KR20180030407A - 하전 입자빔 묘화 장치 및 하전 입자빔 묘화 방법 - Google Patents

하전 입자빔 묘화 장치 및 하전 입자빔 묘화 방법 Download PDF

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노리아키 나카야마다
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가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지
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Abstract

실시 형태의 하전 입자빔 묘화 장치는, 패턴 속성 정보가 대응된 묘화 데이터를 보존하는 묘화 데이터 기억부와, 묘화 데이터를 패턴 속성 정보가 대응된 샷 데이터로 분할하는 샷 분할부와, 패턴 속성 정보에 대응되어 전달열의 근사 계산 시에 계산상 병합할 보정 구획 영역을 판정하는 지표를 보존하는 지표 기억부와, 샷 데이터에 기초하여 묘화 스케줄을 작성하는 묘화 스케줄 작성부와, 묘화 스케줄과 지표에 기초하여 묘화 대상의 샷 데이터에 의해 묘화될 샷보다 전에 묘화되는 다른 샷으로부터의 전달열의 근사 계산 방법을 결정하는 근사 계산 방법 결정부와, 근사 계산 방법에 기초하여 샷 데이터에 의해 묘화될 샷보다 전에 묘화되는 다른 샷으로부터의 전달열에 의한 온도 상승량을 계산하는 열 확산 계산부와, 온도 상승량에 기초하여 샷 데이터에 의해 묘화될 샷의 대표 온도를 구하는 샷 온도 계산부와, 대표 온도에 기초하여 샷 데이터에 의해 묘화될 샷의 조사량을 변조하는 조사량 변조부와, 변조된 조사량과 묘화 스케줄에 기초하여 묘화를 행하는 묘화부를 구비한다.

Description

하전 입자빔 묘화 장치 및 하전 입자빔 묘화 방법 {CHARGED PARTICLE BEAM WRITING APPARATUS AND CHARGED PARTICLE BEAM WRITING METHOD}
본 발명은 하전 입자빔 묘화 장치 및 하전 입자빔 묘화 방법에 관한 것으로, 예를 들면, 레지스트 히팅 보정을 행하는 하전 입자빔 묘화 장치 및 하전 입자빔 묘화 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. 이들 반도체 디바이스에 원하는 회로 패턴을 형성하기 위해서는, 고정밀도의 원화(原畵) 패턴(레티클 혹은 마스크라고도 함)이 필요하다. 여기서, 전자선(EB : Electron beam) 묘화 기술은 본질적으로 우수한 해상성을 가지고 있어 고정밀도의 원화 패턴의 생산에 이용된다.
도 11은 종래의 가변 성형형 전자선 묘화 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도이다. 가변 성형형 전자선 묘화 장치는 가변 성형형 하전 입자빔 묘화 장치의 일례이다. 가변 성형형 전자선 묘화 장치는 이하와 같이 동작한다. 제1 애퍼처(410)에는 전자선(330)을 성형하기 위한 직사각형의 개구(411)가 형성되어 있다. 또한, 제2 애퍼처(420)에는 제1 애퍼처(410)의 개구(411)를 통과한 전자선(330)을 원하는 직사각형 형상으로 성형하기 위한 가변 성형 개구(421)가 형성되어 있다. 하전 입자 소스(430)로부터 조사되어 제1 애퍼처(410)의 개구(411)를 통과한 전자선(330)은 편향기에 의해 편향되고 제2 애퍼처(420)의 가변 성형 개구(421)의 일부를 통과하여, 소정의 일방향(예를 들면, X 방향으로 함)으로 연속적으로 이동하는 스테이지 상에 탑재된 시료(340)에 조사된다. 즉, 제1 애퍼처(410)의 개구(411)와 제2 애퍼처(420)의 가변 성형 개구(421)의 양방을 통과할 수 있는 직사각형 형상이 x 방향으로 연속적으로 이동하는 스테이지 상에 탑재된 시료(340)의 묘화 영역에 묘화된다. 제1 애퍼처(410)의 개구(411)와 제2 애퍼처(420)의 가변 성형 개구(421)의 양방을 통과시켜 임의 형상을 작성하는 방식을 가변 성형 방식(VSB 방식)이라고 한다.
광 리소그래피 기술의 진전 또는 EUV (extreme ultra violet)에 따른 단파장화에 수반하여, 마스크 묘화에 필요한 전자빔의 샷 수는 가속적으로 증가하고 있다. 한편으로, 미세화에 필요한 선폭 정밀도를 확보하기 위하여, 레지스트를 저감도화시키고 조사량을 증가시킴으로써 샷 노이즈 또는 패턴의 엣지 러프니스의 저감을 도모하고 있다. 이와 같이, 샷 수와 조사량이 한없이 계속 증가하고 있기 때문에, 묘화 시간도 한없이 증가해 간다. 이 때문에, 전류 밀도를 높임으로써 묘화 시간의 단축을 도모하는 것이 검토되고 있다.
그러나, 증가한 조사 에너지량을 보다 고밀도의 전자빔으로 단시간에 조사하고자 하면, 기판 온도가 상승하여 레지스트 감도가 변화되고 선폭 정밀도가 악화되는 레지스트 히팅으로 불리는 현상이 발생한다고 하는 문제가 있었다.
일본특허공개공보 제2013-243285호에는, 보정 계산 속도가 묘화 속도에 뒤쳐지지 않도록 하면서 레지스트 히팅에 의한 패턴의 치수 변동을 억제하기 위해, TF(언더 서브 필드)의 평균 묘화 시간과, TF보다 전에 묘화되는 다른 복수의 TF 1 개당으로부터의 전달열에 의해 발생하는 온도 상승량을 계산하기 위한 평균 계산 시간과, 계산기의 병렬도를 이용하여, 묘화 대상이 되는 모든 TF의 온도 상승량을 계산하기 위한 계산 시간이 모든 TF의 묘화 시간을 초과하지 않도록 하기 위한 온도 상승량을 계산할 때에 이용하는, TF보다 전에 묘화되는 다른 복수의 TF의 개수를 연산하는 개수 연산부와, TF마다 이러한 개수의 다른 복수의 TF로부터의 전달열에 기초하여 TF의 대표 온도를 산출하는 대표 온도 산출부와, TF에 조사되는 조사량을 입력하고, TF의 대표 온도를 이용하여 TF에 조사되는 조사량을 변조하는 조사량 변조부를 구비한 묘화 장치가 기재되어 있다.
본 발명은, 계산량을 최적화하면서 레지스트 히팅에 의한 패턴의 치수 변화를 억제하는 하전 입자빔 묘화 장치 및 하전 입자빔 묘화 방법을 제공한다.
실시 형태의 하전 입자빔 묘화 장치는, 패턴 속성 정보가 대응된 묘화 데이터를 보존하는 묘화 데이터 기억부와, 묘화 데이터를 패턴 속성 정보가 대응된 샷 데이터로 분할하는 샷 분할부와, 패턴 속성 정보에 대응되어 전달열의 근사 계산 시에 계산상 병합할 보정 구획 영역을 판정하는 지표를 보존하는 지표 기억부와, 샷 데이터에 기초하여 묘화 스케줄을 작성하는 묘화 스케줄 작성부와, 묘화 스케줄과 지표에 기초하여 묘화 대상의 샷 데이터에 의해 묘화될 샷보다 전에 묘화되는 다른 샷으로부터의 전달열의 근사 계산 방법을 결정하는 근사 계산 방법 결정부와, 근사 계산 방법에 기초하여 샷 데이터에 의해 묘화될 샷보다 전에 묘화되는 다른 샷으로부터의 전달열에 의한 온도 상승량을 계산하는 열 확산 계산부와, 온도 상승량에 기초하여 샷 데이터에 의해 묘화될 샷의 대표 온도를 구하는 샷 온도 계산부와, 대표 온도에 기초하여 샷 데이터에 의해 묘화될 샷의 조사량을 변조하는 조사량 변조부와, 변조된 조사량과 묘화 스케줄에 기초하여 묘화를 행하는 묘화부를 구비한다.
실시 형태의 하전 입자빔 묘화 방법은, 패턴 속성 정보가 대응된 묘화 데이터를 패턴 속성 정보가 대응된 샷 데이터로 분할하고, 샷 데이터에 기초하여 묘화 스케줄을 작성하고, 묘화 스케줄과 패턴 속성 정보에 대응되어 전달열의 근사 계산 시에 계산상 병합할 보정 구획 영역을 판정하는 지표에 기초하여 묘화 대상의 샷 데이터에 의해 묘화될 샷보다 전에 묘화되는 다른 샷으로부터의 전달열의 근사 계산 방법을 결정하고, 근사 계산 방법에 기초하여 샷 데이터에 의해 묘화될 샷보다 전에 묘화되는 다른 샷으로부터의 전달열에 의한 온도 상승량을 계산하고, 온도 상승량에 기초하여 샷 데이터에 의해 묘화될 샷의 대표 온도를 계산하고, 대표 온도에 기초하여 샷 데이터에 의해 묘화될 샷의 조사량을 변조하고, 변조된 조사량과 묘화 스케줄에 기초하여 묘화를 행한다.
도 1은 제1 실시 형태에서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 2는 제1 실시 형태에서의 각 영역을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 제1 실시 형태에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타내는 순서도이다.
도 4는 제1 실시 형태에서의 SF 내의 TF 묘화 순서를 나타내는 개념도이다.
도 5는 제1 실시 형태에서의 스트라이프 영역 내의 SF의 묘화 순서의 일례를 나타내는 개념도이다.
도 6은 제1 실시 형태에서의 SF 내의 TF의 묘화 순서의 일례를 나타내는 개념도이다.
도 7은 제1 실시 형태에서의 AI = 1인 경우의 편향 영역의 병합의 개념도이다.
도 8은 제1 실시 형태에서의 AI = 2인 경우의 편향 영역의 병합의 개념도이다.
도 9는 제3 실시 형태에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타내는 순서도이다.
도 10은 제3 실시 형태에서의 편향 영역의 병합의 개념도이다.
도 11은 종래의 가변 성형형 전자선 묘화 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
이하, 실시 형태에서는 하전 입자빔의 일례로서 전자빔을 이용한 구성에 대해 설명한다. 단, 하전 입자빔은 전자빔에 한정되지 않으며, 이온빔 등의 하전 입자를 이용한 빔이어도 상관없다. 또한, 하전 입자빔 장치의 일례로서 가변 성형형의 묘화 장치에 대해 설명한다.
(제1 실시 형태)
본 실시 형태의 하전 입자빔 묘화 장치는, 패턴 속성 정보가 대응된 묘화 데이터를 보존하는 묘화 데이터 기억부와, 묘화 데이터를 패턴 속성 정보가 대응된 샷 데이터로 분할하는 샷 분할부와, 패턴 속성 정보에 대응되어 전달열의 근사 계산 시에 계산상 병합할 보정 구획 영역을 판정하는 지표를 보존하는 지표 기억부와, 샷 데이터에 기초하여 묘화 스케줄을 작성하는 묘화 스케줄 작성부와, 묘화 스케줄과 지표에 기초하여 묘화 대상의 샷 데이터에 의해 묘화될 샷보다 전에 묘화되는 다른 샷으로부터의 전달열의 근사 계산 방법을 결정하는 근사 계산 방법 결정부와, 근사 계산 방법에 기초하여 샷 데이터에 의해 묘화될 샷보다 전에 묘화되는 다른 샷으로부터의 전달열에 의한 온도 상승량을 계산하는 열 확산 계산부와, 온도 상승량에 기초하여 샷 데이터에 의해 묘화될 샷의 대표 온도를 구하는 샷 온도 계산부와, 대표 온도에 기초하여 샷 데이터에 의해 묘화될 샷의 조사량을 변조하는 조사량 변조부와, 변조된 조사량과 묘화 스케줄에 기초하여 묘화를 행하는 묘화부를 구비한다.
도 1은 본 실시 형태에서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도이다. 묘화 장치(100)는 묘화부(150)와 제어부(160)를 구비하고 있다. 묘화 장치(100)는 하전 입자빔 묘화 장치의 일례이다. 특히, 가변 성형형(VSB 형)의 묘화 장치의 일례이다. 묘화부(150)는 전자 경통(102)과 묘화실(103)을 구비하고 있다. 전자 경통(102) 내에는 전자총(201), 조명 렌즈(202), 블랭킹 편향기(블랭커)(212), 블랭킹 애퍼처(214), 제1 성형 애퍼처(203), 투영 렌즈(204), 편향기(205), 제2 성형 애퍼처(206), 대물 렌즈(207), 주편향기(208), 부편향기(209) 및 부부편향기(216)가 배치되어 있다. 묘화실(103) 내에는 적어도 XY 방향으로 이동 가능한 XY 스테이지(105)가 배치된다. XY 스테이지(105) 상에는 레지스트가 도포된 묘화 대상이 되는 시료(101)(기판)가 배치된다. 시료(101)에는 반도체 장치를 제조하기 위한 노광용의 마스크 또는 실리콘 웨이퍼 등이 포함된다. 마스크에는 마스크 블랭크스가 포함된다.
제어부(160)는 제어 계산기 유닛(110), 편향 제어 회로(120), DAC(디지털 · 아날로그 컨버터) 앰프 유닛(130, 132, 134, 136)(편향 앰프), 묘화 데이터 기억부(140), 지표 기억부(142)를 가지고 있다. 묘화 데이터 기억부(140)와 지표 기억부(142)는 자기 디스크 장치 등의 기억 장치로 구성된다. 제어 계산기 유닛(110), 편향 제어 회로(120), 묘화 데이터 기억부(140) 및 지표 기억부(142)는 도시하지 않은 버스를 개재하여 서로 접속되어 있다. 편향 제어 회로(120)에는 DAC 앰프 유닛(130, 132, 134, 136)이 접속되어 있다. DAC 앰프 유닛(130)은 블랭킹 편향기(212)에 접속되어 있다. DAC 앰프 유닛(132)은 부편향기(209)에 접속되어 있다. DAC 앰프 유닛(134)은 주편향기(208)에 접속되어 있다. DAC 앰프 유닛(136)은 부부편향기(216)에 접속되어 있다.
또한, 제어 계산기 유닛(110) 내에는 샷 분할부(50), 제1 보정 구획별 샷 할당부(52), 제2 보정 구획별 샷 할당부(54), 묘화 스케줄 작성부(56), 보정 구획 묘화 순서 설정부(58), 제1 보정 구획 내 총전하량 계산부(60), 제2 보정 구획 내 총전하량 계산부(62), 열 확산 계산부(64), 샷 온도 계산부(66), 조사량 변조부(68), 조사량 맵 작성부(70), 제1 보정 구획 내 대표 도형 설정부(72), 제2 보정 구획 내 대표 도형 설정부(74), 근사 계산 방법 결정부(76), 조사 시간 계산부(78), 온도 상승량 판단부(80), 묘화 처리부(90) 및 메모리(92)가 배치된다. 샷 분할부(50), 제1 보정 구획별 샷 할당부(52), 제2 보정 구획별 샷 할당부(54), 묘화 스케줄 작성부(56), 보정 구획 묘화 순서 설정부(58), 제1 보정 구획 내 총전하량 계산부(60), 제2 보정 구획 내 총전하량 계산부(62), 열 확산 계산부(64), 샷 온도 계산부(66), 조사량 변조부(68), 조사량 맵 작성부(70), 제1 보정 구획 내 대표 도형 설정부(72), 제2 보정 구획 내 대표 도형 설정부(74), 근사 계산 방법 결정부(76), 조사 시간 계산부(78), 온도 상승량 판단부(80), 묘화 처리부(90) 및 메모리(92)와 같은 각 기능은 프로그램과 같은 소프트웨어로 구성되어도 된다. 혹은, 전자 회로 등의 하드웨어로 구성되어도 된다. 혹은, 이들의 조합이어도 된다. 제어 계산기 유닛(110) 내에 필요한 입력 데이터 혹은 연산된 결과는 그때마다 메모리(92)에 기억된다. 샷 분할부(50), 제1 보정 구획별 샷 할당부(52), 제2 보정 구획별 샷 할당부(54), 묘화 스케줄 작성부(56), 보정 구획 묘화 순서 설정부(58), 제1 보정 구획 내 총전하량 계산부(60), 제2 보정 구획 내 총전하량 계산부(62), 열 확산 계산부(64), 샷 온도 계산부(66), 조사량 변조부(68), 조사량 맵 작성부(70), 제1 보정 구획 내 대표 도형 설정부(72), 제2 보정 구획 내 대표 도형 설정부(74), 근사 계산 방법 결정부(76), 조사 시간 계산부(78), 온도 상승량 판단부(80) 및 묘화 처리부(90) 중 적어도 1 개가 소프트웨어로 구성되는 경우에는, CPU (central processing unit) 혹은 GPU (graphics processing unit)와 같은 계산기가 배치된다. 특히, 열 확산 계산부(64) 및 대표 온도 계산부(66)와 같은 계산량이 많은 기능을 위해서는 복수의 CPU 혹은 복수의 GPU와 같은 계산기가 배치된다.
묘화 데이터 기억부(140)에는 패턴 속성 정보가 대응된 묘화 데이터가 보존되어 있다.
지표 기억부(142)에는 패턴 속성 정보에 대응되어 전달열의 근사 계산 시에 계산상 병합할 편향 영역을 판정하는 지표가 보존되어 있다. 여기서 편향 영역은 보정 구획 영역의 일례이다.
여기서, 도 1에서는 본 실시 형태를 설명함에 있어서 필요한 구성을 기재하고 있다. 묘화 장치(100)에 있어서 통상적으로 필요한 그 외의 구성을 구비하고 있어도 상관없다.
도 2는 본 실시 형태에서의 각 영역을 설명하기 위한 개념도이다. 도 2에서 시료(101)의 묘화 영역(10)은 주편향기(208)의 편향 가능 폭으로 예를 들면 y 방향을 향해 직사각형 형상으로 복수의 스트라이프 영역(20)으로 가상 분할된다. 또한, 각 스트라이프 영역(20)은 부편향기(209)의 편향 가능 사이즈이며 메쉬 형상으로 복수의 서브 필드(SF)(30)로 가상 분할된다. 그리고, 각 SF(30)는 부부편향기(216)의 편향 가능 사이즈이며 메쉬 형상으로 복수의 언더 서브 필드(USF : 여기서는 제3 편향 영역을 의미하는 Tertiary Firld의 약어를 이용하여 'TF'라고 함. 이하, 동일함)(40)로 가상 분할된다. 그리고, 각 TF(40)의 각 샷 위치(42)에 샷 도형이 묘화된다. 각 SF 내의 TF 분할 수는, TF의 열 확산 계산에 의해 묘화 동작이 율속되지 않을 정도의 수가 바람직하다. 예를 들면, 가로세로 10 개 이하가 바람직하다. 보다 적합하게는, 가로세로 5 개 이하가 바람직하다.
편향 제어 회로(120)로부터 DAC 앰프 유닛(130)에 대하여 블랭킹 제어용의 디지털 신호가 출력된다. 그리고, DAC 앰프 유닛(130)에서는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 증폭시킨 후에 편향 전압으로서 블랭킹 편향기(212)에 인가한다. 이러한 편향 전압에 의해 전자빔(200)이 편향되어 각 샷의 빔이 형성된다.
편향 제어 회로(120)로부터 DAC 앰프 유닛(134)에 대하여 주편향 제어용의 디지털 신호가 출력된다. 그리고, DAC 앰프 유닛(134)에서는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 증폭시킨 후에 편향 전압으로서 주편향기(208)에 인가한다. 이러한 편향 전압에 의해 전자빔(200)이 편향되어 각 샷의 빔이 메쉬 형상으로 가상 분할된 소정의 서브 필드(SF)의 기준 위치에 편향된다.
편향 제어 회로(120)로부터 DAC 앰프 유닛(132)에 대하여 부편향 제어용의 디지털 신호가 출력된다. 그리고, DAC 앰프 유닛(132)에서는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 증폭시킨 후에 편향 전압으로서 부편향기(209)에 인가한다. 이러한 편향 전압에 의해 전자빔(200)이 편향되어 각 샷의 빔이 메쉬 형상으로 가상 분할된 소정의 서브 필드(SF) 내에 추가로 메쉬 형상으로 가상 분할된 최소 편향 영역이 되는 언더 서브 필드(TF)의 기준 위치에 편향된다.
편향 제어 회로(120)로부터 DAC 앰프 유닛(136)에 대하여 부부편향 제어용의 디지털 신호가 출력된다. 그리고, DAC 앰프 유닛(136)에서는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 증폭시킨 후에 편향 전압으로서 부부편향기(216)에 인가한다. 이러한 편향 전압에 의해 전자빔(200)이 편향되어 각 샷의 빔이 메쉬 형상으로 가상 분할된 소정의 서브 필드(SF) 내에 추가로 메쉬 형상으로 가상 분할된 최소 편향 영역이 되는 언더 서브 필드(TF) 내의 각 샷 위치에 편향된다.
묘화 장치(100)에서는 복수 단의 편향기를 이용하여 스트라이프 영역(20)마다 묘화 처리를 진행시켜 간다. 여기서는 일례로서 주편향기(208), 부편향기(209) 및 부부편향기(216)와 같은 3 단 편향기가 이용된다. XY 스테이지(105)가 예를 들면 -x 방향을 향해 연속 이동하면서 1 번째의 스트라이프 영역(20)에 대해 x 방향을 향해 묘화를 진행시켜 간다. 그리고, 1 번째의 스트라이프 영역(20)의 묘화 종료 후, 동일하게 혹은 반대 방향을 향해 2 번째의 스트라이프 영역(20)의 묘화를 진행시켜 간다. 그 후, 마찬가지로 3 번째 이후의 스트라이프 영역(20)의 묘화를 진행시켜 간다. 그리고, 주편향기(208)(제1 편향기)가 XY 스테이지(105)의 이동에 추종하도록 SF(30)의 기준 위치(A)에 전자빔(200)을 차례로 편향시킨다. 또한, 부편향기(209)(제2 편향기)가 각 SF(30)의 기준 위치(A)로부터 TF(40)의 기준 위치(B)에 전자빔(200)을 차례로 편향시킨다. 그리고, 부부편향기(216)(제3 편향기)가 각 TF(40)의 기준 위치(B)로부터 당해 TF(40) 내에 조사될 빔의 샷 위치(42)에 전자빔(200)을 편향시킨다. 이와 같이, 주편향기(208), 부편향기(209) 및 부부편향기(216)는 사이즈가 상이한 편향 영역을 가진다. 그리고, TF(40)는 이러한 복수 단의 편향기의 편향 영역 중 최소 편향 영역이 된다.
이하, 제1 보정 구획 영역을 TF(40), 제2 보정 구획 영역을 SF(30)로서 설명한다. 그러나, 제1 보정 구획 영역 및 제2 보정 구획 영역은 각각 TF(40) 또는 SF(30)에 한정되지 않으며, TF(40)도 SF(30)도 아닌 독립된 영역을 제1 보정 구획 영역 또는 제2 보정 구획 영역으로 해도 된다. 독립된 영역의 사이즈는 SF(30)보다 작은 사이즈가 적합하다.
도 3은 본 실시 형태에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타내는 순서도이다. 본 실시 형태에서의 묘화 방법은 샷 분할 공정(S102)과, 조사량(D) 맵 작성 공정(S104)과, 제1 보정 구획별 샷 할당 공정(S106)과, 제1 보정 구획 내 총전하량 계산 공정(S108)과, 제1 보정 구획 내 대표 도형 설정 공정(S110)과, 제2 보정 구획별 샷 할당 공정(S112)과, 제2 보정 구획 내 총전하량 계산 공정(S114)과, 제2 보정 구획 내 대표 도형 설정 공정(S116)과, 묘화 순서 설정 공정(S118)과, 묘화 스케줄 작성 공정(S120)과, 근사 계산 방법 결정 공정(S122)과, 열 확산 계산 공정(S124)과, 샷 온도 계산 공정(S126)과, 조사량 변조 공정(S190)과, 묘화 공정(S192)과 같은 일련의 공정을 실시한다.
샷 분할 공정(S102)으로서, 샷 분할부(50)는 묘화 데이터 기억부(140)로부터 패턴 속성 정보가 대응된 묘화 데이터를 입력하고, 묘화 데이터를 패턴 속성 정보가 대응된 샷 데이터로 분할한다.
조사량(D) 맵 작성 공정(S104)으로서, 조사량 맵 작성부(70)는 소정의 사이즈의 메쉬 영역마다 필요한 조사량을 산출한다. 메쉬 영역이란 예를 들면 보정 구획 영역이다. 그리고, 묘화 영역 전체면 혹은 스트라이프 영역마다에 대해 조사량 맵을 작성한다. 예를 들면, 근접 효과를 보정하는 경우에는 근접 효과 메쉬 영역마다 필요한 조사량을 산출하면 적합하다. 근접 효과 메쉬 영역의 사이즈는 근접 효과의 영향 범위의 1/10 정도의 사이즈가 적합하다. 예를 들면, 1 ㎛ 정도가 적합하다. 여기서, 조사량 맵 작성 공정(S104)과 샷 분할 공정(S102)은 병렬로 처리되면 적합하다. 단, 이에 한정되지 않으며 직렬로 실시되어도 상관없다. 이러한 경우, 순서는 어느 쪽이 먼저라도 상관없다.
제1 보정 구획별 샷 할당 공정(S106)으로서, 제1 보정 구획별 샷 할당부(52)는 샷 분할된 각 샷 데이터를 당해 샷 데이터에 대응되는 샷 도형이 배치되는 TF(40)에 할당한다.
제1 보정 구획 내 총전하량 계산 공정(S108)으로서, 제1 보정 구획 내 총전하량 계산부(60)는 최소 편향 영역이 되는 TF(40)마다 당해 TF(40) 내에 조사될 전자빔(200)의 총전하량을 산출한다. 총전하량(Q)은 당해 TF(40) 내에 조사될 각 샷 도형의 면적과 조사량의 곱의 합으로 산출된다. 여기서 주목하는 TF(40)의 위치를 i'로 한다. 그리고, 이러한 주목 TF(40) 내의 i 번째의 샷의 면적(S(i))과 도스량(D(i))을 이용하여 TF(40) 내의 총전하량(Q(i’))은 이하의 수식(1)로 정의할 수 있다. D(i)과 S(i)은 샷 분할 공정(S102)과 조사량(D) 맵 작성 공정(S104)과 제1 보정 구획별 샷 할당 공정(S106)을 통해 연산되면 된다.
Figure pat00001
제1 보정 구획 내 대표 도형 설정 공정(S110)으로서, 제1 보정 구획 내 대표 도형 설정부(72)는 TF(40) 내에 위치하는 모든 샷의 총면적과 동일한 면적을 가지는 대표 도형을 작성한다. 대표 도형의 형상은 예를 들면 정사각형이다. 또한, 대표 도형의 중심은 예를 들면, TF(40) 내에 위치하는 모든 샷의 무게중심이 위치하는 장소와 동일한 장소에 위치한다.
제2 보정 구획별 샷 할당 공정(S112)으로서, 제2 보정 구획별 샷 할당부(54)는 샷 분할된 각 샷 데이터를 당해 샷 도형이 배치되는 SF(30)에 할당한다.
제2 보정 구획 내 총전하량 계산 공정(S114)으로서, 제2 보정 구획 내 총전하량 계산부(60)는 SF(30)마다 당해 SF(30) 내에 조사될 전자빔(200)의 총전하량을 산출한다. 총전하량은 당해 SF(30) 내에 조사될 각 샷 도형의 면적과 조사량의 곱의 합으로 산출된다.
제2 보정 구획 내 대표 도형 설정 공정(S116)으로서, 제2 보정 구획 내 대표 도형 설정부(74)는 SF(30) 내에 위치하는 모든 샷의 총면적과 동일한 면적을 가지는 대표 도형을 작성한다. 대표 도형의 형상은 예를 들면 정사각형이다. 또한, 대표 도형의 중심은 예를 들면, SF(30) 내에 위치하는 모든 샷의 무게중심이 위치하는 장소와 동일한 장소이다.
묘화 순서 설정 공정(S118)으로서, 묘화 순서 설정부(58)는 SF(30) 및 TF(40)의 묘화 순서를 설정한다.
도 4는 본 실시 형태에서의 SF 내의 TF 묘화 스케줄과 각 TF의 총전하량을 나타내는 개념도이다. 도 4에서 일례로서, SF 내에 배치되는 좌하(左下)의 TF에서부터 x 방향 1 열째의 TF 열을 y 방향을 향해 차례로 묘화하고, x 방향 1 열째의 묘화가 종료된 후 x 방향 2 열째의 TF 열의 각 TF에 대해 y 방향을 향해 차례로 묘화한다. 그리고, x 방향 3 열째 이후의 TF 열의 각 TF에 대해서도 마찬가지로 y 방향을 향해 차례로 묘화한다. 도 4의 예에서는 이상과 같은 묘화 스케줄로 묘화해 가는 경우를 나타내고 있다. 도 4에서는 총전하량(Q)을 당해 TF의 묘화 시간으로 나눈 평균 전류를 묘화 순서를 따라 나타내고 있다.
도 5는 본 실시 형태에서의 스트라이프 영역 내의 SF의 묘화 순서의 일례를 나타내는 개념도이다. 도 5에서 각 스트라이프 영역 내의 SF는, 각 스트라이프 영역에 배치되는 복수의 SF를 y 방향으로 정리한 각 SF 열에 대해 아래의 SF에서부터 y 방향을 향해 차례로 묘화하는 업워드(UWD)의 묘화 순서와, 위의 SF에서부터 -y 방향을 향해 차례로 묘화하는 다운워드(DWD)의 묘화 순서의 2 종류를 준비 가능하다.
도 6은 본 실시 형태에서의 SF 내의 TF의 묘화 순서의 일례를 나타내는 개념도이다. 도 6에서 각 SF 내의 TF는 좌하의 TF에서부터 x 방향을 향해 차례로 y 방향 1 행째를 묘화하고, y 방향 2 행째 이후에도 좌측단의 TF에서부터 x 방향을 향해 차례로 묘화하는 묘화 순서(0)와, 좌하의 TF에서부터 y 방향을 향해 차례로 x 방향 1 열째를 묘화하고, x 방향 2 열째 이후에도 하측단의 TF에서부터 y 방향을 향해 차례로 묘화하는 묘화 순서(1)와, 좌상(左上)의 TF에서부터 x 방향을 향해 차례로 -y 방향 1 행째를 묘화하고, -y 방향 2 행째 이후에도 좌측단의 TF에서부터 x 방향을 향해 차례로 묘화하는 묘화 순서(2)와, 좌상의 TF에서부터 -y 방향을 향해 차례로 x 방향 1 열째를 묘화하고, x 방향 2 열째 이후에도 상측단의 TF에서부터 -y 방향을 향해 차례로 묘화하는 묘화 순서(3)와, 우하(右下)의 TF에서부터 -x 방향을 향해 차례로 y 방향 1 행째를 묘화하고, y 방향 2 행째 이후에도 우측단의 TF에서부터 -x 방향을 향해 차례로 묘화하는 묘화 순서(4)와, 우하의 TF에서부터 y 방향을 향해 차례로 -x 방향 1 열째를 묘화하고, -x 방향 2 열째 이후에도 하측단의 TF에서부터 y 방향을 향해 차례로 묘화하는 묘화 순서(5)와, 우상(右上)의 TF에서부터 -x 방향을 향해 차례로 -y 방향 1 행째를 묘화하고, -y 방향 2 행째 이후에도 우측단의 TF에서부터 -x 방향을 향해 차례로 묘화하는 묘화 순서(6)와, 우상의 TF에서부터 -y 방향을 향해 차례로 -x 방향 1 열째를 묘화하고, -x 방향 2 번째 이후에도 상측단의 TF에서부터 -y 방향을 향해 차례로 묘화하는 묘화 순서(7)를 준비 가능하다.
도 5 및 도 6의 묘화 순서를 조합하여 SF 및 TF의 묘화 순서가 설정되면 된다. 예를 들면, 열 확산이 발생하기 어려운 순서로 설정하면 보다 적합하다.
묘화 스케줄 작성 공정(S120)으로서, 묘화 스케줄 작성부(56)는 샷 데이터에 기초하여 묘화 스케줄을 작성한다. 예로서 i 번째의 샷(42)의 묘화 시각(ti)의 계산 방법을 설명한다. i 번째의 샷(42)의 묘화 시각(ti)은 i 번째의 샷 이전에 묘화된 샷(42)의 도스량(D(j))과 전자빔(200)의 전류 밀도(H)와 j 번째와 (j+1) 번째의 샷 간의 세틀링 타임(L(j))을 이용하여 구해진다. 각 샷(42)의 묘화 시각(ti)은 이하의 수식(2)로 정의할 수 있다. 또한, 전자빔(200)의 전류 밀도(H)의 정보는 외부에서부터 입력 및 설정되면 된다. 또한, j 번째와 (j+1) 번째의 샷 간의 세틀링 타임(L(j))은 외부에서 입력된 세틀링 시간 정보에 기초하여 각각 j 번째와 (j+1) 번째의 샷 간의 거리, 혹은 j 번째의 샷이 속하는 TF와 (j+1) 번째의 샷이 속하는 TF 간의 거리, 혹은 j 번째의 샷이 속하는 SF와 (j+1) 번째의 샷이 속하는 SF 간의 거리에 따라 적절히 설정되면 된다.
Figure pat00002
각 TF(40)의 묘화 시각(tj)에 대해서는, 일례로서 당해 TF에 소속되는 모든 샷의 묘화 시각(ti)의 평균값으로 설정 가능하다. 또한, 각 SF(30)의 묘화 시각(tk)에 대해서도 동일하게 설정 가능하다.
이상의 계산을 각 TF에 대해 행하면 묘화 스케줄을 결정할 수 있다.
근사 계산 방법 결정 공정(S122)으로서, 근사 계산 방법 결정부(76)는 묘화 스케줄 작성부(56)에 의해 작성된 묘화 스케줄과 지표 기억부(142)에 보존된 지표에 기초하여 묘화 대상의 샷 데이터에 의해 묘화될 샷보다 전에 묘화되는 다른 샷으로부터의 전달열의 근사 계산 방법을 결정한다.
표 1은 본 실시 형태에서 각 AI (attribute information) 값에 대응된 전달열의 근사 계산 시에 계산상 병합하지 않는 보정 구획 영역 수를 지표로 하여 정리한 것이다. AI 값은 패턴 속성 정보의 일례이다.
AI 값 샷을 계산상 병합하지 않는 TF 수 TF를 계산상 병합하지 않는 SF 수
0 ∞ ∞
1 200 10
2 1 1
AI 값이 0인 경우에는, 샷을 계산상 병합하지 않는 TF 수는 ∞(무한대)이고, TF를 계산상 병합하지 않는 SF 수는 ∞(무한대)이다. 즉, 0의 AI 값이 대응된 묘화 데이터에 대해서는 계산상 병합하지 않는다. 0의 AI 값이 대응된 묘화 데이터는 정밀도가 가장 많이 요구되는 묘화 데이터이다.AI 값이 1인 경우에는, 샷을 계산상 병합하지 않는 TF 수는 200이고, TF를 계산상 병합하지 않는 SF 수는 10이다. 1의 AI 값이 대응된 묘화 데이터는 0의 AI 값이 대응된 묘화 데이터의 다음으로 정밀도가 요구되는 묘화 데이터이다.
도 7은 본 실시 형태에서의 AI = 1인 경우의 편향 영역의 병합의 개념도이다. 도 7에서의 묘화 대상의 샷은 Shoti이며, 지면 상 좌측의 샷은 지면 상 우측의 샷보다 시간적으로 전에 묘화된 샷이다. 도 7은 메모리(92) 상에 저장된 샷 정보의 메모리 영역, TF 정보의 메모리 영역 및 SF 정보의 메모리 영역의 개념도이기도 하며, 편향 영역의 병합의 거동은 각 메모리 영역 간의 천이로서 표현된다.
AI = 1인 경우, 샷을 계산상 병합하지 않는 TF 수는 200이므로, Shoti이 속하는 TF인 TFj에서 TFj -199까지의 200 개분의 TF에 속하는 샷에 대해서는 개개의 샷으로부터 Shoti으로의 전달열을 각각 계산한다.
이어서, AI 값이 1인 경우의 TF를 계산상 병합하지 않는 SF 수는 10이다. 그래서, TFj -200가 속하는 SFk -18에서 SFk -27까지는 개개의 샷으로부터 Shoti으로의 전달열을 TF마다 계산상 병합하여 개개의 TF로부터 Shoti으로의 전달열을 계산함으로써, 샷마다 계산을 하는 경우에 비해 계산량을 삭감시킨다. 여기서, 상기의 병합의 방법으로는 예를 들면, TF 내에 위치하는 모든 샷의 총면적과 동일한 면적을 가지는 대표 도형을 당해 TF 내에 위치하는 모든 샷의 무게중심이 위치하는 장소와 당해 대표 도형의 중심이 동일한 장소가 되도록 배치시킨다. 이어서, 개개의 샷으로부터 Shoti으로의 전달열의 합을 당해 대표 도형으로부터 Shoti으로의 전달열로서 계산한다.
SFk - 28와 SFk -29에 속하는 샷에 대해서는 SF마다 계산상 병합하여 개개의 SF로부터 Shoti으로의 전달열을 계산함으로써, 샷마다 혹은 TF마다 계산을 하는 경우에 비해 계산량을 삭감시킨다. 여기서, 상기의 병합의 방법으로는 예를 들면, SF 내에 위치하는 모든 샷의 총면적과 동일한 면적을 가지는 대표 도형을 당해 대표 도형의 중심이 당해 SF 내에 위치하는 모든 샷의 무게중심이 위치하는 장소와 동일한 장소가 되도록 배치시킨다. 이어서, 개개의 샷으로부터 Shoti으로의 전달열의 합을 당해 대표 도형으로부터 Shoti으로의 전달열로서 계산한다.
AI 값이 2인 경우에는, 샷을 계산상 병합하지 않는 TF 수는 1이고, TF를 계산상 병합하지 않는 SF 수는 1이다. 2의 AI 값이 대응된 묘화 데이터는 정밀도가 요구되지 않는 묘화 데이터이다.
도 8은 본 실시 형태에서의 AI = 2인 경우의 편향 영역의 병합의 개념도이다. 도 8에서의 묘화 대상의 샷은 Shoti이며, 지면 상 좌측의 샷은 지면 상 우측의 샷보다 시간적으로 전에 묘화된 샷이다. 도 8은 메모리(92) 상에 저장된 샷 정보의 메모리 영역, TF 정보의 메모리 영역 및 SF 정보의 메모리 영역의 개념도이기도 하며, 편향 영역의 병합의 거동은 각 메모리 영역 간의 천이로서 표현된다.
AI = 2인 경우, 샷을 계산상 병합하지 않는 TF 수는 1이므로, Shoti이 속하는 TF1 내의 샷인 Shoti -1과 Shoti -2에 대해서만 개개의 샷으로부터 Shoti으로의 전달열을 계산한다.
이어서, TF를 계산상 병합하지 않는 SF 수는 1이다. 이 때문에, Shoti이 속하는 SFk에 대해서는 TF를 계산상 병합하지 않는다. 단, TFj에 대해서는 전술한 바와 같이 개개의 샷으로부터 Shoti으로의 전달열을 계산했기 때문에, TFj -1에 대해 개개의 샷으로부터 Shoti으로의 전달열을 TF마다 계산상 병합하여 개개의 TF로부터 Shoti으로의 전달열을 계산함으로써, 샷마다 계산을 하는 경우에 비해 계산량을 삭감시킨다.
SFk -1부터 SFk -8까지는 SF마다 계산상 병합하여 개개의 SF로부터 Shoti으로의 전달열을 계산함으로써, 샷마다 혹은 TF마다 계산을 하는 경우에 비해 계산량을 삭감시킨다.
이어서, 열 확산 계산 공정(S124)으로서, 열 확산 계산부(64)는 근사 계산 방법 결정부(76)에서 결정된 근사 계산 방법에 기초하여 샷 데이터에 의해 묘화될 당해 샷보다 전에 묘화되는 다른 샷으로부터의 전달열에 의한 온도 상승량(δTij)을 산출한다. 온도 상승량(δTij)은 i 번째의 샷이 다른 j 번째의 샷, TF 또는 SF로부터의 전달열에 의해 발생하는 온도 상승량을 나타내고 있다. 온도 상승량(δTij)은 다른 샷, TF 또는 SF가 시각(tj)에 묘화된 후에 시각(ti)에 당해 샷이 묘화될 때까지의 경과 시간(ti - tj)에 의존한다. 온도 상승량(δTij)은 시각(tj)에 묘화된 샷, TF 또는 SF의 총전하량(Qj)에 의존한 온도 상승(A(Qj)), 열 확산 계수(K), 그룬 레인지(Grun Range)(Rg), 시각(ti)에 묘화된 샷의 좌표(Xi, Yi), 시각(tj)에 묘화된 다른 샷, TF 또는 SF의 좌표(Xj, Yj)를 이용하여 다음의 수식(3)으로 정의할 수 있다. 이러한 수식(3)에서는 일례로서 Z(깊이) 방향 직육면체 근사로, TF 조사 중 확산 무시 근사의 경우를 나타내고 있다.
Figure pat00003
수식(3)에서 열 확산 계수(K)는 K2[(mm)2/s] = λ/(ρCp)로 나타나는 계수이다. 여기서, λ는 열전도율[W/(K·m)], ρ는 그램 밀도[g/cm3], Cp는 비열[J/(K·g)]을 나타낸다. 수식(3)에서의 그룬 레인지(Rg)는 이하의 수식(4)로 나타난다.
Figure pat00004
또한, 그룬 레인지(Rg)는 에너지(E)[keV]의 전자선을 그램 밀도(ρ)[g/cm3]의 물질에 수직 입사시켰을 때의 깊이 방향의 평균 레인지 근사식을 나타내고 있다. 또한, A(Qj)는 일례로서 A = (E·Qj)/(ρCp·Rg·S)로 나타낼 수 있다. 여기서, 뻐는 TFj의 총전하량[fC](펨토쿨롱), S는 샷 또는 대표 도형의 면적[㎛2], E, ρ, Cp, Rg는 상기와 동일하다. 또한, 수식(3)에서 erf()는 오차 함수를 나타낸다.
샷 온도 계산 공정(S126)으로서, 샷 온도 계산부(66)는 산출된 온도 상승량(δTij)에 기초하여, 샷마다 당해 샷보다 전에 묘화되는 다른 샷, TF 또는 SF로부터의 전달열에 기초하는, 샷 데이터에 의해 묘화될 당해 샷의 온도를 산출한다. 샷 온도 계산부(66)는 당해 샷보다 전에 묘화되는 다른 샷, TF 또는 SF로부터의 전달열에 의해 발생하는 각 온도 상승량(δTij)을 누적 가산함으로써 예를 들면 당해 샷의 대표 온도(Ti)를 구하고, 대표 온도(Ti)를 당해 샷의 온도로 한다. 대표 온도(Ti)는 다음의 수식(5)로 정의된다.
Figure pat00005
조사량 변조 공정(S190)으로서, 조사량 변조부(68)는 각 샷용으로 구해진 조사량(D)(제1 조사량)을 입력하고, 샷 데이터에 의해 묘화될 당해 샷의 대표 온도(Ti)에 기초하여 각 샷용의 조사량(D)(제1 조사량)을 변조한다. 변조 후의 조사량(D’)(제2 조사량)은 D' = D·f(Ti)로 구할 수 있다.
묘화 공정(S192)으로서, 먼저 조사 시간 계산부(78)가 샷마다 조사 시간을 산출한다. 조사 시간은 변조 후의 조사량(D’)(제2 조사량)을 전류 밀도(H)로 나눔으로써 구할 수 있다. 그리고, 묘화 처리부(90)는 각 샷을 묘화할 때에는 각 샷에 대응되는 조사 시간이 되도록 편향 제어 회로(120)를 제어한다. 묘화 처리부(90)는 편향 제어 회로(120) 등을 거쳐 묘화부(150)를 제어하여 묘화 처리를 개시한다. 묘화부(150)는 샷마다 얻어진 변조 후의 조사량(D’)(제2 조사량)의 전자빔(200)을 이용하여 시료(101) 상에 원하는 패턴을 묘화한다. 구체적으로는 이하와 같이 동작한다. 편향 제어 회로(120)는 샷마다의 조사 시간을 제어하는 디지털 신호를 DAC 앰프 유닛(130)에 출력한다. 그리고, DAC 앰프 유닛(130)은 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 증폭시킨 후에 편향 전압으로서 블랭킹 편향기(212)에 인가한다.
전자총(201)(방출부)으로부터 방출된 전자빔(200)은, 블랭킹 편향기(212) 내를 통과할 때에 블랭킹 편향기(212)에 의해 빔 ON의 상태에서는 블랭킹 애퍼처(214)를 통과하도록 제어되고, 빔 OFF의 상태에서는 빔 전체가 블랭킹 애퍼처(214)로 차폐되도록 편향된다. 빔 OFF의 상태에서 빔 ON이 되고, 그 후 빔 OFF가 되기까지 블랭킹 애퍼처(214)를 통과한 전자빔(200)이 1 회의 전자빔의 샷이 된다. 블랭킹 편향기(212)는 통과하는 전자빔(200)의 방향을 제어하여 빔 ON의 상태와 빔 OFF의 상태를 교호로 생성한다. 예를 들면, 빔 ON의 상태에서는 전압을 인가하지 않고, 빔 OFF 시에 블랭킹 편향기(212)에 전압을 인가하면 된다. 이러한 각 샷의 조사 시간으로 시료(101)에 조사될 전자빔(200)의 샷 당의 조사량이 조정되게 된다.
또한, 변조 후의 조사량(D’)(제2 조사량)에 기초하여 묘화 스케줄을 구하고, 재차 상기의 온도 계산을 행하여 묘화 스케줄을 구하는 프로세스를 반복하여, 묘화 스케줄이 수렴될 때까지 온도 계산을 반복해도 되고, 계산기의 계산 속도 등에 따라 묘화 스케줄을 계산하는 횟수를 제한해도 된다.
패턴의 미세화가 진행됨에 따라, 샷 노이즈의 영향을 저감시키기 위하여 조사량이 증가하고 있다. 그러나, 조사량이 증가하면 레지스트가 가열됨으로써 치수 정밀도가 악화된다. 치수 정밀도의 악화를 완화시키기 위해 레지스트의 가열 온도에 기초하여 조사량을 보정하는 것이 가능하나, 과거의 모든 샷으로부터의 전달열의 기여를 계산할 필요가 있어 계산량이 지나치게 증가한다고 하는 문제가 있다.
계산 시간이 묘화 시간보다 짧아지도록, 시간적으로 과거의 샷으로부터의 영향을 도중에 중지시켜 계산량을 삭감하는 것도 가능하다. 그러나, 중지된 부분의 패턴이 조밀한지 성긴지에 따라 온도 보정값의 불균일이 발생할 우려가 있고, 또한, 중단의 정도에 따라서는 다른 SF로부터의 가열의 보정에는 대응할 수 없게 된다.
본 실시 형태의 묘화 장치는, 묘화 데이터 기억부와 샷 분할부를 구비함으로써, 각 샷이 구성하는 패턴 도형에 대해 정밀도의 요구의 정도에 관한 정보가 마련된다. 이어서, 지표 기억부와 묘화 스케줄 작성부와 근사 계산 방법 결정부를 구비함으로써, 정밀도의 요구의 정도에 따라 계산상의 병합의 방법을 변경할 수 있다. 이에 따라, 레지스트 히팅에 의한 패턴의 치수 변화를 억제하기 위하여 필요한 계산량을, 정밀도가 요구되는 패턴에 대해서는 많게, 한편 정밀도가 요구되지 않는 패턴에 대해서는 적게 하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 레지스트 히팅에 의한 패턴의 치수 변화를 억제하기 위하여 필요한 계산량을 최적화하는 것이 용이해진다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 묘화 장치 및 묘화 방법에 따르면 계산량을 최적화하면서 레지스트 히팅에 의한 패턴의 치수 변화를 억제하는 묘화 장치 및 묘화 방법의 제공이 가능해진다.
(제2 실시 형태)
본 실시 형태의 묘화 장치는, 전달열의 근사 계산 시에 보정 구획 영역의 병합을 행하지 않는 지표가 시간이라는 점에서 제1 실시 형태와 상이하다. 여기서, 제1 실시 형태와 중복되는 내용에 대해서는 기재를 생략한다.
표 2는 본 실시 형태에서의 각 AI 값에 대해 전달열의 근사 계산 시에 보정 구획 영역의 병합을 행하지 않는 시간을 지표로 하여 정리한 것이다.
AI 값 샷을 계산상 병합하지 않는 시간 TF를 계산상 병합하지 않는 시간
0 ∞ ∞
1 4 ㎲ 40 ㎲
2 1 ㎲ 10 ㎲
AI 값이 0인 경우에는, 샷을 계산상 병합하지 않는 시간은 ∞(무한대)이고, TF를 계산상 병합하지 않는 시간은 ∞(무한대)이다. 즉, 0의 AI 값이 대응된 묘화 데이터에 대해서는 계산상 병합을 하지 않는다.AI 값이 1인 경우에는, 샷을 계산상 병합하지 않는 시간은 4 ㎲이고, TF를 계산상 병합하지 않는 시간은 40 ㎲이다. AI 값이 0인 경우에는, 샷을 계산상 병합하지 않는 시간은 1 ㎲이고, TF를 계산상 병합하지 않는 시간은 10 ㎲이다.
AI 값이 1인 경우를 예로 들어 설명하면, 계산 대상이 되는 샷보다 4 ㎲ 전까지 묘화된 샷에 대해서는 계산상 병합을 하지 않고, 개개의 샷으로부터 계산 대상이 되는 샷으로의 전달열을 각각 계산한다. 이어서, 계산 대상이 되는 샷보다 40 ㎲ 전까지 묘화된 샷에 대해서는, 계산 대상이 되는 샷보다 4 ㎲ 전까지 묘화된 샷을 제외하고 개개의 샷으로부터 계산 대상이 되는 샷으로의 전달열을 TF마다 계산상 병함으로써, 샷마다 계산을 하는 경우에 비해 계산량을 삭감시킨다. 그보다 전의 시간에 묘화된 샷에 대해서는 SF마다 계산상 병합하고 개개의 SF로부터 계산 대상이 되는 샷으로의 전달열을 계산함으로써, 샷마다 혹은 TF마다 계산을 하는 경우에 비해 계산량을 삭감시킨다.
본 실시 형태의 묘화 장치에서는 샷 또는 TF의 계산상의 병합을 시간으로 구획하기 때문에, 보다 단순하게 근사 계산 방법을 결정할 수 있다.
이상, 본 실시 형태의 묘화 장치 및 묘화 방법에 따르면 계산량을 최적화하면서 레지스트 히팅에 의한 패턴의 치수 변화를 억제하는 묘화 장치 및 묘화 방법의 제공이 가능해진다.
(제3 실시 형태)
본 실시 형태의 묘화 장치는, 전달열의 근사 계산 시에 보정 구획 영역의 병합 여부를 판정하는 지표가 온도 상승량이라는 점에서 제1 및 제2 실시 형태와 상이하다. 여기서, 제1 및 제2 실시 형태와 중복되는 점에 대해서는 기재를 생략한다.
도 9는 본 실시 형태에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타내는 순서도이다. 도 10은 본 실시 형태에서의 편향 영역의 병합의 개념도이다.
표 3은 본 실시 형태에서의 각 AI 값에 대해 보정 구획 영역의 병합 여부를 판정하는 온도 상승량을 지표로 하여 정리한 것이다.
AI 값 ε1 ε2
0 0 K 0 K
1 0.01 K 0.005 K
2 0.04 K 0.02 K
AI 값이 0인 경우에는, 샷을 계산상 병합하지 않는 샷의 온도 상승량(ε1)은 0 K이며, TF를 계산상 병합하지 않는 TF의 온도 상승량(ε2)은 0 K이다. 즉, 0의 AI 값이 대응된 묘화 데이터에 대해서는 계산상 병합하지 않는다.AI 값이 1인 경우에는, ε1은 0.01 K이고 ε2은 0.005 K이다. 또한, AI 값이 2인 경우에는, ε1은 0.04 K이고 ε2은 0.02 K이다.
본 실시 형태에서는, 묘화 스케줄 작성부(56)는 온도 상승량(δTij)의 계산 처리를 해야 하는 샷이 있는지를 조사한다(S130). 계산 처리를 해야 하는 샷이 있는 경우에는, 샷 간 열 확산 계산 공정(S132)으로서, 열 확산 계산부(64)는 각 샷으로부터 계산 대상이 되는 샷(Shoti)으로의 전달열에 의한 온도 상승량(δTij)을 계산한다. 이어서, 샷 온도 계산부(66)는 대표 온도(Ti)를 계산한다. 한편, 계산 처리를 해야 하는 샷이 없는 경우에는, 샷 온도 계산부(66)는 대표 온도(Ti)를 확정시킨다(S188).
이어서, 온도 상승량 판단부(80)는 당해 샷으로부터 Shoti으로의 온도 상승량(δTij)이 ε1보다 작은지를 판단한다. δTij이 ε1 이상이면 S130으로 되돌아온다. 한편 δTij이 ε1보다 작으면, 묘화 스케줄 작성부(56)는 당해 샷이 계산의 대상으로 되어 있는 TF 내에서 마지막 계산 처리를 해야 하는 샷인지를 조사한다(S134).
S134에서 당해 샷이 마지막 계산 처리를 해야 하는 샷인 경우에는, 묘화 스케줄 작성부(56)는 온도 상승량(δTij’)의 계산 처리를 해야 하는 TF가 있는지를 조사한다(S136). 계산 처리를 해야 하는 TF가 있는 경우에는, 샷 - TF 간 열 확산 계산 공정(S138)에서 열 확산 계산부(64)는 각 TF로부터 Shoti으로의 전달열에 의한 온도 상승량(δTij’)을 계산하고, 샷 온도 계산부(66)는 온도 상승량(δTij’)을 이용하여 대표 온도(Ti)를 계산한다.
한편, S134에서 당해 샷이 마지막 계산 처리를 해야 하는 샷이 아닌 경우, 즉, 계산의 대상으로 되어 있는 TF 내에서 아직 계산 처리를 해야 하는 샷이 남아 있는 경우에는, S130과 S132에서 계산의 대상으로 되어 있는 TF 내에서 계산 처리를 해야 하는 샷 전체의 온도 상승량(δTij)과 대표 온도(Ti)를 계산한다. 그리고, 계산의 대상으로 되어 있는 TF 내의 최종 샷에 대해 온도 상승량(δTij)과 대표 온도(Ti)가 계산된 후(S134)에 S136으로 진행된다.
도 10을 예로 들면, Shoti에서 Shoti -11까지는 δTij은 ε1보다 크기 때문에, 샷 간 열 확산 계산 공정(S132)에서 온도 상승량(δTij)과 대표 온도(Ti)를 계산한다. 이어서, Shoti -12에서는 δTij < ε1이고, 또한 Shoti - 12은 TFj -3 내의 최종 샷이다(S134). 이어서, TFj -4 및 TFj -4보다 시간적으로 전에 묘화된 샷에 대해서는 계산 처리해야 하는 TF 내의 샷으로 판단할 수 있기 때문에(S136), 샷 - TF 간 열 확산 계산 공정(S138)에서 각 TF로부터 Shoti으로의 전달열에 의한 온도 상승량(δTij’)을 열 확산 계산부(64)가 계산하고, 대표 온도(Ti)를 샷 온도 계산부(66)가 계산한다. 또한, TF 단위로 계산상 병합하여 계산한 온도 상승량은 계산의 대상이 되는 보정 구획이 커지기 때문에 샷 단위로 계산한 온도 상승량보다 커지는 경우가 있다. 도 10에서도 TFj -4로부터 Shoti으로의 전달열에 의한 온도 상승량은 Shoti - 12으로부터 Shoti으로의 전달열에 의한 온도 상승량보다 커져 있다.
이어서, 온도 상승량 판단부(80)는 당해 TF로부터 Shoti으로의 온도 상승량(δTij’)이 ε2보다 작은지를 판단한다(S140). δTij'이 ε2 이상이면 S136으로 되돌아온다. 한편 δTij'이 ε2보다 작으면, 묘화 스케줄 작성부(56)는 당해 TF가 계산의 대상으로 되어 있는 SF 내에서 마지막 계산 처리를 해야 하는 TF인지를 조사한다(S140).
S140에서 당해 TF가 마지막 계산 처리를 해야 하는 TF인 경우에는, 묘화 스케줄 작성부(56)는 온도 상승량(δTij’’)의 계산 처리를 해야 하는 SF가 있는지를 조사한다(S142). 계산 처리를 해야 하는 SF가 있는 경우에는, 샷 - SF 간 열 확산 계산 공정(S144)에서 열 확산 계산부(64)는 각 SF로부터 Shoti으로의 전달열에 의한 온도 상승량(δTij’’)을 계산하고, 샷 온도 계산부(66)는 온도 상승량(δTij’’)을 이용하여 대표 온도(Ti)를 계산한다. 이를 계산 처리해야 하는 SF 모두에 대해 행하여 대표 온도(Ti)를 확정시킨다(S188).
한편, S140에서 당해 TF가 마지막 계산 처리를 해야 하는 TF가 아닌 경우, 즉, 계산의 대상으로 되어 있는 SF 내에서 아직 계산 처리를 해야 하는 TF가 남아 있는 경우에는, S136과 S138에서 계산의 대상으로 되어 있는 SF 내에서 계산 처리를 해야 하는 TF 전체의 온도 상승량(δTij’)과 대표 온도(Ti)를 계산한다. 그리고, 계산의 대상으로 되어 있는 SF 내의 최종 TF에 대해 온도 상승량(δTij’)과 대표 온도(Ti)가 계산된 후(S140)에 S142으로 진행된다.
도 10을 예로 들면, TFj -4에서 TFj -12까지는 δTij' > ε2이기 때문에, 샷 - TF 간 열 확산 계산 공정(S138)에서 온도 상승량(δTij’)과 대표 온도(Ti)를 계산한다. TFj -13에서는 δTij' < ε2이기 때문에, SFk -7 및 SFk -7보다 시간적으로 전에 묘화된 샷에 대해서는 샷 - SF 간 열 확산 계산 공정(S144)에서 각 SF로부터 Shoti으로의 전달열에 의한 온도 상승량(δTij’’)과 대표 온도(Ti)를 계산한다. 또한, SF 단위로 계산상 병합하여 계산한 온도 상승량은 계산의 대상이 되는 보정 구획이 커지기 때문에 TF 단위로 계산한 온도 상승량보다 커지는 경우가 있다. 도 10에서도 SFk-7로부터 Shoti으로의 전달열에 의한 온도 상승량은 TFj - 13로부터 Shoti으로의 전달열에 의한 온도 상승량보다 커져 있다.
이후에는 제1 또는 제2 실시 형태와 동일하므로 생략한다.
본 실시 형태의 묘화 장치에 따르면, 온도 상승량에 기초하여 계산상의 병합을 행하기 때문에 온도 상승량이 특히 큰 샷, TF 혹은 SF라도 정밀도 좋게 계산을 하면서 계산량을 삭감시킬 수 있다.
이상, 본 실시 형태의 묘화 장치 및 묘화 방법에 따르면 계산량을 최적화하면서 레지스트 히팅에 의한 패턴의 치수 변화를 억제하는 묘화 장치 및 묘화 방법의 제공이 가능해진다.
실시 형태에서는 장치 구성 또는 검사 방법 등 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않은 부분 등에 대해서는 기재를 생략하였으나, 필요한 장치 구성 또는 검사 방법 등을 적절히 선택하여 이용할 수 있다. 그 외에 본 발명의 요소를 구비하며 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 방법은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명의 범위는 특허 청구의 범위 및 그 균등물의 범위에 의해 정의되는 것이다.

Claims (12)

  1. 패턴 속성 정보가 대응된 묘화 데이터를 보존하는 묘화 데이터 기억부와,
    상기 묘화 데이터를 상기 패턴 속성 정보가 대응된 샷 데이터로 분할하는 샷 분할부와,
    상기 패턴 속성 정보에 대응되어 전달열의 근사 계산 시에 계산상 병합할 보정 구획 영역을 판정하는 지표를 보존하는 지표 기억부와,
    상기 샷 데이터에 기초하여 묘화 스케줄을 작성하는 묘화 스케줄 작성부와,
    상기 묘화 스케줄 작성부에 의해 작성된 상기 묘화 스케줄과 상기 지표 기억부에 보존된 상기 지표에 기초하여, 묘화 대상의 상기 샷 데이터에 의해 묘화될 샷보다 전에 묘화되는 다른 샷으로부터의 전달열을 근사 계산하기 위한 근사 계산 방법을 결정하는 근사 계산 방법 결정부와,
    상기 근사 계산 방법 결정부에 의해 상기 결정된 근사 계산 방법에 기초하여, 상기 샷 데이터에 의해 묘화될 상기 샷보다 전에 묘화되는 상기 다른 샷으로부터의 상기 전달열에 의한 온도 상승량을 계산하는 열 확산 계산부와,
    상기 온도 상승량에 기초하여, 상기 샷 데이터에 의해 묘화될 상기 샷의 대표 온도를 구하는 샷 온도 계산부와,
    상기 대표 온도에 기초하여, 상기 샷 데이터에 의해 묘화될 상기 샷의 조사량을 변조하는 조사량 변조부와,
    변조된 조사량과 상기 묘화 스케줄에 기초하여 묘화를 행하는 묘화부
    를 구비하는 하전 입자빔 묘화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지표는, 상기 전달열의 근사 계산 시에 병합하지 않는 보정 구획 영역 수인, 하전 입자빔 묘화 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지표는, 상기 전달열의 근사 계산 시에 상기 보정 구획 영역의 병합을 행하지 않는 시간인, 하전 입자빔 묘화 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지표는, 상기 전달열의 근사 계산 시에 상기 보정 구획 영역의 병합 여부를 판정하는 상기 온도 상승량인, 하전 입자빔 묘화 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 샷 데이터에 의해 묘화될 상기 샷의 상기 조사량을 산출하여 조사량 맵을 작성하는 조사량 맵 작성부를 더 구비하는 하전 입자빔 묘화 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    분할된 상기 샷 데이터를 상기 보정 구획 영역에 할당하는 보정 구획별 샷 할당부를 더 구비하는 하전 입자빔 묘화 장치.
  7. 패턴 속성 정보가 대응된 묘화 데이터를 상기 패턴 속성 정보가 대응된 샷 데이터로 분할하고,
    상기 샷 데이터에 기초하여 묘화 스케줄을 작성하고,
    상기 작성된 묘화 스케줄과 상기 패턴 속성 정보에 대응되어 전달열의 근사 계산 시에 계산상 병합할 보정 구획 영역을 판정하는 지표에 기초하여, 묘화 대상의 상기 샷 데이터에 의해 묘화될 샷보다 전에 묘화되는 다른 샷으로부터의 전달열을 근사 계산하기 위한 근사 계산 방법을 결정하고,
    상기 근사 계산 방법에 기초하여, 상기 샷 데이터에 의해 묘화될 상기 샷보다 전에 묘화되는 상기 다른 샷으로부터의 상기 전달열에 의한 온도 상승량을 계산하고,
    상기 온도 상승량에 기초하여, 상기 샷 데이터에 의해 묘화될 상기 샷의 대표 온도를 계산하고,
    상기 대표 온도에 기초하여, 상기 샷 데이터에 의해 묘화될 상기 샷의 조사량을 변조하고,
    변조된 조사량과 상기 묘화 스케줄에 기초하여 묘화를 행하는
    하전 입자빔 묘화 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 지표는, 상기 전달열의 근사 계산 시에 병합하지 않는 보정 구획 영역 수인, 하전 입자빔 묘화 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 지표는, 상기 전달열의 근사 계산 시에 상기 보정 구획 영역의 병합을 행하지 않는 시간인, 하전 입자빔 묘화 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 지표는, 상기 전달열의 근사 계산 시에 상기 보정 구획 영역의 병합 여부를 판정하는 상기 온도 상승량인, 하전 입자빔 묘화 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 샷 데이터에 의해 묘화될 상기 샷의 조사량을 변조하기 전에 상기 조사량을 산출하여 조사량 맵을 작성하는,
    하전 입자빔 묘화 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    분할된 상기 샷 데이터를 상기 보정 구획 영역에 할당하는,
    하전 입자빔 묘화 방법.
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