KR20160115796A - 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법 - Google Patents

멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 태양의 멀티 하전 입자빔 묘화 장치는, 멀티 하전 입자빔을 이용하여 k(k는 2 이상의 정수) 패스 이상의 다중 묘화를 행하는 경우에서의 빔의 조사 위치마다 n(n은 2 이상의 정수) 비트로 정의된 k 패스분의 제1 조사 시간 데이터를 입력하고, k 패스분의 제1 조사 시간 데이터를 미리 설정된 합계가 n 비트가 되는 상이한 비트 수의 k 개의 제2 조사 시간 데이터로 분할하는 분할부와, k 개의 제2 조사 시간 데이터에 사용되는 비트 수에 기초하여 정해지는 k 개의 분해능 정보를 기억하는 기억 장치와, k 패스의 패스마다, 멀티 하전 입자빔의 상기 빔용의 k 개의 제2 조사 시간 데이터 중 대응하는 제2 조사 시간 데이터를 전송하는 데이터 전송 처리부와, k 패스의 패스마다, k 개의 분해능 정보 중 대응하는 분해능 정보를 전송하는 분해능 정보 전송 처리부와, k 패스의 패스마다, 전송된 제2 조사 시간 데이터와 분해능 정보를 입력하고, 입력된 분해능 정보와 제2 조사 시간 데이터를 이용하여 상기 패스에서의 멀티 하전 입자빔의 대응빔의 조사 시간을 연산하는 조사 시간 연산부를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법 {MULTI-CHARGED PARTICLE BEAM WRITING APPARATUS AND MULTI-CHARGED PARTICLE BEAM WRITING METHOD}
본 발명은 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법에 관한 것으로, 예를 들면, 멀티빔에서의 다중 묘화를 행하는 경우에서의 빔의 조사 시간의 오차를 저감시키는 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 우수한 해상성을 가지고 있어, 마스크 블랭크스로 전자선을 사용하여 마스크 패턴을 묘화하는 것이 행해지고 있다.
예를 들면, 멀티빔을 사용한 묘화 장치가 있다. 1 개의 전자빔으로 묘화하는 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 제어되어 차폐되지 않은 각 빔이 광학계로 축소되고, 마스크상이 축소되고 편향기로 편향되어 시료 상의 원하는 위치로 조사된다.
여기서, 멀티빔 묘화에서는 고정밀화 및 고속화가 요구되고 있다. 그 중 고정밀화에 대해서는, 원하는 조사량에 대한 실제로 조사되는 조사량의 오차를 줄일 것이 요구된다. 조사량의 오차를 발생시키는 요인으로서, 조사 시간 데이터가 가지는 조사 시간 분해능에 기인한 오차 또는 블랭킹 제어에 이용하는 편향기의 성능에 기인하는 오차 등을 들 수 있다. 조사 시간 분해능은, 각 빔의 1 샷 당 조사 시간을 n 비트의 데이터로 정의하는 경우에, 1 샷 당 최대 조사 시간을 n 비트로 정의 가능한 계조치로 나눈 값으로 정의된다. 따라서, 조사량의 오차를 줄이기 위해서는 조사 시간 분해능을 작게 할 필요가 있다.
예를 들면, 각 빔의 1 샷 당 최대 조사 시간을 예를 들면 10 비트의 데이터로 정의하여 현 상태를 상정하고 있는 조사량을 16 패스의 다중 묘화로 조사하는 경우, 조사량의 목표 허용 오차의 예를 들면 약 2 배의 오차가, 조사 시간 데이터가 가지는 조사량 분해능(조사 시간 분해능)에 기인하여 발생된다는 것을 알게 되었다. 따라서, 조사량의 오차를 목표 허용 오차 내로 억제하기 위해서는, 조사 시간 분해능을 큰 폭으로 작게 할 필요가 생긴다. 조사 시간 분해능을 작게 하기 위해서는, 다중 묘화의 패스 수(다중도)를 늘려 1 패스 당 최대 조사 시간을 줄이거나, 혹은 각 빔의 1 샷 당 조사 시간을 정의하는 데이터의 비트 수를 늘리는 등의 대책을 들 수 있다.
그러나, 패스 수(다중도)를 늘리거나, 혹은 데이터의 비트 수를 늘리면 묘화 시간이 길어지기 때문에 묘화 처리의 고속화의 관점에서 이러한 방법을 선택하는 것은 바람직하지 않다.
본 발명은, 다중 묘화의 패스 수를 늘리지 않고 조사량 오차를 저감 가능한 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 태양의 멀티 하전 입자빔 묘화 장치는,
멀티 하전 입자빔을 이용하여 k(k는 2 이상의 정수) 패스 이상의 다중 묘화를 행하는 경우에서의 빔의 조사 위치마다 n(n은 2 이상의 정수) 비트로 정의된 k 패스분의 제1 조사 시간 데이터를 입력하고, k 패스분의 제1 조사 시간 데이터를 미리 설정된 합계가 n 비트가 되는 상이한 비트 수의 k 개의 제2 조사 시간 데이터로 분할하는, 적어도 1 개의 회로에 의해 구성되는 분할부와,
k 개의 제2 조사 시간 데이터에 사용되는 비트 수에 기초하여 정해지는 k 개의 분해능 정보를 기억하는 기억 장치와,
k 패스의 패스마다, 멀티 하전 입자빔의 상기 빔용의 k 개의 제2 조사 시간 데이터 중 대응하는 제2 조사 시간 데이터를 전송하는, 상기 적어도 1 개의 회로에 의해 구성되는 데이터 전송 처리부와,
k 패스의 패스마다, k 개의 분해능 정보 중 대응하는 분해능 정보를 전송하는, 상기 적어도 1 개의 회로에 의해 구성되는 분해능 정보 전송 처리부와,
k 패스의 패스마다, 전송된 제2 조사 시간 데이터와 분해능 정보를 입력하고, 입력된 분해능 정보와 제2 조사 시간 데이터를 이용하여 상기 패스에서의 멀티 하전 입자빔의 대응빔의 조사 시간을 연산하는, 상기 적어도 1 개의 회로에 의해 구성되는 조사 시간 연산부와,
k 패스의 패스마다, 연산된 조사 시간의 대응빔을 포함하는 멀티 하전 입자빔을 이용하여 시료에 패턴을 묘화하는 묘화부
를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 태양의 멀티 하전 입자빔 묘화 방법은,
멀티 하전 입자빔을 이용하여 k(k는 2 이상의 정수) 패스 이상의 다중 묘화를 행하는 경우에서의 빔의 조사 위치마다 n(n은 2 이상의 정수) 비트로 정의된 k 패스분의 제1 조사 시간 데이터를 입력하고, k 패스분의 제1 조사 시간 데이터를 미리 설정된 합계가 n 비트가 되는 상이한 비트 수의 k 개의 제2 조사 시간 데이터로 분할하고,
k 패스의 패스마다, 멀티 하전 입자빔의 상기 빔용의 k 개의 제2 조사 시간 데이터 중 대응하는 제2 조사 시간 데이터를 전송하고,
k 패스의 패스마다, 기억 장치에 기억되는 k 개의 제2 조사 시간 데이터에 사용되는 비트 수에 기초하여 정해지는 k 개의 분해능 정보 중 대응하는 분해능 정보를 전송하고,
k 패스의 패스마다, 전송된 제2 조사 시간 데이터와 분해능 정보를 입력하고, 입력된 분해능 정보와 제2 조사 시간 데이터를 이용하여 상기 패스에서의 멀티 하전 입자빔의 대응빔의 조사 시간을 연산하고,
k 패스의 패스마다, 연산된 조사 시간의 대응빔을 포함하는 멀티 하전 입자빔을 이용하여 시료에 패턴을 묘화하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 실시 형태 1에서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 2(a)와 도 2(b)는 실시 형태 1에서의 성형 애퍼처 어레이 부재의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 3은 실시 형태 1에서의 블랭킹 애퍼처 어레이부의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4는 실시 형태 1에서의 블랭킹 애퍼처 어레이부의 멤브레인 영역 내의 구성의 일부를 나타내는 상면 개념도이다.
도 5는 실시 형태 1에서의 묘화 순서를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 실시 형태 1에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타내는 순서도이다.
도 7(a)와 도 7(b)는 실시 형태 1에서의 k 패스분의 조사 시간 데이터의 일례와, 비교예에서의 k 패스분의 조사 시간 데이터의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8(a) 내지 도 8(c)는 실시 형태 1의 묘화 처리의 응용예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 실시 형태 1의 설명을 보충하는 도면의 일례이다.
도 10은 실시 형태 1의 설명을 보충하는 도면의 다른 일례이다.
도 11은 실시 형태 1의 설명을 보충하는 도면의 다른 일례이다.
이하, 실시 형태에서는, 하전 입자빔의 일례로서 전자빔을 이용한 구성에 대해 설명한다. 단, 하전 입자빔은 전자빔에 한정되지 않으며, 이온빔 등의 하전 입자를 이용한 빔이어도 상관없다.
실시 형태 1.
도 1은 실시 형태 1에서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도이다. 도 1에서 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), 성형 애퍼처 어레이 부재(203), 블랭킹 애퍼처 어레이부(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 블랭크스 등의 시료(101)가 배치된다. 시료(101)에는 반도체 장치를 제조할 때의 노광용 마스크, 혹은 반도체 장치가 제조되는 반도체 기판(실리콘 웨이퍼) 등이 포함된다. XY 스테이지(105) 상에는, 또한 XY 스테이지(105)의 위치 측정용의 미러(210)가 배치된다.
제어부(160)는 제어 계산기(110), 메모리(112), 편향 제어 회로(120), 스테이지 위치 검출기(139) 및 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(140, 142, 144)를 가지고 있다. 제어 계산기(110), 메모리(112), 편향 제어 회로(120), 스테이지 위치 검출기(139) 및 기억 장치(140, 142, 144)는 도시하지 않은 버스를 개재하여 서로 접속되어 있다. 기억 장치(140)(기억부)에는 묘화 데이터가 묘화 장치(100)의 외부로부터 입력되고, 저장되어 있다. 기억 장치(142)(기억부)에는 후술하는 분해능 정보가 묘화 장치(100)의 외부로부터 입력되고, 저장되어 있다. 또한, 제어 계산기(110), 메모리(112) 및 기억 장치(140, 142, 144)와 편향 제어 회로(120) 및 스테이지 위치 검출기(139)는 떨어져 배치된다. 예를 들면, 별실에 배치된다. 편향 제어 회로(120) 및 스테이지 위치 검출기(139)는 묘화부(150)의 근처에 배치된다. 제어 계산기(110), 메모리(112) 및 기억 장치(140, 142, 144)와 편향 제어 회로(120) 및 스테이지 위치 검출기(139)와의 사이는 예를 들면 광섬유 케이블 등의 고속의 버스에 의해 접속되면 적합하다.
제어 계산기(110) 내에는 토탈 조사 시간(t0) 연산부(50), tk 데이터 생성부(52), 데이터 분할부(54), 데이터 전송 처리부(56), 분해능 정보 전송 처리부(58) 및 묘화 제어부(60)가 배치되어 있다. 토탈 조사 시간(t0) 연산부(50), tk 데이터 생성부(52), 데이터 분할부(54), 데이터 전송 처리부(56), 분해능 정보 전송 처리부(58) 및 묘화 제어부(60)와 같은 일련의 '~ 부'는 적어도 1 개의 전기 회로, 적어도 1 개의 컴퓨터, 적어도 1 개의 프로세서, 적어도 1 개의 회로 기판, 혹은 적어도 1 개의 반도체 장치 등과 같은 적어도 1 개의 회로로 구성되어 실행된다. 각 '~ 부'는 서로 전술한 적어도 1 개의 회로 내의 동일한 회로로 구성되어도 된다. 혹은, 각 '~ 부'는 서로 전술한 적어도 1 개의 회로 내의 상이한 회로로 구성되어도 된다. 혹은, 일련의 '~ 부'의 일부의 '~ 부'가 전술한 적어도 1 개의 회로 내의 동일한 회로로 구성되고, 나머지 '~ 부'가 전술한 적어도 1 개의 회로 내의 상이한 회로로 구성되어도 된다. 토탈 조사 시간(t0) 연산부(50), tk 데이터 생성부(52), 데이터 분할부(54), 데이터 전송 처리부(56), 분해능 정보 전송 처리부(58) 및 묘화 제어부(60)에 입출력되는 정보 및 연산 중인 정보는 메모리(112)에 그때마다 저장된다.
편향 제어 회로(120) 내에는 데이터 수신부(70), 분해능 정보 수신부(72), 조사 시간(t) 연산부(74) 및 편향 제어부(76)가 배치되어 있다. 데이터 수신부(70), 분해능 정보 수신부(72), 조사 시간(t) 연산부(74) 및 편향 제어부(76)와 같은 각 기능은 전기 회로 등의 하드웨어로 구성되어도 되고, 이들 기능을 실행하는 프로그램 등의 소프트웨어로 구성되어도 된다. 혹은, 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 구성되어도 된다. 데이터 수신부(70), 분해능 정보 수신부(72), 조사 시간(t) 연산부(74) 및 편향 제어부(76)에 입출력되는 정보 및 연산 중인 정보는 도시하지 않은 메모리에 그때마다 저장된다.
여기서, 도 1에서는 실시 형태 1을 설명함에 있어서 필요한 구성을 기재하고 있다. 묘화 장치(100)에 있어서 통상적으로 필요한 그 외의 구성을 구비하고 있어도 상관없다.
도 2(a)와 도 2(b)는 실시 형태 1에서의 성형 애퍼처 어레이 부재의 구성을 나타내는 개념도이다. 도 2(a)에서 성형 애퍼처 어레이 부재(203)에는, 세로(y 방향) m 열 × 가로(x 방향) n 열(m, n ≥ 2)의 홀(개구부)(22)이 소정의 배열 피치로 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 도 2(a)에서는 예를 들면, 512 × 8 열의 홀(22)이 형성된다. 각 홀(22)은 모두 동일 치수 형상의 직사각형으로 형성된다. 혹은, 동일 외경의 원형이어도 상관없다. 여기서는 y 방향의 각 열에 대해 x 방향으로 A부터 H까지의 8 개의 홀(22)이 각각 형성되는 예가 나타나 있다. 이들 복수의 홀(22)을 전자빔(200)의 일부가 각각 통과함으로써 멀티빔(20)이 형성되게 된다. 여기서는 가로세로(x, y 방향)가 모두 2 열 이상의 홀(22)이 배치된 예를 나타냈으나, 이에 한정되지 않는다. 그 외에 예를 들면, 가로세로(x, y 방향) 중 어느 일방이 복수 열이고 타방은 1 열 뿐이어도 상관없다. 또한, 홀(22)의 배열 방법은 도 2(a)와 같이 가로세로가 격자 형상으로 배치되는 경우에 한정되지 않는다. 도 2(b)에 나타낸 바와 같이 예를 들면, 세로 방향(y 방향) 1 단째 열과 2 단째 열의 홀끼리가 가로 방향(x 방향)으로 치수(a)만큼 이동하여 배치되어도 된다. 마찬가지로, 세로 방향(y 방향) 2 단째 열과 3 단째 열의 홀끼리가 가로 방향(x 방향)으로 치수(b)만큼 이동하여 배치되어도 된다.
도 3은 실시 형태 1에서의 블랭킹 애퍼처 어레이부의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4는 실시 형태 1에서의 블랭킹 애퍼처 어레이부의 멤브레인 영역 내의 구성의 일부를 나타내는 상면 개념도이다. 또한, 도 3과 도 4에서 제어 전극(24)과 대향 전극(26)과 제어 회로(41, 43)의 위치 관계는 일치시켜 기재하지 않았다. 블랭킹 애퍼처 어레이부(204)는, 도 3에 나타낸 바와 같이 지지대(33) 상에 실리콘 등으로 이루어지는 반도체 기판(31)이 배치된다. 기판(31)의 중앙부는, 예를 들면 이면측으로부터 얇게 깎여 얇은 막 두께(h)의 멤브레인 영역(30)(제1 영역)으로 가공되어 있다. 멤브레인 영역(30)을 둘러싸는 주위는 두꺼운 막 두께(H)의 외주 영역(32)(제2 영역)이 된다. 멤브레인 영역(30)의 상면과 외주 영역(32)의 상면은 동일한 높이 위치, 혹은 실질적으로 동일한 높이 위치가 되도록 형성된다. 기판(31)은 외주 영역(32)의 이면에서 지지대(33) 상에 보지(保持)된다. 지지대(33)의 중앙부는 개구되어 있으며, 멤브레인 영역(30)의 위치는 지지대(33)의 개구된 영역에 위치하고 있다.
멤브레인 영역(30)에는, 도 2(a)(혹은 도 2(b))에 나타낸 성형 애퍼처 어레이 부재(203)의 각 홀(22)에 대응하는 위치에 멀티빔 각각의 빔 통과용의 통과홀(25)(개구부)이 개구된다. 그리고 멤브레인 영역(30) 상에는, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 각 통과홀(25)의 근방 위치에 해당하는 통과홀(25)을 사이에 두고 블랭킹 편향용의 제어 전극(24)과 대향 전극(26)의 조(블랭커: 블랭킹 편향기)가 각각 배치된다. 또한, 멤브레인 영역(30) 상의 각 통과홀(25)의 근방에는, 각 통과홀(25)용의 제어 전극(24)에 편향 전압을 인가하는 제어 회로(41)(로직 회로)가 배치된다. 각 빔용의 대향 전극(26)은 그라운드 접속된다.
또한 도 4에 나타낸 바와 같이, 각 제어 회로(41)는 제어 신호용의 예를 들면 9 비트의 병렬 배선이 접속된다. 각 제어 회로(41)는, 제어 신호용의 예를 들면 9 비트의 병렬 배선 외에 클록 신호선 및 전원용의 배선이 접속된다. 클록 신호선 및 전원용의 배선은 병렬 배선의 일부의 배선을 유용해도 상관없다. 멀티빔을 구성하는 각각의 빔마다 제어 전극(24)과 대향 전극(26)과 제어 회로(41)에 의한 개별 블랭킹 기구(47)가 구성된다. 또한 도 3의 예에서는, 제어 전극(24)과 대향 전극(26)과 제어 회로(41)가 기판(31)의 막 두께가 얇은 멤브레인 영역(30)에 배치된다. 단, 이에 한정되지 않는다.
각 통과홀(25)을 통과하는 전자빔(20)은, 각각 독립적으로 이러한 쌍이 되는 2 개의 전극(24, 26)에 인가되는 전압에 의해 편향된다. 이러한 편향에 의해 블랭킹 제어된다. 바꾸어 말하면, 제어 전극(24)과 대향 전극(26)의 조는 성형 애퍼처 어레이 부재(203)의 복수의 홀(22)(개구부)을 통과한 멀티빔 중 대응빔을 각각 블랭킹 편향시킨다.
이어서, 묘화 장치(100)에서의 묘화부(150)의 동작에 대해 설명한다. 전자총(201)(방출부)으로부터 방출된 전자빔(200)은, 조명 렌즈(202)에 의해 대략 수직으로 성형 애퍼처 어레이 부재(203) 전체를 조명한다. 성형 애퍼처 어레이 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 성형 애퍼처 어레이 부재(203)의 복수의 홀을 각각 통과함으로써, 예를 들면 직사각형 형상의 복수의 전자빔(멀티빔)(20a ~ e)이 형성된다. 이러한 멀티빔(20a ~ e)은 블랭킹 애퍼처 어레이부(204)의 각각 대응하는 블랭커(제1 편향기: 개별 블랭킹 기구) 내를 통과한다. 이러한 블랭커는 각각 개별적으로 통과하는 전자빔(20)을 편향시킨다(블랭킹 편향을 행함).
블랭킹 애퍼처 어레이부(204)를 통과한 멀티빔(20a ~ e)은 축소 렌즈(205)에 의해 축소되어, 제한 애퍼처 부재(206)에 형성된 중심의 홀을 향해 진행된다. 여기서, 블랭킹 애퍼처 어레이부(204)의 블랭커에 의해 편향된 전자빔(20)은, 제한 애퍼처 부재(206)의 중심의 홀로부터 위치가 어긋나, 제한 애퍼처 부재(206)에 의해 차폐된다. 한편, 블랭킹 애퍼처 어레이부(204)의 블랭커에 의해 편향되지 않은 전자빔(20)은, 도 1에 나타낸 바와 같이 제한 애퍼처 부재(206)의 중심의 홀을 통과한다. 이러한 개별 블랭킹 기구의 ON / OFF에 의해 블랭킹 제어가 행해져, 빔의 ON / OFF가 제어된다. 이와 같이, 제한 애퍼처 부재(206)는 개별 블랭킹 기구에 의해 빔 OFF의 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐한다. 그리고, 빔마다 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 맞춰져 원하는 축소율의 패턴상이 되어, 편향기(208)에 의해 제한 애퍼처 부재(206)를 통과한 각 빔(멀티빔(20) 전체)이 동일 방향으로 일괄적으로 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 추종(트래킹)하도록 편향기(208)에 의해 제어된다. XY 스테이지(105)의 위치는, 스테이지 위치 검출기(139)로부터 레이저를 XY 스테이지(105) 상의 미러(210)를 향해 조사하고, 그 반사광을 이용하여 측정된다. 한 번에 조사되는 멀티빔(20)은, 이상적으로는 성형 애퍼처 어레이 부재(203)의 복수의 홀의 배열 피치에 전술한 원하는 축소율을 곱한 피치로 나열되게 된다. 묘화 장치(100)는, 각 회의 트래킹 동작 중에 XY 스테이지(105)의 이동에 추종하면서 샷 빔이 되는 멀티빔(20)을 편향기(208)에 의한 빔 편향 위치의 이동에 의해 1 화소씩 묘화 제어부(60)에 의해 제어된 묘화 시퀀스를 따라 조사해 가는 묘화 동작을 행한다. 원하는 패턴을 묘화할 때, 패턴에 따라 필요한 빔이 블랭킹 제어에 의해 빔 ON으로 제어된다.
도 5는 실시 형태 1에서의 묘화 순서를 설명하기 위한 도면이다. 시료(101)의 묘화 영역(30)(혹은 묘화될 칩 영역)은 소정의 폭으로 직사각형 형상의 스트라이프 영역(35)으로 분할된다. 그리고, 각 스트라이프 영역(35)은 복수의 메쉬 영역(화소)으로 가상 분할된다. 메쉬 영역(화소)의 사이즈는 예를 들면, 빔 사이즈 혹은 그 이하의 사이즈이면 적합하다. 예를 들면 10 nm 정도의 사이즈로 하면 적합하다. 메쉬 영역(화소)은 멀티빔의 1 개의 빔 당 조사 단위 영역이 된다.
멀티빔(20)으로 시료(101)를 묘화할 때, 멀티빔(20)에 의한 1 회의 조사에 의해 조사 영역(34)을 조사하게 된다. 전술한 바와 같이, 트래킹 동작 중에 XY 스테이지(105)의 이동에 추종하면서 샷 빔이 되는 멀티빔(20) 전체를 일괄적으로 편향기(208)에 의한 빔 편향 위치의 이동에 의해 1 화소씩 차례로 연속해서 조사해간다. 그리고, 시료(101) 상의 어느 화소를 멀티빔의 어느 빔이 조사할 지는 묘화 시퀀스에 따라 결정된다. 멀티빔의 x, y 방향으로 각각 인접하는 빔 간의 빔 피치를 이용하여, 시료(101)면 상에서의 x, y 방향으로 각각 인접하는 빔 간의 빔 피치(x 방향) × 빔 피치(y 방향)의 영역은 n × n 화소의 영역(서브 피치 영역)으로 구성된다. 예를 들면, 1 회의 트래킹 동작으로 XY 스테이지(105)가 - x 방향으로 빔 피치(x 방향)만큼 이동하는 경우, x 방향 혹은 y 방향(혹은 경사 방향)으로 1 개의 빔에 의해 조사 위치를 시프트하면서 n 화소가 묘화된다. 동일한 n × n 화소의 영역 내의 다른 n 화소가 차회의 트래킹 동작으로 전술한 빔과는 상이한 빔에 의해 동일하게 n 화소가 묘화된다. 이와 같이 n 회의 트래킹 동작으로 각각 상이한 빔에 의해 n 화소씩 묘화됨으로써, 1 개의 n × n 화소의 영역 내의 모든 화소가 묘화된다. 멀티빔의 조사 영역 내의 다른 n × n 화소의 영역에 대해서도 동시기에 동일한 동작이 실시되어, 동일하게 묘화된다. 이러한 동작에 의해 조사 영역(34) 내의 모든 화소가 묘화된다. 이들 동작을 반복함으로써, 대응하는 스트라이프 영역(35) 전체를 묘화할 수 있다.
도 6은 실시 형태 1에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타내는 순서도이다. 도 6에서, 화소마다의 토탈 조사 시간(t0) 연산 공정(S102)과, 화소마다의 k 패스씩의 조사 시간(tk) 데이터 생성 공정(S104)과, 데이터 분할 공정(S106)과, 데이터 전송 공정(S108)과, 분해능 정보 전송 공정(S110)과, 데이터 수신 공정(S120)과, 분해능 정보 수신 공정(S122)과, 조사 시간 연산 공정(S124)과, 묘화 공정(S126)과, 판정 공정(S128)이라고 하는 일련의 공정을 실시한다.
도 7(a)와 도 7(b)는 실시 형태 1에서의 k 패스분의 조사 시간 데이터의 일례와, 비교예에서의 k 패스분의 조사 시간 데이터의 일례를 나타내는 도면이다. 도 7(a)에서는 비교예에서의 예를 들면 2 패스분의 샷 데이터에 대해 나타내고 있다. 비교예에서는 패스마다, 예를 들면 10 비트의 조사 시간 데이터를 작성한다. 따라서, 2 패스분으로는 20 비트의 샷 데이터가 된다. 묘화 장치(100)에서의 조사 가능한 최대 조사량(D'), 전류 밀도(J) 및 다중 묘화의 다중도(패스 수)(N)를 이용하여, n 비트 데이터의 조사 시간 분해능(v)은 이하의 식(1)로 정의할 수 있다.
(1) v = (D' / J) · (1 / N) / (2n)
여기서, 예를 들면, 패턴 면적 밀도가 50%인 라인 앤드 스페이스 패턴에 대해 조사량을 100 μC 및 전류 밀도(J)를 2 A의 조건으로 16 패스의 다중 묘화를 행하는 경우를 상정한다. 실제의 조사량은 기준 조사량에 패턴 면적 밀도를 곱하여 구한다. 이 때문에, 조사 가능한 최대 조사량을 200 μC로 한다. 이러한 경우, 도 7(a)에 나타낸 비교예에서는, 1 패스분의 10 비트의 조사 시간 데이터(샷 데이터)의 조사 시간 분해능(v)은 (200000 / 2) · (1 / 16) / (210) ≒ 6 ns / 계조가 된다. 따라서, 각 화소의 토탈 조사 시간 오차(조사량 오차)는 16 패스 × 6 ns = 96 ns가 된다. 한편, 패턴 면적 밀도가 50%인 라인 앤드 스페이스 패턴을 묘화하는 경우의 각 화소의 토탈 최대 조사 시간은 200000 C / 2 A = 50000 ns가 된다. 따라서, 각 화소의 토탈 조사 시간에 대한 오차(조사량 오차)의 비율은 96 / 50000 ≒ 0.002(0.2%)가 된다. 조사량의 목표 허용 오차를 예를 들면 0.1% 이내로 억제하기 위해서는, 조사 시간 데이터의 조사 시간 분해능(v)을 3 ns / 계조 이하로 할 필요가 있다. 또한 전술한 바와 같이, 조사량의 오차를 발생시키는 요인으로서 조사 시간 데이터가 가지는 조사 시간 분해능에 기인한 오차 외에, 블랭킹 애퍼처 어레이부(204)의 각 블랭커(블랭킹 제어에 이용하는 편향기)의 성능에 기인하는 오차 등을 들 수 있다. 이러한 오차를 고려하면, 조사 시간 데이터의 조사 시간 분해능(v)을 1 ns / 계조 이하로 하는 것이 바람직하다.
조사 시간 데이터의 비트 수를 1 비트 늘릴 때마다 조사 시간 분해능을 1 / 2로 할 수 있으므로, 10 비트의 조사 시간 데이터의 조사 시간 분해능(v)이 6 ns / 계조라면, 14 비트의 조사 시간 데이터로 하면 조사 시간 분해능(v)을 1 ns / 계조 이하(약 0.7 ns / 계조)로 할 수 있다. 그러나, 각 패스의 조사 시간 데이터를 10 비트에서 14 비트로 변경하게 되면 데이터 전송 시간이 길어진다.
그래서, 실시 형태 1에서는 k 패스분의 조사 시간 데이터를 조사 시간 분해능(v)이 예를 들면 1 ns / 계조 이하가 되는 비트 수로 정의한다. 도 7(b)의 예에서는, 16 패스 중 예를 들면 2 패스분의 조사 시간 데이터를 14 비트로 정의하는 예를 나타내고 있다. 이에 따라, 2 패스분의 조사 시간 데이터의 조사 시간 분해능(v)을 1 ns / 계조 이하(약 0.7 ns / 계조)로 할 수 있다. 그리고, 상위의 자리수의 비트 수를 예를 들면 1 패스째에 할당하고, 하위의 자리수의 비트 수를 예를 들면 2 패스째에 할당한다. 각 패스의 조사 시간은 일정할 필요는 없다. 전체 패스의 조사 시간의 합계가 원하는 조사량이 되는 조사 시간이면 된다. 여기서는, 1 패스째와 2 패스째의 조사 시간의 합계가 대상이 되는 2 패스분의 조사 시간이 되면 된다. 도 7(b)의 예에서는, 하위 5 비트(1 자리째부터 5 자리째까지)를 예를 들면 2 패스째에 할당하고, 나머지 상위 9 비트(6 자리째부터 14 자리째까지)를 예를 들면 1 패스째에 할당한다. 그리고, 후술하는 바와 같이 2 패스분의 14 비트의 조사 시간 데이터를 상위 9 비트(6 자리째부터 14 자리째까지)의 조사 시간 데이터와 하위 5 비트(1 자리째부터 5 자리째까지)의 조사 시간 데이터로 분할하여 이용한다.
도 7(b)의 예에서는, 2 패스분(2 샷분)의 조사 시간은 213, 212, 211, 210, 29, 28, 27, 26, 25, 24, 23, 22, 21, 20 중 어느 하나의 계조치, 혹은 이들의 조합으로부터 얻어지는 계조치, 혹은 계조치 0에 조사 시간 분해능(v)을 곱한 값으로 정의된다. 이에 따라, 0 ~ 16383까지의 계조치에 조사 시간 분해능(v)을 곱한 값을 정의할 수 있다. 실시 형태 1에서는, 2 패스째(2 샷째)의 조사 시간 데이터로서 하위 5 비트의 24, 23, 22, 21, 20 중 어느 하나의 계조치, 혹은 이들의 조합으로부터 얻어지는 계조치, 혹은 계조치 0을 조사 시간 데이터(tk2 데이터)로서 이용한다. 따라서, 나머지 조사 시간이 되는 1 패스째(1 샷째)의 조사 시간은 상위 9 비트의 213, 212, 211, 210, 29, 28, 27, 26, 25 중 어느 하나의 계조치, 혹은 이들의 조합으로부터 얻어지는 계조치, 혹은 계조치 0에 조사 시간 분해능(v)을 곱한 값이 된다.
이에 따라, 하위 5 비트에 따른 조사 시간 분해능은 원래의 14 비트에 따른 조사 시간 분해능(v)(약 0.7 ns / 계조)을 유지할 수 있다. 한편, 상위 9 비트에 따른 조사 시간 분해능은 하위 5 비트가 절리되므로 원래의 14 비트에 따른 조사 시간 분해능(v)(약 0.7 ns / 계조)을 유지할 수 없다. 예를 들면, 조사 시간을 22.4 ns로 하는 경우, 조사 시간 분해능(v)이 0.7 ns / 계조이면 계조치는 25, 즉 32가 된다. 14 비트 데이터로 정의하면 “00000000100000”이 된다. 한편, 도 7(b)에 나타낸 바와 같이 하위 5 비트가 절리되면, 이러한 14 비트 데이터는 9 비트 데이터 “000000001”이 된다. 9 비트 데이터에서는 20을 이용하지 않고 29, 28, 27, 26, 25, 24, 23, 22, 21 중 어느 하나의 계조치, 혹은 이들의 조합으로부터 얻어지는 계조치, 혹은 계조치 0을 정의하도록 설정한다. 이러한 경우, 9 비트 데이터 “000000001”은 계조치가 21, 즉 2가 되므로, 조사 시간이 22.4 ns가 되기 위해서는 9 비트 데이터의 조사 시간 분해능은 11.2 ns / 계조가 된다. 조사 시간 분해능(v)의 n 비트 데이터에 대해 상위 a 비트에 따른 조사 시간 분해능은, 조사 시간 분해능(v)의 하위 b 비트가 절리됨으로써 v · 2(b－1)가 된다. 단, n = a + b로 한다.
이상과 같이 도 7(b)의 예에서는, 1 패스째의 상위 9 비트의 조사 시간 데이터(tk1 데이터)의 조사 시간 분해능은 11.2 ns / 계조, 2 패스째의 하위 5 비트의 데이터(tk2 데이터)의 조사 시간 분해능은 0.7 ns / 계조가 된다.
이와 같이, 실시 형태 1에서는 k 패스분의 조사 시간 데이터에 대해 조사 시간 분해능을 가변으로 설정한다.
화소마다의 토탈 조사 시간(t0) 연산 공정(S102)으로서, 토탈 조사 시간(t0) 연산부(50)는, 시료(101) 상의 화소(빔의 조사 위치)마다 당해 화소에 조사되는 조사 시간(토탈 조사 시간(t0))을 연산한다. 예를 들면, 스트라이프 영역(35) 단위로 당해 스트라이프 영역(35) 내의 각 화소 영역에 대해 각각 연산한다. 토탈 조사 시간(t0)은 토탈 조사량을 전류 밀도(J)로 나눔으로써 구할 수 있다. 먼저 제어 계산기(110) 내의 도시하지 않은 패턴 면적 밀도 산출부는, 기억 장치(140)로부터 묘화 데이터를 독출하여, 시료(101)의 묘화 영역 혹은 묘화될 칩 영역이 메쉬 형상으로 가상 분할된 복수의 화소 영역(메쉬 영역)의 화소 영역마다 그 내부에 배치되는 패턴의 면적 밀도를 산출한다. 예를 들면, 먼저 시료(101)의 묘화 영역 혹은 묘화될 칩 영역을 소정의 폭으로 직사각형 상의 스트라이프 영역(35)으로 분할한다. 그리고, 각 스트라이프 영역(35)을 전술한 복수의 화소로 가상 분할한다. 화소 영역의 사이즈는 예를 들면 빔 사이즈 혹은 그 이하의 사이즈이면 적합하다. 예를 들면, 10 nm 정도의 사이즈로 하면 적합하다. 도시하지 않은 면적 밀도 산출부는 예를 들면 스트라이프 영역마다 기억 장치(140)로부터 대응하는 묘화 데이터를 독출하여, 묘화 데이터 내에 정의된 복수의 도형 패턴을 복수의 화소 영역 상에 중첩시킨다. 그리고, 화소 영역마다 배치되는 도형 패턴이 차지하는 면적 밀도를 산출하면 된다.
토탈 조사 시간(t0) 연산부(50)는, 화소 영역마다 전자빔의 토탈 조사 시간(t0)(샷 시간 혹은 노광 시간이라고도 함. 이하 동일함)을 산출한다. 모든 다중 묘화의 패스에서의 전자빔의 조사 시간의 합계치를 산출한다. 토탈 조사 시간(t0)은 산출된 패턴의 면적 밀도에 비례하여 구하면 적합하다. 또한, 토탈 조사 시간(t0)은 도시하지 않은 근접 효과, 포깅 효과, 로딩 효과 등의 치수 변동을 일으키는 현상에 대한 치수 변동분을 조사량에 따라 보정한 보정 후의 조사량에 상당하는 시간으로 해도 된다. 근접 효과, 포깅 효과, 로딩 효과 등의 치수 변동을 일으키는 현상을 보정하는 보정 계산에 사용하는 보정 계산 메쉬 영역과 화소 영역은 상이한 사이즈여도 상관없다. 화소 영역마다의 토탈 조사 시간(t0)은 토탈 조사 시간 맵에 정의되고, 토탈 조사 시간 맵이 예를 들면 기억 장치(144)에 저장된다.
화소마다의 k 패스씩의 조사 시간(tk) 데이터 생성 공정(S104)으로서, tk 데이터 생성부(52)는, 멀티빔(20)을 이용하여 k(k는 2 이상의 정수) 패스 이상의 다중 묘화를 행하는 경우에서의 시료(101)면 상의 화소 영역(빔의 조사 위치)마다 n(n은 2 이상의 정수) 비트로 정의된 k 패스분의 조사 시간(tk) 데이터(제1 조사 시간 데이터)를 생성한다. 예를 들면, 도 7(b)의 예로 나타낸 바와 같이 14 비트의 조사 시간(tk) 데이터(제1 조사 시간 데이터)를 생성한다. 데이터의 비트 수(n)는 14 비트에 한정되지 않으며, 원하는 조사 시간 분해능이 얻어지는 값이면 된다. 14 비트보다 작아도 혹은 커도 상관없다. 구체적으로는, 예를 들면 화소 영역마다 토탈 조사 시간(t0)을 패스 수(N)의 1 / k의 값으로 나눈 값을 연산하면 된다. 예를 들면, 16 패스의 다중 묘화를 행할 때에 2 패스분씩 연산하는 경우, 화소마다 토탈 조사 시간(t0)을 패스 수 16의 1 / 2인 값, 8로 나눈 값을 연산하면 된다. 단, 이에 한정되지 않는다. 16 패스 중 연속되는 최초의 2 패스분의 조사 시간과 이후의 연속되는 어느 2 패스분의 조사 시간이 상이한 값이어도 된다.
이와 같이 실시 형태 1에서는, k 패스분씩 조사 시간(조사량)의 연산을 행하므로, 패스마다, 조사 시간(조사량)의 연산을 행하는 경우의 1 / k의 연산 처리로 끝낼 수 있다. 도 7(b)의 예에서는, 16 패스로 다중 묘화를 행하는 경우에 조사 시간(조사량)을 2 패스분씩 연산하므로, 8 회 분의 연산 처리로 끝낼 수 있다. n 비트로 정의된 k 패스씩의 조사 시간(tk) 데이터는 조사 시간(tk) 맵에 정의되고, 조사 시간(tk) 맵이 예를 들면 기억 장치(144)에 저장된다.
데이터 분할 공정(S106)으로서, 데이터 분할부(54)(분할부)는, 멀티빔을 이용하여 k 패스 이상의 다중 묘화를 행하는 경우에서의 화소 영역(빔의 조사 위치)마다 n 비트로 정의된 k 패스분의 조사 시간(tk) 데이터(제1 조사 시간 데이터)를 기억 장치(144)로부터 독출하여 입력하고, k 패스분의 조사 시간(tk) 데이터를 미리 설정된 합계가 n 비트가 되는 상이한 비트 수의 k 개의 조사 시간 데이터(제2 조사 시간 데이터)로 분할한다. 예를 들면, 2 패스분의 조사 시간(tk) 데이터를 1 패스째의 조사 시간(tk1) 데이터와 2 패스째의 조사 시간(tk2) 데이터로 분할한다. k 개의 조사 시간 데이터(제2 조사 시간 데이터) 중 사용되는 비트 수가 적은 쪽에 조사 시간 분해능(분해능)이 원하는 값 이내가 되는 조사 시간을 정의한다. 그리고, k 개의 조사 시간 데이터 중 사용되는 비트 수가 많은 쪽에 나머지 조사 시간을 정의한다. 도 7(b)의 예에서는, 14 비트의 조사 시간(tk) 데이터를 1 패스째의 상위 9 비트의 조사 시간(tk1) 데이터와 2 패스째의 하위 5 비트의 조사 시간(tk2) 데이터로 분할한다. 분할 위치는 하위 5 비트와 하위 6 비트의 사이에 한정되지 않으며, 그 외의 위치로 설정해도 된다. 단, 하위 비트의 데이터에 의해 정의되는 조사 시간은 조사 시간 분해능이 작으므로 정의되는 조사 시간이 짧다. 반대로 상위 비트의 데이터에 의해 정의되는 조사 시간은 조사 시간 분해능이 크므로 정의되는 조사 시간이 길다. 이 때문에, 묘화 처리를 정체시키지 않기 위해 하위 비트의 데이터는 후술하는 전송 시간을 고속화하는 것이 바람직하다. 반대로, 상위 비트의 데이터는 후술하는 전송 시간을 저속화할 수도 있다. 따라서, 조사 시간 분해능을 작게 억제한 하위 비트의 데이터의 비트 수(b)는 데이터량을 줄이기 위해 조사 시간 분해능을 크게 한 상위 비트의 데이터의 비트 수(a)보다 작게 하면 적합하다.
여기서, 기억 장치(142)(기억부)에는 k 개의 조사 시간(tk1) 데이터, 조사 시간(tk2) 데이터, …(제2 조사 시간 데이터)에 사용되는 비트 수에 기초하여 정해지는 k 개의 분해능 정보가 기억된다. 도 7(b)의 예에서는, 분해능 정보는 k 패스분의 조사 시간(tk) 데이터를 분할한 1 패스째의 조사 시간(tk1) 데이터의 분해능 정보(v1)(11.2 ns / 계조)와 2 패스째의 조사 시간(tk2) 데이터의 분해능 정보(v2)(0.7 ns / 계조)가 저장된다.
데이터 전송 공정(S108)으로서, 데이터 전송 처리부(56)는, k 패스의 패스마다, 멀티빔(20)의 당해 빔용의 k 개의 조사 시간 데이터 중 대응하는 조사 시간 데이터(제2 조사 시간 데이터)를 편향 제어 회로(120)에 전송한다. 구체적으로는, 16 패스 중 2 패스분씩 생성한 1 패스째의 조사 시간(tk1) 데이터와 2 패스째의 조사 시간(tk2) 데이터에 대해 1 패스째의 데이터 전송 시에 조사 시간(tk1) 데이터를 전송한다. 마찬가지로, 2 패스째의 데이터 전송 시에 조사 시간(tk2) 데이터를 전송한다. 실시 형태 1에서는, 도 7(a)에 나타낸 비교예에서의 2 패스분의 합계 20 비트보다, 도 7(b)에 나타낸 바와 같이 2 패스분의 데이터의 비트 수를 14 비트로 줄일 수 있다. 이 때문에, 2 패스분의 합계 전송 시간을 도 7(a)에 나타낸 비교예보다 짧게 할 수 있다. 또한 실시 형태 1에서는, 데이터의 분할 위치에 따라 1 패스째 혹은 / 및 2 패스째의 전송 시간을 도 7(a)에 나타낸 비교예보다 짧게 할 수 있다. 바꾸어 말하면, 고속화할 수 있다.
분해능 정보 전송 공정(S110)으로서, 분해능 정보 전송 처리부(58)는, k 패스의 패스마다, k 개의 분해능 정보 중 대응하는 분해능 정보를 편향 제어 회로(120)에 전송한다. 도 7(b)의 예에서는, 2 패스분의 1 패스째에 분해능 정보로서 11.2의 값을 나타내는 데이터를, 2 패스째에 분해능 정보로서 0.7의 값을 나타내는 데이터를 전송한다. 또한, 1 패스째의 데이터 전송 시에 조사 시간(tk1) 데이터와 1 패스째의 분해능 정보인 예를 들면 11.2의 값을 나타내는 데이터는 병행하여 전송하면 된다. 마찬가지로, 2 패스째의 데이터 전송 시에 조사 시간(tk2) 데이터와 2 패스째의 분해능 정보인 예를 들면 0.7의 값을 나타내는 데이터는 병행하여 전송하면 된다. 병렬로 전송함으로써 전송 시간의 단축화를 도모할 수 있다.
데이터 수신 공정(S120)으로서, 데이터 수신부(70)는, k 패스의 패스마다, 전송된 조사 시간 데이터(제2 조사 시간 데이터)를 수신한다. 구체적으로는, 2 패스분의 1 패스째에 조사 시간(tk1) 데이터를 수신한다. 2 패스분의 2 패스째에 조사 시간(tk2) 데이터를 수신한다.
분해능 정보 수신 공정(S122)으로서, 분해능 정보 수신부(72)는, k 패스의 패스마다, 전송된 분해능 정보를 수신한다. 구체적으로는, 2 패스분의 1 패스째에 1 패스째의 분해능 정보인 예를 들면 11.2의 값을 나타내는 데이터를 수신한다. 2 패스분의 2 패스째에 2 패스째의 분해능 정보인 예를 들면 0.7의 값을 나타내는 데이터를 수신한다.
조사 시간 연산 공정(S124)으로서, 조사 시간(t) 연산부(74)는, k 패스의 패스마다, 전송된 조사 시간 데이터(제2 조사 시간 데이터)와 분해능 정보를 입력하고, 입력된 분해능 정보와 조사 시간 데이터를 이용하여 당해 패스에서의 멀티빔(20)의 대응빔의 조사 시간(t)을 연산한다. 구체적으로는, 조사 시간(t) 연산부(74)는 1 패스째에 대해 조사 시간(tk1) 데이터로 정의되는 계조치에 조사 시간 분해능(v) · 2(b - 1)를 곱한 값을 연산한다. 조사 시간(t) 연산부(74)는 2 패스째에 대해 조사 시간(tk2) 데이터로 정의되는 계조치에 조사 시간 분해능(v)을 곱한 값을 연산한다. 도 7(b)의 예에서는, 조사 시간(t) 연산부(74)는 1 패스째에 대해 예를 들면 9 비트 데이터에서는 20을 이용하지 않고 29, 28, 27, 26, 25, 24, 23, 22, 21 중 어느 하나의 계조치, 혹은 이들의 조합으로부터 얻어지는 계조치, 혹은 계조치 0에 조사 시간 분해능인 11.2를 곱한 값을 연산한다. 조사 시간(t) 연산부(74)는 2 패스째에 대해 예를 들면 5 비트 데이터에서는 24, 23, 22, 21, 20 중 어느 하나의 계조치, 혹은 이들의 조합으로부터 얻어지는 계조치, 혹은 계조치 0에 조사 시간 분해능인 0.7을 곱한 값을 연산한다.
묘화 공정(S126)으로서, 편향 제어부(76)는, 샷마다 각 빔용의 제어 회로(41)에 조사 시간(t)데이터를 출력한다. 그리고, 묘화부(150)는 k 패스의 패스마다, 연산된 조사 시간(t)의 대응빔을 포함하는 멀티빔(20)을 이용하여 시료(101)에 패턴을 묘화한다. 여기서, 전술한 바와 같이 묘화부(150)는 XY 스테이지(105)를 이동시키면서 시료(101)를 묘화한다. 이 경우, 묘화 제어부(60)는 k 개의 조사 시간 데이터 중 많은 비트 수의 조사 시간 데이터를 이용하는 패스에서의 XY 스테이지(105)의 이동 속도를 적은 비트 수의 조사 시간 데이터를 이용하는 패스보다 느리게 하도록 제어한다. 도 7(b)의 예에서는, 1 패스째의 XY 스테이지(105)의 이동 속도를 2 패스째의 XY 스테이지(105)의 이동 속도보다 느리게 하도록 제어한다. 1 패스째는 상위 비트에 따른 비트 수가 많은 데이터로 정의되는 조사 시간이므로, 하위 비트에 따른 비트 수가 적은 데이터로 정의되는 조사 시간보다 길다. 이 때문에, 스테이지의 이동 속도를 느리게 함으로써 묘화 중에 스테이지 상의 시료(101)의 위치가 묘화 가능 범위에서 벗어나는 것을 방지할 수 있다. 반대로, 2 패스째는 조사 시간이 짧다. 따라서, 스테이지의 이동 속도를 빠르게 해도 묘화를 종료할 수 있다. 1 패스째와 2 패스째에서의 스테이지의 이동 시간의 합계가 도 7(a)에 나타낸 비교예와 같이 동일한 비트 수의 2 패스분의 스테이지의 이동 시간의 합계와 동일하거나 혹은 짧아지면 된다.
판정 공정(S128)으로서, 제어 계산기(110) 내의 묘화 제어부(60)는, 다중 묘화의 전체 패스가 종료되었는지 아닌지를 판정한다. 그리고, 전체 패스가 종료되어 있으면 종료하고, 아직 전체 패스가 종료되지 않은 경우에는 데이터 전송 공정(S108)으로 되돌아가, 전체 패스가 종료될 때까지 데이터 전송 공정(S108)부터 판정 공정(S128)까지를 반복한다.
또한, 1 패스째의 묘화 시간이 긴 조사 시간(tk1) 데이터의 조사 시간 분해능이 원하는 조사 시간 분해능(v)보다 커지지만, 2 패스째의 묘화 시간이 짧은 조사 시간(tk2) 데이터의 조사 시간 분해능이 높은 조사 시간 분해능(v)을 유지하고 있으므로, k 패스분의 결과로서 높은 조사 시간 분해능(v)으로 묘화할 수 있다. 높은 조사 시간 분해능(v)으로 묘화할 수 있다면 조사량 오차를 저감시킬 수 있다.
이상과 같이, 실시 형태 1에 따르면 다중 묘화의 패스 수를 늘리지 않고 조사량 오차를 저감시킬 수 있다. 따라서, 고정밀의 묘화를 행할 수 있다. 또한, 비교예로 나타낸 경우보다 데이터량을 줄일 수 있으므로 데이터 전송의 고속화를 도모할 수 있다.
도 8(a) 내지 도 8(c)는 실시 형태 1의 묘화 처리의 응용예를 설명하기 위한 도면이다. 도 8(a)에 나타낸 바와 같이, 응용예에서는 + x 방향으로 묘화 처리가 진행되는 포워드(FWD) 묘화와 - x 방향으로 묘화 처리가 진행되는 백워드(BWD) 묘화를 행한다. 그리고, FWD 묘화와 BWD 묘화로 묘화하는 스트라이프 영역(35)의 위치를 이동시켜 묘화하는 경우를 나타내고 있다. 도 8(a)의 예에서는, FWD 방향으로 묘화하는 스트라이프 영역(35a)과 BWD 방향으로 묘화하는 스트라이프 영역(35b)과의 사이에서 y 방향으로 H'만큼 이동시켜 묘화한다. 또한, y 방향뿐만 아니라 x 방향으로 이동시켜도 상관없다.
그리고, tk 데이터 생성부(52)(조사 시간 데이터 생성부)는 도 8(b)에 나타낸 바와 같이 묘화 방향이 동일한 방향(FWD)인 k 패스분의 FWD 조사 시간(tk) 데이터(제1 조사 시간 데이터)와 묘화 방향이 반대 방향(BWD)인 k 패스분의 BWD 조사 시간(tk) 데이터(제1 조사 시간 데이터)를 생성한다.
이어서, 데이터 분할부(54)는 동일한 방향(FWD)의 k 패스분의 FWD 조사 시간(tk) 데이터를 합계가 n 비트가 되는 상이한 비트 수의 k 개의 FWD 조사 시간 데이터(제2 조사 시간 데이터)로 분할한다. 도 8(b)의 예에서는, 2 패스분의 FWD 조사 시간(tk) 데이터를 합계가 14 비트가 되는 1 패스째의 상위 9 비트의 FWD 조사 시간(tk1) 데이터와 2 패스째의 하위 5 비트의 FWD 조사 시간(tk2) 데이터로 분할한다. 마찬가지로, 반대 방향(BWD)의 k 패스분의 BWD 조사 시간(tk) 데이터를 합계가 n 비트가 되는 상이한 비트 수의 k 개의 BWD 조사 시간 데이터(제2 조사 시간 데이터)로 분할한다. 도 8(b)의 예에서는, 2 패스분의 BWD 조사 시간(tk) 데이터를 합계가 14 비트가 되는 1 패스째의 상위 9 비트의 BWD 조사 시간(tk1) 데이터와 2 패스째의 하위 5 비트의 BWD 조사 시간(tk2) 데이터로 분할한다. FWD 묘화와 BWD 묘화에서 1 패스째는 모두 조사 시간 분해능이 예를 들면 11.2 ns / 계조가 되고, 2 패스째는 모두 조사 시간 분해능이 예를 들면 0.7 ns / 계조가 된다.
그리고, 묘화부(150)는 도 8(c)에 나타낸 바와 같이 동일한 방향(FWD)의 k 패스와 반대 방향(BWD)의 k 패스가 1 패스마다, 교호로 실행되는 묘화 순서로 묘화한다. 구체적으로는, FWD 조사 시간(tk1) 데이터에 따른 1 패스째의 묘화를 행하고, 스테이지 위치를 y 방향으로 H' 이동시킨 후, BWD 조사 시간(tk1) 데이터에 따른 1 패스째의 묘화를 행한다. 이어서, 스테이지 위치를 - y 방향으로 H' 이동시킨 후, FWD 조사 시간(tk2) 데이터에 따른 2 패스째의 묘화를 행하고, 스테이지 위치를 y 방향으로 H' 이동시킨 후, BWD 조사 시간(tk2) 데이터에 따른 2 패스째의 묘화를 행한다. 이 때, 전술한 바와 같이 비트 수가 많은 1 패스째의 스테이지 속도는 느리게, 비트 수가 적은 2 패스째의 스테이지 속도는 빠르게 하면 적합하다. FWD 조사 시간(tk1) 데이터에 따른 1 패스째의 스테이지 속도를 느리게 함으로써, 그 동안에 BWD 조사 시간(tk1) 데이터의 전송을 무리 없이 행할 수 있다. 또한, 비트 수가 적은 FWD 조사 시간(tk2) 데이터에 따른 2 패스째의 스테이지 속도를 빠르게 해도, 비트 수가 적은 BWD 조사 시간(tk1) 데이터의 전송을 무리 없이 행할 수 있다.
도 9는 실시 형태 1의 설명을 보충하는 도면의 일례이다.
도 10은 실시 형태 1의 설명을 보충하는 도면의 다른 일례이다.
도 11은 실시 형태 1의 설명을 보충하는 도면의 다른 일례이다.
도 9 ~ 도 11은 전술한 실시 형태 1에서 설명한 일례를 이해하기 쉽게 시각적으로 보충한 도면이다. 도 9 ~ 도 11에 나타낸 바와 같이, 분해능 파라미터가 큰 1 패스째의 저성능 묘화와 분해능 파라미터가 작은 2 패스째의 고성능 묘화를 조합함으로써, 2 패스분의 결과로서 높은 조사 시간 분해능(v)으로 묘화할 수 있다. 높은 조사 시간 분해능(v)으로 묘화할 수 있다면 조사량 오차를 저감시킬 수 있다.
이상과 같이, 실시 형태 1에 따르면 다중 묘화의 패스 수를 늘리지 않고 조사량 오차를 저감시킬 수 있다. 따라서, 고정밀의 묘화를 행할 수 있다.
이상, 구체예를 참조하여 실시 형태에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이들 구체예에 한정되지 않는다. 또한, 조사 시간 분해능을 가변으로 제어하는 방법은 스트라이프 영역 단위에 한정되지 않으며, 그 외의 영역에도 적용할 수 있다. 예를 들면, 스트라이프 영역을 분할한 블록 영역 단위로 1 패스째와 2 패스째에서 조사 시간 분해능을 가변으로 해도 된다.
또한, 장치 구성 또는 제어 방법 등 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않는 부분 등에 대해서는 기재를 생략하였으나, 필요한 장치 구성 또는 제어 방법을 적절히 선택하여 이용할 수 있다. 예를 들면, 묘화 장치(100)를 제어하는 제어부 구성에 대해서는 기재를 생략하였으나, 필요한 제어부 구성을 적절히 선택하여 이용하는 것은 말할 필요도 없다.
그 외에 본 발명의 요소를 구비하며 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명의 몇 개의 실시 형태를 설명하였으나, 이들 실시 형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규 실시 형태는 그 외의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태 또는 그 변형은 발명의 범위 또는 요지에 포함되고, 또한 특허 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등 범위에 포함된다.

Claims (10)

  1. 멀티 하전 입자빔을 이용하여 k(k는 2 이상의 정수) 패스 이상의 다중 묘화를 행하는 경우에서의 빔의 조사 위치마다 n(n은 2 이상의 정수) 비트로 정의된 k 패스분의 제1 조사 시간 데이터를 입력하고, 상기 k 패스분의 제1 조사 시간 데이터를 미리 설정된 합계가 n 비트가 되는 상이한 비트 수의 k 개의 제2 조사 시간 데이터로 분할하는, 적어도 1 개의 회로에 의해 구성되는 분할부와,
    상기 k 개의 제2 조사 시간 데이터에 사용되는 비트 수에 기초하여 정해지는 k 개의 분해능 정보를 기억하는 기억 장치와,
    상기 k 패스의 패스마다, 상기 멀티 하전 입자빔의 상기 빔용의 상기 k 개의 제2 조사 시간 데이터 중 대응하는 제2 조사 시간 데이터를 전송하는, 상기 적어도 1 개의 회로에 의해 구성되는 데이터 전송 처리부와,
    상기 k 패스의 패스마다, 상기 k 개의 분해능 정보 중 대응하는 분해능 정보를 전송하는, 상기 적어도 1 개의 회로에 의해 구성되는 분해능 정보 전송 처리부와,
    상기 k 패스의 패스마다, 전송된 제2 조사 시간 데이터와 분해능 정보를 입력하고, 입력된 분해능 정보와 상기 제2 조사 시간 데이터를 이용하여 상기 패스에서의 상기 멀티 하전 입자빔의 대응빔의 조사 시간을 연산하는, 상기 적어도 1 개의 회로에 의해 구성되는 조사 시간 연산부와,
    상기 k 패스의 패스마다, 연산된 조사 시간의 상기 대응빔을 포함하는 멀티 하전 입자빔을 이용하여 시료에 패턴을 묘화하는 묘화부
    를 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 k 개의 제2 조사 시간 데이터 중 사용되는 비트 수가 적은 쪽에 분해능이 원하는 값 이내가 되는 조사 시간이 정의되고,
    상기 k 개의 제2 조사 시간 데이터 중 사용되는 비트 수가 많은 쪽에 나머지 조사 시간이 정의되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 묘화부는,
    상기 시료를 재치하여 이동 가능한 스테이지를 가지고,
    상기 묘화부는, 상기 스테이지를 이동시키면서 상기 시료를 묘화하며,
    상기 k 개의 제2 조사 시간 데이터 중 많은 비트 수의 제2 조사 시간 데이터를 이용하는 패스에서의 상기 스테이지의 이동 속도는, 적은 비트 수의 제2 조사 시간 데이터를 이용하는 패스보다 느리게 하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    묘화 방향이 동일한 방향인 상기 k 패스분의 제1 조사 시간 데이터와, 묘화 방향이 반대 방향인 상기 k 패스분의 제1 조사 시간 데이터를 생성하는, 상기 적어도 1 개의 회로에 의해 구성되는 조사 시간 데이터 생성부를 더 구비하고,
    상기 분할부는, 상기 동일한 방향의 상기 k 패스분의 제1 조사 시간 데이터를 합계가 n 비트가 되는 상이한 비트 수의 k 개의 제2 조사 시간 데이터로 분할하고, 또한 상기 반대 방향의 상기 k 패스분의 제1 조사 시간 데이터를 합계가 n 비트가 되는 상이한 비트 수의 k 개의 제2 조사 시간 데이터로 분할하고,
    상기 묘화부는, 상기 동일한 방향의 k 패스와 상기 반대 방향의 k 패스가 1 패스마다 교호로 실행되는 묘화 순서로 묘화하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    멀티 하전 입자빔을 이용하여 상기 k(k는 2 이상의 정수) 패스보다 많은 패스 수의 다중 묘화를 행하는 경우에, 상기 시료 상의 빔의 조사 위치마다 상기 빔의 조사 위치에 조사되는 다중 묘화의 전체 패스분의 토탈 조사 시간을 연산하는 토탈 조사 시간 연산부와,
    상기 멀티 하전 입자빔을 이용하여 상기 k(k는 2 이상의 정수) 패스보다 많은 패스 수의 다중 묘화를 행하는 경우에서의 빔의 조사 위치마다 상기 토탈 조사 시간을 이용하여 상기 n 비트로 정의된 k 패스분의 상기 제1 조사 시간 데이터를 생성하는, 상기 적어도 1 개의 회로에 의해 구성되는 조사 시간 데이터 생성부
    를 더 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
  6. 멀티 하전 입자빔을 이용하여 k(k는 2 이상의 정수) 패스 이상의 다중 묘화를 행하는 경우에서의 빔의 조사 위치마다 n(n은 2 이상의 정수) 비트로 정의된 k 패스분의 제1 조사 시간 데이터를 입력하고, 상기 k 패스분의 제1 조사 시간 데이터를 미리 설정된 합계가 n 비트가 되는 상이한 비트 수의 k 개의 제2 조사 시간 데이터로 분할하고,
    상기 k 패스의 패스마다, 상기 멀티 하전 입자빔의 상기 빔용의 상기 k 개의 제2 조사 시간 데이터 중 대응하는 제2 조사 시간 데이터를 전송하고,
    상기 k 패스의 패스마다, 기억 장치에 기억되는 상기 k 개의 제2 조사 시간 데이터에 사용되는 비트 수에 기초하여 정해지는 k 개의 분해능 정보 중 대응하는 분해능 정보를 전송하고,
    상기 k 패스의 패스마다, 전송된 제2 조사 시간 데이터와 분해능 정보를 입력하고, 입력된 분해능 정보와 상기 제2 조사 시간 데이터를 이용하여 상기 패스에서의 상기 멀티 하전 입자빔의 대응빔의 조사 시간을 연산하고,
    상기 k 패스의 패스마다, 연산된 조사 시간의 상기 대응빔을 포함하는 멀티 하전 입자빔을 이용하여 시료에 패턴을 묘화하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 k 개의 제2 조사 시간 데이터 중 사용되는 비트 수가 적은 쪽에 분해능이 원하는 값 이내가 되는 조사 시간이 정의되고,
    상기 k 개의 제2 조사 시간 데이터 중 사용되는 비트 수가 많은 쪽에 나머지 조사 시간이 정의되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 시료를 재치하여, 상기 스테이지를 이동시키면서 상기 시료는 묘화되고,
    상기 k 개의 제2 조사 시간 데이터 중 많은 비트 수의 제2 조사 시간 데이터를 이용하는 패스에서의 상기 스테이지의 이동 속도는, 적은 비트 수의 제2 조사 시간 데이터를 이용하는 패스보다 느리게 하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    멀티 하전 입자빔을 이용하여 상기 k(k는 2 이상의 정수) 패스보다 많은 패스 수의 다중 묘화를 행하는 경우에, 상기 시료 상의 빔의 조사 위치마다 상기 빔의 조사 위치에 조사되는 다중 묘화의 전체 패스분의 토탈 조사 시간을 연산하고,
    상기 멀티 하전 입자빔을 이용하여 상기 k(k는 2 이상의 정수) 패스보다 많은 패스 수의 다중 묘화를 행하는 경우에서의 빔의 조사 위치마다 상기 토탈 조사 시간을 이용하여 상기 n 비트로 정의된 k 패스분의 상기 제1 조사 시간 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 다중 묘화의 패스 수(N)를 이용하여 빔의 조사 위치마다 토탈 조사 시간을 패스 수(N)의 1 / k의 값으로 나눈 값이 상기 제1 조사 시간 데이터로서 연산되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 방법.
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