KR20200120512A - 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법 - Google Patents

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

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Abstract

본 발명의 실시 형태는, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법에 관한 것이다.
실시 형태에 의한 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치는, 멀티 빔의 각 빔의 빔 전류, 또는 스테이지에 설치된 반사 마크로부터 반사하는 하전 입자의 강도에 기초하여, 상기 멀티 빔의 제1 빔 형상을 측정하는 측정부와, 상기 제1 빔 형상에 기초하여, 상기 멀티 빔의 축소율 및 회전각의 조정량을 산출하는 조정부와, 상기 조정량에 기초하는 빔 형상과 상기 제1 빔 형상과의 차분에 기초하여, 상기 멀티 빔의 각 빔의 위치 이탈량을 규정한 제1 보정 맵을 작성하는 보정 맵 작성부와, 묘화 데이터를 변환하여 각 빔의 조사량을 정의한 샷 데이터를 생성하고, 상기 제1 보정 맵에 기초하여 상기 샷 데이터에 정의된 각 빔의 조사량을 보정하는 묘화 데이터 처리부와, 상기 조정량에 기초하여 상기 멀티 빔의 축소율 및 회전각을 제어하는 제어부를 구비한다.

Description

멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법 {MULTI-CHARGED PARTICLE BEAM WRITING APPARATUS AND MULTI-CHARGED PARTICLE BEAM WRITING METHOD}
본 발명은, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법에 관한 것이다.
LSI의 고집적화에 수반하여, 반도체 디바이스에 요구되는 회로 선폭은 해마다 미세화되어 오고 있다. 반도체 디바이스에 원하는 회로 패턴을 형성하기 위해서는, 축소 투영형 노광 장치를 이용하여, 석영 상에 형성된 고정밀도의 원화 패턴(마스크, 혹은 특히 스테퍼 또는 스캐너에서 이용되는 것은 레티클이라고도 함)을 웨이퍼 상에 축소 전사하는 수법이 채용되어 있다. 고정밀도의 원화 패턴은, 전자 빔 묘화 장치에 의해 묘화되며, 소위, 전자 빔 리소그래피 기술이 이용되고 있다.
멀티 빔을 사용한 묘화 장치는, 1 개의 전자 빔으로 묘화하는 경우에 비하여, 한 번에 많은 빔을 조사할 수 있으므로, 스루풋을 대폭 향상시킬 수 있다. 멀티 빔 방식의 묘화 장치에서는, 예를 들면, 전자 총으로부터 방출된 전자 빔을 복수의 개구를 가진 애퍼처 부재를 통하여 멀티 빔을 형성하고, 각 빔의 블랭킹 제어를 행하고, 차폐되지 않은 각 빔이 광학계로 축소되어, 이동 가능한 스테이지 상에 재치된 기판에 조사된다.
멀티 빔 방식의 묘화 장치는, 빔을 편향하고 기판 상에서의 빔 조사 위치를 결정하는 주편향기 및 부편향기를 가진다. 주편향기로 멀티 빔 전체를 기판 상의 소정의 장소에 위치 결정하고, 부편향기로 빔 피치를 보충하도록 편향한다.
이러한 멀티 빔 방식의 묘화 장치에서는, 복수의 빔을 한 번에 조사하고, 애퍼처 부재의 동일한 개구 또는 상이한 개구를 통과하여 형성된 빔끼리를 연결하여, 원하는 도형 형상의 패턴을 묘화한다. 기판 상에 조사되는 멀티 빔 전체상의 형상(이하, 「빔 형상」이라고 기재하는 경우도 있음)이 묘화 도형의 연결 정밀도가 되어 나타나므로, 멀티 빔 전체상의 축소율(신축율) 또는 왜곡의 조정이 중요하였다.
빔 형상은, 온하는 빔을 순서대로 전환하여 스테이지 상의 반사 마크를 스캔하여 반사 전자를 검출하고, 각 빔의 위치를 산출함으로써 측정할 수 있다. 종래, 측정한 빔 형상에 기초하여, 렌즈의 여자(勵磁) 조정이나 빔 얼라이먼트에 의하여, 원하는 축소율, 회전각이 되도록 빔 조정을 행하고 있었다. 이 빔 조정으로는 보정할 수 없는 이상(理想) 형상으로부터의 이탈(2 차 이상의 왜곡 성분)은 보정 맵으로서 데이터 파일화된다.
그리고, 빔 형상이 이상(理想) 형상이 되도록, 보정 맵에 기초하여 도스량을 조정하여, 마스크 상에 패턴이 묘화된다. 그러나, 마스크에 묘화된 패턴을 측정, 해석하면, 이상 형상으로부터의 이탈(보정 잔여)이 존재하는 경우가 있었다.
묘화 결과로부터 얻어진 보정 잔여를 그대로 보정 맵에 추가한 경우, 도스 보정량이 커져서 묘화 시간이 길어져, 스루풋이 저하되는 경우가 있었다.
본 발명은, 조사량의 보정량을 억제하여, 스루풋을 향상시키면서 고정밀도로 묘화를 행할 수 있는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법을 제공한다.
본 발명의 일 태양에 의한 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치는, 복수의 개구가 형성되고, 상기 복수의 개구를 하전 입자 빔이 통과함으로써 멀티 빔을 형성하는 성형 애퍼처 어레이 부재와, 상기 멀티 빔 중, 각각 대응하는 빔의 온 오프를 전환하는 복수의 블랭커가 배치된 블랭킹 애퍼처 어레이 부재와, 상기 멀티 빔이 조사되는 기판을 재치하는 스테이지와, 상기 멀티 빔의 각 빔의 빔 전류, 또는 상기 스테이지에 설치된 반사 마크로부터 반사하는 하전 입자의 강도에 기초하여, 상기 멀티 빔의 제1 빔 형상을 측정하는 측정부와, 상기 측정부가 측정한 상기 제1 빔 형상에 기초하여, 상기 멀티 빔의 축소율 및 회전각의 조정량을 산출하는 조정부와, 상기 조정량에 기초하는 빔 형상과 상기 제1 빔 형상과의 차분에 기초하여, 상기 멀티 빔의 각 빔의 위치 이탈량을 구하고, 상기 위치 이탈량을 규정한 제1 보정 맵을 작성하는 보정 맵 작성부와, 묘화하는 도형 패턴의 정보가 정의된 묘화 데이터를 변환하고, 상기 멀티 빔의 각 빔의 조사량을 정의한 샷 데이터를 생성하고, 상기 제1 보정 맵에 기초하여 상기 샷 데이터에 정의된 각 빔의 조사량을 보정하는 묘화 데이터 처리부와, 상기 조정량에 기초하여 상기 멀티 빔의 축소율 및 회전각을 제어하는 제어부를 구비하는 것이다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 의한 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치의 개략도이다.
도 2는, 성형 애퍼처 어레이 부재의 모식도이다.
도 3은, 동 실시 형태에 의한 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법을 설명하는 플로우차트이다.
도 4는, 동 실시 형태에 따른 멀티 빔 검사용 애퍼처의 단면도이다.
도 5는, 반사 마크의 평면도이다.
도 6은, 빔 형상의 측정 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은, 이상적인 빔 형상과, 측정된 빔 형상의 예를 나타내는 도면이다.
도 8은, 축소율 및 회전각을 조정한 빔 형상의 예를 나타내는 도면이다.
도 9는, 축소율 및 회전각에 의한 빔 형상 보정 부분과, 도스량에 의한 빔 형상 보정 부분을 도시하는 도면이다.
도 10은, 축소율 및 회전각의 조정 방법을 설명하는 플로우차트이다.
도 11(a), 도 11(b), 도 11(c)은, 축소율 및 회전각을 조정한 빔 형상의 예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 실시 형태에서는, 하전 입자 빔의 일예로서, 전자 빔을 이용한 구성에 대하여 설명한다. 단, 하전 입자 빔은 전자 빔에 한정되는 것이 아니며, 이온 빔 등이여도 된다.
도 1은, 본 실시 형태에 있어서의 묘화 장치의 구성을 나타내는 개념도이다. 도 1에서, 묘화 장치는, 묘화부(1)와 제어부(100)를 구비하고 있다. 묘화 장치는, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치의 일예이다. 묘화부(1)는, 경통(2)과 묘화실(20)을 구비하고 있다. 경통(2) 내에는, 전자 총(4), 조명 렌즈(6), 성형 애퍼처 어레이 부재(8), 블랭킹 애퍼처 어레이 부재(10), 축소 렌즈(12), 제한 애퍼처 부재(14), 대물 렌즈(15), 코일(16), 편향기(17)가 배치되어 있다.
묘화실(20) 내에는, XY 스테이지(22) 및 검출기(26)가 배치된다. XY 스테이지(22) 상에는, 묘화 대상이 되는 기판(70)이 배치된다. 기판(70)에는, 반도체 장치를 제조할 때의 노광용 마스크, 혹은, 반도체 장치가 제조되는 반도체 기판(실리콘 웨이퍼) 등이 포함된다. 또한, 기판(70)에는, 레지스트가 도포된, 아직 아무것도 묘화되어 있지 않은 마스크 블랭크스가 포함된다.
XY 스테이지(22) 상에는, XY 스테이지(22)의 위치 측정용의 미러(24)가 배치된다. 또한, XY 스테이지(22) 상에는, 빔 칼리브레이션용의 반사 마크(M)가 설치되어 있다. 반사 마크(M)는, 전자 빔으로 주사함으로써 위치를 검출하기 쉽도록, 예를 들면, 십자형의 형상이 되어 있다(도 5 참조). 검출기(26)는, 반사 마크(M)의 십자를 전자 빔으로 주사할 때에, 반사 마크(M)로부터의 반사 전자를 검출한다. 반사 마크(M)는 복수 설치되어 있어도 된다.
XY 스테이지(22)에는, 기판(70)이 재치되는 위치와는 상이한 위치에, 멀티 빔 검사용 애퍼처(40)(이하, 「검사 애퍼처(40)」라고 기재함) 및 전류 검출기(50)를 가지는 검사 장치가 배치되어 있다. 검사 애퍼처(40)는, 조정 기구(도시 생략)에 의해 높이를 조정 가능하게 되어 있다. 검사 애퍼처(40)는, 기판(70)과 같은 높이 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
검사 장치는, XY 스테이지(22)에 1 개 설치되어 있으나, 배치·배선 스페이스에 여유가 있는 경우에는 2 개 이상 설치되어 있어도 된다.
제어부(100)는, 제어 계산기(110), 편향 제어 회로(130), 코일 제어 회로(132), 렌즈 제어 회로(133), 검출 앰프(134), 스테이지 위치 검출기(135) 및 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(140, 142)를 가지고 있다.
편향 제어 회로(130), 코일 제어 회로(132), 렌즈 제어 회로(133), 검출 앰프(134), 스테이지 위치 검출기(135) 및 기억 장치(140, 142)는, 버스를 통하여 제어 계산기(110)에 접속되어 있다. 기억 장치(140)에는, 묘화 데이터가 외부로부터 입력되어 저장되어 있다. 묘화 데이터에는, 통상, 묘화하는 도형 패턴의 정보가 정의된다. 기억 장치(142)에는, 멀티 빔의 각 빔의 위치 이탈량을 규정한 보정 맵이 저장되어 있다. 보정 맵에 대해서는 후술한다.
코일 제어 회로(132)에는, 코일(16)이 접속되어 있다. 렌즈 제어 회로(133)에는, 대물 렌즈(15)가 접속되어 있다.
제어 계산기(110)는, 묘화 데이터 처리부(111), 묘화 제어부(112), 빔 형상 측정부(113), 축소율·회전각 조정부(114) 및 보정 맵 작성부(115)를 구비한다. 제어 계산기(110)의 각 부의 기능은, 하드웨어로 실현되어도 되고, 소프트웨어로 실현되어도 된다. 소프트웨어로 구성하는 경우에는, 제어 계산기(110)의 적어도 일부의 기능을 실현하는 프로그램을 기록 매체에 수납하고, 전기 회로를 포함한 컴퓨터에 읽어들이게 하여 실행시켜도 된다. 기록 매체는, 자기 디스크 또는 광 디스크 등의 착탈 가능한 것에 한정되지 않고, 하드 디스크 장치 또는 메모리 등의 고정형의 기록 매체여도 된다.
도 2는, 성형 애퍼처 어레이 부재(8)의 구성을 나타내는 개념도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 성형 애퍼처 어레이 부재(8)에는, 세로(y 방향) m 열Х가로(x 방향) n 열(m, n≥2)의 개구(80)가 소정의 배열 피치로, 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 각 개구(80)는, 모두 같은 치수 형상의 직사각형으로 형성된다. 각 개구(80)는, 같은 지름의 원형이여도 상관없다.
전자 총(4)으로부터 방출된 전자 빔(30)은, 조명 렌즈(6)에 의해 거의 수직으로 성형 애퍼처 어레이 부재(8) 전체를 조명한다. 전자 빔(30)은, 성형 애퍼처 어레이 부재(8)의 모든 개구(80)가 포함되는 영역을 조명한다. 이들 복수의 개구(80)를 전자 빔(30)의 일부가 각각 통과함으로써, 도 1에 도시한 바와 같은 멀티 빔(30a 내지 30e)이 형성되게 된다.
블랭킹 애퍼처 어레이 부재(10)에는, 도 2에 도시한 성형 애퍼처 어레이 부재(8)의 각 개구(80)에 대응하는 위치에 멀티 빔의 각 빔이 통과하는 통과 홀(개구)이 형성되어 있다. 각 통과 홀의 근방에는, 빔을 편향하는 블랭킹 편향용의 전극(블랭커：블랭킹 편향기)이 배치되어 있다.
각 통과 홀을 통과하는 멀티 빔(30a 내지 30e)의 각각은, 각각 독립적으로, 블랭커로부터 인가되는 전압에 의해 편향된다. 이 편향에 의해 블랭킹 제어가 행해진다. 이와 같이, 복수의 블랭커가, 성형 애퍼처 어레이 부재(8)의 복수의 개구(80)를 통과한 멀티 빔 중, 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행한다.
블랭킹 애퍼처 어레이 부재(10)를 통과한 멀티 빔(30a 내지 30e)은, 축소 렌즈(12)에 의하여, 각각의 빔 사이즈와 배열 피치가 축소되어, 제한 애퍼처 부재(14)에 형성된 중심의 개구를 향해 나아간다. 블랭킹 애퍼처 어레이 부재(10)의 블랭커에 의해 편향된 전자 빔은, 그 궤도가 변위하고, 제한 애퍼처 부재(14)의 중심의 개구로부터 위치가 이탈되어, 제한 애퍼처 부재(14)에 의해 차폐된다. 한편, 블랭킹 애퍼처 어레이 부재(10)의 블랭커에 의해 편향되지 않은 전자 빔은, 제한 애퍼처 부재(14)의 중심의 개구를 통과한다.
제한 애퍼처 부재(14)는, 블랭킹 애퍼처 어레이 부재(10)의 블랭커에 의해 빔 OFF의 상태가 되도록 편향된 각 전자 빔을 차폐한다. 그리고, 빔 ON이 되고 나서 빔 OFF가 될 때까지 제한 애퍼처 부재(14)를 통과한 빔이, 1 회분의 샷의 전자 빔이 된다.
제한 애퍼처 부재(14)를 통과한 멀티 빔(30a 내지 30e)은, 코일(16)에 의해 얼라이먼트 조정되고, 대물 렌즈(15)에 의해 초점이 조정되어, 기판(70) 상에서 원하는 축소율의 패턴상이 된다. 편향기(17)는, 제한 애퍼처 부재(14)를 통과한 각 전자 빔(멀티 빔 전체)을 동일 방향으로 한꺼번에 편향하고, 기판(70) 상의 묘화 위치(조사 위치)에 조사한다.
XY 스테이지(22)가 연속 이동하고 있을 때, 빔의 묘화 위치(조사 위치)가 XY 스테이지(22)의 이동에 추종하도록 편향기(17)에 의해 트랙킹 제어된다. XY 스테이지(22)의 위치는, 스테이지 위치 검출기(135)로부터 XY 스테이지(22) 상의 미러(24)를 향해 레이저를 조사하고, 그 반사광을 이용하여 측정된다.
한 번에 조사되는 멀티 빔은, 이상적으로는 성형 애퍼처 어레이 부재(8)의 복수의 개구(80)의 배열 피치에 상술한 원하는 축소율을 곱한 피치로 배열되게 된다. 이 묘화 장치는, 샷 빔을 연속하여 순서대로 조사해가는 래스터 스캔 방식으로 묘화 동작을 행하고, 원하는 패턴을 묘화할 때, 패턴에 따라 필요한 빔이 블랭킹 제어에 의해 빔 ON으로 제어된다.
제어 계산기(110)의 묘화 데이터 처리부(111)는, 기억 장치(140)로부터 묘화 데이터를 읽어내어, 복수 단의 데이터 변환을 행하고, 샷 데이터를 생성한다. 샷 데이터에는, 기판(70)의 묘화면을 예를 들면, 빔 사이즈로 격자 형상의 복수의 조사 영역으로 분할한 각 조사 영역으로의 조사 유무 및 조사량(조사 시간) 등이 정의된다.
묘화 제어부(112)는, 샷 데이터 및 스테이지 위치 정보에 기초하여, 편향 제어 회로(130)로 제어 신호를 출력한다. 편향 제어 회로(130)는, 제어 신호에 기초하여, 블랭킹 애퍼처 어레이 부재(10)의 각 블랭커의 인가 전압을 제어한다. 또한, 편향 제어 회로(130)는, XY 스테이지(22)의 이동에 추종하도록 빔 편향하기 위한 편향량 데이터(트랙킹 편향 데이터)를 연산한다. 이 편향량 데이터에 따른 트랙킹 편향 전압이 편향기(17)로 인가된다.
멀티 빔 방식의 묘화 장치에서는, 묘화 대상의 기판(70)에, 성형 애퍼처 어레이 부재(8)의 복수의 개구(80)의 배열 피치에 소정의 축소율을 곱한 피치로 배열된 다수의 빔을 한 번에 조사하고, 빔끼리를 연결하여 빔 피치를 보충함으로써, 원하는 도형 형상의 패턴을 묘화한다. 그 때문에, 기판(70) 상에 조사되는 멀티 빔 전체상의 형상(빔 형상)이 원하는 형상(예를 들면, 정사각형)이 되도록, 축소율, 회전각, 왜곡을 조정할 필요가 있다.
본 실시 형태에서는, 축소율, 회전각, 왜곡의 조정에 의해 빔 형상을 원하는 형상으로 보정하여 묘화를 행한다. 본 실시 형태에 따른 묘화 방법을 도 3에 도시한 플로우차트에 따라 설명한다.
우선, 묘화 장치 내에서 빔 형상을 측정한다(스텝 S1). 빔 형상은, 검사 애퍼처(40) 및 전류 검출기(50)를 가지는 검사 장치를 이용하여 측정해도 되고, 반사 마크(M)를 이용하여 측정해도 된다.
도 4에 도시한 바와 같이, 검사 장치의 검사 애퍼처(40)는, 전자 빔이 1 개만 통과하도록 제한하는 것이다. 검사 애퍼처(40)는 예를 들면, 원형의 평면 형상을 이루고, 중심 축을 따라 1 개의 빔이 통과하는 관통 홀(42)이 형성되어 있다.
관통 홀(42)을 통과한 전자 빔(B)은, 전류 검출기(50)에 입사하고, 빔 전류가 검출된다. 전류 검출기(50)에는, 예를 들면, SSD(반도체 검출기(solid-state　detector))를 이용할 수 있다. 전류 검출기(50)에 의한 검출 결과는 제어 계산기(110)에 통지된다.
빔 형상 측정부(113)는, 멀티 빔으로 검사 애퍼처(40)를 스캔하여 얻어지는 각 빔의 빔 전류 검출 결과를 이용하여 빔 형상을 측정한다.
반사 마크(M)는 예를 들면, 도 5에 도시한 바와 같은 십자 형상이며, 편향기(17)로 빔을 전후 좌우(x 방향 및 y 방향)로 편향하고, 반사 마크(M)의 십자를 주사하고, 반사 전자를 검출기(26)로 검출하고, 검출 앰프(134)로 증폭하여 디지털 데이터로 변환한 후, 측정 데이터를 제어 계산기(110)로 출력한다. 빔 형상 측정부(113)는, 측정된 반사 전자를 시계열로 배열한 프로파일(반사 전자의 강도의 변화)과, 그 때의 스테이지 위치로부터 빔의 위치를 계산한다.
빔 형상을 측정하는 경우에는, 특정의 빔만 온하고, 빔 사이즈의 설계값에 기초하여, 온 빔의 직하로 반사 마크(M)를 이동하고, 반사 마크(M)의 십자를 주사하여 빔 위치를 계산한다. 예를 들면, 도 6에 도시한 바와 같이, 성형 애퍼처 어레이 부재(8)의 중심에 대응하는 빔 및 네 귀퉁이에 대응하는 빔과 같이, 온하는 빔을 순서대로 전환하고, 각 빔의 위치가 계산되어, 빔 형상이 구해진다.
예를 들면, 도 7에 도시한 바와 같은 제1 빔 형상(210)이 측정된다. 이 제1 빔 형상(210)을 이상 형상(200)으로 보정하기 위해서는, 축소율 및 회전각(1 차 성분)과, 그 이외의 왜곡 성분(2 차 이상의 성분)을 조정할 필요가 있다.
축소율·회전각 조정부(114)가, 축소율 및 회전각(1 차 성분)의 조정량을 산출한다(스텝 S2). 예를 들면, 도 8, 도 9에 도시한 바와 같이, 축소율 및 회전각을 조정함으로써 이상 형상(200)이 되는 제2 빔 형상(220)을 구하고, 제2 빔 형상(220)을 이상 형상(200)으로 하기 위한 조정량을 산출한다. 조정량은, 예를 들면, 렌즈의 여자 또는 비점 보정량이다. 예를 들면, 이상 형상(200)이 정사각형인 경우, 제2 빔 형상(220)은, 제1 빔 형상(210)에 내접하는 정사각형이다.
축소율 및 회전각(1 차 성분)의 조정으로는 보정할 수 없는 왜곡 성분(2 차 이상의 성분)은, 멀티 빔의 각 빔의 도스량(조사량)을 조정함으로써 보정한다. 보정 맵 작성부(115)는, 왜곡 성분(2 차 이상의 성분)에 의한 각 빔의 위치 이탈량을 맵 형식으로 규정한 보정 맵(제1 보정 맵)을 작성한다(스텝 S3). 보정 맵은 기억 장치(142)에 저장된다.
예를 들면, 도 8, 도 9에 도시한 바와 같이, 제1 빔 형상(210)과 제2 빔 형상(220)과의 차분에 상당하는 각 빔의 위치 이탈량을 구한다.
스텝 S2에서 구한 조정량을 묘화 장치로 설정하고, 스텝 S3에서 작성한 보정 맵을 이용하여 조사량을 보정하여, 기판(70)에 평가 패턴을 묘화한다(스텝 S4). 묘화 데이터 처리부(111)가, 기억 장치(140)로부터 평가 패턴용의 묘화 데이터를 읽어내어 복수 단의 데이터 변환을 행하고, 보정 맵에 기초하여 각 빔의 조사량을 보정하여 샷 데이터를 생성한다. 묘화부(1)는, 이 샷 데이터에 기초하여, 기판(70)에 평가 패턴을 묘화한다.
평가 패턴의 묘화 후, 현상, 에칭 등의 처리를 행하고, 기판(70) 상에 형성된 평가 패턴을 해석하여, 빔 형상을 측정한다(스텝 S5).
묘화 결과로부터 얻어진 빔 형상에, 이상 형상으로부터의 이탈(보정 잔여)이 있는 경우(스텝 S6_Yes), 묘화 결과로부터 얻어진 빔 형상과 이상 형상을 비교하고, 스텝 S2와 마찬가지로, 축소율·회전각 조정부(114)가, 축소율 및 회전각(1 차 성분)을 재조정하여, 재조정량을 산출한다(스텝 S7). 또한, 보정 맵 작성부(115)가, 왜곡 성분(2 차 이상의 성분)에 의한 각 빔의 위치 이탈량을 산출하고, 보정 맵에 가산하여 갱신하여, 제2 보정 맵을 작성한다(스텝 S8).
그 후, 스텝 S2 및 S7에서 구한 조정량을 묘화 장치로 설정하고, 스텝 S8에서 갱신한 보정 맵(제2 보정 맵)을 이용하여 조사량을 보정하고, 기판(70)에 제품 패턴을 묘화한다(스텝 S9).
보정 맵에 기초하는 조사량의 보정량이 작아지도록, 스텝 S2 및 S7에서 축소율·회전각의 조정량을 구해도 된다. 예를 들면, 도 10에 도시한 플로우차트와 같이, 축소율 또는 회전각의 조정량(재조정량)을 변경하고, 보정 맵 작성부(115)가, 조정량이 상이한 N 개(N는 2 이상의 정수)의 보정 맵을 작성한다(스텝 S71, S72). 제품 패턴의 묘화 데이터로부터 샷 데이터를 작성하고, N 개의 보정 맵의 각각에 기초하여 조사량을 보정한다. 조사량의 보정량이 최소가 되는 보정 맵에 대응하는 축소율 및 회전각의 조건을 선택한다(스텝 S72, S73).
예를 들면, 도 11(a), 도 11(b), 도 11(c)에 도시한 바와 같이, 축소율 및 회전각의 조정량의 조건이 상이한 제2 빔 형상(220A 내지 220C)을 구한다. 제2 빔 형상(220A 내지 220C)은, 각각, 이상 형상(200)이 되기 위한 축소율 및 회전각의 조정량의 조건이 상이하다. 묘화 장치로 측정된 제1 빔 형상(210), 또는 평가 패턴의 묘화 결과로부터 얻어진 빔 형상과, 제2 빔 형상(220A 내지 220C)과의 차분으로부터, 각 조건에 대응하는 보정 맵을 작성한다. 제품 패턴의 묘화 데이터로부터 샷 데이터를 작성하고, 샷 데이터에 정의된 조사량을, 각 보정 맵에 기초하여 보정한다. 조사량의 보정량이 최소가 되는 보정 맵에 대응하는 조건을 선택한다. 예를 들면, 조사량의 보정량이 최소가 되는 제2 빔 형상(220B)에 대응하는 축소율 및 회전각의 조건을 선택한다.
이와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 평가 패턴의 묘화 결과로부터 얻어진 빔 형상과 이상 형상과의 오차(보정 잔여) 중, 축소율 및 회전각의 조정으로 보정 가능한 1 차 성분은 축소율 및 회전각으로 보정하고, 그 이외의 2 차 이상의 왜곡은 조사량 보정으로 대응하여, 보정 맵을 갱신한다. 묘화 결과로부터 얻어진 보정 잔여를 그대로 보정 맵에 추가하는 경우와 비교하여, 보정 조사량을 억제할 수 있으므로, 스루풋을 향상시키면서, 패턴을 고정밀도로 묘화할 수 있다.
또한, 보정 조사량이 작아지도록 축소율 및 회전각을 조정함으로써, 스루풋의 추가적인 향상을 도모할 수 있다.
상기 실시 형태에 있어서, 축소율 또는 회전각의 조정은, 묘화 처리 중에 정전 렌즈를 조정함으로써 행해도 되고, 묘화 처리를 행하고 있지 않은 동안에, 전자기 렌즈의 여자를 조정함으로써 행해도 된다.
상기 실시 형태에서는, 멀티 빔의 빔 형상을 측정하는 측정부로서, 검사 애퍼처(40) 및 전류 검출기(50)를 가지는 검사 장치와, 반사 마크(M)로부터의 반사 전자를 검출하는 검출기(26)가 설치되어 있는 구성에 대하여 설명했으나, 어느 한 쪽만이 설치된 구성으로 해도 된다.
묘화 대상의 기판(70)에 도포되어 있는 레지스트 종에 따라, 보정 맵을 조정해도 된다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태 그대로 한정되는 것은 아니며, 실시 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에 개시되어 있는 복수의 구성 요소의 적절한 조합에 의하여, 다양한 발명을 형성할 수 있다. 예를 들면, 실시 형태에 나타나는 전체 구성 요소로부터 몇 가지 구성 요소를 삭제해도 된다. 또한, 상이한 실시 형태에 걸친 구성 요소를 적절히 조합해도 된다.

Claims (12)

  1. 복수의 개구가 형성되고, 상기 복수의 개구를 하전 입자 빔이 통과함으로써 멀티 빔을 형성하는 성형 애퍼처 어레이 부재와,
    상기 멀티 빔 중, 각각 대응하는 빔의 온 오프를 전환하는 복수의 블랭커가 배치된 블랭킹 애퍼처 어레이 부재와,
    상기 멀티 빔이 조사되는 기판을 재치하는 스테이지와,
    상기 멀티 빔의 각 빔의 빔 전류, 또는 상기 스테이지에 설치된 반사 마크로부터 반사하는 하전 입자의 강도에 기초하여, 상기 멀티 빔의 제1 빔 형상을 측정하는 측정부와,
    상기 측정부가 측정한 상기 제1 빔 형상에 기초하여, 상기 멀티 빔의 축소율 및 회전각의 조정량을 산출하는 조정부와,
    상기 조정량에 기초하는 빔 형상과 상기 제1 빔 형상과의 차분에 기초하여, 상기 멀티 빔의 각 빔의 위치 이탈량을 구하고, 상기 위치 이탈량을 규정한 제1 보정 맵을 작성하는 보정 맵 작성부와,
    묘화하는 도형 패턴의 정보가 정의된 묘화 데이터를 변환하고, 상기 멀티 빔의 각 빔의 조사량을 정의한 샷 데이터를 생성하고, 상기 제1 보정 맵에 기초하여 상기 샷 데이터에 정의된 각 빔의 조사량을 보정하는 묘화 데이터 처리부와,
    상기 조정량에 기초하여 상기 멀티 빔의 축소율 및 회전각을 제어하는 제어부
    를 구비하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조정량의 조건을 바꾸어 복수의 제1 보정 맵을 작성하고,
    상기 복수의 제1 보정 맵 중, 조사량의 보정량이 최소가 되는 제1 보정 맵에 대응하는 조정량의 조건을 선택하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조정량에 기초하여 상기 멀티 빔의 축소율 및 회전각을 조정하고, 상기 제1 보정 맵에 기초하여 멀티 빔의 각 빔의 조사량을 보정하여 상기 기판에 묘화한 평가 패턴의 묘화 결과로부터 멀티 빔의 제2 빔 형상이 측정되고, 상기 조정부가 이 제2 빔 형상에 기초하여 상기 멀티 빔의 축소율 및 회전각을 재조정하고,
    상기 보정 맵 작성부가, 상기 제2 빔 형상과, 재조정한 축소율 및 회전각에 기초하는 빔 형상과의 차분을 이용하여 상기 멀티 빔의 각 빔의 위치 이탈량을 구하고, 이 위치 이탈량을 상기 제1 보정 맵에 가산하여 제2 보정 맵을 작성하고,
    상기 묘화 데이터 처리부가, 상기 제2 보정 맵에 기초하여, 상기 샷 데이터에 정의된 각 빔의 조사량을 보정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 조정량에 기초하여 상기 멀티 빔의 축소율 및 회전각을 조정하고, 상기 제1 보정 맵에 기초하여 멀티 빔의 각 빔의 조사량을 보정하여 상기 기판에 묘화한 평가 패턴의 묘화 결과로부터 멀티 빔의 제2 빔 형상이 측정되고, 상기 조정부가 이 제2 빔 형상에 기초하여 상기 멀티 빔의 축소율 및 회전각을 재조정하고,
    상기 보정 맵 작성부가, 상기 제2 빔 형상과, 재조정한 축소율 및 회전각에 기초하는 빔 형상과의 차분을 이용하여 상기 멀티 빔의 각 빔의 위치 이탈량을 구하고, 이 위치 이탈량을 상기 제1 보정 맵에 가산하여 제2 보정 맵을 작성하고,
    상기 묘화 데이터 처리부가, 상기 제2 보정 맵에 기초하여, 상기 샷 데이터에 정의된 각 빔의 조사량을 보정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    축소율 및 회전각의 재조정량의 조건을 바꾸어 복수의 제2 보정 맵을 작성하고,
    상기 복수의 제2 보정 맵 중, 상기 묘화 데이터 처리부에 의한 조사량의 보정량이 최소가 되는 제2 보정 맵에 대응하는 재조정량의 조건을 선택하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    축소율 및 회전각의 재조정량의 조건을 바꾸어 복수의 제2 보정 맵을 작성하고,
    상기 복수의 제2 보정 맵 중, 상기 묘화 데이터 처리부에 의한 조사량의 보정량이 최소가 되는 제2 보정 맵에 대응하는 재조정량의 조건을 선택하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  7. 하전 입자 빔을 방출하는 공정과,
    성형 애퍼처 어레이 부재의 복수의 개구를 상기 하전 입자 빔이 통과함으로써, 멀티 빔을 형성하는 공정과,
    복수의 블랭커를 이용하여, 상기 멀티 빔 중, 각각 대응하는 빔의 온 오프를 전환하는 공정과,
    상기 멀티 빔의 각 빔의 빔 전류, 또는 기판을 재치하는 스테이지에 설치된 반사 마크로부터 반사하는 하전 입자의 강도에 기초하여, 상기 멀티 빔의 제1 빔 형상을 측정하는 공정과,
    상기 제1 빔 형상의 측정 결과에 기초하여, 상기 멀티 빔의 축소율 및 회전각의 조정량을 산출하는 공정과,
    상기 조정량에 기초하는 빔 형상과 상기 제1 빔 형상의 측정 결과와의 차분에 기초하여, 상기 멀티 빔의 각 빔의 위치 이탈량을 구하고, 상기 위치 이탈량을 규정한 제1 보정 맵을 작성하는 공정과,
    묘화하는 도형 패턴의 정보가 정의된 묘화 데이터를 변환하고, 상기 멀티 빔의 각 빔의 조사량을 정의한 샷 데이터를 생성하고, 상기 제1 보정 맵에 기초하여 상기 샷 데이터에 정의된 각 빔의 조사량을 보정하는 공정과,
    상기 조정량에 기초하여 상기 멀티 빔의 축소율 및 회전각을 제어하는 공정
    을 구비하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 조정량의 조건을 바꾸어 복수의 제1 보정 맵을 작성하고,
    상기 복수의 제1 보정 맵 중, 조사량의 보정량이 최소가 되는 제1 보정 맵에 대응하는 조정량의 조건을 선택하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 조정량에 기초하여 상기 멀티 빔의 축소율 및 회전각을 조정하고, 상기 제1 보정 맵에 기초하여 멀티 빔의 각 빔의 조사량을 보정하여 상기 기판에 묘화한 평가 패턴의 묘화 결과로부터 멀티 빔의 제2 빔 형상이 측정되고, 이 제2 빔 형상에 기초하여 상기 멀티 빔의 축소율 및 회전각이 재조정되고,
    상기 제2 빔 형상과, 재조정한 축소율 및 회전각에 기초하는 빔 형상과의 차분을 이용하여 상기 멀티 빔의 각 빔의 위치 이탈량을 구하고, 이 위치 이탈량을 상기 제1 보정 맵에 가산하여 제2 보정 맵을 작성하고,
    상기 제2 보정 맵에 기초하여, 상기 샷 데이터에 정의된 각 빔의 조사량을 보정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 조정량에 기초하여 상기 멀티 빔의 축소율 및 회전각을 조정하고, 상기 제1 보정 맵에 기초하여 멀티 빔의 각 빔의 조사량을 보정하여 상기 기판에 묘화한 평가 패턴의 묘화 결과로부터 멀티 빔의 제2 빔 형상이 측정되고, 이 제2 빔 형상에 기초하여 상기 멀티 빔의 축소율 및 회전각이 재조정되고,
    상기 제2 빔 형상과, 재조정한 축소율 및 회전각에 기초하는 빔 형상과의 차분을 이용하여 상기 멀티 빔의 각 빔의 위치 이탈량을 구하고, 이 위치 이탈량을 상기 제1 보정 맵에 가산하여 제2 보정 맵을 작성하고,
    상기 제2 보정 맵에 기초하여, 상기 샷 데이터에 정의된 각 빔의 조사량을 보정하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    축소율 및 회전각의 재조정량의 조건을 바꾸어 복수의 제2 보정 맵을 작성하고,
    상기 복수의 제2 보정 맵 중, 조사량의 보정량이 최소가 되는 제2 보정 맵에 대응하는 재조정량의 조건을 선택하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    축소율 및 회전각의 재조정량의 조건을 바꾸어 복수의 제2 보정 맵을 작성하고,
    상기 복수의 제2 보정 맵 중, 조사량의 보정량이 최소가 되는 제2 보정 맵에 대응하는 재조정량의 조건을 선택하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법.
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