KR20090101117A - 하전 입자 빔 묘화 장치의 교정용 기판 및 묘화 방법 - Google Patents

하전 입자 빔 묘화 장치의 교정용 기판 및 묘화 방법 Download PDF

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Abstract

하전 입자 빔 묘화 장치의 교정용 기판은, 산화 실리콘(SiO2)재보다도 저열팽창재를 사용한 기판 본체와, 상기 기판 위에 배치된 제1 도전막과, 상기 제1 도전막 위에 선택적으로 배치되고, 상기 제1 도전막보다도 반사율이 큰 제2 도전막을 구비한 하전 입자 빔 묘화 장치의 교정용 기판으로서, 상기 교정용 기판의 이면은 상기 저열팽창재가 노출되어 있는 것을 특징으로 한다.
산화 실리콘재, 도전막, 저열팽창재, 반사율, 기판 본체

Description

하전 입자 빔 묘화 장치의 교정용 기판 및 묘화 방법 {CORRECTING SUBSTRATE OF CHARGED PARTICLE BEAM WRITING APPARATUS AND WRITING METHOD}
<관련 출원>
본 출원은 2008년 3월 21일 출원된 일본 특허 출원 번호 제2008-073538호에 기초한 것으로 그 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 참조로서 본 명세서에 원용된다.
본 발명은, 하전 입자 빔 묘화 장치의 교정용 기판에 관한 것으로, 예를 들어 전자 빔을 사용하여 시료에 패턴을 묘화하는 묘화 장치의 스테이지 위치를 보정하는 교정용 기판에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 미세화의 진전을 담당하는 리소그래피 기술은 반도체 제조 프로세스 중에서도 유일한 패턴을 생성하는 매우 중요한 프로세스이다. 최근, LSI의 고집적화에 수반하여 반도체 디바이스에 요구되는 회로선 폭은 해마다 미세화되고 있다. 이들 반도체 디바이스에 원하는 회로 패턴을 형성하기 위해서는 고정밀도의 원화 패턴(레티클 혹은 마스크라고도 한다)이 필요하게 된다. 여기서, 전자선(전자 빔) 묘화 기술은 본질적으로 우수한 해상성을 갖고 있어, 고정밀도의 원화 패턴의 생산에 사용된다.
도 12는 종래의 가변 성형형 전자선 묘화 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
가변 성형형 전자선(EB: Electron beam) 묘화 장치의 동작을 이하에 설명한다. 제1 애퍼쳐(410)에는 전자선(330)을 성형하기 위한 직사각형, 예를 들어 직사각형의 개구(411)가 형성되어 있다. 또한, 제2 애퍼쳐(420)에는, 제1 애퍼쳐(410)의 개구(411)를 통과한 전자선(330)을 원하는 직사각형 형상으로 성형하기 위한 가변 성형 개구(421)가 형성되어 있다. 하전 입자 소스(430)로부터 조사되어, 제1 애퍼쳐(410)의 개구(411)를 통과한 전자선(330)은 편향기에 의해 편향되어, 제2 애퍼쳐(420)의 가변 성형 개구(421)의 일부를 통과하여 소정의 일방향(예를 들어, X 방향으로 한다)으로 연속적으로 이동하는 스테이지 위에 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 직사각형 형상이, X 방향으로 연속적으로 이동하는 스테이지 위에 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, 임의의 형상을 작성하는 방식을 가변 성형 방식이라고 한다(예를 들어, 일본 특허 출원 공개2007-294562호 공보 참조).
여기서, 전자 빔 묘화 장치에서는 마스크 기판 등의 시료를 재치하는 스테이지의 위치를, 예를 들어 레이저 간섭계를 사용한 측정 장치로 측정하여 빔 조사 위치를 판단하고 있다. 그 때, 스테이지 위에는 이러한 레이저를 반사하는 미러가 배치된다. 시간의 경과와 함께 이러한 미러의 왜곡 등이 변화되어 글로벌한 묘화 위치에 오차가 발생할 경우가 있다. 그 때문에, 전자 빔 묘화 장치에서는 규칙적으로 패턴을 배치한 교정용 기판을 사용하여 미러의 왜곡 등으로부터 발생하는 위치 오차를 보정하는 처리가 행해진다. 종래, 교정용 기판으로서 산화 실리콘(SiO2)으로 형성된 글래스 기판 위에 금속막을 증착하고, 글로벌 위치 오차 보정용의 패턴 부분에 대하여 금속막을 완전하게 벗겨낸 것을 사용하고 있었다. 그 때문에, 금속막이 벗겨내어진 패턴 부분에서는 글래스면이 노출된 상태로 되어 있었다. 이 교정용 기판에 전자 빔을 조사하여 그 반사 전자를 검출함으로써 패턴 위치를 측정하여 오차를 보정하는 처리가 행해지고 있었다. 그러나, 이러한 교정용 기판을 사용하여 전자선 스캔을 행하면 노출된 글래스 기판에 전자의 대전이 일어나기 때문에 예기하지 못한 측정 오차가 발생되어 버리거나 문제가 있었다.
또한, 교정용 기판으로서, 상술한 패턴 부분에 대하여 금속막을 완전하게 벗겨내지 않고 금속막이 약간 남도록 벗겨낸 것도 사용되고 있다. 이렇게 금속막이 약간 남도록 형성된 교정용 기판을 사용하여 전자선 스캔을 행하면 전자의 대전은 회피할 수 있다. 그러나, 패턴 부분과 그 밖의 부분에서 전자선의 반사율이 동일한 금속인 상태이기 때문에, 패턴의 단차만으로 콘트라스트가 결정된다. 그 때문에, 위치 분해능이 양호하게 되지 않아 고정밀도의 측정이 곤란해져 버린다.
또한, 어느 교정용 기판에 있어서도, 전자선 조사에 의한 글래스 기판의 발열에 의해 기판 자체가 열팽창되어 그것에 의한 오차도 발생시키고 있었다.
이상과 같이, 전자의 대전이나 콘트라스트의 저하 등의 문제가 발생하였다. 또한, 글래스 기판의 열팽창에 의한 위치 오차도 문제되고 있었다. 최근의 패턴의 미세화에 수반하여, 이들 문제를 해결하여 고정밀도의 위치 보정을 행하기 위한 교정용 기판의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은, 고정밀도의 위치 보정을 행하는 것이 가능한 교정용 기판 및 묘화 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태의 하전 입자 빔 묘화 장치의 교정용 기판은,
산화 실리콘(SiO2)재보다도 저열팽창재를 사용한 기판 본체와,
상기 기판 위에 배치된 제1 도전막과,
상기 제1 도전막 위에 선택적으로 배치되고, 상기 제1 도전막보다도 반사율이 큰 제2 도전막을 구비한 하전 입자 빔 묘화 장치의 교정용 기판으로서,
상기 교정용 기판의 이면은 상기 저열팽창재가 노출되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 형태의 묘화 방법은,
하전 입자 빔을 사용하여, 반사율이 서로 다른 2층의 막이 형성된 교정용 기판 위를 주사하여 상기 교정용 기판으로부터 반사된 반사 전자를 검출하고,
검출된 결과를 사용하여 상기 하전 입자 빔의 조사 위치의 오차를 교정하고,
조사 위치가 교정된 상기 하전 입자 빔을 사용하여 시료에 패턴을 묘화하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 고정밀도의 위치 보정을 행하는 것이 가능한 교정용 기판 및 묘화 방법을 제공할 수 있다.
이하, 실시 형태에서는 하전 입자 빔의 일례로서, 전자 빔을 사용한 구성에 대해 설명한다. 단, 하전 입자 빔은 전자 빔에 한정하는 것이 아니라, 이온 빔 등의 다른 하전 입자를 사용한 빔이어도 상관없다.
제1 실시 형태.
도 1은 제1 실시 형태에 있어서의 전자 빔 묘화 장치의 교정용 기판의 구성을 도시하는 개념도이다. 도 2는, 도 1의 전자 빔 묘화 장치의 교정용 기판의 단면을 도시하는 개념도이다. 전자 빔 묘화 장치의 교정용 기판(10)은 기판 본체(12)와 도전막(14, 16)을 구비하고 있다. 기판 본체(12) 위에 도전막(14)(제1 도전막)이 배치되어 있다. 그리고, 도전막(14) 위에 도전막(16)(제2 도전막)이 선택적으로 배치된다. 도전막(16)에는 규칙적으로 배치된 도전막(14)까지 관통하는 복수의 개구부(20)가 형성된다. 복수의 개구부(20)는, 기판 표면에 편재되지 않도록 전체에 대략 균일하게 배치되면 바람직하다. 이러한 복수의 개구부(20)가 패턴으로 되어 각 위치를 측정함으로써 전자 빔 묘화 장치의 스테이지 위치의 보정을 행할 수 있다. 각 개구부(20)의 저면은 도전막(14)이 되기 때문에, 전자선을 조사해도 전자의 대전을 회피할 수 있다. 그 때문에, 전자의 대전에 의한 예기하지 못한 오차가 발생하는 일이 없다. 예를 들어, 접지시킨 핀을 교정용 기판(10)의 상면측으로부터 도전막(14) 혹은 도전막(16)에 접촉시킴으로써 교정용 기판(10)과 어스 부재를 접속하면 된다.
도전막(16)은 도전막(14)보다도 반사율이 큰 재료를 사용하면 바람직하다. 도전막(16)의 재료로서, 예를 들어 원자 번호 73 이상의 원자를 사용하면 바람직하다. 원자 번호 73 이상의 원자를 사용함으로써 전자선의 반사율을 도전막(14)보다도 크게 할 수 있다. 또한, 도전막(16)의 재료로서, 기판 본체(12)와 동일 정도로 융점이 높은 재료를 사용하면 바람직하다. 융점이 높은 재료를 사용함으로써, 전자선을 조사했을 때에 녹지 않도록 할 수 있다. 예를 들어, 1000℃ 이상의 재료가 바람직하다. 또한, 도전막(16)의 재료로서, 보다 단단하고 부식되기 어려운 재료가 바람직하다. 상술한 바와 같이, 교정용 기판은 몇번이나 사용되며, 또한 표면은 약액 세정에 노출되기 때문에, 단단하고 부식되기 어려운 재료를 사용함으로써 막의 마모나 변형을 억제할 수 있다. 이러한 조건을 만족시키는 재료로서, 예를 들어 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 플래티늄(Pt) 및 그들의 화합물을 사용할 수 있다.
도전막(14)은 도전막(16)보다도 전자선의 반사율이 작은 재료를 사용하면 바 람직하다. 도전막(14)의 재료로서, 예를 들어 원자 번호 73보다 작은 원자를 사용하면 바람직하다. 원자 번호 73보다 작은 원자를 사용함으로써 전자선의 반사율을 도전막(16)보다도 작게 할 수 있다. 또한, 도전막(14)의 재료로서, 기판 본체(12)와 동일 정도로 융점이 높은 재료를 사용하면 바람직하다. 융점이 높은 재료를 사용함으로써, 전자선을 조사했을 때에 녹지 않도록 할 수 있다. 예를 들어, 1000℃ 이상의 재료가 바람직하다. 또한, 도전막(14)의 재료로서, 보다 단단하고 부식되기 어려운 재료가 바람직하다. 교정용 기판은 몇번이나 사용되며, 또한 표면은 약액 세정에 노출되기 때문에, 단단하고 부식되기 어려운 재료를 사용함으로써 막의 마모나 변형을 억제할 수 있다. 이러한 조건을 충족하는 재료로서, 예를 들어 크롬(Cr), 티탄(Ti), 바나듐(V) 및 그들의 화합물을 사용할 수 있다.
단, 도전막(14, 16)의 재료는, 상술한 금속 함유 재료에 한정되는 것이 아니라, 반사율이 다른 도전막이면 된다.
이상과 같이, 개구부(20)의 외측 표면과 개구부(20)의 저면에 반사율이 서로 다른 복수의 도전막(14, 16)을 배치함으로써 전자선 스캔을 행할 때에 검출되는 신호의 콘트라스트를 크게 할 수 있다. 따라서, 패턴의 위치를 고정밀도로 측정할 수 있다.
기판 본체(12)는 산화 실리콘(SiO2)재보다도 저열팽창재를 사용하면 바람직하다. 종래의 교정용 기판은, SiO2재의 글래스 기판을 사용하고 있었다. 이 글래스 기판은 열팽창 계수가 약 1ppm/℃이며, 후술하는 전자선 스캔을 행하면 전자선 조사에 의한 발열에 의해 기판 자체가 열팽창되어, 그것에 의한 오차도 발생시켰다. 이에 대해, 제1 실시 형태에 있어서의 기판 본체(12)는 산화 실리콘(SiO2)재보다도 저열팽창재를 사용한다. 예를 들어, SiO2재에 Ti를 도핑함으로써 저열팽창 기판을 형성하면 된다. 이에 의해, 기판 본체(12)의 열팽창 계수는, 예를 들어 0±30ppb/℃로 억제할 수 있다. 이렇게 열팽창 계수가 작은 재료를 사용함으로써 전자선 스캔을 행했을 때의 열팽창에 의한 위치 오차를 억제할 수 있다.
여기서, 교정용 기판(10)의 이면은, 예를 들어 도전 재료 등의 막으로 코팅하지 않고, 기판 본체(12)의 재료인 저열팽창재 자체를 노출시키고 있다. 실묘화를 행할 때에 묘화 장치 내에서는 3점 지지에 의해 묘화 대상이 되는 마스크 기판 등의 시료를 지지한다. 이렇게 시료는 3개의 핀 형상의 지지 부재 위에 놓여져 있다. 따라서, 묘화 장치로 시료에 패턴을 묘화할 때, 시료를 배치하는 스테이지의 이동에 의해 시료가 미끄러져 위치가 어긋나 버리는 일도 있을 수 있다. 이러한 미끄러짐에 기인하는 위치 어긋남도 발생할 수 있다. 시료의 이면은, 다른 재료로 코팅되어 있지 않은 글래스 기판 자체이므로 교정용 기판(10)도 실묘화에 사용하는 시료와 가능한 한 동일한 조건으로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 제1 실시 형태에서는 교정용 기판(10)의 이면은 다른 재료로 코팅하지 않고, 기판 본체(12)의 재료인 저열팽창재 자체를 노출시킴으로써 시료의 미끄러짐에 의한 위치 어긋남도 동시에 관측할 수 있다.
이상과 같이, 제1 실시 형태에 따르면 교정용 기판(10)의 열팽창에 의한 위 치 오차를 억제하는 동시에, 전자의 대전이나 콘트라스트의 저하를 회피할 수 있다. 그 결과, 이러한 교정용 기판(10)을 사용하여 고정밀도의 위치 보정을 행할 수 있다.
도 3은 제1 실시 형태에 있어서의 묘화 장치의 구성을 도시하는 개념도이다. 도 3에 있어서, 묘화 장치(100)는 하전 입자 빔 묘화 장치의 일례이다. 묘화 장치(100)는 묘화부(150)와 제어부(160)를 구비하고 있다. 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), 편향기(208) 및 검출기(209)를 갖고 있다. 그리고, 묘화실(103) 내에는 XY 스테이지(105)가 배치된다. XY 스테이지(105) 위에는 레이저 측정용의 미러(210)가 배치된다. 또한, XY 스테이지(105) 위에는 교정용 기판(10)이 재치된다. 여기서, 묘화 대상이 되는 기판으로서, 예를 들어 반도체 장치가 형성되는 웨이퍼나 웨이퍼에 패턴을 전사하는 노광용의 마스크가 포함된다. 또한, 이 마스크는, 예를 들어 아직 아무것도 패턴이 형성되어 있지 않은 마스크 블랭크스가 포함된다. 제어부(160)는 묘화 데이터 처리부(110), 편향 제어 회로(120), 디지털·아날로그 변환기(DAC)(122), 앰프(124), 제어 계산기(130), 레이저 측정 장치(132) 및 검출기(209)용의 앰프(140)를 갖고 있다. 도 3에서는, 제1 실시 형태를 설명하기 위하여 필요한 구성이 기재되어 있을 뿐이며, 그 밖의 구성이 배치되어도 상관없는 것은 말할 필요도 없다.
묘화 대상 기판에 패턴을 묘화할 때는, 우선 묘화 데이터 처리부(110)에 의 해 입력한 묘화 데이터를 복수단의 변환 처리를 행하여 샷 데이터를 작성한다. 그리고, 샷 데이터는 편향 제어 회로(120)에 출력된다. 편향 제어 회로(120)로부터는 편향기(208)를 원하는 위치로 편향하기 위한 디지털 신호가 출력된다. 디지털 신호는, DAC(122)에 의해 아날로그 전압으로 변환되어, 앰프(124)에 의해 증폭된 후, 편향기(208)에 인가된다.
묘화 대상 기판에 패턴을 묘화할 때는 묘화부(150)는, 이하와 같이 동작한다. 전자총(201)으로부터 나온 전자 빔(200)은 조명 렌즈(202)에 의해 직사각형, 예를 들어 직사각형의 구멍을 갖는 제1 애퍼쳐(203) 전체를 조명한다. 여기서, 전자 빔(200)을 우선 직사각형, 예를 들어 직사각형으로 성형한다. 그리고, 제1 애퍼쳐(203)를 통과한 제1 애퍼쳐상의 전자 빔(200)은 투영 렌즈(204)에 의해 제2 애퍼쳐(206) 위에 투영된다. 이러한 제2 애퍼쳐(206) 위에서의 제1 애퍼쳐상의 위치는 편향기(205)에 의해 편향 제어되어 빔 형상과 치수를 변화시킬 수 있다. 그리고, 제2 애퍼쳐(206)를 통과한 제2 애퍼쳐상의 전자 빔(200)은, 대물 렌즈(207)에 의해 초점을 맞추고, 편향 제어 회로(120)에 의해 제어된 편향기(208)에 의해 편향되어, 연속 이동하는 XY 스테이지(105) 위의 묘화 대상 기판의 원하는 위치에 조사된다. XY 스테이지(105)의 위치는 레이저 측정 장치(132)로부터 조사되는 레이저광을 미러(210)가 반사시켜 그 반사광을 레이저 측정 장치(132)가 수광함으로써 측정할 수 있다. 이와 같이, 묘화 장치(100)는 전자 빔(200)을 사용하여 묘화 대상 기판에 패턴을 묘화한다. 이 묘화 위치를 고정밀도로 보정하기 위해 교정용 기판(10)을 사용하여 각 개구부(20)의 위치를 측정한다.
상술한 바와 같이, 시간의 경과와 함께 미러의 왜곡 등으로부터 발생하는 묘화 위치의 오차를 보정하기 위해 교정용 기판(10)을 사용하여 각 개구부(20)의 위치를 측정한다. 측정 방법을 이하에 설명한다. XY 스테이지(105) 위에 교정용 기판(10)이 재치된 상태로 전자총(201)으로부터 전자 빔(200)을 조사한다. 여기서는, 전자 빔을 성형할 필요가 없으므로 제1 애퍼쳐(203)와 제2 애퍼쳐(206)는 광축의 중심에 개구가 오도록 배치하면 된다. 그리고, 제1 애퍼쳐(203)와 제2 애퍼쳐(206)를 통과한 전자 빔은 편향 제어 회로(120)에 의해 제어된 편향기(208)에 의해 편향되어, 교정용 기판(10) 위를 스캔한다. 그리고, 교정용 기판(10)의 표면으로부터 반사된 반사 전자는 검출기(209)에 의해 검출되어, 앰프(140)를 통하여 제어 계산기(130)에 출력된다. 편향기(208)의 편향 영역을 초과하는 개구부를 스캔할 때는 XY 스테이지(105)를 이동시킴으로써 위치를 조정하면 된다.
도 4의 (A)와 도 4의 (B)는 제1 실시 형태에 있어서의 위치 보정의 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 4의 (A)에는 측정점을 기판의 좌표 그리드 위에 표시한 형태가 도시되어 있다. 제1 실시 형태에서는 반사율이 다른 도전막(14, 16)으로부터 반사된 전자를 검출하고 있으므로, 콘트라스트가 커서 고정밀도로 위치를 측정할 수 있다. 또한, 도전막(14, 16)이 교정용 기판의 표면을 차지하고 있으므로 전자의 대전에 의한 측정 오차도 회피할 수 있다. 또한, 저열팽창재를 사용하고 있으므로 기판 본체(12)의 열팽창에 의한 측정 오차도 무시할 수 있다. 이와 같이 하여 얻어진 측정점을 다항식으로 근사(피팅)함으로써 도 4의 (B)에 도시하는 위치 오차 맵을 얻을 수 있다. 기판 표면의 각 위치에 있어서의 X 방향의 위치 오 차ΔXij와 Y 방향의 위치 오차ΔYij은, 예를 들어 이하에 나타내는 2변수 3차 다항식1과 식2로 근사시킬 수 있다.
Figure 112009016798958-PAT00001
Figure 112009016798958-PAT00002
제어 계산기(130)는 연산에 의해 얻어진 계수 A0 내지 A9와 B0 내지 B9를 편향 제어 회로(120)에 설정한다. 그리고, 편향 제어 회로(120)는 묘화 대상 기판에 묘화할 때에 묘화 위치의 각 좌표에 대하여 수학식 1과 수학식 2로 구해지는 X 방향의 위치 오차ΔXij와 Y 방향의 위치 오차ΔYij를 보정한 위치로 전자 빔(200)을 편향되도록 제어한다. 이에 의해, 미러(210)의 왜곡 등에 의한 글로벌한 위치 오차를 보정할 수 있다. 또한, 도전막(16) 위에 규칙적으로 배치된 개구부(20)가 갖는 개구부 좌표의 제작 오차분은 미리 측정하여 계수 A0 내지 A9와 B0 내지 B9로의 기여를 제외해 두는 것은 말할 것도 없다.
그러나, 이 오차는, 시간 경과에 수반하여 변화되기 때문에, 주기적으로 교정용 기판(10)을 사용하여 패턴 위치를 측정하여 이 오차를 보정하기 위한 계수를 구할 필요가 있다. 예를 들어, 1주간에 1회의 주기로 행하면 바람직하다.
도 5의 (A)와 도 5의 (B)는 제1 실시 형태에 있어서의 위치 오차의 변화의 일례를 도시하는 도면이다. 도 5의 (B)에는 교정용 기판(10)을 사용하여 전회 측정했을 때에 얻어진 오차 맵을 도시하고 있다. 한편, 도 5의 (A)에는 교정용 기판(10)을 사용하여 그 다음에 측정했을 때에 얻어진 오차 맵을 도시하고 있다. 도 5의 (A)와 도 5의 (B)에 도시한 바와 같이, 시간의 경과와 함께 오차가 변화되고 있는 모습을 알 수 있다. 제어 계산기(130)는 연산에 의해 얻어진 금회의 계수 A0 내지 A9와 B0 내지 B9와, 전회 얻어진 계수 A'0 내지 A'9와 B'0 내지 B'9 각각의 차분을 연산한다. 그리고, 연산된 계수의 차분 dA0 내지 dA9와 dB0 내지 dB9를 편향 제어 회로(120)로 송신한다. 그리고, 편향 제어 회로(120)는 묘화 대상 기판에 묘화할 때에 묘화 위치의 각 좌표에 대하여 수학식1과 수학식2의 각 계수에 대응하는 차분 dA0 내지 dA9와 dB0 내지 dB9를 가산함으로써 보정한 계수를 수학식1과 수학식2에 적용한다. 이렇게 계수가 보정된 수학식1과 수학식2로 구해지는 X 방향의 위치 오차 ΔXij와 Y 방향의 위치 오차 ΔYij를 보정한 위치로 전자 빔(200)을 편향되도록 제어한다. 이에 의해, 시간 경과에 따라 변화된 미러(210)의 왜곡 등에 의한 글로벌한 위치 오차를 보정할 수 있다. 이와 같이, 전회와 금회의 「차분」을 취함으로써, 가령 제작한 교정용 기판(10) 위의 패턴 위치가 디자인 좌표 그리드대로 정연하게 배치되어 있지 않은 경우나, 기판 본체(12)의 종류가 통상의 묘화 대상 기 판과 다른 것에 의한 지지 휘어짐 등의 차이가 패턴의 위치 오차에 다른 영향을 미치는 경우에도 이들 계통 오차분을 캔슬할 수 있다. 따라서, 시간이 경유한 변화분의 교정에는 특히 바람직하다.
여기서, 상술한 예에서는 묘화 장치(100)의 구동 후에 발생한 빔 조사 위치의 오차를 교정하는 경우에 대하여 설명했으나, 교정용 기판(10)의 이용의 방법은 이것에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 묘화 장치(100)의 구동 시에 묘화 위치 정밀도의 왜곡을 교정하는 경우에도 사용할 수 있다. 종래의 교정용 기판은 반사율의 차가 작아 콘트라스트를 충분히 얻을 수 없었기 때문에 고정밀도로 오차를 측정하는 것이 곤란했다. 그 때문에, 묘화 장치의 구동 시의 왜곡은 일반적으로 복수의 마스크 블랭크스를 묘화 장치에 의해 실제로 테스트 패턴을 묘화하고, 얻어진 테스트 패턴의 위치를 다른 측정기로 측정함으로써 빔 조사 위치의 오차를 측정하였다. 그리고, 복수의 결과를 평균한 오차를 보정하도록 빔 조사 위치의 오차를 교정하였다. 그 때문에, 위치 보정 파라미터의 결정까지 복수의 마스크 묘화와 각각의 위치 측정을 행할 필요가 있기 때문에 시간과 비용이 대폭 필요하였다.
도 6a 내지 도 6c는 3개의 테스트 패턴의 각 위치 오차의 모습의 일례를 도시하는 도면이다. 도 6a 내지 도 6c에 도시하는 3예의 어느 테스트 패턴에 있어서도 국소적으로 오차가 커지는 개소가, 예를 들어 3개소에 발생하는 것을 알 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는, 도 6a 내지 도 6c에 도시하는 3예 중 2예에 관하여 차분한 경우의 각 맵을 도시하는 도면이다. 도 7a에서는, 도 6a에 도시하는 오차 데 이터로부터 도 6c에 도시하는 오차 데이터를 차분한 경우의 맵을 도시하고 있다. 도 7b에서는, 도 6b에 도시하는 오차 데이터로부터 도 6a에 도시하는 오차 데이터를 차분한 경우의 맵을 도시하고 있다. 도 7c에서는, 도 6c에 도시하는 오차 데이터로부터 도 6b에 도시하는 오차 데이터를 차분한 경우의 맵을 도시하고 있다. 도 7a 내지 도 7c에 도시하는 맵에서는 모두 상술한 국소적인 큰 오차에 대해서는 개선된다. 묘화 장치(100)에 있어서 위치 보정은 이러한 국소적인 큰 오차가 개선되도록 보정량이 설정된다.
그러나, 복수의 마스크 블랭크스를 묘화 장치(100)에서 실제로 테스트 패턴을 묘화하여 얻어진 테스트 패턴의 위치 데이터에는 예를 들어 4㎚ 내지 5㎚ 정도의 부확정함(편차)이 포함되어 있다. 그 때문에 종래, 이러한 4㎚ 내지 5㎚ 정도의 부확정함을 개선하기 위하여 얻어진, 예를 들어 3개의 테스트 패턴의 위치 데이터의 평균값을 연산한다.
도 8은, 도 6a 내지 도 6c에 도시하는 3예의 맵의 평균값을 도시하는 도면이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 평균화함으로써 메쉬의 각 격자 위의 임의적인 위치 오차의 편차를 억제하여 3예의 맵에 공통되는 계통적인 위치 오차를 취득한다. 묘화하는 테스트 패턴의 수가 많을수록 편차를 평균화시켜, 보다 계통적인 위치 오차가 구해지는 것은 말할 필요도 없다.
도 9는, 도 6a 내지 도 6c에 도시하는 3예의 각 맵으로부터 도 8에 도시하는 평균화 맵을 차분한 결과를 도시하는 도면이다. 도 9에서는 3예분의 결과를 겹쳐 표시하고 있다. 도 9에 도시하는 결과에서는 편차가 2㎚ 내지 3㎚로 되어 있어, 각 격자 위의 보정량의 부확정함이 개선되어 있다. 이상과 같이, 종래의 복수의 마스크 블랭크스를 묘화할 경우에는 평균화함으로써 보정량의 부확정함을 개선하고 있었다.
이에 대해, 제1 실시 형태의 교정용 기판(10)을 묘화 장치(100)에 의해 스캔 한 경우에 대하여 이하에 설명한다. 스캔한 조사 위치의 오차가, 예를 들어 5㎚ 정도이면, 예를 들어 교정용 기판(10) 자체의 오차가 2㎚ 이하 정도로 제작되면 바람직하다.
도 10a 내지 도 10c은, 제1 실시 형태에 있어서의 3개의 교정용 기판(10)을 묘화 장치(100)에 의해 각각 스캔한 경우에 얻어진 위치 오차의 각 맵의 일례를 도시하는 도면이다. 도 10a 내지 도 10c에 도시하는 3예에서도, 도 6a 내지 도 6c에 도시한 3예의 테스트 패턴과 동일하게 국소적으로 오차가 커지는 개소가, 예를 들어 3개소에 발생하는 것을 알 수 있다.
도 11a 내지 도 11c는, 도 10a 내지 도 10c에 도시하는 3예 중 2예에 대하여 차분한 경우의 각 맵을 도시하는 도면이다. 도 11a에서는, 도 10a에 도시하는 오차 데이터로부터 도 10c에 도시하는 오차 데이터를 차분한 경우의 맵을 도시하고 있다. 도 11b에서는, 도 10b에 도시하는 오차 데이터로부터 도 10a에 도시하는 오차 데이터를 차분한 경우의 맵을 도시하고 있다. 도 11c에서는, 도 10c에 도시하는 오차 데이터로부터 도 10b에 도시하는 오차 데이터를 차분한 경우의 맵을 도시하고 있다. 도 11a 내지 도 11c에 도시하는 맵에서는 모두 상술한 국소적인 큰 오차에 대해서는 개선된다. 묘화 장치(100)에 있어서 위치 보정은 이러한 국소적인 큰 오차가 개선되도록 보정량이 설정된다. 또한, 도 11a 내지 도 11c에 도시하는 각 맵에서는 이미 편차가 2㎚ 내지 3㎚로 되어, 종래와 같이 평균화할 필요가 없다.
이상과 같이, 제1 실시 형태의 교정용 기판(10)에서는 반사율의 차가 커서 콘트라스트를 충분히 얻을 수 있으므로 고정밀도로 오차를 측정할 수 있다. 또한, 종래는, 정밀도를 올리기 위해 상술한 바와 같이 복수의 마스크 블랭크스를 사용하여 복수회의 묘화를 행하고 있었으나, 제1 실시 형태에서는 교정용 기판(10) 자체의 정밀도가 높기 때문에 1회의 측정으로 충분한 정밀도로 오차를 측정할 수 있다. 즉, 복수회 측정한 결과를 평균화한다는 오차의 평균화가 불필요해진다. 그리고, 다른 위치 측정기로 미리 교정용 기판(10) 자체의 오차(왜곡)를 측정해 두면, 묘화 장치(100)에 의해 교정용 기판(10)을 스캔한 결과의 오차와 교정용 기판(10) 자체의 오차의 차가 묘화 장치(100)의 고유한 왜곡이라고 할 수 있다. 스캔한 조사 위치의 오차가, 예를 들어 5㎚ 정도이면, 예를 들어 교정용 기판(10) 자체의 오차가 2㎚ 이하 정도로 제작되면 바람직하다. 이러한 고정밀도의 교정용 기판(10)을 이용하여 이하와 같이 시료가 되는 묘화 대상 기판을 묘화하면 된다.
우선, 묘화를 행하는 묘화 장치의 구동 시에 전자 빔(200)을 사용하여 반사율이 서로 다른 2층의 막이 형성된 교정용 기판(10) 위를 주사하여 교정용 기판(10)으로부터 반사된 반사 전자를 검출한다.
그리고, 검출된 결과를 사용하여 전자 빔(200)의 조사 위치의 오차를 교정한다. 교정의 방법은, 상술한 바와 같이 위치 오차 맵을 작성하면 된다. 기판 표면 의 각 위치에 있어서의 X 방향의 위치 오차 ΔXij와 Y 방향의 위치 오차 ΔYij는 상술한 바와 같이, 예를 들어 수학식1과 수학식2로 근사시킬 수 있다. 그리고, 제어 계산기(130)는, 연산에 의해 얻어진 계수 A0 내지 A9와 B0 내지 B9를 편향 제어 회로(120)에 설정한다. 그리고, 편향 제어 회로(120)는 묘화 대상 기판에 묘화할 때에 묘화 위치의 각 좌표에 대하여 수학식 1과 수학식 2로 구해지는 X 방향의 위치 오차 ΔXij와 Y 방향의 위치 오차 ΔYij를 보정한 위치로 전자 빔(200)을 편향되도록 제어하면 된다.
이상과 같이, 묘화를 행하는 묘화 장치의 구동 시에, 반사 전자를 검출하는 것과 전자 빔(200)의 조사 위치의 오차를 교정하는 것이 행해진다.
그리고, 조사 위치가 교정된 전자 빔(200)을 사용하여, 묘화 대상 기판에 패턴을 묘화하면 된다. 이와 같이, 복수의 마스크 블랭크스를 더미 기판으로서 사용하여, 더미 기판의 묘화에 기초하여 전자 빔(200)의 조사 위치의 오차를 교정하는 일 없이 실묘화가 행해진다.
이상과 같은 묘화 방법으로 묘화를 행함으로써, 종래와 같은 복수의 마스크 블랭크스로 묘화하여 조사 위치의 오차를 교정하는 경우보다도 장치 구동 시의 교정 시간을 대폭으로 단축할 수 있다.
이상, 구체예를 참조하면서 실시 형태에 대하여 설명했다. 그러나, 본 발명은, 이들의 구체예에 한정되는 것은 아니다.
또한, 장치 구성이나 제어 수법 등, 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않은 부분 등에 대해서는 기재를 생략했으나, 필요해지는 장치 구성이나 제어 수법을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 묘화 장치(100)를 제어하는 구체적인 제어부 구성에 대해서는 기재를 생략했으나, 필요로 하는 제어부 구성을 적절하게 선택하여 사용하는 것은 말할 필요도 없다.
기타, 본 발명의 요소를 구비하고, 당업자가 적절하게 설계 변경할 수 있는 모든 하전 입자 빔 묘화 장치의 교정용 기판은, 본 발명의 범위에 포함된다.
당 분야의 당업자라면, 추가의 장점 및 변경을 이룰 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 광의의 점에서 상술한 설명 및 실시예에 한정되지 않는다. 따라서, 첨부한 특허청구범위와 그의 등가물에 의해 정의된 정신이나 범위를 일탈하지 않고 다양한 변경이 이루어질 수도 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 있어서의 전자 빔 묘화 장치의 교정용 기판의 구성을 도시하는 개념도.
도 2는 도 1의 전자 빔 묘화 장치의 교정용 기판의 단면을 도시하는 개념도.
도 3은 제1 실시 형태에 있어서의 묘화 장치의 구성을 도시하는 개념도.
도 4의 (A)와 도 4의 (B)는 제1 실시 형태에 있어서의 위치 보정의 방법을 설명하기 위한 도면.
도 5의 (A)와 도 5의 (B)는 제1 실시 형태에 있어서의 위치 오차의 변화의 일례를 도시하는 도면.
도 6a 내지 도 6c는 3개의 테스트 패턴의 각 위치 오차 모양의 일례를 도시하는 도면.
도 7a 내지 도 7c는, 도 6a 내지 도 6c에 도시하는 3예 중 2예에 대하여 차분한 경우의 각 맵을 도시하는 도면.
도 8은 도 6a 내지 도 6c에 도시하는 3예의 맵의 평균값을 도시하는 도면.
도 9는 도 6a 내지 도 6c에 도시하는 3예의 각 맵으로부터 도 8에 도시하는 평균화 맵을 차분한 결과를 도시하는 도면.
도 10a 내지 도 10c는 제1 실시 형태에 있어서의 3개의 교정용 기판(10)을 묘화 장치(100)에 의해 각각 스캔한 경우에 얻어진 위치 오차의 각 맵의 일례를 도시하는 도면.
도 11a 내지 도 11c는, 도 10a 내지 도 10c에 도시하는 3예 중 2예에 대해 차분한 경우의 각 맵을 도시하는 도면.
도 12는 종래의 가변 성형형 전자선 묘화 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도.
<부호의 설명>
100 : 묘화 장치
110 : 묘화 데이터 처리부
120 : 편향 제어 회로
130 : 제어 계산기
132 : 레이저 측정 장치

Claims (5)

  1. 산화 실리콘(SiO2)재보다도 저열팽창재를 사용한 기판 본체와,
    상기 기판 위에 배치된 제1 도전막과,
    상기 제1 도전막 위에 선택적으로 배치되고, 상기 제1 도전막보다도 반사율이 큰 제2 도전막을 구비한 하전 입자 빔 묘화 장치의 교정용 기판이며,
    상기 교정용 기판의 이면은, 상기 저열팽창재가 노출되어 있는 것을 특징으로 하는, 하전 입자 빔 묘화 장치의 교정용 기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 도전막은, 크롬(Cr)과 티탄(Ti)과 바나듐(V) 중 1개를 함유하는 것을 특징으로 하는, 하전 입자 빔 묘화 장치의 교정용 기판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 도전막은 탄탈(Ta)과 텅스텐(W)과 플라티나(Pt) 중 1개를 함유하는 것을 특징으로 하는, 하전 입자 빔 묘화 장치의 교정용 기판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 도전막에는 규칙적으로 배치된, 상기 제1 도전막까지 관통하는 복수의 개구부가 형성되는 것을 특징으로 하는, 하전 입자 빔 묘화 장치의 교정용 기판.
  5. 하전 입자 빔을 사용하여, 반사율이 서로 다른 2층의 막이 형성된 교정용 기판 위를 주사하여 상기 교정용 기판으로부터 반사된 반사 전자를 검출하고,
    검출된 결과를 사용하여 상기 하전 입자 빔의 조사 위치의 오차를 교정하고,
    조사 위치가 교정된 상기 하전 입자 빔을 사용하여 시료에 패턴을 묘화하는 것을 특징으로 하는, 묘화 방법.
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