,
    상기 제4 치수에 상기 제3 치수 오차를 가산한 제5 치수를 산출하는 공정과,
    상기 제1 치수와 상기 제5 치수의 제2 차분이 상기 소정의 범위 내인지 여부를 판정하고, 상기 제2 차분이 상기 소정의 범위 내에 들어가는 경우에 상기 제4 치수의 패턴을 출력하는 공정을 더 구비한 것을 특징으로 하는, 패턴의 치수 오차 보정 방법.
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