KR101368365B1 - 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법 - Google Patents

멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법 Download PDF

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Abstract

멀티빔 형성 애퍼처에 의해 산란한 하전 입자에 의한 블랭킹 편향기 어레이에의 대전과 오염 성장을 제어하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 묘화 장치(100)는, 하전 입자빔을 방출하는 전자총(201)과, 멀티빔을 형성하는 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203)와, 멀티빔 중, 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행하는 복수의 블랭커가 배치된 블랭킹 플레이트(204)와, 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203)와 블랭킹 플레이트(204)의 사이에 배치된 전자 렌즈(212, 214)와, 전자 렌즈(212, 214)의 사이로서 멀티빔의 집속점 위치에 배치되고, 집속점으로부터 이탈한 하전 입자의 통과를 제한하는 제한 애퍼처 부재(216)와, 복수의 블랭커에 의해 빔 off 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐하는 제한 애퍼처 부재(206)를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법{MULTI-CHARGED PARTICLE BEAM WRITING APPARATUS AND MULTI-CHARGED PARTICLE BEAM WRITING METHOD}
본 발명은, 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 미세화의 진전을 담당하는 리소그래피 기술은 반도체 제조 프로세스 중에서도 유일하게 패턴을 생성하는 매우 중요한 프로세스이다. 최근, LSl의 고집적화에 수반하여, 반도체 디바이스에 요구되는 회로 선폭은 해마다 미세화되고 있다. 여기서, 전자선(전자빔) 묘화 기술은 본질적으로 뛰어난 해상성을 가지고 있어, 웨이퍼 등에 전자선을 사용하여 묘화하는 것이 행해지고 있다.
예컨대, 멀티빔을 사용한 묘화 장치가 있다. 1 개의 전자빔으로 묘화할 경우에 비해 멀티빔을 이용함으로써 한 번에 많은 빔을 조사할 수 있으므로, 처리량을 큰 폭으로 향상시킬 수 있다.
도 15는, 종래의 멀티빔 방식의 묘화 장치에서의 구성의 일부를 도시한 도이다. 이러한 멀티빔 방식의 묘화 장치에서는, 예를 들면 도 15에 도시한 바와 같이, 전자총(501)으로부터 방출된 전자빔(500)이 복수의 홀을 가진 마스크(멀티빔 형성 애퍼처(aperture))(510)를 통과함으로써 멀티빔(502)이 형성된다. 그리고, 마스크(510)에 근접한 블랭킹(blanking) 편향 전극 어레이(블랭커 어레이(blanker array))(512)에 의해 각각 블랭킹 제어되고, 하류측의 애퍼처로 차폐되지 않았던 각 빔이 광학계로 축소되고, 편향기로 편향되어 시료 상의 원하는 위치로 조사된다(예컨대, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1 : 일본특허공개공보 2006-261342 호
이러한 멀티빔 방식의 묘화 장치에서는, 종래, 멀티빔을 형성하는 복수의 홀을 가진 마스크(멀티빔 형성 애퍼처)와 각 빔을 개별로 블랭킹 제어하기 위한 블랭킹 편향 전극 어레이(블랭커 어레이)가 근접하여 배치되어 있다. 멀티빔 형성 애퍼처에 의해 산란한 전자가 블랭킹 편향 전극 어레이로 유입되고, 절연물 부분을 대전시킨다. 혹은, 오염(520)을 성장시키는 것과 같은 문제가 있었다.
따라서 본 발명은, 상술한 문제점을 극복하고, 멀티빔 형성 애퍼처에 의해 산란한 하전 입자에 의한, 블랭킹 편향기 어레이로의 대전과 오염 성장을 억제하는 것이 가능한 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일태양의 멀티 하전 입자빔 묘화 장치는,
하전 입자빔을 방출하는 방출부와,
복수의 개구부를 가지고, 복수의 개구부 전체가 포함되는 영역에 하전 입자빔의 조사를 받고, 복수의 개구부를 하전 입자빔의 일부가 각각 통과함으로써 멀티빔을 형성하는 제 1 애퍼처 부재와,
제 1 애퍼처 부재의 복수의 개구부를 통과한 멀티빔 중, 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행하는 복수의 블랭커가 배치된 블랭커 어레이와,
제 1 애퍼처 부재와 블랭커 어레이의 사이에 배치된 제 1 전자 렌즈와 제 2 전자 렌즈와,
제 1 전자 렌즈와 제 2 전자 렌즈의 사이로서 멀티빔의 집속점(集束点) 위치에 배치되고, 집속점으로부터 이탈한 하전 입자의 통과를 제한하는 제 2 애퍼처 부재와.
복수의 블랭커에 의해 빔 off 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐하는 제 3 애퍼처 부재
를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 제 1 전자 렌즈와 제 2 전자 렌즈에 대하여, 반대 방향 또한 동일 크기로 자화(勵磁)하는 렌즈 제어부를 더 구비하면 적합하다.
또한, 제 2 애퍼처 부재는 적층 구조에 의해 형성되고, 빔의 입사 방향에 대하여 상층 부재가 하층 부재보다 낮은 원자번호의 재료에 의해 형성되고, 상층 부재의 두께가 하전 입자의 도달 거리(飛程)보다 두껍게 형성되면 적합하다.
또한, 제 2 애퍼처 부재는 빔의 상류측의 진공 챔버와 하류측의 진공 챔버를 구획하는 차동(差動) 배기용 부재로서 이용되면 적합하다.
본 발명의 일태양의 멀티 하전 입자빔 묘화 방법은,
하전 입자빔을 방출하는 공정과,
복수의 개구부를 가지는 제 1 애퍼처 부재를 이용하여, 복수의 개구부 전체가 포함되는 영역에 하전 입자빔의 조사를 받고, 복수의 개구부를 하전 입자빔의 일부가 각각 통과함으로써 멀티빔을 형성하는 공정과,
멀티빔의 블랭킹 편향을 행하기 전에, 제 1 애퍼처 부재를 통과한 멀티빔을 집속시키는 공정과,
멀티빔의 블랭킹 편향을 행하기 전으로서 제 1 애퍼처 부재를 통과한 멀티빔을 집속시킨 후에, 제 2 애퍼처 부재를 이용하여 집속점으로부터 이탈한 하전 입자의 통과를 제한하는 공정과,
제 2 애퍼처 부재를 통과한 멀티빔을 복수의 블랭커를 가지는 블랭커 어레이에 투영하는 공정과,
복수의 블랭커를 이용하여, 블랭커 어레이에 투영된 멀티빔 중, 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행하는 공정과,
제 3 애퍼처 부재를 이용하여, 복수의 블랭커에 의해 빔 off 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐하는 공정과,
제 3 애퍼처 부재를 통과한 멀티빔을 이용하여, 시료에 패턴을 묘화하는 공정
을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일태양의 멀티 하전 입자빔 묘화 장치는,
하전 입자빔을 방출하는 방출부와,
복수의 개구부를 가지고, 복수의 개구부 전체가 포함되는 영역에 하전 입자빔의 조사를 받고, 복수의 개구부를 하전 입자빔의 일부가 각각 통과함으로써 멀티빔을 형성하는 제 1 애퍼처 부재와,
제 1 애퍼처 부재의 복수의 개구부를 통과한 멀티빔 중, 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행하는 복수의 블랭커가 배치된 블랭커 어레이와,
제 1 애퍼처 부재와 블랭커 어레이의 사이에 배치된 제 1 전자 렌즈와 제 2 전자 렌즈와,
제 1 전자 렌즈와 제 2 전자 렌즈의 사이로서 멀티빔의 집속점(集束点) 위치에 배치되고, 집속점으로부터 이탈한 하전 입자의 통과를 제한하는 제 2 애퍼처 부재와,
복수의 블랭커에 의해 빔 off 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐하는 제 3 애퍼처 부재
를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 제 1 전자 렌즈와 제 2 전자 렌즈에 대하여, 반대 방향 또한 동일 크기로 자화(勵磁)하는 렌즈 제어부를 더 구비하면 적합하다.
또한, 제 2 애퍼처 부재는 적층 구조에 의해 형성되고, 빔의 입사 방향에 대하여 상층 부재가 하층 부재보다 낮은 원자번호의 재료에 의해 형성되고, 상층 부재의 두께가 하전 입자의 도달 거리(飛程)보다 두껍게 형성되면 적합하다.
또한, 제 2 애퍼처 부재는 빔의 상류측의 진공 챔버와 하류측의 진공 챔버를 구획하는 차동(差動) 배기용 부재로서 이용되면 적합하다.
본 발명의 일태양의 멀티 하전 입자빔 묘화 방법은,
하전 입자빔을 방출하는 공정과,
복수의 개구부를 가지는 제 1 애퍼처 부재를 이용하여, 복수의 개구부 전체가 포함되는 영역에 하전 입자빔의 조사를 받고, 복수의 개구부를 하전 입자빔의 일부가 각각 통과함으로써 멀티빔을 형성하는 공정과,
멀티빔의 블랭킹 편향을 행하기 전에, 제 1 애퍼처 부재를 통과한 멀티빔을 집속시키는 공정과,
멀티빔의 블랭킹 편향을 행하기 전으로서 제 1 애퍼처 부재를 통과한 멀티빔을 집속시킨 후에, 제 2 애퍼처 부재를 이용하여 집속점으로부터 이탈한 하전 입자의 통과를 제한하는 공정과,
제 2 애퍼처 부재를 통과한 멀티빔을 복수의 블랭커를 가지는 블랭커 어레이에 투영하는 공정과,
복수의 블랭커를 이용하여, 블랭커 어레이에 투영된 멀티빔 중, 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행하는 공정과,
제 3 애퍼처 부재를 이용하여, 복수의 블랭커에 의해 빔 off 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐하는 공정과,
제 3 애퍼처 부재를 통과한 멀티빔을 이용하여, 시료에 패턴을 묘화하는 공정
을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일태양에 따르면, 멀티빔 형성 애퍼처에 의해 산란한 하전 입자를 차폐할 수 있다. 따라서, 블랭킹 편향기 어레이로의 대전과 오염 성장을 억제할 수 있다. 그 결과, 묘화 장치의 수명을 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시예 1에서의 묘화 장치의 구성을 도시한 개념도이다.
도 2는 실시예 1에서의 애퍼처 부재의 구성을 도시한 개념도이다.
도 3은 실시예 1에서의 블랭킹 플레이트의 구성을 도시한 개념도이다.
도 4는 실시예 1에서의 블랭킹 플레이트의 구성을 도시한 상면 개념도이다.
도 5는 실시예 1에서의 산란 전자 차폐용의 제한 애퍼처 부재의 구성을 도시한 단면부이다.
도 6은 실시예 1에서의 묘화 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 실시예 1에서의 래스터 스캔(raster scan)의 묘화 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 실시예 1에서의 빔 간 피치의 n 배의 길이 스테이지 이동시켰을 경우의 각 샷(shot)의 조사 위치의 일례를 보다 상세히 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는 실시예 1에서의 빔 간 피치의 n 배의 길이 스테이지 이동시켰을 경우의 각 샷의 조사 위치의 다른 일례를 보다 상세히 설명하기 위한 개념도이다.
도 10은 실시예 1에서의 빔 간 피치의 n 배의 길이 스테이지 이동시켰을 경우의 각 샷의 조사 위치의 다른 일례를 보다 상세히 설명하기 위한 개념도이다.
도 11은 실시예 1에서의 빔 간 피치의 n 배의 길이 스테이지 이동시켰을 경우의 각 샷의 조사 위치의 다른 일례를 보다 상세히 설명하기 위한 개념도이다.
도 12는 실시예 2에서의 묘화 장치의 구성을 도시한 개념도이다.
도 13은 실시예 2에서의 멀티빔 형성 애퍼처 부재와 블랭킹 플레이트(blanking plate) 간에서의 멀티빔의 크기를 설명하기 위한 개념도이다.
도 14는 실시예 2에서의 멀티빔으로 형성되는 패턴 이미지의 크기의 일례를 도시한 도이다.
도 15는 종래의 멀티빔 방식의 묘화 장치에서의 구성의 일부를 도시한 도이다.
이하, 실시예에서는, 하전 입자빔의 일례로서 전자빔을 이용한 구성에 대하여 설명한다. 단, 하전 입자빔은 전자빔에 한정되지 않고, 이온빔 등의 하전 입자를 이용한 빔이어도 상관없다.
실시예 1.
도 1은, 실시예 1에서의 묘화 장치의 구성을 도시한 개념도이다. 도 1에서, 묘화 장치(100)는 묘화부(150)와 제어부(160)를 구비하고 있다. 묘화 장치(100)는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치의 일례이다. 묘화부(150)는 전자 경통(102)과 묘화실(103)을 구비하고 있다. 전자 경통(102) 내에는 전자총(201), 조명 렌즈(202), 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203), 전자 렌즈(212), 제한 애퍼처 부재(216), 전자 렌즈(214), 블랭킹 플레이트(블랭커 어레이)(204), 전자 렌즈(205), 제한 애퍼처 부재(206), 대물 렌즈(207) 및 편향기(208)가 배치되어 있다. 전자 렌즈(212, 214)는, 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203)와 블랭킹 플레이트(204)의 사이에 배치되어 있다.
전자 렌즈(212, 214)에 의해, 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203)의 이미지가 블랭킹 플레이트(블랭커 어레이)(204)의 편향 중심 및 그 근방에 결상된다. 이는, 블랭킹 플레이트 동작 시에 시료면 상의 멀티빔의 축소된 이미지의 이동을 억제하기 위함이다.
또한, 전자 렌즈(212, 214)의 사이에 제한 애퍼처 부재(216)가 배치된다. 제한 애퍼처 부재(216)는 전자 렌즈(212, 214)의 사이로서 전자 렌즈(212)에 의해 집속된 멀티빔의 집속점 위치에 배치된다. 제한 애퍼처 부재(216)에는 예를 들면 중앙에 개구부가 형성되고, 집속점으로부터 이탈한 빔의 통과를 제한한다. 그리고, 제한 애퍼처 부재(216)는, 빔의 상류측의 진공 챔버와 하류측의 진공 챔버를 구획하는 차동 배기용 부재로서 이용된다. 전자 경통(102) 내의 제한 애퍼처 부재(216)보다 상부(상류측)는, 진공 펌프(222)에 의해 진공 배기된다. 전자 경통(102) 내의 제한 애퍼처 부재(216)보다 하부(하류측)는, 진공 펌프(224)에 의해 진공 배기된다.
묘화실(103) 내에는 XY 스테이지(105)가 배치된다. XY 스테이지(105) 상에는, 묘화 시에는 묘화 대상 기판이 되는 마스크 등의 시료(101)가 배치된다. 시료(101)에는, 반도체 장치를 제조할 시의 노광용 마스크, 혹은 반도체 장치가 제조되는 반도체 기판(실리콘 웨이퍼) 등이 포함된다. 또한 시료(101)에는, 레지스트가 도포된, 아직 아무것도 묘화되지 않은 공백의 마스크가 포함된다.
제어부(160)는 제어 계산기(110), 메모리(112), 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(140), 렌즈 제어 회로(120), 편향 제어 회로(130, 132), 및 디지털 / 아날로그 변환(DAC) 앰프(136)를 가지고 있다. 제어 계산기(110), 메모리(112), 기억 장치(140), 렌즈 제어 회로(120) 및 편향 제어 회로(130, 132)는, 도시하지 않은 버스를 개재하여 서로 접속되어 있다. 기억 장치(140)(기억부)에는 묘화 데이터가 외부로부터 입력되어 저장되어 있다. 렌즈 제어 회로(120) 및 편향 제어 회로(130, 132)는 제어 계산기(110)에 의해 제어된다.
여기서 도 1에서는, 실시예 1을 설명함에 있어서 필요한 구성을 기재하고 있다. 묘화 장치(100)에 있어서, 통상, 필요한 그 외의 구성을 구비하고 있어도 상관없다.
도 2는, 실시예 1에서의 애퍼처 부재의 구성을 도시한 개념도이다. 도 2의 (a)에서, 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203)에는, 세로(y 방향) m 열 X 가로(x 방향) n 열(m, n ≥ 2)의 복수의 홀(개구부)(22)이 소정의 배열 피치로 형성되어 있다. 도 2의 (a)에서는, 예컨대 512 X 8 열의 홀(22)이 형성된다. 각 홀(22)은, 모두 동일한 치수 형상의 직사각형 예를 들어, 장방형 혹은 정방형으로 형성된다. 혹은, 동일한 외경의 원형이어도 상관없다. 여기서는, y 방향의 각 열에 대하여, x 방향으로 A부터 H까지의 8 개의 홀(22)이 각각 형성되는 예가 도시되어 있다. 이들 복수의 홀(22)을 전자빔(200)의 일부가 각각 통과함으로써, 멀티빔(20)이 형성되게 된다. 여기서는, 종횡(x, y 방향)이 모두 2 열 이상의 홀(22)이 배치된 예를 나타냈지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 종횡(x, y 방향) 중 어느 일방이 복수열이고 타방은 1 열뿐이어도 상관없다. 또한 홀(22)의 배열의 방법은, 도 2의 (a)와 같이 종횡이 격자 형상으로 배치되는 경우에 한정되지 않는다. 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 예를 들면 종 방향(y 방향) 1 단째의 열과, 2 단째의 열의 홀끼리가, 횡 방향(x 방향)으로 치수 a만큼 이동하여 배치되어도 된다. 마찬가지로, 종 방향(y 방향) 2 단째의 열과, 3 단째의 열의 홀끼리가, 횡 방향(x 방향)으로 치수 b만큼 이동하여 배치되어도 된다.
도 3은, 실시예 1에서의 블랭킹 플레이트의 구성을 도시한 개념도이다. 블랭킹 플레이트('블랭커 어레이', '블랭킹 편향 전극 어레이' 혹은 '블랭킹 편향기 어레이' 라고도 함)(204)에는, 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203)의 각 홀(22)의 배치 위치에 맞추어 통과홀이 형성되고, 각 통과홀에는 쌍이 되는 2 개의 전극(24, 26)의 조(블랭커)가 각각 배치된다. 이와 같이, 블랭킹 플레이트(블랭커 어레이)(204)는 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행하는 복수의 블랭커가 배치된다. 각 통과홀을 통과하는 전자빔(20)은 각각 독립적으로 이러한 쌍이 되는 2 개의 전극(24, 26)에 인가되는 전압에 의해 편향된다. 이러한 편향에 의해 블랭킹 제어된다. 이와 같이, 복수의 블랭커가, 애퍼처 부재(203)의 복수의 홀(22)(개구부)을 통과한 멀티빔 중, 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행한다.
도 4는, 실시예 1에서의 블랭킹 플레이트의 구성의 일부를 도시한 상면 개념도이다. 블랭킹 플레이트(204)에는 각각 쌍이 되는 2 개의 전극(24, 26)을 제어하는 로직 회로(28)가 배치된다. 로직 회로(28)의 제어에 의해 블랭킹 편향이 행해진다.
전자총(201)(방출부)으로부터 방출된 전자빔(200)은, 조명 렌즈(202)에 의해 대략 수직으로 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203)(제 1 애퍼처 부재) 전체를 조명한다. 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203)에는, 직사각형 예를 들면 장방형 혹은 정방형의 복수의 홀(개구부)이 형성된다. 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203)는, 복수의 홀(개구부)(22) 전체가 포함되는 영역에 전자빔(200)의 조사를 받고, 복수의 홀(개구부)(22)을 전자빔(200)의 일부가 각각 통과함으로써 멀티빔(20)을 형성한다. 이와 같이, 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203)의 복수의 홀(22)을 통과함으로써, 예를 들면 직사각형 형상의 복수의 전자빔(멀티빔)(20a, b, c, ...)이 형성된다. 이러한 멀티빔(20)은 전자 렌즈(212)에 의해 집속되고, 집속 위치에 배치되는 제한 애퍼처 부재(216)(제 2 애퍼처 부재)에 의해, 집속점으로부터 이탈한 산란 전자(300)의 통과가 제한된다. 이에 따라, 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203)에 의해 산란한 전자가 차폐된다. 이 때문에, 이보다 하류측의 블랭킹 플레이트(204)에의 산란 전자의 침입을 방지할 수 있다. 그리고, 제한 애퍼처 부재(216)에 의해 산란 전자가 커트된 멀티빔(20)은, 전자 렌즈(214)에 의해 블랭킹 플레이트(204)에 대략 수직으로 투영된다.
여기서, 전자 렌즈(212, 214)는 렌즈 제어 회로(120)에 의해 역방향이고 또한 동일 크기로 자화된다. 이에 의해, 전자 렌즈(212)를 통과한 멀티빔이 전자 렌즈(214)를 통과할 시에 회전하는 것을 회피할 수 있다. 렌즈 제어 회로(120)는 렌즈 제어부의 일례이다.
그리고, 산란 전자가 차단된 멀티빔(20)은, 블랭킹 플레이트(204)의 각각 대응하는 블랭커 내를 통과한다. 편향 제어 회로(130)에 의해 제어된 제어 신호가, 블랭킹 플레이트(204)의 각 블랭커용의 로직 회로(28)에 출력되고, 각 블랭커는, 각각 로직 회로(28)에 의해 제어되고, 개별적으로 통과하는 전자빔(20)을 편향한다. 그리고, 블랭킹 플레이트(204)를 통과한 멀티빔(20a, b, c, ···)은 전자 렌즈(205)에 의해 집속되고, 제한 애퍼처 부재(206)에 형성된 중심의 홀을 향해 나아간다. 여기서, 블랭킹 플레이트(204)의 블랭커에 의해 편향된 전자빔(310)은, 제한 애퍼처 부재(206)(제 3 애퍼처 부재)의 중심의 홀로부터 위치가 이탈하고, 제한 애퍼처 부재(206)에 의해 차폐된다. 한편, 블랭킹 플레이트(204)의 블랭커에 의해 편향되지 않았던 전자빔(20)은, 제한 애퍼처 부재(206)의 중심의 홀을 통과한다. 이러한 블랭커의 on / off에 의해 블랭킹 제어가 행해지고, 빔의 on / off가 제어된다. 이와 같이, 제한 애퍼처 부재(206)는 복수의 블랭커에 의해 빔 off 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐한다.
그리고, 빔 on이 되고 나서 빔 off가 될 때까지에 형성된, 제한 애퍼처 부재(206)를 통과한 빔에 의해 1 회분의 샷의 빔이 형성된다. 제한 애퍼처 부재(206)를 통과한 멀티빔(20)은, 대물 렌즈(207)에 의해 초점이 모아지고, 편향기(208)에 의해, 제한 애퍼처 부재(206)를 통과한 각 빔(멀티빔(20) 전체)이 동일 방향으로 모아져 편향되고, 각 빔의 시료(101) 상의 각각의 조사 위치에 조사된다. 또한, 예를 들면 XY 스테이지(105)가 연속 이동하고 있을 때, 빔의 조사 위치가 XY 스테이지(105)의 이동에 추종하도록 편향기(208)에 의해 제어된다. 한 번에 조사되는 멀티빔(20)은, 이상적으로는 애퍼처 부재(203)의 복수의 홀의 배열 피치(pitch)에 상술한 원하는 축소율을 곱한 피치로 나란하게 된다. 묘화 장치(100)는, 샷 빔을 연속하여 차례로 조사하는 래스터 스캔 방식으로 묘화 동작을 행하고, 원하는 패턴을 묘화할 시, 불필요한 빔은 블랭킹 제어에 의해 빔 off로 제어된다.
도 5는, 실시예 1에서의 산란 전자 차폐용의 제한 애퍼처 부재의 구성을 도시한 단면부이다. 제한 애퍼처 부재(216)는, 상층측으로부터 제 1 부재(10), 제 2 부재(12), 제 3 부재(14) 및 제 4 부재(16)의 적층 구조에 의해 형성된다. 제한 애퍼처 부재(216)는, 빔의 입사 방향에 대하여 상층 부재의 제 1 부재(10)가 하층 부재의 제 4 부재보다 낮은 원자 번호의 재료에 의해 형성된다. 또한, 상층 부재의 제 1 부재(10)의 두께는 전자의 도달 거리보다 두껍게 형성되면 적합하다. 제 1 부재(10)에 의해 산란 전자를 차단한다. 제 1 부재(10)의 재료로서, 예를 들면 탄소 혹은 도전성을 부여한 다이아몬드 라이크 탄소 등이 적합하다.
현재, 상층 부재로서 탄소를 이용하고, 이에 50 keV의 전자가 입사할 경우를 상정한다. 이 때 도달 거리(R)으로서,
R(μm) = 0.0276 A X E0＾1.67 / (ρ X Z＾0.889)
를 사용한다. 우변 중 A는 부재의 원자량, Z는 원자 번호, E0는 kV 단위의 가속 전압, ρ는 밀도(g/cm3)이며, 이 때 우변은 μm 단위로 전자의 도달 거리를 부여한다. (Jon Orloff편 : Handbook of Charged Particle Optics, 1997년, CRC Press, p377)
A = 12, Z = 6으로 하고, ρ = 2.25 g/cm3로 하면, R = 20.5 μm이다.
또한 제 4 부재(16)에 의해, 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203)에 의해 발생한 X 선을 차폐한다. 제 4 부재(16)의 재료는, 예를 들면 텅스텐(W) 등이 적합하다. 제 4 부재(16)의 두께는, X 선을 차폐하기에 충분한 두께로 하는 것이 적합하다. 또한, 제 3 부재(14)에 의해 애퍼처의 개구부의 형상 치수를 고정밀도로 가공한다. 따라서 제 1 부재(10)는, 제 3 부재(14)보다 약간 크게 개구부가 형성된다. 또한, 제 1 부재(10)의 개구부는 하측으로 좁아지는 테이퍼 형상으로 형성되면 된다. 그리고, 최소 직경의 치수가 제 3 부재(14)의 개구부보다 약간 크게 형성된다. 제 3 부재(14)의 재료로서, 예를 들면 실리콘(Si) 등이 적합하다. 또한, 제 2 부재(12)에 의해 제 1 부재(10)와 제 3 부재(14)의 밀착성을 향상시킨다. 제 2 부재(12)의 재료는, 예를 들면 SiC가 적합하다. 여기서는, 일례로서 4 층의 부재로 구성되어 있지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제 1 부재(10)와 제 4 부재(16)의 2 층에 의해 구성되어도 된다. 이러한 2 층에 의해, 산란 전자와 X 선을 차폐할 수 있다.
종래의 멀티빔 묘화 장치와 같이, 멀티빔 형성 애퍼처 부재와 블랭킹 플레이트가 근접하여 배치되어 있을 경우, 멀티빔 형성 애퍼처 부재에서 발생한 산란 전자 외에 X 선이 발생한다. 이러한 X 선이 블랭킹 플레이트에 침입하면, 블랭킹 플레이트 내의 로직 회로가 손상된다고 하는 문제도 일어난다. 실시예 1에 따르면, 제한 애퍼처 부재(216)에 의해, 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203)에 의해 발생한 X 선을 차폐할 수 있으므로, X 선이 블랭킹 플레이트(204)에 침입하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 블랭킹 플레이트(204) 내의 로직 회로(28)의 손상을 회피할 수 있다.
또한 실시예 1에서는, 제한 애퍼처 부재(216)가 빔의 상류측의 진공 챔버와 하류측의 진공 챔버를 구획하는 차동 배기용 부재로서 이용된다. 그리고, 구획된 전자 경통(102) 내의 제한 애퍼처 부재(216)보다 상부(상류측)를 고진공으로 유지함으로써, 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203)에서 발생하는 오염의 성장을 억제할 수 있다.
또한, 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203)의 주위 부분 또는 보지(保持) 부분에 도시하지 않은 가열 수단을 설치하여, 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203)의 온도를 예컨대 150℃ 이상으로 유지하도록 하는 것도 오염의 성장을 억제함에 있어서 유효하다. 가열 수단으로서는, 예를 들면 저항 가열을 이용할 수 있다. 이 때에 저항으로 흘리는 전류에 의한 자장이 전자빔 궤도에 영향을 주지 않도록 전류의 흐름을 규정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 가열용 저항으로서 니크롬선을 이용할 경우에는, 전기적으로 절연시킨, 귀환 전류를 흘리는 구리선보다 선 구조로 하는 것이 유효하다. 이 때, 제한 애퍼처 부재(216)는 상온에서 일정 온도가 되도록 온도 제어된 경통 본체에 접속함으로써, 온도를 일정하게 유지하도록 한다. 이에 따라 제한 애퍼처 부재(216)는 열 차폐로서도 기능한다. 이와 같이 함으로써, 블랭킹 플레이트(204)로의 멀티빔 성형 애퍼처(03)로부터의 열 복사에 의한 열 유입을 억제할 수 있다.
이상과 같이, 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203)와 블랭킹 플레이트(204)의 사이에 전자 렌즈(212, 214)가 배치되고, 전자 렌즈(212, 214)의 사이에 제한 애퍼처 부재(216)가 배치됨으로써, 산란 전자가 블랭킹 플레이트(204)에 입사하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 블랭킹 플레이트(204)로의 대전과 오염 성장을 억제할 수 있다. 그 결과, 묘화 장치의 수명을 향상시킬 수 있다.
도 6은, 실시예 1에서의 묘화 동작을 설명하기 위한 개념도이다. 도 6 (a)에 도시한 바와 같이, 시료(101)의 묘화 영역(30)은, 예를 들면 y 방향을 향해 소정의 폭으로 직사각형 형상의 복수의 스트라이프(stripe) 영역(32)으로 가상 분할된다. 이러한 각 스트라이프 영역(32)은 묘화 단위 영역이 된다. 우선, XY 스테이지(105)를 이동시켜, 제 1 번째의 스트라이프 영역(32)의 좌단, 혹은 더 좌측의 위치에 1 회의 멀티빔(20)의 조사로 조사 가능한 조사 영역(34)이 위치하도록 조정하고, 묘화가 개시된다. 제 1 번째의 스트라이프 영역(32)을 묘화할 시에는, XY 스테이지(105)를 예를 들면 - x 방향으로 이동시킴으로써, 상대적으로 x 방향으로 묘화를 진행시킨다. XY 스테이지(105)는 소정의 속도로 예를 들면 연속 이동시킨다. 제 1 번째의 스트라이프 영역(32)의 묘화 종료 후, 스테이지 위치를 - y 방향으로 이동시켜, 제 2 번째의 스트라이프 영역(32)의 우단, 혹은 더 우측의 위치에 조사 영역(34)이 상대적으로 y 방향에 위치하도록 조정하고, 이번에는 도 6 (b)에 도시한 바와 같이, XY 스테이지(105)를 예를 들면 x 방향으로 이동시킴으로써, - x 방향을 향해 마찬가지로 묘화를 행한다. 제 3 번째의 스트라이프 영역(32)에서는, x 방향을 향해 묘화하고, 제 4 번째의 스트라이프 영역(32)에서는, - x 방향을 향해 묘화하는 것과 같이, 교호로 방향을 변경하면서 묘화함으로써 묘화 시간을 단축할 수 있다. 단, 이러한 교호로 방향을 변경하면서 묘화할 경우에 한정되지 않고, 각 스트라이프 영역(32)을 묘화할 시, 동일 방향을 향해 묘화를 진행시키도록 해도 상관없다. 각 스트라이프(32)를 묘화할 시, x 방향을 향해 XY 스테이지(105)가 이동하는 중, 편향기(208)에 의해 y 방향으로 각 샷이 차례로 이동하도록(스캔하도록) 편향하고, 샷 빔을 연속하여 차례로 조사하는 래스터 스캔 방식으로 묘화한다. 예를 들면, x 방향으로의 스캔 속도와 y 방향으로의 스캔 속도가 1 : 1이면, 도 6(c)에 도시한 바와 같이, 애퍼처 부재(203) 중 하나의 홀(A)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴(36)은, 1 회째에 조사된 위치로부터 y 방향으로부터 - x 방향측으로 45 도의 각도의 방향(135 도의 방향)으로 차례로 이동하면서 조사되게 된다. 마찬가지로, 애퍼처 부재(203) 중 하나의 홀(B)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴(36)은, 1 회째에 조사된 위치로부터 y 방향으로부터 - x 방향측으로 45 도의 각도의 방향으로 차례로 이동하면서 조사되게 된다. 애퍼처 부재(203)의 각 홀(C부터 H)을 통과한 각 빔에 의한 샷 패턴(36)도, 마찬가지로 각각 1 회째에 조사된 위치로부터 y 방향으로부터 - x 방향측으로 45 도의 각도의 방향으로 차례로 이동하면서 조사되게 된다. 이와 같이, 한 번에 조사되는 종횡 2 X 2의 빔으로 둘러싸이는 각 영역 내를 래스터 스캔 방식으로 묘화하게 된다. 종횡 2 X 2의 빔으로 둘러싸이는 각 영역은, 도면 중 하측의 가로 2 개의 빔 위치를 포함하고, 상측의 2 개의 빔 위치는, 당해 영역의 1 단 y 방향측의 영역에 포함된다.
도 7은, 실시예 1에서의 래스터 스캔의 묘화 동작을 설명하기 위한 개념도이다. 예를 들면, 애퍼처 부재(203)에 대하여 x 방향으로 8 개의 홀(A ~ H)이 형성되어 있을 경우, 한 번에 조사되는 x 방향으로 이웃하는 샷 패턴(36) 간을 스테이지가 이동하는 동안에, 한 번에 조사되는 종횡 2 X 2의 빔으로 둘러싸이는 각 영역 내를 복수회의 샷의 빔으로 조사한다. 예를 들면, 소정의 양자화 치수로 격자 형상으로 배치한 제어 그리드(AU : 어드레스 단위)의 크기를 한 번에 조사되는 종횡 2 X 2의 빔으로 둘러싸이는 각 영역 내를 n AU X n AU가 되는 크기로 설정하고, 스테이지 이동 중, 이러한 종횡 2 X 2의 빔으로 둘러싸이는 각 영역을 AU(제어 그리드) 간격으로 n 회의 샷의 빔으로 조사한다. 여기서는, AU의 크기를 한 번에 조사되는 이상적인 종횡 2 X 2의 빔으로 둘러싸이는 각 영역 내를 8 AU X 8 AU가 되는 크기로 설정하고, 스테이지 이동 중, 이러한 종횡 2 X 2의 빔으로 둘러싸이는 각 영역을 AU마다 샷하고, 8 회의 샷의 빔으로 조사한다. 예를 들면, 홀(A)의 8 회째의 샷은, 옆의 홀(B)의 1 회째의 샷의 y 방향으로 7 AU만큼 이탈한 위치에 조사된다. AU마다 샷할 경우, 애퍼처 부재(203) 중 하나의 홀(A)을 통과한 빔에 의한 샷 패턴(36)에 대하여, x, y 방향으로 샷 패턴(36)끼리가 중첩되도록 조사하는 방법이 패턴 정밀도를 얻음에 있어서 바람직하다. 여기서는, 예를 들면 빔 크기가 AU의 2 배가 되도록 설정하고 있다. 이 경우, x, y 방향으로 각각 1 / 2씩 샷 패턴(36)끼리가 중첩되도록 조사하게 된다.
도 8은, 실시예 1에서의 빔 간 피치의 n 배의 길이 스테이지 이동시켰을 경우의 각 샷의 조사 위치의 일례를 보다 상세하게 설명하기 위한 개념도이다. 도 8에서 원으로 둘러싸인 숫자 중 '1'은, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(A)을 통과한 빔에 의한 샷 위치를 나타낸다. 도 8에서 원으로 둘러싸인 숫자 중 '2'는, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(B)을 통과한 빔에 의한 샷 위치를 나타낸다. 도 8에서 원으로 둘러싸인 숫자 중 '3'은, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(C)을 통과한 빔에 의한 샷 위치를 나타낸다. 도 8에서 원으로 둘러싸인 숫자 중 '4'는, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(D)을 통과한 빔에 의한 샷 위치를 나타낸다. 도 8에서 원으로 둘러싸인 숫자 중 '5'는, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(E)을 통과한 빔에 의한 샷 위치를 나타낸다. 도 8에서 원으로 둘러싸인 숫자 중 '6'은, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(F)을 통과한 빔에 의한 샷 위치를 나타낸다. 도 8에서 원으로 둘러싸인 숫자 중 '7'은, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(G)을 통과한 빔에 의한 샷 위치를 나타낸다. 도 8에서 원으로 둘러싸인 숫자 중 '8'은, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(H)을 통과한 빔에 의한 샷 위치를 나타낸다. 또한 '11'부터 '18'은, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(A ~ H)과는 Y 방향으로 1 단 상에 위치하는 다른 각 홀을 나타낸다. 또한, 사각으로 둘러싸인 위치는, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(A ~ H)의 위치를 나타낸다. 애퍼처 부재(203)의 각 홀(A ~ H)을 통과한 빔에 의한 각 샷 패턴(36)은, 이상적으로는 서로 빔 간 피치만큼 떨어진 위치에 각각 조사된다. 그리고, 빔 간 피치를 AU(제어 그리드) 간격으로 n 회(여기서는 8 회) 샷하면서 빔 간 피치의 n 배(여기서는 8 회)의 길이를 스테이지 이동시키면, 도 8에 도시한 바와 같이, 한 번에 조사되는 종횡 2 X 2의 빔으로 둘러싸이는 각 영역 내는, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(A ~ H)을 통과한 빔에 의한 각 샷 패턴(36)에 의해 전부 채워지게 된다. 묘화하고자 하는 패턴의 형상에 따라, 이러한 샷 중 불필요한 샷의 빔을 off로 하면, 나머지의 샷 패턴(36)을 연결함으로써 시료(101) 상에 원하는 형상의 패턴을 묘화할 수 있다.
도 8에서는, 스테이지 이동 방향을 + X 방향으로 하고, 이와 직행하는 Y 방향으로 빔 전체를 스캔하도록 제어한다. 이 상태를 도 8의 우측에 개념적으로 화살표로 도시하고 있다. 또한, 애퍼처의 개구(홀) 위치의 하측에 스캔 개시의 타이밍을 T = 0을 기준으로 하여, T = - 6 ~ 7로 나타내고 있다. 도 6은, T = 0의 시점에서, 각 빔이 스캔을 개시하는 묘화 위치를 모식적으로 나타내고 있다. 본 예에서는, 스테이지의 + X 방향 스테이지 이동에 맞추어 Y 스캔을 행함으로써, 묘화 위치가 상대적으로 - X 방향으로 이동하면서, 전면을 빔 샷으로 채운다. T = 0에서 0 회째의 Y 방향 스캔이 종료되면, 빔 위치는 옆의 빔의 1 AU(- X 방향으로) 이탈한 곳에 있고, 여기로부터 1 회째(T = 1)의 스캔을 개시한다. 스테이지 이동 속도는, 1 회의 Y 스캔이 종료된 시점에서 빔 위치가 옆의 빔의 1 AU(- X 방향으로) 이탈한 곳이 되도록 제어된다. Y 방향 상하의 빔에 대해서도 마찬가지로 묘화가 행해지고, AU 단위로 전면을 채우도록 빔 샷이 생성된다. 이들 빔 샷의 각각에 어느 정도의 조사량을 부여하는가에 따라 다양한 패턴이 묘화되게 된다.
도 9는, 실시예 1에서의 빔 간 피치의 n 배의 길이 스테이지 이동시켰을 경우의 각 샷의 조사 위치의 다른 일례를 보다 상세하게 설명하기 위한 개념도이다. 도 9에서 원으로 둘러싸인 숫자와 애퍼처 부재(203)의 각 홀의 위치와의 관계는 도 8과 동일하다. 또한 '11'부터 '18'은, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(A ~ H)과는 Y 방향으로 1 단 상에 위치하는 다른 각 홀을 나타낸다. 또한, 사각으로 둘러싸인 위치는, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(A ~ H)의 위치를 나타낸다. 도 9에서는, 도 8의 변형예를 나타낸다. 본 예는, 도 8의 예에 대하여 X 방향의 스캔을 더 조합한 것이다. 0 회째(T = 0)의 Y 스캔이 종료되면, 이 도의 예에서는, 원점 위치(스캔 개시 위치)는 좌측의 홀을 통과한 빔의 0 회째(T = 0)의 스캔 개시 위치와 일치한다. 즉, 이와 같이 스테이지 속도를 제어한다. 좌측의 홀의 빔의 묘화 위치와 중첩되지 않도록, 1 회째(T = 1)의 스캔 개시 위치를 좌측(－ x 방향)으로 1 제어 유닛(1 AU)만큼 이동시켜(X 스캔하여) Y 스캔을 개시한다. 이러한 처리를 순차적으로 반복한다. T = 7의 시점에서의 스캔을 종료하면, X 방향의 편향량은 0로 되돌려, 다시 동일한 처리를 반복한다.
도 10은, 실시예 1에서의 빔 간 피치의 n 배의 길이 스테이지 이동시켰을 경우의 각 샷의 조사 위치의 다른 일례를 보다 상세하게 설명하기 위한 개념도이다. 도 10에서는, 도 8의 새로운 변형예를 나타낸다. 도 10에서 원으로 둘러싸인 숫자와 애퍼처 부재(203)의 각 홀의 위치와의 관계는 도 8과 동일하다. 또한 '11'부터 '18'은, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(A ~ H)과는 Y 방향으로 1 단 상에 위치하는 다른 각 홀을 나타낸다. 또한, 사각으로 둘러싸인 위치는, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(A ~ H)의 위치를 나타낸다. 도 10의 예에서는, Y 스캔을 스테이지 이동에 추종하여 대략 45° 방향으로 행한다. 그 결과, 도면에 도시한 바와 같이, Y 스캔에 의한 조사 위치는 X 방향으로는 이동하지 않고, ＋ Y 방향으로 순차적으로 묘화되게 된다. 스테이지 이동 속도는, 1 회의 Y 스캔이 종료된 시점에서 빔 위치가 옆의 빔의 1 AU(－ x 방향으로) 이동한 곳이 되도록 제어된다. 이와 같이 묘화를 행하면, 각 빔의 조사 위치가 XY에 정렬한 묘화 위치로 할 수 있다.
도 11은, 실시예 1에서의 빔 간 피치의 n 배의 길이 스테이지 이동시켰을 경우의 각 샷의 조사 위치의 다른 일례를 보다 상세하게 설명하기 위한 개념도이다. 도 11에서는, 도 10의 새로운 변형예를 나타낸다. 도 11에서, 원으로 둘러싸인 숫자와 애퍼처 부재(203)의 각 홀의 위치와의 관계는 도 8과 동일하다. 또한 '11'부터 '18'은, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(A ~ H)과는 Y 방향으로 1 단 상에 위치하는 다른 각 홀을 나타낸다. 또한, 사각으로 둘러싸인 위치는, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(A ~ H)의 위치를 나타낸다. 도 11에는, 도 10의 예에 X 방향 스캔을 조합한 예를 나타낸다. Y 방향 스캔과 함께, 스테이지 속도에 추종하여 X 방향으로 이동하도록 묘화 위치를 차례로 제어하면, 묘화 위치는 차례로 Y 방향으로 이동한 위치에 묘화된다. 0 회째(T = 0)의 스테이지 이동에 추종한 Y 스캔이 종료되면, 이 도의 예에서는, 원점 위치(스캔 개시 위치)는 좌측의 홀을 통과한 빔의 0 번째(T = 0)의 스캔 개시 위치와 일치한다. 즉, 이와 같이 스테이지 속도를 제어한다. 좌측의 홀의 빔의 묘화 위치와 중첩되지 않도록, 1 회째(T = 1)의 스캔 개시 위치를 X 스캔에 의해 좌측(－ X 방향)으로 1 제어 유닛(1 AU)만큼 이동시켜 스테이지 이동에 추종한 Y 스캔을 개시한다. 이러한 처리를 순차적으로 반복한다. T = 7의 시점에서의 스캔을 종료하면, X 방향의 편향량은 0로 되돌려, 다시 동일한 처리를 반복한다. 여기서, 예를 들면 Y 방향의 스캔 속도를 더 변경하면, Y 방향의 샷 간격이 변경된다.
도 8 ~ 도 11에서 각 샷의 조사 위치의 일례를 나타낸 바와 같이, 스테이지 이동과 조합한 스캔의 방법은 다양하게 선택할 수 있다. Y 방향 스캔만으로 묘화하는 방법은 제어가 단순하다는 장점이 있지만, X 방향의 스캔이 없는 만큼 융통성이 부족하다. 한편, XY 양 방향의 스캔을 조합한 방법에는 보다 선택지가 있다는 장점이이 있다. 예를 들면, 도 8 ~ 도 11의 예에서 나타낸 바와 같이, 스캔 방법을 전환하면 빔 간의 샷 수를 변경하여(제어 유닛을 변경하여) 묘화하는 것이 가능해진다. 이들은, 설계의 요구에 맞추어 선택되면 된다.
이상과 같이, 멀티빔 형성 후, 멀티빔의 블랭킹 편향을 행하기 전에, 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203)를 통과한 멀티빔을 집속시킨다. 그리고, 멀티빔의 블랭킹 편향을 행하기 전으로서 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203)를 통과한 멀티빔을 집속시킨 후에, 제한 애퍼처 부재(216)를 이용하여, 집속점으로부터 이탈한 하전 입자의 통과를 제한한다. 그리고, 제한 애퍼처 부재(216)를 통과한 멀티빔을, 복수의 블랭커를 가지는 블랭커 어레이에 투영한다. 이러한 구성에 의해, 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203)에서 발생한 산란 전자와 X 선이 블랭커 어레이에 입사하는 것을 억제할 수 있다.
실시예 2
실시예 1에서는, 블랭킹 플레이트(204)에는, 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203)의 각 홀(22)의 배치 위치에 맞추어 통과홀이 형성된 예를 나타냈다. 이에 따라, 블랭킹 플레이트(204)는 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203)로 형성된 멀티빔과 동일한 크기의 빔을 편향하고 있다. 실시예 2에서는, 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203)로 형성된 멀티빔의 크기를 변경 가능한 장치 구성에 대하여 설명한다. 이하, 특별히 설명하는 점 이외의 내용은 실시예 1과 동일하다.
도 12는, 실시예 2에서의 묘화 장치의 구성을 도시한 개념도이다. 도 12에서, 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203)와 제한 애퍼처 부재(216)의 사이에, 복수의 전자 렌즈(212, 213)를 배치하고, 제한 애퍼처 부재(216)와 블랭킹 플레이트(204)의 사이에 복수의 전자 렌즈(215, 214)를 배치한 점 이외는 도 1과 동일하다. 단, 도 12에서, 블랭킹 플레이트(204)에서의 멀티빔의 통과홀은, 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203)의 각 홀(22)의 배치 위치와는 그 배치 피치가 상이하다.
도 13은, 실시예 2에서의 멀티빔 형성 애퍼처 부재와 블랭킹 플레이트 간에서의 멀티빔의 크기를 설명하기 위한 개념도이다. 도 13에서, 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203)의 복수의 홀(22)을 통과함으로써 형성된 멀티빔(20)은, 전자 렌즈(212)에 의해 굴절되고, 또한 전자 렌즈(213)에 의해 굴절되어 집속한다. 그리고, 집속 위치에 배치되는 제한 애퍼처 부재(216)(제 2 애퍼처 부재)에 의해, 집속점으로부터 이탈한 산란 전자(300)의 통과가 제한된다. 그리고, 제한 애퍼처 부재(216)에 의해 산란 전자가 차단된 멀티빔(20)은, 전자 렌즈(215)에 의해 굴절되고, 또한 전자 렌즈(214)에 의해 굴절되어 블랭킹 플레이트(204)에 대략 수직으로 투영된다. 이 때, 복수의 전자 렌즈(212, 213)의 자화비(R1 / R2)와, 복수의 전자 렌즈(215, 214)의 자화비(r1 / r2)를 가변으로 함으로써, 전자 렌즈의 배치 위치를 이동시키지 않아도 멀티빔(20)의 크기를 가변으로 할 수 있다. 즉, 멀티빔 형성 애퍼처 부재(203)에 의해 형성된 멀티빔(20)의 크기(d1)와 블랭킹 플레이트(204)에 투영되는 멀티빔(20)의 크기(d2)를 변경할 수 있다.
도 14는, 실시예 2에서의 멀티빔으로 형성되는 패턴 이미지의 크기의 일례를 도시한 도이다. 예를 들면, 빔 크기를 축소하도록 자화함으로써, 시료(101)에 조사되는 패턴의 크기를 도 14(a)에 도시한 1 : 1의 크기의 샷 패턴(37)으로부터 도 14(b)에 도시한 축소 크기의 샷 패턴(38)으로 조정할 수 있다.
이상, 구체예를 참조하여 실시예에 대하여 설명했다. 그러나 본 발명은, 이들 구체예에 한정되지 않는다. 상술한 예에서는, 전자 렌즈(212, 213, 214, 215)를 이용했지만, 정전 렌즈를 이용해도 상관없다. 또한 상술한 예에서는, 빔 on 상태의 멀티빔을 편향기(208)로 시료(101)의 원하는 위치로 편향하고 있지만, 이에 한정되지 않는다. 편향기(208)를 탑재하지 않고, 그대로 조사해도 된다. 또한 상술한 예에서는, 블랭킹 플레이트(204) 내의 각 블랭커에 로직 회로를 설치했지만 이에 한정되지 않는다. 로직 회로는 블랭킹 플레이트(204)의 외부에 있어도 상관없다.
또한, 장치 구성 또는 제어 방법 등, 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않은 부분 등에 대해서는 기재를 생략했지만, 필요로 하는 장치 구성 또는 제어 방법을 적절히 선택하여 이용할 수 있다. 예를 들면, 묘화 장치(100)를 제어하는 제어부 구성에 대해서는 기재를 생략했지만, 필요로 하는 제어부 구성을 적절히 선택하여 이용하는 것은 말할 필요도 없다.
이 외에, 본 발명의 요소를 구비하고, 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 방법은, 본 발명의 범위에 포함된다.
20 : 멀티빔
22 : 홀
24, 26 : 전극
28 : 로직 회로
30 : 묘화 영역
32 : 스트라이프 영역
34 : 조사 영역
36, 37, 38 : 샷 패턴
100 : 묘화 장치
101, 340 : 시료
102 : 전자 경통
103 : 묘화실
105 : XY 스테이지
110 : 제어 계산기
112 : 메모리
130, 132 : 편향 제어 회로
136 : DAC 앰프
140 : 기억 장치
150 : 묘화부
160 : 제어부
200, 310 : 전자빔
201 : 전자총
202 : 조명 렌즈
203 : 멀티빔 형성 애퍼처 부재
204 : 블랭킹 플레이트
205 : 전자 렌즈
206, 216 : 제한 애퍼처 부재
207 : 대물 렌즈
208 : 편향기
212, 213, 214, 215 : 전자 렌즈
222, 224 : 진공 펌프
300 : 산란 전자
500 : 전자빔
501 : 전자총
510 : 마스크
512 : 블랭킹 편향 전극 어레이
520 : 오염

Claims (5)

  1. 하전 입자빔을 방출하는 방출부와,
    복수의 개구부를 가지고, 상기 복수의 개구부 전체가 포함되는 영역에 상기 하전 입자빔의 조사를 받고, 상기 복수의 개구부를 상기 하전 입자빔의 일부가 각각 통과함으로써 멀티빔을 형성하는 제 1 애퍼처(aperture) 부재와,
    상기 제 1 애퍼처 부재의 복수의 개구부를 통과한 멀티빔 중, 각각 대응하는 빔의 블랭킹(blanking) 편향을 행하는 복수의 블랭커(blanker)가 배치된 블랭커 어레이(blanker array)와,
    상기 제 1 애퍼처 부재와 상기 블랭커 어레이의 사이에 배치된 제 1 전자 렌즈 및 제 2 전자 렌즈와,
    상기 제 1 전자 렌즈 및 제 2 전자 렌즈의 사이로서 상기 멀티빔의 집속점(集束点) 위치에 배치되고, 상기 집속점으로부터 이탈한 하전 입자의 통과를 제한하는 제 2 애퍼처 부재와,
    상기 복수의 블랭커에 의해 빔 off 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐하는 제 3 애퍼처 부재
    를 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전자 렌즈 및 제 2 전자 렌즈에 대하여, 역방향이고 동일 크기로 자화(勵磁)하는 렌즈 제어부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 애퍼처 부재는 적층 구조에 의해 형성되고, 빔의 입사 방향에 대하여 상층 부재가 하층 부재보다 낮은 원자 번호의 재료에 의해 형성되고, 상층 부재의 두께가 하전 입자의 도달 거리(飛程)보다 두껍게 형성된 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 애퍼처 부재는, 빔의 상류측의 진공 챔버와 하류측의 진공 챔버를 구획하는 차동(差動) 배기용 부재로서 이용되는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
  5. 하전 입자빔을 방출하는 공정과,
    복수의 개구부를 가지는 제 1 애퍼처 부재를 이용하여, 상기 복수의 개구부 전체가 포함되는 영역에 상기 하전 입자빔의 조사를 받고, 상기 복수의 개구부를 상기 하전 입자빔의 일부가 각각 통과함으로써 멀티빔을 형성하는 공정과,
    멀티빔의 블랭킹 편향을 행하기 전에, 상기 제 1 애퍼처 부재를 통과한 멀티빔을 집속시키는 공정과,
    멀티빔의 블랭킹 편향을 행하기 전으로서 상기 제 1 애퍼처 부재를 통과한 멀티빔을 집속시킨 후에, 제 2 애퍼처 부재를 이용하여 집속점으로부터 이탈한 하전 입자의 통과를 제한하는 공정과,
    상기 제 2 애퍼처 부재를 통과한 멀티빔을 복수의 블랭커를 가지는 블랭커 어레이에 투영하는 공정과,
    복수의 블랭커를 이용하여, 블랭커 어레이에 투영된 멀티빔 중, 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행하는 공정과,
    제 3 애퍼처 부재를 이용하여, 상기 복수의 블랭커에 의해 빔 오프(beam off) 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐하는 공정과,
    상기 제 3 애퍼처 부재를 통과한 멀티빔을 이용하여, 시료에 패턴을 묘화하는 공정
    을 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 방법.
KR1020120110010A 2011-10-04 2012-10-04 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법 KR101368365B1 (ko)

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