KR20160127636A - 노광 장치 및 노광 방법 - Google Patents

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아키오 야마다
마사히로 세야마
히데키 나스노
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가부시키가이샤 어드밴티스트
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Abstract

[과제] 하전 입자빔을 이용하여, 스테이지의 이동 오차를 저감시켜 복잡하고 미세한 패턴을 형성한다.
[해결수단] 하전 입자빔을 발생하는 빔 발생부와, 시료를 탑재하고, 해당 시료를 빔 발생부에 대하여 상대적으로 이동시키는 스테이지부와, 스테이지부의 위치를 검출하는 검출부와, 스테이지부의 검출 위치에 기초하여, 스테이지부의 구동량을 예측한 예측 구동량을 생성하는 예측부와, 예측 구동량에 기초하여, 하전 입자빔을 시료에 조사하는 조사 제어를 행하는 조사 제어부를 구비하는 노광 장치 및 노광 방법을 제공한다.

Description

노광 장치 및 노광 방법{EXPOSURE APPARATUS AND EXPOSURE METHOD}
본 발명은, 노광 장치 및 노광 방법에 관한 것이다.
종래, 선폭이 수십 nm 정도인 광 노광 기술로 형성한 단순한 라인 패턴에, 전자빔 등의 하전 입자빔을 이용한 노광 기술을 이용하여 가공함으로써, 미세한 배선 패턴을 형성하는 컴플리멘터리·리소그래피가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 및 2 참조). 또한, 하전 입자빔을 복수개 이용한 멀티빔 노광 기술도 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 3 및 4 참조).
일본특허공개 2013-16744호 공보 일본특허공개 2013-157547호 공보 미국특허 제7276714호 명세서 일본특허공개 2013-93566호 공보
그러나, 이러한 방법에 있어서, 복수의 하전 입자빔을 패턴에 조사하는 멀티빔 노광 기술을 이용하면, 상이한 선폭 및 상이한 피치로 형성된 라인 패턴을 해당 멀티빔으로 가공하는 것은 곤란하였다. 한편, 제작해야 하는 반도체 장치의 패턴은, 동일 선폭이면서 동일 피치의 단순한 라인 패턴을 가공하는 것만으로는 대응할 수 없는 경우도 있어, 상이한 선폭 및 상이한 피치로 형성된 라인 패턴을 가공할 수 있는 기술이 요구되고 있었다. 또한, 시료를 하전 입자빔에 대하여 미리 정해진 상대 속도로 이동시키는 것이 이상적이기는 하지만, 실제로는 이동 오차 등이 발생하므로, 노광 위치 및 노광량의 오차의 원인이 되고 있었다.
본 발명의 제1 태양에서는, 하전 입자빔을 발생하는 빔 발생부와, 시료를 탑재하고, 해당 시료를 빔 발생부에 대하여 상대적으로 이동시키는 스테이지부와, 스테이지부의 위치를 검출하는 검출부와, 스테이지부의 검출 위치에 기초하여, 스테이지부의 구동량을 예측한 예측 구동량을 생성하는 예측부와, 예측 구동량에 기초하여, 하전 입자빔을 시료에 조사하는 조사 제어를 행하는 조사 제어부를 구비하는 노광 장치를 제공한다.
본 발명의 제2 태양에서는, 시료에 하전 입자빔을 조사하는 노광 방법에 있어서, 하전 입자빔을 빔 발생부가 발생하는 빔 발생 단계와, 시료를 탑재한 스테이지부가 해당 시료를 빔 발생부에 대하여 상대적으로 이동시키는 이동 단계와, 스테이지부의 위치를 검출하는 검출 단계와, 스테이지부의 검출 위치에 기초하여, 스테이지부의 구동량을 예측한 예측 구동량을 생성하는 예측 단계와, 예측 구동량에 기초하여, 하전 입자빔을 시료에 조사하는 조사 제어를 행하는 조사 제어 단계와, 예측 구동량에 따른 스테이지부의 예측 위치와 검출 위치의 차분에 기초하여, 하전 입자빔을 편향시키는 편향 단계를 구비하는 노광 방법을 제공한다.
본 발명의 제3 태양에서는, 시료에 하전 입자빔을 조사하는 노광 방법에 있어서, 하전 입자빔을 빔 발생부가 발생하는 빔 발생 단계와, 시료를 탑재한 스테이지부가 해당 시료를 빔 발생부에 대하여 상대적으로 이동시키는 이동 단계와, 스테이지부의 위치를 검출하는 검출 단계와, 스테이지부의 검출 위치에 기초하여, 스테이지부의 구동량을 예측한 예측 구동량을 생성하는 예측 단계와, 예측 구동량에 기초하여, 하전 입자빔을 시료에 조사하는 조사 제어를 행하는 조사 제어 단계를 구비하고, 조사 제어 단계는, 스테이지부의 이동 속도와 스테이지부의 예측 이동 속도의 차에 기초하여, 하전 입자빔의 조사량을 제어하는 노광 방법을 제공한다.
한편, 상기 발명의 개요는, 본 발명의 필요한 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 또한, 이들 특징군의 서브콤비네이션 또한 발명이 될 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)의 제1 구성예를 나타낸다.
도 2는 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)가 어레이빔을 주사하여, 시료(10)의 표면의 일부에 형성하는 조사 가능 영역(200)의 일례를 나타낸다.
도 3은 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)의 동작 플로우를 나타낸다.
도 4는 시료(10)에 형성해야 하는 커트 패턴의 정보의 일례를 나타낸다.
도 5는 본 실시 형태에 따른 주사 제어부(190)가 어레이빔의 조사 위치를 프레임의 개시점으로 이동한 경우의 일례를 나타낸다.
도 6은 본 실시 형태에 따른 선택부(160)의 일례를 나타낸다.
도 7은 본 실시 형태에 따른 노광 제어부(140)가, 블랭킹 전극(64)에 공급하는 제어 신호의 타이밍 차트의 일례를 나타낸다.
도 8은 시료(10)의 표면에 형성된 라인 패턴(802)의 일례를 나타낸다.
도 9는 시료(10)의 표면에 형성된 배선 패턴(900)의 일례를 나타낸다.
도 10은 상이한 라인 폭 및 상이한 라인 간격의 라인 패턴이 형성된 시료(10)의 일례를 나타낸다.
도 11은 본 실시 형태에 따른 전자빔의 조사 영역(502)을, 그리드(800)에 대응시켜 배치한 예를 나타낸다.
도 12는 본 실시 형태에 따른 조사 제어부(170)가 생성한 커트 패턴의 노광량을 조절하는 제어 신호의 일례를 나타낸다.
도 13은 도 12에 나타내는 타이밍 차트에 나타내는 노광량 제어를 실행하는 선택부(160)의 구성예를 나타낸다.
도 14는 본 실시 형태에 따른 블랭킹부(60)의 일례를 나타낸다.
도 15는 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)의 제2 구성예를 나타낸다.
도 16은 제2 구성예에 있어서의 주사 제어부(190) 및 예측부(1000)의 일례를 나타낸다.
도 17은 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)의 동작 플로우의 일부의 제1 예를 나타낸다.
도 18은 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)의 동작 플로우의 일부의 제2 예를 나타낸다.
도 19는 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)의 동작 플로우의 일부의 제3 예를 나타낸다.
도 20은 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)의 변형예를 나타낸다.
이하, 발명의 실시의 형태를 통해 본 발명을 설명하나, 이하의 실시 형태는 특허청구범위에 따른 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 실시 형태에서 설명되고 있는 특징의 조합이 모두 발명의 해결수단에 필수라고는 할 수 없다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)의 제1 구성예를 나타낸다. 노광 장치(100)는, 미리 정해진 그리드에 기초하여 상이한 선폭 및 상이한 피치로 형성된 시료 상의 라인 패턴에 따른 위치에, 해당 그리드에 따른 조사 영역을 갖는 하전 입자빔을 조사하여, 해당 라인 패턴을 노광한다. 노광 장치(100)는, 스테이지부(110)와, 검출부(114)와, 컬럼부(120)와, CPU(130)와, 노광 제어부(140)를 구비한다.
스테이지부(110)는, 시료(10)를 재치하여 이동시킨다. 여기서, 시료(10)는, 반도체, 유리 및/또는 세라믹 등으로 형성된 기판일 수 있으며, 일례로서, 실리콘 등으로 형성된 반도체 웨이퍼이다. 시료(10)는, 금속 등의 도전체로 라인 패턴이 표면에 형성된 기판이다. 본 실시 형태의 노광 장치(100)는, 해당 라인 패턴을 절단하여 미세한 가공(전극, 배선 및/또는 비아 등의 형성)을 행하기 위하여, 해당 라인 패턴 상에 형성된 레지스트를 노광한다.
스테이지부(110)는, 시료(10)를 탑재하고, 해당 시료(10)를 도 1에 나타낸 XY 평면 상에서 이동시킨다. 스테이지부(110)는, XY 스테이지일 수 있고, 또한, XY 스테이지에 더하여, Z 스테이지, 회전 스테이지 및 틸트 스테이지 중 1개 이상과 조합될 수도 있다.
스테이지부(110)는, 시료(10)에 형성된 라인 패턴의 길이 방향을, 미리 정해진 방향으로 하여 이동시킨다. 스테이지부(110)는, 라인 패턴의 길이 방향이, 예를 들어 X 방향 또는 Y 방향과 같은 스테이지의 이동 방향과 실질적으로 평행해지도록 시료(10)를 탑재한다. 본 실시 형태에 따른 스테이지부(110)는, 도 1에 있어서, X 방향 및 Y 방향으로 이동하는 XY 스테이지이고, 라인 패턴의 길이 방향이 X 방향과 실질적으로 평행해지도록 시료(10)를 탑재하는 예를 설명한다.
검출부(114)는, 스테이지부(110)의 위치를 검출한다. 검출부(114)는, 일례로서, 레이저광을 이동하는 스테이지에 조사하고, 반사광을 검출함으로써 해당 스테이지의 위치를 검출한다. 검출부(114)는, 대략 1 nm 이하의 정밀도로 스테이지의 위치를 검출하는 것이 바람직하다.
컬럼부(120)는, 스테이지부(110)에 재치된 시료(10)에, 전자 및 이온을 갖는 하전 입자빔을 조사한다. 본 실시 형태에 있어서, 컬럼부(120)가, 전자빔을 조사하는 예를 설명한다. 본 실시 형태의 컬럼부(120)는, 시료(10)에 형성된 라인 패턴의 폭 방향으로 조사 위치가 상이한 복수의 하전 입자빔을 발생하는 빔 발생부이다. 컬럼부(120)는, 전자총(20), 어퍼처 플레이트(30), 빔 형상 변형부(40), 어퍼처 어레이(50), 블랭킹부(60), 스토핑 플레이트(70) 및 편향부(80)를 갖는다.
전자총(20)은, 전자를 전계 또는 열에 의해 방출시키고, 해당 방출한 전자에 미리 정해진 전계를 인가하여, 도 1의 -Z 방향이 되는 시료(10)의 방향으로 가속하여 전자빔으로서 출력한다. 전자총(20)은, 미리 정해진 가속 전압(일례로서, 50keV)을 인가하여, 전자빔을 출력할 수 있다. 전자총(20)은, XY 평면과 평행한 시료(10)의 표면으로부터 Z축과 평행한 수선 상에 마련될 수 있다.
어퍼처 플레이트(30)는, 전자총(20) 및 시료(10) 사이에 마련되어, 전자총(20)이 방출하는 전자빔의 일부를 차폐한다. 어퍼처 플레이트(30)는, 일례로서, 원형의 개구(32)를 가지며, 해당 개구(32)에서 전자빔의 일부를 차폐하고, 나머지를 통과시킨다. 개구(32)의 중심은, 전자총(20)과 시료(10)를 잇는 수선과 교차하도록 형성될 수 있다. 즉, 어퍼처 플레이트(30)는, 전자총(20)으로부터 방출된 전자빔 중, 미리 정해진 방출 각도 이내의 전자빔을 통과시킨다.
빔 형상 변형부(40)는, 어퍼처 플레이트(30) 및 시료(10) 사이에 마련되어, 어퍼처 플레이트(30)를 통과한 전자빔의 실질적으로 원형인 단면 형상을 변형시킨다. 빔 형상 변형부(40)는, 예를 들어, 정전 4중극 전극 등의 전자 렌즈일 수 있고, 전자빔의 단면 형상을 타원 등의 일방향으로 신장하는 단면 형상으로 변형시킨다. 빔 형상 변형부(40)는, 도 1의 예에 있어서, 전자빔의 단면 형상을 Y축과 평행한 방향으로 신장되는 단면 형상으로 변형시킨다.
어퍼처 어레이(50)는, 빔 형상 변형부(40) 및 시료(10) 사이에 마련되어, 빔 형상 변형부(40)에 의해 변형된 단면 형상의 전자빔의 일부를 차폐한다. 어퍼처 어레이(50)는, 일방향으로 나열된 복수의 개구(52)를 가지며, 해당 복수의 개구(52)에서 전자빔의 일부를 차폐하고, 나머지를 통과시킨다.
복수의 개구(52)는, 도 1의 예에 있어서, Y축과 평행한 방향으로 미리 정해진 간격을 두고 나열되어, Y축과 평행한 방향으로 신장되는 단면 형상의 전자빔으로부터 복수의 전자빔을 형성하도록 잘라낸다. 어퍼처 어레이(50)는, 입력되는 전자빔을 복수의 개구(52)에 따른 어레이 형상의 전자빔군(본 실시예에서 어레이빔이라 함)으로서 출력한다.
블랭킹부(60)는, 어퍼처 어레이(50) 및 시료(10) 사이에 마련되어, 어퍼처 어레이(50)가 출력하는 복수의 하전 입자빔 각각을 시료(10)에 조사시킬지의 여부를 스위칭한다. 즉, 블랭킹부(60)는, 어레이빔 각각을, 시료(10)의 방향과는 상이한 방향으로 편향시킬지의 여부를 각각 스위칭한다. 블랭킹부(60)는, 어레이빔 각각에 대응하여, 일방향으로 나열된 복수의 개구(62)와, 해당 복수의 개구(62) 내에 전계를 인가하는 복수의 블랭킹 전극(64)을 갖는다.
복수의 개구(62)는, 도 1의 예에 있어서, Y축과 평행한 방향으로 미리 정해진 간격을 두고 나열되어, 어레이빔 각각을 개별적으로 통과시킨다. 예를 들어, 블랭킹 전극(64)에 전압이 공급되지 않는 경우, 대응하는 개구(62) 내에는 전자빔에 인가하는 전계가 발생하지 않으므로, 해당 개구(62)에 입사하는 전자빔은 편향되지 않고 시료(10)의 방향을 향해 통과한다(빔 ON 상태라 함). 또한, 블랭킹 전극(64)에 전압이 공급되는 경우, 대응하는 개구(62) 내에 전계가 발생하므로, 해당 개구(62)에 입사하는 전자빔은 시료(10)의 방향으로 통과하는 방향과는 상이한 방향으로 편향된다(빔 OFF 상태라 함).
스토핑 플레이트(70)는, 블랭킹부(60) 및 시료(10) 사이에 마련되어, 블랭킹부(60)가 편향한 전자빔을 차폐한다. 스토핑 플레이트(70)는, 개구(72)를 갖는다. 개구(72)는, 일방향으로 신장되는 실질적인 타원 또는 실질적인 직사각형 형상을 가질 수 있고, 개구(72)의 중심이 전자총(20)과 시료(10)를 잇는 직선과 교차하도록 형성될 수 있다. 개구(72)는, 도 1의 예에 있어서, Y축과 평행한 방향으로 연장되는 형상을 갖는다.
개구(72)는, 블랭킹부(60)가 편향시키지 않고 통과시킨 전자빔을 통과시키고, 블랭킹부(60)가 편향한 전자빔의 진행을 저지한다. 즉, 컬럼부(120)는, 블랭킹부(60) 및 스토핑 플레이트(70)를 조합하여, 블랭킹 전극(64)에 공급되는 전압을 제어함으로써, 어레이빔에 포함되는 각각의 전자빔을 시료(10)에 조사할 지(빔 ON 상태) 또는 조사하지 않을 지(빔 OFF 상태)를 스위칭(블랭킹 동작)할 수 있다.
편향부(80)는, 스토핑 플레이트(70) 및 시료(10) 사이에 마련되어, 복수의 하전 입자빔을 편향하고, 시료(10)에 조사하는 어레이빔의 조사 위치를 조정한다. 편향부(80)는, 통과하는 전자빔에 입력되는 구동 신호에 따른 전계를 인가하여 해당 전자빔을 편향하는 편향기를 가지며, 어레이빔을 편향하여 해당 어레이빔의 조사 위치를 조정할 수 있다. 또한, 편향부(80)는, 1 또는 복수의 전자 코일을 가지며, 어레이빔에 자계를 인가하여 해당 어레이빔의 조사 위치를 조정할 수도 있다.
이상의 본 실시 형태에 따른 컬럼부(120)는, 미리 정해진 방향으로 배열된 복수의 전자빔을 생성하고, 각각의 전자빔을 시료(10)에 조사할지의 여부를 스위칭한다. 컬럼부(120)에 있어서, 복수의 전자빔의 배열 방향은, 빔 형상 변형부(40)가 빔 단면 형상을 변형하는 방향, 어퍼처 어레이(50)의 복수의 개구(52)의 배열 방향, 블랭킹부(60)의 복수의 개구(62) 및 대응하는 블랭킹 전극(64)의 배열 방향 등에 따라 결정된다.
컬럼부(120)는, 이들 방향을 스테이지부(110)의 이동 방향과 직교하는 라인 패턴의 폭 방향으로 실질적으로 일치시키면, 스테이지부(110)가 해당 이동 방향과 시료(10) 상의 라인 패턴의 길이 방향을 실질적으로 일치시키도록 시료(10)를 탑재하므로, 해당 라인 패턴의 폭 방향으로 조사 위치가 상이한 복수의 전자빔을 발생시키게 된다. 본 실시 형태에 있어서, 컬럼부(120)는, X 방향에 실질적으로 평행한 라인 패턴에 대하여 수직방향인, Y 방향으로 배열하는 어레이빔을 조사하는 예를 설명한다.
CPU(130)는, 노광 장치(100) 전체의 동작을 제어한다. CPU(130)는, 유저로부터의 조작 지시를 입력하는 입력 단말의 기능을 가질 수 있다. CPU(130)는, 컴퓨터 또는 워크스테이션 등일 수 있다. CPU(130)는, 노광 제어부(140)에 접속되어, 유저의 입력에 따라, 노광 장치(100)의 노광 동작을 제어한다. CPU(130)는, 일례로서, 버스(132)를 통해 노광 제어부(140)가 갖는 각 부와 각각 접속되어, 제어 신호 등을 주고 받는다.
노광 제어부(140)는, 스테이지부(110) 및 컬럼부(120)에 접속되어, CPU(130)로부터 수취하는 제어 신호 등에 따라, 스테이지부(110) 및 컬럼부(120)를 제어하여 시료(10)의 노광 동작을 실행한다. 또한, 노광 제어부(140)는, 버스(132)를 통해 외부 기억부(90)와 접속되어, 외부 기억부(90)에 기억된 패턴의 데이터 등을 주고 받을 수 있다. 이를 대신하여, 외부 기억부(90)는, CPU(130)에 직접 접속될 수 있다. 이를 대신하여, 노광 제어부(140)는, 내부에 패턴 데이터 등을 기억하는 기억부를 가질 수도 있다. 노광 제어부(140)는, 기억부(150)와, 선택부(160)와, 조사 제어부(170)와, 편향량 결정부(180)와, 주사 제어부(190)를 갖는다.
기억부(150)는, 시료(10)에 형성된 라인 패턴을 절단하기 위하여, 노광 장치(100)가 노광하는 패턴인 커트 패턴을, 또한, 시료(10)에 비아를 형성하기 위하여, 노광 장치(100)가 노광하는 패턴인 비아 패턴을, 각각 기억한다. 기억부(150)는, 예를 들어, 외부 기억부(90)로부터 커트 패턴 및 비아 패턴의 정보를 수취하여 기억한다. 또한, 기억부(150)는, CPU(130)를 통해, 유저로부터 입력되는 커트 패턴 및 비아 패턴의 정보를 수취하여 기억할 수도 있다.
또한, 기억부(150)는, 시료(10)의 배치 정보와 시료(10)에 형성된 라인 패턴의 배치 정보를 기억한다. 기억부(150)는, 노광 동작에 들어가기 전에, 미리 측정된 측정 결과를 배치 정보로서 기억할 수 있다. 기억부(150)는, 예를 들어, 시료(10)의 축률(縮率)(제조 프로세스에 의한 변형 오차), (반송 등에 의한) 회전 오차, 기판 등의 뒤틀림 및 높이 분포 등과 같은 위치 결정 오차의 요인이 되는 정보를, 시료(10)의 배치 정보로서 기억한다.
또한, 기억부(150)는, 어레이빔의 조사 위치와, 라인 패턴의 위치 사이의 위치어긋남에 관한 정보를, 라인 패턴의 배치 정보로서 기억한다. 기억부(150)는, 시료(10)의 배치 정보 및 라인 패턴의 배치 정보를, 스테이지부(110) 상에 재치된 시료(10)를 계측함으로써 취득한 정보를 배치 정보로 하는 것이 바람직하다. 이를 대신하여, 기억부(150)는, 시료(10)의 과거의 측정 결과, 또는 동일 로트의 다른 시료의 측정 결과 등을 기억할 수도 있다.
선택부(160)는, 기억부(150)에 접속되어, 커트 패턴 및 비아 패턴의 정보를 읽어내고, 라인 패턴 상의 길이 방향에 있어서의 조사 위치의 지정을 판별한다. 선택부(160)는, 라인 패턴 상의 길이 방향의 지정된 조사 위치에 있어서, 컬럼부(120)가 발생시키는 복수의 하전 입자빔 중 시료(10)에 조사해야 하는 적어도 1개의 하전 입자빔을 선택한다. 선택부(160)는, 커트 패턴 및 비아 패턴의 정보에 기초하여, 어레이빔 중 조사해야 하는 전자빔을 선택하고, 선택 결과를 조사 제어부(170)에 공급한다.
조사 제어부(170)는, 선택부(160)에 접속되어, 선택부(160)의 선택 결과를 수취한다. 조사 제어부(170)는, 컬럼부(120)에 접속되어, 선택된 적어도 1개의 하전 입자빔을 시료(10)에 조사하도록 제어한다. 조사 제어부(170)는, 증폭기(172)를 통해, 블랭킹부(60)의 블랭킹 전극(64)에 전자빔의 ON 상태 및 OFF 상태를 스위칭하는 신호를 공급한다. 증폭기(172)는, 미리 정해진 증폭도를 갖는 증폭 회로를 포함할 수 있다.
편향량 결정부(180)는, 기억부(150)에 접속되어, 시료(10)의 배치 정보 및 라인 패턴의 배치 정보를 읽어내고, 시료(10)의 위치 오차 및 어레이빔의 조사 위치 오차의 정보에 따라, 어레이빔의 조사 위치를 조정해야 할 조정량을 산출하고, 해당 조정량에 대응하는 편향량을 결정한다. 편향량 결정부(180)는, 컬럼부(120)에 접속되어, 결정한 편향량에 기초하여 어레이빔의 조사 위치를 조정한다. 편향량 결정부(180)는, 편향부 구동 회로(182)를 통해, 결정한 편향량에 따라 어레이빔을 편향시키는 제어 신호를 편향부(80)에 공급한다. 여기서, 편향부 구동 회로(182)는, 편향량 결정부(180)로부터 출력되는 편향량에 따른 제어 신호를, 편향부(80)에 입력하는 구동 신호로 변환한다.
주사 제어부(190)는, 스테이지부(110)에 접속되어, 복수의 하전 입자빔의 조사 위치를, 라인 패턴의 길이 방향을 따라 주사시킨다. 본 실시 형태에 있어서의 주사 제어부(190)는, 시료(10)를 탑재하는 스테이지부(110)를 X 방향으로 실질적으로 평행하게 이동시킴으로써, 어레이빔을 라인 패턴의 길이 방향을 따라 주사시킨다. 주사 제어부(190)는, 스테이지 구동 회로(192)를 통해, 스테이지부(110)를 이동시키는 제어 신호를 공급한다. 스테이지 구동 회로(192)는, 주사 제어부(190)로부터 출력되는 이동 방향 및 이동량에 따른 제어 신호를, 스테이지부(110)의 대응하는 구동 신호로 변환한다.
주사 제어부(190)는, 검출부(114)에 접속되어, 스테이지부(110)의 스테이지 위치의 검출 결과를 수취한다. 주사 제어부(190)는, 검출 결과에 기초하여, 스테이지부(110)가 실제로 이동한 이동량 및 스테이지의 위치 오차(즉, 이동 오차) 등을 취득하여, 스테이지부(110)의 이동 제어로 피드백시킬 수 있다. 또한, 주사 제어부(190)는, 편향량 결정부(180)에 접속되어, 스테이지부(110)에 의한 시료(10)의 이동 오차에 따라 하전 입자빔의 통과 경로를 조정할 수 있다.
또한, 주사 제어부(190)는, 선택부(160) 및 조사 제어부(170)에 각각 접속되어, 스테이지부(110)의 위치 정보를 선택부(160) 및 조사 제어부(170)에 공급한다. 조사 제어부(170)는, 스테이지부(110)의 위치 정보에 기초하여, 시료(10)의 라인 패턴에 어레이빔을 조사하는 타이밍을 취득한다.
또한, 주사 제어부(190)는, 라인 패턴의 폭 방향으로도 어레이빔의 조사 위치를 이동시켜, 시료(10)의 표면 상의 미리 정해진 영역을 어레이빔의 조사 가능 영역이 되도록 주사시킨다. 주사 제어부(190)가 어레이빔을 주사하는 일례를, 도 2를 이용하여 설명한다.
본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)가 어레이빔을 주사하여, 시료(10)의 표면의 일부에 형성하는 조사 가능 영역(200)의 일례를 나타낸다. 도 2는, XY 면과 실질적으로 평행한 시료(10)의 표면을 나타내고, 노광 장치(100)가 조사하는 어레이빔의 Y 방향(라인 패턴의 폭 방향)으로 나열된 복수의 전자빔의 전체의 빔 폭을 fw로 나타낸다. 여기서, 빔 폭 fw는, 일례로서 대략 30μm이다.
주사 제어부(190)는, 하전 입자빔의 통과 경로를 유지한 상태에서 스테이지부(110)에 의해 시료(10)를 라인 패턴의 길이 방향으로 이동시킨다. 도 2는, 주사 제어부(190)가 스테이지부(110)를 -X 방향으로 이동시키는 예를 나타낸다. 이에 따라, 어레이빔의 조사 위치(210)는 시료(10)의 표면 상을 +X 방향으로 주사하고, 해당 어레이빔은, 띠 형상의 영역(220)을 전자빔의 조사 가능 영역으로 한다. 즉, 주사 제어부(190)는, 스테이지부(110)를 미리 정해진 거리만큼 X 방향으로 이동시켜, 제1 프레임(232)을 조사 가능 영역으로 한다. 여기서, 제1 프레임(232)은, 일례로서, 30μm×30mm의 면적을 갖는다.
다음으로, 주사 제어부(190)는, -Y 방향으로 스테이지부(110)를 빔어레이의 빔 폭 fw만큼 이동시키고, 다음으로, 전회 -X 방향으로 이동한 미리 정해진 거리만큼 스테이지부(110)를 복귀시키도록 +X 방향으로 이동시킨다. 이에 따라, 어레이빔의 조사 위치(210)는, 제1 프레임(232)과는 상이한 시료(10)의 표면 상을 -X 방향으로 주사하여, 제1 프레임(232)과 실질적으로 동일한 면적으로 +Y 방향으로 인접하는 제2 프레임(234)을 조사 가능 영역으로 한다. 마찬가지로, 주사 제어부(190)는, -Y 방향으로 스테이지부(110)를 빔어레이의 빔 폭 fw만큼 이동시키고, 다시, 해당 미리 정해진 거리만큼 -X 방향으로 스테이지부(110)를 이동시켜 제3 프레임(236)을 조사 가능 영역으로 한다.
이와 같이, 주사 제어부(190)는, 라인 패턴의 길이 방향인 X 방향에 있어서, 스테이지부(110)를 왕복 동작시켜, 시료(10)의 표면에 있어서의 미리 정해진 영역을 어레이빔의 조사 가능 영역(200)으로 한다. 여기서, 주사 제어부(190)는, 일례로서, 30×30mm의 정사각형 영역을 조사 가능 영역(200)으로 한다.
한편, 본 실시 형태에 있어서, 주사 제어부(190)는, 스테이지부(110)를 왕복 동작시킴으로써, 정사각형 영역을 어레이빔의 조사 가능 영역(200)으로 하는 것을 설명하였으나, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 주사 제어부(190)는, 어레이빔의 조사방향을 편향하여 주사시킬 수도 있다. 이 경우, 주사 제어부(190)는, 편향량 결정부(180)에 주사하는 거리에 따른 편향량을 공급하여, 어레이빔을 주사할 수 있다. 또한, 주사 제어부(190)는, 어레이빔의 조사 가능 영역(200)을 직사각형 형상으로 하는 것을 설명하였으나, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 어레이빔의 주사에 의해 형성되는 미리 정해진 영역을 어레이빔의 조사 가능 영역(200)으로 할 수 있다.
이상의 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)는, 라인 패턴의 길이 방향인 X 방향에 있어서, 스테이지부(110)를 왕복 동작시키면서, 라인 패턴 상의 조사 위치에 대응하는 어레이빔을 조사하여, 시료(10)를 노광한다. 즉, 노광 장치(100)는, 어레이빔의 조사 가능 영역(200) 내의 라인 패턴에 대하여, 형성해야 하는 커트 패턴 및 비아 패턴에 대응하는 노광 위치에 하전 입자빔을 조사하여 노광한다. 노광 장치(100)의 노광 동작에 대해서는, 도 3을 이용하여 설명한다.
도 3은 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)의 동작 플로우를 나타낸다. 본 실시 형태에 있어서, 노광 장치(100)는, S300부터 S370의 처리를 실행함으로써, 시료(10) 표면의 라인 패턴에 커트 패턴을 노광하는 예를 설명한다.
먼저, 스테이지부(110)는, 라인 패턴이 형성되고, 레지스트가 도포된 시료(10)를 재치한다(S300). 다음으로, 노광 장치(100)는, 재치한 시료(10)의 배치 정보 및 라인 패턴의 배치 정보를 취득한다(S310). 노광 장치(100)는, 취득한 배치 정보를 기억부(150)에 기억시킨다.
노광 장치(100)는, 일례로서, 시료(10) 상에 복수개 마련된 위치 결정 마커 등을 관찰함으로써, 시료(10)의 배치 정보 및/또는 라인 패턴의 배치 정보를 취득한다. 이 경우, 노광 장치(100)는, 전자빔을 해당 위치 결정 마커에 조사하여, 이차 전자 또는 반사 전자 등을 검출함으로써 얻어지는 시료(10)의 표면 화상으로부터, 해당 위치 결정 마커의 위치와 전자빔의 조사 위치를 검출하여, 라인 패턴의 배치 정보 등을 취득할 수 있다.
또한, 노광 장치(100)는, 레이저광 등을 해당 위치 결정 마커에 조사하여, 반사광 또는 산란광 등을 검출함으로써, 시료(10)의 배치 정보 등을 취득할 수도 있다. 이와 같이, 노광 장치(100)가 시료(10)의 배치 정보 및 라인 패턴의 배치 정보를 측정에 의해 취득하는 경우, 노광 장치(100)는, 이차 전자 또는 반사 전자 등을 검출하는 검출부, 레이저광 조사 장치 및 광 검출부 등을 추가로 구비할 수 있다.
다음으로, 주사 제어부(190)는, 어레이빔의 조사 위치가 노광해야 하는 프레임의 개시점에 위치하도록, 스테이지부(110)를 해당 개시점에 대응하는 위치로 이동시킨다(S320). 주사 제어부(190)는, 스테이지부(110)를 +X 방향으로 이동시켜(어레이빔의 조사 위치를 -X 방향으로 이동시켜) 프레임을 노광하는 경우, 해당 프레임의 +X 방향 측의 단부를 프레임의 개시점으로 한다. 이와 같이, 스테이지부(110)는, 시료(10)를 탑재하고, 해당 시료(10)를 빔 발생부에 대하여 상대적으로 이동시킨다.
또한, 주사 제어부(190)는, 스테이지부(110)를 -X 방향으로 이동시켜(어레이빔의 조사 위치를 +X 방향으로 이동시켜) 프레임을 노광하는 경우, 해당 프레임의 -X 방향 측의 단부를 프레임의 개시점으로 한다. 주사 제어부(190)는, 라인 패턴의 길이 방향인 X 방향에 있어서, 프레임마다 스테이지부(110)를 왕복 동작시키는 경우, 해당 왕복 동작에 따라, 해당 프레임의 개시점으로서 -X 방향의 단부 및 +X 방향의 단부를 교대로 스위칭한다.
주사 제어부(190)는, 노광 동작의 개시단계에 있어서, 프레임의 개시점을 미리 정해진 위치로 할 수 있다. 주사 제어부(190)는, 일례로서, 가장 -Y 방향 측에 위치하는 프레임의 -X 방향 측의 단부를, 프레임의 개시점으로 한다.
다음으로, 선택부(160)는, 노광해야 하는 프레임 내의 커트 패턴의 정보를 기억부(150)로부터 취득한다(S330). 도 4는, 시료(10)에 형성해야 하는 커트 패턴의 정보의 일례를 나타낸다. 커트 패턴의 정보는, 직사각형으로 표시되는 커트 패턴의 크기 및 위치의 데이터를 가질 수 있다. 도 4는, 커트 패턴의 2변의 길이 및 미리 정해진 부분(-X 방향 측 및 -Y 방향 측의 정점, 도면에서는 왼쪽 아래의 정점)의 좌표를, 커트 패턴 데이터로 하는 예를 나타낸다.
보다 구체적으로는, 제1 패턴(410)의 커트 패턴 데이터의 {(위치), 크기}를 {(Xc1, Yc1), Sx1, Sy1}로 나타낸다. 마찬가지로, 제2 패턴(420)의 커트 패턴 데이터의 {(위치), 크기}를, {(Xc2, Yc2), Sx2, Sy2}로, 제3 패턴(430)의 커트 패턴 데이터의 {(위치), 크기}를, {(Xc3, Yc3), Sx3, Sy3}으로 나타낸다.
한편, 도 4의 X 방향은, 커트 패턴을 겹치는 대상인 라인 패턴의 길이 방향과 실질적으로 일치한다. 또한, 도 4에 있어서, Y 방향으로 간격 g마다 나열되어, X 방향과 평행한 복수의 선분을, 라인 패턴 및 커트 패턴의 설계에 이용하는 그리드(400)로 하여 점선으로 나타낸다. 예를 들어, 간격 g는 그리드 폭이고, 해당 그리드 폭 g는, 라인 패턴의 폭 방향(Y 방향)의 라인 폭의 최소값과 실질적으로 동일하다. 또한, 라인 패턴이 복수 종류의 라인 폭을 갖는 경우, 복수의 라인 폭은, 모두 그리드 폭 g의 n배의 값이 이용된다(여기서 n은 1 이상의 자연수). 또한, 인접하는 라인 패턴의 Y 방향의 패턴 간격은, 그리드 폭 g의 m배의 값이 이용된다(여기서 m은 1 이상의 자연수).
마찬가지로, 커트 패턴의 Y 방향의 길이 및 Y 방향의 패턴 간격은, 그리드 폭 g의 (1 이상의) 자연수배의 값이 이용된다. 예를 들어, 제1 패턴(410)의 Y 방향의 길이는 4g와 실질적으로 동일하고, 제2 패턴(420)의 Y 방향의 길이는 2g와 실질적으로 동일하며, 또한, 제1 패턴(410) 및 제2 패턴(420)의 Y 방향의 패턴 간격은, 2g와 실질적으로 동일하다. 또한, 도 4의 예는, 커트 패턴의 Y좌표가, 그리드(400) 상에 실질적으로 동일해지도록 설계된 예를 나타낸다. 이와 같이, 본 실시 형태에 따른 커트 패턴 및 라인 패턴은, Y좌표가 그리드(400)의 좌표값을 기준으로 설계되어 있는 것으로 한다.
도 5는 본 실시 형태에 따른 주사 제어부(190)가 어레이빔의 조사 위치를 프레임의 개시점(프레임의 -X 방향 측의 단부)으로 이동한 경우의 일례를 나타낸다. 즉, 도 5는, 시료 표면에 형성된 라인 패턴(402)과, 어레이빔(500)의 조사 위치의 위치 관계의 일례를 나타내는 XY 평면도이다. 또한, 도 5는, 라인 패턴(402)과 도 4에 나타낸 커트 패턴의 위치 관계의 일례를 나타내는 XY 평면도이기도 하다.
도 5의 예는, 1개의 프레임이 4개의 라인 패턴(402)을 가지며, 각각의 라인 패턴(402)의 라인 폭 및 인접하는 라인 패턴(402) 사이의 간격이, 모두 그리드(400)의 그리드 폭 g와 실질적으로 동일한 경우를 나타낸다. 또한, 도면에 있어서, 제1 패턴(410)은, 최상부로부터 2개의 라인 패턴(402)을 동시에 커트하는 패턴이고, 제2 패턴(420)은, 최하부의 라인 패턴(402)을 커트하는 패턴이며, 제3 패턴(430)은, 중앙의 2개의 라인 패턴(402)을 동시에 커트하는 패턴이다.
또한, 도 5에 있어서, 어레이빔(500)은, B1 내지 B8의 합계 8의 전자빔을 갖는 예를 설명한다. 어레이빔(500)은, 시료(10) 상의 복수의 조사 영역(502) 각각에 전자빔을 조사한다. 전자빔 B1 내지 B8의 라인 패턴의 폭 방향(즉, Y 방향)의 빔 폭은, 그리드 폭 g와 실질적으로 동일한 빔 폭을 각각 갖는다. 또한, 전자빔 B1 내지 B8의 시료(10) 상의 각각의 조사 위치는, Y 방향에 있어서 각각 그리드 폭 g씩 어긋나게 배열되어, 합계 대략 8g의 폭을 가지며, 프레임 내에서 대략 8g의 폭을 갖는 범위를 노광한다. 즉, 어레이빔(500)은, Y 방향에 있어서, 해당 어레이빔(500)이 갖는 전자빔의 갯수에 그리드 폭 g을 곱한 값의 빔 폭을 가지며, 해당 빔 폭에 실질적으로 동일한 Y 방향의 폭을 갖는 프레임을 노광한다.
여기서, 컬럼부(120)는, 복수의 전자빔의 조사 위치를 그리드 폭 g씩 어긋나게 일렬로 배열할 수 있는 경우, 해당 일렬로 나열된 어레이빔(500)을 시료(10)에 조사할 수 있다. 이를 대신하여, 컬럼부(120)는, 복수의 전자빔의 조사 위치가 복수의 열을 갖는 어레이빔(500)을 시료(10)에 조사할 수도 있다.
도 5는, 어레이빔(500)이 라인 패턴의 길이 방향으로 간격 δ만큼 이간되어 나열된 2열의 전자빔을 갖는 예를 나타낸다. 또한, 각 열에 포함되는 복수의 전자빔에 의한 조사 위치는, 그리드 폭 g와 실질적으로 동일한 거리로 이간되고, 라인 패턴의 폭 방향으로 배열한다. 따라서, 전자빔 B1, B3, B5 및 B7의 홀수 번호의 전자빔을 갖는 열(제1 열이라 함)은, 합계 대략 7g의 Y 방향의 폭을 갖는다. 마찬가지로, 짝수 번호의 전자빔을 갖는 열(제2 열이라 함)도, 합계 대략 7g의 Y 방향의 폭을 갖는다.
또한, 주사 제어부(190)가 프레임의 개시점으로 어레이빔(500)의 조사 위치를 이동한 단계 S320에 있어서, 복수의 전자빔의 조사 위치는, 대응하는 그리드 사이에 각각 배치된다. 도 5는, -Y 방향 측으로부터 1번째에 배치하는 전자빔 B1의 조사 위치가, -Y 방향 측으로부터 1번째와 2번째의 그리드 사이에 위치하고, 마찬가지로, -Y 방향 측으로부터 n번째에 배치하는 전자빔 Bn의 조사 위치가, -Y 방향 측으로부터 n번째와 n+1번째의 그리드 사이에 위치하는 예를 나타낸다.
이상과 같이, 그리드(400)의 좌표값을 기준으로 설계된 커트 패턴을 노광하기 위하여, 주사 제어부(190)는, 어레이빔(500)의 조사 위치를 해당 그리드(400)에 기초하는 위치로 이동시킨다. 이에 따라, 주사 제어부(190)는, n개의 전자빔을 갖는 어레이빔(500)의 조사 위치를 라인 패턴의 길이 방향으로 주사함으로써, 대응하는 1번째 내지 n+1번째의 그리드 사이의 n×g의 폭을 갖는 프레임을 노광할 수 있다.
다음으로, 선택부(160)는, 노광에 이용하는 하전 입자빔을 선택한다(S340). 선택부(160)는, 주사 제어부(190)로부터 수취한 어레이빔의 조사 위치의 정보에 기초하여, 노광해야 하는 커트 패턴을 판단할 수 있다. 커트 패턴의 Y좌표가, 그리드(400) 상에 실질적으로 동일해지도록 설계되어 있으므로, 선택부(160)는, 예를 들어, 어레이빔(500)의 조사 위치를 라인 패턴의 길이 방향으로 주사하면서, 전자빔 B5 내지 B8의 4개의 전자빔을 조사함으로써, 4g의 폭을 갖는 제1 패턴(410)을 노광할 수 있다.
즉, 선택부(160)는, 제1 패턴(410)을 노광하기 위하여, 전자빔 B5 내지 B8의 4개를 노광에 이용하는 전자빔으로서 선택한다. 그리고, 전자빔 B5는 제1 패턴(410)의 일부의 패턴(418)을, 전자빔 B6은 제1 패턴(410)의 일부의 패턴(416)을, 전자빔 B7은 제1 패턴(410)의 일부의 패턴(414)을, 전자빔 B8은 제1 패턴(410)의 일부의 패턴(412)을 각각 노광한다.
여기서, 선택부(160)는, 커트 패턴의 Y좌표의 값에 따라, 노광에 이용하는 전자빔을 선택할 수 있다. 예를 들어, 선택부(160)는, 제2 패턴(420)의 Y좌표의 값이, -Y 방향 측으로부터 1번째와 3번째 사이에 위치함에 따라, 해당 영역이 조사 위치가 되는 전자빔 B1 및 B2를 선택한다. 또한, 선택부(160)는, 제3 패턴(430)의 Y좌표의 값이, -Y 방향 측으로부터 3번째와 7번째 사이에 위치함에 따라, 해당 영역이 조사 위치가 되는 전자빔 B3 내지 B6을 선택한다.
이에 따라, 전자빔 B1은 제2 패턴(420)의 일부의 패턴(422)을, 전자빔 B2는 제2 패턴(420)의 일부의 패턴(424)을 노광한다. 또한, 전자빔 B3은 제3 패턴(430)의 일부의 패턴(432)을, 전자빔 B4는 제3 패턴(430)의 일부의 패턴(434)을, 전자빔 B5는 제3 패턴(430)의 일부의 패턴(436)을, 전자빔 B6은 제3 패턴(430)의 일부의 패턴(438)을, 각각 노광한다.
또한, 선택부(160)는, 선택한 전자빔을 조사해야 하는 조사 위치를 검출한다. 선택부(160)는, 커트 패턴에 따라 조사해야 하는 조사 위치를, 지정된 조사 위치로서 검출한다. 선택부(160)는, 복수의 하전 입자빔의 조사 위치가 라인 패턴의 길이 방향에 있어서의 미리 정해진 기준 위치를 경과하고 나서의 경과 시간에 따라, 지정된 조사 위치를 검출한다.
도 5는, 라인 패턴의 길이 방향에 있어서, 제1 기준 위치 및 제2 기준 위치의 2개의 기준 위치를 미리 정한 예를 나타낸다. 즉, 제1 기준 위치 및 제2 기준 위치 사이의 영역을 노광 범위로 하고, 선택부(160)는, 어레이빔(500)의 조사 위치가 제1 기준 위치를 경과하고 나서의 경과 시간에 따라, 복수의 전자빔의 지정된 조사 위치를 각각 검출한다.
이에 더하여, 라인 패턴의 길이 방향에 있어서, 3 이상의 기준 위치를 미리 정할 수도 있다. 즉, 1개의 프레임을 복수의 노광 범위로 분할하고, 선택부(160)는, 노광 범위마다, 복수의 전자빔의 지정된 조사 위치를 각각 검출할 수 있다. 이 경우, 선택부(160)는, 복수의 하전 입자빔의 조사 위치가 라인 패턴의 길이 방향에 있어서의 복수의 기준 위치 중 최후에 경과한 기준 위치와, 해당 기준 위치를 경과하고 나서의 경과 시간에 따라, 지정된 조사 위치를 검출한다. 선택부(160)에 의한 전자빔의 선택과, 조사 위치의 검출에 대하여, 도 6 및 도 7을 이용하여 설명한다.
도 6은, 본 실시 형태에 따른 선택부(160)의 일례를 나타낸다. 선택부(160)는, 데이터 변환 회로(162)와, 빔 선택 회로(164)와, 경과 시간 연산 회로(166)를 포함한다.
데이터 변환 회로(162)는, 기억부(150)로부터 커트 패턴 데이터를 취득하고, 해당 커트 패턴 데이터를 시료(10) 상의 라인 패턴의 배치에 관한 좌표계로 변환한다. 데이터 변환 회로(162)는, 예를 들어, 기억부(150)로부터 커트 패턴 데이터로서 (Xci, Yci), Sxi, Syi(i = 1, 2, 3, ···)를 취득하고, 시료(10) 상의 좌표계의 노광 데이터 (Xcbi, Ycbi), Sxbi, Sybi(i = 1, 2, 3, ···)로 변환한다. 여기서, 커트 패턴 데이터의 Y좌표의 값 Yci, Syi는, 그리드 폭 g의 정수배의 값이므로, 변환 후의 Ycbi, Sybi도 이산적인 값이 된다.
한편, 데이터 변환 회로(162)가 실행하는 데이터 변환은, 시료(10)를 스테이지부(110)에 로딩할 때에 발생하는 회전 오차 및, 시료(10)가 에칭이나 성막 등의 디바이스 제조 프로세스를 거침에 따른 시료(10)의 변형 오차 등을 보정하기 위한 것이다. 즉, 스테이지부(110)의 정밀도 및 제조 프로세스의 정밀도 등이 충분히 높은 것이라면, 해당 보정은, 예를 들어, 거리에 대하여 10 ppm 정도 이하, 각도에 대하여 1 mrad 정도 이하를 보정하는 데이터 변환이 된다.
예를 들어, 패턴 폭 Sxi, Syi가 수 10 ~ 100nm인 경우, 해당 데이터 변환을 실행하여도 0.1nm 이상의 변화는 일어나지 않는다. 즉, 이 경우, 0.1nm 이하를 버림처리하면, Sxi = Sxbi, Syi = Sybi가 성립된다. 따라서, 시료(10)에 발생하는 회전 오차 및 변형 오차 등이 미리 정해진 범위 내인 경우, 선택부(160)는, 데이터 변환 회로(162)의 Sxi, Syi에 관한 데이터 변환을 생략할 수도 있다.
빔 선택 회로(164)는, 노광 데이터 (Xcb, Ycb), Sxb, Syb에 기초하여, 노광에 이용하는 전자빔을 선택한다. 예를 들어, 도 5에 나타내는 그리드(400)의 Y 방향의 좌표가, -Y 방향 측으로부터 Yc1, Yc2, ···, Yc8인 경우, 빔 선택 회로(164)는, 좌표 Yc1 내지 Yc2의 범위의 노광에 이용하는 전자빔으로서, 전자빔 B1을 선택한다. 즉, 빔 선택 회로(164)는, 좌표 Ycb 내지 좌표 Ycb + Syb에 위치하는 커트 패턴에 대하여, 해당 좌표의 범위에 대응하는 전자빔을, 노광에 이용하는 전자빔 B1, B2, ···, Bn으로서 선택한다.
경과 시간 연산 회로(166)는, 빔 선택 회로(164)가 선택한 전자빔 B1 내지 Bn의 각각에 대하여, 전자빔을 ON 상태 또는 OFF 상태로 스위칭하는 타이밍을 검출한다. 경과 시간 연산 회로(166)는, 해당 타이밍을 노광 데이터의 X좌표에 기초하여 검출하고, 일례로서, 경과 시간으로서 출력한다. 여기서, 경과 시간이란, 어레이빔(500)이 기준 위치를 통과한 시간을 기점으로, 어레이빔에 포함되는 각 전자빔을 ON 상태 및 OFF 상태로 할 때까지의 시간을 말한다.
주사 제어부(190)는, 어레이빔(500)을 라인 패턴의 길이 방향인, +X 방향 또는 -X 방향으로 주사한다. 커트 패턴이 노광 데이터 (Xcb, Ycb), Sxb, Syb로 표시되고, 또한, 주사 제어부(190)가 +X 방향으로 어레이빔(500)을 주사하는 경우, X축 좌표에 있어서 대응하는 전자빔의 조사 위치가 Xcb의 위치에 도달한 시점에서 해당 전자빔을 ON 상태로 하고, Xcb + Sxb의 위치에 도달한 시점에서 OFF 상태로 함으로써, 해당 전자빔은 해당 커트 패턴의 패턴 영역 내를 노광할 수 있다. 즉, 경과 시간 연산 회로(166)는, 노광 범위의 -X측의 제1 기준 위치를 어레이빔(500)이 통과한 시점으로부터, 전자빔을 ON 상태 및 OFF 상태로 스위칭할 때까지의 시간을, 경과 시간으로서 검출한다.
한편, 주사 제어부(190)가 -X 방향으로 어레이빔(500)을 주사하는 경우, X축 좌표에 있어서 대응하는 전자빔의 조사 위치가 Xcb+Sxb의 위치에 도달한 시점에서 해당 전자빔을 ON 상태로 하고, Xcb의 위치의 위치에 도달한 시점에서 OFF 상태로 함으로써, 해당 전자빔은 해당 커트 패턴의 패턴 영역 내를 노광할 수 있다. 이 경우, 경과 시간 연산 회로(166)는, 노광 범위의 +X측의 제2 기준 위치를 어레이빔(500)이 통과한 시점으로부터, 전자빔을 ON 상태 및 OFF 상태로 스위칭할 때까지의 시간을, 경과 시간으로서 검출한다.
또한, 경과 시간 연산 회로(166)는, 프레임 내에 복수의 기준 위치가 설정되어 있는 경우, 복수의 기준 위치 중 최후에 기준 위치를 통과한 시점으로부터, 전자빔을 ON 상태 및 OFF 상태로 스위칭할 때까지의 시간을, 경과 시간으로서 검출할 수 있다. 경과 시간 연산 회로(166)는, 일례로서, 주사 제어부(190)가 라인 패턴의 길이 방향으로 어레이빔(500)을 주사하는 속도에 따라, 경과 시간을 산출한다. 이 경우, 주사 제어부(190)는, 어레이빔(500)을 프레임 내에서 연속하여 이동시키면서 노광하는 것이 바람직하고, 라인 패턴의 길이 방향으로 주사하는 경우에, 어레이빔(500)의 속도 V가 적어도 0이 되는 일 없이, 속도 V가 순조롭게 변하도록 제어할 수 있다.
주사 제어부(190)가 어레이빔(500)을 +X 방향으로 주사하고, 제1 기준 위치의 X좌표를 S, 노광해야 하는 커트 패턴의 패턴 개시 위치를 Xcb, 패턴의 폭(X축 방향의 패턴 폭)을 Sxb로 할 때, 경과 시간 연산 회로(166)는, 전자빔을 ON 상태로 할 때까지의 경과 시간(DLa)을, 이하의 관계식을 통해 산출할 수 있다. 한편, 경과 시간 연산 회로(166)는, 속도 V의 정보를 주사 제어부(190)로부터 수취할 수 있다.
(수학식 1)
DLa=(Xcb-S)/V
또한, 경과 시간 연산 회로(166)는, 패턴 종료 위치 Xcb + Sxb에 있어서 전자빔을 OFF 상태로 할 때까지의 경과 시간(DLb)을, 이하의 관계식을 통해 산출할 수 있다.
(수학식 2)
DLb=(Xcb+Sxb-S)/V
경과 시간 연산 회로(166)는, 빔 선택 회로(164)에서 선택한 전자빔 B1, B2, ···, Bn의 각각에 대하여, 전자빔을 ON 상태로 할 때까지의 경과 시간을, DL1a, DL2a, ···, DLna로서 산출한다. 또한, 경과 시간 연산 회로(166)는, 전자빔을 OFF 상태로 할 때까지의 경과 시간을, DL1b, DL2b, ···, DLnb로서 산출한다.
이상과 같이, 빔 선택 회로(164) 및 경과 시간 연산 회로(166)는, 노광해야 하는 커트 패턴에 대응하여, 노광해야 하는 전자빔의 선택과 경과 시간의 검출을 각각 실행한다. 선택부(160)는, 빔 선택 회로(164)의 선택 결과 및 경과 시간 연산 회로(166)의 검출 결과를, 조사 제어부(170)에 공급한다.
다음으로, 노광 제어부(140)는, 어레이빔(500)의 조사 위치를 주사하면서, 하전 입자빔의 조사를 제어한다(S350). 즉, 주사 제어부(190)는, 스테이지부(110)를 이동하여 어레이빔(500)의 조사 위치를 속도 V로 주사시키고, 검출부(114)의 위치 검출 결과에 기초하는 어레이빔(500)의 조사 위치를 조사 제어부(170)에 공급한다. 조사 제어부(170)는, 어레이빔(500)의 조사 위치와 경과 시간에 따라, 선택된 전자빔의 조사를 제어하기 위하여, 블랭킹부(60)의 대응하는 블랭킹 전극(64)에 제어 신호를 공급한다.
도 7은, 본 실시 형태에 따른 조사 제어부(170)가, 블랭킹 전극(64)에 공급하는 제어 신호의 타이밍 차트의 일례를 나타낸다. 즉, 도 7은, 예를 들어, 도 5에 나타내는 노광 범위의 커트 패턴을 노광하는 전자빔 B1 내지 B8에 대한 블랭킹 동작의 타이밍을 나타낸다. 도 7의 가로축은 시간, 세로축은 전압을 나타낸다.
도 7에 나타내는 8개의 제어 신호는, 전자빔 B1 내지 B8에 대응하는 블랭킹 전극(64)에 공급되는 제어 신호의 일례이다. 즉, 조사 제어부(170)는, 해당 제어 신호의 전압 레벨이 하이 상태인 경우, 블랭킹 전극(64)에 해당 제어 신호에 따른 신호 전압을 공급하고, 대응하는 전자빔을 편향시키므로, 해당 전자빔을 빔 OFF 상태로 한다. 또한, 조사 제어부(170)는, 해당 제어 신호의 전압 레벨이 로우 상태인 경우, 블랭킹 전극(64)에는 신호 전압을 공급하지 않고, 대응하는 전자빔을 통과시키므로, 해당 전자빔을 빔 ON 상태로 한다.
여기서, 시간축 상에 있어서, T1로 나타내는 시점은, 전자빔 B2, B4, B6 및 B8을 갖는 제2 열이 제1 기준 위치를 통과하는 시점을 나타낸다. 또한, T2로 나타내는 시점은, 전자빔 B1, B3, B5 및 B7을 갖는 제1 열이 제1 기준 위치를 통과하는 시점을 나타낸다. 즉, T2-T1=δ/V가 된다.
도 7의 B1 및 B2로 나타내는 신호는, 전자빔 B1 및 B2를 이용하여 도 5에 나타내는 커트 패턴의 제2 패턴(420)을 노광하는 제어 신호이다. 즉, 제2 패턴(420)의 커트 패턴 데이터에 기초하여, 선택부(160)는, 전자빔 B1 및 B2를 선택하고, 경과 시간을 검출한다. 그리고, 조사 제어부(170)가, 경과 시간에 따라 제어 신호 B1 및 B2를 생성히는 예를 도 7에 나타낸다.
조사 제어부(170)는, 전자빔 B1의 조사 위치가 제1 기준 위치를 통과한 시점 T2의 후, 경과 시간 DL1a가 경과한 시점 T4에 있어서, 해당 전자빔 B1을 OFF 상태에서 ON 상태로 스위칭한다. 그리고, 조사 제어부(170)는, 시점 T2의 후, 경과 시간 DL1b가 경과한 시점 T6에 있어서, 해당 전자빔 B1을 ON 상태에서 OFF 상태로 스위칭한다.
또한, 조사 제어부(170)는, 전자빔 B2의 조사 위치가 제1 기준 위치를 통과한 시점 T1의 후, 경과 시간 DL2a가 경과한 시점 T3에 있어서, 해당 전자빔 B2를 OFF 상태에서 ON 상태로 스위칭한다. 그리고, 조사 제어부(170)는, 시점 T1의 후, 경과 시간 DL2b가 경과한 시점 T5에 있어서, 해당 전자빔 B2를 ON 상태에서 OFF 상태로 스위칭한다.
이와 같이, 조사 제어부(170)는, 선택부(160)의 선택 결과 및 경과 시간과, 주사 제어부(190)에 의해 주사되는 조사 위치의 위치 정보에 따라, 전자빔의 조사를 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 그리고, 조사 제어부(170)가 생성한 제어 신호를 블랭킹 전극(64)에 공급함으로써, 컬럼부(120)는, 커트 패턴의 제2 패턴(420)을 시료(10)에 노광할 수 있다.
마찬가지로, 조사 제어부(170)는, 선택부(160)에 선택된 전자빔 B3 내지 B8의 제어 신호를 생성하여, 제1 패턴(410) 및 제3 패턴(430)을 시료(10)에 노광한다. 이상과 같이, 본 실시 형태에 따른 조사 제어부(170)는, 전자빔의 ON 상태 및 OFF 상태의 스위칭 동작을, 조사 위치가 기준 위치를 통과하는 시점으로부터의 경과 시간에 기초하여 제어한다. 그러므로, 제1 기준 위치로부터 제2 기준 위치까지의 사이의 노광 범위의 길이는, 경과 시간을 카운트하는 클록의 비트 수에 따라 규정되는 경우가 있다.
여기서, 클록의 최소 주기는, 미리 정해지는 위치 분해능 및 스테이지 속도에 따라 설정될 수 있다. 예를 들어, 노광 위치의 데이터 스텝이 0.125nm인 경우에는, 위치 분해능을 그 절반인 0.0625nm로 하여, 스테이지의 최대 이동 속도를 50mm/sec로 하면, 클록의 주기는 최소 1.25ns가 요구된다. 여기서, 클록 카운터의 카운트 비트 수를 12 비트(= 4096)로 하면, 약 5μs의 경과 시간까지 카운트할 수 있다. 이 경과 시간 내에 스테이지는 최대 이동 속도 50mm/sec로 0.25μm 이동한다.
이와 같이, 본 실시 형태의 노광 장치(100)는, 클록 주기에 기초하여 노광 범위의 길이를 미리 설계할 수 있다. 그리고, 노광 장치(100)는, 복수의 기준 위치를 마련하고, 각각의 기준 위치로부터의 경과 시간에 기초하여 전자빔의 조사를 제어함으로써, 해당 노광 범위보다 긴 노광 범위를 갖는 프레임을 노광할 수 있다.
즉, 노광 제어부(140)는, 1개의 프레임에 포함되는 전체 노광 범위에 대하여, 어레이빔(500)의 조사 위치를 주사시키고, 통과하는 기준 위치마다 해당 기준 위치로부터의 경과 시간에 기초하여 전자빔의 조사를 제어한다. 즉, 노광 제어부(140)는, 도 5의 예에 나타내는 제1 기준 위치로부터 다음 제2 기준 위치까지의 노광 범위를, 어레이빔(500)의 조사 위치를 주사시키면서, 복수의 전자빔의 조사를 제어함으로써 노광한다.
그리고, 해당 프레임에, 추가적인 기준 위치가 존재하는 경우, 노광 제어부(140)는, 해당 프레임의 노광을 속행시키고(S360: 아니오), 제2 기준 위치로부터 제3 기준 위치까지의 다음 노광 범위를 노광하기 위하여, 하전 입자빔의 선택의 단계 S340으로 되돌아간다. 노광 제어부(140)는, 해당 프레임에, 어레이빔(500)의 조사 위치가 통과하는 기준 위치가 없어질 때까지, S340에서부터 S350의 동작을 반복한다. 한편, 주사 제어부(190)가 어레이빔(500)의 조사 위치가 최후에 통과한 기준 위치로부터 다음 기준 위치까지의 노광 범위를 주사하고 있는 동안에, 선택부(160)는, 해당 다음 기준 위치 이후에 계속되는 다음 노광 범위에 대응하는 전자빔의 선택과 경과 시간의 검출을 실행할 수 있다. 이에 따라, 노광 제어부(140)는, 인접하는 노광 범위를 시간적으로 연속하여 노광할 수 있다.
노광 제어부(140)는, 해당 프레임에, 추가적인 기준 위치가 존재하지 않는 경우, 해당 프레임의 노광을 종료시킨다(S360: 예). 그리고, 다음에 노광해야 하는 프레임이 존재하는 경우(S370: 아니오), S320으로 돌아가, 어레이빔(500)의 조사 위치를 다음 프레임의 개시점으로 이동시키고, 해당 다음 프레임의 노광을 실행한다. 노광 제어부(140)는, 노광해야 하는 프레임이 없어질 때까지 S320에서부터 S360의 동작을 반복한다. 노광 제어부(140)는, 노광해야 하는 프레임이 없어진 경우, 해당 프레임의 노광을 종료시킨다(S370: 예).
이상과 같이, 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)는, 어레이빔의 조사 가능 영역(200)을 프레임으로 분할하고, 프레임마다, 라인 패턴의 길이 방향으로 어레이빔(500)의 조사 위치를 주사하면서, 복수의 전자빔의 조사를 제어하는 노광 동작을 반복하여, 해당 조사 가능 영역(200)을 노광한다. 노광 장치(100)는, 스테이지부(110)에 의해 시료(10)를 이동시킴으로써, 시료(10)의 표면 상에 상이한 복수의 조사 가능 영역(200)을 형성할 수 있으므로, 시료(10)의 표면에 형성된 라인 패턴 전체에 대하여, 1개의 컬럼부(120)로 노광할 수도 있다.
도 8은 시료(10)의 표면에 형성된 라인 패턴(802)의 일례를 나타낸다. 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)는, 이러한 라인 패턴(802) 상에 형성된 레지스트에 있어서의 커트 패턴(810)으로 표시되는 영역을, 도 3에서 설명한 동작을 실행하여 노광한다. 해당 노광에 의해, 커트 패턴(810)의 영역의 레지스트를 제거할 수 있으므로, 해당 커트 패턴에 위치하는 라인 패턴(802)을 노출시키고, 해당 노출시킨 라인 패턴(802)을 에칭하여 미세한 배선 패턴 등을 형성할 수 있다.
도 9는 시료(10)의 표면에 형성된 미세한 배선 패턴(900)의 일례를 나타낸다. 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)를 이용하면, 미리 라인 패턴이 형성된 시료(10)를 노광함으로써, 보다 미세한 배선 패턴(900)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 8에 나타내는 라인 패턴(802)은, 단순한 라인 앤 스페이스 패턴이므로, 광노광 기술 등을 이용함으로써, 대략 10nm 정도의 라인 폭 및 라인 간격으로 형성할 수 있다. 그리고, 전자빔을 이용하는 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)를 이용함으로써, 해당 라인 패턴(802)을 가공할 수 있으므로, (예를 들어 게이트 전극 등의) 광 노광 기술만으로는 실행할 수 없는 미세한 배선 패턴(900)을 형성할 수 있다. 또한, 라인 패턴(802)의 형성을, 광노광 기술 등으로 실행함으로써, 미세한 배선 패턴(900)을 형성할 때까지의 토탈 가공 시간을 저감시킬 수 있다.
또한, 라인 패턴(802)의 설계에 이용하는 그리드에 기초하여, 커트 패턴의 좌표 및 어레이빔(500)의 조사 위치를 배치하므로, 노광 제어부(140)는, 복잡한 피드백 제어를 하는 일 없이, 간편한 제어 동작으로 미세한 노광을 실행할 수 있다. 한편, 이상의 설명에 있어서, 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)는, 전자빔을 이용한 전자빔 노광 장치로서 설명하였으나, 실시 형태는 이것으로 한정되는 것은 아니며, 여러 가지 하전 입자빔을 이용한 노광 장치에도 동일하게 적용할 수 있다. 또한, 커트 패턴의 노광을 예로 설명하였으나, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 비아 패턴의 노광에도 동일하게 적용할 수 있다.
이상의 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)에 있어서, 실질적으로 동일한 라인 폭 및 라인 간격의 라인 패턴이 형성된 시료(10)를 노광하는 것을 설명하였다. 이를 대신하여, 노광 장치(100)는, 상이한 라인 폭 및 상이한 라인 간격의 라인 패턴이 형성된 시료(10)를 노광할 수도 있다. 그리드에 기초하여, 이러한 상이한 라인 폭 및 상이한 라인 간격의 라인 패턴이 형성되어 있는 경우, 노광 장치(100)는, 해당 그리드에 대응시켜 라인 패턴의 지정된 조사 위치에 노광할 수 있다.
도 10은 상이한 라인 폭 및 상이한 라인 간격의 라인 패턴이 형성된 시료(10)의 일례를 나타낸다. 시료(10)는, 제1 부분, 제2 부분 및 제3 부분을 가지며, 각각의 부분에 있어서 상이한 라인 폭 및 상이한 라인 간격의 라인 패턴이 형성된 예를 나타낸다. 이와 같이, 복수의 종류의 라인 패턴이 1개의 시료에 형성되는 경우여도, 각각의 라인 패턴은, 공통의 그리드를 이용하여 설계된 것으로 한다.
도 10은, 제1 부분의 라인 패턴(802)은, 라인 폭 및 라인 간격이 g이고, 제2 부분의 라인 패턴(804)은, 라인 폭이 2g, 라인 간격이 g이며, 제3 부분의 라인 패턴(806)은, 라인 폭이 3g, 라인 간격이 2g인 예를 나타낸다.
이와 같이, 라인 패턴의 폭 및 간격이 상이하면, 각각의 라인 패턴에 대응하는 커트 패턴(810, 820, 830)의 크기도 각각 상이해진다. 그러나, 라인 패턴 각각이, 동일한 그리드(800)에 기초하여 설계되어 있는 경우, 각각의 커트 패턴의 Y좌표는, 도 4 및 도 5에서 설명한 바와 같이, 해당 그리드(800)의 이산된 좌표로 표시할 수 있다. 이 경우, 본 실시 형태의 노광 장치(100)는, 전자빔의 조사 위치를 간격 g의 그리드에 대응시키고 있으므로, 이러한 커트 패턴이어도 노광할 수 있다.
도 11은, 본 실시 형태에 따른 전자빔의 조사 영역(502)을, 그리드(800)에 대응시켜 배치한 예를 나타낸다. 즉, 도 11은, 도 5에서 설명한 바와 같이, -Y 방향 측으로부터 세었을 때 n 번째에 배치하는 전자빔 Bn의 조사 영역이, -Y 방향 측으로부터 세었을 때 n 번째와 n+1 번째의 그리드 사이에 위치하는 예를 나타낸다. 이에 따라, 예를 들어, 커트 패턴이 k 번째와 l(엘) 번째의 그리드 사이에 위치하는 경우, 노광 장치(100)는, k 번째부터 (l-1) 번째까지의 전자빔을 이용함으로써, 해당 커트 패턴을 노광할 수 있다.
즉, 이 경우, 선택부(160)는, 지정된 조사 위치에 있어서의 라인 패턴의 폭에 따라, 복수의 하전 입자빔 중 폭 방향으로 연속하는 적어도 1개의 하전 입자빔을 선택한다. 선택부(160)는, 예를 들어, 제1 부분의 라인 패턴(802)의 라인 폭 g에 따라, 해당 라인 패턴(802)을 커트하는 패턴 폭 2g의 커트 패턴을 노광하기 위하여, 어레이빔 중 폭 방향으로 나열된 2개의 전자빔을 선택한다.
또한, 선택부(160)는, 예를 들어, 제2 부분의 라인 패턴(804)의 라인 폭 2g에 따라, 해당 라인 패턴(804)을 커트하는 패턴 폭 3g의 커트 패턴을 노광하기 위하여, 어레이빔 중 폭 방향으로 나열된 3개의 전자빔을 선택한다. 마찬가지로, 선택부(160)는, 제3 부분의 라인 패턴(806)의 라인 폭 3g에 따라, 해당 라인 패턴(806)을 커트하는 패턴 폭 4g의 커트 패턴을 노광하기 위하여, 어레이빔 중 폭 방향으로 나열된 4개의 전자빔을 선택한다. 이와 같이, it선택부(160)는, m×g의 라인 폭에 따라, (m+1) 개의 전자빔을 선택한다.
또한, 선택부(160)는, 도 6 및 도 7에서 설명한 바와 같이, 선택한 전자빔에 대응하는 경과 시간을 결정하여 조사 위치를 각각 검출한다. 이에 따라, 노광 제어부(140)는, 어레이빔(500)의 조사 위치를 주사하면서, 전자빔의 조사를 제어함으로써, 커트 패턴(810, 820 및 830)을 각각 노광할 수 있다. 한편, 도 11의 예에 있어서도, 노광 장치(100)는, 전자빔의 수 n에 따른 빔 폭 n×g의 어레이빔을 주사하고, 해당 빔 폭 n×g에 상당하는 프레임 폭을 갖는 프레임마다 시료(10)를 노광할 수 있다. 이에 따라, 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)는, 시료(10)에 상이한 라인 폭 및 상이한 라인 간격의 라인 패턴이 형성되어도, 조사 위치에 대응하여 적절한 전자빔을 선택함으로써, 대응하는 커트 패턴을 노광할 수 있다.
이상의 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)는, 경과 시간에 따른 커트 패턴의 영역에 있어서, 선택부(160)가 선택한 전자빔을 시료(10)에 조사하는 것을 설명하였다. 이에 더하여, 노광 장치(100)는, 전자빔을 조사하는 제어 신호를 조절하여, 커트 패턴의 영역 내의 노광량을 조정할 수 있다. 즉, 조사 제어부(170)는, 적어도 1개의 하전 입자빔을 라인 패턴의 길이 방향을 따라 지정된 길이의 범위에 조사하는 경우에 있어서, 해당 적어도 1개의 하전 입자빔의 조사량을 해당 범위 내에 있어서의 조사 위치에 따라 변경한다.
도 12는 본 실시 형태에 따른 조사 제어부(170)가 생성한 커트 패턴의 노광량을 조절하는 제어 신호의 일례를 나타낸다. 도 12는, 도 7과 마찬가지로, 가로축은 시간, 세로축은 전압을 나타낸다. 시점 T7에 있어서, 전자빔 B2 및 B4를 시료(10)에 조사하기 위하여, 제어 신호 B2 및 B4는, 하이 상태에서 로우 상태로 스위칭된다. 또한, 시점 T9에 있어서, 전자빔 B2 및 B4의 조사를 정지하기 위하여, 제어 신호 B2 및 B4는, 로우 상태에서 하이 상태로 스위칭된다.
마찬가지로, 시점 T8에 있어서, 전자빔 B1 및 B3을 시료(10)에 조사하기 위하여, 제어 신호 B1 및 B3은, 하이 상태에서 로우 상태로 스위칭되고, 시점 T10에 있어서, 전자빔 B1 및 B3의 조사를 정지하기 위하여, 제어 신호 B1 및 B3은, 로우 상태에서 하이 상태로 스위칭된다. 여기서, 시점 T7과 T8의 시간차 및 시점 T9와 T10의 시간차는, 모두 전자빔의 열의 간격 δ에 따른 시간차(δ/V)와 실질적으로 동일하다. 이에 따라, 전자빔 B1 내지 B4는, X축에 있어서 실질적으로 동일한 좌표에서 조사가 개시되고, 실질적으로 동일한 좌표에서 조사가 정지된다. 즉, 예를 들어, 전자빔 B1 내지 B4는, 도 11에 있어서의 커트 패턴(832)을 노광하도록 구동된다.
이와 같이, 복수의 전자빔을 이용하여 커트 패턴을 노광하는 경우, 노광 영역의 노광면적이 크면 클수록, 해당 노광 영역의 경계가 불명료하게 희미해지는 경향이 발생하는 경우가 있다. 이에, 본 실시 형태의 노광 장치(100)는, 전자빔을 조사하는 제어 신호를 조절하여 노광량을 저감시켜, 노광 영역의 경계가 불명료해지는 것을 저감할 수 있다.
즉, 조사 제어부(170)는, 적어도 1개의 하전 입자빔을 라인 패턴의 길이 방향을 따라 지정된 길이의 범위에 조사하는 경우에 있어서, 적어도 1개의 하전 입자빔을 시료(10)에 조사할지의 여부를 해당 범위 내에 있어서의 조사 위치에 따라 변경한다. 예를 들어, 조사 제어부(170)는, 전자빔 B2 및 B4를 시료(10)에 조사하여 노광하는 시점 T7부터 시점 T9 사이의 기간에 있어서, 해당 전자빔 B2 및 B4의 조사와 정지를 반복한다. 마찬가지로, 조사 제어부(170)는, 전자빔 B1 및 B3을 시료(10)에 조사하여 노광하는 시점 T8부터 시점 T10 사이의 기간에 있어서, 해당 전자빔 B1 및 B3의 조사와 정지를 반복한다.
이와 같이, 조사 제어부(170)는, 전자빔을 조사하여 노광하는 기간에 있어서, 전자빔의 조사를 정지하는 기간을 마련함으로써, 노광 영역 전체의 노광량을 조절할 수 있다. 여기서, 조사 제어부(170)는, 복수의 하전 입자빔 중, 경로가 가장 근접한 2개의 하전 입자빔의 시료(10)에 조사하는 타이밍을 다르게 할 수 있다. 예를 들어, 조사 제어부(170)는, 노광하는 기간에 있어서, 전자빔 B1의 조사를 정지하는 기간과, 전자빔 B2의 조사를 정지하는 기간이 시간적으로 겹치지 않도록 제어한다. 이에 따라, 조사 제어부(170)는, 노광 영역 내에 있어서, 전자빔이 조사되지 않는 위치를 분산시킬 수 있어, 전자빔의 조사량이 부분적으로 치우치는 것을 방지한다.
도 13은 도 12에 도시하는 타이밍 차트에 나타내는 노광량 제어를 실행하는 선택부(160)의 구성예를 나타낸다. 도 13에 있어서, 도 6에 나타난 본 실시 형태에 따른 선택부(160)의 동작과 실질적으로 동일한 것에는 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략한다. 도 13에 나타내는 경과 시간 연산 회로(166)는, 노광량 조정 회로(168)를 추가로 포함하고, 빔 선택 회로(164)가 선택한 전자빔을 ON 상태 및 OFF 상태로 해야 하는 경과 시간을 검출하는 것에 더하여, 노광량을 제어하기 위한 경과 시간을 산출한다.
경과 시간 연산 회로(166)는, 예를 들어, 도 12에 나타내는 바와 같이, 4개의 전자빔 B1, B2, B3, B4를 ON 상태 및 OFF 상태로 해야 하는 경과 시간(DL1a, DL2a, DL3a, DL4a, DL1b, DL2b, DL3b, DL4b)을, (수학식 1) 및 (수학식 2) 식을 이용하여 산출한다. 그리고, 노광량 조정 회로(168)는, ON 상태로 해야 하는 경과 시간으로부터 OFF 상태로 해야 하는 경과 시간 사이의 기간에 있어서, 추가로 ON 상태 및 OFF 상태로 하여 노광량을 조정하는 경과 시간을 산출한다. 노광량을 조정하는 경과 시간을 DL11, DL12, DL13, ··· 등으로 하면, 이하의 관계식을 만족한다.
(수학식 3)
DL1a<DL11<DL12<DL13<···<DL1b
DL2a<DL21<DL22<DL23<···<DL2b
DL3a<DL31<DL32<DL33<···<DL3b
DL4a<DL41<DL42<DL43<···<DL4b
노광량을 조정하는 경과 시간은, 레지스트의 재료 등에도 의존하므로, 노광 장치(100)는, 노광량에 대한 노광 영역의 경계의 상태를 미리 관측하여, 적절한 노광량이 되는 조건을 기억부(150) 등에 기억하는 것이 바람직하다. 이를 대신하여, 유저가 CPU(130) 등을 이용하여, 노광량을 조정하는 경과 시간에 대응하는 파라미터 등을 입력할 수도 있다. 이에 따라, 경과 시간 연산 회로(166)는, 노광 영역의 경계의 상태를 조절하는 경과 시간을 산출할 수 있다.
이상의 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)는, 블랭킹부(60)에 있어서, 블랭킹 전극(64)에 공급되는 전압에 따라 전자빔을 편향할 지의 여부를 스위칭하는 것을 설명하였다. 이러한 기능을 갖는 블랭킹부(60)의 일례에 대하여, 도 14를 이용하여 설명한다.
도 14는 본 실시 형태에 따른 블랭킹부(60)의 일례를 나타낸다. 블랭킹부(60)는, 복수의 개구(62)와, 제1 블랭킹 전극(64a)과, 제2 블랭킹 전극(64b)과, 공통 전극(66)과, 전극 배선(68)을 갖는다.
복수의 개구(62)는, 복수의 하전 입자빔의 각각을 개별적으로 통과시킨다. 즉, 복수의 개구(62)는, 빔어레이로서 출력하는 복수의 전자빔에 대응한 수가 블랭킹부(60)에 마련되는 것이 바람직하다. 도 14에 있어서, 복수의 개구(62)는, 라인 패턴의 길이 방향에 대응하는 방향인 X 방향에 있어서, 제1 개구(62a)와 제2 개구(62b)로 나누어 나타낸다. 제1 개구(62a)는, -X 방향 측에 있어서, Y 방향으로 나열된 복수의 개구(62)이고, 예를 들어, 도 5에 있어서의 전자빔 B1, B3, B5 및 B7에 대응하여 형성된다. 제2 개구(62b)는, +X 방향 측에 있어서, Y 방향으로 나열된 복수의 개구(62)이고, 예를 들어, 도 5에 있어서의 전자빔 B2, B4, B6 및 B8에 대응하여 형성된다.
제1 블랭킹 전극(64a)은, 제1 개구(62a)에 있어서의 공통 전극(66)과는 반대측의 벽면에 마련된다. 제2 블랭킹 전극(64b)은, 제2 개구(62b)에 있어서의 공통 전극(66)과는 반대측의 벽면에 마련된다. 공통 전극(66)은, X 방향에 있어서, 제1 개구(62a) 및 제2 개구(62b) 사이의 벽면에 마련된, 제1 개구(62a) 및 제2 개구(62b)에 공통인 전극이다. 또한, 공통 전극(66)은, Y 방향으로 나열된 복수의 개구(62) 중 인접하는 개구(62) 사이에 각각 마련될 수 있다.
전극 배선(68)은, 제1 블랭킹 전극(64a) 및 제2 블랭킹 전극(64b) 각각과, 조사 제어부(170)를 대응하는 증폭기(172)를 통해 접속한다. 조사 제어부(170)는, 선택부(160)에 의한 선택에 따라 제1 블랭킹 전극(64a) 및 제2 블랭킹 전극(64b)의 전압을 변경하고, 전자빔의 ON 상태 및 OFF 상태를 각각 스위칭한다.
이상과 같이, 블랭킹부(60)는, Y 방향으로 2열로 나열된 복수의 개구(62)를 가지므로, 공통 전극(66)에서 복수의 개구(62) 각각을 분리하면서, 해당 복수의 개구(62)의 Y좌표에 있어서의 배치를 연속하여 배치시킬 수 있다. 이에 따라, 조사 제어부(170)는, 복수의 개구(62) 각각에 대응하는 블랭킹 전극에, 전자빔의 ON 상태 및 OFF 상태를 각각 스위칭하는 전압을 개별적으로 공급하여, 개별적으로 제어할 수 있다. 또한, 복수의 개구(62)를 통과하는 복수의 전자빔은, 조사 영역의 Y좌표를 연속시킨 어레이빔으로 할 수 있다. 즉, 해당 어레이빔의 1회의 주사에 의해, Y좌표에 있어서의 연속한 전자빔 조사의 범위를 프레임 폭으로 하는 X축방향으로 연신하는 프레임을, 해당 어레이빔의 조사 가능 영역으로 할 수 있다.
이상의 본 실시 형태에 따른 블랭킹부(60)는, Y 방향으로 2열로 나열된 복수의 개구(62)를 갖는 것을 설명하였으나, 이를 대신하여, 블랭킹부(60)는, Y 방향으로 3열 이상으로 나열된 복수의 개구(62)를 가질 수도 있다. 이 경우에 있어서도, 공통 전극(66)에서 복수의 개구(62) 각각을 분리하면서, 해당 복수의 개구(62)의 Y좌표에 있어서의 배치를 연속하여 배치시킬 수 있으므로, 컬럼부(120)는, 프레임마다 어레이빔을 주사하여 시료(10)의 표면을 노광할 수 있다.
이상의 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)는, 일례로서, 주사 제어부(190)가 스테이지부(110)를 속도 V로 이동시켜 어레이빔(500)의 조사 위치를 주사하면서, 하전 입자빔의 조사를 제어하는 것을 설명하였다. 여기서, 스테이지부(110)는, 주사 제어부(190)의 이동의 지시에 따라, 미리 정해진 속도 V로 이동하는 것이 바람직하다. 그러나, 실제 스테이지부(110)의 위치 및 속도는, 지시된 이동 동작의 목표값으로부터의 오차를 포함한다. 예를 들어, 스테이지부(110)의 위치는, 장치를 재치한 바닥이나 주변부로부터 외란 진동의 영향을 받아, 예기치 않은 변동 성분을 포함하는 경우가 있을 수 있다. 또한, 위치의 변동은, 이동 속도에 예기치 않은 변동을 발생시키는 경우가 있을 수 있다. 이러한 이동 오차를 측정하여, 스테이지부(110)의 이동 제어로 피드백했다 하여도, 해당 오차를 일정 이하로 저감시키는 것은 곤란하다. 그 이유는, 스테이지부(110)는, 일정한 관성 질량을 가지며, 마찰저항을 가지고 있으므로, 측정된 오차의 모든 성분을, 완전히 피드백할 수는 없기 때문이다.
스테이지부(110)가 이와 같은 이동 오차를 포함하는 경우, 어레이빔(500)의 조사 위치 및 노광량은 해당 이동 오차에 따라 변동한다. 이에, 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)의 제2 구성은, 이러한 스테이지부(110)의 이동 오차가 발생하여도, 해당 이동 오차의 영향을 저감시켜 복잡하고 미세한 패턴을 형성한다.
도 15는 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)의 제2 구성예를 나타낸다. 제2 구성예의 노광 장치(100)에 있어서, 도 1에 나타난 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)의 동작과 실질적으로 동일한 것에는 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략한다. 제2 구성예의 노광 장치(100)의 노광 제어부(140)는, 예측부(1000)를 추가로 구비한다.
예측부(1000)는, 검출부(114)에 접속되어, 해당 검출부(114)가 검출한 스테이지부(110)의 검출 위치를 수취한다. 예측부(1000)는, 스테이지부(110)의 검출 위치에 기초하여, 스테이지부(110)의 구동량을 예측한 예측 구동량을 생성한다. 여기서, 예측부(1000)가 예측하는 구동량은, 일례로서, 시간 t에 대한 스테이지부(110)의(즉, 시료(10)의) 이동 위치이다.
예를 들어, 주사 제어부(190)가 스테이지부(110)에 속도 V의 등속 직선 운동을 시키도록 제어한 경우, 예측부(1000)는, 시간 t의 1차 함수로 나타나는 V-t 직선을 예측 구동량으로서 생성한다. 한편, 예측부(1000)가 예측하는 예측 구동량은, 주사 제어부(190)에 의한 스테이지부(110)의 제어에 따라, V-t곡선일 수도 있다. 예측부(1000)는, 주사 제어부(190)에 접속되어, 생성한 예측 구동량에 따른 스테이지부(110)의 예측 위치를 주사 제어부(190)에 공급한다.
제2 구성예의 주사 제어부(190)는, 예측 구동량에 기초하여, 하전 입자빔을 시료(10)에 조사하는 조사 제어를 행한다. 예를 들어, 주사 제어부(190)는, 과거(일례로서, 시각 t0)에 생성된 예측 구동량에 기초하는 스테이지부(110) 다음에 검출되는(일례로서, 시각 t1의) 예측 위치와(t0<t1), 스테이지부(110)의 실제로 검출된(시각 t1의) 검출 위치의 차를 해당 스테이지부(110)의 이동 오차로 한다. 그리고, 주사 제어부(190)는, 하전 입자빔을 편향시켜 해당 이동 오차를 보정하도록, 편향량 결정부(180)에 해당 이동 오차 또는 해당 이동 오차에 기초하는 정보를 공급한다.
이에 따라, 편향량 결정부(180)는, 동적으로 발생하는 스테이지부(110)의 이동 오차를 보정하도록 편향부(80)의 편향량을 결정할 수 있다. 즉, 편향부(80)는, 예측 구동량에 따른 스테이지부(110)의 예측 위치와 검출 위치의 차분에 기초하여, 하전 입자빔을 편향시킨다. 이에 따라, 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)는, 하전 입자빔에 대하여 시료(10)를 상대적으로 이동시킨 경우에 발생하는 이동 오차 등을 보정하여, 해당 하전 입자빔의 노광 위치 및 노광량의 오차를 저감시킬 수 있다.
또한, 예측부(1000)는, 예측 구동량에 따른 스테이지부(110)의 예측 위치에 기초하여, 노광 장치(100) 내부의 타이밍을 결정하는 타임 프레임 신호를 발생시킬 수 있다. 이 경우, 예측부(1000)는, 예측 위치가 미리 정해진 경계값에 도달할 때마다, 타임 프레임 신호를 발생시켜 조사 제어부(170)에 공급할 수 있다. 또한, 예측부(1000)가 예측 구동량을 주사 제어부(190)에 공급함에 따라, 주사 제어부(190)가 타임 프레임 신호를 발생하여 조사 제어부(170)에 공급할 수도 있다. 해당 경계값은, 예를 들어, V-t 직선 상에 대략 등간격으로 나열되고, 스테이지부(110)가 이상적으로 V-t 직선 상을 등속 직선 운동한 경우(즉, 예측 구동량이 항상 실질적으로 동일한 V-t 직선이 되는 경우), 실질적으로 일정한 주기의 타임 프레임 신호를 발생시킨다.
조사 제어부(170)는, 예측부(1000)로부터 수취한 타임 프레임 신호로부터의 경과 시간에 기초하여, 해당 타임 프레임 내에 있어서의 하전 입자빔의 조사 타이밍을 결정한다. 이에 따라, 스테이지부(110)에 이동 오차가 발생하여도, 예측부(1000)는, 발생한 오차를 고려한 예측 구동량을 생성하고, 해당 예측 구동량에 기초하는 타임 프레임 신호를 생성하므로, 외부의 클록 신호 등을 이용하는 경우와 비교하여, 실제 스테이지부(110)의 이동 오차에 대응한 빔 조사의 타이밍 제어를 용이하게 실행할 수 있다.
도 16은 제2 구성예에 있어서의 주사 제어부(190) 및 예측부(1000)의 일례를 나타낸다. 도 16에 있어서, 도 15에 나타난 제2 구성예의 노광 장치(100)의 동작과 실질적으로 동일한 것에는 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략한다.
예측부(1000)는, 속도 산출부(1010)와, 궤도 예측부(1020)를 포함한다. 속도 산출부(1010)는, 검출부(114)가 검출한 스테이지부(110)의 복수의 검출 위치를 수취하고, 해당 복수의 검출 위치에 기초하여, 스테이지부(110)의 속도를 산출한다.
궤도 예측부(1020)는, 속도 산출부(1010)가 산출한 속도에 따라, 예측 구동량을 생성한다. 궤도 예측부(1020)는, 생성한 예측 구동량을 이용하여, 스테이지부(110)의 궤도(즉, 미리 정해진 시각이 경과한 시점에 있어서의 스테이지부(110)의 위치)를 예측하여, 스테이지부(110)의 예측 위치를 주사 제어부(190)에 공급한다. 한편, 예측부(1000)는, 스테이지부(110)의 예측 위치에 더하여, 속도 산출부(1010)가 산출한 스테이지부(110)의 속도를 주사 제어부(190)에 공급할 수도 있다.
주사 제어부(190)는, 예측부(1000)로부터 스테이지부(110)의 예측 위치 및 속도의 정보를 수취한다. 이에 더하여, 주사 제어부(190)는, 검출부(114)가 검출한 스테이지부(110)의 검출 위치를 수취할 수 있다. 주사 제어부(190)는, 차분 검출부(1902)와, 편향 보정량 산출부(1904)와, 지연 시간 보정부(1906)와, 타임 프레임 신호 발생부(1908)를 포함한다.
차분 검출부(1902)는, 스테이지부(110)의 검출 위치 및 예측 위치의 정보를 수취하고, 검출 위치 및 예측 위치의 차분에 따라 스테이지부(110)의 위치 오차를 산출한다. 차분 검출부(1902)는, 산출한 스테이지부(110)의 위치 오차를 편향 보정량 산출부(1904)에 공급한다.
편향 보정량 산출부(1904)는, 수취한 스테이지부(110)의 위치 오차에 따라, 해당 위치 오차를 보정하는 하전 입자빔의 편향량을 산출한다. 편향 보정량 산출부(1904)는, 산출한 편향량의 정보를, 편향량 결정부(180)에 공급한다. 한편, 도 16에 있어서, 편향 보정량 산출부(1904)가 주사 제어부(190)에 포함되는 것을 설명하였으나, 이를 대신하여, 편향 보정량 산출부(1904)는, 편향량 결정부(180)에 포함될 수도 있다.
지연 시간 보정부(1906)는, 노광 장치(100)의 내부에 있어서 전기 신호 등이 전송되는 동안에, 스테이지부(110)가 이동하여 하전 입자빔의 조사 위치에 발생하는 이동 오차를 보정하는 보정량을 산출한다. 지연 시간 보정부(1906)는, 전기 신호 등이 전송됨에 따라 발생하는 지연 시간의 정보를, 버스(132)를 통해 수취할 수 있다. 지연 시간 보정부(1906)는, 예를 들어, 외부 기억부(90), CPU(130) 또는 기억부(150)로부터 지연 시간의 정보를 수취한다. 한편, 도 16에 있어서, 지연 시간 보정부(1906)가 주사 제어부(190)에 포함되는 것을 설명하였으나, 이를 대신하여, 지연 시간 보정부(1906)는, 예측부(1000)에 포함될 수도 있다.
지연 시간 보정부(1906)는, 지연 시간에 따라 산출한 보정량의 정보를, 편향 보정량 산출부(1904)에 공급한다. 이 경우, 편향 보정량 산출부(1904)는, 스테이지부(110)의 위치 오차에 따라 보정량과, 지연 시간에 따른 보정량을 가미한 하전 입자빔의 편향량을 산출하고, 편향량 결정부(180)에 공급한다.
타임 프레임 신호 발생부(1908)는, 타임 프레임 신호를 발생한다. 타임 프레임 신호 발생부(1908)는, 미리 정해진 경계값의 정보를, 버스(132)를 통해 수취할 수 있다. 지연 시간 보정부(1906)는, 예를 들어, 외부 기억부(90), CPU(130), 또는 기억부(150)로부터 해당 경계값의 정보를 수취한다. 타임 프레임 신호 발생부(1908)는, 예측부(1000)로부터 예측 구동량의 정보를 수취하고, 스테이지부(110)의 예측 위치가 미리 정해진 경계값에 도달할 때마다, 타임 프레임 신호를 발생한다. 타임 프레임 신호 발생부(1908)는, 발생한 타임 프레임 신호를, 조사 제어부(170) 등에 공급할 수 있다. 한편, 도 16에 있어서, 타임 프레임 신호 발생부(1908)가 주사 제어부(190)에 포함되는 것을 설명하였으나, 이를 대신하여, 타임 프레임 신호 발생부(1908)는, 예측부(1000)에 포함될 수도 있다.
이상의 제2 구성예의 노광 장치(100)에 있어서의 동작에 대하여, 도 17을 이용하여 설명한다. 도 17은 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)의 동작 플로우의 일부의 제1 예를 나타낸다. 도 17은, 노광 장치(100)의 동작 플로우의 일부이고, 도 3에 나타난 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)의 조사 위치를 주사하면서 하전 입자빔의 조사를 제어하는 단계 S350에 상당하는 동작을 나타낸다. 즉, 제2 구성예의 노광 장치(100)는, 도 17에 나타내는 S1에서부터 E1의 동작 플로우를 실행하여, 어레이빔(500)의 조사 위치를 주사하면서 하전 입자빔의 조사를 제어한다.
주사 제어부(190)는, 미리 정해진 초기 속도 V0로 스테이지부(110)의 이동을 개시한다(S610). 즉, 주사 제어부(190)는, 어레이빔(500)의 조사 위치를 속도 V0로 주사시킨다.
다음으로, 검출부(114)는, 스테이지부(110)의 위치를 검출한다(S620). 한편, 검출부(114)는, 상이한 시각에 있어서, 스테이지부(110)의 위치를 복수회 검출하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 검출부(114)는, M 개의 검출시각 tm에 있어서의 검출 위치 x1 m(m = 1, 2, ···, M)으로부터, 제1 평균 위치 XAVE1 = (Σx1 m)/M을 산출한다. 또한, 주사 제어부(190)가 스테이지부(110)의 이동을 개시한 직후의 경우, 검출부(114)는, 일례로서, 시간 Tp를 경과한 후에 스테이지부(110)의 평균 위치를 다시 검출한다. 즉, 검출부(114)는, M개의 검출시각 Tp+tm에 있어서의 검출 위치 x2 m(m = 1, 2, ···, M)으로부터, 제2 평균 위치 XAVE2 = (Σx2 m)/M을 산출한다. 검출부(114)는, 검출 결과를 예측부(1000)에 공급한다.
다음으로, 예측부(1000)는, 예측 구동량을 생성한다(S630). 예측부(1000)는, 검출부(114)로부터 수취하는 상이한 시각에 있어서의 복수의 스테이지부(110)의 검출 위치에 기초하여, 예측 구동량을 생성한다. 예를 들어, 예측부(1000)는, 주사 제어부(190)가 스테이지부(110)의 이동을 개시한 경우, 2 이상의 상이한 시각에 있어서의 복수의 스테이지부(110)의 검출 위치에 기초하여, 예측 구동량을 생성한다. 또한, 예측부(1000)는, 과거에 검출부(114)로부터 수취한 복수의 스테이지부(110)의 검출 위치를 포함한, 복수의 스테이지부(110)의 검출 위치에 기초하여, 예측 구동량을 생성할 수 있다.
일례로서, 속도 산출부(1010)가 스테이지부(110)의 복수의 검출 위치로부터 평균 이동 속도를 산출하고, 스테이지부(110)의 평균 이동 속도 및 검출부(114)가 스테이지부(110)의 위치를 검출하고 나서의 경과 시간에 기초하여, 궤도 예측부(1020)가 예측 구동량을 생성한다. 속도 산출부(1010)는, 예를 들어, 제1 평균 위치 XAVE1, 제2 평균 위치 XAVE2 및 시간 Tp를 이용하여, 평균 이동 속도 VAVE = (XAVE2-XAVE1)/Tp를 산출한다. 궤도 예측부(1020)는, 평균 이동 속도에 따른 VAVE-t 직선을 예측 구동량으로서 생성한다.
이에 따라, 속도 산출부(1010)는, 시간 t를 경과한 경우에 있어서의 스테이지부(110)의 예측 이동 거리를, VAVE×t로서 산출할 수 있다. 예측부(1000)는, 일례로서, 시간 Tp를 경과한 경우에 있어서의 스테이지부(110)의 예측 위치(VAVE×Tp)를 산출한다. 예측부(1000)는, 산출한 예측 위치를 주사 제어부(190)에 공급한다.
또한, 타임 프레임 신호 발생부(1908)는, 예측 구동량에 따라 타임 프레임 신호를 출력한다(S640). 타임 프레임 신호 발생부(1908)는, 시간의 경과에 따라, 스테이지부(110)의 예측 위치가 미리 정해진 경계값을 통과할 때마다, 타임 프레임 신호를 발생한다. 타임 프레임 신호 발생부(1908)는, 예를 들어, 스테이지부(110)의 예상위치가 거리 L마다의 경계값을 통과함에 따라, 타임 프레임 신호를 발생시킨다. 이 경우, 타임 프레임 신호 발생부(1908)는, t = NL/VAVE(N = 1, 2, 3, ···)를 만족하는 시간마다, 타임 프레임 신호를 발생시킨다. 타임 프레임 신호 발생부(1908)는, 일례로서, 스테이지부(110)의 예상위치가 10nm 이동하는 시간마다, 구형(矩形)의 펄스 신호를 발생시켜 조사 제어부(170)에 공급한다.
주사 제어부(190)는, 예측부(1000)가 초회의 예측 구동량을 생성한 경우, 스테이지의 이동 오차를 0으로 하여 취급한다. 즉, 편향 보정량 산출부(1904)는, 이동 오차를 0으로 하여 편향량 결정부(180)에 통지한다. 편향량 결정부(180)는, 기억부(150)에 미리 기억된 다른 오차 등에 따라 하전 입자빔의 편향량을 결정하고, 해당 편향량에 따라 편향부(80)가 하전 입자빔을 편향한다(S650).
또한, 주사 제어부(190)는, 제2 평균 위치 XAVE2를 검출부(114)의 위치 검출 결과로 하고, 해당 위치 검출 결과에 기초하는 어레이빔(500)의 조사 위치를 조사 제어부(170)에 공급한다. 이에 따라, 조사 제어부(170)는, 스테이지의 동적인 이동 오차를 0으로 하여, 하전 입자빔을 제어한다(S660).
즉, 조사 제어부(170)는, 어레이빔(500)의 조사 위치와 경과 시간에 따라, 선택된 전자빔의 조사를 제어하기 위하여, 블랭킹부(60)의 대응하는 블랭킹 전극(64)에 제어 신호를 공급한다. 조사 제어부(170)에 의한 하전 입자빔의 제어에 대해서는 이미 설명하였으므로 여기에서는 생략한다. 한편, 조사 제어부(170)는, 타임 프레임 신호 발생부(1908)로부터 공급되는 타임 프레임 신호를, 동작 타이밍을 결정하는 클록 신호로서 이용할 수 있다.
도 17에 나타내는 S1에서부터 E1까지의 플로우는, 도 3에 나타내는 플로우의 S350로서 실행되는 동작이기 때문에, 프레임의 노광이 종료될 때(S360: 예)까지, 노광 장치(100)는, 하전 입자빔의 선택(S340)과 S1에서부터 E1까지의 플로우를 반복한다. 즉, 하전 입자빔의 선택 후, 주사 제어부(190)는, 스테이지의 이동을 계속시킨다(S610).
검출부(114)는, Tp를 더 경과한 시각(2Tp+tm)에 있어서의 스테이지부(110)의 위치를 검출한다(S620). 검출부(114)는, 일례로서, 전회 산출한 검출시각 Tp+tm에 있어서의 제2 평균 위치 XAVE2를, 제1 평균 위치 XAVE1로 한다. 또한, 검출부(114)는, 검출시각 2Tp+tm에 있어서의 금회의 검출 위치로부터 산출하는 평균 위치를, 제2 평균 위치 XAVE2로 한다. 검출부(114)는, 검출 결과를 예측부(1000)에 공급한다.
속도 산출부(1010)는, 평균 이동 속도 VAVE = (XAVE2-XAVE1)/Tp를 산출한다. 이와 같이, 속도 산출부(1010)는, 스테이지부(110)의 평균 이동 속도를 순차 산출하여 갱신한다. 궤도 예측부(1020)는, 갱신한 평균 이동 속도에 따른 VAVE-t 직선을 예측 구동량으로서 생성한다(S630). 또한, 타임 프레임 신호 발생부(1908)는, 갱신한 예측 구동량에 따라 타임 프레임 신호를 출력한다(S640). 이에 따라, 스테이지부(110)에 이동 오차가 발생하여도, 발생한 오차를 반영시킨 타임 프레임 신호로 갱신하여 출력할 수 있다. 따라서, 조사 제어부(170)는, 스테이지부(110)의 이동에 따라 발생하는 타임 프레임 신호에 따라 동작하므로, 스테이지부(110)와의 타이밍 조정을 용이하게 실행할 수 있다. 한편, 타임 프레임 신호 발생부(1908)는, 조사 제어부(170)뿐만 아니라, 노광 장치(100)의 내부의 각 부에 타임 프레임 신호를 공급할 수 있다.
차분 검출부(1902)는, 갱신한 제2 평균 위치 XAVE2를 검출부(114)의 위치 검출 결과로 하고, 전회의 예측부(1000)의 예측 결과와 비교하여, 차분(VAVETp-XAVE2)을 스테이지부(110)의 이동 오차로 한다. 편향 보정량 산출부(1904)는, 해당 이동 오차에 따른 편향량을 산출하여, 편향량 결정부(180)에 통지한다. 또한, 궤도 예측부(1020)는, 갱신한 평균 이동 속도를 이용하여, 시간 Tp을 더 경과한 경우에 있어서의 스테이지부(110)의 예측 위치(VAVE×Tp)를 산출하여, 주사 제어부(190)에 공급한다.
편향량 결정부(180)는, 기억부(150)에 미리 기억된 다른 오차 등에 주사 제어부(190)로부터 수취한 이동 오차를 가미한 종합 오차에 따라, 하전 입자빔의 편향량을 결정한다. 그리고, 편향부(80)는, 해당 편향량에 따라 하전 입자빔을 편향한다(S650). 이와 같이, 편향부(80)는 예측 구동량에 따른 스테이지부(110)의 예측 위치와 검출 위치의 차분에 기초하여 하전 입자빔을 편향하므로, 스테이지부(110)에 이동 오차가 발생하여도 해당 이동 오차를 캔슬하도록 하전 입자빔을 편향시킬 수 있다.
한편, 편향부(80)는, 스테이지부(110)의 예측 위치 및 검출 위치의 차분과, 미리 정해진 지연 시간에 따른 시료(10)의 이동위치에 기초하여, 하전 입자빔을 편향시킬 수도 있다. 보다 정확하게는, 검출부(114)가 스테이지부(110)의 위치를 검출한 시각에 대하여, 편향부(80)가 하전 입자빔을 편향하여 시료(10)에 조사할 때까지는, 전기 신호 등을 전송하는 지연 시간 Td가 발생한다. 스테이지부(110)는, 해당 지연 시간 Td 동안에도 이동하므로, 하전 입자빔의 조사 위치로 이동 오차가 발생하는 경우가 있다.
이에, 지연 시간 보정부(1906)는, 해당 지연 시간 Td에 있어서의 스테이지부(110)의 이동 거리(VAVE×Td)를 산출하고, 편향 보정량 산출부(1904)에 공급한다. 한편, 지연 시간 Td는, 회로의 전기길이 등으로부터 미리 정할 수 있다. 이에 따라, 편향부(80)는, 미리 정해진 지연 시간 Td를 가미한 스테이지부(110)의 예측 위치와 검출 위치의 차분에 기초하여, 하전 입자빔을 편향할 수 있다.
이상과 같이, 편향부(80)는, 스테이지부(110)의 이동 오차를 캔슬하여, 시료(10)의 조사 위치에 하전 입자빔을 조사시킨다. 따라서, 주사 제어부(190)는, 제2 평균 위치 XAVE2를 검출부(114)의 위치 검출 결과로 하고, 해당 위치 검출 결과에 기초하는 어레이빔(500)의 조사 위치를 조사 제어부(170)에 공급할 수 있다. 이에 따라, 조사 제어부(170)에 있어서는, 스테이지부(110)의 동적인 이동 오차를 0으로 하여(스테이지부(110)의 동적인 이동 오차가 없는 경우와 동일하게) 하전 입자빔을 제어하여도, 시료(10)의 조사 위치에 하전 입자빔을 조사시킬 수 있다(S660). 또한, 타임 프레임 신호 발생부(1908)는, 스테이지부(110)의 이동 오차를 편향부(80)에 의해 피드백한 상태에서, 예측 구동량이 미리 결정한 경계 위치에 도달하는 시간에 따라 타임 프레임 신호를 발생시킨다. 조사 제어부(170)는, 해당 타임 프레임 신호에 따라 조사 타이밍을 제어함으로써, 하전 입자빔에 대한 스테이지부(110)의 이동 오차를, 외관상 저감한 상태에서, 하전 입자빔의 조사 타이밍을 제어하는 것이 가능하다.
본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)는, 도 3 및 도 17에서 설명한, S340 및 S1에서부터 E1의 동작을 반복함으로써, 시료(10)의 프레임을 노광한다. 이에 따라, 노광 장치(100)는, 스테이지부(110)의 이동 오차에 의한 전자빔의 조사 위치의 변동을 저감시키면서, 시료(10)의 조사 가능 영역(200)을 노광할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)는, 스테이지부(110)의 이동 오차를 저감시키도록, 편향부(80)가 하전 입자빔을 편향시키는 것을 설명하였다. 이를 대신하여, 또는, 이에 더하여, 주사 제어부(190)는, 스테이지부(110)의 해당 이동 오차를 저감시키도록, 스테이지부(110)의 제어로 피드백할 수도 있다. 한편, 스테이지부(110)의 제어는, 물리적으로 스테이지를 이동시키므로, 수백 Hz에 이를 때까지의 비교적 저주파의 주파수 대역에 있어서는 용이하게 실행할 수 있는 경우가 있다. 한편으로, 수백 Hz 이상의 비교적 고주파의 주파수 대역에 있어서의 제어는, 하전 입자빔의 편향과 같은 전기적인 제어로 용이하게 실행할 수 있다.
이에, 검출부(114)는, 스테이지부(110)의 위치를 검출하는 검출 신호로부터, 미리 정해진 주파수 미만의 주파수를 저감시키는 제1 필터와, 미리 정해진 주파수 이상의 주파수를 저감시키는 제2 필터를 가지며, 검출 신호의 고주파 성분 및 저주파 성분을 각각 출력할 수 있다. 여기서, 제1 필터는, 일례로서, 하이패스 필터이고, 제2 필터는 로우패스 필터이다. 또한, 미리 정해진 주파수는, 수백 Hz부터 수 kHz 사이에서 정해질 수 있다.
그리고, 예측부(1000)는, 스테이지부(110)의 예측 위치를 주사 제어부(190)에 공급한다. 주사 제어부(190)는, 스테이지부(110)의 검출 신호의 고주파 성분인 제1 필터의 출력 결과와, 스테이지부(110)의 검출 결과와 예측 위치의 차분인 이동 오차를 산출하여 편향 보정량 산출부(1904)에 공급한다. 이에 따라, 편향 보정량 산출부(1904)는 스테이지부(110)의 예측 위치와 검출 위치의 차분에 있어서의 미리 정해진 주파수 미만의 주파수 성분을 저감시킨 성분에 기초하여, 편향량을 산출하고, 편향부(80)는, 해당 편향량에 따라 하전 입자빔을 편향할 수 있다.
또한, 예측부(1000)는, 스테이지부(110)의 예측 위치를 주사 제어부(190)에 공급한다. 주사 제어부(190)는, 미리 지시된 스테이지부(110)의 목표 위치와, 스테이지부(110)의 검출 결과와 예측 위치의 차분인 이동 오차를 산출하고, 해당 이동 오차를 저감하도록 스테이지부(110)를 제어한다. 이에 따라, 스테이지부(110)는, 스테이지부(110)의 위치를 검출하는 검출 신호로부터 미리 정해진 주파수 이상의 성분을 저감시킨 검출 신호에 기초하는 검출 위치에 기초하여, 시료(10)의 이동을 조절할 수 있다.
한편, 주사 제어부(190)가 이동 오차를 저감하도록 스테이지부(110)를 제어하는 경우, 스테이지부의 이동 속도의 변동에 따라, 시료(10)의 조사 위치에 있어서의 하전 입자빔의 조사량이 변동하는 경우가 있다. 하전 입자빔의 조사량의 해당 변동이, 조사 위치에 조사해야 하는 조사량과 비교하여 저하되는 경우, 또는 과대하게 조사하는 경우, 스테이지부(110)의 이동 오차를 저감시켰다고 하더라도, 노광 장치로서는 바람직하지 않다.
이에, 본 실시 형태의 노광 장치(100)는, 주사 제어부(190)의 스테이지부(110)의 제어와 함께, 조사 제어부(170)에 의한 하전 입자 전자빔의 블랭킹 동작을 제어할 수 있다. 즉, 주사 제어부(190)가 미리 정해진 제1 속도 이상의 속도로 스테이지부(110)를 이동시키는 경우, 조사 제어부(170)는, 하전 입자빔을 시료(10)에 조사하는 시간을 연장하도록 제어할 수 있다. 또한, 주사 제어부(190)가 미리 정해진 제2 속도 이하의 속도로 스테이지부(110)를 이동시키는 경우, 조사 제어부(170)는, 하전 입자빔을 시료(10)에 조사하는 시간을 단축시키도록 제어할 수 있다.
이 경우, 조사 제어부(170)는, 주사 제어부(190)가 스테이지부(110)를 제어하는 제어 신호를 해당 주사 제어부(190)로부터 수취하여, 스테이지부(110)가 구동되는 속도의 정보를 판별할 수 있다. 또한, 조사 제어부(170)는, 주사 제어부(190)로부터, 스테이지부(110)의 검출 결과와 예측 위치에 따른 이동 오차의 정보를 수취할 수도 있다. 이와 같이, 조사 제어부(170)는, 스테이지부(110)의 위치를 검출하는 검출 신호의 미리 정해진 주파수 미만의 성분에 기초하여, 하전 입자빔을 시료(10)에 조사하도록 추가로 제어할 수 있다.
또한, 주사 제어부(190)가 스테이지부(110)의 이동 속도를 제어하지 않는 경우에 있어서도, 스테이지부의 이동 속도의 변동에 따라, 시료(10)의 조사 위치에 있어서의 하전 입자빔의 조사량이 변동하는 경우가 있다. 이 경우, 조사 제어부(170)는, 스테이지부(110)의 이동 속도와 스테이지부(110)의 예측 이동 속도의 차에 기초하여, 하전 입자빔의 조사량을 제어할 수 있다. 이와 같은 제어를 행하는 노광 장치(100)의 동작 플로우에 대하여, 도 18을 이용하여 설명한다.
도 18은 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)의 동작 플로우의 일부의 제2 예를 나타낸다. 도 18은, 노광 장치(100)의 동작 플로우의 일부이고, 도 3에 나타난 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)의 조사 위치를 주사하면서 하전 입자빔의 조사를 제어하는 단계 S350에 상당하는 동작을 나타낸다. 즉, 제2 구성예의 노광 장치(100)는, 도 18에 나타내는 S2에서부터 E2의 동작 플로우를 실행하여, 어레이빔(500)의 조사 위치를 주사하면서 하전 입자빔의 조사를 제어한다. 도 18의 동작 플로우에 있어서, 도 17에 나타난 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)의 동작 플로우의 동작과 실질적으로 동일한 것에는 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략한다.
주사 제어부(190)는, 미리 정해진 초기 속도 V0로 스테이지부(110)의 이동을 개시한다(S610). 여기서, 주사 제어부(190)는, 하전 입자빔의 빔 강도, 시료(10)의 조사 위치에 조사해야 하는 조사량(예를 들어, 시료(10)에 도포된 레지스트의 재료 등에 따라 정해지는 조사량)에 기초하여, 스테이지부(110)의 초기 속도 V0를 미리 정한다.
여기서, 하전 입자빔의 빔 강도는, 경년 변화 등을 제외하고 거의 일정한 강도이고, 조정하는 것은 곤란하다. 따라서, 하전 입자빔의 조사를 계속시켜, 스테이지부(110)를 실질적으로 일정한 이 속도로 이동시킨 경우, 시료(10)에 조사되는 하전 입자빔의 노광량 분포는 거의 일정한 분포가 된다. 여기서, 조사 제어부(170)가 하전 입자빔을 블랭킹 동작시킨 경우, 하전 입자빔의 노광량 분포를 감소시키는 방향으로 제어할 수는 있지만, 해당 노광량 분포를 증가시킬 수는 없다.
이에, 본 실시 형태의 노광 장치(100)는, 시료(10)에 조사하는 하전 입자빔의 노광량 분포에 미리 오프셋을 더함으로써, 블랭킹 동작에 의해 해당 노광량 분포를 증감시켜 적절히 조정한다. 예를 들어, 주사 제어부(190)는, 시료(10)의 조사 위치 전체에 적절한 조사량으로 하전 입자빔을 조사할 수 있는, 하전 입자빔의 노광량 분포의 목표를 미리 정하고, 하전 입자빔의 노광량 분포를 증감시켜 해당 노광량 분포의 목표에 근접하도록, 스테이지부(110)의 초기 속도 V0를 미리 정한다. 즉, 주사 제어부(190)는, 스테이지부(110)가 일정한 이동 속도로 시료(10)를 이동시키면서, 해당 시료(10)에 하전 입자빔의 조사를 계속시킨 경우에, 하전 입자빔의 노광량 분포가 미리 정해진 노광량 분포의 목표(예를 들어, 노광량의 최고값, 평균값, 최저값 등의 높이, 크기 등)를 초과하도록, 스테이지부(110)의 이동 속도의 초기값 V0를 정한다.
이와 같이, 주사 제어부(190)는, 조사 제어부(170)가 어느 정도 이상의 블랭킹 동작을 실행함으로써, 노광량 분포가 목표에 도달할 수 있도록 초기값 V0를 정한다. 따라서, 조사 제어부(170)는, 미리 정해진 노광량 분포의 목표에 근접하도록, 시료(10)에 하전 입자빔을 조사하는 시간을 제어하여, 하전 입자빔의 노광량 분포를 증감시켜 해당 노광량 분포의 목표에 근접시킬 수 있다.
다음으로, 검출부(114)는, 스테이지부(110)의 위치를 검출하고(S620), 예측부(1000)는, 예측 구동량을 생성한다(S630). 예측부(1000)는, 스테이지부(110)의 복수의 검출 위치로부터 평균 이동 속도를 산출한다. 또한, 타임 프레임 신호 발생부(1908)는, 타임 프레임 신호를 출력한다(S640). 타임 프레임 신호 발생부(1908)의 타임 프레임 신호의 출력까지는 이미 설명하였으므로 여기에서는 설명을 생략한다. 한편, 예측부(1000)는, 산출한 평균 이동 속도를 조사 제어부(170)에 공급한다.
다음으로, 조사 제어부(170)는, 스테이지부(110)의 이동 속도와 스테이지부(110)의 예측 이동 속도의 차에 기초하여, 하전 입자빔의 조사량을 결정한다(S710). 여기서, 조사 제어부(170)는, 예측부(1000)가 금회 산출한 스테이지부(110)의 평균 이동 속도를 이동 속도로 하고, 전회 산출한 스테이지부(110)의 평균 이동 속도를 예측 이동 속도로 하여, 하전 입자빔의 조사량을 결정한다. 이와 같이, 조사 제어부(170)는, 상이한 시각에 산출된 평균 이동 속도의 변화에 따라, 하전 입자빔의 조사량을 결정한다.
예를 들어, 조사 제어부(170)는, 시각 T와 시각 T+Tp에 있어서 각각 산출된 평균 이동 속도의 변화가 미리 정해진 변화량 미만인 경우, 하전 입자빔의 조사량을 실질적으로 일정하게 한다. 또한, 조사 제어부(170)는, 평균 이동 속도의 해당 변화가 미리 정해진 변화량 이상으로 증가한 경우, 해당 증가량에 따라, 하전 입자빔을 조사시키는 시간을 증가시킨다. 또한, 조사 제어부(170)는, 평균 이동 속도의 해당 변화가 미리 정해진 변화량 이상으로 감소한 경우, 해당 감소량에 따라, 하전 입자빔을 조사시키는 시간을 감소시킨다.
그리고, 조사 제어부(170)는, 결정한 조사량에 따라, 하전 입자빔의 조사를 제어하여, 시료(10)의 조사 위치에 하전 입자빔을 조사시킨다(S720). 이와 같이, 조사 제어부(170)는, 결정한 조사량에 따라, 하전 입자빔을 시료(10)에 조사할지의 여부를 스위칭함으로써, 하전 입자빔의 노광량 분포를 미리 정해진 노광량 분포의 목표에 근접하도록 제어한다. 따라서, 노광 장치(100)는, 스테이지부(110)에 속도 변동이 발생하여도, 해당 속도 변동에 따라 조사 제어부(170)의 블랭킹 동작을 조절하므로, 적절한 노광량 분포로 하전 입자빔을 시료(10)에 조사할 수 있다.
이상, 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)가, 예측부(1000)가 생성하는 예측 구동량에 기초하여, 시료(10)에 조사하는 하전 입자빔의 조사 제어를 실행하는 예로서, 편향부(80)의 편향 제어와, 조사 제어부(170)의 블랭킹 동작의 제어에 대하여 설명하였다. 노광 장치(100)는, 추가로, 이들 2개의 제어를 조합하여 실행할 수도 있다. 이와 같은 제어를 행하는 노광 장치(100)의 동작 플로우에 대하여, 도 19를 이용하여 설명한다.
도 19는 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)의 동작 플로우의 일부의 제3 예를 나타낸다. 도 19는, 노광 장치(100)의 동작 플로우의 일부이고, 도 3에 나타난 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)의 조사 위치를 주사하면서 하전 입자빔의 조사를 제어하는 단계 S350에 상당하는 동작을 나타낸다. 즉, 제2 구성예의 노광 장치(100)는, 도 19에 나타내는 S3에서부터 E3의 동작 플로우를 실행하여, 어레이빔(500)의 조사 위치를 주사하면서 하전 입자빔의 조사를 제어한다. 도 19의 동작 플로우에 있어서, 도 17 및 도 18에 나타난 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)의 동작 플로우의 동작과 실질적으로 동일한 것에는 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략한다.
주사 제어부(190)는, 미리 정해진 초기 속도 V0로 스테이지부(110)의 이동을 개시한다(S610). 주사 제어부(190)는, 도 18에서 설명한 바와 같이, 하전 입자빔의 빔 강도, 시료(10)의 조사 위치에 조사해야 하는 조사량에 기초하여, 스테이지부(110)의 초기 속도 V0를 미리 정한다. 다음으로, 검출부(114)는, 스테이지부(110)의 위치를 검출하고(S620), 예측부(1000)는, 예측 구동량을 생성한다(S630). 차분 검출부(1902)는, 예측 구동량에 기초하여, 스테이지부(110)의 이동 오차를 산출한다. 또한, 타임 프레임 신호 발생부(1908)는, 타임 프레임 신호를 출력한다(S640).
다음으로, 편향부(80)는, 차분 검출부(1902)가 산출한 스테이지부(110)의 이동 오차에 기초하여, 하전 입자빔을 편향한다(S650). 또한, 조사 제어부(170)는, 스테이지부(110)의 이동 속도와 스테이지부(110)의 예측 이동 속도의 차에 기초하여, 하전 입자빔의 조사량을 결정한다(S710). 그리고, 조사 제어부(170)는, 결정한 조사량에 따라, 하전 입자빔의 조사를 제어하여, 시료(10)의 조사 위치에 하전 입자빔을 조사시킨다(S720).
이상과 같이, 도 19에 나타내는 S3에서부터 E3의 동작 플로우는, 도 17 및 도 18에서 설명한 동작의 조합이다. 도 19에 나타내는 동작 플로우를, 도 3에 나타내는 동작 플로우의 S350으로서 실행함으로써, 스테이지부(110)에 이동 오차가 발생하여도, 해당 이동 오차를 캔슬하도록 하전 입자빔을 편향시키면서, 하전 입자빔의 노광량 분포를 증감시켜 해당 노광량 분포의 목표에 근접시킬 수 있다.
이상의 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)는, 1개의 컬럼부(120)를 구비하는 싱글 컬럼 타입의 전자빔 노광 장치로서 설명하였으나, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 노광 장치(100)는, 복수의 컬럼부(120)를 구비할 수도 있다. 이와 같은 복수의 컬럼부(120)를 구비하는 노광 장치(100)에 대하여, 도 20을 이용하여 설명한다.
도 20은 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)의 변형예를 나타낸다. 도 20에 있어서, 도 1에 나타난 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)의 동작과 실질적으로 동일한 것에는 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략한다. 본 변형예의 노광 장치(100)는, 컬럼부(120)와, 선택부(160), 조사 제어부(170) 및 편향량 결정부(180)를 갖는 노광 제어부(140)를 복수개 구비한다.
한편, 본 변형예의 노광 장치(100)에 있어서, 스테이지부(110)를 이동시켜 어레이빔의 조사 위치를 주사하는 경우, 노광 제어부(140) 각각은, 주사 제어부(190)를 갖지 않을 수도 있다. 도 20은, 1개의 스테이지부(110)와, 노광 장치(100)가 복수의 컬럼부(120)와, 1개의 CPU(130)와, 주사 제어부(190)를 갖지 않는 복수의 노광 제어부(140)와, 1개의 주사 제어부(190)를 구비하는 예를 나타낸다.
복수의 컬럼부(120) 각각은, 대응하는 노광 제어부(140)에 각각 접속되어, 시료(10)를 노광한다. 각각의 컬럼부(120)의 동작은, 도 3 등에서 설명한 바와 같이, 조사 가능 영역(200)을 프레임마다 노광한다. 즉, 주사 제어부(190)는, 시료(10)를 재치하여 이동시키는 스테이지부(110)를 제어하여 복수의 컬럼부(120)에 대하여 시료(10)를 이동시키고, 복수의 컬럼부(120)에 의해 병렬로 시료(10)에 하전 입자빔을 조사한다.
이와 같이, 본 변형예의 전자빔 노광 장치(100)는, 복수개의 컬럼부(120)에서 병행하여 노광을 행할 수 있으므로, 노광의 스루풋을 대폭 향상시킬 수 있다. 또한, 시료(10)가 300mm를 초과하는 대구경의 반도체 웨이퍼 등이어도, 대응하여 컬럼부(120)의 수를 증가시킴으로써, 스루풋이 현저히 저하되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 변형예의 노광 장치(100)는, 복수의 컬럼부(120)가 출력하는 복수의 어레이빔의 강도가 각각 상이한 경우가 있다. 이에, 노광 장치(100)는, 노광을 행하기 전에, 각각의 컬럼부(120)로부터 출력되는 어레이빔의 강도를 미리 측정할 수 있다. 또한, 복수의 컬럼부(120)에 의한 복수의 노광 결과에 편차가 발생하지 않도록, 각 노광 제어부(140)에 있어서의 경과 시간을 보정할 수도 있다. 또한, 복수의 컬럼부(120)가, 1개의 시료(10) 상의 상이한 반도체 칩에 속하는 커트 패턴을 각각 노광하도록, 컬럼부(120)마다, 어레이빔과 해당 어레이빔이 노광하는 칩의 라인 패턴을 위치 결정할 수도 있다.
이상, 본 발명을 실시의 형태를 이용하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시의 형태에 기재된 범위에는 한정되지 않는다. 상기 실시의 형태에, 다양한 변경 또는 개량을 가할 수 있음이 당업자에게 분명하다. 이러한 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있다는 것이, 특허청구범위의 기재로부터 분명하다.
특허청구범위, 명세서 및 도면 중에서 나타낸 장치, 시스템, 프로그램 및 방법에 있어서의 동작, 순서, 스텝 및 단계 등의 각 처리의 실행 순서는, 특별히 「보다 앞에」, 「앞서」 등으로 명시하고 있지 않고, 또한 전의 처리의 출력을 후의 처리에서 이용하는 것이 아닌 한, 임의의 순서로 실현 가능하다는 것에 유의해야 한다. 특허청구범위, 명세서 및 도면 중의 동작 플로우에 관해, 편의상 「우선,」, 「다음으로,」 등을 이용하여 설명했더라도, 반드시 이 순서대로 실시해야만 한다는 것을 의미하는 것은 아니다.
10 시료
20 전자총
30 어퍼처 플레이트
32 개구
40 빔 형상 변형부
50 어퍼처 어레이
52 개구
60 블랭킹부
62 개구
62a 제1 개구
62b 제2 개구
64 블랭킹 전극
64a 제1 블랭킹 전극
64b 제2 블랭킹 전극
66 공통 전극
68 전극 배선
70 스토핑 플레이트
72 개구
80 편향부
90 외부 기억부
100 노광 장치
110 스테이지부
114 검출부
120 컬럼부
130 CPU
132 버스
140 노광 제어부
150 기억부
160 선택부
162 데이터 변환 회로
164 빔 선택 회로
166 경과 시간 연산 회로
168 노광량 조정 회로
170 조사 제어부
172 증폭기
180 편향량 결정부
182 편향부 구동 회로
190 주사 제어부
192 스테이지 구동 회로
200 조사 가능 영역
210 조사 위치
220 영역
232 제1 프레임
234 제2 프레임
236 제3 프레임
400 그리드
402 라인 패턴
410 제1 패턴
412, 414, 416, 418 패턴
420 제2 패턴
422, 424 패턴
430 제3 패턴
432, 434, 436, 438 패턴
500 어레이빔
502 조사 영역
800 그리드
802, 804, 806 라인 패턴
810, 820, 830, 832 커트 패턴
900 배선 패턴
1000 예측부
1010 속도 산출부
1020 궤도 예측부
1902 차분 검출부
1904 편향 보정량 산출부
1906 지연 시간 보정부
1908 타임 프레임 신호 발생부

Claims (18)

  1. 하전 입자빔을 발생하는 빔 발생부;
    시료를 탑재하고, 해당 시료를 상기 빔 발생부에 대하여 상대적으로 이동시키는 스테이지부;
    상기 스테이지부의 위치를 검출하는 검출부;
    상기 스테이지부의 검출 위치에 기초하여, 상기 스테이지부의 구동량을 예측한 예측 구동량을 생성하는 예측부; 및
    상기 예측 구동량에 기초하여, 상기 하전 입자빔을 상기 시료에 조사하는 조사 제어를 행하는 조사 제어부,
    를 구비하는,
    노광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 예측 구동량에 따른 상기 스테이지부의 예측 위치와 상기 검출 위치의 차분에 기초하여, 상기 하전 입자빔을 편향시키는 편향부를 구비하는,
    노광 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 예측부는, 상기 스테이지부의 복수의 상기 검출 위치로부터 평균 이동 속도를 산출하고, 상기 스테이지부의 상기 평균 이동 속도 및 상기 검출부가 상기 스테이지부의 위치를 검출하고 나서의 경과 시간에 기초하여, 상기 예측 구동량을 생성하는,
    노광 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 검출부는, 상기 스테이지부의 위치를 순차 검출하고,
    상기 예측부는, 상기 스테이지부의 상기 평균 이동 속도를 순차 산출하여 갱신하는,
    노광 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 예측부는, 상기 예측 위치가 미리 정해진 경계값에 도달할 때마다, 타임 프레임 신호를 발생시키고,
    상기 조사 제어부는, 상기 타임 프레임 신호로부터의 경과 시간에 기초하여 해당 타임 프레임 내에 있어서의 상기 하전 입자빔의 조사 타이밍을 결정하는,
    노광 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 편향부는, 상기 스테이지부의 상기 예측 위치와 상기 검출 위치의 차분에 있어서의 미리 정해진 주파수 미만의 주파수 성분을 저감시킨 성분에 기초하여, 상기 하전 입자빔을 편향하는,
    노광 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 스테이지부는, 상기 스테이지부의 위치를 검출하는 검출 신호로부터 미리 정해진 주파수 이상의 성분을 저감시킨 검출 신호에 기초하는 검출 위치에 기초하여, 상기 시료의 이동을 조절하는,
    노광 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 조사 제어부는, 상기 스테이지부의 위치를 검출하는 검출 신호의 상기 미리 정해진 주파수 미만의 성분에 기초하여, 상기 하전 입자빔을 상기 시료에 조사하도록 추가로 제어하는,
    노광 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 편향부는, 상기 스테이지부의 상기 예측 위치 및 상기 검출 위치의 차분과, 미리 정해진 지연 시간에 따른 상기 시료의 이동위치에 기초하여, 상기 하전 입자빔을 편향시키는,
    노광 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 조사 제어부는, 상기 스테이지부의 이동 속도와 상기 스테이지부의 예측 이동 속도의 차에 기초하여, 상기 하전 입자빔의 조사량을 제어하는,
    노광 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 예측부는, 상기 스테이지부의 복수의 상기 검출 위치로부터 평균 이동 속도를 산출하고,
    상기 조사 제어부는, 상기 예측부가 금회 산출한 상기 스테이지부의 상기 평균 이동 속도를 상기 이동 속도로 하고, 전회 산출한 상기 스테이지부의 평균 이동 속도를 상기 예측 이동 속도로 하여, 상기 하전 입자빔의 조사량을 제어하는,
    노광 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 조사 제어부는, 미리 정해진 노광량 분포의 목표에 근접하도록, 상기 시료에 상기 하전 입자빔을 조사하는 시간을 제어하는,
    노광 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 조사 제어부는, 상기 하전 입자빔을 상기 시료에 조사할지의 여부를 스위칭함으로써, 상기 하전 입자빔의 노광량 분포를 상기 미리 정해진 노광량 분포의 목표에 근접하도록 제어하는,
    노광 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 스테이지부는, 일정한 이동 속도로 상기 시료를 이동시키면서, 상기 시료에 상기 하전 입자빔의 조사를 계속시킨 경우에, 상기 하전 입자빔의 노광량 분포가 상기 미리 정해진 노광량 분포의 높이를 초과하도록, 상기 스테이지부의 이동 속도의 초기값을 정하는,
    노광 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 조사 제어부는, 상기 하전 입자빔을 상기 시료에 조사할지의 여부를 스위칭하는 블랭킹부를 추가로 구비하는,
    노광 장치.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔 발생부는, 시료 상의 라인 패턴의 폭 방향으로 조사 위치가 상이한 복수의 하전 입자빔을 발생시키고,
    상기 스테이지부는, 상기 복수의 하전 입자빔의 조사 위치를, 상기 라인 패턴의 길이 방향을 따라 주사시키고,
    상기 라인 패턴 상의 길이 방향의 지정된 조사 위치에 있어서, 상기 복수의 하전 입자빔 중 상기 시료에 조사해야 하는 적어도 1개의 하전 입자빔을 선택하는 선택부를 더 구비하고,
    상기 조사 제어부는, 선택된 상기 적어도 1개의 하전 입자빔을 상기 시료에 조사하도록 제어하는,
    노광 장치.
  17. 시료에 하전 입자빔을 조사하는 노광 방법에 있어서,
    하전 입자빔을 빔 발생부가 발생하는 빔 발생 단계;
    상기 시료를 탑재한 스테이지부가 해당 시료를 상기 빔 발생부에 대하여 상대적으로 이동시키는 이동 단계;
    상기 스테이지부의 위치를 검출하는 검출 단계;
    상기 스테이지부의 검출 위치에 기초하여, 상기 스테이지부의 구동량을 예측한 예측 구동량을 생성하는 예측 단계;
    상기 예측 구동량에 기초하여, 상기 하전 입자빔을 상기 시료에 조사하는 조사 제어를 행하는 조사 제어 단계; 및
    상기 예측 구동량에 따른 상기 스테이지부의 예측 위치와 상기 검출 위치의 차분에 기초하여, 상기 하전 입자빔을 편향시키는 편향 단계
    를 구비하는,
    노광 방법.
  18. 시료에 하전 입자빔을 조사하는 노광 방법에 있어서,
    하전 입자빔을 빔 발생부가 발생하는 빔 발생 단계;
    상기 시료를 탑재한 스테이지부가 해당 시료를 상기 빔 발생부에 대하여 상대적으로 이동시키는 이동 단계;
    상기 스테이지부의 위치를 검출하는 검출 단계;
    상기 스테이지부의 검출 위치에 기초하여, 상기 스테이지부의 구동량을 예측한 예측 구동량을 생성하는 예측 단계; 및
    상기 예측 구동량에 기초하여, 상기 하전 입자빔을 상기 시료에 조사하는 조사 제어를 행하는 조사 제어 단계
    를 구비하고,
    상기 조사 제어 단계는, 상기 스테이지부의 이동 속도와 상기 스테이지부의 예측 이동 속도의 차에 기초하여, 상기 하전 입자빔의 조사량을 제어하는,
    노광 방법.
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