KR101595786B1 - 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법 - Google Patents

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Abstract

멀티 하전 입자빔 묘화 장치는, 레지스트가 도포된 시료를 재치하는, 연속 이동 가능한 스테이지와, 하전 입자빔을 방출하는 방출부와, 복수의 개구부가 형성되고, 상기 복수의 개구부 전체가 포함되는 영역에 상기 하전 입자빔의 조사를 받아, 상기 복수의 개구부를 상기 하전 입자빔의 일부가 각각 통과함으로써, 멀티빔을 형성하는 애퍼처 부재와, 상기 애퍼처 부재의 복수의 개구부를 통과한 멀티빔 중, 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행하는 복수의 블랭커와, 상기 복수의 블랭커에 의해 빔 OFF의 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐하는 블랭킹 애퍼처 부재와, 상기 멀티빔 중, 도형 패턴이 배치되는 패턴유 영역에 대응하는 빔용으로, 상기 레지스트가 해상되는 제1 조사량을 연산하고, 상기 멀티빔 중, 상기 도형 패턴의 주위를 둘러싸는, 도형 패턴이 배치되지 않은 패턴무 영역에 대응하는 빔용으로, 상기 레지스트가 해상되지 않는 제2 조사량을 연산하는 조사량 연산부와, 상기 멀티빔의 각 빔이 각각 연산된 조사량이 되도록, 상기 복수의 블랭커를 각각 제어하는 편향 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법{MULTI CHARGED PARTICLE BEAM WRITING DEVICE AND MULTI CHARGED PARTICLE BEAM WRITING METHOD}
본 발명은, 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법에 관한 것으로, 예를 들면 멀티빔에 의한 묘화의 묘화 시간을 단축하는 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. 여기서, 전자선(전자빔) 묘화 기술은 본질적으로 뛰어난 해상성을 가지고 있어, 웨이퍼 등에 전자선을 사용하여 묘화하는 것이 행해지고 있다.
1 개의 전자빔으로 묘화하는 가변 성형(VSB)형 전자빔 묘화에서는, 패턴이 복잡한 형상일수록, 패턴을 미세한 샷 도형으로 분할할 필요가 있다. 그리고, 그 만큼 묘화 시간이 길어진다. 샷 수의 증가를 보완하기 위하여, 빔의 전류 밀도를 높여 묘화 시간을 단축하는 것도 고려되지만, 레지스트 히팅 등의 영향이 커지기 때문에, 이러한 방법에도 한계가 있다.
여기서, 멀티빔을 사용한 묘화 장치가 있다. 1 개의 전자빔으로 묘화할 경우에 비해, 멀티빔을 이용함으로써 한 번에 많은 빔을 조사할 수 있으므로 스루풋을 큰 폭으로 향상시킬 수 있다. 이러한 멀티빔 방식의 묘화 장치에서는, 예를 들면 전자총으로부터 방출된 전자빔을 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 홀을 가진 마스크에 통과시켜 멀티빔을 형성하고, 각각 블랭킹 제어되고, 차폐되지 않은 각 빔이 편향기로 편향되어 시료 상의 원하는 위치로 조사된다(예를 들면, 일본특허공개공보 2006-261342호 참조). 이러한 멀티빔 방식의 묘화 장치에서는, 복수의 빔이 한 번에 조사되기 때문에, 패턴 형상이 묘화 시간에 주는 영향은 가변 성형 방식에 비해 작다.
묘화 시간은 상술한 패턴 형상뿐 아니라, 예를 들면 패턴의 소밀에도 영향을 받는다. 상술한 가변 성형형 전자빔 묘화에서는, 패턴이 존재하는 개소에만 집중하여 빔 조사를 행하면 충분하다. 환언하면, 패턴이 존재하지 않는 개소를 그냥 지나칠 수 있다. 따라서, 패턴 밀도가 낮은 레이아웃에서는 묘화 시간이 짧아진다. 반대로, 패턴 밀도가 높은 레이아웃에서는 묘화 시간이 길어진다. 한편 멀티빔 묘화에서는, 복수의 빔이 한 번에 조사되기 때문에, 패턴 밀도가 높은 레이아웃일수록, 가변 성형형 전자빔 묘화에 비해 묘화 시간을 단축할 수 있다고 상정된다. 그러나, 패턴 밀도가 낮은 레이아웃이 노광에 필요로 하는 조사량이 커진다. 그 때문에 멀티빔 묘화에서는, 결과적으로, 패턴 밀도가 전체적으로 낮은 레이아웃이 전체적으로 높은 레이아웃보다 묘화 시간이 길어진다. 예를 들면, 패턴 밀도가 50%인 라인 앤드 스페이스 패턴의 레이아웃을 멀티빔 묘화로 묘화할 경우에 비해, 패턴 밀도가 10%인 라인 앤드 스페이스 패턴의 레이아웃을 멀티빔 묘화로 묘화하는 경우가 약 1.5 배의 묘화 시간을 필요로 한다. 따라서 멀티빔 묘화에서, 향상된 묘화 시간의 단축이 요구되고 있다. 특히, 패턴 밀도의 영향을 완화하면서 묘화 시간의 단축이 요구되고 있다.
본 발명은, 멀티빔 방식의 묘화의 묘화 시간을 단축 가능한 묘화 장치 및 묘화 방법을 제공한다.
본 발명의 일태양의 멀티 하전 입자빔 묘화 장치는,
레지스트가 도포된 시료를 재치(載値)하는, 연속 이동 가능한 스테이지와,
하전 입자빔을 방출하는 방출부와,
복수의 개구부가 형성되고, 복수의 개구부 전체가 포함되는 영역에 하전 입자빔의 조사를 받아, 복수의 개구부를 하전 입자빔의 일부가 각각 통과함으로써, 멀티빔을 형성하는 애퍼처 부재와,
애퍼처 부재의 복수의 개구부를 통과한 멀티빔 중, 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행하는 복수의 블랭커와,
복수의 블랭커에 의해 빔 OFF의 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐하는 블랭킹 애퍼처 부재와,
멀티빔 중, 도형 패턴이 배치되는 패턴유 영역에 대응하는 빔용으로, 레지스트가 해상되는 제1 조사량을 연산하고, 멀티빔 중, 도형 패턴의 주위를 둘러싸는, 도형 패턴이 배치되지 않은 패턴무 영역에 대응하는 빔용으로, 레지스트가 해상되지 않는 제2 조사량을 연산하는 조사량 연산부와,
멀티빔의 각 빔이 각각 연산된 조사량이 되도록, 복수의 블랭커를 각각 제어하는 편향 제어부
를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일태양의 멀티 하전 입자빔 묘화 방법은,
하전 입자빔의 일부가 복수의 개구부를 각각 통과함으로써 형성되는 멀티빔 중, 도형 패턴이 배치되는 패턴유 영역에 대응하는 빔용으로, 레지스트가 해상되는 제1 조사량을 연산하고, 또한 멀티빔 중, 도형 패턴의 주위를 둘러싸는, 도형 패턴이 배치되지 않은 패턴무 영역에 대응하는 빔용으로, 레지스트가 해상되지 않는 제2 조사량을 연산하고,
멀티빔 중 제1 조사량의 빔을 이용하여, 패턴유 영역을 묘화하고, 멀티빔 중 제2 조사량의 빔을 이용하여, 도형 패턴의 주위를 둘러싸는 패턴무 영역을 묘화하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 실시예 1에서의 묘화 장치의 구성을 나타낸 개념도이다.
도 2a와 도 2b는 실시예 1에서의 애퍼처 부재의 구성을 도시한 개념도이다.
도 3은 실시예 1에서의 블랭킹 플레이트의 구성을 도시한 개념도이다.
도 4a ~ 도 4c는 실시예 1에서의 묘화 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5a와 도 5b는 실시예 1과 비교예에서의 패턴 밀도가 50%인 라인 앤드 스페이스 패턴의 입사 조사량을 설명하기 위한 도이다.
도 6a와 도 6b는 실시예 1과 비교예에서의 패턴 밀도가 25%인 라인 앤드 스페이스 패턴의 입사 조사량을 설명하기 위한 도이다.
도 7a와 도 7b는 실시예 1과 비교예에서의 패턴 밀도가 10%인 라인 앤드 스페이스 패턴의 입사 조사량을 설명하기 위한 도이다.
도 8은 실시예 1과 비교예에서의 패턴 밀도마다의 입사 조사량의 저감 효과를 설명하기 위한 도이다.
도 9는 실시예 1에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타낸 순서도이다.
도 10은 실시예 1에서의 도형 패턴과 패턴무 영역의 일례를 도시한 도이다.
도 11은 실시예 1에서의 도형 패턴과 패턴무 영역의 다른 일례를 도시한 도이다.
도 12는 실시예 2에서의 묘화 장치의 구성을 나타낸 개념도이다.
도 13은 실시예 2에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타낸 순서도이다.
도 14는 실시예 2에서의 패턴 밀도가 25%인 라인 앤드 스페이스 패턴의 입사 조사량을 설명하기 위한 도이다.
도 15는 실시예 2에서의 도형 패턴과 패턴무 영역의 일례를 도시한 도이다.
도 16은 실시예 2에서의 도형 패턴과 패턴무 영역의 다른 일례를 도시한 도이다.
도 17은 실시예 3에서의 묘화 장치의 구성을 나타낸 개념도이다.
도 18은 실시예 3에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타낸 순서도이다.
도 19는 실시예 3에서의 β 맵 작성 시에 패턴 밀도로부터 β의 값의 설정을 설명하기 위한 도이다.
이하, 실시예에서는, 멀티빔 방식의 묘화의 묘화 시간을 단축하는 것이 가능한 묘화 장치 및 방법에 대하여 설명한다.
또한 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 나타낸 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), 애퍼처 부재(203), 블랭킹 플레이트(204), 축소 렌즈(205), 제한 애퍼처 부재(206), 대물 렌즈(207) 및 편향기(208)가 배치되어 있다. 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 마스크 블랭크스가 포함된다. XY 스테이지(105) 상에는 또한, XY 스테이지(105)의 위치 측정용의 미러(210)가 배치된다.
제어부(160)는 제어 계산기(110), 메모리(112), 편향 제어 회로(130), 디지털?아날로그 변환(DAC) 앰프(134), 스테이지 위치 검출부(139) 및 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(140)를 가지고 있다. 제어 계산기(110), 메모리(112), 편향 제어 회로(130), 스테이지 위치 검출부(139) 및 기억 장치(140)는, 도시하지 않은 버스를 개재하여 서로 접속되어 있다. 기억 장치(140)(기억부)에는 묘화 데이터가 외부로부터 입력되고, 저장되어 있다. DAC 앰프(134)는, 신호 입력측에 편향 제어 회로(130)가, 출력측에 블랭킹 플레이트(204)가 접속된다.
제어 계산기(110) 내에는 패턴 밀도 연산부(52), 조사량 계수 연산부(54), 조사량 연산부(56), 조사 시간 연산부(58) 및 묘화 제어부(60)가 배치된다. 패턴 밀도 연산부(52), 조사량 계수 연산부(54), 조사량 연산부(56), 조사 시간 연산부(58) 및 묘화 제어부(60)와 같은 각 기능은 전기 회로 등의 하드웨어로 구성되어도 되고, 이들의 기능을 실행하는 프로그램 등의 소프트웨어로 구성되어도 된다. 혹은, 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 구성되어도 된다. 패턴 밀도 연산부(52), 조사량 계수 연산부(54), 조사량 연산부(56), 조사 시간 연산부(58) 및 묘화 제어부(60)에 입출력되는 정보 및 연산 중의 정보는 메모리(112)에 그때마다 저장된다.
여기서 도 1에서는, 실시예 1을 설명함에 있어 필요한 구성을 기재하고 있다. 묘화 장치(100)에 있어, 통상, 필요한 그 외의 구성을 구비하고 있어도 상관없다.
도 2a와 도 2b는 실시예 1에서의 애퍼처 부재의 구성을 도시한 개념도이다. 도 2a에서, 애퍼처 부재(203)에는 종(y 방향) m 열 × 횡(x 방향) n 열(m, n ≥ 2)의 홀(개구부)(22)이 소정의 배열 피치로 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 도 2a에서는, 예를 들면 512 × 8 열의 홀(22)이 형성된다. 각 홀(22)은 모두 동일 치수 형상의 직사각형 예를 들면 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 도시했지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 종횡(x, y 방향) 어느 일방이 복수 열이고 타방은 1 열 뿐이어도 상관없다. 또한 홀(22)의 배열의 방법은, 도 2a에 도시한 바와 같이, 종횡이 격자 형상으로 배치되는 경우에 한정되지 않는다. 도 2b에 도시한 바와 같이, 예를 들면 종 방향(y 방향) 1 단째의 열과 2 단째의 열의 홀끼리가, 횡 방향(x 방향)으로 치수(a)만큼 어긋나 배치되어도 된다. 마찬가지로, 종 방향(y 방향) 2 단째의 열과 3 단째의 열의 홀끼리가, 횡 방향(x 방향)으로 치수(b)만큼 어긋나 배치되어도 된다.
도 3은 실시예 1에서의 블랭킹 플레이트의 구성을 도시한 개념도이다. 블랭킹 플레이트(204)에는, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(22)의 배치 위치에 맞추어 통과 홀이 형성되고, 각 통과 홀에는 쌍이 되는 2 개의 전극(24, 26)의 조(블랭커)가 각각 배치된다. 각 통과 홀을 통과하는 전자빔(20)은 각각 독립으로 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.
묘화 동작은 묘화 제어부(60)에 의해 제어된다. 전자총(201)(방출부)으로부터 방출된 전자빔(200)은, 조명 렌즈(202)에 의해 대략 수직으로 애퍼처 부재(203) 전체를 조명한다. 애퍼처 부재(203)에는 직사각형의 복수의 홀(개구부)이 형성되고, 전자빔(200)은 모든 복수의 홀이 포함되는 영역을 조명한다. 복수의 홀의 위치에 조사된 전자빔(200)의 각 일부가, 이러한 애퍼처 부재(203)의 복수의 홀을 각각 통과함으로써, 예를 들면 직사각형 형상의 복수의 전자빔(멀티빔)(20a ~ e)이 형성된다. 이러한 멀티빔(20a ~ e)은 블랭킹 플레이트(204)의 각각 대응하는 블랭커 내를 통과한다. 이러한 블랭커는, 각각, 개별로 통과하는 전자빔(20)을 편향한다(블랭킹 편향을 행한다). 그리고, 블랭킹 플레이트(204)를 통과한 멀티빔(20a ~ e)은 축소 렌즈(205)에 의해 축소되고, 제한 애퍼처 부재(206)에 형성된 중심의 홀을 향해 나아간다. 여기서, 블랭킹 플레이트(204)의 블랭커에 의해 편향된 전자빔(20)은, 제한 애퍼처 부재(206)(블랭킹 애퍼처 부재)의 중심의 홀로부터 위치가 이탈하고, 제한 애퍼처 부재(206)에 의해 차폐된다. 한편, 블랭킹 플레이트(204)의 블랭커에 의해 편향되지 않은 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 OFF의 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐한다. 그리고, 빔 ON이 되고 나서 빔 OFF가 될 때까지 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 맞춰져, 원하는 축소율의 패턴 상(像)이 되고, 편향기(208)에 의해, 제한 애퍼처 부재(206)를 통과한 각 빔(멀티빔(20) 전체)이 동일 방향으로 함께 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. XY 스테이지(105)의 위치는, 스테이지 위치 검출부(139)가, 레이저광을 조사하고, 미러(210)로 반사된 반사광을 수광함으로써 측정한다. 측정된 스테이지 위치는 묘화 제어부(60)에 출력된다. 한 번에 조사되는 멀티빔(20)은, 이상적으로는 애퍼처 부재(203)의 복수의 홀의 배열 피치에 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, 패턴에 따라 필요한 빔이 블랭킹 제어에 의해 빔 ON으로 제어된다.
도 4a ~ 도 4c는 실시예 1에서의 묘화 동작을 설명하기 위한 개념도이다. 도 4a에 도시한 바와 같이, 시료(101)의 묘화 영역(30)은 예를 들면 y 방향을 향해 소정의 폭으로 직사각형 형상의 복수의 스트라이프 영역(32)으로 가상 분할된다. 이러한 각 스트라이프 영역(32)은 묘화 단위 영역이 된다. 우선, XY 스테이지(105)를 이동시켜, 제1 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. 제1 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. 제1 번째의 스트라이프 영역(32)의 묘화 종료 후, 스테이지 위치를 -y 방향으로 이동시켜, 제2 번째의 스트라이프 영역(32)의 우단, 혹은 더 우측의 위치에 조사 영역(34)이 상대적으로 y 방향에 위치하도록 조정하고, 이번에는, 도 4b에 도시한 바와 같이, XY 스테이지(105)를 예를 들면 x 방향으로 이동시킴으로써, -x 방향을 향해 마찬가지로 묘화를 행한다. 제3 번째의 스트라이프 영역(32)에서는 x 방향을 향해 묘화하고, 제4 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, 동일한 방향을 향해 묘화를 진행시키도록 해도 상관없다. 1 회의 샷으로는, 도 4c에 도시한 바와 같이, 애퍼처 부재(203)의 각 홀(22)을 통과함으로써 형성된 멀티빔에 의해, 각 홀(22)과 동일 수의 복수의 샷 패턴(36)이 한 번에 형성된다. 예를 들면, 애퍼처 부재(203)의 하나의 홀(A)을 통과한 빔은, 도 4c에서 나타낸 'A'의 위치에 조사되고, 그 위치에 샷 패턴(36)을 형성한다. 마찬가지로 예를 들면, 애퍼처 부재(203)의 하나의 홀(B)을 통과한 빔은, 도 4c에서 나타낸 'B'의 위치에 조사되고, 그 위치에 샷 패턴(36)을 형성한다. 이하, C ~ H에 대해서도 동일하다. 그리고, 각 스트라이프(32)를 묘화할 시, x 방향을 향해 XY 스테이지(105)가 이동하는 중, 편향기(208)에 의해 y 방향 혹은 x, y 방향으로 각 샷이 차례로 이동(스캔)하도록 편향하고, 샷 빔을 연속하여 차례로 조사하는 래스터 스캔 방식으로 묘화한다.
도 5a와 도 5b는 실시예 1과 비교예에서의 패턴 밀도가 50%인 라인 앤드 스페이스 패턴의 입사 조사량을 설명하기 위한 도이다. 도 5a에서는, 패턴 밀도 50%인 라인 앤드 스페이스(L / S) 패턴을 묘화할 시, 패턴이 있는 위치(라인 패턴부)에만 빔을 조사하여 레지스트를 원하는 패턴 폭으로 해상시킬 경우의 조사량 프로파일(A)을 비교예로서 나타내고 있다. 묘화 장치(100)로부터 조사되는 입사 조사량(D)의 값은, 입사 조사량(D)의 1 / 2의 값과 빔 입사에 의해 생긴 후방 산란 조사량(W)의 값과의 합계값과 레지스트의 임계치(Eth)가 동일하게 되도록 설정된다. 여기서는, 임계치(Eth)와 후방 산란 계수(η)의 값에 각각 1.8과 0.8을 이용하고 있다. 이러한 조건을 이용하여 구한 입사 조사량(D)의 값은 2.0이 된다. 또한 후방 산란 조사량(W)은 0.8이고, 이 값은 D와 η과 패턴 밀도를 이용하여 구할 수 있다.
이에 대하여, 실시예 1에서는, 도형 패턴이 배치되는 패턴유 영역 외에, 또한, 도형 패턴의 주위를 둘러싸는, 도형 패턴이 배치되지 않은 패턴무 영역에 대해서도 전자빔을 조사한다. 도 5b에서는, 실시예 1로서, 패턴 밀도 50%인 L / S 패턴을 묘화할 시, 패턴이 있는 위치(라인 패턴부)에 빔을 조사하는 것 외에, 또한, 패턴이 없는 개소(스페이스부)에도 패턴이 해상되지 않을 정도로 빔을 입사 조사량(H)으로 조사하고, 패턴이 있는 장소에서 레지스트를 원하는 패턴 폭으로 해상시킬 경우의 조사량 프로파일(B)을 나타내고 있다. 도 5b에서는, 패턴이 없는 개소에서의 전체 조사량이 βEth(예를 들면 0.8 Eth)이 되도록 한 경우를 나타내고 있다. 여기서, 레지스트가 원하는 사이즈로 해상되는 임계치(Eth)는 도 5a와 변함없다. 이러한 경우, 패턴유 영역에 묘화 장치(100)로부터 조사되는 입사 조사량(D)의 전자빔의 조사에 의한 후방 산란분의 후방 산란 조사량(W1) 외에, 또한, 패턴무 영역에 레지스트가 해상되지 않는 입사 조사량(H)의 전자빔의 조사에 의한 후방 산란 조사량(W2)이 생긴다. 이러한 경우, 묘화 장치(100)로부터 조사되는 입사 조사량(D)의 값은 패턴에의 입사 조사량(D)의 1 / 2의 값과, 입사 조사량(D)을 기인으로 하는 후방 산란 조사량(W1)과 패턴 외에의 빔의 입사 조사량(H)을 기인으로 하는 후방 산란 조사량(W2)과의 합이 임계치(Eth)와 동일하게 되도록 요구된다. 환언하면, 패턴유 영역의 후방 산란 조사량(W1)과 패턴무 영역의 후방 산란 조사량(W2)의 합이 도 5a에서 나타낸 후방 산란 조사량(W)보다 커지도록 설정하면, 도 5b의 입사 조사량(D)은 도 5a의 입사 조사량(D)보다 작게 할 수 있다. 도 5b의 예에서는, 입사 조사량(D)이 작아진 만큼, 패턴유 영역의 후방 산란 조사량(W1)이 작아지지만, 입사 조사량(H)의 전자빔의 조사가 있으므로, 후방 산란 조사량(W1)과 후방 산란 조사량(W2)의 합이 도 5a에서 나타낸 후방 산란 조사량(W)보다 크게 할 수 있다. 또한, 입사 조사량(H)의 값은 패턴 외에의 조사량(H)의 1 / 2의 값과, 입사 조사량(D)을 기인으로 하는 후방 산란 조사량(W1)과 패턴 외에의 빔 조사량(H)을 기인으로 하는 후방 산란 조사량(W2)의 합이 임계치(βEth)와 동일하게 되도록 요구된다. 이와 같이 하여 요구한 입사 조사량(D)과 입사 조사량(H)의 값은 각각 1.71, 0.68로 할 수 있다. 이와 같이, 실시예 1에 따르면, 도형 패턴이 존재하는 영역에만 전자빔을 조사할 경우보다 입사 조사량(D)을 작게 할 수 있다.
도 6a와 도 6b는, 실시예 1과 비교예에서의 패턴 밀도가 25%인 라인 앤드 스페이스 패턴의 입사 조사량을 설명하기 위한 도이다. 도 5a와 도 5b와 마찬가지로, 도 6a에서는, 비교예 A로서, 패턴 밀도가 25%인 도형 패턴(라인 패턴)이 존재하는 영역에만 전자빔을 조사할 경우의 입사 조사량을 나타내고 있다. 도 6b에서는, 실시예 1로서, 패턴 밀도가 25%인 패턴유 영역과 패턴무 영역에 전자빔을 조사할 경우의 입사 조사량(B)을 나타내고 있다. 도 6a에서는, 패턴 밀도가 도 5a와 비교하여 낮은 만큼, B에서 나타낸 입사 조사량(D)의 전자빔의 조사에 의한 후방 산란 조사량(W)이 도 5a와 비교하여 작아진다. 그 때문에, B에서 나타낸 입사 조사량(D)은, 도 5a와 비교하여 커진다. 환언하면, 패턴 밀도가 25%에서는, 레지스트를 해상하기 위하여 필요한 입사 조사량(D)은 패턴 밀도가 50%인 경우보다 커진다. 도 6a의 예에서는 입사 조사량(D) = 2.57이 된다.
이에 대하여, 실시예 1과 같이, 패턴 밀도가 25%인 패턴유 영역과 패턴무 영역에 전자빔을 조사한다. 이러한 경우, 패턴유 영역에 묘화 장치(100)로부터 조사되는 입사 조사량(D)의 전자빔의 조사에 의한 후방 산란분의 후방 산란 조사량(W1) 외에, 또한 패턴무 영역에 레지스트가 해상되지 않는 입사 조사량(H)의 전자빔의 조사에 의한 후방 산란 조사량(W2)이 생긴다. 따라서, 패턴유 영역의 후방 산란 조사량(W1)과 패턴무 영역의 후방 산란 조사량(W2)의 합이 도 6a에서 나타낸 후방 산란 조사량(W)보다 커지도록 설정하면, 도 6b의 입사 조사량(D)은, 도 6a의 입사 조사량(D)보다 작게 할 수 있다. 예를 들면 도 6b의 예에서는, 입사 조사량(D) = 1.97, H = 0.7로 할 수 있다. 이와 같이 실시예 1에 따르면, 패턴 밀도가 25%인 경우에서도, 도형 패턴이 존재하는 영역에만 전자빔을 조사할 경우보다 조사량 밀도를 작게 할 수 있다.
도 7a와 도 7b는, 실시예 1과 비교예에서의 패턴 밀도가 10%인 라인 앤드 스페이스 패턴의 입사 조사량을 설명하기 위한 도이다. 도 5a와 도 5b와 마찬가지로, 도 7a에서는, 비교예 A로서, 패턴 밀도가 10%인 도형 패턴(라인 패턴)이 존재하는 영역에만 전자빔을 조사할 경우의 입사 조사량을 나타내고 있다. 도 7b에서는, 실시예 1로서, 패턴 밀도가 10%인 패턴유 영역과 패턴무 영역에 전자빔을 조사할 경우의 입사 조사량(B)을 나타내고 있다. 도 7a에서는, 패턴 밀도가 도 5a 및 도 6a와 비교하여 더 낮은 만큼, B에서 나타낸 입사 조사량(D)의 전자빔의 조사에 의한 후방 산란 조사량(W)이 도 5a 및 도 6a와 비교하여 작아진다. 그 때문에, B에서 나타낸 입사 조사량(D)은, 도 5a 및 도 6a와 비교하여 커진다. 환언하면, 패턴 밀도가 10%에서는, 레지스트를 해상하기 위하여 필요한 입사 조사량(D)은, 패턴 밀도가 50%인 경우 및 25%인 경우보다 커진다. 도 7a의 예에서는 입사 조사량(D) = 3.1이 된다.
이에 대하여, 실시예 1과 같이, 패턴 밀도가 10%인 패턴유 영역과 패턴무 영역에 전자빔을 조사한다. 이러한 경우, 패턴유 영역에 묘화 장치(100)로부터 조사되는 입사 조사량(D)의 전자빔의 조사에 의한 후방 산란분의 후방 산란 조사량(W1) 외에, 또한, 패턴무 영역에 레지스트가 해상되지 않는 입사 조사량(H)의 전자빔의 조사에 의한 후방 산란 조사량(W2)이 생긴다. 따라서, 패턴유 영역의 후방 산란 조사량(W1)과 패턴무 영역의 후방 산란 조사량(W2)의 합이 도 7a에서 나타낸 후방 산란 조사량(W)보다 커지도록 설정하면, 도 7b의 입사 조사량(D)은, 도 7a의 입사 조사량(D)보다 작게 할 수 있다. 예를 들면 도 7b의 예에서는, 입사 조사량(D) = 2.16, H = 0.75로 할 수 있다. 이와 같이 실시예 1에 따르면, 패턴 밀도가 10%인 경우에서도, 도형 패턴이 존재하는 영역에만 전자빔을 조사할 경우보다 조사량 밀도를 작게 할 수 있다.
도 8은, 실시예 1과 비교예에서의 패턴 밀도마다의 입사 조사량의 저감 효과를 설명하기 위한 도이다. 실시예 1에 따르면, 상술한 비교예와 비교하여, 도 8에 나타낸 바와 같이, 패턴 밀도가 10%에서는 약 30%의 저감이 생긴다. 패턴 밀도가 25%에서는 약 24%의 저감이 생긴다. 패턴 밀도가 50%에서는 약 15%의 저감이 생긴다. 입사 조사량을 저감할 수 있으면, 그 분만큼 1 회의 빔의 샷에서의 조사 시간을 단축할 수 있으므로, 묘화 시간을 단축할 수 있다. 또한 실시예 1에 따르면, 도 8에 나타낸 바와 같이, 패턴 밀도의 차이에 따른 필요한 조사량의 차를 작게 할 수 있다. 환언하면, 묘화 시간에 대한 패턴 밀도의 영향을 완화할 수 있다.
도 9는, 실시예 1에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타낸 순서도이다. 도 9에서, 패턴 밀도 맵 작성 공정(S102)과, 조사량 계수 연산 공정(S104)과, 조사량 연산 공정(S106)과, 조사 시간 연산 공정(S108)과, 묘화 공정(S110)이라고 하는 일련의 공정을 실시한다.
패턴 밀도 맵 작성 공정(S102)으로서, 패턴 밀도 연산부(52)는, 기억 장치(140)로부터 묘화 데이터를 독출하고, 묘화 영역을 소정의 사이즈로 메시 형상으로 가상 분할한 복수의 메시 영역의 메시 영역마다, 배치되는 도형 패턴의 패턴 밀도(ρ)(패턴 면적 밀도)를 연산한다. 그리고, 패턴 밀도 연산부(52)는 메시 영역마다의 패턴 밀도(ρ)를 정의한 패턴 밀도 맵을 작성한다.
조사량 계수 연산 공정(S104)으로서, 조사량 계수 연산부(54)는, 멀티빔 중, 도형 패턴이 배치되는 패턴유 영역에 대응하는 빔용으로, 레지스트가 해상되는 입사 조사량(D)을 계산하기 위한 조사량 계수(d(x))(제1 조사량 계수)를 연산한다. 또한 조사량 계수 연산부(54)는, 멀티빔 중, 도형 패턴의 주위를 둘러싸는, 도형 패턴이 배치되지 않은 패턴무 영역에 대응하는 빔용으로, 레지스트가 해상되지 않는 입사 조사량(H)을 계산하기 위한 조사량 계수(h(x))(제2 조사량 계수)를 연산한다. 여기서, 패턴유 영역용의 조사량 계수(d(x))와 패턴무 영역용의 조사량 계수(h(x))는, 이하의 식(1-1) 및 식(1-2)에 의해 정의할 수 있다. 식(1-1)은 패턴유 영역에 대한 조사량 계산식이 된다. 식(1-2)은 패턴무 영역에 대한 조사량 계산식이 된다.
(1-1)
Figure 112014047242569-pat00001
(1-2)
Figure 112014047242569-pat00002
여기서, x는 벡터를 나타낸다. 환언하면, 표기 x만으로 2 차원 좌표(x, y)를 의미하는 것으로 한다. 또한 x1은, 도형 패턴이 배치되는 패턴유 영역의 위치를 나타내고, x2는, 도형 패턴이 배치되지 않은 패턴무 영역의 위치를 나타낸다. G(x)는 분포 함수를 나타낸다. 또한 계수(β)는, 후방 산란분의 조사량과 조사량 계수(h(x))의 합이 임계치(Eth)를 초과하지 않도록 설정하기 위한 계수이다. 계수(β)는 β < 1.0이 되는 값을 설정하면 된다. η은 후방 산란 계수를 나타낸다. 식(1-1) 및 식(1-2)의 적분 범위는, 각 식의 좌변의 제2 항(x1을 이용한 적분항)에 대하여 패턴유 영역이 되고, 각 식의 좌변의 제3 항(x2를 이용한 적분항)에 대하여 패턴무 영역이 된다. 또한, 식(1-1) 및 식(1-2)을 실제로 계산할 시에는, 패턴 밀도 맵에 정의된 패턴 밀도(ρ)를 이용하면 된다.
조사량 연산 공정(S106)으로서, 조사량 연산부(56)는, 멀티빔 중, 도형 패턴이 배치되는 패턴유 영역에 대응하는 빔용으로, 레지스트가 해상되는 입사 조사량(D(x))(제1 조사량)을 연산한다. 또한 조사량 연산부(56)는, 멀티빔 중, 상기 도형 패턴의 주위를 둘러싸는, 도형 패턴이 배치되지 않은 패턴무 영역에 대응하는 빔용으로, 레지스트가 해상되지 않는 입사 조사량(H(x))(제2 조사량)을 연산한다. 입사 조사량(D(x))은, 연산된 조사량 계수(d(x))에 기준 조사량을 곱한 값으로서 연산된다. 입사 조사량(H(x))은, 연산된 조사량 계수(h(x))에 기준 조사량을 곱한 값으로서 연산된다.
조사 시간 연산 공정(S108)으로서, 조사 시간 연산부(58)는, 묘화 영역의 각 위치의 조사량(D(x)) 및 조사량(H(x))에 상당하는 조사 시간(t)을 연산한다. 조사 시간(t)은 조사량을 전자빔의 전류 밀도(J)로 나눈 값으로서 구할 수 있다.
묘화 공정(S110)으로서, 묘화 제어부(60)의 제어 하에, 편향 제어 회로(130)(편향 제어부)는, 멀티빔의 각 빔이, 각각의 위치를 조사할 시, 위치에 따라 각각 연산된 조사량(조사 시간)이 되도록 블랭킹 플레이트(204)의 복수의 블랭커를 각각 제어한다. 구체적으로, 편향 제어 회로(130)는, 각 DAC 앰프(134)에 연산된 조사량(조사 시간)의 제어 신호를 출력한다. DAC 앰프(134)는, 이러한 디지털 신호를 아날로그 변환하고, 편향 전압으로서 블랭킹 플레이트(204)의 복수의 블랭커를 인가한다. 예를 들면, 빔 ON의 경우에는 전압을 인가하지 않고, 빔 OFF의 경우에 전압을 인가하여 대응하는 빔을 편향하면 된다. 그리고 묘화부(150)는, 멀티빔 중 조사량(D(x))의 빔을 이용하여, 패턴유 영역을 묘화하고, 멀티빔 중 조사량(H(x))의 빔을 이용하여, 도형 패턴의 주위를 둘러싸는 패턴무 영역을 묘화한다.
도 10은, 실시예 1에서의 도형 패턴과 패턴무 영역의 일례를 도시한 도이다. 예를 들면, 복수의 도형 패턴(40a, 40b)이 서로 근방에 배치되어 있을 경우에는, 도 10에 도시한 바와 같이, 복수의 도형 패턴(40a, 40b) 전체를 둘러싸도록, 패턴무 영역(42)이 설정된다. 실시예 1에서는, 도형 패턴(40a, 40b)의 주위를 둘러싸는, 빔이 조사되는 패턴무 영역(42)은 도형 패턴(40a, 40b)과 접하는 영역으로서 정의된다.
도 11은, 실시예 1에서의 도형 패턴과 패턴무 영역의 다른 일례를 도시한 도이다. 예를 들면, 복수의 도형 패턴(40a, 40b)이 서로 떨어져 배치되어 있을 경우에는, 도 11에 도시한 바와 같이, 복수의 도형 패턴(40a, 40b) 전체를 둘러싸는 것이 아닌, 도형 패턴(40a)의 주위를 둘러싸는 패턴무 영역(42a)과, 도형 패턴(40b)의 주위를 둘러싸는 패턴무 영역(42b)으로 나누어지도록, 패턴무 영역(42)이 설정되어도 된다. 패턴무 영역(42a)과 패턴무 영역(42b)의 사이에는, 전자빔이 조사되지 않는 무조사 영역(41)이 존재해도 된다.
이상과 같이, 실시예 1에서는, 도형 패턴의 주위를 둘러싸는 패턴무 영역에도, 해상되지 않을 정도의 조사량을 조사함으로써, 도형 패턴의 위치에서의 후방 산란 조사량을 인상하고, 이에 의해 조사량(D)을 저감할 수 있다. 따라서, 각 회의 샷의 조사 시간을 단축할 수 있고, 나아가서는 묘화 처리 전체의 묘화 시간을 단축할 수 있다.
이상과 같이, 실시예 1에 따르면, 멀티빔 방식의 묘화의 묘화 시간을 단축할 수 있다. 또한, 묘화 시간에 대한 패턴 밀도의 영향을 완화할 수 있다.
실시예 2.
실시예 1에서는, 도형 패턴의 주위를 둘러싸는, 빔이 조사되는 패턴무 영역은, 도형 패턴과 접하는 영역으로서 정의되었지만, 이에 한정되지 않는다. 실시예 2에서는, 그 외의 경우에 대하여 설명한다.
도 12는, 실시예 2에서의 묘화 장치의 구성을 나타낸 개념도이다. 도 12에서, 묘화 장치(100)는, 제어 계산기(110) 내에, 묘화 데이터 처리부(50)와 패턴 밀도 연산부(53)가 추가된 점과, 기억 장치(140) 내에 축소 패턴 데이터가 저장된 점, 이외는 도 1과 동일하다.
도 13은, 실시예 2에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타낸 순서도이다. 도 13에서, 조사량 계수 연산 공정(S104)의 전에, 패턴 밀도 맵 작성 공정(S103)이 추가된 점 이외는, 도 9와 동일하다. 이하, 특별히 설명하는 점 이외의 내용은 실시예 1과 동일하다.
도 14는, 실시예 2에서의 패턴 밀도가 25%인 라인 앤드 스페이스 패턴의 입사 조사량을 설명하기 위한 도이다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 실시예 2에서는, 도형 패턴과 그 주위의 영역 중, 빔이 조사되는 도형 패턴무 영역과의 사이에 극간을 형성한다. 실시예 1에서 설명한 바와 같이, 도형 패턴과 빔이 조사되는 도형 패턴무 영역이 접하고 있을 경우, 도형 패턴의 선폭 방향 단부(엣지)에서, 도형 패턴용으로 조사된 조사량(D)과 도형 패턴무 영역용으로 조사된 조사량(H)이 합성되기 때문에, 패턴 엣지부에서의 조사량이 커진다. 그 때문에, 치수 정밀도가 열화될 우려가 있다. 따라서 실시예 2에서는, 도형 패턴과, 빔이 조사되는 그 주위의 도형 패턴무 영역과의 사이에 극간을 형성함으로써, 조사량의 중첩을 저감시킨다. 이에 의해, 패턴 엣지부에서의 치수 정밀도를 향상시킬 수 있다. 이러한 극간으로서, 예를 들면 빔 1 개분 정도의 극간이면 된다.
도 15는, 실시예 2에서의 도형 패턴과 패턴무 영역의 일례를 도시한 도이다. 예를 들면, 복수의 도형 패턴(40a, 40b)이 서로 근방에 배치되어 있을 경우에는, 도 15에 도시한 바와 같이, 복수의 도형 패턴(40a, 40b) 전체를 둘러싸도록, 패턴무 영역(44)이 설정된다. 실시예 2에서는, 도형 패턴(40a, 40b)의 주위를 둘러싸는, 빔이 조사되는 패턴무 영역(44)은 도형 패턴(40a, 40b)과 접하지 않는, 극간을 형성한 영역으로서 정의된다.
도 16은, 실시예 2에서의 도형 패턴과 패턴무 영역의 다른 일례를 도시한 도이다. 예를 들면, 복수의 도형 패턴(40a, 40b)이 서로 떨어져 배치되어 있을 경우에는, 도 16에 도시한 바와 같이, 복수의 도형 패턴(40a, 40b) 전체를 둘러싸는 것이 아닌, 도형 패턴(40a)의 주위를 둘러싸는 패턴무 영역(44a)과, 도형 패턴(40b)의 주위를 둘러싸는 패턴무 영역(44b)으로 나누어지도록, 패턴무 영역(44)이 설정되어도 된다. 패턴무 영역(44a)과 패턴무 영역(44b)의 사이에는, 전자빔이 조사되지 않는 무조사 영역(41)이 존재해도 된다.
실시예 2에서는, 우선, 도형 패턴과 접하지 않는, 도형 패턴을 둘러싸는 패턴무 영역용의 묘화 데이터를 준비한다. 이러한 묘화 데이터는, 도형 패턴과, 이러한 도형 패턴이 배치되지 않은 패턴무부를 반전시킨 반전 패턴의 패턴 데이터를 작성한다. 그리고, 이러한 반전 패턴의 패턴 데이터를 축소하여, 축소 패턴의 패턴 데이터를 작성한다. 이러한 축소 패턴의 패턴 데이터(축소 패턴 데이터)는, 묘화 장치(100)의 오프 라인으로 작성되면 적합하다. 그리고, 이러한 축소 패턴 데이터는, 외부로부터 묘화 장치(100)에 입력되고, 기억 장치(140)에 저장된다. 이와 같이, 축소 패턴 데이터를 묘화 장치(100)의 외부에서 작성할 경우에는, 묘화 데이터 처리부(50)는 없어도 된다.
패턴 밀도 맵 작성 공정(S102)으로서, 상술한 바와 같이, 본래의 도형 패턴의 패턴 밀도 맵이 작성된다.
패턴 밀도 맵 작성 공정(S103)으로서, 패턴 밀도 연산부(53)는, 기억 장치(140)로부터 축소 패턴 데이터를 독출하고, 묘화 영역을 소정의 사이즈로 메시 형상으로 가상 분할한 복수의 메시 영역의 메시 영역마다, 배치되는 축소 도형 패턴의 패턴 밀도(ρ')(패턴 면적 밀도)를 연산한다. 그리고, 패턴 밀도 연산부(53)는 메시 영역마다의 패턴 밀도(ρ')를 정의한 패턴 밀도 맵을 작성한다.
조사량 계수 연산 공정(S104)으로서, 조사량 계수 연산부(54)는, 멀티빔 중, 도형 패턴이 배치되는 패턴유 영역에 대응하는 빔용으로, 레지스트가 해상되는 입사 조사량(D)을 연산하기 위한 조사량 계수(d(x))(제1 조사량 계수)를 연산한다. 또한 조사량 계수 연산부(54)는, 멀티빔 중, 도형 패턴의 주위를 둘러싸는, 도형 패턴이 배치되지 않은 패턴무 영역 중, 축소 패턴이 배치되는 축소 패턴 배치 영역에 대응하는 빔용으로, 레지스트가 해상되지 않는 입사 조사량(H)을 연산하기 위한 조사량 계수(h(x))(제2 조사량 계수)를 연산한다. 여기서, 패턴유 영역용의 조사량 계수(d(x))와 축소 패턴 배치 영역용의 조사량 계수(h(x))는, 상술한 식(1-1) 및 식(1-2)에 의해 정의하면 된다. 또한 x1은, 도형 패턴이 배치되는 패턴유 영역의 위치를 나타내고, x2는, 축소 패턴이 배치되는 축소 패턴 배치 영역의 위치를 나타낸다.
조사량 연산 공정(S106)으로서, 조사량 연산부(56)는, 멀티빔 중, 도형 패턴이 배치되는 패턴유 영역에 대응하는 빔용으로, 레지스트가 해상되는 조사량(D(x))(제1 조사량)을 연산한다. 또한 조사량 연산부(56)는, 멀티빔 중, 상기 도형 패턴의 주위를 둘러싸는, 도형 패턴이 배치되지 않은 패턴무 영역의 축소 패턴 배치 영역에 대응하는 빔용으로, 레지스트가 해상되지 않는 조사량(H(x))(제2 조사량)을 연산한다. 조사량(D(x))은, 연산된 조사량 계수(d(x))에 기준 조사량을 곱한 값으로서 연산된다. 조사량(H(x))은, 연산된 조사량 계수(h(x))에 기준 조사량을 곱한 값으로서 연산된다.
조사 시간 연산 공정(S108)으로서, 조사 시간 연산부(58)는, 묘화 영역의 각 위치의 조사량(D(x)) 및 조사량(H(x))에 상당하는 조사 시간(t)을 연산한다.
묘화 공정(S110)으로서, 묘화 제어부(60)의 제어 하에, 편향 제어 회로(130)(편향 제어부)는, 멀티빔의 각 빔이, 각각의 위치를 조사할 시, 위치에 따라 각각 연산된 조사량이 되도록, 블랭킹 플레이트(204)의 복수의 블랭커를 각각 제어한다. 그리고 묘화부(150)는, 멀티빔 중 조사량(D(x))의 빔을 이용하여, 패턴유 영역을 묘화하고, 멀티빔 중 조사량(H(x))의 빔을 이용하여, 패턴무 영역 중, 도형 패턴의 주위를 둘러싸는 축소 패턴 배치 영역을 묘화한다. 이와 같이 실시예 2에서는, 도형 패턴과 도형 패턴이 배치되지 않은 패턴무부를 반전시킨 반전 패턴을 축소한 축소 패턴이 패턴무 영역에 묘화된다.
이상과 같이 실시예 2에서는, 도형 패턴의 주위를 둘러싸는 패턴무 영역에 대하여, 도형 패턴과의 사이에 극간을 형성하여, 해상되지 않을 정도의 조사량을 조사함으로써, 도형 패턴의 위치에서의 후방 산란 조사량을 인상하고, 이에 의해, 조사량(D)을 저감할 수 있다. 따라서, 각 회의 샷의 조사 시간을 단축할 수 있고, 나아가서는, 묘화 처리 전체의 묘화 시간을 단축할 수 있다.
이상과 같이 실시예 2에 따르면, 멀티빔 방식의 묘화의 묘화 시간을 단축할 수 있다. 또한, 묘화 시간에 대한 패턴 밀도의 영향을 완화할 수 있다. 또한, 극간을 형성함으로써 도형 패턴의 선폭 치수를 고정밀도로 묘화할 수 있다.
또한 상술한 예에서는, 축소 패턴 데이터를 묘화 장치(100)의 외부에서 작성할 경우에 대하여 설명했지만, 묘화 장치(100) 내에서 작성해도 된다. 이러한 경우에는, 묘화 데이터 처리부(50)가, 기억 장치(140)로부터 묘화 데이터를 입력하여, 도형 패턴과 도형 패턴이 배치되지 않은 패턴무부를 반전시킨 반전 패턴을 작성한다. 그리고 묘화 데이터 처리부(50)는, 또한 소정의 축소율로 반전 패턴을 축소시킨 축소 패턴 데이터를 작성하면 된다.
실시예 3.
실시예 1에서는, 식(1-2) 내의 계수(β)에 대하여, 지정하는 값의 범위에 대하여 기술했지만, 계수(β)의 값은 일련의 공정 내에서 일정값을 취할 경우에 한정되지 않는다. 실시예 3에서는, 그 외의 경우에 대하여 설명한다.
도 17은, 실시예 3에서의 묘화 장치의 구성을 나타낸 개념도이다. 도 17에서, 묘화 장치(100)는, 제어 계산기(110) 내에 β 계산부(53)가 추가된 점, 및 자기 디스크 등의 기억 장치(142)를 추가한 점, 이외는 도 1과 동일하다.
도 18은, 실시예 3에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타낸 순서도이다. 도 18에서, 조사량 계수 연산 공정(S104)의 전에, β 맵 작성 공정(S103)이 추가된 점 이외는, 도 9와 동일하다. 이하, 특별히 설명하는 점 이외의 내용은, 실시예 1과 동일하다.
도 19는, 실시예 3에서의 β 맵 작성 시에 패턴 밀도로부터 β의 값의 설정을 설명하기 위한 도이다. 도 19에서는, 계수(β)와 패턴 밀도의 관계로서, 패턴 밀도(ρ)가 높아짐에 따라 계수(β)의 값이 어느 설정치(βmax)로부터 0을 향해 낮아지는 것과 같은 경우의 일례를 나타냈다. Βmax의 값의 범위는 0 < βmax < 1이다. 실시예 3에서는, 도 19에 나타낸 바와 같은 계수(β)와 패턴 밀도의 관계로부터, 패턴 밀도에 의존하여 가변하는 계수(β)의 값의 선택을 실시한다. 계수(β)와 패턴 밀도와 관계 데이터(관계식)는 기억 장치(142)에 미리 저장한다. 이와 같이 함으로써, 패턴의 소밀 상태에 따라 추가의 조사를 늘리거나 줄이는 것이 가능하다. 이 방법을 이용함으로써, 로딩 효과로서 알려진, 패턴의 소밀에 따른 패턴 선폭의 변동이, 패턴 외에의 추가의 조사의 영향에서 커지는 것을 억제할 수 있다.
실시예 3에서는, 패턴 밀도 맵 작성 공정(S102)으로서, 패턴 밀도 연산부(52)로, 기억 장치(140)로부터 묘화 데이터를 독출하고, 묘화 영역을 소정의 사이즈로 메시 형상으로 가상 분할한 복수의 메시 영역의 메시 영역마다, 배치되는 도형 패턴의 패턴 밀도(ρ)(패턴 면적 밀도)를 연산한다. 그리고 패턴 밀도 연산부(52)는, 메시 영역마다의 패턴 밀도(ρ)를 정의한 패턴 밀도 맵을 작성한다. 패턴 밀도 맵은 기억 장치(142)에 미리 저장한다.
β 맵 작성 공정(S103)으로서, β 연산부(53)는, 기억 장치(142)로부터 패턴 밀도 맵과, 도 19에서 나타낸 바와 같은 계수(β)와 패턴 밀도(ρ)의 관계식을 독출하고, 묘화 영역을 소정의 사이즈로 메시 형상으로 가상 분할한 복수의 메시 영역의 메시 영역마다, 패턴 밀도의 값으로부터 계수(β)를 구한다. 그리고 β 연산부(53)는, 메시 영역마다의 계수(β)를 정의한 β 맵을 작성한다.
조사량 계수 연산 공정(S104)으로서, 조사량 계수 연산부(54)는, 멀티빔 중, 도형 패턴이 배치되는 패턴유 영역에 대응하는 빔용으로, 레지스트가 해상되는 입사 조사량(D)을 계산하기 위한 조사량 계수(d(x))(제1 조사량 계수)를 연산한다. 또한 조사량 계수 연산부(54)는, 멀티빔 중, 도형 패턴의 주위를 둘러싸는, 도형 패턴이 배치되지 않은 패턴무 영역에 대응하는 빔용으로, 레지스트가 해상되지 않는 입사 조사량(H)을 계산하기 위한 조사량 계수(h(x))(제2 조사량 계수)를 연산한다. 여기서, 패턴유 영역용의 조사량 계수(d(x))와 패턴무 영역용의 조사량 계수(h(x))는, 식(1-1) 및 이하의 식(1-3)에 의해 정의할 수 있다. 식(1-1)은 패턴유 영역에 대한 조사량 계산식이며, 실시예 1과 동일한 식을 이용한다. 식(1-3)은 패턴무 영역에 대한 조사량 계산식이 된다.
(1-3)
Figure 112014047242569-pat00003
여기서, x는 벡터를 나타낸다. 환언하면, 표기 x만으로 2 차원 좌표(x, y)를 의미하는 것으로 한다. 또한 x1은, 도형 패턴이 배치되는 패턴유 영역의 위치를 나타내고, x2는, 도형 패턴이 배치되지 않은 패턴무 영역의 위치를 나타낸다. G(x)는 분포 함수를 나타낸다. 또한 계수(β)는, 후방 산란분의 조사량과 조사량 계수(h(x))의 합이 임계치(Eth)를 초과하지 않도록 설정하기 위한 계수이다. 계수(β)(x)는 β 맵으로부터 독출한다. η은 후방 산란 계수를 나타낸다. 식(1-1) 및 식(1-3)의 적분 범위는, 각 식의 좌변의 제2 항(x1을 이용한 적분항)에 대하여 패턴유 영역이 되고, 각 식의 좌변의 제3 항(x2를 이용한 적분항)에 대하여 패턴무 영역이 된다. 또한, 식(1-1) 및 식(1-3)을 실제로 계산할 시에는, 패턴 밀도 맵에 정의된 패턴 밀도(ρ(x))를 이용하면 된다.
조사량 연산 공정(S106)으로서, 조사량 연산부(56)는, 멀티빔 중, 도형 패턴이 배치되는 패턴유 영역에 대응하는 빔용으로, 레지스트가 해상되는 조사량(D(x))(제1 조사량)을 연산한다. 또한 조사량 연산부(56)는, 멀티빔 중, 상기 도형 패턴의 주위를 둘러싸는, 도형 패턴이 배치되지 않은 패턴무 영역의 축소 패턴 배치 영역에 대응하는 빔용으로, 레지스트가 해상되지 않는 조사량(H(x))(제2 조사량)을 연산한다. 조사량(D(x))은 연산된 조사량 계수(d(x))에 기준 조사량을 곱한 값으로서 연산된다. 조사량(H(x))은 연산된 조사량 계수(h(x))에 기준 조사량을 곱한 값으로서 연산된다.
조사 시간 연산 공정(S108)으로서, 조사 시간 연산부(58)는, 묘화 영역의 각 위치의 조사량(D(x)) 및 조사량(H(x))에 상당하는 조사 시간(t)을 연산한다.
묘화 공정(S110)으로서, 묘화 제어부(60)의 제어 하에, 편향 제어 회로(130)(편향 제어부)는, 멀티빔의 각 빔이, 각각의 위치를 조사할 시, 위치에 따라 각각 연산된 조사량이 되도록, 블랭킹 플레이트(204)의 복수의 블랭커를 각각 제어한다. 그리고 묘화부(150)는, 멀티빔 중 조사량(D(x))의 빔을 이용하여, 패턴유 영역을 묘화하고, 멀티빔 중 조사량(H(x))의 빔을 이용하여, 패턴무 영역 중, 도형 패턴의 주위를 둘러싸는 축소 패턴 배치 영역을 묘화한다. 이와 같이 실시예 2에서는, 도형 패턴과 도형 패턴이 배치되지 않은 패턴무부를 반전시킨 반전 패턴을 축소한 축소 패턴이 패턴무 영역에 묘화된다.
이상과 같이 실시예 3에서는, 도형 패턴의 주위를 둘러싸는 패턴무 영역에도, 해상되지 않을 정도의 조사량을 조사함으로써, 도형 패턴의 위치에서의 후방 산란 조사량을 인상하고, 이에 의해 조사량(D)을 저감할 수 있다. 따라서, 각 회의 샷의 조사 시간을 단축할 수 있고, 나아가서는 묘화 처리 전체의 묘화 시간을 단축할 수 있다.
이상과 같이 실시예 3에 따르면, 멀티빔 방식의 묘화의 묘화 시간을 단축할 수 있다. 또한, 묘화 시간에 대한 패턴 밀도의 영향을 완화할 수 있다.
이상, 구체예를 참조하여 실시예에 대하여 설명했다. 그러나, 본 발명은 이들 구체예에 한정되지 않는다. 상술한 래스터 스캔 동작은 일례로서, 멀티빔을 이용한 래스터 스캔 동작은 그 외의 동작 방법이어도 된다.
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.
그 외에, 본 발명의 요소를 구비하고, 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 방법은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명의 몇 개의 실시예를 설명했지만, 이들 실시예는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규 실시예는, 그 외의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시예 또는 그 변형은, 발명의 범위 또는 요지에 포함되고, 또한 특허 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다.

Claims (6)

  1. 레지스트가 도포된 시료를 재치하는, 연속 이동 가능한 스테이지와,
    하전 입자빔을 방출하는 방출부와,
    복수의 개구부가 형성되고, 상기 복수의 개구부 전체가 포함되는 영역에 상기 하전 입자빔의 조사를 받아, 상기 복수의 개구부를 상기 하전 입자빔의 일부가 각각 통과함으로써, 멀티빔을 형성하는 애퍼처 부재와,
    상기 애퍼처 부재의 복수의 개구부를 통과한 멀티빔 중, 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행하는 복수의 블랭커와,
    상기 복수의 블랭커에 의해 빔 OFF의 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐하는 블랭킹 애퍼처 부재와,
    상기 멀티빔 중, 도형 패턴이 배치되는 패턴유 영역에 대응하는 빔용으로, 상기 레지스트가 해상되는 제1 조사량을 연산하고, 상기 멀티빔 중, 상기 도형 패턴의 주위를 둘러싸는, 도형 패턴이 배치되지 않은 패턴무 영역에 대응하는 빔용으로, 상기 레지스트가 해상되지 않는 제2 조사량을 연산하는 조사량 연산부와,
    상기 멀티빔의 각 빔이 각각 연산된 조사량이 되도록, 상기 복수의 블랭커를 각각 제어하는 편향 제어부
    를 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도형 패턴의 주위를 둘러싸는 상기 패턴무 영역은, 상기 도형 패턴과 접하는 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도형 패턴의 주위를 둘러싸는 상기 패턴무 영역으로서, 상기 도형 패턴과 접하지 않는 영역이 이용되고,
    상기 도형 패턴과 접하지 않는 상기 패턴무 영역에 대하여 상기 제2 조사량의 빔이 조사되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    도형 패턴과, 상기 도형 패턴이 배치되지 않은 패턴무부를 반전시킨 반전 패턴을 축소한 축소 패턴이 상기 패턴무 영역에 묘화되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    묘화 영역을 소정의 사이즈로 메시 형상으로 가상 분할한 복수의 메시 영역의 메시 영역마다, 패턴 밀도를 연산하는 패턴 밀도 연산부와,
    상기 제2 조사량을 연산하는 조사량 연산식에 이용하는, 패턴 밀도에 의존하여 가변하는 계수와, 상기 패턴 밀도와의 관계식을 기억하는 기억부와,
    상기 기억부로부터 상기 관계식을 독출하고, 메시 영역마다, 패턴 밀도의 값을 이용하여 상기 계수를 구하는 계수 연산부
    를 더 구비한 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 하전 입자빔의 일부가 복수의 개구부를 각각 통과함으로써 형성되는 멀티빔 중, 도형 패턴이 배치되는 패턴유 영역에 대응하는 빔용으로, 레지스트가 해상되는 제1 조사량을 연산하고, 또한 상기 멀티빔 중, 상기 도형 패턴의 주위를 둘러싸는, 도형 패턴이 배치되지 않은 패턴무 영역에 대응하는 빔용으로, 상기 레지스트가 해상되지 않는 제2 조사량을 연산하고,
    상기 멀티빔 중 상기 제1 조사량의 빔을 이용하여, 상기 패턴유 영역을 묘화하고, 상기 멀티빔 중 상기 제2 조사량의 빔을 이용하여, 상기 도형 패턴의 주위를 둘러싸는 상기 패턴무 영역을 묘화하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자빔 묘화 방법.
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