KR20180015585A

KR20180015585A - 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 그 조정 방법

Info

Publication number: KR20180015585A
Application number: KR1020170097549A
Authority: KR
Inventors: 츠바사 나나오; 유키타카 시미즈
Original assignee: 가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지
Priority date: 2016-08-03
Filing date: 2017-08-01
Publication date: 2018-02-13
Also published as: TWI651749B; JP2018026516A; TW201807736A; JP6834429B2; KR101988911B1

Abstract

본 발명의 일 태양에 따른 멀티 하전 입자빔 묘화 장치는, 하전 입자빔을 방출하는 방출부와, 복수의 개구부가 형성되며, 상기 복수의 개구부를 상기 하전 입자빔이 통과함으로써 멀티빔을 형성하는 애퍼처 부재와, 상기 멀티빔 중 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행하는 복수의 블랭커가 배치된 블랭킹 플레이트와, 상기 복수의 블랭커에 의해 빔 OFF의 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐하는 제한 애퍼처 부재와, 상기 멀티빔이 조사되는 기판을 재치하는 스테이지와, 상기 기판으로부터의 반사 하전 입자를 검출하는 검출기와, 상기 검출기의 검출값에 기초하는 애퍼처상의 특징량을 계산하는 특징량 계산부와, 상기 특징량에 기초하여 하전 입자빔의 수차를 보정하는 수차 보정부를 구비하는 것이다.

Description

멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 그 조정 방법 {MULTI-CHARGED PARTICLE BEAM WRITING APPARATUS AND ADJUSTING METHOD THEREOF}

본 발명은 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 그 조정 방법에 관한 것이다.

LSI의 고집적화에 수반하여, 반도체 디바이스의 회로 선폭은 해마다 미세화되고 있다. 반도체 디바이스에 원하는 회로 패턴을 형성하기 위해서는, 축소 투영형 노광 장치를 이용하여 석영 상에 형성된 고정밀도의 원화(原畵) 패턴(마스크, 혹은 특히 스테퍼 또는 스캐너에서 이용되는 것은 레티클이라고도 함)을 웨이퍼 상에 축소 전사하는 방법이 채용되고 있다. 고정밀도의 원화 패턴은 전자빔 묘화 장치에 의해 묘화되며, 이른바 전자빔 리소그래피 기술이 이용되고 있다.

예를 들면, 멀티빔을 사용한 묘화 장치가 있다. 멀티빔을 이용함으로써, 1 개의 전자빔으로 묘화하는 경우에 비해, 한 번(1 회의 샷)에 많은 빔을 조사할 수 있으므로 스루풋을 큰 폭으로 향상시킬 수 있다. 멀티빔 방식의 묘화 장치에서는, 예를 들면, 전자총으로부터 방출된 전자빔을 복수의 홀을 가진 애퍼처 부재에 통과시켜 멀티빔을 형성하고, 블랭킹 플레이트에서 각 빔의 블랭킹 제어를 행하여, 차폐되지 않은 빔이 광학계에서 축소되어 이동 가능한 스테이지 상에 재치된 기판에 조사된다.

멀티빔을 형성하는 애퍼처 부재에는 세로 m 열×가로 n 열(m, n ≥ 2)의 홀이 소정의 배열 피치로 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 이 때문에, 기판에 조사되는 멀티빔 전체의 형상(애퍼처상)은 이상적으로는 직사각형이 된다. 그러나, 묘화 장치에 설치된 광학계의 구면 수차의 영향으로, 빔 형상의 외주의 네 변이 외측으로 부풀어 오른 형상이 되거나 내측으로 오목한 형상이 된다.

이러한 특이한 빔 형상을 평가하여 구면 수차를 자동 조정하는 것은 곤란했다.

본 발명은 멀티빔을 조사할 때의 광학계의 수차를 정밀도 좋게 자동 조정할 수 있는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 그 조정 방법을 제공한다.

본 발명의 일 태양에 따른 멀티 하전 입자빔 묘화 장치는, 하전 입자빔을 방출하는 방출부와, 복수의 개구부가 형성되며, 상기 복수의 개구부를 상기 하전 입자빔이 통과함으로써 멀티빔을 형성하는 애퍼처 부재와, 상기 멀티빔 중 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행하는 복수의 블랭커가 배치된 블랭킹 플레이트와, 상기 복수의 블랭커에 의해 빔 OFF의 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐하는 제한 애퍼처 부재와, 상기 멀티빔이 조사되는 기판을 재치하는 스테이지와, 싱기 기판으로부터의 반사 하전 입자를 검출하는 검출기와, 상기 검출기의 검출값에 기초하는 애퍼처상의 특징량을 계산하는 특징량 계산부와, 상기 특징량에 기초하여 하전 입자빔의 수차를 보정하는 수차 보정부를 구비하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 멀티 하전 입자빔 묘화 장치의 개략도이다.
도 2는 애퍼처 부재의 개략도이다.
도 3(a) ~ 도 3(c)는 애퍼처상의 예를 나타내는 도면이다.
도 4(a) ~ 도 4(c)는 애퍼처상의 특징량의 산출 방법을 나타내는 도면이다.
도 5는 애퍼처상을 근사시킬 사각형의 계산 방법을 설명하는 순서도이다.
도 6은 근사 사각형을 구하는 법을 설명하는 도면이다.
도 7은 근사 사각형을 구하는 법을 설명하는 도면이다.
도 8은 근사 사각형을 구하는 법을 설명하는 도면이다.
도 9는 근사 사각형을 구하는 법을 설명하는 도면이다.
도 10(a) 및 도 10(b)는 근사 사각형을 구하는 법을 설명하는 도면이다.
도 11(a) 및 도 11(b)는 근사 사각형을 구하는 법을 설명하는 도면이다.
도 12는 애퍼처상 면적 비율과 수차 보정 렌즈 전압의 관계의 예를 나타내는 그래프이다.
도 13(a) ~ 도 13(c)는 다른 실시 형태에 따른 애퍼처상의 특징량의 산출 방법을 나타내는 도면이다.
도 14는 다른 실시 형태에 따른 멀티 하전 입자빔 묘화 장치의 개략도이다.
도 15는 비점 보정 코일값의 변경에 수반하는 애퍼처상의 형상 변화의 예를 나타내는 도면이다.
도 16은 애퍼처상의 특징량의 산출 방법을 설명하는 도면이다.
도 17은 제1 특징량의 계산 결과의 예를 나타내는 도면이다.
도 18은 제2 특징량의 계산 결과의 예를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 멀티 하전 입자빔 묘화 장치의 개략도이다. 본 실시 형태에서는 하전 입자빔의 일례로서 전자빔을 이용한 구성에 대해 설명한다. 단, 하전 입자빔은 전자빔에 한정되지 않으며, 이온빔 등의 다른 하전 입자빔이어도 된다.

이 묘화 장치는 묘화 대상인 기판(24)에 전자빔을 조사하여 원하는 패턴을 묘화하는 묘화부(W)와, 묘화부(W)의 동작을 제어하는 제어부(C)를 구비한다.

묘화부(W)는 전자빔 경통(2) 및 묘화실(20)을 가지고 있다. 전자빔 경통(2) 내에는 전자총(4), 조명 렌즈(6), 애퍼처 부재(8), 블랭킹 애퍼처 어레이(10), 축소 렌즈(12), 얼라인먼트 코일(13), 제한 애퍼처 부재(14), 대물 렌즈(16), 편향기(18) 및 수차 보정 렌즈(40)가 배치되어 있다.

수차 보정 렌즈(40)는 조명 렌즈(6)와 애퍼처 부재(8)의 사이에 설치되며, 예를 들면 포일 렌즈가 이용된다.

묘화실(20) 내에는 XY 스테이지(22) 및 검출기(26)가 배치된다. XY 스테이지(22) 상에는 묘화 대상인 기판(24)이 재치되어 있다. 묘화 대상인 기판(24)은 예를 들면 웨이퍼 또는 웨이퍼에 엑시머 레이저를 광원으로 한 스테퍼 또는 스캐너 등의 축소 투영형 노광 장치 또는 극단 자외선 노광 장치(EUV)를 이용하여 패턴을 전사하는 노광용의 마스크가 포함된다.

전자총(4)으로부터 방출된 전자빔(30)은 조명 렌즈(6)에 의해 대략 수직으로 애퍼처 부재(8) 전체를 조명한다. 도 2는 애퍼처 부재(8)의 구성을 나타내는 개념도이다. 애퍼처 부재(8)에는 세로(y 방향) m 열×가로(x 방향) n 열(m, n ≥ 2)의 홀(개구부)(80)이 소정의 배열 피치로 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 예를 들면, 512 열×512 열의 홀(80)이 형성된다. 각 홀(80)은 모두 동일한 치수 형상의 직사각형으로 형성된다. 각 홀(80)은 동일한 직경의 원형이어도 상관없다.

전자빔(30)은 애퍼처 부재(8)의 모든 홀(80)이 포함되는 영역을 조명한다. 이러한 복수의 홀(80)을 전자빔(30)의 일부가 각각 통과함으로써, 도 1에 나타낸 것과 같은 멀티빔(30a ~ 30e)이 형성되게 된다.

홀(80)의 배열 방식은 도 2에 나타낸 바와 같이 가로세로가 격자 형상으로 배치되는 경우에 한정되지 않는다. 예를 들면, 세로 방향으로 인접하는 홀끼리가 지그재그 형상으로 엇갈리게 배치되어도 된다.

블랭킹 애퍼처 어레이(10)에는 애퍼처 부재(8)의 각 홀(80)의 배치 위치에 맞춰 관통홀이 형성되고, 각 관통홀에는 쌍이 되는 2 개의 전극으로 이루어지는 블랭커가 각각 배치된다. 각 관통홀을 통과하는 전자빔(30a ~ 30e)은 각각 독립적으로 블랭커가 인가하는 전압에 의해 편향된다. 이 편향에 의해 각 빔이 블랭킹 제어된다. 이와 같이, 블랭킹 애퍼처 어레이(10)에 의해 애퍼처 부재(8)의 복수의 홀(80)을 통과한 멀티빔의 각 빔에 대하여 블랭킹 편향이 행해진다.

블랭킹 애퍼처 어레이(10)를 통과한 멀티빔(30a ~ 30e)은 축소 렌즈(12)에 의해 각각의 빔 사이즈와 배열 피치가 축소되고, 제한 애퍼처 부재(14)에 형성된 중심의 홀을 향해 진행된다. 얼라인먼트 코일(13)은 멀티빔이 제한 애퍼처 부재(14)의 홀의 중심을 통과하도록 광축을 조정한다.

블랭킹 애퍼처 어레이(10)의 블랭커에 의해 편향된 전자빔은 그 궤도가 변위되어 제한 애퍼처 부재(14)의 홀로부터 위치가 벗어나, 제한 애퍼처 부재(14)에 의해 차폐된다. 한편, 블랭킹 애퍼처 어레이(10)의 블랭커에 의해 편향되지 않은 전자빔은 제한 애퍼처 부재(14)의 홀을 통과한다.

이와 같이, 제한 애퍼처 부재(14)는 블랭킹 애퍼처 어레이(10)의 전극에 의해 빔 OFF의 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐한다. 그리고, 빔 ON이 되고 나서 빔 OFF가 될 때까지 제한 애퍼처 부재(14)를 통과한 빔이 1 회분의 샷의 빔이 된다.

제한 애퍼처 부재(14)를 통과한 멀티빔(30a ~ 30e)은 대물 렌즈(16)에 의해 초점이 맞춰져 원하는 축소율의 패턴상이 된다. 제한 애퍼처 부재(14)를 통과한 각 빔(멀티빔 전체)은 편향기(18)에 의해 동일 방향으로 일괄적으로 편향되어 기판(24)에 조사된다. 검출기(26)는 기판(24)으로부터의 반사 전자(2차 전자)를 검출한다.

한 번에 조사되는 멀티빔은, 이상적으로는 애퍼처 부재(8)의 복수의 홀(80)의 배열 피치에 전술한 원하는 축소율을 곱한 피치로 나열되게 된다. 이 묘화 장치는 샷 빔을 연속해서 차례로 조사해 가는 래스터 스캔 방식으로 묘화 동작을 행하며, 원하는 패턴을 묘화할 때, 패턴에 따라 필요한 빔이 블랭킹 제어에 의해 빔 ON으로 제어된다. XY 스테이지(22)가 연속 이동하고 있을 때, 빔의 조사 위치가 XY 스테이지(22)의 이동에 추종하도록 편향기(18)에 의해 제어된다.

제어부(C)는 제어 계산기(50), 기억 장치(52), 렌즈 제어 회로(54), 제어 회로(56) 및 신호 취득 회로(58)를 가지고 있다. 제어 계산기(50)는 기억 장치(52)로부터 묘화 데이터를 취득하고, 묘화 데이터에 대해 복수 단의 데이터 변환 처리를 행하여 장치 고유의 샷 데이터를 생성하며, 제어 회로(56)에 출력한다. 샷 데이터에는 각 샷의 조사량 및 조사 위치 좌표 등이 정의된다.

제어 회로(56)는 묘화부(W)의 각 부를 제어하여 묘화 처리를 행한다. 예를 들면, 제어 회로(56)는 각 샷의 조사량을 전류 밀도로 나눠 조사 시간(t)을 구하고, 대응하는 샷이 행해질 때 조사 시간(t)만큼 빔 ON 하도록 블랭킹 애퍼처 어레이(10)의 대응하는 블랭커에 편향 전압을 인가한다.

또한, 제어 회로(56)는 샷 데이터가 나타내는 위치(좌표)에 각 빔이 편향되도록 편향량을 연산하여, 편향기(18)에 편향 전압을 인가한다. 이에 따라, 그 회에 샷될 멀티빔이 일괄적으로 편향된다.

애퍼처 부재(8)의 복수의 홀(80)을 통과하여 형성된 멀티빔이 기판(24)에 조사된다. 전술한 바와 같이, 애퍼처 부재(8)에는 세로(y 방향) m 열×가로(x 방향) n 열(m, n ≥ 2)의 홀(80)이 형성되어 있다. 이 때문에, 기판(24)에 조사되는 멀티빔 전체의 형상을 나타내는 화상(이하, 간단히 '애퍼처상'이라고 기재하는 경우가 있음)은, 이상적으로는 도 3(a)에 나타내는 멀티빔(B1)과 같이 사각형(대략 사각형)이 된다.

그러나, 멀티빔 묘화 장치에서는 렌즈의 구면 수차의 영향으로 애퍼처상이 왜곡되어, 도 3(b)에 나타낸 빔(B2)과 같이 애퍼처상의 외주의 네 변이 외측으로 부풀어 오른 배럴형 형상이 되거나, 도 3(c)에 나타낸 빔(B3)과 같이 외주의 네 변이 내측으로 오목한 핀쿠션형 형상이 되는 경우가 있다.

본 실시 형태에서는 애퍼처상의 특징을 나타내는 특징량을 계산하고, 산출한 특징량에 기초하여 구면 수차를 조정한다. 제어 계산기(50)는 신호 취득 회로(58)를 거쳐 취득한 검출기(26)의 검출값에 기초하여 애퍼처상을 얻는다. 특징량 계산부(51)가 애퍼처상의 특징량을 계산한다. 렌즈 제어 회로(54)는 산출된 특징량에 기초하여 수차 보정 렌즈(40)로의 인가 전압을 제어하고, 구면 수차를 보정하여 애퍼처상이 원하는 형상(사각형)이 되도록 조정한다.

특징량 계산부(51)는 얻어진 애퍼처상에 근사한 사각형을 생성하고, 애퍼처상 중 근사 사각형의 내측에 위치하는 면적, 근사 사각형의 외측에 위치하는 면적, 근사 사각형의 내측이며 또한 애퍼처상의 외측이 되는 영역의 면적 등을 구하여, 이들의 비율을 특징량으로서 계산한다.

예를 들면, 도 4(a)에 나타낸 바와 같이, 대략 사각 형상 빔(B1)은 애퍼처상의 대부분이 근사 사각형(R)의 내측에 위치하며, 근사 사각형(R)의 외측에 위치하는 영역(61)의 면적은 작다. 또한, 근사 사각형(R)의 내측이며 또한 애퍼처상의 외측이 되는 영역은 0 또는 거의 없다.

도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 배럴형 빔(B2)은 도 4(a)에 나타낸 대략 사각 형상 빔(B1)과 마찬가지로 애퍼처상의 대부분이 근사 사각형(R)의 내측에 위치하지만, 근사 사각형(R)의 외측에 위치하는 영역(62)의 면적은 도 4(a)의 영역(61)의 면적보다 커진다. 근사 사각형(R)의 내측이며 또한 애퍼처상의 외측이 되는 영역은 0 또는 거의 없다.

도 4(c)에 나타낸 바와 같이, 핀쿠션형 빔(B3)은 근사 사각형(R)의 내측이며 또한 애퍼처상의 외측이 되는 영역(60)의 면적이 대략 사각 형상 빔(B1) 또는 배럴형 빔(B2)보다 크다. 또한, 근사 사각형(R)의 외측에 위치하는 애퍼처상의 면적은 매우 작다.

전술한 바와 같이, 이상적인 빔 형상인 대략 사각 형상 빔(B1)에서는 근사 사각형(R)의 외측에 위치하는 영역(61)의 면적이 작으며, 근사 사각형(R)의 내측이며 또한 애퍼처상의 외측이 되는 영역은 0 또는 거의 없다. 이 때문에, 렌즈 제어 회로(54)는 근사 사각형(R)의 외측에 위치하는 영역의 면적이 소정 범위 내가 되고, 또한 근사 사각형(R)의 내측이며 또한 애퍼처상의 외측이 되는 영역이 소정값 이하가 되도록 수차 보정 렌즈(40)로의 인가 전압을 제어하여 구면 수차를 보정한다.

이어서, 도 5에 나타낸 순서도를 이용하여 애퍼처상을 근사시킬 사각형(R)의 계산 방법에 대해 설명한다. 근사 사각형(R)은 4 개의 꼭지점을 계산함으로써 결정된다.

특징량 계산부(51)는 신호 취득 회로(58)를 거쳐 취득한 검출기(26)의 검출값에 기초하여 애퍼처상이 얻어지면, 애퍼처상의 윤곽 상에서의 X 좌표, Y 좌표가 각각 최대가 되는 점 및 최소가 되는 점을 추출한다. X 좌표가 최대가 되는 점을 Xmax, X 좌표가 최소가 되는 점을 Xmin, Y 좌표가 최대가 되는 점을 Ymax, Y 좌표가 최소가 되는 점을 Ymin로 한다. Xmax, Xmin, Ymax, Ymin가 각각 일의로 정해지는 경우에는(단계(S1_Yes)) 추출한 각 점끼리의 간격을 계산한다(단계(S2)).

산출된 간격이 모두 소정값 이상인 경우(단계(S3_Yes)), 도 6에 나타낸 바와 같이 Xmax, Xmin, Ymax, Ymin는 각각 애퍼처상(B10)을 근사시킬 사각형의 꼭지점으로 할 수 있어, 근사 사각형이 결정된다(단계(S4)).

산출된 간격에 소정값(예를 들면, 상정되는 사각형의 한 변의 충분한 한 길이) 미만의 것이 있는 경우(단계(S3_No)), 소정값 미만의 간격으로 되어 있는 2 점을 동일 점으로 간주한다(단계(S5)). 예를 들면, 도 7에 나타낸 Xmax와 Ymax의 간격은 소정값 미만이며, Xmax 및 Ymax는 애퍼처상(B11)을 근사시킬 사각형의 동일한 꼭지점에 상당한다. 2 점을 동일 점으로 간주함으로써 근사 사각형을 결정하기 위해 필요한 꼭지점 수(= 4)가 부족해지기 때문에, 단계(S20)로 진행된다. 단계(S20) 이후의 처리는 후술한다.

애퍼처상에 따라서는 Xmax, Xmin, Ymax, Ymin가 각각 일의로 정해지지 않는 경우가 있다(단계(S1_No)). 예를 들면, 도 8에 나타낸 애퍼처상(B12)에서는 Xmin가 일의로 정해지지 않는다.

Xmax 또는 Xmin가 일의로 정해지지 않는 경우에는(단계(S10_Yes)) 복수의 후보 중에서 Y 좌표가 최대가 되는 점과 Y 좌표가 최소가 되는 점을 추출한다(단계(S11)). 예를 들면, 도 8에 나타낸 예에서는 Xmin가 일의로 정해지지 않기 때문에, 도 9에 나타낸 바와 같이 Xmin가 되는 후보 중에서 Y 좌표가 최대가 되는 점(Xmin_ymax)과 Y 좌표가 최소가 되는 점(Xmin_ymin)을 추출한다.

마찬가지로, Ymax 또는 Ymin가 일의로 정해지지 않는 경우에는(단계(S12_Yes)) 복수의 후보 중에서 X 좌표가 최대가 되는 점과 X 좌표가 최소가 되는 점을 추출한다(단계(S13)).

이어서, 애퍼처상의 윤곽 상의 복수의 추출점에서 미선택의 1 점을 선택한다(단계(S14)). 그리고, 선택한 점에서 다른 추출점까지의 거리를 계산한다(단계(S15)). 산출한 거리에 소정값 미만의 것이 있는 경우(단계(S16_Yes)), 소정값 미만의 거리로 되어 있는 2 점 중 일방을 소거한다(단계(S17)). 미선택의 점이 있는 경우에는(단계(S18_Yes)) 단계(S14)로 되돌아온다. 애퍼처상의 윤곽 상의 모든 추출점에 대해 동일한 처리를 행한다. 단계(S14 ~ S18)의 처리를 거치고 남은 추출점이 4 개인 경우(단계(S19_Yes)), 애퍼처상을 근사시킬 사각형의 꼭지점으로 할 수 있어 근사 사각형이 결정된다(단계(S4)).

예를 들면, 도 9에 나타낸 예에서는 Ymax에서 Xmin_ymax까지의 거리가 소정값 미만이 되기 때문에, 어느 일방을 소거한다. 이에 따라, 애퍼처상(B12)의 윤곽 상에 4 개의 점(Xmax, Xmin_ymin, Ymax(또는 Xmin_ymax), Ymin)이 남아, 이들을 꼭지점으로 하는 근사 사각형이 결정된다.

또한, 단계(S17)에서 소정값 미만의 거리로 되어 있는 2 점 중 일방을 소거하는 것이 아니라, 이들 2 점의 윤곽 상의 중간점을 새로 추출하고 2 점을 소거해도 된다. 예를 들면, 도 9에 나타낸 예에서는 애퍼처상(B12)의 윤곽 상에서의 Ymax와 Xmin_ymax의 중간점을 새로 추출하고 Ymax와 Xmin_ymax를 소거해도 된다.

애퍼처상에 따라서는 단계(S17)의 점 소거에 의해 남은 추출점이 3 개 이하가 된다(단계(S19_No)). 예를 들면, 도 10(a)에 나타낸 애퍼처상(B13)에 대하여 단계(S14 ~ S18)의 처리를 행한 경우, Ymin와 Xmin_ymin가 1 점으로 합쳐진다. 또한, Xmax와 Ymax가 1 점으로 합쳐진다. 이 때문에, 도 10(b)에 나타낸 바와 같이 점(P1, P2, P3)의 3 개의 꼭지점밖에 남지 않는다.

이러한 경우에는, 먼저, 남은 꼭지점 사이를 연결하는 직선을 긋는다(단계(S20)). 예를 들면, 도 11(a)에 나타낸 바와 같이 점(P2)과 점(P3)을 통과하는 직선(L1), 점(P1)과 점(P3)을 통과하는 직선(L2), 점(P1)과 점(P2)을 통과하는 직선(L3)을 긋는다.

이어서, 애퍼처상의 윤곽 상의 점에서 단계(S20)에서 그은 직선까지의 최단 거리를 구한다. 직선이 복수 그어져 있는 경우에는 각 직선까지의 최단 거리 중 최단의 것을 구한다. 그리고, 이 최단 거리가 최대가 되는 점을 꼭지점으로 간주한다(단계(S21)). 꼭지점 수가 4 개가 될 때까지 단계(S20 및 S21)의 처리를 반복한다. 꼭지점 수가 4 개가 된 경우에는(단계(S22_Yes)) 애퍼처상을 근사시킬 사각형의 꼭지점으로 할 수 있어 근사 사각형이 결정된다(단계(S4)).

예를 들면, 도 11(a)에 나타낸 직선(L1, L2, L3)까지의 최단 거리가 최대가 되는 것은 도 11(b)에 나타낸 점(P4)이다. 점(P1, P2, P3, P4)을 꼭지점으로 하는 사각형이 애퍼처상(B13)을 근사시킬 사각형이 된다.

이와 같이 하여 애퍼처상을 근사시킬 사각형을 계산하고, 근사 사각형의 외측에 위치하는 애퍼처상의 면적 또는 근사 사각형의 내측이며 또한 애퍼처상의 외측이 되는 영역의 면적을 구하여 수차 보정 렌즈(40)로의 인가 전압을 제어하고, 구면 수차를 보정한다.

예를 들면, 애퍼처상의 전체 면적에 대한, 근사 사각형의 외측에 위치하는 애퍼처상의 면적 비율과 수차 보정 렌즈(40)로의 인가 전압의 관계는 도 12에 나타낸 것과 같은 경향이 있다. 이 때문에, 렌즈 제어 회로(54)는 면적 비율이 원하는 값이 되도록 수차 보정 렌즈(40)로의 인가 전압을 제어한다. 이에 따라, 애퍼처상이 사각형(대략 사각형)이 되도록 구면 수차를 자동 조정할 수 있다. 또한, 조정 대상이 되는 면적 비율은 별도로 묘화 정밀도 등을 바탕으로 결정해 둔다. 또한, 인가 전압이 높아지면 면적 비율은 상승하므로, 자동 조정 시에 이분 탐색으로 조정할 수 있다.

이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 애퍼처상(빔 형상)의 근사 사각형을 이용하여 애퍼처상의 특징량을 계산하고, 이 특징량에 기초하여 구면 수차를 조정하기 때문에, 멀티빔을 조사할 때의 광학계의 구면 수차를 정밀도 좋게 자동 조정할 수 있다.

상기 실시 형태에서는 애퍼처상의 근사 사각형의 외측에 위치하는 면적 등을 특징량으로 하였으나, 특징량은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 근사 사각형의 대각선과 애퍼처상의 외주(윤곽)의 길이의 비율을 특징량으로 해도 된다.

도 13(a), 도 13(b), 도 13(c)에 대략 사각 형상 빔(B1), 배럴형 빔(B2), 핀쿠션형 빔(B3)의 근사 사각형(R)의 대각선(DL1, DL2)을 나타낸다. 배럴형 빔(B2) 또는 핀쿠션형 빔(B3)은 대략 사각 형상 빔(B1)과 비교했을 때 외주 길이에 대한 예를 들면 긴 편의 대각선 길이의 비율이 작아진다. 렌즈 제어 회로(54)는 이 비율이 커지도록(소정값 이상이 되도록) 수차 보정 렌즈(40)로의 인가 전압을 제어하여 구면 수차를 조정한다.

또한, 애퍼처상 내의 밝기(조도)의 분포의 표준 편차를 특징량으로 해도 된다. 예를 들면, 대략 사각 형상 빔은 애퍼처상 내의 밝기가 대략 균일하여 표준 편차는 작다. 배럴형 빔은 중앙부가 어둡고 외주부가 밝아져 표준 편차는 크다. 또한, 핀쿠션형 빔은 중앙부가 밝고 외주측일수록 어두워져 표준 편차는 크다. 렌즈 제어 회로(54)는 이 표준 편차가 작아지도록(소정값 이하가 되도록) 수차 보정 렌즈(40)로의 인가 전압을 제어하여 구면 수차를 조정한다.

본 실시 형태에 따른 구면 수차 조정 방법은 애퍼처상이 정사각형 이외의 형상이 되는 경우에도 적용할 수 있다. 예를 들면 애퍼처상의 형상이 직사각형인 경우에는, 장변과 단변의 비에 기초하여 애퍼처상을 변형시켜, 상기 실시 형태에 따라 구면 수차를 조정한다. 또는, 조도의 표준 편차가 작아지도록 구면 수차를 조정한다.

애퍼처상의 형상이 원형인 경우에는, 애퍼처상의 직경과 외주 길이의 비율이 작아지도록 조정한다. 또는, 조도의 표준 편차가 작아지도록 구면 수차를 조정한다.

상기 실시 형태에서는 수차 보정 렌즈(40)를 이용하여 구면 수차를 보정하는 구성에 대해 설명하였으나, 수차 보정 렌즈로서 포일 렌즈 외에 예를 들면 격자 렌즈와 보정 렌즈를 조합한 것 또는 다중극 전자기장을 이용한 수차 보정기여도 된다. 수차 보정 렌즈는 정전 렌즈 또는 코일에 의해 축대칭인 전기장·자기장을 발생시킴으로써 빔의 구면 수차 성분을 줄일 수 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 멀티빔을 형성하는 애퍼처 부재(8)에는 세로 m 열×가로 n 열의 홀(80)이 소정의 배열 피치로 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 애퍼처상의 근사 사각형은, 이상적으로는 직사각형, 특히 m = n인 경우에는 정사각형이 된다. 그러나, 비점 수차의 영향으로 애퍼처상이 왜곡되어 근사 사각형의 형상이 정사각형이 되지 않는 경우가 있다. 또한, 애퍼처상을 보기 쉽게 하기 위하여 조정 시에만 초점을 적당히 이동시키는 경우가 있다.

그래서, 도 14에 나타낸 바와 같이 멀티빔의 비점 수차를 보정(조정)하는 비점 조정 코일(42, 44)과, 비점 조정 코일(42, 44)에 자화하는 자화값(비점 보정 코일값)을 제어하는 코일 제어 회로(59)를 마련하여 비점 조정을 행해도 된다. 비점 조정 코일(42, 44)은 각각 수평면 내에서 직교하는 제1 축방향 및 제2 축방향(예를 들면 x 축 방향 및 y 축 방향)의 비점 조정을 행한다.

도 15에 나타낸 바와 같이, 비점 조정 코일(42, 44)의 비점 보정 코일값을 각각 변경하면 애퍼처상의 근사 사각형의 형상이 변화된다.

특징량 계산부(51)가 애퍼처상의 근사 사각형의 정사각형 정도를 나타내는 특징량을 계산한다. 코일 제어 회로(59)는 산출된 특징량에 기초하여 비점 조정 코일(42, 44)에 설정할 비점 보정 코일값을 제어하고, 비점 수차를 보정하여 애퍼처상의 근사 사각형의 형상이 정사각형이 되도록 조정한다.

애퍼처상의 근사 사각형의 정사각형 정도를 나타내는 특징량의 계산 방법에 대해 설명한다. 특징량 계산부(51)는 상기 실시 형태에서 설명한 방법으로 검출기(26)의 검출값에 기초하는 애퍼처상의 근사 사각형을 계산한다. 정사각형은 네 변의 길이가 동일하고 4 개의 내각이 동일한(모두 직각) 도형이다. 이 때문에, 특징량 계산부(51)는 근사 사각형의 네 변의 길이의 불일치를 나타내는 제1 특징량과 근사 사각형의 4 개의 내각의 각도의 불일치를 나타내는 제2 특징량 중 적어도 어느 일방을 계산한다.

예를 들면, 특징량 계산부(51)는 도 16에 나타낸 근사 사각형에 대해 네 변의 길이(H1, H2, H3, H4)의 표준 편차(또는 분산)를 제1 특징량으로서 계산한다. 제1 특징량이 작아지도록 비점 보정 코일값의 설정 변경 및 제1 특징량의 산출을 반복한다. 도 17은 비점 조정 코일(42, 44)에 설정하는 비점 보정 코일값과 산출되는 제1 특징량의 관계를 나타내는 그래프이다. 비점 조정 코일(42, 44)에 설정하는 비점 보정 코일값을 도 17의 파선으로 표시되는 값으로 함으로써, 근사 사각형의 네 변의 길이(H1, H2, H3, H4)가 대략 동일해진다.

또한 예를 들면, 특징량 계산부(51)는 도 16에 나타낸 근사 사각형에 대해 4 개의 내각(θ₁, θ₂, θ₃, θ₄)의 내적 제곱합을 제2 특징량으로서 계산한다. 내적 제곱합은 이하의 식을 이용하여 계산된다.

(cosθ₁)²+(cosθ₂)²+(cosθ₃)²+(cosθ₄)²

이 제2 특징량은 4 개의 내각(θ₁, θ₂, θ₃, θ₄)의 직각 정도를 나타내며, 근사 사각형이 정사각형인 경우, 제2 특징량은 0이 된다. 제2 특징량이 작아지도록 비점 보정 코일값의 설정 변경 및 제2 특징량의 산출을 반복한다. 도 18은 비점 조정 코일(42, 44)에 설정하는 비점 보정 코일값과 산출되는 제2 특징량의 관계를 나타내는 그래프이다. 비점 조정 코일(42, 44)에 설정하는 비점 보정 코일값을 도 18의 파선으로 표시되는 값으로 함으로써, 4 개의 내각(θ₁, θ₂, θ₃, θ₄)은 대략 90°가 된다.

제1 특징량과 제2 특징량의 양방을 이용해 비점 보정 코일값을 제어하여 비점 조정을 행해도 된다. 이 경우, 제1 축을 변화시켜 제2 특징량이 작아지도록 조정하고, 제2 축을 변화시켜 제1 특징량이 작아지도록 조정할 수 있다.

이상적인 애퍼처상의 근사 사각형의 형상이 직사각형이 되는 경우에는, 전술한 제1 특징량이 장변과 단변의 비율에 기초하는 소정값이 되도록 비점 보정 코일값을 제어한다. 근사 사각형의 형상이 직사각형 이외인 경우, 예를 들면 원형인 경우에는, 애퍼처상의 직경과 외주 길이의 비율에 기초하여 비점 보정 코일값을 조정하면 되며, 육각형인 경우에는 원형으로 간주하여 조정하면 된다. 또한, 애퍼처상의 조도의 표준 편차(분산)가 작아지도록 광학계의 조정을 행해도 된다.

애퍼처 부재(8) 또는 블랭킹 애퍼처 어레이(10) 대신에 개구가 마련된 조정용의 플레이트를 설치하여 비점 조정을 행해도 된다. 이 경우, 조정용 플레이트에 마련된 개구에 따른 특징량을 선정한다.

특징량 계산부(51)를 포함하는 제어 계산기(50)의 각 기능은 하드웨어로 구성해도 되고, 소프트웨어로 구성해도 된다. 소프트웨어로 구성하는 경우에는, 제어 계산기(50)의 적어도 일부의 기능을 실현하는 프로그램을 CD-ROM 등의 기록 매체에 수납하고, 컴퓨터에 판독하게 하여 실행시켜도 된다. 기록 매체는 자기 디스크 또는 광디스크 등의 착탈 가능한 것에 한정되지 않으며, 하드 디스크 장치 또는 메모리 등의 고정형의 기록 매체여도 된다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태 그대로에 한정되지 않으며, 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 들면, 실시 형태에 나타낸 전체 구성 요소로부터 몇 개의 구성 요소를 삭제해도 된다. 또한, 상이한 실시 형태에 걸친 구성 요소를 적절히 조합해도 된다.

Claims

하전 입자빔을 방출하는 방출부와,
복수의 개구부가 형성되며, 상기 복수의 개구부를 상기 하전 입자빔이 통과함으로써 멀티빔을 형성하는 애퍼처 부재와,
상기 멀티빔 중 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행하는 복수의 블랭커가 배치된 블랭킹 플레이트와,
상기 복수의 블랭커에 의해 빔 OFF의 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐하는 제한 애퍼처 부재와,
상기 멀티빔이 조사되는 기판을 재치하는 스테이지와,
상기 기판으로부터의 반사 하전 입자를 검출하는 검출기와,
상기 검출기의 검출값에 기초하는 애퍼처상의 특징량을 계산하는 특징량 계산부와,
상기 특징량에 기초하여 하전 입자빔의 수차를 보정하는 수차 보정부
를 구비하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
제1항에 있어서,
상기 특징량 계산부는 상기 애퍼처상에 근사시킬 근사 도형을 생성하고,
상기 근사 도형의 내측 및 외측 중 적어도 어느 일방에 위치하는 상기 애퍼처상의 면적을 이용하여 상기 특징량을 계산하며,
상기 수차 보정부는 상기 특징량에 기초하여 하전 입자빔의 구면 수차를 보정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
제1항에 있어서,
상기 특징량 계산부는 상기 애퍼처상에 근사시킬 근사 사각형을 생성하고, 상기 근사 사각형의 대각선 중 긴 편의 길이와 상기 애퍼처상의 외주 길이의 비율을 상기 특징량으로서 계산하며,
상기 수차 보정부는 상기 특징량에 기초하여 하전 입자빔의 구면 수차를 보정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
제1항에 있어서,
상기 특징량 계산부는 상기 애퍼처상 내의 조도의 표준 편차를 상기 특징량으로서 계산하며,
상기 수차 보정부는 상기 특징량에 기초하여 하전 입자빔의 구면 수차를 보정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
제1항에 있어서,
상기 특징량 계산부는 상기 애퍼처상에 근사시킬 근사 사각형을 생성하고, 상기 근사 사각형의 네 변의 길이의 불일치를 제1 특징량으로서 계산하며,
상기 수차 보정부는 상기 제1 특징량에 기초하여 멀티빔의 비점 수차를 보정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
제1항에 있어서,
상기 특징량 계산부는 상기 애퍼처상에 근사시킬 근사 사각형을 생성하고, 상기 근사 사각형의 4 개의 내각의 직각 정도를 제2 특징량으로서 계산하며,
상기 수차 보정부는 상기 제2 특징량에 기초하여 멀티빔의 비점 수차를 보정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
제1항에 있어서,
상기 특징량 계산부는 상기 애퍼처상에 근사시킬 근사 사각형을 생성하고, 상기 근사 사각형의 네 변의 길이의 불일치를 제1 특징량으로서 계산하며, 상기 근사 사각형의 4 개의 내각의 직각 정도를 제2 특징량으로서 계산하고,
상기 수차 보정부는 상기 제1 특징량 및 상기 제2 특징량에 기초하여 멀티빔의 비점 수차를 보정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
하전 입자빔을 방출하는 공정과,
상기 하전 입자빔이 애퍼처 부재의 복수의 개구부를 통과하여 멀티빔을 형성하는 공정과,
스테이지 상에 재치된 기판에 상기 멀티빔을 조사하는 공정과,
상기 기판으로부터의 반사 하전 입자를 검출하는 공정과,
검출한 상기 반사 하전 입자에 기초하는 애퍼처상의 특징량을 계산하는 공정과,
상기 특징량에 기초하여 하전 입자빔의 수차를 보정하는 공정
을 구비하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치의 조정 방법.
제8항에 있어서,
상기 특징량에 기초하여 하전 입자빔의 구면 수차를 보정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치의 조정 방법.
제8항에 있어서,
상기 애퍼처상에 근사시킬 근사 사각형을 생성하고, 상기 근사 사각형의 네 변의 길이의 불일치를 제1 특징량으로서 계산하며, 상기 근사 사각형의 4 개의 내각의 직각 정도를 제2 특징량으로서 계산하고,
상기 제1 특징량 및 상기 제2 특징량에 기초하여 멀티빔의 비점 수차를 보정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치의 조정 방법.