KR20220047651A - 하전 입자 빔 묘화 장치, 하전 입자 빔 묘화 방법 및 기록 매체 - Google Patents

하전 입자 빔 묘화 장치, 하전 입자 빔 묘화 방법 및 기록 매체 Download PDF

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Abstract

드리프트량의 계산값과 실제의 드리프트량과의 차를 저감시킨다. 본 발명의 일 태양에 의한 하전 입자 빔 묘화 장치는, 스테이지에 재치된 기판에 대한 상기 하전 입자 빔의 조사 위치를 조정하는 편향기와, 묘화 데이터로부터, 샷마다의 샷 위치 및 빔 온·오프 시간을 포함하는 샷 데이터를 생성하는 샷 데이터 생성부와, 생성된 복수의 상기 샷 데이터를 참조하고, 상기 기판에 조사되는 상기 하전 입자 빔의 조사 위치의 드리프트량을 산출하고, 해당 드리프트량에 기초하여 조사 위치 이탈을 보정하는 보정 정보를 생성하는 드리프트 보정부와, 상기 샷 데이터 및 상기 보정 정보에 기초하여 상기 편향기에 의한 편향량을 제어하는 편향 제어부와, 묘화 처리 중, 상기 스테이지 상의 상기 기판과는 상이한 위치에, 미리 구한 조사량으로 상기 하전 입자 빔을 조사하는 더미 조사의 실행을 지시하는 더미 조사 지시부를 구비한다.

Description

하전 입자 빔 묘화 장치, 하전 입자 빔 묘화 방법 및 기록 매체
본 발명은, 하전 입자 빔 묘화 장치, 하전 입자 빔 묘화 방법 및 기록 매체에 관한 것이다.
LSI의 고집적화에 수반하여, 반도체 디바이스에 요구되는 회로 선 폭은 해마다 미세화되어 있다. 반도체 디바이스에 원하는 회로 패턴을 형성하기 위하여서는, 축소 투영형 노광 장치를 이용하여, 석영 상에 형성된 고정밀도의 원화 패턴(마스크, 혹은 특히 스테퍼 또는 스캐너로 이용되는 것은 레티클이라고도 함)을 웨이퍼 상에 축소 전사하는 수법이 채용되어 있다. 고정밀도의 원화 패턴은, 전자 빔 묘화 장치에 의하여 묘화되며, 소위, 전자 빔 리소그래피 기술이 이용되어 있다.
전자 빔 묘화 장치에서는, 다양한 요인에 의하여, 묘화 중에 전자 빔의 조사 위치가 시간 경과와 함께 시프트하는 빔 드리프트라고 불리는 현상이 발생할 수 있다. 예를 들면, 묘화 장치의 편향 전극 등의 조사계에 컨테미네이션이 부착되고, 묘화 대상 기판으로부터의 산란 전자에 의하여 컨테미네이션이 대전함으로써 빔 드리프트가 발생된다. 이 빔 드리프트를 캔슬하기 위하여, 드리프트 보정이 행해진다.
예를 들면, 특허 문헌 1에는, 샷마다의 빔 전류량과, 빔 조사 위치와, 빔의 온·오프 시간을 파라미터로 한 보정 계산식으로부터 드리프트량을 산출하고, 편향기에 의한 편향량을 보정하는 수법이 개시되어 있다. 그러나, 편향기 표면의 전하 축적량을 1 샷마다 계산하고 있으므로, 샷 수의 증가에 수반하여 계산량이 많아진다.
또한, 이러한 종래의 수법에서는, 고정밀의 드리프트 보정을 실현하기 위하여, 빔의 조사 정보를 정확하게 알 필요가 있다. 실제의 묘화 처리에서는, 데이터 전송 대기 또는 묘화 일시 정지 동작 등에 의하여, 예기치 못한 묘화 중단 동작이 발생하는 경우가 있으나, 보정 계산에 있어서 묘화의 중단은 고려되어 있지 않았다. 그 때문에, 계산한 드리프트량과 실제의 드리프트량과의 오차는, 시간 경과에 수반하여 서서히 누적되어 가며 확대되어, 묘화 정밀도에 영향을 주는 경우가 있었다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 공보 제4439038호
특허 문헌 2 : 일본 특허 공개 공보 S60-085519호
특허 문헌 3 : 일본 특허 공개 공보 제2010-267909호
특허 문헌 4 : 일본 특허 공개 공보 H09-045602호
특허 문헌 5 : 일본 등록 특허 공보 제2956628호
특허 문헌 6 : 일본 특허 공개 공보 H05-304080호
특허 문헌 7 : 일본 특허 공개 공보 제2001-319853호
본 발명은, 드리프트량의 계산값과 실제의 드리프트량과의 차를 저감시킬 수 있는 하전 입자 빔 묘화 장치, 하전 입자 빔 묘화 방법 및 하전 입자 빔 묘화용 프로그램을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 일 태양에 의한 하전 입자 빔 묘화 장치는, 하전 입자 빔을 방출하는 방출부와, 스테이지에 재치된 기판에 대한 상기 하전 입자 빔의 조사 위치를 조정하는 편향기와, 묘화 데이터로부터, 샷마다의 샷 위치 및 빔 온·오프 시간을 포함하는 샷 데이터를 생성하는 샷 데이터 생성부와, 생성된 복수의 상기 샷 데이터를 참조하여, 복수 샷의 샷 위치 및 빔 온·오프 시간에 기초하여, 상기 기판에 조사되는 상기 하전 입자 빔의 조사 위치의 드리프트량을 산출하고, 해당 드리프트량에 기초하여 조사 위치 이탈을 보정하는 보정 정보를 생성하는 드리프트 보정부와, 상기 샷 데이터 및 상기 보정 정보에 기초하여 상기 편향기에 의한 편향량을 제어하는 편향 제어부와, 묘화 처리 중, 상기 스테이지 상의 상기 기판과는 상이한 위치에, 미리 구한 조사량으로 상기 하전 입자 빔을 조사하는 더미 조사의 실행을 지시하는 더미 조사 지시부를 구비하는 것이다.
본 발명의 일 태양에 의한 하전 입자 빔 묘화 방법은, 하전 입자 빔을 방출하는 공정과, 편향기를 이용하여, 스테이지에 재치된 기판에 대한 상기 하전 입자 빔의 조사 위치를 조정하는 공정과, 묘화 데이터로부터, 샷마다의 샷 위치 및 빔 온·오프 시간을 포함하는 샷 데이터를 생성하는 공정과, 생성된 복수의 상기 샷 데이터를 참조하여, 복수 샷의 샷 위치 및 빔 온·오프 시간에 기초하여, 상기 기판에 조사되는 상기 하전 입자 빔의 조사 위치의 드리프트량을 산출하는 공정과, 상기 드리프트량에 기초하여 조사 위치 이탈을 보정하는 보정 정보를 생성하는 공정과, 상기 샷 데이터 및 상기 보정 정보에 기초하여 상기 편향기에 의한 편향량을 제어하는 공정과, 묘화 처리 중, 상기 스테이지 상의 상기 기판과는 상이한 위치에, 미리 구한 조사량으로 상기 하전 입자 빔을 조사하는 더미 조사를 행하는 공정을 구비하는 것이다.
본 발명의 일 태양에 의한 기록 매체는, 하전 입자 빔을 방출하는 처리와, 편향기를 이용하여, 스테이지에 재치된 기판에 대한 상기 하전 입자 빔의 조사 위치를 조정하는 처리와, 묘화 데이터로부터, 샷마다의 샷 위치 및 빔 온·오프 시간을 포함하는 샷 데이터를 생성하는 처리와, 생성된 복수의 상기 샷 데이터를 참조하여, 복수 샷의 샷 위치 및 빔 온·오프 시간에 기초하여, 상기 기판에 조사되는 상기 하전 입자 빔의 조사 위치의 드리프트량을 산출하는 처리와, 상기 드리프트량에 기초하여 조사 위치 이탈을 보정하는 보정 정보를 생성하는 처리와, 상기 샷 데이터 및 상기 보정 정보에 기초하여 상기 편향기에 의한 편향량을 제어하는 처리와, 묘화 처리 중, 상기 스테이지 상의 상기 기판과는 상이한 위치에, 미리 구한 조사량으로 상기 하전 입자 빔을 조사하는 더미 조사를 행하는 처리를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 것이다.
본 발명에 의하면, 드리프트량의 계산값과 실제의 드리프트량과의 차를 저감시킬 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 묘화 장치의 개략도이다.
도 2는, 제1 성형 애퍼처 및 제2 성형 애퍼처의 사시도이다.
도 3은, 편향 영역을 설명하는 개념도이다.
도 4는, 전하 축적량의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5은, 대전과 방전의 함수를 나타내는 그래프이다.
도 6은, 전하 축적량의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7은, 편향 전극의 예를 도시하는 도면이다.
도 8은, 누적 샷 수와 드리프트 계산 시간과의 관계의 예를 나타내는 표이다.
도 9는, 비교예에 의한 드리프트량 계산값과 실제의 드리프트량의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 10은, 더미 조사 시간과 드리프트량 오차의 개선량과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은, 더미 조사를 행하는 경우의, 드리프트량 계산값과 실제의 드리프트량의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 12는, 동 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 묘화 방법을 설명하는 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 본 실시 형태에서는, 하전 입자 빔의 일예로서, 전자 빔을 이용한 구성에 대하여 설명한다. 단, 하전 입자 빔은, 전자 빔에 한정되는 것은 아니며, 이온 빔 등이여도 된다.
도 1은, 실시 형태에 있어서의 묘화 장치의 구성을 도시하는 개념도이다. 도 1에서, 묘화 장치(100)는, 묘화부(150)와 제어부(160)를 구비하고 있다. 묘화부(150)는, 전자 경통(102)과 묘화실(103)을 구비하고 있다. 전자 경통(102) 내에는, 전자 총(201), 조명 렌즈(202), 블랭킹 편향기(212), 블랭킹 애퍼처(214), 제1 성형 애퍼처(203), 투영 렌즈(204), 성형 편향기(205), 제2 성형 애퍼처(206), 대물 렌즈(207), 주편향기(208), 부편향기(209), 및 부부편향기(216)가 배치되어 있다.
묘화실(103) 내에는, XY 방향으로 이동 가능한 XY 스테이지(105)가 배치된다. XY 스테이지(105) 상에는, 레지스트가 도포된 묘화 대상이 되는 기판(101)이 배치된다. 기판(101)에는, 반도체 장치를 제조하기 위한 노광용의 마스크, 실리콘 웨이퍼, 마스크 블랭크스 등이 포함된다.
XY 스테이지(105) 상에는, 기판(101)이 배치되는 영역과는 상이한 위치에, 후술하는 더미 조사 시에 전자 빔이 조사되는 피조사 부재(107)가 설치되어 있다. 피조사 부재(107)는, 예를 들면, 전자 빔의 빔 전류를 측정하기 위한 패러데이 컵, 또는 전자 빔의 드리프트량을 측정하기 위한 반사 마크이다.
반사 마크는, 예를 들면, 십자 형상 또는 도트 형상을 이루며, 실리콘 기판 상에 탄탈 또는 텅스텐 등의 중금속으로 형성된 것이다. XY 스테이지(105)의 상방에는, 반사 마크에 대한 전자 빔의 조사에 의하여, 전자 빔의 조사 위치(빔 위치)를 검출하는 조사 위치 검출기(220)가 설치되어 있다. 조사 위치 검출기(220)로서, 예를 들면, 마크가 전자 빔으로 주사(走査)되어, 마크에 의하여 반사된 반사 전자를 전류값으로서 검출하는 전자 검출기를 이용할 수 있다. 검출된 빔 위치는, 후술하는 제어 계산기(110)에 통지된다.
전자 경통(102) 내에 설치된 전자 총(201)(방출부)으로부터 방출된 전자 빔(200)은, 블랭킹 편향기(212) 내를 통과할 때에, 블랭킹 편향기(212)에 의하여, 전자 빔을 기판에 조사할지 말지 전환된다.
전자 빔(200)은, 조명 렌즈(202)에 의하여, 직사각형의 개구(A1)(도 2 참조)를 가지는 제1 성형 애퍼처(203)에 조사된다. 제1 성형 애퍼처(203)의 개구(A1)를 통과함으로써, 전자 빔(200)은 직사각형으로 성형된다.
제1 성형 애퍼처(203)를 통과한 제1 애퍼처상의 전자 빔(200)은, 투영 렌즈(204)에 의하여, 가변 성형 개구(A2)(도 2 참조)를 가진 제2 성형 애퍼처(206) 상에 투영된다. 그 때, 성형 편향기(205)에 의하여, 제2 성형 애퍼처(206) 상에 투영되는 제1 애퍼처상이 편향 제어되어, 가변 성형 개구(A2)를 통과하는 전자 빔의 형상과 치수를 변화시킬(가변 성형을 행할) 수 있다.
제2 성형 애퍼처(206)의 가변 성형 개구(A2)를 통과한 제2 애퍼처 상의 전자 빔(200)은, 대물 렌즈(207)에 의하여 초점을 맞추고, 주편향기(208), 부편향기(209), 및 부부편향기(216)에 의하여 편향되어, 연속적으로 이동하는 XY 스테이지(105) 상에 재치된 기판(101)에 조사된다.
제어부(160)는, 제어 계산기(110), 메모리(112), 편향 제어 회로(120), DAC(디지털·아날로그 컨버터) 앰프(130, 132, 134, 136, 138)(편향 앰프), 및 기억 장치(140)를 가지고 있다.
편향 제어 회로(120)에는 DAC 앰프(130, 132, 134, 136, 138)가 접속되어 있다. DAC 앰프(130)는 블랭킹 편향기(212)에 접속되어 있다. DAC 앰프(132)는 부편향기(209)에 접속되어 있다. DAC 앰프(134)는 주편향기(208)에 접속되어 있다. DAC 앰프(136)는 부부편향기(216)에 접속되어 있다. DAC 앰프(138)는 성형 편향기(205)에 접속되어 있다.
제어 계산기(110)는, 샷 데이터 생성부(50), 드리프트 보정부(52), 더미 조사 지시부(53), 및 묘화 제어부(54)를 구비한다. 샷 데이터 생성부(50), 드리프트 보정부(52), 더미 조사 지시부(53), 및 묘화 제어부(54)의 각 기능은, 소프트웨어로 구성되어도 되고, 하드웨어로 구성되어도 된다.
도 3은, 편향 영역을 설명하기 위한 개념도이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 기판(101)의 묘화 영역(10)은, 주편향기(208)의 편향 가능 폭으로, 예를 들면, y 방향을 향하여 직사각형 형상으로 복수의 스트라이프 영역(20)에 가상 분할된다. 그리고, 주편향기(208)의 편향 가능 폭으로, 스트라이프 영역(20)을 x 방향으로 분할한 영역이 주편향기(208)의 편향 영역(주편향 영역)이 된다.
이 주편향 영역은, 부편향기(209)의 편향 가능 사이즈로, 메쉬 형상으로 복수의 서브 필드(SF)(30)에 가상 분할된다. 그리고, 각 SF(30)는, 부부편향기(216)의 편향 가능 사이즈로, 메쉬 형상으로 복수의 언더 서브 필드(여기에서는 제3 편향을 의미하는 Tertiary　Deflection　Field의 약어(略語)를 이용하여 「TF」라고 함. 이하, 동일함.)(40)에 가상 분할된다. 각 TF(40)의 각 샷 위치(42)에 샷 도형이 묘화된다.
편향 제어 회로(120)로부터 DAC 앰프(130)에 대하여, 블랭킹 제어용의 디지털 신호가 출력된다. DAC 앰프(130)에서는, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 증폭시킨 후에 편향 전압으로서, 블랭킹 편향기(212)로 인가한다. 이 편향 전압에 의하여 전자 빔(200)이 편향되어, 각 샷의 블랭킹 제어가 행해진다.
편향 제어 회로(120)로부터 DAC 앰프(138)에 대하여, 성형 편향용의 디지털 신호가 출력된다. DAC 앰프(138)에서는, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 증폭시킨 후에 편향 전압으로서, 편향기(205)로 인가한다. 이 편향 전압에 의하여 전자 빔(200)이 제2 성형 애퍼처(206)의 특정 위치로 편향되어, 원하는 치수 및 형상의 전자 빔이 형성된다.
편향 제어 회로(120)로부터 DAC 앰프(134)에 대하여, 주편향 제어용의 디지털 신호가 출력된다. DAC 앰프(134)는, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 증폭시킨 후에 편향 전압으로서, 주편향기(208)로 인가한다. 이 편향 전압에 의하여 전자 빔(200)이 편향되어, 각 샷의 빔이 메쉬 형상으로 가상 분할된 소정의 서브 필드(SF)의 기준 위치(A)(예를 들면, 해당하는 SF의 중심 위치 혹은 좌하의 모서리 위치 등)로 편향된다. 또한, XY 스테이지(105)가 연속 이동하면서 묘화하는 경우, 편향 전압에는, 스테이지 이동에 추종하는 트랙킹용의 편향 전압도 포함된다.
편향 제어 회로(120)로부터 DAC 앰프(132)에 대하여, 부편향 제어용의 디지털 신호가 출력된다. DAC 앰프(132)는, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 증폭시킨 후에 편향 전압으로서, 부편향기(209)로 인가한다. 이 편향 전압에 의하여, 전자 빔(200)이 편향되고, 각 샷의 빔이 최소 편향 영역이 되는 TF(40)의 기준 위치(B)(예를 들면, 해당하는 TF의 중심 위치 혹은 좌하의 모서리 위치 등)로 편향된다.
편향 제어 회로(120)로부터 DAC 앰프(136)에 대하여, 부부편향 제어용의 디지털 신호가 출력된다. DAC 앰프(136)는, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 증폭시킨 후에 편향 전압으로서, 부부편향기(216)로 인가한다. 이 편향 전압에 의하여, 전자 빔(200)이 편향되고, 각 샷의 빔이 TF(40) 내의 각 샷 위치(42)로 편향된다.
묘화 장치(100)에서는, 복수 단의 편향기를 이용하여, 스트라이프 영역(20)마다 묘화 처리를 진행시켜 간다. 여기에서는, 일예로서, 주편향기(208), 부편향기(209), 및 부부편향기(216)라고 하는 3 단 편향기가 이용된다. XY 스테이지(105)가, 예를 들면, -x 방향을 향하여 연속 이동하면서, 첫 번째의 스트라이프 영역(20)에 대하여 x 방향을 향하여 묘화를 진행시켜 간다. 그리고, 첫 번째의 스트라이프 영역(20)의 묘화 종료 후, 마찬가지로, 혹은 역방향을 향하여 두 번째의 스트라이프 영역(20)의 묘화를 진행시켜 간다. 이후, 마찬가지로, 세 번째 이후의 스트라이프 영역(20)의 묘화를 진행시켜 간다.
주편향기(208)가, XY 스테이지(105)의 이동에 추종하도록, SF(30)의 기준 위치(A)에 전자 빔(200)을 순서대로 편향한다. 또한, 부편향기(209)가, 각 SF(30)의 기준 위치(A)로부터, TF(40)의 기준 위치(B)에 전자 빔(200)을 순서대로 편향한다. 그리고, 부부편향기(216)가, 각 TF(40)의 기준 위치(B)로부터, 해당 TF(40) 내에 조사되는 빔의 샷 위치(42)에 전자 빔(200)을 편향한다.
이와 같이, 주편향기(208), 부편향기(209), 및 부부편향기(216)는, 사이즈가 상이한 편향 영역을 가진다. TF(40)는, 복수 단의 편향기의 편향 영역 중, 최소 편향 영역이 된다.
기억 장치(140)는, 예를 들면, 자기 디스크 장치이며, 기판(101)에 패턴을 묘화하기 위한 묘화 데이터를 기억한다. 이 묘화 데이터는, 설계 데이터(레이아웃 데이터)가 묘화 장치(100)용의 포맷으로 변환된 데이터이며, 외부 장치로부터 기억 장치(140)에 입력되어 보존되어 있다.
제어 계산기(110)의 각 부의 처리를, 도 12에 도시하는 플로우차트를 따라 설명한다. 샷 데이터 생성부(50)가, 기억 장치(140)에 저장되어 있는 묘화 데이터에 대하여, 복수 단의 데이터 변환 처리를 행하고, 묘화 대상이 되는 각 도형 패턴을 1 회의 샷으로 조사 가능한 사이즈의 샷 도형으로 분할하여, 묘화 장치 고유의 포맷이 되는 샷 데이터를 생성한다(스텝 S1). 샷 데이터에는, 샷마다, 예를 들면, 각 샷 도형의 도형 종을 도시하는 도형 코드, 도형 사이즈(샷 사이즈), 샷 위치, 빔 온·오프 시간 등이 정의된다. 생성된 샷 데이터는 메모리(112)에 일시적으로 기억된다.
샷 데이터에 포함되는 빔 온 시간은, 근접 효과, 포깅 효과, 로딩 효과라고 하는, 패턴의 치수 변동을 일으키는 요인을 고려하여 묘화 영역(10)의 각 위치에 있어서의 전자 빔의 조사량(도스량)(Q)을 산출하고, 산출한 조사량(Q)을 전류 밀도(J)로 나눔으로써 산출된다. 빔 오프 시간은, 묘화 중의 스테이지 이동 속도 또는 빔 이동량, DAC 앰프의 세틀링 시간 등에 의하여 산출된다.
샷 데이터의 생성은, 묘화 처리와 병행하여 행해지고, 복수 샷의 샷 데이터가 사전에 생성되어 메모리(112)에 기억된다. 예를 들면, 스트라이프 영역(20) 한 개분의 샷 데이터가 사전에 생성되어 메모리(112)에 기억되어 있다.
본 실시 형태에서는, 사전에 생성된 복수 샷의 샷 데이터를 참조하고, 복수 샷의 누적 샷 수와, 평균화한 샷 사이즈(빔 사이즈) 및 샷 위치(빔 편향 위치)와, 누적 빔 온·오프 시간을 이용하여, 편향기(주편향기(208), 부편향기(209) 또는 부부편향기(216)) 표면의 전하 축적량을 산출한다. 그리고, 전하 축적량에 기초하여 드리프트량을 산출하고, 챠지 업 현상에 의한 대전 드리프트를 리얼타임으로 보정한다.
대전 드리프트를 리얼타임으로 보정하기 위하여, 보정 계산은 묘화 처리보다 선행하여 행해진다. 실제의 묘화 처리에서는, 데이터 전송 대기 등에 의하여, 묘화 동작이 일시적으로 정지하는 경우가 있으나, 선행하여 행해진 보정 계산 실시 후에 생긴 묘화 정지 동작을 고려하여 대전량을 구하려면, 보정 계산을 재차 다시 해야하며, 스루풋에 영향이 나오게 되어버린다. 그 때문에, 묘화 동작 정지 시간의 영향은 고려되지 않는 경우가 많고, 묘화 정지 중의 방전에 의하여, 계산으로 구한 드리프트량과 실제의 드리프트량에 오차가 생긴다. 이에, 본 실시 형태에서는, 이 오차를 저감하기 위하여, 소정의 타이밍에서 더미 조사(피조사 부재(107)로의 빔 조사)를 행하고, 전하 축적량을 포화시킴으로써 드리프트량을 포화시켜, 계산으로 구한 드리프트량과 실제의 드리프트량과의 차를 저감시킨다.
우선, 보정 계산에 대하여 설명한다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 1 회의 샷은 빔 온의 기간(tshot)과 빔 오프의 기간(tstl)을 가지며, 편향기 표면에서는, 빔 조사(빔 온) 시의 산란 전자에 의한 대전 페이즈와, 빔 오프 시의 방전 페이즈가 반복된다.
편향기를 구성하는 복수의 전극은, 각각, 전극 표면의 전하 축적량의 변화를 도 5에 나타내는 함수 C(t), D(t)로 나타낼 수 있다. 함수 C(t)는 빔 온 시의 대전을 나타내며, 함수 D(t)는 빔 오프 시의 방전을 나타낸다. 도 5의 각 수학식에 있어서, τc는 대전하기 쉬움을 나타내는 시정수이며, τd는 방전하기 쉬움을 나타내는 시정수이다.
도 4에 도시하는 i 번째의 샷 개시 시의 전하 축적량을 Qi로 하면, i 번째의 샷 종료 시(i+1 번째의 샷 개시 시)의 전하 축적량(Qi+1), i+1 번째의 샷 종료 시(i+2 번째의 샷 개시 시)의 전하 축적량(Qi+2)은, 각각, 이하의 수학식 1로 나타낼 수 있다. 수학식 1에서, Qmax는 포화 전자량, tshot는 빔 온의 시간(샷 시간), tstl는 빔 오프의 시간(세틀링 시간), τc는 대전의 시정수, τd는 방전의 시정수이다.
Figure pct00001
도 4에 나타내는 그래프는, 1 샷씩 전하 축적량을 계산하는 경우의 계산식에 대응하는 것이다. 1 샷씩 전하 축적량을 계산하는 경우, 샷 수의 증가에 수반하여 계산량이 많아져, 묘화 처리와 병행하여 리얼타임으로 드리프트 보정을 행하는 것은 곤란해진다. 그 때문에, 본 실시 형태에서는, 복수 샷을 한꺼번에 전하 축적량을 계산함으로써 계산 속도를 향상시켜, 리얼타임으로의 드리프트 보정을 가능케 한다.
예를 들면, 2 샷마다 전하 축적량을 계산하는 경우, 전하 축적량을 도 6과 같이 변화한다고 간주함으로써 계산을 간략화할 수 있다. 이 경우, i+1 번째의 샷 종료 시(i+2 번째의 샷 개시 시)의 전하 축적량(Qi+2)은, i 번째의 샷 개시 시의 전하 축적량(Qi)으로부터 이하의 수학식 2로 산출할 수 있고, 2 회분의 계산을 1 회로 끝내는 것이 가능해진다.
Figure pct00002
또한, 편향기에는 복수 개의 전극이 사용되고 있으므로, 대전원도 복수 개소 있다고 생각된다. 그 때문에, 도 7에 도시하는 바와 같이, 편향기가 4 개의 전극(E1~E4)으로 이루어지고, 각 전극의 전하 축적량(대전량)을 N 샷마다(N 샷 한꺼번에) 계산하는 경우를 생각한다. 전극(Ej(j=1~4))의 i 번째의 샷 개시 시의 전하 축적량(Qi, j)으로부터, N 샷 후의 전하 축적량(Qi+N, j)은 이하의 수학식 3으로 구할 수 있다.
Figure pct00003
Figure pct00004
수학식 3에서, 시정수(τcj, τdj), 계수(α, Qmax, j)는, 묘화 레이아웃에 의하지 않는 장치 고유의 상태 파라미터이므로, 빔 조사량 또는 샷 간격과, 편향 위치를 각각 2 이상의 조건으로 드리프트의 변화를 측정한 결과로부터 사전에 구할 수 있다.
각 전극의 전하 축적량을 이용하여, 이하의 수학식 4로부터 드리프트량을 산출할 수 있다.
Figure pct00005
도 8은, 샷을 정리하는 수(수학식 3의 누적 샷 수(N))와, 1×108 샷분의 드리프트량의 산출에 필요로 하는 시간과의 관계의 예를 나타낸다. 누적 샷 수(N)가 클수록, 1×108 샷분의 드리프트량의 산출에 필요로 하는 시간은 감소한다. 또한, 누적 샷 수(N)를 100, 1000, 10000, 100000, 1000000으로 바꾸어도, 산출되는 드리프트량은 거의 변하지 않았다.
상술의 수학식 3, 4, 및 시정수(τcj,τdj), 계수(α, Qmax, j)를 포함하는 계산식 데이터는, 기억 장치(140)에 저장되어 있다. 드리프트 보정부(52)는, 기억 장치(140)로부터 계산식 데이터를 취출한다. 드리프트 보정부(52)는, 메모리(112)에 저장되어 있는 복수의 샷 데이터를 참조하고, 복수 샷의 누적 샷 시간(빔 온의 시간의 합계), 누적 세틀링 시간(빔 오프의 시간의 합계), 평균 편향 방향, 평균 샷 사이즈를 산출하고, 산출한 값을 계산식에 대입하여 각 전극의 전하 축적량을 산출한다.
드리프트 보정부(52)는, 각 전극의 전하 축적량으로부터 드리프트량을 산출하고(스텝 S2), 드리프트량을 캔슬하는 드리프트 보정량을 구한다. 드리프트 보정부(52)는, 드리프트 보정량에 기초하여, 전자 빔의 편향량(빔 조사 위치)의 보정 정보를 생성하여(스텝 S3), 묘화 제어부(54)에 준다. 묘화 제어부(54)는, 이 보정 정보를 이용하여 빔 조사 위치의 보정량을 편향 제어 회로(120)에 준다.
묘화 제어부(54)는, 샷 데이터를 편향 제어 회로(120)에 전송한다. 편향 제어 회로(120)는, 샷 데이터에 기초하여 블랭킹 제어용의 신호를 DAC 앰프(130)로 출력하고, 성형 편향용의 신호를 DAC 앰프(138)로 출력한다.
편향 제어 회로(120)는, 샷 데이터와 빔 조사 위치의 보정량에 기초하여, 편향 제어용의 신호를 DAC 앰프(132, 134, 136)로 출력한다. 이에 의하여, 묘화부(150)에서 빔 조사 위치가 보정된다(스텝 S4).
드리프트 보정부(52)가 산출한 드리프트량은, 그 후의 예기치 못한 묘화 중단 동작(데이터 전송 대기, 스테이지 대기 등의 묘화 일시 정지 동작)이라고 하는 이벤트에 의하여, 드리프트량 산출에 이용되지 않는 시간 방전함으로써, 실제의 드리프트량과의 차가 커진다. 도 9에, 이벤트가 생긴 경우의, 드리프트량 계산값, 실제의 드리프트량, 및 오차의 누적값의 예를 나타낸다. 시각(T1, T2, T3)에서 생긴 이벤트를 계기로, 누적 오차가 커짐을 알 수 있다.
본 실시 형태에서는, 더미 조사 지시부(53)가, 소정의 타이밍에서 더미 조사의 실행을 묘화 제어부(54)에 지시한다(스텝 S5_Yes). 더미 조사 지시부(53)로부터의 지시에 따라, 묘화 제어부(54)가 더미 조사를 실행한다(스텝 S6). 더미 조사의 타이밍은 임의이며, 예를 들면, 소정 시간 간격으로 행해도 되고, 소정의 갯수의 스트라이프 영역(20)을 묘화할 때마다 행해도 된다. 사전에, 도 10에 도시하는 바와 같은, 더미 조사의 조사 시간과, 드리프트량의 오차의 개선량과의 관계를 구해 두고, 적절한 더미 조사의 조사 시간을 설정해 둔다. 더미 조사의 조사 시간이 너무 짧으면, 드리프트량의 오차 개선량이 불충분해지고, 조사 시간이 너무 길면 스루풋이 저하된다.
드리프트 보정부(52)는, 더미 조사의 실행에 수반하여, 더미 조사의 조사 조건을 상기의 계산식에 대입하여 드리프트량을 계산한다.
도 11에, 더미 조사를 행한 경우의, 드리프트량 계산값 및 실제의 드리프트량의 변화의 예를 나타낸다. 시각(T1, T2, T3)에서 이벤트가 생기고, 시각(T4, T5, T6, T7)에서 더미 조사를 실행한다. 더미 조사에 의하여, 드리프트량 계산값과 실제의 드리프트량과의 차가 저감됨을 알 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 특정 구간의 복수의 샷 데이터를 참조하여, 누적 샷 수와, 구간 내에서 평균화한 빔 사이즈, 빔 편향 위치(편향 방향), 구간 내에서의 빔 온·오프의 누적 시간을 이용하여 드리프트량을 산출하므로, 계산량을 억제하면서, 고정밀도로 드리프트 보정을 행할 수 있다. 또한, 소정의 타이밍에서 더미 조사를 행함으로써, 드리프트량의 계산값과 실제의 드리프트량과의 차를 저감시켜, 묘화 정밀도를 향상시킬 수 있다.
상기 실시 형태에서는, 이벤트의 유무에 의하지 않고, 소정의 타이밍에 더미 조사를 행하는 예에 대하여 설명하였으나, 이벤트의 발생 및 중단 시간을 파악할 수 있는 경우에는, 더미 조사 지시부(53)가 묘화 정지 중의 방전량을 계산하고, 드리프트량 계산값으로부터의 오차를 구하여, 오차의 크기로부터 더미 조사의 조사 시간을 결정해도 된다. 또한, 결정한 조사 시간의 더미 조사는, 한 번에 행해도 되고, 복수 회 분할하여 행해도 된다.
상기 실시 형태에서는, 싱글 빔을 이용한 묘화 장치에 대하여 설명하였으나, 멀티 빔 묘화 장치여도 된다. 그 경우, 샷 데이터에는, 샷 위치, 빔 온·오프 시간 등이 정의된다.
상기 실시 형태에서 설명한 하전 입자 빔 묘화 장치의 적어도 일부는, 하드웨어로 구성해도 되고, 소프트웨어로 구성해도 된다. 소프트웨어로 구성하는 경우에는, 멀티 빔 묘화 장치의 적어도 일부의 기능을 실현하는 프로그램을 플렉서블 디스크 또는 CD-ROM 등의 기록 매체에 수납하고, 컴퓨터로 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.
또한, 하전 입자 빔 묘화 장치의 적어도 일부의 기능을 실현하는 프로그램을, 인터넷 등의 통신 회선(무선 통신도 포함함)을 통하여 반포해도 된다. 또한, 동일 프로그램을 암호화하거나, 변조를 가하거나, 압축한 상태에서, 인터넷 등의 유선 회선 또는 무선 회선을 통하여, 혹은 기록 매체에 수납하여 반포해도 된다.
본 발명을 특정의 태양을 이용하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 의도와 범위를 떨어트리지 않고 다양한 변경이 가능함은 당업자에게 명백하다. 본 출원은, 2020 년 2 월 5 일자로 출원된 일본 특허 출원 제2020-017697에 기초하고 있으며, 그 전체가 인용에 의하여 원용된다.
50 : 샷 데이터 생성부
52 : 드리프트 보정부
53 : 더미 조사 지시부
54 : 묘화 제어부
100 : 묘화 장치
107 : 피조사 부재
110 : 제어 계산기
150 : 묘화부
160 : 제어부

Claims (9)

  1. 하전 입자 빔을 방출하는 방출부와,
    스테이지에 재치된 기판에 대한 상기 하전 입자 빔의 조사 위치를 조정하는 편향기와,
    묘화 데이터로부터, 샷마다의 샷 위치 및 빔 온·오프 시간을 포함하는 샷 데이터를 생성하는 샷 데이터 생성부와,
    생성된 복수의 상기 샷 데이터를 참조하여, 복수 샷의 샷 위치 및 빔 온·오프 시간에 기초하여, 상기 기판에 조사되는 상기 하전 입자 빔의 조사 위치의 드리프트량을 산출하고, 해당 드리프트량에 기초하여 조사 위치 이탈을 보정하는 보정 정보를 생성하는 드리프트 보정부와,
    상기 샷 데이터 및 상기 보정 정보에 기초하여 상기 편향기에 의한 편향량을 제어하는 편향 제어부와,
    묘화 처리 중, 상기 스테이지 상의 상기 기판과는 상이한 위치에, 미리 구한 조사량으로 상기 하전 입자 빔을 조사하는 더미 조사의 실행을 지시하는 더미 조사 지시부
    를 구비하는 하전 입자 빔 묘화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 더미 조사 지시부는, 소정의 타이밍 또는 이벤트 발생마다, 상기 더미 조사의 실행을 지시하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 묘화 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 더미 조사 지시부는, 상기 드리프트량의 산출에 이용되지 않는 시간에서의 방전량을 산출하고, 해당 방전량에 기초하여, 상기 더미 조사의 상기 조사량을 구하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 묘화 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편향기는 복수의 전극을 가지고,
    상기 드리프트 보정부는, 상기 복수 샷의 빔 온의 시간의 합계, 빔 오프의 시간의 합계, 평균 편향 방향 및 평균 샷 사이즈에 기초하여, 상기 복수의 전극의 각각의 전하 축적량을 산출하고, 각 전극의 상기 전하 축적량으로부터 상기 드리프트량을 산출하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 묘화 장치.
  5. 하전 입자 빔을 방출하는 공정과,
    편향기를 이용하여, 스테이지에 재치된 기판에 대한 상기 하전 입자 빔의 조사 위치를 조정하는 공정과,
    묘화 데이터로부터, 샷마다의 샷 위치 및 빔 온·오프 시간을 포함하는 샷 데이터를 생성하는 공정과,
    생성된 복수의 상기 샷 데이터를 참조하여, 복수 샷의 샷 위치 및 빔 온·오프 시간에 기초하여, 상기 기판에 조사되는 상기 하전 입자 빔의 조사 위치의 드리프트량을 산출하는 공정과,
    상기 드리프트량에 기초하여 조사 위치 이탈을 보정하는 보정 정보를 생성하는 공정과,
    상기 샷 데이터 및 상기 보정 정보에 기초하여 상기 편향기에 의한 편향량을 제어하는 공정과,
    묘화 처리 중, 상기 스테이지 상의 상기 기판과는 상이한 위치에, 미리 구한 조사량으로 상기 하전 입자 빔을 조사하는 더미 조사를 행하는 공정
    을 구비하는 하전 입자 빔 묘화 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    소정의 타이밍 또는 이벤트 발생마다, 상기 더미 조사를 행하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 묘화 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 드리프트량의 산출에 이용되지 않는 시간에서의 방전량을 산출하고, 해당 방전량에 기초하여, 상기 더미 조사의 상기 조사량을 구하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 묘화 방법.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편향기는 복수의 전극을 가지고,
    상기 복수 샷의 빔 온의 시간의 합계, 빔 오프의 시간의 합계, 평균 편향 방향 및 평균 샷 사이즈에 기초하여, 상기 복수의 전극의 각각의 전하 축적량을 산출하고, 각 전극의 상기 전하 축적량으로부터 상기 드리프트량을 산출하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 묘화 방법.
  9. 하전 입자 빔을 방출하는 처리와,
    편향기를 이용하여, 스테이지에 재치된 기판에 대한 상기 하전 입자 빔의 조사 위치를 조정하는 처리와,
    묘화 데이터로부터, 샷마다의 샷 위치 및 빔 온·오프 시간을 포함하는 샷 데이터를 생성하는 처리와,
    생성된 복수의 상기 샷 데이터를 참조하여, 복수 샷의 샷 위치 및 빔 온·오프 시간에 기초하여, 상기 기판에 조사되는 상기 하전 입자 빔의 조사 위치의 드리프트량을 산출하는 처리와,
    상기 드리프트량에 기초하여 조사 위치 이탈을 보정하는 보정 정보를 생성하는 처리와,
    상기 샷 데이터 및 상기 보정 정보에 기초하여 상기 편향기에 의한 편향량을 제어하는 처리와,
    묘화 처리 중, 상기 스테이지 상의 상기 기판과는 상이한 위치에, 미리 구한 조사량으로 상기 하전 입자 빔을 조사하는 더미 조사를 행하는 처리
    를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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