KR20150117222A - 샷 데이터 생성 방법 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일태양의 샷 데이터 생성 방법은, 멀티 하전 입자 빔을 이용하여 시료에 패턴을 묘화하기 위한 묘화 데이터를 입력하고, 묘화 데이터를 변환하여, 사전에 설정된 제1 조사 시간을 나타내는 제1 코드와, 조사 시간이 0인 것을 나타내는 제2 코드와, 제1 조사 시간이 아니며, 또한 조사 시간이 0도 아닌 것을 나타내는 제3 코드 중 어느 하나를 이용하여 멀티 하전 입자 빔의 각 빔용의 샷 데이터를 생성하는 것을 특징으로 한다.

Description

샷 데이터 생성 방법 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법 {SHOT DATA GENERATING METHOD AND MULTI-CHARGED PARTICLE BEAM WRITING METHOD}
본 발명은, 샷 데이터 생성 방법 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법에 관한 것으로, 예를 들면 멀티빔 묘화에 있어서의 샷 데이터의 생성 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 미세화의 진전을 담당하는 리소그래피 기술은 반도체 제조 프로세스 중에서도 유일하게 패턴을 생성하는 매우 중요한 프로세스이다. 최근, LSI의 고집적화에 수반하여, 반도체 디바이스에 요구되는 회로 선폭은 해마다 미세화되고 있다. 여기서, 전자선(전자빔) 묘화 기술은 본질적으로 뛰어난 해상성을 가지고 있어, 웨이퍼 등에 전자선을 사용하여 묘화하는 것이 행해지고 있다.
예를 들면, 멀티빔을 사용한 묘화 장치가 있다. 1 개의 전자빔으로 묘화할 경우에 비해, 멀티빔을 이용함으로써 한 번에 많은 빔을 조사할 수 있으므로, 스루풋을 큰 폭으로 향상시킬 수 있다. 이러한 멀티빔 방식의 묘화 장치에서는, 예를 들면 전자총으로부터 방출된 전자빔을 복수의 홀을 가진 마스크에 통과시켜 멀티빔을 형성하고, 각각 블랭킹 제어되고, 차폐되지 않았던 각 빔이 광학계로 축소되고, 편향기로 편향되어 시료 상의 원하는 위치로 조사된다(예를 들면, 일본특허공개공보 2006-261342호 참조).
여기서, 멀티빔 묘화에서는 빔수가 다수가 되기 때문에, 조사 시간을 제어하기 위한 데이터량이 방대한 양이 된다. 예를 들면, 빔 개수가 n × m 개로 조사 시간 데이터가 각각 k 비트(예를 들면 10 비트)인 경우, 1 회의 조사에 대하여 n × m × k 비트의 데이터량이 된다. 이러한 데이터를 조사 시간 내에 제어부로부터 조사부에 전송할 필요가 있다. 조사 시간이 예를 들면 Tμs 정도인 경우, n × m × k / (T × 10-6) bps의 전송 속도가 필요해진다. 예를 들면, 수백 Gbps의 전송 속도가 필요해진다. 예를 들면, 100 Gbps의 통신 속도의 제품을 이용하는 경우에서도 수개분의 패럴렐 배선이 필요해진다. 현상(現狀)의 제품에 있어서 신뢰성의 관점으로부터 예를 들면 20 ~ 40 Gbps의 제품을 이용하게 되면, 수십개 이상의 패럴렐 배선이 필요해지고, 물리적으로 배치가 곤란해지는 경우가 있다고 하는 문제가 있었다. 따라서, 데이터량의 삭감과 묘화 방법을 개선할 필요가 있다.
본 발명은 데이터량의 삭감이 가능한 샷 데이터 생성 방법 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법을 제공한다.
본 발명의 일태양의 샷 데이터 생성 방법은,
멀티 하전 입자 빔을 이용하여 시료에 패턴을 묘화하기 위한 묘화 데이터를 입력하고,
묘화 데이터를 변환하여, 사전에 설정된 제1 조사 시간을 나타내는 제1 코드와, 조사 시간이 0인 것을 나타내는 제2 코드와, 제1 조사 시간이 아니며, 또한 조사 시간이 0도 아닌 것을 나타내는 제3 코드 중 어느 하나를 이용하여 멀티 하전 입자 빔의 각 빔용의 샷 데이터를 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일태양의 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법은,
멀티 하전 입자 빔을 이용하여 시료에 패턴을 묘화하기 위한 묘화 데이터를 입력하고,
묘화 데이터를 변환하여, 사전에 설정된 제1 조사 시간을 나타내는 제1 코드와, 조사 시간이 0인 것을 나타내는 제2 코드와, 제1 조사 시간이 아니며, 또한 조사 시간이 0도 아닌 것을 나타내는 제3 코드 중 어느 하나를 이용하여 멀티 하전 입자 빔의 각 빔용의 샷 데이터를 생성하고,
각 샷 데이터에 정의된 조사 시간의 각 빔에 의해 구성되는 멀티 하전 입자 빔을 이용하여 시료에 패턴을 묘화하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 실시예 1에 있어서의 묘화 장치의 구성을 나타낸 개념도이다.
도 2는 실시예 1에 있어서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타낸 순서도이다.
도 3(a)부터 도 3(c)는 실시예 1에 있어서의 묘화 동작의 일례를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 실시예 1에 있어서의 다중 묘화의 묘화 방법을 설명하기 위한 도이다.
도 5는 실시예 1에 있어서의 다중 묘화의 각 조사 시간의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 실시예 1에 있어서의 계산 처리 순서의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 7은 실시예 1에 있어서의 다중 묘화의 각 조사 시간의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 8은 실시예 1에 있어서의 10 비트 샷 데이터의 일례를 나타낸 도이다.
도 9는 실시예 1에 있어서의 코드 리스트의 일례를 나타낸 도이다.
도 10은 실시예 1에 있어서의 압축 데이터의 일례를 나타낸 도이다.
도 11은 실시예 1에 있어서의 데이터량 삭감의 효과의 일례를 나타낸 도이다.
이하, 실시예에서는 하전 입자 빔의 일례로서, 전자빔을 이용한 구성에 대하여 설명한다. 단, 하전 입자 빔은 전자빔에 한정되는 것이 아니고, 이온 빔 등의 하전 입자를 이용한 빔이어도 상관없다.
이하, 실시예에서는 멀티빔 묘화에 있어서, 데이터량의 삭감하는 것이 가능한 샷 데이터 생성 방법 및 묘화 방법에 대하여 설명한다.
(실시예 1)
도 1은 실시예 1에 있어서의 묘화 장치의 구성을 나타낸 개념도이다. 도 1에 있어서, 묘화 장치(100)는 묘화부(150)와 제어부(160)를 구비하고 있다. 묘화 장치(100)는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치의 일례이다. 묘화부(150)는 전자 경통(102)과 묘화실(103)을 구비하고 있다. 전자 경통(102) 내에는 전자총(201), 조명 렌즈(202), 애퍼처 부재(203), 블랭킹 플레이트(204), 축소 렌즈(205), 제한 애퍼처 부재(206), 대물 렌즈(207) 및 편향기(208)가 배치되어 있다. 묘화실(103) 내에는 XY 스테이지(105)가 배치된다. XY 스테이지(105) 상에는, 묘화 시에는 묘화 대상 기판이 되는 마스크 등의 시료(101)가 배치된다. 시료(101)에는 반도체 장치를 제조할 시의 노광용 마스크, 혹은 반도체 장치가 제조되는 반도체 기판(실리콘 웨이퍼) 등이 포함된다. 또한 시료(101)에는, 레지스트가 도포된, 아직 아무것도 묘화되어 있지 않은 마스크 블랭크스가 포함된다.
또한, 축소 렌즈(205)와 대물 렌즈(207)는 모두 전자 렌즈로 구성되고, 축소 렌즈(205)와 대물 렌즈(207)에 의해 축소 광학계가 구성된다.
제어부(160)는 제어 계산기(110), 메모리(112), 편향 제어 회로(120), 메모리(122), 인터페이스 회로(130) 및 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(140, 141, 142, 144, 145, 146, 147, 148)를 가지고 있다. 제어 계산기(110), 메모리(112), 편향 제어 회로(120), 메모리(122), 인터페이스 회로(130) 및 기억 장치(140, 141, 142, 144, 145, 146, 147, 148)는 도시하지 않은 버스를 개재하여 서로 접속되어 있다.
제어 계산기(110), 메모리(112), 편향 제어 회로(120), 메모리(122) 및 기억 장치(140, 142, 144, 146, 147, 148)는 묘화부(150)와는 떨어진 위치에 배치된다. 또한, 인터페이스 회로(130) 및 기억 장치(141)는 묘화부(150)의 배치 위치 부근에 배치된다. 블랭킹 플레이트(204)에 탑재된 도시하지 않은 복수의 개별 블랭킹 기구의 각각의 로직 회로는, 묘화부(150)측에 배치된 인터페이스 회로(130)에 접속된다. 그리고, 제어부(160)측과 묘화부(150)측의 인터페이스 회로(130)와의 사이에서 샷 데이터가 전송된다.
기억 장치(140)(기억부)에는 묘화 데이터가 외부로부터 입력되어 저장되어 있다. 기억 장치(147)(기억부)에는 데이터 식별용의 코드 리스트가 외부로부터 입력되어 저장되어 있다. 기억 장치(141)(기억부)에는 데이터 식별용의 코드 리스트가 외부로부터 입력되어 저장되어 있다.
제어 계산기(110) 내에는 조사 시간 연산부(50), 10 비트 샷 데이터 생성부(52) 및 묘화 제어부(54)가 배치되어 있다. 조사 시간 연산부(50), 10 비트 샷 데이터 생성부(52) 및 묘화 제어부(54)와 같은 각 기능은, 전기 회로 등의 하드웨어로 구성되어도 되고, 이들의 기능을 실행하는 프로그램 등의 소프트웨어로 구성되어도 된다. 혹은, 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 구성되어도 된다. 조사 시간 연산부(50), 10 비트 샷 데이터 생성부(52) 및 묘화 제어부(54)에 입출력되는 정보 및 연산 중의 정보는 메모리(112)에 그때마다 저장된다.
편향 제어 회로(120) 내에는 압축 처리부(60), 전송부(62), 및 판정부(64)가 배치되어 있다. 압축 처리부(60), 전송부(62), 및 판정부(64)와 같은 각 기능은, 전기 회로 등의 하드웨어로 구성되어도 되고, 이들의 기능을 실행하는 프로그램 등의 소프트웨어로 구성되어도 된다. 혹은, 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 구성되어도 된다. 압축 처리부(60), 전송부(62), 및 판정부(64)에 입출력되는 정보 및 연산 중의 정보는 메모리(122)에 그때마다 저장된다.
인터페이스 회로(130) 내에는 복호 처리부(132)가 배치되어 있다. 복호 처리부(132)와 같은 각 기능은, 전기 회로 등의 하드웨어로 구성되어도 되고, 이들의 기능을 실행하는 프로그램 등의 소프트웨어로 구성되어도 된다. 혹은, 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 구성되어도 된다. 복호 처리부(132)에 입출력되는 정보 및 연산 중의 정보는 도시하지 않은 메모리에 그때마다 저장된다.
여기서, 도 1에서는 실시예 1을 설명함에 있어서 필요한 구성을 기재하고 있다. 묘화 장치(100)에서 통상적으로 필요한 그 외의 구성을 구비하고 있어도 상관없다.
애퍼처 부재(203)에는, 종(y 방향) m열 × 횡(x 방향) n열 (m, n ≥ 2)의 홀(개구부)이 소정의 배열 피치로 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 예를 들면, 512 × 8열의 홀이 형성된다. 각 홀은 모두 동일 치수 형상의 직사각형으로 형성된다. 혹은, 동일 외경의 원형이어도 상관없다.
블랭킹 플레이트(204)에는, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(22)의 배치 위치에 맞추어 통과홀이 형성되고, 각 통과홀에는 쌍이 되는 2 개의 전극의 조(블랭커 : 블랭킹 편향기)가 각각 배치된다. 각 빔용의 2 개의 전극의 일방에는 전압을 인가하는 앰프가 각각 배치된다. 그리고, 각 빔용의 앰프에는 각각 독립적으로 로직 회로가 배치된다. 각 빔용의 2 개의 전극의 타방은 접지된다. 각 통과홀을 통과하는 전자빔(20)은, 각각 독립적으로 이러한 쌍이 되는 2 개의 전극에 인가되는 전압에 의해 편향된다. 이러한 편향에 의해 블랭킹 제어된다.
도 2는 실시예 1에 있어서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타낸 순서도이다. 도 2에서, 실시예 1에 있어서의 묘화 방법은, 조사 시간 연산 공정(S102)과, 10 bit 샷 데이터 생성 공정(S104)과, 압축 처리 공정(S106)과, 전송 공정(S108)과, 복호 처리 공정(S110)과, 묘화 공정(S112)과, 판정 공정(S114)과 같은 일련의 공정을 실시한다.
조사 시간 연산 공정(S102)으로서 조사 시간 연산부(50)는, 기억 장치(140)로부터 묘화 데이터를 입력하고(독출하고), 묘화 데이터를 데이터 변환하여, 각 조사 위치에 있어서의 조사 시간을 연산한다. 묘화 데이터는, 예를 들면 각 도형 패턴의 배치 위치, 도형 종류 및 도형 사이즈 등이 정의된다. 그 외에 기준이 되는 조사량이 정의된다.
도 3(a)에서 도 3(c)는 실시예 1에 있어서의 묘화 동작의 일례를 설명하기 위한 개념도이다. 도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 시료(101)의 묘화 영역(10)은 예를 들면, y 방향을 향해 소정의 폭으로 직사각형 형상의 복수의 스트라이프 영역(40)으로 가상 분할된다. 이러한 각 스트라이프 영역(40)은 묘화 단위 영역이 된다. 먼저, XY 스테이지(105)를 이동시켜, 제1 번째의 스트라이프 영역(40)의 좌단, 혹은 더 좌측의 위치에 1 회의 멀티빔(20)의 조사로 조사 가능한 조사 영역(44)이 위치하도록 조정하여, 묘화가 개시된다. 도 3(b)의 예에서는, 조사 영역(44)의 x, y 방향의 폭이 스트라이프 영역(40)의 폭(y 방향 폭)과 동일 치수인 경우를 나타내고 있다. 도 3(c)의 예에서는, 조사 영역(44)의 x, y 방향의 폭이 스트라이프 영역(40)의 폭(y 방향 폭)의 1 / 2의 치수의 경우를 나타내고 있다.
제1 번째의 스트라이프 영역(40)을 묘화할 시에는, XY 스테이지(105)를 예를 들면 -x 방향으로 이동시킴으로써, 상대적으로 x 방향으로 묘화를 진행시킨다. XY 스테이지(105)는 소정의 속도로 예를 들면 연속 이동시킨다. 제1 번째의 스트라이프 영역(40)의 묘화 종료 후, 스테이지 위치를 -y 방향으로 이동시켜, 제2 번째의 스트라이프 영역(40)의 우단, 혹은 더 우측의 위치에 조사 영역이 상대적으로 y 방향에 위치하도록 조정하고, 이번에는 XY 스테이지(105)를 예를 들면 x 방향으로 이동시킴으로써, -x 방향을 향해 동일하게 묘화를 행한다. 제3 번째의 스트라이프 영역(40)에서는, x 방향을 향해 묘화하고, 제4 번째의 스트라이프 영역(40)에서는, -x 방향을 향해 묘화하는 것과 같이, 교호로 방향을 변경하면서 묘화함으로써 묘화 시간을 단축할 수 있다. 단, 이러한 교호로 방향을 변경하면서 묘화하는 경우에 한정되지 않고, 각 스트라이프 영역(40)을 묘화할 시, 동일한 방향을 향해 묘화를 진행시키도록 해도 상관없다. 1 회의 샷으로는, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(22)을 통과함으로써 형성된 멀티빔에 의해, 각 홀(22)과 동일 수의 복수의 샷 패턴이 조사 영역(44) 내에 있어 한 번에 형성된다.
멀티빔 묘화에서는, 묘화 영역(10)(혹은 스트라이프 영역(40))을, 멀티빔을 구성하는 복수의 빔의 1 개의 빔의 예를 들면 빔 사이즈의 1 / n (단, n은 1 이상의 정수)의 사이즈로 메시 형상으로 가상 분할한다. 그리고, 도형 패턴이 존재하는 메시에는 빔을 조사하고, 존재하지 않는 메시에는 빔을 조사하지 않음으로써 패턴이 묘화된다. 단, 메시 내에 도형 패턴의 단부(端部)가 위치하는 경우 등은, 조사량을 조정함으로써 도형 패턴의 단부의 위치를 제어한다. 또한, 복수의 도형 패턴이 묘화되는 경우에, 도형 패턴에 의해 조사량을 변조하는 경우가 있다. 변조율 데이터는, 별도로 기억 장치(140) 등에 기억해 두고, 이러한 기억 장치(140)로부터 독출하면 된다. 또한, 근접 효과 등의 치수 변동을 보정하기 위하여 조사량을 조정할 필요가 있다. 근접 효과 보정 계산은 종래의 방법으로 실시하면 된다. 조사량은 멀티빔의 각 빔의 조사 시간을 조정함으로써 제어된다. 그 때문에, 조사 시간 연산부(50)는, 메시 위치(빔 조사 위치)마다 조사 시간을 연산한다. 이상과 같이 하여, 메시 위치(빔 조사 위치)마다의 총 조사 시간을 취득할 수 있다. 메시 위치(빔 조사 위치)마다의 총 조사 시간 데이터는 기억 장치(142)에 저장된다. 메시 위치(빔 조사 위치)마다의 총 조사 시간의 연산은 묘화 처리의 진행에 맞추어 실시간으로, 스트라이프 영역마다 행하면 적합하다. 예를 들면, 묘화 중의 스트라이프 영역의 1 ~ 2 단 앞선 스트라이프 영역의 연산을 행하면 적합하다.
이어서, 조사 시간 연산부(50)는 다중 묘화를 행하는 경우에는, 기억 장치(142)로부터 메시 위치(빔 조사 위치)마다의 총 조사 시간 데이터를 독출하고, 메시 위치(빔 조사 위치)마다, 이러한 총 조사 시간을 다중 묘화의 각 패스에 할당한다.
도 4는 실시예 1에 있어서의 다중 묘화의 묘화 방법을 설명하기 위한 도이다. 다중 묘화에서는 예를 들면, 4 패스(다중도 N = 4)로 묘화하는 경우, 조사 영역(44a ~ 44d)에 나타낸 바와 같이 위치를 이동시키면서 묘화하면 적합하다. 위치를 이동시키지 않고 다중 묘화해도 상관없다.
실시예 1에서는 후술하는 바와 같이, 샷 데이터의 데이터량을 삭감하기 위하여, 가능한 한, 사전에 설정한 조사 시간(X)(제1 조사 시간)이 되도록, 혹은 조사 시간이 0이 되도록, 총 조사 시간(T)을 다중 묘화의 각 패스에 할당한다. 그리고, 실제로 묘화할 패스수를 가변으로 한다. 단, 다중 묘화를 행하기 위하여 최저 조사 횟수(S)를 사전에 설정한다. 또한, 사전에 상한 패스수(P)(최대 조사 횟수)를 설정한다.
도 5는 실시예 1에 있어서의 다중 묘화의 각 조사 시간의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 실시예 1에 있어서의 계산 처리 순서의 일례를 설명하기 위한 도이다.
먼저, 시료(101)의 묘화 영역(10)(혹은 스트라이프 영역(40))이 메시 형상으로 가상 분할된 복수의 메시 위치(조사 위치)에 있어서의 메시 위치마다, 메시 위치마다 상이한 경우가 있는 당해 메시 위치에 있어서의 총 조사 시간(T)을 사전에 설정된 조사 시간(X)(제1 조사 시간)으로 나누어, 다중 묘화에 있어서의 설정된 상한 패스수(P)(패스수) 중, 조사 시간(X)을 이용하여 조사하는 횟수(M)(제1 조사 횟수)를 연산한다. 환언하면, 메시 위치(빔 조사 위치)마다, 조사 시간(X)으로 조사 가능한 횟수(M)를 연산한다. 횟수(M)는, 이하의 식 (1)로 정의할 수 있다.
(1) M = int (T / X)
식 (1)에 의해, T / X의 해(解) 중 정수를 M으로서 구한다. 여기서, M ≥ S인 경우와 M ＜ S인 경우에서 계산 방법을 변경한다.
M ≥ S인 경우, 상한 패스수(P) 중, (M - 1) 회의 패스(예를 들면, 1 회째의 패스로부터 (M - 1) 회째의 패스까지)는, 조사 시간(X)으로 정의할 수 있게 된다. 이어서, 2 회의 패스(예를 들면, M 회째의 패스로부터 (M + 1) 회째의 패스까지)에 대하여 조사 시간(R1, R2)을 구한다. 이를 위하여, 먼저 중간 데이터(tmp)를 연산한다. 중간 데이터(tmp)는, 이하의 식 (2)로 정의할 수 있다.
(2) tmp = T - (M - 1) · X
그리고, 조사 시간(R1)은, 이하의 식 (3)으로 정의할 수 있다.
(3) R1 = int (tmp / 2)
식 (3)에 의해, tmp / 2의 해 중 정수를 R1으로서 구한다. 그리고, 조사 시간(R2)은, 이하의 식 (4)로 정의할 수 있다.
(4) R2 = tmp - R1
또한, (M + 1) ≤ P이면, 조사 시간이 0이 되는 패스수(NL)는, 이하의 식 (5)로 정의할 수 있다. 또한, 상한 패스수(P)는, (M + 1) ≤ P가 되도록 설정하면 된다.
(5) NL = P - (M + 1)
이상에 의해, 예를 들면 1 회째의 패스로부터 (M - 1) 회째의 패스까지는, 조사 시간이 조사 시간(X)으로 정의될 수 있다. 환언하면, 상한 패스수(P)(패스수)의 각 패스의 조사 시간 중, 조사 횟수(M)(제1 조사 횟수)로부터 1을 뺀 조사 횟수(M - 1)(제2 조사 횟수)분의 조사 시간을, 조사 시간(X)(제1 조사 시간)으로서 연산한다. 그리고, 상한 패스수(P)(패스수)의 각 패스의 조사 시간 중, 상한 패스수(P)로부터 조사 횟수(M)에 1을 가산한 (M + 1)(제1 값)을 차감한 조사 횟수(NL)(제3 조사 횟수)분의 조사 시간을 0으로서 연산한다. 그리고, 상한 패스수(P)(패스수)의 각 패스의 조사 시간 중, 조사 횟수(M - 1)와 조사 횟수(NL) 이외의 조사 횟수분의 조사 시간을, 조사 횟수(M)(제1 조사 횟수)로부터 1을 차감한 값(M - 1)(제2 값)에 조사 시간(X)(제1 조사 시간)을 곱한 값((M - 1) · X)(제3 값)을 총 조사 시간(T)으로부터 차감한 중간 데이터(tmp)(제4 값)를 이용하여 연산한다. 즉, M 회째의 패스는, 조사 시간이 조사 시간(R1)으로 정의될 수 있다. (M + 1) 회째의 패스는, 조사 시간이 조사 시간(R2)으로 정의될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 조사 시간(X)과 조사 시간(0)을 작은 비트수로 코드화하면, 상한 패스수 중, M 회째의 패스와 (M + 1) 회째의 패스의 2 회의 패스 이외는, 조사 시간을 코드화할 수 있다. 따라서, 데이터량을 저감할 수 있다.
이어서, M ＜ S인 경우, 조사 시간(X)을 변경할 필요가 있다. 따라서, 먼저 새로운 조사 시간(X')(제1 조사 시간)을 연산한다. 새로운 조사 시간(X')은, 이하의 식 (6)으로 정의할 수 있다.
(6) X' = int (T / S)
도 7은 실시예 1에 있어서의 다중 묘화의 각 조사 시간의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
식 (6)에 의해, T / S의 해 중 정수를 새로운 조사 시간(X')으로서 구한다. 상한 패스수(P) 중, (S - 2) 회의 패스(예를 들면, 1 회째의 패스로부터 (S - 2) 회째의 패스까지)는, 조사 시간(X')으로 정의할 수 있게 된다. 이어서, 2 회의 패스(예를 들면, (S - 1) 회째의 패스로부터 S 회째의 패스까지)에 대하여 조사 시간(R1', R2')을 구한다. 이를 위하여, 먼저 중간 데이터(tmp')를 연산한다. 중간 데이터(tmp')는, 이하의 식 (7)로 정의할 수 있다.
(7) tmp' = T - (S - 2) · X'
그리고, 조사 시간(R1')은, 이하의 식 (8)로 정의할 수 있다.
(8) R1' = int (tmp' / 2)
식 (8)에 의해, tmp' / 2의 해 중 정수를 R1'으로서 구한다. 그리고, 조사 시간(R2')은, 이하의 식 (9)로 정의할 수 있다.
(9) R2' = tmp' - R1'
또한, 조사 시간이 0이 되는 패스수(NL)는, 이하의 식 (10)으로 정의할 수 있다.
(10) NL = P - S
이상에 따라, 예를 들면 1 회째의 패스로부터 (S - 2) 회째의 패스까지는, 조사 시간을 조사 시간(X')으로 정의할 수 있다. 환언하면, 상한 패스수(P)(패스수)의 각 패스의 조사 시간 중, 최소 조사 횟수(S)(제1 조사 횟수의 다른 예)로부터 2를 뺀 조사 횟수(S - 2)(제2 조사 횟수의 다른 예)분의 조사 시간을, 조사 시간(X')(제1 조사 시간의 다른 예)으로서 연산한다. 그리고, 상한 패스수(P)(패스수)의 각 패스의 조사 시간 중, 상한 패스수(P)로부터 최소 조사 횟수(S)(제1 값의 다른 예)를 차감한 조사 횟수(NL)(제3 조사 횟수의 다른 예)분의 조사 시간을 0으로서 연산한다. 그리고, 상한 패스수(P)(패스수)의 각 패스의 조사 시간 중, 조사 횟수(S - 2)와 조사 횟수(NL) 이외의 조사 횟수분의 조사 시간을, 최소 조사 횟수(S)(제1 조사 횟수의 다른 예)로부터 2를 차감한 값(S - 2)(제2 값의 다른 예)에 조사 시간(X')(제1 조사 시간의 다른 예)을 곱한 값((S - 2) · X')(제3 값의 다른 예)을 총 조사 시간(T)으로부터 차감한 중간 데이터(tmp')(제4 값의 다른 예)를 이용하여 연산한다. 즉, (S－1) 회째의 패스는, 조사 시간을 조사 시간(R1')으로 정의할 수 있다. S 회째의 패스는, 조사 시간을 조사 시간(R2')으로 정의할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 조사 시간(X')과 조사 시간(0)을 작은 비트수로 코드화하면, 상한 패스수(P) 중, (S－1) 회째의 패스와 S 회째의 패스의 2 회의 패스 이외는, 조사 시간을 코드화할 수 있다. 또한 M ＜ S인 경우, 조사 횟수(NL)를 많게 할 수 있다. 따라서, 데이터량을 저감할 수 있다.
여기서, 종래에는 다중 묘화를 행하는 경우, 각 패스의 조사 시간은 메시 위치(빔 조사 위치)마다 int (T / P)로 계산되었다. 따라서, 메시 위치(빔 조사 위치)마다 총 조사 시간(T)이 상이한 경우, 실시예 1과 같이 1 개의 조사 시간(X)(혹은 조사 시간(X'))에 맞추는 것이 곤란했다. 따라서, 조사 시간의 코드화가 곤란했다.
이에 반하여, 실시예 1에서는, 상술한 바와 같이 각 패스에 대한 조사량(조사 시간)을 코드화가 가능한 조사 시간이 더 많아지도록 제어함으로써, 후술하는 바와 같이, 데이터 압축 효율을 높일 수 있다. 패스마다의 각 메시 위치(빔 조사 위치)의 조사 시간 데이터는 기억 장치(144)에 저장된다.
10 bit 샷 데이터 생성 공정(S104)으로서, 10 비트 샷 데이터 생성부(52)는 멀티빔 1 회의 조사마다(블록마다), 멀티빔의 개수분의 각 빔의 조사 시간을 예를 들면 10 비트로 정의한 샷 데이터를 생성한다. 생성된 10 비트 샷 데이터는 기억 장치(145)에 저장된다. 각 샷의 멀티빔의 각 빔에 의해 조사되는 메시 위치(빔 조사 위치)를 특정하여, 이러한 메시 위치(빔 조사 위치)에서의 조사 시간(다중 묘화를 행하는 경우에는 패스마다의 조사 시간)이 각 빔용의 조사 시간으로서 할당된다.
도 8은 실시예 1에 있어서의 10 비트 샷 데이터의 일례를 나타낸 도이다. 도 8에 있어서, 멀티빔 1 회의 조사마다(블록마다), 멀티빔의 개수분의 각 빔의 조사 시간을 샷 데이터로서 정의한다. 멀티빔이 N 개의 빔으로 구성되는 경우에는, 블록마다 10 비트의 샷 데이터 1 (shotdata 1) ~ 샷 데이터 N (shotdata N)의 각 데이터가 정의된다. 따라서, 스트라이프 영역(40)을 M 회의 멀티빔의 조사에 의해 묘화하는 경우에는, 블록수가 M이 되고, 제1 블록 ~ 제M 블록에 대하여, 각각 10 비트의 샷 데이터 1 (shotdata 1) ~ 샷 데이터 N (shotdata N)의 각 데이터가 필요해진다. 다중 묘화를 행하는 경우에는 블록수(M)는 더 방대한 값이 된다. 따라서, 예를 들면 스트라이프 영역마다의 샷 데이터는 방대한 데이터량이 된다. 따라서 실시예 1에서는, 조사 시간을, 조사 시간(X)(혹은 조사 시간(X'))과 조사 시간(0)과 그 외의 조사 시간의 3 개로 나누어 코드화하여 데이터량의 삭감을 도모한다.
압축 처리 공정(S106)으로서, 압축 처리부(60)는 기억 장치(145)로부터 샷 데이터를 독출하고, 또한 기억 장치(147)로부터 코드 리스트를 독출하여, 사전에 설정된 조사 시간(X)(혹은 조사 시간(X'))(제1 조사 시간)을 나타내는 코드 '11' (제1 코드)과, 조사 시간이 0인 것을 나타내는 코드 '01' (제2 코드)과, 조사 시간(X)(혹은 조사 시간(X'))이 아니고, 또한 조사 시간이 0도 아닌 것을 나타내는 코드 '00' (제3 코드)의 어느 하나를 이용하여 데이터를 압축하여, 멀티빔의 각 빔용의 샷 데이터(압축 데이터)를 생성한다. 각 코드(제1 ~ 제3 코드)는 각각 2 비트의 코드로 정의된다. 코드 '00'를 이용하는 경우, 코드 '00'와 함께, 2 비트보다 큰 비트수(예를 들면 10 비트)의 조사 시간 데이터가 아울러 정의된다. 생성된 압축 데이터는 기억 장치(148)에 일시적으로 저장된다.
도 9는 실시예 1에 있어서의 코드 리스트의 일례를 나타낸 도이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 2 비트의 코드 '11'은 사전에 설정된 조사 시간(X)(혹은 조사 시간(X'))을 나타낸다. 2 비트의 코드 '01'은 조사 시간이 0인 것을 나타낸다. 2 비트의 코드 '00'은 조사 시간(X)(혹은 조사 시간(X'))이 아니며, 또한 조사 시간이 0도 아닌 것을 나타낸다.
도 10은 실시예 1에 있어서의 압축 데이터의 일례를 나타낸 도이다. 도 10에서는, 도 8에 나타낸 블록 1의 샷 데이터 1의 조사 시간이 조사 시간(X)을 나타내고 있다. 블록 1의 샷 데이터(2)의 조사 시간이 0을 나타내고 있다. 블록 1의 샷 데이터 3의 조사 시간이 조사 시간(X)을 나타내고 있다. 블록 1의 샷 데이터 4의 조사 시간이 조사 시간(X)도 0도 아닌 경우를 나타내고 있다. 블록 1의 샷 데이터 5의 조사 시간이 조사 시간(X)을 나타내고 있다. 블록 1의 샷 데이터 6의 조사 시간이 조사 시간(X)도 0도 아닌 경우를 나타내고 있다. 따라서, 블록 1의 샷 데이터는, '11011100 {샷 데이터 4} 1100 {샷 데이터 6} ···'으로 압축할 수 있다.
또한, 도 8에 나타낸 블록 2의 샷 데이터 1의 조사 시간이 조사 시간(X)도 0도 아닌 경우를 나타내고 있다. 블록 2의 샷 데이터 2의 조사 시간이 조사 시간(X)을 나타내고 있다. 블록 2의 샷 데이터 3의 조사 시간이 조사 시간(X)도 0도 아닌 경우를 나타내고 있다. 블록 2의 샷 데이터 4의 조사 시간이 0를 나타내고 있다. 블록 2의 샷 데이터 5의 조사 시간이 조사 시간(X)을 나타내고 있다. 블록 2의 샷 데이터 6의 조사 시간이 0을 나타내고 있다. 따라서, 블록 2의 샷 데이터는, '00 {샷 데이터 1} 1100 {샷 데이터 3} 011101 ···'으로 압축할 수 있다.
도 11은 실시예 1에 있어서의 데이터량 삭감의 효과의 일례를 나타낸 도이다. 도 11에서는 데이터 비율 = (코드 '00'의 데이터수) / (코드 '11'의 데이터수 + 코드 '01'의 데이터수)로 정의하고 있다. 또한 압축율은, 실시예 1과 같이 코드화하지 않고, 도 8에 나타낸 바와 같이 모두 10 비트 데이터를 정의했을 경우와의 비율을 나타내고 있다. 실시예 1에 의하면, 도 11에 나타낸 바와 같이, 데이터 비율 50%에서 예를 들면 압축율 70%로 할 수 있다. 데이터 비율 25%에서 예를 들면 압축율 45%로 할 수 있다. 데이터 비율 6%에서 예를 들면 압축율 25%로 할 수 있다.
이상과 같이 실시예 1에 의하면, 멀티빔 묘화에 있어서 샷 데이터의 데이터량을 삭감할 수 있다.
전송 공정(S108)으로서, 전송부(62)는 압축된 샷 데이터를 인터페이스 회로(130)에 전송한다. 샷 데이터는 압축되어 데이터량이 작아져 있으므로, 전송 시간을 단축할 수 있다. 샷 데이터는 블록마다 전송해도 되고, 스트라이프 영역마다 전송해도 된다.
복호 처리 공정(S110)으로서, 묘화부(150) 근처에 배치된 인터페이스 회로(130)가 전송된 샷 데이터(압축 데이터)를 수신하면, 복호 처리부(132)는 기억 장치(141)로부터 코드 리스트를 독출하여, 압축된 데이터를 복호 처리한다. 이러한 처리에 의해, 코드 '11'(제1 코드)이, 사전에 설정된 조사 시간(X)(혹은 조사 시간(X')) (제1 조사 시간)을 나타내는 예를 들면 10 비트 데이터로 복호된다. 마찬가지로, 코드 '01'(제2 코드)이, 조사 시간이 0을 나타내는 예를 들면 10 비트 데이터로 복호된다. 코드 '00'(제3 코드)은, 원래 조사 시간을 나타내는 예를 들면 10 비트 데이터를 따르고 있으므로, 이러한 10 비트 데이터가 된다. 환언하면, 도 10에 나타낸 압축 데이터로부터 도 8에 나타낸 압축 전의 샷 데이터로 리턴한다.
묘화 공정(S112)으로서, 묘화 제어부(54)에 의한 제어 하에서, 도시하지 않은 제어 회로에 의해, 묘화부(150)는 각 샷 데이터에 정의된 조사 시간의 각 빔에 의해 구성되는 멀티빔을 이용하여 시료(101)에 패턴을 묘화한다. 구체적으로, 먼저 블록마다 복호된 각 빔용의 샷 데이터(예를 들면 10 비트 데이터)가 블랭킹 플레이트(204) 상의 각 로직 회로(41)에 출력된다. 각 로직 회로(41) 내에는, 예를 들면 시프트 레지스터, 레지스터, 및 카운터가 배치된다. 그리고, 블록마다 시프트 레지스터의 순서에 따라, 차례로 당해 블록 내의 샷 데이터가 전송 처리된다. 그리고, 각 빔은 카운터에 의해 카운트되고 있는 동안, 블랭킹에 의한 빔 OFF로 하지 않고, 빔 ON인 채로 빔을 시료(101)측에 통과시킨다. 이에 따라, 원하는 조사 시간의 빔이 시료(101) 상에 조사된다.
먼저, 전자총(201)(방출부)으로부터 방출된 전자빔(200)은, 조명 렌즈(202)에 의해 대략 수직으로 애퍼처 부재(203) 전체를 조명한다. 애퍼처 부재(203)에는 직사각형의 복수의 홀(개구부)이 형성되고, 전자빔(200)은 모든 복수의 홀이 포함되는 영역을 조명한다. 복수의 홀의 위치에 조사된 전자빔(200)의 각 일부가, 이러한 애퍼처 부재(203)의 복수의 홀을 각각 통과함으로써, 예를 들면 직사각형 형상의 복수의 전자빔(멀티빔)(20a ~ e)이 형성된다. 이러한 멀티빔(20a ~ e)은 블랭킹 플레이트(204)의 각각 대응하는 블랭커(제1 편향기 : 개별 블랭킹 기구) 내를 통과한다. 이러한 블랭커는, 각각 개별로 통과하는 전자빔(20)을 편향한다(블랭킹 편향을 행한다).
블랭킹 플레이트(204)를 통과한 멀티빔(20a ~ e)은, 축소 렌즈(205)에 의해 축소되고, 제한 애퍼처 부재(206)에 형성된 중심의 홀을 향해 나아간다. 여기서, 블랭킹 플레이트(204)의 블랭커에 의해 편향된 전자빔(20)은, 제한 애퍼처 부재(206)(블랭킹 애퍼처 부재)의 중심의 홀로부터 위치가 벗어나, 제한 애퍼처 부재(206)에 의해 차폐된다. 한편, 블랭킹 플레이트(204)의 블랭커에 의해 편향되지 않은 전자빔(20)은, 도 1에 나타낸 바와 같이 제한 애퍼처 부재(206)의 중심의 홀을 통과한다. 이와 같이, 제한 애퍼처 부재(206)는, 개별 블랭킹 기구에 의해 빔 OFF의 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐한다. 그리고, 빔 ON이 되고 나서 빔 OFF가 될 때까지 형성된, 제한 애퍼처 부재(206)를 통과한 빔에 의해 1 회분의 샷의 빔이 형성된다. 제한 애퍼처 부재(206)를 통과한 멀티빔(20)은, 대물 렌즈(207)에 의해 초점이 맞춰지고, 원하는 축소율의 패턴 상(像)이 되며, 편향기(208)에 의해, 제한 애퍼처 부재(206)를 통과한 각 빔(멀티빔(20) 전체)이 동일 방향으로 모아져 편향되고, 각 빔의 시료(101) 상의 각각의 조사 위치에 조사된다. 또한, 예를 들면 XY 스테이지(105)가 연속 이동하고 있을 때, 빔의 조사 위치가 XY 스테이지(105)의 이동에 추종하도록 편향기(208)에 의해 제어된다. 한 번에 조사되는 멀티빔(20)은, 이상적으로는 애퍼처 부재(203)의 복수의 홀의 배열 피치에 상술한 원하는 축소율을 곱한 피치로 배열되게 된다. 묘화 장치(100)는, 샷 빔을 연속하여 차례로 조사하는 래스터 스캔 방식으로 묘화 동작을 행하고, 원하는 패턴을 묘화할 시, 패턴에 따라 필요한 빔이 블랭킹 제어에 의해 빔 ON으로 제어된다.
스트라이프 내의 묘화 동작으로서는 예를 들면, y 방향으로 멀티빔 전체의 조사 영역의 약 2 배의 폭으로 스트라이프 영역을 분할한다. 그리고 예를 들면, x, y 방향으로 4 × 4의 멀티빔을 이용하여 스트라이프 내를 묘화하는 경우, x 방향 혹은 y 방향으로 1 메시씩 조사 위치를 이동시키면서 4 회의 샷으로 멀티빔 전체의 1 개의 조사 영역이 노광(묘화)을 종료한다. 그리고, 차례로 조사 위치를 이동시키면서 스트라이프 전체를 노광(묘화)한다. 혹은, 각 빔 간의 거리를 이격하여, 예를 들면 y 방향으로 멀티빔 전체의 조사 영역과 동등한, 혹은 약간 넓은 폭으로 스트라이프 영역을 분할한 경우, x 방향 혹은 y 방향으로 1 메시씩 조사 위치를 이동시키면서 16 회의 샷으로 멀티빔 전체의 1 개의 조사 영역이 노광(묘화)을 종료한다. 그리고, 차례로 조사 위치를 이동시키면서 스트라이프 전체를 노광(묘화)한다.
판정 공정(S114)으로서, 판정부(64)는 모든 스트라이프 영역의 묘화가 종료되었는지 여부를 판정한다. 그리고, 모든 스트라이프 영역의 묘화가 종료되었으면 종료하고, 아직 모든 스트라이프 영역의 묘화가 종료되어 있지 않은 경우에는, 전송 공정(S108)으로 리턴하여 모든 스트라이프 영역의 묘화가 종료될 때까지, 전송 공정(S108)부터 묘화 공정(S112)을 반복한다.
이상과 같이, 실시예 1에 의하면, 멀티빔 묘화에 있어서, 전송 시의 샷 데이터의 데이터량의 삭감을 할 수 있다.
이상, 구체예를 참조하여 실시예에 대하여 설명했다. 그러나 본 발명은, 이들의 구체예에 한정되는 것은 아니다. 상술한 예에서는, 10 비트의 샷 데이터를 이용하고 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 10 비트는 예시이며, 그 외의 비트수여도 상관없다.
또한, 장치 구성 또는 제어 방법 등, 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않은 부분 등에 대해서는 기재를 생략했지만, 필요로 하는 장치 구성 또는 제어 방법을 적절히 선택하여 이용할 수 있다. 예를 들면, 묘화 장치(100)를 제어하는 제어부 구성에 대해서는 기재를 생략했지만, 필요로 하는 제어부 구성을 적절히 선택하여 이용하는 것은 말할 필요도 없다.
그 외에, 본 발명의 요소를 구비하고, 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 방법은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명의 몇 가지 실시예를 설명했지만, 이들 실시예는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규 실시예는, 그 외의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시예 또는 그 변형은, 발명의 범위 또는 요지에 포함되고, 또한 특허 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다.

Claims (5)

  1. 멀티 하전 입자 빔을 이용하여 시료에 패턴을 묘화하기 위한 묘화 데이터를 입력하는 공정과,
    상기 묘화 데이터를 변환하여, 사전에 설정된 제1 조사 시간을 나타내는 제1 코드와, 조사 시간이 0인 것을 나타내는 제2 코드와, 상기 제1 조사 시간이 아니며, 또한 조사 시간이 0도 아닌 것을 나타내는 제3 코드 중 어느 하나를 이용하여 상기 멀티 하전 입자 빔의 각 빔용의 샷 데이터를 생성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 샷 데이터 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 코드는, 각각 2 비트의 코드로 정의되는 것을 특징으로 하는 샷 데이터 생성 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    해당 빔의 샷 데이터로서 상기 제3 코드를 이용하는 경우, 상기 제3 코드와 함께, 2 비트보다 큰 비트수의 조사 시간 데이터가 아울러 정의되는 것을 특징으로 하는 샷 데이터 생성 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 시료의 묘화 영역이 메시 형상으로 가상 분할된 복수의 조사 위치에 있어서의 조사 위치마다, 조사 위치마다 상이한 경우가 있는 상기 조사 위치에 있어서의 총 조사 시간을 사전에 설정된 상기 제1 조사 시간으로 나누고, 다중 묘화에 있어서의 설정된 패스수 중, 상기 제1 조사 시간을 이용하여 조사하는 제1 조사 횟수를 연산하는 공정과,
    상기 패스수의 각 패스의 조사 시간 중, 상기 제1 조사 횟수로부터 1을 뺀 제2 조사 횟수분의 조사 시간을, 상기 제1 조사 시간으로서 연산하고, 상기 패스수의 각 패스의 조사 시간 중, 상기 패스수로부터 상기 제1 조사 횟수에 1을 가산한 제1 값을 차감한 제3 조사 횟수분의 조사 시간을 0으로서 연산하고, 상기 패스수의 각 패스의 조사 시간 중, 상기 제2 와 제3 조사 횟수 이외의 조사 횟수분의 조사 시간을, 상기 제1 조사 횟수로부터 1을 차감한 제2 값에 상기 제1 조사 시간을 곱한 제3 값을 상기 총 조사 시간에서 차감한 제4 값을 이용하여 연산하는 공정
    을 더 구비한 것을 특징으로 하는 샷 데이터 생성 방법.
  5. 멀티 하전 입자 빔을 이용하여 시료에 패턴을 묘화하기 위한 묘화 데이터를 입력하는 공정과,
    상기 묘화 데이터를 변환하여, 사전에 설정된 제1 조사 시간을 나타내는 제1 코드와, 조사 시간이 0인 것을 나타내는 제2 코드와, 상기 제1 조사 시간이 아니며, 또한 조사 시간이 0도 아닌 것을 나타내는 제3 코드 중 어느 하나를 이용하여 상기 멀티 하전 입자 빔의 각 빔용의 샷 데이터를 생성하는 공정과,
    각 샷 데이터에 정의된 조사 시간의 각 빔에 의해 구성되는 멀티 하전 입자 빔을 이용하여 상기 시료에 패턴을 묘화하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법.
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