KR20230039530A - 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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료스케 우에바
사토루 히로세
슌스케 이사지
šœ스케 이사지
리에코 니시무라
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가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지
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Abstract

본 발명은, 묘화 정밀도의 저하를 방지할 수 있는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법을 제공한다.
본 실시 형태에 의한 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법은, 연속 이동하는 스테이지 상에 재치된 기판에, 복수의 하전 입자 빔을 포함하는 멀티 빔을 조사하고 있는 동안, 상기 멀티 빔의 편향 위치가 상기 스테이지의 이동에 추종하도록 트래킹 동작을 행하는 공정과, 상기 트래킹 동작 중에, 상기 멀티 빔의 각 빔을, 상기 기판의 묘화 영역이 메쉬 형상으로 분할된 복수의 직사각형 영역의 각각에 조사하는 공정을 구비한다. 상기 직사각형 영역이 소정 사이즈로 메쉬 형상으로 분할된 복수의 화소의 적어도 일부의 각각에 대하여 제1 샷 순서대로 상기 각 빔을 조사한 후, 상기 제1 샷 순서와는 상이한 제2 샷 순서대로 상기 각 빔을 조사한다.

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 출원은, 일본 특허 출원 제2021-149612호(출원일：2021 년 9 월 14 일)를 기초 출원으로 하는 우선권을 향수(享受)한다. 본 출원은 이 기초 출원을 참조함으로써 기초 출원의 모든 내용을 포함한다.
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 미세화되고 있다. 반도체 디바이스에 원하는 회로 패턴을 형성하기 위해서는, 축소 투영형 노광 장치를 이용하여, 유리 기판 상의 차광막 등에 형성된 고정밀도의 원화 패턴(마스크, 혹은 특히 스테퍼 또는 스캐너로 이용되는 것은 레티클이라고도 함)을 웨이퍼 상에 축소 전사하는 수법이 채용되어 있다. 고정밀도의 원화 패턴의 작성에는, 전자 빔 묘화 장치에 의하여 레지스트 패턴을 형성하는, 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 묘화 장치의 한 형태인 블랭킹 애퍼처 어레이를 사용한 멀티 빔 묘화 장치에서는, 예를 들면, 1 개의 전자 총으로부터 방출된 전자 빔을, 복수의 개구를 가진 성형 애퍼처 어레이를 통하여 멀티 빔(복수의 전자 빔)을 형성한다. 멀티 빔은, 블랭킹 애퍼처 어레이의 각각 대응하는 블랭커 내를 통과한다. 블랭킹 애퍼처 어레이는, 빔을 개별적으로 편향하기 위한 전극 쌍을 가지며, 전극 쌍의 사이에 빔 통과용의 개구가 형성되어 있다. 전극 쌍(블랭커)을 동(同)전위로 제어하거나, 또는 상이한 전위로 제어함으로써, 통과하는 전자 빔의 블랭킹 편향을 행한다. 블랭커에 의하여 편향된 전자 빔은 차폐되고, 편향되지 않은 전자 빔은 기판 상에 조사된다.
멀티 빔 묘화 장치는, 빔을 편향하여 기판 상에서의 빔 조사 위치를 결정하는 주편향기 및 부편향기를 가진다. 주편향기로 멀티 빔 전체를 기판 상의 소정의 장소로 위치 결정하고, 부편향기로 빔 피치를 채우도록 편향한다.
이러한 멀티 빔 묘화 장치에서는, 복수의 빔을 한 번에 조사하고, 애퍼처 부재의 동일한 개구 또는 상이한 개구를 통과하여 형성된 빔끼리를 연결해가며, 원하는 도형 형상의 패턴을 묘화한다. 기판 상에 조사되는 빔 어레이 전체 상의 형상(이하, 「빔 형상」이라고 기재하는 경우도 있음)이 묘화 도형의 연결 정밀도가 되어 나타나므로, 어레이 전체 상의 왜곡을 전자 광학계로 조정하고 있다.
또한, 빔마다 조사량을 변조함으로써, 위치 이탈된 빔으로 노광한 경우에도, 레지스트에게 주는 도스 분포에 빔 위치 이탈의 영향이 나타나지 않게 하는 도스량 변조 보정도 제안되고 있다. 그러나, 보정 효과가 명확하지 않으며, 스루풋이 저하된다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은, 묘화 정밀도의 저하를 방지할 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 방법은, 연속 이동하는 스테이지 상에 재치된 기판에, 복수의 하전 입자 빔을 포함하는 멀티 빔을 조사하고 있는 동안, 상기 멀티 빔의 편향 위치가 상기 스테이지의 이동에 추종하도록 트래킹 동작을 행하는 공정과, 상기 트래킹 동작 중에, 상기 멀티 빔의 각 빔을, 상기 기판의 묘화 영역이 메쉬 형상으로 분할된 복수의 직사각형 영역의 각각에 조사하는 공정을 구비하고, 상기 직사각형 영역이 소정 사이즈로 메쉬 형상으로 분할된 복수의 화소의 적어도 일부의 각각에 대하여 제1 샷 순서대로 상기 각 빔을 조사한 후, 상기 제1 샷 순서와는 상이한 제2 샷 순서대로 상기 각 빔을 조사하는 것이다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 묘화 장치의 개략 구성도이다.
도 2는, 성형 애퍼처 어레이 부재의 평면도이다.
도 3은, 묘화 동작의 일예를 설명하는 도면이다.
도 4는, 멀티 빔의 조사 영역 및 묘화 대상 화소의 예를 도시하는 도면이다.
도 5는, 멀티 빔 묘화 방법의 일예를 설명하는 도면이다.
도 6a는, 조사 빔을 도시하는 도면이다.
도 6b는, 샷 순서를 도시하는 도면이다.
도 7a는, 샷 위치의 시프트의 예를 도시하는 도면이다.
도 7b는, 조사 빔을 도시하는 도면이다.
도 7c는, 샷 순서를 도시하는 도면이다.
도 8a는, 샷 순서를 도시하는 도면이다.
도 8b는, 묘화 위치의 오차 분포를 도시하는 도면이다.
도 9a는, 샷 순서를 도시하는 도면이다.
도 9b는, 묘화 위치의 오차 분포를 도시하는 도면이다.
도 10a는, 묘화 처리의 진행 방향을 설명하는 도면이다.
도 10b는, 묘화 처리의 진행 방향을 설명하는 도면이다.
도 11은, 오차의 상쇄를 도시하는 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 빔으로 한정되는 것은 아니며, 이온 빔 등이여도 된다.
도 1은, 본 실시 형태에 의한 묘화 장치의 개략 구성도이다. 묘화 장치는, 제어부(100)와, 기억부(102)와, 묘화부(200)를 구비하고 있다. 묘화 장치는, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치의 일예이다. 묘화부(200)는, 전자 경통(20)과 묘화실(30)을 구비하고 있다. 전자 경통(20) 내에는, 전자 총(21), 조명 렌즈(22), 성형 애퍼처 어레이 부재(23), 블랭킹 플레이트(24), 축소 렌즈(25), 제한 애퍼처 부재(26), 대물 렌즈(27), 및 편향기(28, 29) 등이 배치되어 있다. 축소 렌즈(25) 및 대물 렌즈(27)는 모두 전자기 렌즈로 구성되고, 축소 렌즈(25) 및 대물 렌즈(27)에 의하여 축소 광학계가 구성된다.
묘화실(30) 내에는, XY 스테이지(32)가 배치된다. XY 스테이지(32) 상에는, 묘화 대상의 기판(40)이 재치된다. 기판(40)은, 반도체 장치를 제조할 때의 노광용 마스크, 반도체 장치가 제조되는 반도체 기판(실리콘 웨이퍼), 레지스트가 도포된, 아직 아무것도 묘화되어 있지 않은 마스크 블랭크스 등이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 성형 애퍼처 어레이 부재(23)에는, m 행 n 열(m, n≥2)의 개구(H)가 소정의 배열 피치로 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 각 개구(H)는, 모두 같은 치수 형상의 직사각형 또는 원형으로 형성된다.
전자 총(21)으로부터 방출된 전자 빔(B)은, 조명 렌즈(22)에 의하여 거의 수직으로 성형 애퍼처 어레이 부재(23) 전체를 조명한다. 전자 빔(B)이 성형 애퍼처 어레이 부재(23)의 복수의 개구(H)를 통과하는 것에 의하여, m 행 n 열의 전자 빔(멀티 빔)(MB)이 형성된다.
블랭킹 플레이트(24)에는, 성형 애퍼처 어레이 부재(23)의 각 개구(H)의 배치 위치에 맞추어 통과 홀이 형성되어 있다. 각 통과 홀에는, 쌍이 되는 2 개의 전극의 조(블랭커：블랭킹 편향기)가 각각 배치된다. 각 빔용의 2 개의 전극의 일방에는 제어 전압이 인가되며, 타방은 접지된다. 각 통과 홀을 통과하는 전자 빔은, 각각 독립적으로, 쌍이 되는 2 개의 전극에 인가되는 전압에 의하여 편향된다. 이 전자 빔의 편향에 의하여, 블랭킹 제어가 행해진다.
블랭킹 플레이트(24)를 통과한 멀티 빔(MB)은, 축소 렌즈(25)에 의하여 축소되어, 제한 애퍼처 부재(26)에 형성된 중심의 개구를 향하여 나아간다. 블랭킹 플레이트(24)의 블랭커에 의하여 편향된 전자 빔은, 제한 애퍼처 부재(26)의 중심의 개구로부터 위치가 이탈되어, 제한 애퍼처 부재(26)에 의하여 차폐된다. 한편, 블랭커에 의하여 편향되지 않은 전자 빔은, 제한 애퍼처 부재(26)의 중심의 개구를 통과한다.
이와 같이, 제한 애퍼처 부재(26)는, 블랭커에 의하여 빔 OFF의 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐한다. 그리고, 빔 ON이 되고 나서 빔 OFF가 될 때까지 형성된, 제한 애퍼처 부재(26)를 통과한 빔에 의하여 1 회분의 샷의 빔이 형성된다.
제한 애퍼처 부재(26)를 통과한 멀티 빔(MB)은, 대물 렌즈(27)에 의하여 초점이 맞추어지고, 원하는 축소율의 패턴상이 되어, 편향기(28, 29)에 의하여 한꺼번에 편향되어 기판(40)에 조사된다. 예를 들면, XY 스테이지(32)가 연속 이동하고 있을 때, 빔의 조사 위치가 XY 스테이지(32)의 이동에 추종하도록 편향기(28)(주편향기)에 의하여 제어된다.
한 번에 조사되는 멀티 빔(MB)은, 이상적으로는 성형 애퍼처 어레이 부재(23)의 복수의 개구의 배열 피치에, 상술한 원하는 축소율을 곱한 피치로 배열되게 된다. 묘화 장치는, 샷 빔을 연속하여 순서대로 조사해가는 래스터 스캔 방식으로 묘화 동작을 행하고, 원하는 패턴을 묘화할 때, 패턴에 따라 필요한 빔이 블랭킹 제어에 의하여 빔 ON으로 제어된다.
예를 들면, 이하와 같은 묘화 알고리즘으로 묘화를 진행시킨다. 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(40)의 묘화 영역(50)은, 예를 들면, y 방향을 향하여 소정의 폭으로 직사각형 형상의 복수의 스트라이프 영역(52)으로 가상 분할된다. 예를 들면, XY 스테이지(32)를 이동시키고, 제1 번째의 스트라이프 영역(52)의 좌단에, 1 회의 멀티 빔(MB)의 조사로 조사 가능한 조사 영역(54)이 위치하도록 조정하여, 묘화가 개시된다. XY 스테이지(32)를 -x 방향으로 이동시킴으로써, 상대적으로 +x 방향으로 묘화를 진행시킬 수 있다.
제1 번째의 스트라이프 영역(52)의 묘화 종료 후, 스테이지 위치를 -y 방향으로 이동시키고, 제2 번째의 스트라이프 영역(52)의 우단에 조사 영역이 위치하도록 조정하여, 묘화가 개시된다. 그리고, XY 스테이지(32)를, 예를 들면, +x 방향으로 이동시킴으로써, -x 방향을 향하여 묘화를 행한다.
제3 번째의 스트라이프 영역(52)에서는, +x 방향을 향하여 묘화하고, 제4 번째의 스트라이프 영역(52)에서는, -x 방향을 향하여 묘화한다고 하듯이, 교대로 방향을 바꾸면서 묘화함으로써, 묘화 시간을 단축할 수 있다. 단, 교대로 방향을 바꾸면서 묘화하는 경우에 한정되지 않고, 각 스트라이프 영역(52)을 묘화할 때, 같은 방향을 향하여 묘화를 진행시키도록 해도 상관없다.
도 4는, 멀티 빔의 조사 영역 및 묘화 대상 화소의 일예를 도시하는 도면이다. 도 4에서, 스트라이프 영역(52)은, 예를 들면, 멀티 빔의 빔 사이즈로 메쉬 형상의 복수의 메쉬 영역으로 분할된다. 각 메쉬 영역이, 묘화 대상 화소(60)(단위 조사 영역, 혹은 묘화 위치)가 된다. 묘화 대상 화소(60)의 사이즈는, 빔 사이즈로 한정되는 것은 아니며, 빔 사이즈와는 관계없이 임의의 크기로 구성되는 것이여도 상관없다. 예를 들면, 빔 사이즈의 1/n(n는 1 이상의 정수)의 사이즈로 구성되어도 상관없다.
도 4의 예에서는, 기판(40)의 묘화 영역이, 예를 들면, y 방향으로, 1 회의 멀티 빔(MB)의 조사로 조사 가능한 조사 영역(54)(묘화 필드)의 사이즈와 실질적으로 동일한 폭 사이즈로 복수의 스트라이프 영역(52)으로 분할된 경우를 나타내고 있다. 또한, 스트라이프 영역(52)의 폭은, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4의 예에서는, 8×8 열의 멀티 빔의 경우를 나타내고 있다. 조사 영역(54) 내에, 1 회의 멀티 빔(MB)의 샷으로 조사 가능한 복수(이 예에서는 64 개)의 화소(44)(빔의 묘화 위치)가 도시되어 있다. 인접하는 화소(44) 간의 피치가, 멀티 빔의 각 빔 간의 피치가 된다. 도 4의 예에서는, 인접하는 4 개의 화소(44)로 둘러싸임과 동시에, 4 개의 화소(44) 중 하나의 화소(44)를 포함하는 정방형의 영역이, 1 개의 그리드(46)를 구성한다. 도 4의 예에서는, 각 그리드(46)는, 4×4 화소로 구성된다.
도 5는, 연속 이동 방식에 의한 멀티 빔 묘화 방법의 일예를 설명하는 도면이다. 도 5에서는, 도 4에서 도시한 스트라이프 영역(52)을 묘화하는 멀티 빔 중, y 방향 1 단째의 8 개의 빔으로 묘화하는 그리드를 나타내고 있다. y 방향 1 단째의 8 개의 빔은, 도 2에 도시하는 성형 애퍼처 어레이 부재(23)의 H1~H8의 개구를 통과한 빔이다.
도 5의 예에서는, 예를 들면, XY 스테이지(32)가 8 빔 피치분의 거리(8p)를 이동하는 동안에, 4 개의 화소를 묘화(노광)하는 경우를 나타내고 있다. 4 개의 화소를 묘화(노광)하는 동안, 조사 영역(54)이 XY 스테이지(32)의 이동에 의하여 기판(40)과의 상대 위치가 이탈되지 않도록, 편향기(28)가 멀티 빔(MB) 전체를 일괄 편향한다. 이에 의하여, 조사 영역(54)을 XY 스테이지(32)의 이동에 추종시킨다. 바꾸어 말하면, 트래킹 제어가 행해진다. 도 5의 예에서는, 8 빔 피치분의 거리를 이동하는 동안에, 4 개의 화소를 묘화(노광)함으로써 1 회의 트래킹 사이클을 실시하는 경우를 나타내고 있다.
각 화소의 묘화 시간을 T로 하면, 시각 t=0부터 t=T까지의 동안에, 주목 그리드의, 예를 들면, 최하단 왼쪽으로부터 1 번째의 화소에 1 샷째의 빔의 조사가 행해진다. 시각 t=0부터 t=T까지의 동안에, XY 스테이지(32)는, 예를 들면, 2 빔 피치분(2p)만큼 -x 방향으로 이동한다. 그 동안, 트래킹 동작은 계속되고 있다. 도 5의 t=0의 각 그리드에서, 성형 애퍼처 어레이 부재(23)의 개구(H1~H8)를 통과한 빔(＃1~＃8)이 조사된다. t=T 이후의 그리드에는, 설명의 편의 상, 개구(H1)를 통과한 빔(＃1)의 조사 위치만을 도시한다. 또한, 빔 조사가 종료된 화소를 사선으로 나타내고 있다.
시각 t=T가 된 시점에서, 편향기(28)에 의한 트래킹 제어를 위한 빔 편향을 계속하면서, 트래킹 제어를 위한 빔 편향과는 별도로, 편향기(29)(부편향기)에 의하여 멀티 빔을 일괄하여 편향한다. 이에 의하여 각 빔의 묘화 위치가 시프트된다. 도 5의 예에서는, 주목 그리드의 최하단이면서 왼쪽으로부터 1 번째의 화소로부터, 아래로부터 2 단째이면서 왼쪽으로부터 1 번째의 화소로 묘화 대상 화소를 시프트한다. 그 동안에도 XY 스테이지(32)는 정속 이동하고 있으므로, 트래킹 동작은 계속되고 있다.
시각 t=T부터 t=2T까지의 동안에, 주목 그리드의 아래로부터 2 단째이면서 왼쪽으로부터 1 번째의 화소에 2 샷째의 빔의 조사가 행해진다. 시각 t=T부터 t=2T까지의 동안에, XY 스테이지(32)는 2 빔 피치분만큼 -x 방향으로 이동한다. 그 동안, 트래킹 동작은 계속되고 있다.
시각 t=2T가 된 시점에서, 편향기(29)에 의한 멀티 빔의 일괄 편향에 의하여, 묘화 대상 화소를, 주목 그리드의 아래로부터 2 단째이면서 왼쪽으로부터 1 번째의 화소로부터, 아래로부터 3 단째이면서 왼쪽으로부터 1 번째의 화소로 시프트한다. 그 동안에도 XY 스테이지(32)는 이동하고 있으므로, 트래킹 동작은 계속되고 있다.
시각 t=2T부터 t=3T까지의 동안에, 주목 그리드의 아래로부터 3 단째이면서 왼쪽으로부터 1 번째의 화소에 3 샷째의 빔의 조사가 행해진다. 시각 t=2T부터 t=3T까지의 동안에, XY 스테이지(32)는, 예를 들면, 2 빔 피치분만큼 -x 방향으로 이동한다. 그 동안, 트래킹 동작은 계속되고 있다.
시각 t=3T가 된 시점에서, 편향기(29)에 의한 멀티 빔의 일괄 편향에 의하여, 묘화 대상 화소를, 주목 그리드의 아래로부터 3 단째이면서 왼쪽으로부터 1 번째의 화소로부터, 아래로부터 4단째이면서 왼쪽으로부터 1 번째의 화소로 시프트한다. 그 동안에도 XY 스테이지(105)는 이동하고 있으므로, 트래킹 동작은 계속되고 있다.
시각 t=3T부터 t=4T까지의 동안에, 주목 그리드의 아래로부터 4 단째이면서 왼쪽으로부터 1 번째의 화소에 4 샷째의 빔의 조사가 행해진다. 시각 t=3T부터 t=4T까지의 동안에, XY 스테이지(32)는, 예를 들면, 2 빔 피치분만큼 -x 방향으로 이동한다. 그 동안, 트래킹 동작은 계속되고 있다. 이상에 의하여, 주목 그리드의 왼쪽으로부터 1 번째의 화소 열의 묘화가 종료된다.
도 5의 예에서는, 초회(初回) 샷 위치로부터 3 회 시프트한 후의 각 빔의 묘화 위치에 각각 대응하는 빔을 조사한 후, 트래킹 제어용의 빔 편향을 리셋함으로써, 트래킹 위치를 트래킹 개시 위치로 되돌린다. 바꾸어 말하면, 트래킹 위치를 스테이지 이동 방향과는 반대 방향으로 되돌린다. 도 5의 예에서는, 시각 t=4T가 된 시점에서, 주목 그리드의 트래킹을 해제하고, x 방향으로 8 빔 피치분 이탈된 주목 그리드로 빔을 되돌린다. 또한, 도 5의 예에서는, 개구(H1)에 대응하는 빔(＃1)에 대하여 설명하였으나, 그 밖의 빔에 대해서도 각각의 대응하는 그리드에 대하여 동일하게 묘화가 행해진다.
또한, 각 그리드의 왼쪽으로부터 1 번째의 화소 열의 묘화는 종료되고 있으므로, 트래킹 리셋한 후에, 차회의 트래킹 사이클에서, 우선, 편향기(29)는, 각 그리드의 아래로부터 1 단째이면서 왼쪽으로부터 2 번째의 화소에 빔의 묘화 위치를 맞추도록(시프트하도록) 편향한다.
시각 t=4T부터 t=8T까지의 동안에, 주목 그리드의 왼쪽으로부터 2 번째의 화소 열의 묘화를 행한다. 시각 t=8T가 된 시점에서, 주목 그리드의 트래킹을 해제하고, x 방향으로 8 빔 피치분 이탈된 주목 그리드로 빔을 되돌린다.
또한, 각 그리드의 왼쪽으로부터 1 번째 및 2 번째의 화소 열의 묘화는 종료되고 있으므로, 트래킹 리셋한 후, 차회의 트래킹 사이클에서, 우선, 편향기(29)는, 각 그리드의 아래로부터 1 단째이면서 왼쪽으로부터 3 번째의 화소에 빔의 묘화 위치를 맞추도록(시프트하도록) 편향한다.
시각 t=8T부터 t=12T까지의 동안에, 주목 그리드의 왼쪽으로부터 3 번째의 화소 열의 묘화를 행한다. 시각 t=12T가 된 시점에서, 주목 그리드의 트래킹을 해제하고, x 방향으로 8 빔 피치분 이탈된 주목 그리드로 빔을 되돌린다.
또한, 각 그리드의 왼쪽으로부터 1~3 번째의 화소 열의 묘화는 종료되고 있으므로, 트래킹 리셋한 후에, 차회의 트래킹 사이클에 있어서, 우선, 편향기(29)는, 각 그리드의 아래로부터 1 단째이면서 왼쪽으로부터 4 번째의 화소에 빔의 묘화 위치를 맞추도록(시프트하도록) 편향한다.
이상과 같이, 동일한 트래킹 사이클 중은 편향기(28)에 의하여 조사 영역(54)을 기판(40)에 대하여 상대 위치가 동일한 위치가 되도록 제어한 상태에서, 편향기(29)에 의하여 1 화소씩 시프트시키면서 각 샷을 행한다. 1 회의 트래킹 사이클의 종료 후, 조사 영역(54)의 트래킹 위치를 되돌려, 1 화소 이탈된 위치에 1 회째의 샷 위치를 맞춘다. 그리고, 다음의 트래킹 제어를 행하면서, 편향기(29)에 의하여 1 화소씩 시프트시켜 각 샷을 행한다.
이러한 동작을 반복함으로써, 패턴이 묘화된다. 예를 들면, 도 6a에 도시된 바와 같이, 1 개의 그리드는, 개구(H1, H3, H5, H7)에 대응하는 빔(＃1, ＃3, ＃5, ＃7)에 의하여 1 화소 열씩 묘화된다.
도 6b는, 이 그리드 내의 화소의 샷 순서를 도시하고 있다. 빔(＃7)에 의하여 왼쪽으로부터 1 번째의 화소 열의 화소가 아래로부터 순서대로 샷된다. 이어서, 빔(＃5)에 의하여 왼쪽으로부터 2 번째의 화소 열의 화소가 아래로부터 순서대로 샷된다. 이이서, 빔(＃3)에 의하여 왼쪽으로부터 3 번째의 화소 열의 화소가 아래로부터 순서대로 샷된다. 이어서, 빔(＃1)에 의하여 왼쪽으로부터 4 번째의 화소 열의 화소가 아래로부터 순서대로 샷된다.
이러한 묘화 알고리즘에 기초하는 묘화 처리 시에, 제어부(100)는, 기억 장치(도시 생략)로부터 묘화 데이터를 읽어내고, 묘화 데이터에 정의된 패턴을 이용하여, 각 스트라이프 영역(52) 내의 모든 화소(60)의 패턴 면적 밀도(ρ)를 산출한다. 제어부(100)는, 패턴 면적 밀도(ρ)에 기준 조사량(D0)을 곱하여, 각 화소(60)에 조사되는 빔의 조사량(ρD0)을 산출한다.
도 5 및 도 6에 도시하는 예에서는, 1 화소 열(4 화소)의 묘화를 행하면, 트래킹을 리셋하고, 다음의 화소 열의 묘화를 행하는 것이지만, 묘화 장치는 다양한 묘화 방법을 사용할 수 있다.
예를 들면, 도 7a에 도시하는 묘화 방법에서는, 주목 그리드의 최하단 왼쪽으로부터 1 번째의 화소와, 아래로부터 2 단째이면서 왼쪽으로부터 2 번째의 화소와의 묘화를 행하면, 트래킹 리셋하고, 4 빔 피치분 이탈된 주목 그리드로 빔을 되돌린다. 그리고, 트래킹 동작을 행하면서, 이 그리드 아래로부터 3 단째이면서 왼쪽으로부터 3 번째의 화소와, 아래로부터 4 단째이면서 왼쪽으로부터 4 번째의 화소를 묘화한다.
이어서, 트래킹 리셋하고, 인접하는 주목 그리드로 빔을 되돌린다. 그리드 아래로부터 2 번째이면서 왼쪽으로부터 1 번째의 화소에 묘화 위치를 맞추고, 트래킹 동작을 행하면서, 이 그리드의 아래로부터 2 번째이면서 왼쪽으로부터 1 번째의 화소와, 아래로부터 3 단째이면서 왼쪽으로부터 2 번째의 화소를 묘화한다.
이 묘화 방법으로 묘화된 통상 패턴에서는, 1 개의 그리드는, 예를 들면, 도 7b에 도시된 바와 같이, 개구(H1~H8)에 대응하는 빔(＃1~＃8)에 의하여 2 화소씩 묘화된다. 도 7c는, 이 그리드 내의 화소의 샷 순서를 나타내고 있다.
이와 같이, 1 개의 그리드를 조사하는 빔의 수, 또는 그리드 내의 화소의 샷 순서는 임의로 설정 가능하다.
멀티 빔 묘화에서는, 성형 애퍼처 어레이 부재(23)에 설치된 개구(H)의 위치 정밀도, 또는 빔 형상(빔 어레이 전체 상의 형상)의 왜곡에 기인하여, 각 빔이 가지는 빔 정밀도에 차이가 생긴다. 상술한 바와 같이, 1 개의 그리드를 복수의 빔에 의하여 조사하거나, 인접하는 화소를 상이한 빔으로 조사함으로써, 개별 빔의 정밀도 차이에 기인하는 묘화 오차가 평균화되지만, 패턴 묘화 위치의 오차는 다소 남아 있었다.
본 발명자는, 더 패턴 묘화 위치의 오차가, 그리드 내의 화소의 샷 순서에 의하여 바뀌는 것이며, 동일 그리드 내의 화소를, 제1 샷 순서대로 샷한 후, 제1 샷 순서와는 상이한 제2 샷 순서대로 샷함으로써, 묘화 위치의 오차의 영향을 저감할 수 있음을 알아냈다. 그리드를 복수 빔으로 샷할 때, 이 복수 빔은 빔 어레이 내의 어느 한 행의 빔으로 구성되고, 빔 형상의 왜곡의 경향이 반영되므로, 그 경향으로부터 오차를 저감하는 샷 순서를 예측할 수 있다.
도 8a는, 10×10 화소로 이루어진 그리드 내의 화소의 제1 샷 순서(J1)의 예를 도시한다. 도 8b는, 제1 샷 순서(J1)대로 샷한 경우의 그리드 내의 묘화 위치의 오차 분포를 도시한다.
도 9a는, 10×10 화소로 이루어진 그리드 내의 화소의 제2 샷 순서(J2)의 예를 도시한다. 제2 샷 순서(J2)는, 제1 샷 순서(J1)와는 상이하다. 제2 샷 순서(J2)에서는, 제1 샷 순서(J1)에 있어서 샷 순서(j)가 1≤j≤50의 화소의 샷 순서를 j+50로 하고, 제1 샷 순서(J1)에 있어서 샷 순서(j)가 51≤j≤100의 화소의 샷 순서를 j-50로 하고 있다. 이 예에서는, 그리드 내의 모든 화소가, 제1 샷 순서(J1)와 제2 샷 순서(J2)로 샷 순서가 상이한 것이 된다.
도 9b는, 제2 샷 순서(J2)대로 샷한 경우의 그리드 내의 묘화 위치의 오차 분포를 도시하는 도면이다.
1 개의 스트라이프 영역(52)을 적어도 2 회 묘화하고, 1 개의 그리드를 상이한 샷 순서대로 묘화하도록 제어한다.
예를 들면, 도 10a에 도시된 바와 같이, 스트라이프 영역(52)의 좌단에, 1 회의 멀티 빔(MB)의 조사로 조사 가능한 조사 영역(54)이 위치하도록 조정하고, 묘화를 개시한다. XY 스테이지(32)를 -x 방향으로 이동시킴으로써, 상대적으로 x 방향으로 묘화를 진행시킨다. 이 때, 제1 샷 순서(J1)대로 빔 조사를 행한다. 이하, 스트라이프 영역(52)의 1 회의 묘화를, 1 패스라고도 한다.
스트라이프 영역(52)의 1 회째의 묘화(1 패스째) 종료 후, 도 10b에 도시된 바와 같이, 동일한 스트라이프 영역(52)의 우단에 조사 영역(54)이 위치하도록 조정하고, XY 스테이지(32)를 x 방향으로 이동시킴으로써, 상대적으로 -x 방향으로 묘화(2 패스째)를 진행시킨다. 이 때, 제2 샷 순서(J2)대로 빔 조사를 행한다.
1 개의 그리드를 제1 샷 순서(J1) 및 제2 샷 순서(J2)대로 빔 조사하여 패턴을 묘화함으로써, 도 11에 도시된 바와 같이, 각각의 위치 오차가 가산되어 상쇄된다.
제1 샷 순서(J1) 및 제2 샷 순서(J2)는, 시뮬레이션에 의하여 사전에 계산되어, 샷 순서 데이터로서 기억부(102)에 등록된다. 이 때, 제2 샷 순서(J2)는 제1 샷 순서(J1)대로 묘화한 때의 묘화 위치 오차를 상쇄하도록 결정되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 시뮬레이션에 의하여 구해진 제1 샷 순서(J1)에 기초하여, 반대의 묘화 순서가 되도록 제2 샷 순서(J2)를 결정해도 된다. 또한, 그리드를 2×2의 화소로 분할하고, 4 개의 화소에서 각각 경사 방향으로 샷 순서를 바꿔 넣음으로써 제2 샷 순서(J2)를 구해도 된다.
제어부(100)는, 기억부(102)로부터 샷 순서 데이터를 읽어내고, 1 개의 스트라이프 영역(52)의 1 회째의 묘화에서는 제1 샷 순서(J1)대로 그리드 내에 빔을 조사하고, 2 회째의 묘화에서는 제2 샷 순서(J2)대로 동일 그리드 내에 빔을 조사한다. 각각의 샷 순서에 따른 묘화 위치 오차가 상쇄되므로, 묘화 정밀도의 저하를 방지할 수 있다.
상기 실시 형태에서는, 묘화 영역을 멀티 빔의 빔 간 피치로 분할한 그리드 내의 화소에 대하여, 상이한 샷 순서대로 빔을 조사하는 묘화 알고리즘을 예로 들어 설명하였으나, 묘화 영역을 빔 간 피치의 정수 배(예를 들면, 2 배), 정수 분의 1(예를 들면, 1/2) 등 묘화 알고리즘에 기초하는 크기, 단위로 복수의 직사각형 영역으로 분할해도 된다. 직사각형 영역 내의 화소의 전부 또는 일부에 대하여, 제1 샷 순서대로 멀티 빔의 각 빔을 조사한 후, 제1 샷 순서와는 상이한 제2 샷 순서대로 각 빔을 조사한다. 직사각형 영역 내의 일부의 화소에 대하여 조사한 경우에는, 다중 묘화에 의하여 극간을 보완해도 된다.
상기 실시 형태에서는, XY 스테이지(32)를 -x 방향으로 이동시키면서, 제1 샷 순서(J1)대로 1 패스째의 묘화를 행하고, XY 스테이지(32)를 x 방향으로 이동시키면서, 제2 샷 순서(J2)대로 2 패스째의 묘화를 행하는 예에 대하여 설명하였으나, XY 스테이지(32)를 -x 방향으로 이동시키면서 1 패스째 및 2 패스째의 묘화를 행해도 되고, x 방향으로 이동시키면서 1 패스째 및 2 패스째의 묘화를 행해도 된다.
이 때, 1 패스째 및 2 패스째의 스트라이프 원점은 y 방향으로 이탈시키지 않고 중합시키는 것이 바람직하다.
상기 실시 형태에서는, 2 단의 편향기(28, 29)를 설치하여, 편향기(28)로 트래킹 제어를 행하면서, 편향기(29)로 그리드 내에서의 빔 이동을 행하는 구성에 대하여 설명하였으나, 편향기는 1 단 구성이어도 된다.
싱글 빔 묘화 장치에 있어서, 동일한 스트라이프 영역을 복수 패스 묘화함에 있어서, 패스마다 샷 순서를 바꾸어도 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 표시되는 전체 구성 요소로부터 몇 가지 구성 요소를 삭제해도 된다. 또한, 상이한 실시 형태에 걸친 구성 요소를 적절히 조합해도 된다.
20 : 전자 경통
21 : 전자 총
22 : 조명 렌즈
23 : 성형 애퍼처 어레이 부재
24 : 블랭킹 플레이트
25 : 축소 렌즈
26 : 제한 애퍼처 부재
27 : 대물 렌즈
28, 29 : 편향기
30 : 묘화실
32 : XY 스테이지
40 : 기판
50 : 묘화 영역
52 : 스트라이프 영역
54 : 조사 영역
100 : 제어부
102 : 기억부
200 : 묘화부

Claims (12)

  1. 연속 이동하는 스테이지 상에 재치된 기판에, 복수의 하전 입자 빔을 포함하는 멀티 빔을 조사하고 있는 동안, 상기 멀티 빔의 편향 위치가 상기 스테이지의 이동에 추종하도록 트래킹 동작을 행하는 공정과,
    상기 트래킹 동작 중에, 상기 멀티 빔의 각 빔을, 상기 기판의 묘화 영역이 메쉬 형상으로 분할된 복수의 직사각형 영역의 각각에 조사하는 공정
    을 구비하고,
    상기 직사각형 영역이 소정 사이즈로 메쉬 형상으로 분할된 복수의 화소의 적어도 일부의 각각에 대하여 제1 샷 순서대로 상기 각 빔을 조사한 후, 상기 제1 샷 순서와는 상이한 제2 샷 순서대로 상기 각 빔을 조사하는, 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 묘화 영역은 소정 폭의 복수의 스트라이프 영역으로 분할되고,
    각 스트라이프 영역에 대하여 상기 멀티 빔의 조사를 복수 패스 행하고,
    제1 패스에서는 상기 제1 샷 순서대로 상기 각 빔을 조사하고, 제2 패스에서는 상기 제2 샷 순서대로 상기 각 빔을 조사하는, 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    1 개의 스트라이프 영역에 있어서의 상기 제1 패스에서의 묘화 진행 방향과, 상기 제2 패스에서의 묘화 진행 방향이 상이한, 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 패스와 상기 제2 패스에서 스트라이프 영역의 원점이 동일한, 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    제1 편향기를 이용하여 상기 트래킹 동작을 행하고,
    제2 편향기를 이용하여 상기 직사각형 영역 내에서의 조사 위치의 시프트를 행하는, 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 샷 순서는, 상기 제1 샷 순서의 반대인, 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법.
  7. 연속 이동하는 스테이지 상에 재치된 기판에, 복수의 하전 입자 빔을 포함하는 멀티 빔을 조사하고 있는 동안, 상기 멀티 빔의 편향 위치가 상기 스테이지의 이동에 추종하도록 트래킹 동작을 행하고, 상기 트래킹 동작 중에, 상기 멀티 빔의 각 빔을, 상기 기판의 묘화 영역이 메쉬 형상으로 분할된 복수의 직사각형 영역의 각각에 조사하는 묘화부와,
    상기 직사각형 영역이 소정 사이즈로 메쉬 형상으로 분할된 복수의 화소의 적어도 일부의 각각에 대하여 제1 샷 순서대로 상기 각 빔을 조사한 후, 상기 제1 샷 순서와는 상이한 제2 샷 순서대로 상기 각 빔을 조사하도록 상기 묘화부를 제어하는 제어부
    를 구비하는, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 묘화 영역은 소정 폭의 복수의 스트라이프 영역으로 분할되고,
    상기 제어부는, 각 스트라이프 영역에 대하여 상기 멀티 빔의 조사를 복수 패스 행하고, 제1 패스에서는 상기 제1 샷 순서대로 상기 각 빔을 조사하고, 제2 패스에서는 상기 제2 샷 순서대로 상기 각 빔을 조사하도록 상기 묘화부를 제어하는, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는, 1 개의 스트라이프 영역에 있어서의 상기 제1 패스에서의 묘화 진행 방향과, 상기 제2 패스에서의 묘화 진행 방향이 상이하도록 상기 묘화부를 제어하는, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 패스와 상기 제2 패스에서 스트라이프 영역의 원점이 동일해지도록 상기 묘화부를 제어하는, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 트래킹 동작을 행하는 제1 편향기와,
    상기 직사각형 영역 내에서의 조사 위치의 시프트를 행하는 제2 편향기
    를 더 구비하는, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 제2 샷 순서는, 상기 제1 샷 순서의 반대인, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
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