KR20160001660A - 하전 입자 빔 묘화 장치 및 하전 입자 빔 묘화 방법 - Google Patents

하전 입자 빔 묘화 장치 및 하전 입자 빔 묘화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 하전 입자 빔 묘화 장치는, 하전 입자 빔을 편향시켜, 대상물에 패턴을 묘화하는 묘화부와, 묘화부의 제어를 행하는 제어 계산기를 갖는 제어부를 구비한다. 제어 계산기는 조주 개시 좌표, 묘화 개시 좌표, 및 소정의 제1 가속도에 기초하여 상기 대상물의 묘화 영역의 제1 영역에서의 제1 묘화 속도를 산출하고, 상기 조주 개시 좌표, 상기 제1 가속도 및 제2 묘화 속도에 기초하여 상기 제1 영역의 범위를 산출하는 속도 계산부와, 상기 제1 영역을 상기 제1 묘화 속도로 묘화하고, 상기 제1 영역에 이어지는 제2 영역을 상기 제2 묘화 속도로 묘화하도록 묘화부를 제어하는 묘화 제어부를 갖는다.

Description

하전 입자 빔 묘화 장치 및 하전 입자 빔 묘화 방법{CHARGED PARTICLE BEAM WRITING APPARATUS AND METHOD THEREOF}
본 발명은 하전 입자 빔 묘화 장치 및 하전 입자 빔 묘화 방법에 관한 것이다.
LSI의 고집적화에 수반하여, 반도체 디바이스에 요구되는 회로선 폭은 해마다 미세화되고 있다. 이들 반도체 디바이스에 원하는 회로 패턴을 형성하기 위해서는, 고정밀도의 원화 패턴(레티클 또는 마스크라고도 함)이 필요해진다. 고정밀도의 원화 패턴의 생산에는, 전자 빔 묘화 장치에 의한 전자 빔 리소그래피 기술이 사용되고 있다.
전자 빔 묘화 장치에서는, 묘화 영역을 직사각형의 스트라이프로 분할하고, 그 스트라이프를 묘화 단위로 하여, 마스크 등의 대상물이 적재되는 스테이지를 이동시키면서 전자 빔을 조사해서, 대상물에 패턴을 묘화하고 있다. 여기서, 묘화 방법으로서, 패턴 밀도에 따라서 스테이지 속도를 변화시키는 가변속 묘화와, 스테이지를 등속으로 이동시키는 등속 묘화가 알려져 있다.
등속 묘화에서는, 스테이지를 소정의 가속도로 가속하여, 스테이지 속도가 목표 속도에 도달하고 나서 묘화를 개시한다. 묘화 패턴이 대상물의 단부에 위치하고 있는 경우, 이 패턴을 목표 속도로 묘화하기 위한 조주(助走) 개시 좌표가 리미트 좌표를 초과하는 경우가 있다. 즉, 조주 거리를 확보할 수 없는 경우가 있다. 이 경우, 목표 속도를 낮추고 조주에 필요한 거리를 짧게 하여, 리미트 에러를 피했었다.
마찬가지로, 1 스트라이프 내의 패턴의 묘화 완료 후, 스테이지를 소정의 가속도로 감속했을 경우에, 스테이지 정지 위치가 리미트 좌표를 초과하는 경우가 있다. 즉, 정지 거리를 확보할 수 없는 경우가 있다. 이 경우에도, 목표 속도를 낮추고 정지 거리를 짧게 하여, 리미트 에러를 피했었다.
그러나, 리미트 에러를 피하기 위하여 목표 속도를 낮춰서 등속 묘화를 행하는 경우, 스트라이프 전역에 대하여 속도를 줄여서 묘화하게 되어, 스루풋이 저하한다는 문제가 있었다.
본 발명의 실시 형태는, 리미트 에러를 피함과 함께, 스루풋의 저하를 억제할 수 있는 하전 입자 빔 묘화 장치 및 하전 입자 빔 묘화 방법을 제공한다.
일 실시 형태에서는, 하전 입자 빔 묘화 장치는, 하전 입자 빔을, 이동 가능한 스테이지 위에 적재되는 대상물의 소정 위치에 조사하여 패턴을 묘화하는 묘화부와, 상기 묘화부의 제어를 행하는 제어 계산기를 갖는 제어부를 구비하고, 상기 제어 계산기는, 조주 개시 좌표, 묘화 개시 좌표, 및 소정의 제1 가속도에 기초하여 상기 대상물의 묘화 영역의 제1 영역에서의 제1 묘화 속도를 산출하고, 상기 조주 개시 좌표, 상기 제1 가속도 및, 상기 제1 묘화 속도보다 고속인 제2 묘화 속도에 기초하여 상기 제1 영역의 범위를 산출하는 속도 계산부와, 상기 제1 영역을 상기 제1 묘화 속도로 묘화하고, 상기 제1 영역에 이어지는 제2 영역을 상기 제2 묘화 속도로 묘화하도록 상기 묘화부를 제어하는 묘화 제어부를 갖는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 묘화 장치의 개략도.
도 2는 스테이지 이동의 예를 도시하는 도면.
도 3은 등속 묘화에 있어서의 묘화 속도 변화의 일례를 나타내는 그래프.
도 4는 묘화 속도와 조주 거리의 관계를 나타내는 그래프.
도 5의 (a)는 조주 거리가 모자란 예를 나타내는 그래프이고, 도 5의 (b), 도 5의 (c) 및 도 5의 (d)는 동 실시 형태에 따른 묘화 속도 제어를 나타내는 그래프.
도 6의 (a)는 정지 거리가 모자란 예를 나타내는 그래프이고, 도 6의 (b), 도 6의 (c) 및 도 6의 (d)는 동 실시 형태에 따른 묘화 속도 제어를 나타내는 그래프.
도 7의 (a)는 블록 분할된 스트라이프의 일례를 도시하는 도면이고, 도 7의 (b)는 각 블록의 묘화 시간의 일례를 도시하는 그래프.
도 8은 속도 계산부의 처리를 설명하는 흐름도.
도 9는 통상 묘화에서의 묘화 방법을 설명하는 흐름도.
도 10은 시점측 저속 묘화에서의 묘화 방법을 설명하는 흐름도.
도 11은 종점측 저속 묘화에서의 묘화 방법을 설명하는 흐름도.
도 12는 시점측·종점측 저속 묘화에서의 묘화 방법을 설명하는 흐름도.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 묘화 장치의 개략도이다. 본 실시 형태에서는, 하전 입자 빔의 일례로서, 전자 빔을 사용한 구성에 대하여 설명한다. 단, 하전 입자 빔은 전자 빔에 한정하는 것은 아니고, 이온 빔 등의 다른 하전 입자를 사용한 빔이어도 상관없다.
도 1에 도시하는 묘화 장치는, 마스크나 웨이퍼 등의 대상물에 전자 빔을 조사하여 원하는 패턴을 묘화하는 묘화부(100)와, 묘화부(100)에 의한 묘화 동작을 제어하는 제어부(200)를 구비한다. 묘화부(100)는 전자 빔 경통(102) 및 묘화실(104)을 갖고 있다.
전자 빔 경통(102) 내에는, 전자총(101), 조명 렌즈(112), 투영 렌즈(114), 대물 렌즈(116), 블랭킹 애퍼쳐(120), 제1 애퍼쳐(122), 제2 애퍼쳐(124), 편향기(130, 132 및 134)가 배치되어 있다. 또한, 묘화실(104) 내에는, 이동 가능하게 배치된 XY 스테이지(140)가 배치되어 있다. XY 스테이지(140) 위에는, 대상물이 되는 마스크(150)가 적재되어 있다. 또한, 대상물로서, 예를 들어 웨이퍼나, 웨이퍼에 패턴을 전사하는 노광용 마스크가 포함된다. 또한, 이 마스크는, 예를 들어 아직 아무런 패턴도 형성되어 있지 않은 마스크 블랭크가 포함된다.
전자총(101)으로부터 나온 전자 빔(103)은, 조명 렌즈(112)에 의해 직사각형의 구멍을 갖는 제1 애퍼쳐(122) 전체를 조명한다. 여기서, 전자 빔(103)은 직사각형으로 성형된다. 그리고, 제1 애퍼쳐(122)를 통과한 제1 애퍼쳐 상(像)의 전자 빔(103)은 투영 렌즈(114)에 의해 제2 애퍼쳐(124) 위에 투영된다. 제2 애퍼쳐(124) 위에서의 제1 애퍼쳐 상의 위치는, 편향기(132)에 의해 편향 제어되고, 빔 형상과 치수를 변화시킬 수 있다. 제2 애퍼쳐(124)를 통과한 제2 애퍼쳐 상의 전자 빔(103)은, 대물 렌즈(116)에 의해 초점을 맞추고, 편향기(134)에 의해 편향되어, 연속 이동하는 XY 스테이지(140) 위의 마스크(150)의 원하는 위치에 조사된다.
전자총(101)으로부터 방출된 전자 빔(103)은, 편향기(130)에 의해, 빔 온의 상태에서는 블랭킹 애퍼쳐(120)를 통과하도록 제어되고, 빔 오프의 상태에서는 빔 전체가 블랭킹 애퍼쳐(120)로 차폐되도록 편향된다. 빔 오프의 상태로부터 빔 온이 되고, 그 후 빔 오프가 될 때까지 블랭킹 애퍼쳐(120)를 통과한 전자 빔이 1회의 전자 빔의 샷이 된다. 각 샷의 조사 시간에 따라, 마스크(150)에 조사되는 전자 빔의 샷당 조사량이 조정되게 된다.
도 2는 패턴 묘화 시의 스테이지 이동의 일례를 도시하는 도면이다. 마스크(150)에 묘화할 경우에는, XY 스테이지(140)를 예를 들어 x 방향으로 연속 이동시키면서, 묘화 영역(10)을 전자 빔(103)이 편향 가능한 폭의 직사각형의 복수의 스트라이프(프레임)(20)로 가상 분할하고, 마스크(150)의 하나의 스트라이프(20) 위에 전자 빔(103)을 조사한다. XY 스테이지(140)의 x 방향의 이동은 연속 이동으로 하고, 동시에 편향기(134)로 전자 빔(103)의 샷 위치도 스테이지 이동에 추종시킨다. 연속 이동시킴으로써 묘화 시간을 단축시킬 수 있다. 그리고, 하나의 스트라이프(20)를 다 묘화하면, XY 스테이지(140)를 y 방향으로 스텝 이송하고, x 방향(역방향)으로 다음 스트라이프(20)의 묘화 동작을 행한다.
본 실시 형태에 의한 묘화 장치는, 묘화 중에는 일정한 속도로 스테이지를 이동시키는 등속 묘화를 행하는 것이다. 도 3은 등속 묘화를 행할 때의 묘화 속도(스테이지 속도)의 변화의 일례를 나타낸다. 도 3에 있어서, 횡축은 x 방향의 위치(좌표)를 나타내고, 종축은 묘화 속도를 나타낸다. 등속 묘화에서는, 조주 개시 좌표 x1에서 소정의 가속도 a1로 가속을 개시하고, 묘화 개시 좌표 x2에서 소정의 속도(목표 속도) v2에 도달하면 패턴의 묘화를 개시한다. 소정의 속도 v2를 구하는 방법은 후술한다. 그 후, 일정한 속도 v2로 묘화를 행하고, 묘화 종료 좌표 x7에서 이 스트라이프의 최후의 패턴의 묘화를 종료하면, 소정의 가속도 a2로 감속하고, 정지 좌표 x8에서 스테이지 이동을 정지한다. 가속도 a1, a2는 미리 결정된 값이고, 가속도 a1의 절댓값과 가속도 a2의 절댓값은 동일해도 되고, 상이해도 된다.
가속(조주)을 개시하고 나서 소정의 속도 v2에 도달할 때까지 필요로 하는 조주 거리 L1은, 가속도 a1 및 속도 v2로부터 정해진다. 또한, 감속을 개시하고 나서 정지할 때까지 필요로 하는 정지 거리 L2는 가속도 a2 및 속도 v2로부터 정해진다. 도 4는 가속도 a1을 0.01G(G=9800000[㎛/sec2]), 0.05G로 한 경우의 속도 v2와, 필요한 조주 거리 L1과의 관계를 나타내는 그래프이다.
여기서, 묘화 패턴이 마스크(150)의 시점측(조주 개시측)의 단부에 위치하고 있는 경우, 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이, 조주 개시 좌표 x1'가 시점측의 리미트 좌표 x0(XY 스테이지(140)의 구성 등으로부터 미리 정해진 한계점)을 초과하는 경우가 있다. 즉, 묘화 개시 좌표 x2가 리미트 좌표 x0에 접근하고 있는 경우, 소정의 속도 v2에 도달하기 위하여 필요한 조주 거리 L1을 확보할 수 없는 경우가 있다.
이러한 경우, 본 실시 형태에서는, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이, 먼저, 리미트 좌표 x0을 초과하지 않는 조주 개시 좌표 x1부터 소정의 가속도 a1로 가속을 개시하고, 묘화 개시 좌표 x2에서 소정의 속도 v2보다 늦은 속도 v1로 패턴의 묘화를 개시한다. 그 후, 일정한 속도 v1로 묘화를 행하고, 좌표 x3에서 패턴의 묘화를 일단 종료하고, 소정의 가속도 a2로 감속하고, 좌표 x4에서 스테이지 이동을 정지한다. 여기서 좌표 x1과 좌표 x3과의 간격은 조주 거리 L1과 동일 정도로 한다.
그리고, 좌표 x4로부터 조주 개시 좌표 x1로 되돌아가서, 도 5의 (c)에 도시하는 바와 같이, 조주 개시 좌표 x1부터 소정의 가속도 a1로 가속을 개시한다. 좌표 x3에서 소정의 속도 v2에 도달하면 패턴의 묘화를 재개하고, 그 후, 일정한 속도 v2로 묘화를 행한다. 도 5의 (d)는 묘화 중의 좌표와 속도의 관계를 나타내고 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 묘화 패턴이 마스크(150)의 시점측(조주 개시측)의 단부에 위치하여, 조주 거리 L1을 확보할 수 없는 경우, 묘화 영역에서의 시점측의 소 영역(좌표 x2부터 x3까지의 사이)을 속도 v2보다 저속인 속도 v1로 묘화한다. 좌표 x3은, 조주 개시 좌표 x1 및 조주 거리 L1로부터 정해지고, 속도 v1로의 저속 묘화 후, 다시, 조주 개시 좌표 x1부터 가속도 a1로 가속을 개시함으로써, 좌표 x3에서는 소정의 속도 v2에 도달하고, 좌표 x3 이후는 속도 v2로 묘화를 행하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 리미트 에러를 피할 수 있다. 또한, 스트라이프 전체를 속도 v1로 묘화하는 경우와 비교하여, 스루풋의 저하를 억제할 수 있다.
묘화 패턴이 마스크(150)의 종점측(감속 개시측)의 단부에 위치하고 있는 경우, 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이, 정지 좌표 x8'가 종점측의 리미트 좌표 x9(XY 스테이지(140)의 구성 등으로부터 미리 정해진 한계점)를 초과하는 경우가 있다. 즉, 묘화 종료 좌표 x7이 리미트 좌표 x9에 접근하고 있는 경우, 정지하기 위하여 필요한 정지 거리 L2를 확보할 수 없는 경우가 있다.
이러한 경우, 본 실시 형태에서는, 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이, 먼저, 묘화 종료 좌표 x7보다 시점측의 좌표 x6에서 패턴의 묘화를 일단 종료하고, 소정의 가속도 a2로 감속하여, 리미트 좌표 x9를 초과하지 않는 정지 좌표 x8에서 스테이지 이동을 정지한다. 그리고, 정지 좌표 x8로부터 좌표 x5로 되돌아가, 도 6의 (c)에 도시하는 바와 같이, 좌표 x5부터 소정의 가속도 a1로 가속을 개시한다. 좌표 x6에서 소정의 속도 v2보다 늦은 속도 v3으로 패턴의 묘화를 재개한다. 그 후, 일정한 속도 v3으로 묘화를 행하고, 묘화 종료 좌표 x7에서 이 스트라이프의 최후의 패턴의 묘화를 종료하면, 소정의 가속도 a2로 감속하고, 정지 좌표 x8에서 스테이지 이동을 정지한다. 도 6의 (d)는 묘화 중의 좌표와 속도의 관계를 나타내고 있다.
좌표 x6과 정지 좌표 x8과의 간격은 정지 거리 L2와 동일 정도로 한다. 속도 v3은, 묘화 종료 좌표 x7, 정지 좌표 x8 및 가속도 a2로부터 정해진다. 즉, 속도 v3은, 묘화 종료 좌표 x7에서 이 스트라이프의 최후의 패턴의 묘화를 종료한 후, 소정의 가속도 a2로 감속하고, 정지 좌표 x8에서 스테이지 이동을 정지할 수 있는 정도의 속도이다. 좌표 x5는, 좌표 x6, 속도 v3 및 가속도 a1로부터 정해진다. 즉, 좌표 x5는, 가속도 a1로 가속을 개시하고, 좌표 x6에서 속도 v3에 도달할 수 있는 위치이다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 묘화 패턴이 마스크(150)의 종점측(감속 개시측)의 단부에 위치하고, 정지 거리 L2를 확보할 수 없는 경우, 묘화 영역에서의 종점측의 소 영역(좌표 x6부터 x7까지의 사이)을 속도 v2보다 저속인 속도 v3으로 묘화한다. 정지 좌표 x8에서 정지할 수 있도록, 소정의 속도 v2로의 묘화는 좌표 x6까지로 하고, 좌표 x6부터 x7까지의 영역은 속도 v3으로 저속 묘화를 행한다. 이에 의해, 리미트 에러를 피할 수 있다. 또한, 스트라이프 전체를 속도 v3으로 묘화하는 경우와 비교하여, 스루풋의 저하를 억제할 수 있다.
이어서, 묘화부(100)에 의한 묘화 동작 전체를 제어하여 상술한 바와 같이 묘화 처리를 실행하는 제어부(200)에 대하여 설명한다. 제어부(200)는 기억 장치(202), 제어 계산기(210), 편향 제어부(220) 및 스테이지 제어부(230)를 구비하고 있다.
기억 장치(202)는, 예를 들어 자기 디스크 장치이고, 묘화 데이터가 저장되어 있다. 이 묘화 데이터에는, 도형 패턴의 형상 및 위치가 정의되어 있다. 제어 계산기(210)는 샷 데이터 생성부(212), 묘화 시간 계산부(214), 속도 계산부(216) 및 묘화 제어부(218)를 구비하고, 각각의 처리가 실행된다. 제어 계산기(210) 내에서의 입출력 또는 연산된 데이터는 메모리(219)에 기억된다.
제어 계산기(210)는 기억 장치(202)로부터 1 스트라이프 분의 묘화 데이터를 판독한다. 샷 데이터 생성부(212)는 묘화 데이터에 정의된 도형 패턴을 샷 단위로 분할한 샷 데이터를 생성한다. 샷 데이터는 편향 제어부(220)에 부여된다.
묘화 시간 계산부(214)는 샷 데이터의 조사 시간, 증폭기의 정정 시간, 편향 제어부(220)의 실제 샷 사이클 등을 고려하여, 묘화 방향을 따라서 스트라이프를 복수의 블록으로 분할했을 때의 각 블록의 묘화에 필요로 하는 묘화 시간을 계산한다. 속도 계산부(216)는 묘화 시간이 가장 긴 블록의 묘화 시간 및 블록 길이로부터 소정의 속도 v2를 계산한다.
예를 들어, 묘화 시간 계산부(214)가, 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 스트라이프를 묘화 방향을 따라서 길이 LB로 블록 B1 내지 B8로 분할하여, 각 블록의 묘화 시간을 계산한다. 도 7의 (b)는 속도 계산부(216)에 의해 산출되는 각 블록의 묘화 시간이다. 블록 B4가 가장 묘화 시간(T4)이 길고, 속도 v2는, v2=LB/T4로 구해진다.
또한, 속도 계산부(216)는, 조주 거리 L1을 확보할 수 있는지 여부 및, 정지 거리 L2를 확보할 수 있는지 여부를 판정한다. 판정 결과에 따라 묘화 모드가 결정된다. 묘화 모드 및 대응하는 판정 결과는 이하와 같이 되어 있다.
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통상 묘화는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 스트라이프의 전체 영역을 속도 v2로 묘화하는 모드이다. 시점측 저속 묘화는, 도 5의 (b) 및 도 5의 (c)에 도시하는 바와 같이, 시점측의 소 영역을 속도 v1로 저속 묘화하고, 그 후의 영역은 속도 v2로 묘화하는 모드이다. 종점측 저속 묘화는, 도 6의 (b) 및 도 6의 (c)에 도시하는 바와 같이, 종점측의 소 영역을 속도 v3으로 저속 묘화하고, 그 이전의 영역은 속도 v2로 묘화하는 모드이다. 시점측·종점측 저속 묘화는, 시점측 및 종점측의 소 영역을 각각 속도 v1, v3으로 저속 묘화하고, 그 사이의 영역은 속도 v2로 묘화하는 모드이다.
속도 계산부(216)는 저속 묘화(시점측 저속 묘화, 종점측 저속 묘화, 시점측·종점측 저속 묘화)를 행하는 경우, 묘화 속도의 전환 위치, 즉 저속 v1로의 묘화를 정지하고, 속도 v2로의 묘화를 재개하는 위치(좌표 x3, 도 5 참조)나, 속도 v2로의 묘화를 정지하고, 저속 v3로의 묘화를 재개하는 위치(좌표 x6, 도 6 참조) 등을 구한다.
도 8에 나타내는 흐름도를 사용하여, 속도 계산부(216)의 처리를 설명한다.
(스텝 S101) 스트라이프를 분할한 각 블록의 묘화 시간을 계산하고, 가장 긴 묘화 시간과, 그 블록 길이로부터 속도 v2를 계산한다.
(스텝 S102) 이하의 식 1을 사용하여, 조주 거리 L1을 구한다.
L1=(1/2)×(v2)2×a1+Lwin+Spost+Aprch…(식 1)
여기서, Lwin은 주편향 창 폭이고, 묘화 속도에 도달하기 전에 빔의 편향 범위에 들어가서 샷이 시작되는 것을 방지하기 위한 오프셋이다. Spost은, 스테이지 위치 결정 오차를 고려한 오프셋이다. Aprch는, 이동 속도가 오버슈트하는 스테이지계이고, 속도가 정정(靜定)될 때까지 필요한 오프셋이다.
이와 같이 하여 구한 조주 거리 L1을 확보할 수 있는지 여부를 판정한다. 즉, 묘화 데이터로부터 묘화 개시 좌표 x2를 구하고, 묘화 개시 좌표 x2 및 조주 거리 L1로부터 구해지는 조주 개시 좌표가 리미트 좌표 x0을 초과하지 않는지 여부를 판정한다. 조주 거리 L1을 확보할 수 있는(조주 개시 좌표가 리미트 좌표 x0을 초과하지 않는) 경우에는 스텝 S103으로 진행하고, 확보할 수 없는 경우에는 스텝 S107로 진행한다.
(스텝 S103) 이하의 식 2를 사용하여, 정지 거리 L2를 구한다.
L2=(1/2)×(v2)2×a2+Lwin+Spost…(식 2)
Lwin, Spost는 상술한 식 1에서 설명한 오프셋과 마찬가지이다.
이와 같이 하여 구한 정지 거리 L2를 확보할 수 있는지 여부를 판정한다. 즉, 묘화 데이터로부터 묘화 종료 좌표 x7을 구하고, 묘화 종료 좌표 x7 및 정지 거리 L2로부터 구해지는 정지 좌표가 리미트 좌표 x9를 초과하지 않는지 여부를 판정한다. 정지 거리 L2를 확보할 수 있는(정지 좌표가 리미트 좌표 x9를 초과하지 않는) 경우에는 스텝 S104로 진행하고, 확보할 수 없는 경우에는 스텝 S105로 진행한다.
(스텝 S104) 조주 거리 L1 및 정지 거리 L2를 모두 확보할 수 있기 때문에, 묘화 모드는 통상 묘화가 된다. 통상 묘화에서는, 스트라이프의 전체 영역을 속도 v2로 등속 묘화한다.
(스텝 S105) 속도 v2로의 묘화를 정지하는 좌표 x6을 구한다. 좌표 x6은, 리미트 좌표 x9를 초과하지 않는 원하는 정지 좌표 x8로부터, 식 2로 산출한 정지 거리 L2로 되돌아간 위치에 상당한다.
또한, 좌표 x6부터 x7까지의 영역의 묘화 속도 v3을 구한다. 속도 v3은, 좌표 x7과 x8의 간격을 L3으로 했을 경우, v3=(2×L3×a2)1/2로 구해진다. 속도 v3로의 묘화를 좌표 x7에서 종료하고, 가속도 a2로 감속했을 경우, 좌표 x8에서 정지할 수 있다.
또한, 가속도 a1, 좌표 x6, 속도 v3을 사용하여, 좌표 x5를 구한다. 구체적으로는, 좌표 x5부터 가속도 a1로 가속을 개시하고, 좌표 x6에서 속도 v3에 도달하도록, 좌표 x5를 구한다.
(스텝 S106) 조주 거리 L1은 확보할 수 있고, 정지 거리 L2는 확보할 수 없기 때문에, 묘화 모드는 종점측 저속 묘화가 된다.
(스텝 S107) 속도 v2로의 묘화를 개시하는 좌표 x3을 구한다. 좌표 x3은, 리미트 좌표 x0을 초과하지 않는 원하는 조주 개시 좌표 x1로부터, 식 1에서 산출한 조주 거리 L1만큼 진행한 위치에 상당한다.
또한, 좌표 x2부터 x3까지의 영역의 묘화 속도 v1을 구한다. 속도 v1은, 좌표 x1과 x2와의 간격을 L4로 했을 경우, v1=(2×L4×a1)1/2로 구해진다.
(스텝 S108) 스텝 S103과 마찬가지로, 정지 거리 L2를 확보할 수 있는지 여부를 판정한다. 정지 거리 L2를 확보할 수 있는 경우에는 스텝 S109로 진행하고, 확보할 수 없는 경우에는 스텝 S110으로 진행한다.
(스텝 S109) 조주 거리 L1은 확보할 수 없고, 정지 거리 L2는 확보할 수 있기 때문에, 묘화 모드는 시점측 저속 묘화가 된다.
(스텝 S110) 스텝 S105와 마찬가지로, 좌표 x5, x6, 속도 v3을 구한다.
(스텝 S111) 조주 거리 L1 및 정지 거리 L2를 확보할 수 없기 때문에, 묘화 모드는 시점측·종점측 저속 묘화가 된다.
이와 같이, 속도 계산부(216)는 조주 거리 L1 및 정지 거리 L2를 확보할 수 있는지 여부를 판정하고, 판정 결과에 따라, 시점측 및/또는 종점측에서 저속 묘화를 행할지 여부를 결정한다. 저속 묘화를 행하는 경우, 속도 계산부(216)는 저속 묘화를 행하는 저속 묘화 영역의 위치(범위) 및 묘화 속도 v1, v3을 산출한다.
묘화 제어부(218)는 속도 계산부(216)에 의해 산출된 좌표나 속도에 기초하여, 편향 제어부(220)에 대하여 샷의 개시 지시를 내리거나, 샷의 정지 좌표를 지시하거나 한다. 또한, 묘화 제어부(218)는 스테이지 제어부(230)에 대하여 스테이지 이동 지시를 내린다.
편향 제어부(220)는 샷 데이터 및 묘화 제어부(218)로부터의 지시에 기초하여, 편향기(130, 132 및 134)를 제어하는 편향 신호를 생성한다. 편향 신호는, 도시하지 않은 DAC 증폭기에 의해 D/A 변환된 후에 증폭되고, 편향기(130, 132 및 134)의 전극에 인가된다. 이에 의해, 원하는 형상의 전자 빔을, 마스크(150)의 원하는 위치에, 원하는 조사 시간(조사량)으로 조사할 수 있다. 또한, 저속 묘화를 행하는 경우에는, 설정된 좌표에서 묘화를 종료할 수 있다. 편향 제어부(220)는 묘화를 종료했을 경우, 스테이지 제어부(230)에 대하여 스테이지 정지 지시를 출력 함과 함께, 묘화가 종료된 것을 묘화 제어부(218)에 통지한다.
스테이지 제어부(230)는, 묘화 제어부(218)로부터의 지시에 기초하여 스테이지(140)의 이동 속도를 제어한다. 또한, 스테이지 제어부(230)는, 묘화 제어부(218)로부터 지시된 좌표에 스테이지(140)를 이동시킨다. 또한, 스테이지 제어부(230)는, 편향 제어부(220)로부터의 지시에 기초하여, 스테이지의 이동을 정지함과 함께, 스테이지 이동이 종료된 것을 묘화 제어부(218)에 통지한다.
이어서, 각 묘화 모드에서의 제어부(200)의 묘화 제어를 설명한다. 먼저, 도 9에 도시하는 흐름도를 사용하여 통상 묘화에 대하여 설명한다.
(스텝 S201) 묘화 제어부(218)가 편향 제어부(220)에 샷 지시를 출력해서 스테이지 대기의 상태로 하고 나서, 스테이지 제어부(230)에 스테이지 이동 개시 지시를 출력한다. 스테이지 제어부(230)가, 조주 개시 좌표 x1부터 가속도 a1로 스테이지(140)를 가속시킨다.
(스텝 S202) 스테이지 제어부(230)는 스테이지 속도가 v2에 달하면, 이 속도 v2를 유지한다.
(스텝 S203) 편향 제어부(220)가 편향기(130, 132 및 134)를 제어하여, 마스크(150)의 묘화 개시 좌표 x2부터 묘화 종료 좌표 x7까지의 영역에 패턴을 묘화한다.
(스텝 S204) 편향 제어부(220)는 좌표 x7까지의 패턴 묘화를 종료하면, 묘화 제어부(218)에 묘화가 종료된 것을 통지하고, 스테이지 제어부(230)에 대하여 스테이지 정지 지시를 출력한다. 스테이지 제어부(230)는 스테이지 정지 지시에 기초하여 가속도 a2로의 감속을 개시한다.
(스텝 S205) 리미트 좌표 x9를 초과하지 않는 정지 좌표 x8에서 스테이지(140)가 정지한다. 스테이지 제어부(230)는 스테이지가 정지된 것을 묘화 제어부(218)에 통지한다. 하나의 스트라이프의 묘화가 종료되고, 다음 스트라이프의 묘화로 진행한다.
이렇게, 통상 묘화에서는, 스트라이프의 전체 영역(묘화 개시 좌표 x2부터 묘화 종료 좌표 x7까지의 영역)을 속도 v2로 등속 묘화한다.
이어서, 도 10에 도시하는 흐름도를 사용하여 시점측 저속 묘화에 대하여 설명한다.
(스텝 S301) 묘화 제어부(218)가 편향 제어부(220)에 샷 지시를 출력해서 스테이지 대기의 상태로 하고 나서, 스테이지 제어부(230)에 스테이지 이동 개시 지시를 출력한다. 스테이지 제어부(230)가 조주 개시 좌표 x1부터 가속도 a1로 스테이지(140)를 가속한다.
(스텝 S302) 스테이지 제어부(230)는, 스테이지 속도가 v1에 도달하면, 이 속도 v1을 유지한다. 편향 제어부(220)가 편향기(130, 132 및 134)를 제어하여, 속도 v1로, 마스크(150)의 묘화 개시 좌표 x2부터 좌표 x3까지의 영역에 패턴을 묘화한다. 속도 v1 및 좌표 x3은 도 8의 스텝 S107에서 계산된 것이다.
(스텝 S303) 편향 제어부(220)는, 좌표 x3까지의 패턴 묘화를 종료하면, 묘화를 일단 종료하고, 스테이지 제어부(230)에 대하여 스테이지 정지 지시를 출력하고, 묘화 제어부(218)에 묘화가 종료된 것을 통지한다. 스테이지 제어부(230)는 스테이지 정지 지시에 기초하여 가속도 a2로의 감속을 개시한다.
(스텝 S304) 좌표 x4에서 스테이지(140)가 정지하면, 묘화 제어부(218)는 스테이지 제어부(230)에 조주 개시 좌표 x1로의 이동 지시를 출력한다. 스테이지 제어부(230)는, 스테이지(140)를 조주 개시 좌표 x1로 되돌리고, 스테이지 이동이 완료된 것을 묘화 제어부(218)에 통지한다.
(스텝 S305) 묘화 제어부(218)가 편향 제어부(220)에 샷 지시를 출력해서 스테이지 대기의 상태로 하고 나서, 스테이지 제어부(230)에 스테이지 이동 개시 지시를 출력한다. 스테이지 제어부(230)가 조주 개시 좌표 x1부터 가속도 a1로 스테이지(140)를 가속한다.
(스텝 S306) 스테이지 제어부(230)는 스테이지 속도가 v2에 도달하면, 이 속도 v2를 유지한다. 편향 제어부(220)가 편향기(130, 132 및 134)를 제어하여, 속도 v2로, 마스크(150)의 좌표 x3부터 묘화 종료 좌표 x7까지의 영역에 패턴을 묘화한다.
(스텝 S307) 편향 제어부(220)는 좌표 x7까지의 패턴 묘화를 종료하면, 묘화 제어부(218)에 묘화가 종료된 것을 통지하고, 스테이지 제어부(230)에 대하여 스테이지 정지 지시를 출력한다. 스테이지 제어부(230)는 스테이지 정지 지시에 기초하여 가속도 a2에서의 감속을 개시한다.
(스텝 S308) 리미트 좌표 x9를 초과하지 않는 정지 좌표 x8에서 스테이지(140)가 정지한다. 스테이지 제어부(230)는 스테이지가 정지된 것을 묘화 제어부(218)에 통지한다. 하나의 스트라이프의 묘화가 종료되고, 다음 스트라이프의 묘화로 진행한다.
이어서, 도 11에 도시하는 흐름도를 사용하여 종점측 저속 묘화에 대하여 설명한다.
(스텝 S401) 묘화 제어부(218)가 편향 제어부(220)에 샷 지시를 출력하고, 스테이지 대기의 상태로 하고 나서, 스테이지 제어부(230)에 스테이지 이동 개시 지시를 출력한다. 스테이지 제어부(230)가 조주 개시 좌표 x1부터 가속도 a1로 스테이지(140)를 가속한다.
(스텝 S402) 스테이지 제어부(230)는 스테이지 속도가 v2에 도달하면, 이 속도 v2를 유지한다.
(스텝 S403) 편향 제어부(220)가 편향기(130, 132 및 134)를 제어하여, 마스크(150)의 묘화 개시 좌표 x2부터 좌표 x6까지의 영역에 패턴을 묘화한다. 좌표 x6은 도 8의 스텝 S105에서 계산된 것이다.
(스텝 S404) 편향 제어부(220)는 좌표 x6까지의 패턴 묘화를 종료하면, 묘화를 일단 종료하여, 스테이지 제어부(230)에 대하여 스테이지 정지 지시를 출력하고, 묘화 제어부(218)에 묘화가 종료된 것을 통지한다. 스테이지 제어부(230)는 스테이지 정지 지시에 기초하여 가속도 a2로의 감속을 개시한다.
(스텝 S405) 리미트 좌표 x9를 초과하지 않는 정지 좌표 x8에서 스테이지(140)가 정지되면, 묘화 제어부(218)는 스테이지 제어부(230)에 조주 개시 좌표 x5로의 이동 지시를 출력한다. 스테이지 제어부(230)는 스테이지(140)를 좌표 x5로 되돌린다. 좌표 x5는 도 8의 스텝 S105에서 계산된 것이다.
(스텝 S406) 묘화 제어부(218)가 편향 제어부(220)에 샷 지시를 출력해서 스테이지 대기의 상태로 하고 나서, 스테이지 제어부(230)에 스테이지 이동 개시 지시를 출력한다. 스테이지 제어부(230)가 좌표 x5부터 가속도 a1로 스테이지(140)를 가속한다.
(스텝 S407) 스테이지 제어부(230)는 스테이지 속도가 v3에 도달하면, 이 속도 v3을 유지한다. 편향 제어부(220)가 편향기(130, 132 및 134)를 제어하여, 속도 v3으로, 마스크(150)의 좌표 x6부터 묘화 종료 좌표 x7까지의 영역에 패턴을 묘화한다. 속도 v3은 도 8의 스텝 S105에서 계산된 것이다.
(스텝 S408) 편향 제어부(220)는, 좌표 x7까지의 패턴 묘화를 종료하면, 스테이지 제어부(230)에 대하여 스테이지 정지 지시를 출력한다. 스테이지 제어부(230)는 스테이지 정지 지시에 기초하여 가속도 a2로의 감속을 개시한다.
(스텝 S409) 리미트 좌표 x9를 초과하지 않는 정지 좌표 x8에서 스테이지(140)가 정지한다. 스테이지 제어부(230)는 스테이지가 정지된 것을 묘화 제어부(218)에 통지한다. 하나의 스트라이프의 묘화가 종료되고, 다음 스트라이프의 묘화로 진행한다.
이어서, 도 12에 나타내는 흐름도를 사용하여 시점측·종점측 저속 묘화에 대하여 설명한다. 스텝 S501 내지 S505는 도 10의 스텝 S301 내지 S305와 마찬가지이다.
(스텝 S506) 스테이지 제어부(230)는, 스테이지 속도가 v2에 도달하면, 이 속도 v2를 유지한다. 편향 제어부(220)가 속도 v2로, 마스크(150)의 좌표 x3부터 좌표 x6까지의 영역에 패턴을 묘화한다.
그 후의 스텝 S507 내지 S512는 도 11의 스텝 S404 내지 S409와 마찬가지이다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 속도 v2로 묘화를 개시하기 위한 조주 거리L1을 확보할 수 없는 경우, 묘화 영역에서의 시점측의 제1 영역(좌표 x2부터 x3까지의 사이)을 속도 v2보다 저속인 속도 v1로 묘화한다. 제1 영역의 묘화 후, 조주 개시 좌표 x1로 되돌아가서 가속을 개시하고, 좌표 x3 이후의 제2 영역을 속도 v2로 묘화한다. 이에 의해, 리미트 에러를 피할 수 있다. 또한, 스트라이프 전체를 속도 v1로 묘화하는 경우와 비교하여, 스루풋의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 정지 거리 L2를 확보할 수 없는 경우, 묘화 영역에서의 종점측의 제3 영역(좌표 x6부터 x7까지의 사이)을 속도 v2보다 저속인 속도 v3으로 묘화한다. 좌표 x6까지의 제2 영역을 속도 v2로 묘화한 후, 묘화를 일단 종료하고, 리미트 좌표를 초과하지 않는 위치에서 스테이지(140)를 정지시킨다. 그리고, 스테이지(140)를 좌표 x5까지 되돌려서 가속을 개시하고, 제3 영역을 속도 v3으로 저속 묘화하고, 리미트 좌표를 초과하지 않는 위치에서 스테이지(140)를 정지할 수 있도록 한다. 이에 의해, 정지측에서의 리미트 에러를 피할 수 있다. 또한, 스트라이프 전체를 속도 v3으로 묘화하는 경우와 비교하여, 스루풋의 저하를 억제할 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 리미트 에러를 피함과 함께, 스테이지 속도를 저하시키는(저속 묘화를 행하는) 범위를 한정함으로써, 스루풋의 저하를 억제할 수 있다.
상기 실시 형태에 있어서, 조주 거리 L1, 정지 거리 L2, 저속 묘화 영역의 범위(좌표 x2부터 x3까지의 제1 영역, 좌표 x6부터 x7까지의 제3 영역) 등을 계산할 때에는, 묘화 장치의 다양한 기구의 오차(오프셋)를 고려하는 것이 바람직하다.
상기 실시 형태에 있어서, 정지 거리 L2를 확보할 수 있는지 여부, 다시 말해, 묘화 영역에서의 종점측의 제3 영역(좌표 x6부터 x7까지의 사이)을 속도 v2보다 저속인 속도 v3으로 저속 묘화할지 여부는, 스트라이프의 묘화 처리 개시 전에 결정해도 되고, 묘화 처리 중에 결정해도 된다.
XY 스테이지(140)는 마찰 구동에 의한 것이어도 되고, 가압 공기를 가이드에 대하여 분출시켜, 발생한 정압에 의해 테이블을 부상시키는 에어 베어링(정압 공기 베어링)을 사용한 에어 스테이지여도 된다. 에어 스테이지는, 속도를 바꿨을 때 오버슈트하기 쉽기 때문에, 묘화 중의 속도 변화가 없는 등속 묘화를 행하는 것이 바람직하다.
상기 실시 형태에서는, 스트라이프를 복수 블록으로 분할하여, 각 블록의 묘화 시간으로부터 속도 v2를 결정하였지만, 유저가 미리 속도 v2의 값을 설정해도 된다.
상기 실시 형태에서는, 하나의 전자 빔으로 묘화하는 싱글 빔 방식의 묘화 장치에 대해 설명했지만, 멀티 빔 방식의 묘화 장치로 해도 된다. 멀티 빔 방식의 묘화 장치에 있어서는, 예를 들어 전자총으로부터 방출된 전자 빔을 복수의 개구부를 갖는 블랭킹 애퍼쳐 어레이를 통과시킴과 함께 각각 블랭킹 제어하여, 차폐되지 않은 각 빔이 마스크 위의 원하는 위치에 조사된다.
상술한 실시 형태에서 설명한 제어 계산기(210)의 적어도 일부는, 하드웨어를 포함해도 되고, 소프트웨어를 포함해도 된다. 소프트웨어를 포함하는 경우에는, 제어 계산기(210)의 적어도 일부의 기능을 실현하는 프로그램을 플렉시블 디스크나 CD-ROM 등의 기록 매체에 수납하고, 컴퓨터에 읽어들여 실행시켜도 된다. 기록 매체는, 자기 디스크나 광 디스크 등의 착탈 가능한 것에 한정되지 않고, 하드 디스크 장치나 메모리 등의 고정형 기록 매체여도 된다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태 그대로 한정되는 것이 아니라, 실시 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에 개시되어 있는 복수의 구성 요소의 적당한 조합에 의해, 다양한 발명을 형성할 수 있다. 예를 들어, 실시 형태에 나타나는 전체 구성 요소로부터 몇 가지 구성 요소를 삭제해도 된다. 또한, 상이한 실시 형태에 이르는 구성 요소를 적절히 조합해도 된다.

Claims (5)

  1. 하전 입자 빔을, 이동 가능한 스테이지 위에 적재되는 대상물의 소정 위치에 조사하여 패턴을 묘화하는 묘화부와,
    상기 묘화부의 제어를 행하는 제어 계산기를 갖는 제어부를 구비하고,
    상기 제어 계산기는,
    조주(助走) 개시 좌표, 묘화 개시 좌표, 및 소정의 제1 가속도에 기초하여 상기 대상물의 묘화 영역의 제1 영역에서의 제1 묘화 속도를 산출하고, 상기 조주 개시 좌표, 상기 제1 가속도 및, 상기 제1 묘화 속도보다 고속인 제2 묘화 속도에 기초하여 상기 제1 영역의 범위를 산출하는 속도 계산부와,
    상기 제1 영역을 상기 제1 묘화 속도로 묘화하고, 상기 제1 영역에 이어지는 제2 영역을 상기 제2 묘화 속도로 묘화하도록 상기 묘화부를 제어하는 묘화 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 묘화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 속도 계산부는, 상기 제1 가속도 및 상기 제2 묘화 속도로부터 조주 거리를 산출하고, 시점측 리미트 좌표 및 상기 묘화 개시 좌표로부터 상기 조주 거리를 확보할 수 있는지 여부를 판정하고, 상기 조주 거리를 확보할 수 없는 경우에, 상기 제1 묘화 속도 및 상기 제1 영역의 범위를 산출하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 묘화 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 속도 계산부는, 정지 좌표, 묘화 종료 좌표, 및 소정의 제2 가속도에 기초하여, 상기 제2 영역에 이어지는 제3 영역에서의 제3 묘화 속도를 산출하고, 상기 정지 좌표, 상기 제2 가속도 및 상기 제2 묘화 속도에 기초하여 상기 제3 영역의 범위를 산출하고,
    상기 묘화 제어부는, 상기 제3 영역을 상기 제3 묘화 속도로 묘화하도록 상기 묘화부를 제어하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 묘화 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 속도 계산부는, 상기 제2 가속도 및 상기 제2 묘화 속도로부터 정지 거리를 산출하고, 종점측 리미트 좌표 및 상기 묘화 종료 좌표로부터 상기 정지 거리를 확보할 수 있는지 여부를 판정하고, 상기 정지 거리를 확보할 수 없는 경우에, 상기 제3 묘화 속도 및 상기 제3 영역의 범위를 산출하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 묘화 장치.
  5. 조주 개시 좌표, 묘화 개시 좌표, 및 소정의 제1 가속도에 기초하여, 스테이지 위에 적재되는 대상물의 묘화 영역의 제1 영역에서의 제1 묘화 속도를 산출하는 공정과,
    상기 조주 개시 좌표, 상기 제1 가속도 및 상기 제1 묘화 속도보다 고속인 제2 묘화 속도에 기초하여 상기 제1 영역의 범위를 산출하는 공정과,
    상기 조주 개시 좌표부터 상기 제1 가속도로 스테이지를 가속하고, 상기 제1 영역을 상기 제1 묘화 속도로 묘화하는 공정과,
    상기 제1 영역의 묘화 후, 상기 스테이지를 정지하고, 상기 조주 개시 좌표로 되돌아가서, 상기 조주 개시 좌표부터 상기 제1 가속도로 스테이지를 가속하고, 상기 제1 영역에 이어지는 제2 영역을 상기 제2 묘화 속도로 묘화하는 공정을 구비하는, 하전 입자 빔 묘화 방법.
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