KR20230153915A - 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치, 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법, 및 프로그램을 기록한 판독 가능한 기록 매체 - Google Patents

멀티 하전 입자 빔 묘화 장치, 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법, 및 프로그램을 기록한 판독 가능한 기록 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 태양의 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치는, 빔 어레이 영역에 대응하는 처리 영역 내의 각 메쉬 영역으로의 빔 조사에 의한 열이 복수의 메쉬 영역의 하나인 주목 메쉬 영역에 부여하는 상승 온도의 계산 처리를 실행하는 계산 처리부로서, 상기 계산 처리는, 상기 메쉬 영역마다의 상기 도스량 대표값과, 상기 메쉬 영역이 만드는 열 확산을 나타내는 열 확산 함수를 이용한 합성곱 처리에 의하여 행해지는 상기 계산 처리부와, 스트라이프 영역 상에서 제2 방향으로 상기 처리 영역의 위치를 이탈시키면서 상기 계산 처리를 반복하는 반복 처리를 행하고, 상기 반복 처리를, 상기 주목 메쉬 영역이 상기 처리 영역의 상기 제2 방향의 일방의 단으로부터 타방의 단의 위치가 될 때까지 복수 회 실시함으로써 얻어진 복수의 상기 상승 온도의 대표값을 상기 주목 메쉬 영역의 실효 온도로서 각각 산출하는 실효 온도 산출부와, 상기 실효 온도를 이용하여, 각 상기 주목 메쉬 영역을 조사하는 복수의 빔의 도스량을 보정하는 도스 보정부를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

멀티 하전 입자 빔 묘화 장치, 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법, 및 프로그램을 기록한 판독 가능한 기록 매체
본 발명은, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치, 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법, 및 프로그램을 기록한 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이며, 예를 들면, 멀티 빔 묘화에서 생기는 레지스트 히팅의 보정 수법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 미세화의 진전을 담당하는 리소그래피 기술은 반도체 제조 프로세스 중에서도 유일 패턴을 생성하는 매우 중요한 프로세스이다. 최근, LSI의 고집적화에 수반하여, 반도체 디바이스에 요구되는 회로 선 폭은 해마다 미세화되고 있다. 여기서, 전자 선(전자 빔) 묘화 기술은 본질적으로 우수한 해상성을 가지고 있어, 웨이퍼 등에 전자 선을 사용하여 묘화하는 것이 행해지고 있다.
예를 들면, 멀티 빔을 사용한 묘화 장치가 있다. 1 개의 전자 빔으로 묘화하는 경우에 비하여, 멀티 빔을 이용함으로써 한 번에 많은 빔을 조사할 수 있으므로, 스루풋을 대폭 향상시킬 수 있다. 이러한 멀티 빔 방식의 묘화 장치에서는, 예를 들면, 전자 총으로부터 방출된 전자 빔을 복수의 홀을 가진 마스크를 통해 멀티 빔을 형성하여, 각각, 블랭킹 제어되고, 차폐되지 않은 각 빔이 광학계로 축소되고, 편향기로 편향되어 시료 상의 원하는 위치로 조사된다.
여기서, 전자 빔을 이용한 묘화에서는, 조사 에너지량을, 보다 고밀도인 전자 빔으로 단시간에 조사하고자 하면, 기판 온도가 과열되어 레지스트 감도가 변화되고, 선 폭 정밀도가 악화되는, 레지스트 히팅이라고 불리는 현상이 생겨 버린다고 하는 문제가 있었다. 예를 들면, 싱글 빔 묘화에서는, 1 개의 빔에 의한 과거의 샷마다의 온도 상승의 영향을 누적하여 현재의 샷의 도스 보정량을 결정한다고 하는 수법이 취해지고 있었다. 그러나, 멀티 빔 묘화에서는, 복수의 빔이 이용되므로, 과거의 샷마다 및 빔마다의 온도 상승의 영향을 누적하는 수법으로는, 계산량이 방대해져 버린다. 또한, 멀티 빔 묘화에서는, 복수의 빔이 동시에 샷되므로, 동시에 조사되는 광범위의 영역에 위치하는 다른 복수의 빔으로부터의 온도 상승의 영향을 고려할 필요가 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 공표 공보 제2003-503837호
본 발명의 일 태양은, 멀티 빔 묘화에 있어서, 샷마다 및 빔마다의 온도 상승의 영향을 누적하지 않고, 레지스트 히팅을 보정 가능한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 태양의 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치는, 멀티 하전 입자 빔을 시료면 상의 묘화 영역에 조사하는 묘화 장치로서, 상기 묘화 영역이 상기 시료면 상에서의 멀티 하전 입자 빔의 빔 어레이 영역의 제1 방향의 사이즈로 상기 제1 방향으로 분할된 복수의 스트라이프 영역의 각 스트라이프 영역 내를, 상기 제1 방향과 상기 각 스트라이프 영역에 따른 스테이지의 이동 방향인 제2 방향에서 복수의 메쉬 영역으로 분할하는 분할부와, 분할된 메쉬 영역마다, 해당 메쉬 영역 내를 조사하는 복수의 빔에 의한 복수의 도스량의 대표값을 도스량 대표값으로서 산출하는 도스량 대표값 산출부와, 상기 빔 어레이 영역에 대응하는 처리 영역 내의 각 상기 메쉬 영역으로의 빔 조사에 의한 열이 상기 복수의 메쉬 영역의 하나인 주목 메쉬 영역에 부여하는 상승 온도의 계산 처리를 실행하는 계산 처리부로서, 상기 계산 처리는, 상기 메쉬 영역마다의 상기 도스량 대표값과, 상기 메쉬 영역이 만드는 열 확산을 나타내는 열 확산 함수를 이용한 합성곱 처리에 의하여 행해지는 상기 계산 처리부와, 상기 스트라이프 영역 상에서, 상기 제2 방향으로 상기 처리 영역의 위치를 이탈시키면서 상기 계산 처리를 반복하는 반복 처리를 행하고, 상기 반복 처리를, 상기 주목 메쉬 영역이 상기 처리 영역의 상기 제2 방향의 일방의 단으로부터 타방의 단의 위치가 될 때까지 복수 회 실시함으로써 얻어진 복수의 상기 상승 온도의 대표값을 상기 주목 메쉬 영역의 실효 온도로서 각각 산출하는 실효 온도 산출부와, 상기 실효 온도를 이용하여, 각 상기 주목 메쉬 영역을 조사하는 복수의 빔의 도스량을 보정하는 도스 보정부와, 각각 보정된 상기 도스량의 멀티 하전 입자 빔을 이용하여, 상기 시료에 패턴을 묘화하는 묘화 기구를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 태양의 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법은, 시료의 묘화 영역이 시료면 상에서의 멀티 하전 입자 빔의 빔 어레이 영역의 제1 방향의 사이즈로 상기 제1 방향으로 분할된 복수의 스트라이프 영역의 각 스트라이프 영역 내를, 상기 제1 방향과 상기 각 스트라이프 영역에 따른 스테이지의 이동 방향인 제2 방향에서 복수의 메쉬 영역으로 분할하고, 분할된 메쉬 영역마다, 해당 메쉬 영역 내를 조사하는 복수의 빔에 의한 복수의 도스량의 통계값을 도스량 통계값으로서 산출하고, 상기 빔 어레이 영역에 대응하는 처리 영역 내의 각 상기 메쉬 영역으로의 빔 조사에 의한 열이, 상기 복수의 메쉬 영역의 하나인 주목 메쉬 영역에 부여하는 상승 온도를 계산하는 계산 처리로서, 상기 계산 처리는, 상기 메쉬 영역마다의 상기 도스량 통계값과, 상기 메쉬 영역이 만드는 열 확산을 나타내는 열 확산 함수를 이용한 합성곱 처리인 계산 처리를 행하고, 상기 스트라이프 영역 상에서, 상기 제2 방향으로 위치를 이탈시키면서 상기 계산 처리를 반복하는 반복 처리를 행하고, 상기 반복 처리를, 상기 주목 메쉬 영역이 상기 처리 영역의 상기 제2 방향의 일방의 단으로부터 타방의 단의 위치가 될 때까지 복수 회 실시함으로써 얻어진 복수의 상기 상승 온도의 대표값인 상기 주목 메쉬 영역의 실효 온도를 각각 산출하고, 상기 실효 온도를 이용하여, 각 상기 주목 메쉬 영역을 조사하는 복수의 빔의 도스량을 보정하고, 각각 보정된 상기 도스량의 멀티 하전 입자 빔을 이용하여, 상기 시료에 패턴을 묘화하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 태양의 프로그램을 기록한 판독 가능한 기록 매체는, 시료의 묘화 영역이 시료면 상에서의 멀티 하전 입자 빔의 빔 어레이 영역의 제1 방향의 사이즈로 상기 제1 방향으로 분할된 복수의 스트라이프 영역의 각 스트라이프 영역 내를, 상기 제1 방향과 상기 각 스트라이프 영역에 따른 스테이지의 이동 방향인 제2 방향에서 복수의 메쉬 영역으로 분할하는 단계와, 분할된 메쉬 영역마다, 해당 메쉬 영역 내를 조사하는 복수의 빔에 의한 복수의 도스량의 통계값을 도스량 통계값으로서 산출하는 단계와, 상기 빔 어레이 영역에 대응하는 처리 영역 내의 각 상기 메쉬 영역으로의 빔 조사에 의한 열이, 상기 복수의 메쉬 영역의 하나인 주목 메쉬 영역에 부여하는 상승 온도를 계산하는 계산 처리로서, 상기 계산 처리는, 상기 메쉬 영역마다의 상기 도스량 통계값과, 상기 메쉬 영역이 만드는 열 확산을 나타내는 열 확산 함수를 이용한 합성곱 처리인 단계와, 상기 스트라이프 영역 상에서, 상기 제2 방향으로 위치를 이탈시키면서 상기 계산 처리를 반복하는 반복 처리를 행하고, 상기 반복 처리를, 상기 주목 메쉬 영역이 상기 처리 영역의 상기 제2 방향의 일방의 단으로부터 타방의 단의 위치가 될 때까지 복수 회 실시함으로써 얻어진 복수의 상기 상승 온도의 대표값인 상기 주목 메쉬 영역의 실효 온도를 각각 산출하는 단계와, 상기 실효 온도를 이용하여, 각 상기 주목 메쉬 영역을 조사하는 복수의 빔의 도스량을 보정하는 단계를 컴퓨터에 실행시킨다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 멀티 빔 묘화에 있어서, 샷마다 및 빔마다의 온도 상승의 영향을 누적하지 않고, 레지스트 히팅을 보정할 수 있다.
도 1은, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 장치의 구성을 도시하는 개념도이다.
도 2는, 실시 형태 1에 있어서의 성형 애퍼처 어레이 기판의 구성을 도시하는 개념도이다.
도 3은, 실시 형태 1에 있어서의 블랭킹 애퍼처 어레이 기구의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 4는, 실시 형태 1에 있어서의 블랭킹 애퍼처 어레이 기구의 멤브레인 영역 내의 구성의 일부를 나타내는 상면 개념도이다.
도 5는, 실시 형태 1의 개별 블랭킹 기구의 일예를 도시하는 도면이다.
도 6은, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 동작의 일예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔의 조사 영역과 묘화 대상 화소와의 일예를 도시하는 도면이다.
도 8은, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔 묘화 동작의 일예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는, 실시 형태 1의 비교예에 있어서의 1 빔 피치분의 영역으로의 1 개의 빔 조사에 기인하는 온도 분포와 온도와의 관계의 일예를 도시하는 도면이다.
도 10은, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔의 동시 조사에 기인하는 온도 분포와 온도와의 관계의 일예를 도시하는 도면이다.
도 11은, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 방법의 요부 공정의 일예를 나타내는 플로우차트도이다.
도 12는, 실시 형태 1에 있어서의 처리 메쉬의 일예를 도시하는 도면이다.
도 13은, 실시 형태 1에 있어서의 실효 온도의 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는, 실시 형태 1에 있어서의 실효 온도의 계산식의 일부를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는, 실시 형태 1에 있어서의 열 확산 함수의 계산식의 일예를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은, 실시 형태 1에 있어서의 실효 온도의 계산식의 다른 일부를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은, 실시 형태 1에 있어서의 실효 온도의 계산식의 다른 일부를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은, 실시 형태 1에 있어서의 실효 온도의 계산식의 다른 일부를 설명하기 위한 도면이다.
도 19는, 실시 형태 1에 있어서의 선 폭 CD와 온도와의 관계의 일예를 도시하는 도면이다.
도 20은, 실시 형태 1에 있어서의 선 폭 CD와 도스량과의 관계의 일예를 도시하는 도면이다.
도 21은, 실시 형태 2에 있어서의 스테이지 속도 프로파일을 설명하기 위한 도면이다.
도 22는, 실시 형태 2에 있어서의 열 확산 함수의 계산식의 일예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 실시 형태에서는, 하전 입자 빔의 일예로서, 전자 빔을 이용한 구성에 대하여 설명한다. 단, 하전 입자 빔은, 전자 빔으로 한정되는 것은 아니며, 이온 빔 등의 하전 입자를 이용한 빔이여도 상관없다.
(실시 형태 1)
도 1은, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 장치의 구성을 도시하는 개념도이다. 도 1에서, 묘화 장치(100)는, 묘화 기구(150)와 제어계 회로(160)를 구비하고 있다. 묘화 장치(100)는, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치의 일예임과 동시에, 멀티 하전 입자 빔 노광 장치의 일예이다. 묘화 기구(150)는, 전자 경통(102)(전자 빔 컬럼)과 묘화실(103)을 구비하고 있다. 전자 경통(102) 내에는, 전자 총(201), 조명 렌즈(202), 성형 애퍼처 어레이 기판(203), 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204), 축소 렌즈(205), 제한 애퍼처 기판(206), 대물 렌즈(207), 주편향기(208), 및 부편향기(209)가 배치되어 있다. 묘화실(103) 내에는, XY 스테이지(105)가 배치된다. XY 스테이지(105) 상에는, 묘화 시(노광 시)에는 묘화 대상 기판이 되는 마스크 등의 시료(101)가 배치된다. 시료(101)에는, 반도체 장치를 제조할 때의 노광용 마스크, 혹은, 반도체 장치가 제조되는 반도체 기판(실리콘 웨이퍼) 등이 포함된다. 또한, 시료(101)에는, 레지스트가 도포되어 있다. 시료(101)에는, 예를 들면, 레지스트가 도포된, 아직 아무것도 묘화되어 있지 않은 마스크 블랭크스가 포함된다. XY 스테이지(105) 상에는, 또한, XY 스테이지(105)의 위치 측정용의 미러(210)가 배치된다.
제어계 회로(160)는, 제어 계산기(110), 메모리(112), 편향 제어 회로(130), 디지털·아날로그 변환(DAC) 앰프 유닛(132, 134), 렌즈 제어 회로(136), 스테이지 제어 기구(138), 스테이지 위치 측정기(139) 및 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(140, 142, 144)를 가지고 있다. 제어 계산기(110), 메모리(112), 편향 제어 회로(130), 렌즈 제어 회로(136), 스테이지 제어 기구(138), 스테이지 위치 측정기(139) 및 기억 장치(140, 142, 144)는, 도시하지 않은 버스를 통하여 서로 접속되어 있다. 편향 제어 회로(130)에는, DAC 앰프 유닛(132, 134) 및 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)가 접속되어 있다. 부편향기(209)는, 4 극 이상의 전극에 의하여 구성되며, 전극마다 각각의 DAC 앰프(132)를 통하여 편향 제어 회로(130)에 의하여 제어된다. 주편향기(208)는, 4 극 이상의 전극에 의하여 구성되며, 전극마다 각각의 DAC 앰프(134)를 통하여 편향 제어 회로(130)에 의하여 제어된다. 스테이지 위치 측정기(139)는, 미러(210)로부터의 반사광을 수광함으로써, 레이저 간섭법의 원리로 XY 스테이지(105)의 위치를 측장한다.
제어 계산기(110) 내에는, 패턴 밀도 산출부(50), 도스량 산출부(52), 분할부(53), 도스량 대표값 산출부(54), 트래킹 사이클 시간 산출부(56), 합성곱 계산 처리부(57), 실효 온도 산출부(58), 변조율 산출부(60), 보정부(62), 조사 시간 데이터 생성부(72), 데이터 가공부(74), 전송 제어부(79), 및 묘화 제어부(80)가 배치된다. 패턴 밀도 산출부(50), 도스량 산출부(52), 분할부(53), 도스량 대표값 산출부(54), 트래킹 사이클 시간 산출부(56), 합성곱 계산 처리부(57), 실효 온도 산출부(58), 변조율 산출부(60), 보정부(62), 조사 시간 데이터 생성부(72), 데이터 가공부(74), 전송 제어부(79), 및 묘화 제어부(80)라고 하는 각 「~부」는, 처리 회로를 가진다. 이러한 처리 회로는, 예를 들면, 전기 회로, 컴퓨터, 프로세서, 회로 기판, 양자 회로, 혹은 반도체 장치를 포함한다. 각 「~부」는, 공통되는 처리 회로(같은 처리 회로)를 이용해도 되고, 혹은 상이한 처리 회로(다른 처리 회로)를 이용해도 된다. 패턴 밀도 산출부(50), 도스량 산출부(52), 분할부(53), 도스량 대표값 산출부(54), 트래킹 사이클 시간 산출부(56), 합성곱 계산 처리부(57), 실효 온도 산출부(58), 변조율 산출부(60), 보정부(62), 조사 시간 데이터 생성부(72), 데이터 가공부(74), 전송 제어부(79), 및 묘화 제어부(80)에 입출력되는 정보 및 연산 중의 정보는 메모리(112)에 그때마다 저장된다.
묘화 장치(100)의 묘화 동작은, 묘화 제어부(80)에 의하여 제어된다. 또한, 각 샷의 조사 시간 데이터의 편향 제어 회로(130)로의 전송 처리는, 전송 제어부(79)에 의하여 제어된다.
또한, 묘화 장치(100)의 외부로부터 칩 데이터가 입력되어, 기억 장치(140)에 저장된다. 묘화 데이터에는, 칩 데이터 및 묘화 조건 데이터가 포함된다. 칩 데이터에는, 도형 패턴마다, 예를 들면, 도형 코드, 좌표, 및 사이즈 등이 정의된다. 또한, 묘화 조건 데이터에는, 다중도를 나타내는 정보, 및 스테이지 속도가 포함된다.
또한, 기억 장치(144)에는, 레지스트 히팅을 보정하는 변조율을 산출하기 위한 후술하는 상관 데이터가 저장된다.
여기서, 도 1에서는, 실시 형태 1을 설명함에 있어서 필요한 구성을 기재하고 있다. 묘화 장치(100)에 있어서, 통상, 필요한 그 밖의 구성을 구비하고 있어도 상관없다.
도 2는, 실시 형태 1에 있어서의 성형 애퍼처 어레이 기판의 구성을 도시하는 개념도이다. 도 2에서, 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에는, 세로(y 방향) p 열×가로(x 방향) q 열(p, q≥2)의 홀(개구부)(22)이 소정의 배열 피치로 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 도 2의 예에서는, 예를 들면, 가로 세로(x, y 방향)로 500 열×500 행의 홀(22)이 형성되는 경우를 나타내고 있다. 홀(22)의 수는, 이에 한정되는 것은 아니다. 각 홀(22)은, 모두 같은 치수 형상의 직사각형으로 형성된다. 혹은, 같은 직경의 원형이여도 상관없다. 이들 복수의 홀(22)을 전자 빔(200)의 일부가 각각 통과함으로써, 멀티 빔(20)이 형성되게 된다. 바꾸어 말하면, 성형 애퍼처 어레이 기판(203)은, 멀티 빔(20)을 형성한다.
도 3은, 실시 형태 1에 있어서의 블랭킹 애퍼처 어레이 기구의 구성을 도시하는 단면도이다. 도 4는, 실시 형태 1에 있어서의 블랭킹 애퍼처 어레이 기구의 멤브레인 영역 내의 구성의 일부를 나타내는 상면 개념도이다. 또한, 도 3 및 도 4에서, 제어 전극(24)과 대향 전극(26)과 제어 회로(41)와 패드(343)의 위치 관계는 일치시켜 기재하고 있지 않다. 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 지지대(33) 상에 실리콘 등으로 이루어진 반도체 기판을 이용한 블랭킹 애퍼처 어레이 기판(31)이 배치된다. 블랭킹 애퍼처 어레이 기판(31)의 중앙부의 멤브레인 영역(330)에는, 도 2에 도시한 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 각 홀(22)에 대응하는 위치에 멀티 빔(20)의 각각의 빔의 통과용의 통과 홀(25)(개구부)이 개구된다. 그리고, 복수의 통과 홀(25)의 각 통과 홀(25)에 대하여, 해당 통과 홀(25)을 개재하여 대향하는 위치에 제어 전극(24)과 대향 전극(26)의 조(블랭커：블랭킹 편향기)가 각각 배치된다. 또한, 각 통과 홀(25)의 근방의 블랭킹 애퍼처 어레이 기판(31) 내부에는, 각 통과 홀(25)용의 제어 전극(24)에 편향 전압을 인가하는 제어 회로(41)(로직 회로；셀)가 배치된다. 각 빔용의 대향 전극(26)은, 그라운드 접속된다.
또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 각 제어 회로(41)는, 제어 신호용의 n 비트(예를 들면, 10 비트)의 패러렐 배선이 접속된다. 각 제어 회로(41)는, 조사 시간 제어 신호(데이터)용의 n 비트의 패러렐 배선 외에, 클록 신호, 로드 신호, 샷 신호 및 전원용의 배선 등이 접속된다. 이들 배선 등은 패러렐 배선의 일부의 배선을 유용해도 상관없다. 멀티 빔(20)을 구성하는 각각의 빔마다, 제어 전극(24)과 대향 전극(26)과 제어 회로(41)에 의한 개별 블랭킹 기구(47)가 구성된다. 또한, 실시 형태 1에서는, 데이터 전송 방식으로서, 예를 들면, 시프트 레지스터 방식을 이용한다. 시프트 레지스터 방식으로는, 멀티 빔(20)은 복수의 빔마다 복수의 그룹으로 분할되고, 같은 그룹 내의 복수의 빔용의 복수의 시프트 레지스터는, 직렬로 접속된다. 구체적으로는, 멤브레인 영역(330)에 어레이 형상으로 형성된 복수의 제어 회로(41)는, 예를 들면, 같은 행 혹은 같은 열 중에서 소정의 피치로 그룹화된다. 같은 그룹 내의 제어 회로(41)군은, 도 4에 도시하는 바와 같이, 직렬로 접속된다. 그리고, 그룹마다 배치된 패드(343)로부터의 신호가 그룹 내의 제어 회로(41)에 전달된다.
도 5는, 실시 형태 1의 개별 블랭킹 기구의 일예를 도시하는 도면이다. 도 5에서, 제어 회로(41) 내에는, 앰프(46)(스위칭 회로의 일예)가 배치된다. 도 5의 예에서는, 앰프(46)의 일예로서, 스위칭 회로가 되는 CMOS(Complementary MOS) 인버터 회로가 배치된다. CMOS 인버터 회로의 입력(IN)에는, 역치 전압보다 낮아지는 L(low) 전위(예를 들면, 그라운드 전위)와, 역치 전압 이상이 되는 H(high) 전위(예를 들면, 1.5 V) 중 어느 하나가 제어 신호로서 인가된다. 실시 형태 1에서는, CMOS 인버터 회로의 입력(IN)에 L 전위가 인가되는 상태에서는, 제어 회로(41)에 인가되는 CMOS 인버터 회로의 출력(OUT)은 양 전위(Vdd)가 되고, 대향 전극(26)의 그라운드 전위와의 전위 차에 의한 전계에 의하여 대응 빔(20)을 편향하고, 제한 애퍼처 기판(206)에서 차폐함으로써 빔 OFF가 되도록 제어한다. 한편, CMOS 인버터 회로의 입력(IN)에 H 전위가 인가되는 상태(액티브 상태)에서는, CMOS 인버터 회로의 출력(OUT)은 그라운드 전위가 되고, 대향 전극(26)의 그라운드 전위와의 전위 차가 없어져, 대응 빔(20)을 편향하지 않으므로 제한 애퍼처 기판(206)을 통과함으로써 빔 ON이 되도록 제어한다. 이러한 편향에 의하여 블랭킹 제어된다.
그리고, 각 개별 블랭킹 기구(47)가, 각 빔용으로 전송된 조사 시간 제어 신호를 따라, 도시하지 않은 카운터 회로를 이용하여 해당 샷의 조사 시간을 빔마다 개별적으로 제어한다.
이어서, 묘화 기구(150)의 동작의 구체예에 대하여 설명한다. 전자 총(201)(방출원)으로부터 방출된 전자 빔(200)은, 조명 렌즈(202)에 의하여 거의 수직으로 성형 애퍼처 어레이 기판(203) 전체를 조명한다. 성형 애퍼처 어레이 기판(203)에는, 직사각형의 복수의 홀(22)(개구부)이 형성되고, 전자 빔(200)은, 모든 복수의 홀(22)이 포함되는 영역을 조명한다. 복수의 홀(22)의 위치에 조사된 전자 빔(200)의 각 일부가, 이러한 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 홀(22)을 각각 통과함으로써, 예를 들면, 직사각형 형상의 멀티 빔(복수의 전자 빔)(20)이 형성된다. 이러한 멀티 빔(20)은, 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 각각 대응하는 블랭커(제1 편향기：개별 블랭킹 기구(47)) 내를 통과한다. 이러한 블랭커는, 각각, 설정된 묘화 시간(조사 시간)동안, 빔이 ON 상태가 되도록 개별적으로 통과하는 빔을 블랭킹 제어한다.
블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)를 통과한 멀티 빔(20)은, 축소 렌즈(205)에 의하여, 축소되어, 제한 애퍼처 기판(206)에 형성된 중심의 홀을 향하여 나아간다. 여기서, 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 블랭커에 의하여 편향된 전자 빔은, 제한 애퍼처 기판(206)의 중심의 홀로부터 위치가 이탈되어, 제한 애퍼처 기판(206)에 의하여 차폐된다. 한편, 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)의 블랭커에 의하여 편향되지 않은 전자 빔은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 제한 애퍼처 기판(206)의 중심의 홀을 통과한다. 이와 같이, 제한 애퍼처 기판(206)은, 개별 블랭킹 기구(47)에 의하여 빔 OFF의 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐한다. 그리고, 빔 ON이 되고 나서 빔 OFF가 될 때까지 형성된, 제한 애퍼처 기판(206)을 통과한 빔에 의하여, 1 회분의 샷의 각 빔이 형성된다. 제한 애퍼처 기판(206)을 통과한 멀티 빔(20)은, 대물 렌즈(207)에 의하여 초점이 맞추어져 원하는 축소율의 패턴상이 되고, 주편향기(208) 및 부편향기(209)에 의하여, 제한 애퍼처 기판(206)을 통과한 멀티 빔(20) 전체가 동일 방향으로 한꺼번에 편향되어, 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 주편향기(208)에 의하여 멀티 빔(20)을 편향함에 따른 트래킹 제어가 행해진다. 한 번에 조사되는 멀티 빔(20)은, 이상적으로는 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 복수의 홀(22)의 배열 피치에 상술한 원하는 축소율을 곱한 피치로 배열되게 된다.
도 6은, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 동작의 일예를 설명하기 위한 개념도이다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 시료(101)의 묘화 영역(30)은, 예를 들면, y 방향을 향하여 소정의 폭으로 직사각형 형상의 복수의 스트라이프 영역(32)으로 가상 분할된다. 우선, XY 스테이지(105)를 이동시켜, 제1 번째의 스트라이프 영역(32)의 좌측단, 혹은 더 좌측의 위치에 1 회의 멀티 빔(20)의 샷으로 조사 가능한 조사 영역(34)이 위치하도록 조정하여, 묘화가 개시된다. 제1 번째의 스트라이프 영역(32)을 묘화할 때에는, XY 스테이지(105)를, 예를 들면, -x 방향으로 이동시킴으로써, 상대적으로 x 방향으로 묘화를 진행시켜 간다. XY 스테이지(105)는, 예를 들면, 등속으로 연속 이동시킨다. 제1 번째의 스트라이프 영역(32)의 묘화 종료 후, 스테이지 위치를 -y 방향으로 이동시키고, 이번에는, XY 스테이지(105)를, 예를 들면, x 방향으로 이동시킴으로써, -x 방향을 향하여 마찬가지로 묘화를 행한다. 이러한 동작을 반복하여, 각 스트라이프 영역(32)을 순서대로 묘화한다. 교대로 방향을 바꾸면서 묘화함으로써 묘화 시간을 단축할 수 있다. 단, 이러한 교대로 방향을 바꾸면서 묘화하는 경우에 한정하지 않고, 각 스트라이프 영역(32)을 묘화할 때, 같은 방향을 향하여 묘화를 진행시키도록 해도 상관없다. XY 스테이지(105)를 등속으로 이동시키는 경우에 있어서, 스트라이프마다 연속 이동 속도가 상이해도 된다. 1 회의 샷으로는, 성형 애퍼처 어레이 기판(203)의 각 홀(22)을 통과함으로써 형성된 멀티 빔에 의하여, 최대로 각 홀(22)과 같은 수의 복수의 샷 패턴이 한 번에 형성된다.
도 7은, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔의 조사 영역과 묘화 대상 화소와의 일예를 도시하는 도면이다. 도 7에서, 스트라이프 영역(32)은, 예를 들면, 멀티 빔(20)의 빔 사이즈로 메쉬 형상의 복수의 메쉬 영역으로 분할된다. 이러한 각 메쉬 영역이, 묘화 대상의 화소(36)(단위 조사 영역, 조사 위치, 혹은 묘화 위치)가 된다. 묘화 대상의 화소(36)의 사이즈는, 빔 사이즈로 한정되는 것은 아니며, 빔 사이즈와는 상관없이 임의의 크기로 구성되는 것이여도 상관없다. 예를 들면, 빔 사이즈의 1/a(a는 1 이상의 정수)의 사이즈로 구성되어도 상관없다. 도 7의 예에서는, 시료(101)의 묘화 영역(30)이, 예를 들면, y 방향으로, 1 회의 멀티 빔(20)의 조사로 조사 가능한 조사 영역(34)(빔 어레이 영역)의 사이즈와 실질적으로 동일한 폭 사이즈로 복수의 스트라이프 영역(32)으로 분할된 경우를 나타내고 있다. 직사각형의 조사 영역(34)의 x 방향의 사이즈는, x 방향의 빔 수×x 방향의 빔 간 피치로 정의할 수 있다. 직사각형의 조사 영역(34)의 y 방향의 사이즈는, y 방향의 빔 수×y 방향의 빔 간 피치로 정의할 수 있다. 도 7의 예에서는, 예를 들면, 500 열×500 행의 멀티 빔의 도시를 8 열×8 행의 멀티 빔으로 생략하여 나타내고 있다. 그리고, 조사 영역(34) 내에, 1 회의 멀티 빔(20)의 샷으로 조사 가능한 복수의 화소(28)(빔의 묘화 위치)가 표시되어 있다. 시료면 상에 있어서의 서로 이웃하는 화소(28) 간의 피치가 멀티 빔(20)의 각 빔 간의 피치가 된다. x, y 방향으로 빔 피치의 사이즈로 둘러싸인 직사각형의 영역에서 1 개의 서브 조사 영역(29)(피치 셀)을 구성한다. 각 서브 조사 영역(29)은, 1 개의 화소(28)가 포함된다. 도 7의 예에서는, 예를 들면, 각 서브 조사 영역(29)의 좌상의 모서리부( 角部 )의 화소가 빔의 묘화 위치가 되는 화소(28)로서 표시되어 있다. 각 서브 조사 영역(29)은, 예를 들면, 10×10 화소로 구성된다. 도 7의 예에서는, 예를 들면, 10×10 화소의 각 서브 조사 영역(29)을, 예를 들면, 4×4 화소로 생략하여 나타내고 있다.
도 8은, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔 묘화 동작의 일예를 설명하기 위한 도면이다. 도 8의 예에서는, 시료(101)면 상의 각 서브 조사 영역(29) 내를 10개의 상이한 빔으로 묘화하는 경우를 나타내고 있다. 또한, 도 8의 예에서는, 각 서브 조사 영역(29) 내의 1/10(조사에 이용되는 빔 갯수분의 1)의 영역을 묘화하는 동안에, XY 스테이지(105)가, 예를 들면, 25 빔 피치분의 거리(L)만큼 이동하는 속도로, 연속 이동하는 묘화 동작을 나타내고 있다. 도 8의 예에 도시하는 묘화 동작에서는, 예를 들면, XY 스테이지(105)가 25 빔 피치분의 거리(L)를 이동하는 동안에 부편향기(209)에 의하여 순서대로 조사 위치(화소(36))를 시프트시키면서 샷 사이클 시간(ttrk-cycle)에서 멀티 빔(20)을 10 샷함으로써, 같은 서브 조사 영역(29) 내의 상이한 10 개의 화소를 묘화(노광)하는 경우를 나타내고 있다. 이러한 10 개의 화소를 묘화(노광)하는 동안, 조사 영역(34)이 XY 스테이지(105)의 이동에 의하여 시료(101)와 상대 위치가 이탈되지 않도록, 주편향기(208)에 의하여 멀티 빔(20) 전체를 일괄 편향함으로써, 조사 영역(34)을 XY 스테이지(105)의 이동에 추종시킨다. 바꾸어 말하면, 트래킹 제어가 행해진다. 따라서, 1 회당의 트래킹 제어 중에 주편향기(208)에 의하여 일괄 편향되는 거리(L)가 트래킹 거리가 된다.
1 회의 트래킹 사이클이 종료하면 트래킹 리셋하여, 전회의 트래킹 개시 위치로 되돌아온다. 또한, 각 서브 조사 영역(29)의 위로부터 1 번째의 화소 행의 묘화는 종료되어 있으므로, 트래킹 리셋한 후에, 차회의 트래킹 사이클에 있어서 우선 부편향기(209)는, 각 서브 조사 영역(29)의 아직 묘화되어 있지 않은, 예를 들면, 위로부터 2 행째의 화소 열을 묘화하도록 빔의 묘화 위치를 맞추도록(시프트하도록) 편향한다. 이와 같이, 트래킹 리셋마다, 다음에 묘화하는 화소 열을 바꾸어 간다. 10 회의 트래킹 제어를 행하는 동안에, 각 서브 조사 영역(29) 내의 각 화소(36)는 1 회씩 묘화되게 된다. 스트라이프 영역(32)의 묘화 중, 이러한 동작을 반복함으로써, 도 6에 도시하는 바와 같이, 조사 영역(34a 내지 34o)이라고 하는 정도로 순차적으로 조사 영역(34)의 위치가 이동해 가고, 해당 스트라이프 영역(32)의 묘화를 행해 간다.
도 8의 예에서는, 폭(W)의 조사 영역(34)의 오른쪽 아래 모서리부에 위치한 시료면 상의 서브 조사 영역(29)이, 2 회째의 트래킹 제어에서는, 조사 영역(34)의 오른쪽 아래 모서리부로부터 왼쪽 방향으로 거리(L)만큼 이동한 위치가 된다. 따라서, 1 회째의 트래킹 제어로 조사 영역(34)의 오른쪽 아래 모서리부에 위치한 서브 조사 영역(29)은, 2 회째의 트래킹 제어에서는, 조사 영역(34)의 오른쪽 아래 모서리부로부터 왼쪽 방향으로 거리(L)만큼 이격된 위치의 별도의 빔에 의하여 묘화된다. 여기에서는, 오른쪽 아래 모서리부의 빔으로부터, -x 방향으로, 예를 들면, 25 개 이격된 빔에 의하여 묘화되게 된다.
예를 들면, 스테이지 1 패스당 다중도 2로 설정되는 묘화 처리에서는, 각 서브 조사 영역(29) 내의 각 화소(36)는, 20 회의 트래킹 제어에 의하여, 2 회씩 묘화될 수 있다.
도 9는, 실시 형태 1의 비교예에 있어서의 1 빔 피치분의 영역으로의 1 개의 빔 조사에 기인하는 온도 분포와 온도와의 관계의 일예를 도시하는 도면이다. 도 9에서, 세로 축에 온도를 나타내고, 가로 축에 온도 분포를 나타낸다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 1 개의 빔 조사에 기인하는 온도 분포는, 완만한 경사 영역이 넓다. 따라서, 넓은 범위로 영향이 미친다. 그러나, 완만한 경사 영역으로의 영향으로서는, 1 개의 빔에서의 온도 상승은 고작 0.01℃이하로 작다.
도 10은, 실시 형태 1에 있어서의 멀티 빔의 동시 조사에 기인하는 온도 분포와 온도와의 관계의 일예를 도시하는 도면이다. 도 10에서, 세로 축에 온도를 나타내고, 가로 축에 온도 분포를 나타낸다. 1 개의 빔에서의 온도 상승은 고작 0.01℃이하이지만, 예를 들면, 500×500=25 만개의 빔이 동시에 조사되면, 도 10에 도시하는 바와 같이, 완만한 경사 영역에서 각 빔에 의한 온도 상승이 중첩되게 된다. 그 결과, 예를 들면, 500×500=25 만개의 빔이 동시에 조사되면, 완만한 경사 영역에서 유의미한 온도 상승이 된다.
싱글 빔에 의한 1 개 빔 묘화에서의 히팅 효과 예측 및 보정에 관한 기술은 알려져 있으나, 예를 들면, 25 만개의 복수 빔이 동시에, 1 스테이지 패스당 몇회나 샷되는 멀티 빔 묘화 방식에 있어서의 히팅 효과 보정에 대해서는 전례가 없었다. 싱글 빔과 마찬가지로, 예를 들면, 25 만개의 각 빔이 만드는 열을 계산하는 것은 계산 볼륨으로부터 현실적이지 않다.
멀티 빔에서는 전류 밀도(J)가, 예를 들면, VSB 방식의 싱글 빔에 비하여 매우 작으므로, 온도는 천천히 상승한다. 그리고, 그 동안에 1 샷에 의한 온도 분포는 수 십 μm 확산되어 버리고 있다. 그 때문에, 스트라이프 내의 샷 데이터 및 도스 데이터를 분할하여 어느 정도 한꺼번에 계산해도, 충분히 정밀도를 얻을 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 멀티 빔 묘화에서는, 래스터 스캔 방식을 이용하므로, 시간에 의하여 위치가 정해진다. 따라서, 도스 데이터와 묘화 속도(스테이지 속도 또는 트래킹 사이클 시간)가 정해지면, 상승 온도가 정해진다. 위치와 시간의 양방이 필요한 VSB 방식의 묘화보다 간이( 簡易 )한 보정이 가능해진다.
이에, 실시 형태 1에서는, 스트라이프 영역(32)의 도스 정보를, 온도를 구해야 하는 주목 메쉬를 포함하는 어느 M×N 개의 픽셀 정보로 배분한다. 주목 메쉬에 대하여, 그 영역 전후의 도스 정보, 및 트래킹 사이클 시간 등의 묘화의 진행 속도를 결정하는 파라미터를 입력으로 하여, 복수 회로 나누어진 각 회의 빔 조사 시의 온도를 계산한다. 그리고, 그 통계값(예를 들면, 평균값)을 실효적인 온도로서 보정에 이용한다. 이하, 구체적으로 설명한다.
도 11은, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 방법의 요부 공정의 일예를 나타내는 플로우차트도이다. 도 11에서, 실시 형태 1에 있어서의 묘화 방법은, 패턴 밀도 산출 공정(S102)과, 도스량 산출 공정(S104)과, 처리 메쉬 분할 공정(S106)과, 트래킹 사이클 시간 산출 공정(S108)과, 도스량 대표값 산출 공정(S110)과 합성곱 계산 처리 공정(S111)과, 실효 온도 산출 공정(S112)과, 변조율 산출 공정(S114)과, 보정 공정(S118)과, 조사 시간 데이터 생성 공정(S120)과, 데이터 가공 공정(S122)과, 묘화 공정(S124)이라고 하는 일련의 각 공정을 실시한다.
우선, 스트라이프 영역(32)마다, 기억 장치(140)로부터 묘화 데이터를 읽어낸다.
패턴 밀도 산출 공정(S102)으로서, 패턴 밀도 산출부(50)는, 대상의 스트라이프 영역(32) 내의 화소(36)마다 패턴 밀도(ρ)(패턴의 면적 밀도)를 산출한다. 패턴 밀도 산출부(50)는, 스트라이프 영역(32)마다, 산출된 각 화소(36)의 패턴 밀도(ρ)를 사용하여 패턴 밀도 맵을 작성한다. 각 화소(36)의 패턴 밀도는, 패턴 밀도 맵의 각 요소로서 정의된다. 작성된 패턴 밀도 맵은 기억 장치(144)에 저장된다.
도스량 산출 공정(S104)으로서, 도스량 산출부(52)는, 화소(36)마다, 해당 화소(36)에 조사하기 위한 도스량(조사량)을 연산한다. 도스량은, 예를 들면, 미리 설정된 기준 조사량(Dbase)에 근접 효과 보정 조사 계수(Dp)와 패턴 밀도(ρ)를 곱한 값으로서 연산하면 된다. 이와 같이, 도스량은, 화소(36)마다 산출된 패턴의 면적 밀도에 비례하여 구하면 바람직하다. 근접 효과 보정 조사 계수(Dp)에 대해서는, 묘화 영역(여기에서는, 예를 들면, 스트라이프 영역(32))을 소정의 사이즈로 메쉬 형상으로 복수의 근접 메쉬 영역(근접 효과 보정 계산용 메쉬 영역)으로 가상 분할한다. 근접 메쉬 영역의 사이즈는, 근접 효과의 영향 범위의 1/10 정도, 예를 들면, 1μm 정도로 설정하면 바람직하다. 그리고, 기억 장치(140)로부터 묘화 데이터를 읽어내고, 근접 메쉬 영역마다, 해당 근접 메쉬 영역 내에 배치되는 패턴의 패턴 면적 밀도(ρ')를 연산한다.
이어서, 근접 메쉬 영역마다, 근접 효과를 보정하기 위한 근접 효과 보정 조사 계수(Dp)를 연산한다. 여기서, 근접 효과 보정 조사 계수(Dp)를 연산하는 메쉬 영역의 사이즈는, 패턴 면적 밀도(ρ’)를 연산하는 메쉬 영역의 사이즈와 같을 필요는 없다. 또한, 근접 효과 보정 조사 계수(Dp)의 보정 모델 및 그 계산 수법은 종래의 싱글 빔 묘화 방식에서 사용되고 있는 수법과 같아도 상관없다.
그리고, 도스량 산출부(52)는, 스트라이프 영역(32)마다, 산출된 각 화소(36)의 도스량을 사용하여 도스 맵 (1)을 작성한다. 각 화소(36)의 도스량은, 도스 맵 (1)의 각 요소로서 정의된다. 상술한 예에서는, 기준 조사량(Dbase)을 곱한 절대값으로서 도스량을 산출하는 경우를 나타냈으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 기준 조사량(Dbase)을 1로 가정하여 도스량을 기준 조사량(Dbase)에 대한 상대값으로서 산출해도 된다. 바꾸어 말하면, 근접 효과 보정 조사 계수(Dp)와 패턴 밀도(ρ)를 곱한 계수값으로서 도스량을 산출하는 경우여도 된다. 작성된 도스 맵 (1)은 기억 장치(144)에 저장된다.
처리 메쉬 분할 공정(S106)으로서, 분할부(53)(분할 처리 회로)는, 시료의 묘화 영역이 시료면 상에서의 멀티 하전 입자 빔의 빔 어레이 영역의 y 방향(제1 방향)의 사이즈로 y 방향으로 분할된 복수의 스트라이프 영역의 각 스트라이프 영역 내를, y 방향과 각 스트라이프 영역에 따른 스테이지의 이동 방향인 x 방향(제2 방향)에서 복수의 메쉬 영역으로 분할한다. 구체적으로는, 분할부(53)(분할 처리 회로)는, 각 스트라이프 영역(32) 내를, 예를 들면, y 방향(제1 방향)과 y 방향과 직교하는 x 방향(제2 방향)으로 각각 빔 어레이 영역의 사이즈(W)의 1/N의 사이즈(N는 2 이상의 정수)로 복수의 처리 메쉬(메쉬 영역)로 분할한다.
도 12는, 실시 형태 1에 있어서의 처리 메쉬의 일예를 도시하는 도면이다. 상술한 바와 같이, 시료(101)의 묘화 영역(30)은, 시료(101)면 상에서의 멀티 빔(20)의 조사 영역(34)(빔 어레이 영역)의 사이즈(W)로, 예를 들면, y 방향으로 복수의 스트라이프 영역(32)으로 분할된다. 그리고, 각 스트라이프 영역(32)은, 조사 영역(34)(빔 어레이 영역)의 사이즈(W)의 1/N의 사이즈(N는 2 이상의 정수)로 복수의 처리 메쉬(메쉬 영역)(39)로 분할된다. 각 처리 메쉬(39)의 사이즈(s)는, 빔 피치 사이즈의 서브 조사 영역(29)보다 큰 사이즈로 구성된다.
실시 형태 1에서는, 처리 메쉬(39)의 사이즈(s)는, 예를 들면, 트래킹 거리(L)로 설정되면 바람직하다. 트래킹 거리(L)는, 시료(101)면 상에서의 빔 간 피치 사이즈의 k 배(k는 자연수)이다. 트래킹 거리(L)는, 상술한 예에서는, 예를 들면, 빔 간 피치 사이즈의 25 배로 설정된다. 따라서, 처리 메쉬(39)의 사이즈(s)는, 예를 들면, 25 빔 피치분의 사이즈로 설정되면 바람직하다. 이와 같이, 처리 메쉬(39)의 사이즈(s)는, 시료(101)면 상에서의 빔 간 피치 사이즈보다 큰 사이즈이다. 더구나 처리 메쉬(39)는, 각 빔이 조사되는 단위 영역이 되는 화소(36)에 대하여 충분히 큰 영역이 된다.
트래킹 사이클 시간 산출 공정(S108)으로서, 트래킹 사이클 시간 산출부(56)는, 트래킹 사이클 시간(ttrk-cycle)을 산출한다. 트래킹 사이클 시간(ttrk-cycle)은, 이하의 식 (1)에 나타내는 바와 같이, 트래킹 거리(L)를 스테이지 속도(v)로 나눔으로써 구할 수 있다. 여기에서는, XY 스테이지(105)가, 스트라이프 영역(32)의 묘화 중, 등속 이동하는 경우의 속도(v)가 이용된다. 또한, 처리 메쉬(39)의 사이즈(s)=L이므로, 이하의 식 (1-1)에 나타낸 바와 같이, 트래킹 사이클 시간(ttrk-cycle)은, 처리 메쉬(39)의 사이즈(s)를 스테이지 속도(v)로 나눔으로써 구할 수 있다. 또한, 처리 메쉬(39)의 사이즈(s)는, 빔 어레이 영역의 폭(W)인 스트라이프 영역(32)의 폭의 1/N이므로, 트래킹 사이클 시간(ttrk-cycle)은, 이하의 식 (1-1)에 나타낸 바와 같이, 빔 어레이 영역의 폭(W)의 1/N를 스테이지 속도(v)로 나눔으로써 구할 수 있다.
(1-1)
도스량 대표값 산출 공정(S110)으로서, 도스량 대표값 산출부(54)(도스량 통계값 산출 회로)는, 분할된 처리 메쉬(39)마다, 해당 처리 메쉬(39) 내를 조사하는 복수의 빔에 의한 복수의 도스량의 대표값을 도스량 대표값(D)으로서 산출한다. 처리 메쉬(39) 내에는, 복수의 서브 조사 영역(29)이 포함된다. 상술한 바와 같이, 각 서브 조사 영역(29)은 복수의 상이한 빔으로 조사된다. 상술한 예에서는, 예를 들면, x 방향으로 25 빔 피치씩 이격된 10 개의 상이한 빔으로 조사된다, 또한, 처리 메쉬(39) 내에는, 복수의 화소(36)가 포함된다. 여기에서는, 처리 메쉬(39) 내의 모든 화소(36)에 정의되는 도스량의 대표값(도스량 대표값(Dij))을 산출한다. 대표값으로서, 예를 들면, 평균값, 최대값, 최소값, 혹은 중앙값을 들 수 있다. 여기에서는, 도스량 대표값(Dij)으로서, 예를 들면, 평균값인 평균 도스량을 산출한다. 도스량 대표값 산출부(54)는, 산출된 각 처리 메쉬(39)의 도스량 대표값(Dij)을 사용하여 도스량 대표값 맵을 작성한다. 각 처리 메쉬(39)의 도스량은, 도스량 대표값 맵의 각 요소로서 정의된다. i는, 처리 메쉬(39)의 x 방향의 인덱스를 나타낸다. j는, 처리 메쉬(39)의 y 방향의 인덱스를 나타낸다. 작성된 도스량 대표값 맵은, 기억 장치(144)에 저장된다.
합성곱 계산 처리 공정(S111)으로서, 합성곱 계산 처리부(57)는, 빔 어레이 영역에 대응하는 처리 영역 내의 각 처리 메쉬(39)로의 빔 조사에 의한 열이 복수의 처리 메쉬(39)의 하나인 주목 메쉬 영역에 부여하는 상승 온도의 계산 처리를 실행한다. 이러한 계산 처리는, 처리 메쉬(39)마다의 도스량 대표값과, 처리 메쉬(39)가 만드는 열 확산을 나타내는 열 확산 함수를 이용한 합성곱 처리에 의하여 행해진다.
실효 온도 산출 공정(S112)으로서, 실효 온도 산출부(58)(실효 온도 산출 회로)는, 스트라이프 영역 상에서 x 방향으로 빔 어레이 영역에 대응하는 처리 영역의 위치를 이탈시키면서 상술한 계산 처리를 반복하는 반복 처리를 행하고, 이러한 반복 처리를, 처리 메쉬(39)가 이러한 처리 영역의 x 방향의 일방의 단으로부터 타방의 단의 위치가 될 때까지 복수 회 실시함으로써 얻어진 복수의 상승 온도의 대표값을 주목 메쉬 영역의 실효 온도로서 각각 산출한다. 구체적으로는, 실효 온도 산출부(58)(실효 온도 산출 회로)는, 처리 메쉬(39)마다, 처리 메쉬(39)마다의 도스량 통계값(Dij)과, 각 메쉬가 만드는 열 확산을 나타내는 열 확산 함수(PSF)를 이용하여 실효 온도를 산출한다. 열 확산 함수(PSF)는, 예를 들면, 일반적인 열 확산 방정식으로서, 다음의 식 (1-2)로 정의할 수 있다.
(1-2)
식 (1-2)으로부터 구해지는 석영 유리 기판 표면 온도를 나타내는 함수를 이용할 수 있다. 여기서, λ는 온도가 확산하는 물질의 열 확산율을 나타낸다. 상기 식의 해( 解 )의 일예에 대해서는, 식 (3-1)의 설명으로서 후술한다. 도스량 통계값(Dij)과 열 확산 함수(PSF)를 이용하여, 예를 들면, N×N 개의 처리 메쉬(39)로 구성되는 빔 어레이 영역과 같은 사이즈의 직사각형 영역으로 한 처리 영역 내의 각 처리 메쉬(39)로의 빔 조사에 의한 열이, 주목 메쉬 영역에 부여하는 상승 온도를 계산하는 합성곱 처리를, 대상의 스트라이프 영역(32) 상에서 직사각형 영역을 x 방향으로 처리 메쉬(39)의 사이즈(s)로 위치를 이탈시키면서 주목 메쉬 영역이 직사각형 영역에 포함될 때까지 실시하는 처리를 행한다. 실효 온도 산출부(58)는, 이러한 처리를, 주목 메쉬 영역이 x 방향에 있어서의 직사각형 영역 내의 일방의 단의 위치가 될 때까지부터 타방의 단의 위치가 될 때까지의 N 회의 처리를 실시한다. 그리고, 실효 온도 산출부(58)는, 이러한 N 회의 합성곱 처리의 결과의 통계값을 실효 온도(T(k, l))로서 산출한다.
도 13은, 실시 형태 1에 있어서의 실효 온도의 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다. 실효 온도(T(k, l))는, 도 13에 나타내는 식 (2)으로 정의할 수 있다. 스트라이프 영역(32) 내에는, x 방향으로 M 개, y 방향으로 N 개의 처리 메쉬(39)가 배치된다. 식 (2)에서는, 스트라이프 영역(32) 내의 복수의 처리 메쉬(39) 중, y 방향으로 l 행째, x 방향으로 k 열째의 처리 메쉬(39)를 주목 메쉬 영역으로서 나타내고 있다.
식 (2)에서, i는, 도스량 통계값 맵 중, x 방향의 인덱스를 나타낸다. 스트라이프 영역(32)의 좌측단의 처리 메쉬(39)의 x 방향의 인덱스(i)=0로서 정의된다. j는, 도스량 통계값 맵 중, y 방향의 인덱스를 나타낸다. 스트라이프 영역(32)의 최하부의 처리 메쉬(39)의 y 방향의 인덱스(j)=0로서 정의된다. N는, 실효 온도 계산을 위하여 이용하는 입력 도스 맵의 세로 방향(y 방향)의 메쉬 수를 나타낸다. M는, 실효 온도 계산을 위하여 이용하는 입력 도스 맵의 가로 방향(x 방향)의 메쉬 수를 나타낸다. (k, l)는, (M×N) 개의 처리 메쉬 내의 실효 온도(T)가 계산되는 처리 메쉬(주목 메쉬 영역)의 인덱스(참조 번호)를 나타낸다. Dij는, : 도스량 통계값 맵 중, 인덱스(k, l)에 할당된 처리 메쉬(39)의 도스량 통계값을 나타낸다(μC/cm^2). m은, 빔 어레이 영역(N×N)이 주목 메쉬(k, l)를 통과할 때까지 행해지는 l-N+1~l 번째의 트래킹 리셋 번호를 나타낸다. m=l-N+1일 때, (N×N)의 빔 어레이 영역의 우측단에 주목 메쉬가 위치한다. m=l일 때, 좌측단에 주목 메쉬가 위치한다. n는, 0 번째로부터 m 번째의 트래킹 리셋 번호를 나타낸다. 1 회째의 트래킹 제어(트래킹 사이클)는, 아직 트래킹 리셋을 행하고 있지 않으므로, 트래킹 리셋 번호는 제로가 된다. 2 회째의 트래킹 제어는, 1 회 트래킹 리셋을 행하였으므로, 트래킹 리셋 번호는 1이 된다. PSF(n, m, k-i, l-j)는, 열 확산 함수를 나타낸다.
도 14는, 실시 형태 1에 있어서의 실효 온도의 계산식의 일부를 설명하기 위한 도면이다. 도 14에서, 식 (2) 중, 점선으로 둘러싸인 부분이 합성곱 처리의 계산 부분을 나타낸다. 식 (2)의 합성곱 처리의 계산 부분에서는, N×N 개의 처리 메쉬(39)로 구성되는 빔 어레이 영역과 같은 사이즈의 직사각형 영역(35) 내의 각 메쉬 영역으로의 빔 조사에 의한 열이, 인덱스(k, l)의 주목 메쉬 영역에 부여하는 상승 온도를 계산하는 합성곱 처리를 행한다. 직사각형 영역(35)의 좌측단이 처리 메쉬(39)의 n 열째, 우측단이 처리 메쉬(39)의 n+N-1 열째가 되는 직사각형 영역(35)을 이용한다. 따라서, 직사각형 영역(35) 내에는, x 방향으로 n 열째로부터 n+N-1 열째, y 방향으로 0 행째로부터 N-1 행째에 상당하는 N×N 개의 처리 메쉬(39)가 배치된다.
도 15는, 실시 형태 1에 있어서의 열 확산 함수의 계산식의 일예를 설명하기 위한 도면이다. 열 확산 함수(PSF(n, m, k-i, l-j))는, 도 15에 나타내는 식 (3-1)으로 정의된다. 식 (3-1)은, 빔 조사에 의하여 기판 표면에 메쉬 사이즈에 Rg를 곱한 체적으로 균일한 열이 부여된 경우의 초기 조건 하에서, XY 방향은 무한원, Z 방향으로는 기판 깊이 방향으로 반( 半 )무한원의 경계 조건으로 상기 열전도 방정식을 풂으로써 구할 수 있다. 열 확산 함수(PSF(n, m, k-i, l-j)) 내의 식 (2)와 중복되는 기호는, 식 (2)와 같은 기호를 나타낸다. 도 15에 나타내는 열 확산 함수(PSF(n, m, k-i, l-j))는, XY 스테이지(105)가 묘화 방향이 되는, 예를 들면, x 방향의 역 방향(-x 방향)으로 일정 속도로 이동하는 경우를 정의한다. 도 15에 도시하는 바와 같이, 열 확산 함수(PSF(n, m, k-i, l-j))는, XY 스테이지(105)의 속도(v)로부터 구해지는 트래킹 사이클 시간을 이용하여 정의된다.
식 (3-1)에서, Rg는, 50kV의 전자 빔의 석영 내에서의 비정( 飛程 )을 나타낸다. 예를 들면, 비정(Rg)=(0.046/ρ)E1.75를 이용한다. ρ는, 기판(석영)의 밀도(예를 들면, 2.2g/cm^3)를 나타낸다. σn, m는, n 번째로부터 m 번째까지 행해진 트래킹 리셋의 회수(m-n)로 정해지는 함수를 나타낸다. 함수(σn, m)는, 식 (3-3)에 정의된다. 함수 A는, 식 (3-2)에 정의된다. 식 (3-2)에서, V는, 전자 빔의 가속 전압을 나타낸다. Cp는, 기판(석영)의 비열(예：0.77J/g/K)을 나타낸다. 식 (3-3)에서, λ는, 기판(석영)의 열 확산율(예：0.0081cm^2/sec)을 나타낸다. (m-n)는, n 번째로부터 m 번째까지 행해진 트래킹 리셋의 회수를 나타낸다. ttrk-cycle는, 트래킹 사이클 시간을 나타낸다. 트래킹 사이클 시간(ttrk-cycle)은, 식 (3-4)에서 나타낸다. 식 (1)과 같다. vstage는, 스테이지 속도(v)를 나타낸다. 통상 멀티 빔 묘화 장치에서는, 스테이지 패스 내인 스테이지 속도(vstage)=(일정)에, 트래킹 간의 시간에서 샷(앞의 예라면 10 샷)이 끝나도록 최적화된다. 트래킹 거리(L(=W/N))를 스테이지 속도로 뒤쫓게 되므로, 트래킹 사이클 시간(ttrk-cycle)은, 식 (1-1)으로 정의할 수 있다.
도 16은, 실시 형태 1에 있어서의 실효 온도의 계산식의 다른 일부를 설명하기 위한 도면이다. 도 14에서 설명한 합성곱 처리에 대하여, 직사각형 영역(35)을 스트라이프 영역(32)의 좌측단(n=0)으로부터 x 방향으로 처리 메쉬(39)의 사이즈(s)로 위치를 이탈시키면서 인덱스(k, l)의 주목 메쉬 영역이 직사각형 영역(35)에 포함될(n=m이 될) 때까지 실시한다. 이러한 처리를 도 16에 나타내는 식 (2)의 점선으로 둘러싸인 계산 부분이 나타낸다. 도 16의 예에서는, 인덱스(k, l)의 주목 메쉬 영역이 직사각형 영역(35)의 우측단에 위치하는 상태까지 직사각형 영역(35)을 이동시킨 경우를 나타내고 있다. 이러한 상태에서는, 직사각형 영역(35)의 좌측단은 k-N+1 열째, 우측단은 k 열째에 위치하게 된다.
도 17은, 실시 형태 1에 있어서의 실효 온도의 계산식의 다른 일부를 설명하기 위한 도면이다. 도 18은, 실시 형태 1에 있어서의 실효 온도의 계산식의 다른 일부를 설명하기 위한 도면이다. 도 18에서는, 도 17의 계산 부분이 행하는 처리를 구체적으로 식으로 나타내고 있다. 도 16에 나타낸 처리를, 도 17에 도시하는 바와 같이, 주목 메쉬 영역이 x 방향에 있어서의 직사각형 영역(35) 내의 일방의 단인 우측단의 위치가 될 때까지부터, 타방의 단인 좌측단의 위치가 될 때까지의 N 회의 처리를 실시한다. 바꾸어 말하면, 도 18에 도시하는 바와 같이, n=0부터 n=m=k-N+1까지의 도 16에 나타낸 처리와, n=0부터 n=m=k-N+2까지의 도 16에 나타낸 처리와, n=0부터 n=m=k-N+3까지의 도 16에 나타낸 처리와, ···, n=0부터 n=m=k까지의 도 16에 나타낸 처리의 N 회의 처리를 행하고, 이들의 합계를 산출한다. 직사각형 영역(35)은, x 방향으로 N 개의 처리 메쉬(39)가 배치되므로, 주목 메쉬 영역이 직사각형 영역(35)의 우측단으로부터 좌측단이 될 때까지는 N 회의 처리가 된다. 이러한 처리를 도 17에 나타내는 식 (2)의 점선으로 둘러싸인 계산 부분이 나타낸다. 그리고, N 회의 합성곱 처리의 결과의 통계값을 실효 온도(T(k, l))로서 산출한다. 이러한 처리를 도 18에 나타내는 식 (2)의 점선으로 둘러싸인 계산 부분이 나타낸다. 식 (2)의 예에서는, N 회의 합성곱 처리의 합계를 N으로 나눔으로써 얻어지는 평균값을 실효 온도(T(k, l))로서 산출하는 경우를 나타내고 있다. 또한, 직사각형 영역의 분할 수와, 계산 처리 회수는 반드시 일치하지 않아도 된다. 즉, N 개로 분할하고 N보다 작은 계산 처리 회수(다운 샘플링)로 해도 된다. 또한, N 개로 분할하고 N보다 큰 수의 메쉬로 배분(업 샘플링)해도 된다.
실효 온도(T(k, l))는, 평균값으로 한정되는 것은 아니며, N 회의 합성곱 처리의 결과의 최대값, 최소값, 혹은 중앙값이여도 상관없다. 보다 바람직하게는, 중앙값이 좋다. 더 바람직하게는, 평균값이 좋다.
주목 메쉬 영역의 위치를 바꾸어, 처리 메쉬(39)의 각 위치(i, j)에 대하여, 실효 온도(T(i, j))를 구한다.
이상과 같이, 실시 형태 1에서는, 샷마다 및 빔마다의 온도 상승을 계산하는 것이 아니라, 처리 메쉬(39)의 도스량 통계값(Dij)을 사용하여 처리 메쉬(39) 단위로의 실효 온도(T(i, j))가 계산된다. 실효 온도(T(i, j))는, 샷마다의 빔 조사의 단위 영역이 되는 화소(36)에 비하여 충분히 큰 처리 메쉬(39)마다 계산할 수 있다. 따라서, 계산량을 대폭 저감할 수 있다.
변조율 산출 공정(S114)으로서, 변조율 산출부(60)는, 실효 온도(T)에 의존하는 도스량의 변조율(α(x))을 산출한다.
도 19는, 실시 형태 1에 있어서의 선 폭 CD와 온도와의 관계의 일예를 도시하는 도면이다. 도 19에서, 세로 축에 선 폭 CD(Critical Dimension)를 나타내고, 가로 축에 온도를 나타낸다. 도 19에 도시하는 바와 같이, 레지스트의 온도가 높아짐에 따라, 선 폭 CD도 이탈이 커짐을 알 수 있다. 히팅 효과에 의한 CD 변동 ΔCD/ΔT[nm/K]는 선형의 관계가 있다. 이 값은 레지스트 종, 기판 종마다 상이하므로, 이들에 대하여 실험을 행하여 취득한다. 이에, 단위 온도(ΔT)당의 CD 변화량(ΔCD)을 근사한 근사식을 구해 둔다. 이러한 상관 데이터 (1)는 외부로부터 입력되어, 기억 장치(144)에 저장된다.
도 20은, 실시 형태 1에 있어서의 선 폭 CD와 도스량과의 관계의 일예를 도시하는 도면이다. 도 20에서, 세로 축에 선 폭 CD를 나타내고, 가로 축에 도스량을 나타낸다. 도 20의 예에서는, 가로 축에 로그를 이용하여 나타내고 있다. 도 20에 도시하는 바와 같이, 선 폭 CD는, 패턴 밀도에 의존하며, 도스량이 증가함에 따라, 선 폭 CD도 커진다. 레지스트 · 기판 종마다, 패턴 밀도마다 의존하는 CD 변동과 도스량과의 관계(ΔCD/ΔD)를, 실험을 행하여 취득해 둔다. 그리고, 단위 도스당의 CD 변화량(ΔCD)을 근사한 근사식을 구해 둔다. 이러한 상관 데이터 (2)는 외부로부터 입력되어, 기억 장치(144)에 저장된다.
변조율 산출부(60)는, 상관 데이터 (1)(2)를 기억 장치(144)로부터 읽어내고, 패턴 밀도에 의존한, 단위 온도(ΔT)당의 도스 변화량(ΔD)을, 실효 온도(T)에 의존하는 도스량의 변조율(α(x))로서 산출한다. 패턴 밀도(ρ)에 의존한 변조율(α(x))은, 이하의 식 (5)으로 정의된다.
(5) α(x)=(ΔCD/ΔT)/(ΔCD/ΔD)ρ=(ΔD/ΔT)ρ
보정 공정(S118)으로서, 보정부(62)(도스 보정 회로)는, 실효 온도(T(i, j))를 이용하여, 각 주목 메쉬 영역을 조사하는 복수의 빔의 도스량을 보정한다. 보정량은, 실효 온도(T(i, j))와 변조율(α(x))을 곱한 값으로서 구할 수 있다. 보정 후의 도스량(D'(x))은, 이하의 식 (6)으로 구할 수 있다. x는 화소(36)의 인덱스를 나타낸다. (i, j)는 처리 메쉬의 인덱스를 나타낸다. 또한, 패턴 밀도(ρ)는, 대상이 되는 화소(36)의 패턴 밀도를 이용하면 된다.
(6) D′(x)＝D(x)-T(I, j) · α(x)
그리고, 보정부(62)는, 스트라이프 영역(32)마다, 산출된 각 화소(36)의 보정 후의 도스량(D'(x))을 이용하여 도스 맵 (2)을 작성한다. 각 화소(36)의 도스량(D'(x))은, 도스 맵 (2)의 각 요소로서 정의된다. 이에 의하여, 보정 후(변조 후)의 도스 분포(D'(x))가 구해진다. 즉, 온도 상승분의 CD 치수를 디자인 치수대로 되돌릴 수 있다. 작성된 도스 맵 (2)은 기억 장치(144)에 저장된다.
조사 시간 데이터 생성 공정(S120)으로서, 조사 시간 데이터 생성부(72)는, 화소(36)마다, 해당 화소(36)에 연산된 보정 후의 도스량(D'(x))을 입사시키기 위한 전자 빔의 조사 시간(t)을 연산한다. 조사 시간(t)은, 도스량(D'(x))을 전류 밀도(J)로 나눔으로써 연산할 수 있다. 도스 맵 (1)에 정의되는 보정 전의 도스량(D(x))이, 기준 조사량(Dbase)을 1로 가정하여 산출된 기준 조사량(Dbase)에 대한 상대값(도스량의 계수값)인 경우에는, 각 처리 메쉬(39)의 도스량 통계값(Dij)도 기준 조사량(Dbase)에 대한 상대값으로서 산출된다. 그 때문에, 각 처리 메쉬(39)의 실효 온도(T(i, j))도 기준 조사량(Dbase)에 대한 상대값으로서 산출된다. 따라서, 이러한 경우, 조사 시간(t)은, 도스량(D'(x))에 기준 조사량(Dbase)을 곱한 값을 전류 밀도(J)로 나눔으로써 연산할 수 있다. 각 화소(36)의 조사 시간(t)은, 멀티 빔(20)의 1 샷으로 조사 가능한 최대 조사 시간(Ttr) 내의 값으로서 연산된다. 각 화소(36)의 조사 시간(t)은, 최대 조사 시간(Ttr)을, 예를 들면, 1023 계조(10 비트)로 하는 0~1023 계조의 계조값 데이터로 변환한다. 계조화된 조사 시간 데이터는 기억 장치(142)에 저장된다.
데이터 가공 공정(S122)으로서, 데이터 가공부(74)는, 묘화 시퀀스에 따라 샷 순서대로 조사 시간 데이터를 배열함과 동시에, 각 그룹의 시프트 레지스터의 배열 순서를 고려한 데이터 전송 순서대로 배열한다.
묘화 공정(S124)으로서, 묘화 제어부(80)에 의한 제어 하에서, 전송 제어부(79)는, 샷 순서대로 조사 시간 데이터를 편향 제어 회로(130)로 전송한다. 편향 제어 회로(130)는, 블랭킹 애퍼처 어레이 기구(204)에 샷 순서대로 블랭킹 제어 신호를 출력함과 동시에, DAC 앰프 유닛(132, 134)에 샷 순서대로 편향 제어 신호를 출력한다. 그리고, 묘화 기구(150)는, 실효 온도(T(i, j))를 이용하여 각각 보정된 도스량(D'(x))의 멀티 빔(20)을 이용하여, 시료(101)에 패턴을 묘화한다.
상술한 예에서는, 도스량(D'(x))의 계산이 끝난 스트라이프 영역(32)에 대하여 순차적으로, 묘화 처리를 행하는 경우를 설명하였다. 예를 들면, 어느 한 스트라이프 영역(32)의 묘화 처리를 행하고 있는 동안에, 병행하여, 해당 묘화 처리 중의 스트라이프 영역(32)의 1 개 앞의 스트라이프 영역(32), 혹은 2 개 앞의 스트라이프 영역(32)의 도스량(D'(x))의 계산을 행한다. 바꾸어 말하면, 묘화 처리와 동시 진행으로 도스량(D'(x))의 계산을 행하는 경우에 대하여 설명하였다. 단, 이에 한정되는 것은 아니다. 묘화 처리를 개시하기 전의 전 처리로서, 실효 온도(T(i, j)) 및/혹은 도스량(D'(x))을 행해도 상관없다.
이상과 같이, 실시 형태 1에 의하면, 멀티 빔 묘화에 있어서, 샷마다 및 빔마다의 온도 상승의 영향을 누적하지 않고, 레지스트 히팅을 보정할 수 있다.
(실시 형태 2)
실시 형태 1에서는, XY 스테이지(105)가 스트라이프 영역(32)의 묘화 중, 묘화 방향과 역 방향으로 일정 속도로 이동하는 경우를 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 실시 형태 2에서는, XY 스테이지(105)가 가변속 이동하는 경우에 대하여 설명한다. 실시 형태 2에 있어서의 묘화 장치(100)의 구성은, 도 1과 같다. 또한, 실시 형태 2에 있어서의 묘화 방법의 요부 공정은, 도 11과 같다. 이하, 특별히 설명하는 점 이외의 내용은, 실시 형태 1과 같다.
도 21은, 실시 형태 2에 있어서의 스테이지 속도 프로파일을 설명하기 위한 도면이다. 도 21에서는, x 방향으로 소정 간격으로 XY 스테이지(105)의 속도가 변화하는 경우를 나타내고 있다. 이러한 속도 프로파일의 정보는, 기억 장치(144)에 저장된다. 속도 프로파일은, 묘화 장치(100) 내에서 산출되어도 상관없고, 묘화 장치(100)의 외부에서 산출되어, 묘화 장치(100)에 입력되어도 상관없다. 묘화 장치(100) 내에서 산출되는 경우에는, 제어 계산기(110) 내에, 도시하지 않은 속도 산출부가 배치되면 된다.
도 22는, 실시 형태 2에 있어서의 열 확산 함수의 계산식의 일예를 설명하기 위한 도면이다. 열 확산 함수(PSF(n, m, k-i, l-j))는, 도 22에 나타내는 식 (3-1)으로 정의된다. 도 22에서, 식 (3-1) 및 식 (3-2)은, 도 15와 같다. 실시 형태 2에 있어서의 열 확산 함수(PSF(n, m, k-i, l-j))는, XY 스테이지(105)가 묘화 방향이 되는, 예를 들면, x 방향의 역 방향(-x 방향)으로 가변속으로 이동하는 경우를 정의한다. 도 22에 도시하는 바와 같이, 열 확산 함수(PSF(n, m, k-i, l-j))는, XY 스테이지(105)의 속도(v)로부터 구해지는 트래킹 사이클 시간을 이용하여 정의된다.
가변속으로 XY 스테이지(105)가 이동하는 경우, 함수(σn, m)는, 식 (7-1)으로 정의된다. 또한, 트래킹 사이클 시간은, 트래킹 거리(L(=W/N))를 스테이지 속도(v)로 나눈 값으로 정의할 수 있다. 처리 메쉬(39)의 사이즈(s)는 트래킹 거리(L)로 설정된다. 따라서, 트래킹 사이클 시간(tp trk-cycle)은, 식 (7-2)으로 정의된다.
vp stage는, 가변속의 스테이지 속도(v)를 나타낸다. p는, 가변속 프로파일 내의 등속도 구간의 위치를 나타낸다. 스테이지 속도(vp stage)는, 예를 들면, 트래킹 거리(L) 단위로 속도 변화 가능하게 설정되면 바람직하다. 단, 이에 한정되는 것은 아니다. 트래킹 중에 속도가 변화해도 상관없다. 그 경우, 등속도 구간은 트래킹 거리(L)보다 작게 설정된다. (m-n)는, n 번째부터 m 번째까지 행해진 트래킹 리셋의 회수를 나타낸다.
XY 스테이지(105)를 가변속으로 이용하는 경우, 구간마다 속도가 변화하므로 트래킹 사이클 시간이 변화된다. 따라서, XY 스테이지(105)를 가변속으로 이용하는 경우, 식 (7-1)에 나타내는 바와 같이, 함수(σn, m)의 루트 내에서는, 일정 속도의 경우와 상이하게, p=1로부터 P=(m-n)까지의 각 트래킹 사이클 시간(tp trk-cycle)의 합계값에 4λ를 곱할 수 있다.
실시 형태 2의 실효 온도(T)를 계산함에 있어서, 이용하는 열 확산 함수 이외에는, 실시 형태 1과 같다.
이상과 같이, 실시 형태 2에 의하면, 가변속 묘화를 행하는 경우에도 멀티 빔 묘화에 있어서, 샷마다 및 빔마다의 온도 상승의 영향을 누적하지 않고, 레지스트 히팅을 보정할 수 있다.
상술한 각 실시 형태에 있어서, 처리 메쉬(39)의 사이즈(s)를 트래킹 거리(L)에 맞추는 경우를 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전열( 傳熱 )에 의한 열의 확대는 주목 메쉬와, 균일 도스가 조사된다고 간주되는 메쉬 사이즈와의 거리(=시간, 래스터 스캔이므로)에만 의존한다.
따라서, 실효 온도를 계산하기 위한 가상의 트래킹 거리로서, 처리 메쉬(39)의 사이즈(s)를 이용할 수 있다. 따라서, 처리 메쉬(39)의 사이즈(s)를 스테이지 속도(v)로 나눈 값을 계산 상의 임시의 트래킹 사이클 시간으로서 이용할 수 있다. 따라서, 상술한 열 확산 함수의 계산식을 그대로 사용할 수 있다.
따라서, 처리 메쉬(39)의 사이즈(s)가 트래킹 거리(L)와 상이해도 상관없다. 예를 들면, 처리 메쉬(39)의 사이즈(s)를 트래킹 거리(L)보다 작은 값으로 설정해도 바람직하다. 이에 의하여, 실효 온도계 계산식에 있어서의 온도 확산의 시간 분해능, 도스량 분포의 공간 분해능이 높아지므로, 실효 온도의 정밀도를 향상시킬 수가 있다. 단, 메쉬 사이즈를 작게 하면 할수록 실효 온도의 계산량이 증가되므로, 실용 상은 처리 메쉬(39)의 사이즈(s)를 트래킹 거리(L)로 정의하면 충분하다.
이상, 구체예를 참조하면서 실시 형태에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은, 이들의 구체예로 한정되는 것은 아니다.
또한, 장치 구성 또는 제어 수법 등, 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않은 부분 등에 대해서는 기재를 생략하였으나, 필요시되는 장치 구성 또는 제어 수법을 적절히 선택하여 이용할 수 있다. 예를 들면, 묘화 장치(100)를 제어하는 제어부 구성에 대해서는, 기재를 생략하였으나, 필요시되는 제어부 구성을 적절히 선택하여 이용하는 것은 말할 필요도 없다.
그 밖에, 본 발명의 요소를 구비하여, 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법은, 본 발명의 범위에 포함된다.
멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법에 관한 것이며, 예를 들면, 멀티 빔 묘화에서 생기는 레지스트 히팅의 보정 수법에 이용할 수 있다.
20 : 멀티 빔
22 : 홀
24 : 제어 전극
25 : 통과 홀
26 : 대향 전극
28, 36 : 화소
29 : 서브 조사 영역
30 : 묘화 영역
32 : 스트라이프 영역
34 : 조사 영역
35 : 직사각형 영역
39 : 처리 메쉬
41 : 제어 회로
46 : 앰프
47 : 개별 블랭킹 기구
50 : 패턴 밀도 산출부
52 : 도스량 산출부
53 : 분할부
54 : 도스량 대표값 산출부
56 : 트래킹 사이클 시간 산출부
58 : 실효 온도 산출부
60 : 변조율 산출부
62 : 보정부
72 : 조사 시간 데이터 생성부
74 : 데이터 가공부
79 : 전송 제어부
80 : 묘화 제어부
100 : 묘화 장치
101 : 시료
102 : 전자 경통
103 : 묘화실
105 : XY 스테이지
110 : 제어 계산기
112 : 메모리
130 : 편향 제어 회로
132, 134 : DAC 앰프 유닛
136 : 렌즈 제어 회로
138 : 스테이지 제어 기구
139 : 스테이지 위치 측정기
140, 142, 144 : 기억 장치
150 : 묘화 기구
160 : 제어계 회로
200 : 전자 빔
201 : 전자 총
202 : 조명 렌즈
203 : 성형 애퍼처 어레이 기판
204 : 블랭킹 애퍼처 어레이 기구
205 : 축소 렌즈
206 : 제한 애퍼처 기판
207 : 대물 렌즈
208 : 주편향기
209 : 부편향기
210 : 미러
330 : 멤브레인 영역
343 : 패드

Claims (10)

  1. 멀티 하전 입자 빔을 시료면 상의 묘화 영역에 조사하는 묘화 장치로서,
    상기 묘화 영역이 상기 시료면 상에서의 멀티 하전 입자 빔의 빔 어레이 영역의 제1 방향의 사이즈로 상기 제1 방향으로 분할된 복수의 스트라이프 영역의 각 스트라이프 영역 내를, 상기 제1 방향과 상기 각 스트라이프 영역에 따른 스테이지의 이동 방향인 제2 방향에서 복수의 메쉬 영역으로 분할하는 분할부와,
    분할된 메쉬 영역마다, 해당 메쉬 영역 내를 조사하는 복수의 빔에 의한 복수의 도스량의 대표값을 도스량 대표값으로서 산출하는 도스량 대표값 산출부와,
    상기 빔 어레이 영역에 대응하는 처리 영역 내의 각 상기 메쉬 영역으로의 빔 조사에 의한 열이 상기 복수의 메쉬 영역의 하나인 주목 메쉬 영역에 부여하는 상승 온도의 계산 처리를 실행하는 계산 처리부로서, 상기 계산 처리는, 상기 메쉬 영역마다의 상기 도스량 대표값과, 상기 메쉬 영역이 만드는 열 확산을 나타내는 열 확산 함수를 이용한 합성곱 처리에 의하여 행해지는 상기 계산 처리부와,
    상기 스트라이프 영역 상에서, 상기 제2 방향으로 상기 처리 영역의 위치를 이탈시키면서 상기 계산 처리를 반복하는 반복 처리를 행하고, 상기 반복 처리를, 상기 주목 메쉬 영역이 상기 처리 영역의 상기 제2 방향의 일방의 단으로부터 타방의 단의 위치가 될 때까지 복수 회 실시함으로써 얻어진 복수의 상기 상승 온도의 대표값을 상기 주목 메쉬 영역의 실효 온도로서 각각 산출하는 실효 온도 산출부와,
    상기 실효 온도를 이용하여, 각 상기 주목 메쉬 영역을 조사하는 복수의 빔의 도스량을 보정하는 도스 보정부와,
    각각 보정된 상기 도스량의 멀티 하전 입자 빔을 이용하여, 상기 시료에 패턴을 묘화하는 묘화 기구
    를 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 처리 영역은, 상기 빔 어레이 영역과 같은 사이즈의 영역인, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 묘화 기구는, 상기 시료를 재치하는 이동 가능한 스테이지를 가지며,
    상기 열 확산 함수는, 상기 스테이지가 상기 제2 방향의 역 방향으로 상기 스트라이프 내를 일정 속도로 이동하는 경우를 정의하는 것을 특징으로 하는, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 묘화 기구는, 상기 시료를 재치하는 이동 가능한 스테이지를 가지며,
    상기 열 확산 함수는, 상기 스테이지가 상기 제2 방향의 역 방향으로 가변속으로 이동하는 경우를 정의하는 것을 특징으로 하는, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 묘화 기구는,
    상기 시료를 재치하는 이동 가능한 스테이지와,
    상기 스테이지의 이동에 추종하도록 상기 멀티 하전 입자 빔을 편향함에 의한 트래킹 제어를 행하는 편향기
    를 가지며,
    상기 메쉬 영역의 사이즈로서, 트래킹 제어를 행하는 트래킹 거리를 이용하는 것을 특징으로 하는, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 열 확산 함수는, 상기 스테이지의 속도로부터 구해지는 트래킹 사이클 시간을 이용하여 정의되는 것을 특징으로 하는, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 트래킹 거리는, 상기 시료면 상에서의 빔 간 피치 사이즈의 k 배(k는 자연수)인 것을 특징으로 하는, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 메쉬 영역의 사이즈는, 상기 시료면 상에서의 빔 간 피치 사이즈보다 큰 사이즈인 것을 특징으로 하는, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
  9. 시료의 묘화 영역이 시료면 상에서의 멀티 하전 입자 빔의 빔 어레이 영역의 제1 방향의 사이즈로 상기 제1 방향으로 분할된 복수의 스트라이프 영역의 각 스트라이프 영역 내를, 상기 제1 방향과 상기 각 스트라이프 영역에 따른 스테이지의 이동 방향인 제2 방향에서 복수의 메쉬 영역으로 분할하고,
    분할된 메쉬 영역마다, 해당 메쉬 영역 내를 조사하는 복수의 빔에 의한 복수의 도스량의 통계값을 도스량 통계값으로서 산출하고,
    상기 빔 어레이 영역에 대응하는 처리 영역 내의 각 상기 메쉬 영역으로의 빔 조사에 의한 열이, 상기 복수의 메쉬 영역의 하나인 주목 메쉬 영역에 부여하는 상승 온도를 계산하는 계산 처리로서, 상기 계산 처리는, 상기 메쉬 영역마다의 상기 도스량 통계값과, 상기 메쉬 영역이 만드는 열 확산을 나타내는 열 확산 함수를 이용한 합성곱 처리인 계산 처리를 행하고,
    상기 스트라이프 영역 상에서, 상기 제2 방향으로 위치를 이탈시키면서 상기 계산 처리를 반복하는 반복 처리를 행하고, 상기 반복 처리를, 상기 주목 메쉬 영역이 상기 처리 영역의 상기 제2 방향의 일방의 단으로부터 타방의 단의 위치가 될 때까지 복수 회 실시함으로써 얻어진 복수의 상기 상승 온도의 대표값인 상기 주목 메쉬 영역의 실효 온도를 각각 산출하고,
    상기 실효 온도를 이용하여, 각 상기 주목 메쉬 영역을 조사하는 복수의 빔의 도스량을 보정하고,
    각각 보정된 상기 도스량의 멀티 하전 입자 빔을 이용하여, 상기 시료에 패턴을 묘화하는
    것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법.
  10. 시료의 묘화 영역이 시료면 상에서의 멀티 하전 입자 빔의 빔 어레이 영역의 제1 방향의 사이즈로 상기 제1 방향으로 분할된 복수의 스트라이프 영역의 각 스트라이프 영역 내를, 상기 제1 방향과 상기 각 스트라이프 영역에 따른 스테이지의 이동 방향인 제2 방향에서 복수의 메쉬 영역으로 분할하는 단계와,
    분할된 메쉬 영역마다, 해당 메쉬 영역 내를 조사하는 복수의 빔에 의한 복수의 도스량의 통계값을 도스량 통계값으로서 산출하는 단계와,
    상기 빔 어레이 영역에 대응하는 처리 영역 내의 각 상기 메쉬 영역으로의 빔 조사에 의한 열이, 상기 복수의 메쉬 영역의 하나인 주목 메쉬 영역에 부여하는 상승 온도를 계산하는 계산 처리를 행하는 단계로서, 상기 계산 처리는, 상기 메쉬 영역마다의 상기 도스량 통계값과, 상기 메쉬 영역이 만드는 열 확산을 나타내는 열 확산 함수를 이용한 합성곱 처리인 계산 처리를 행하는 단계와,
    상기 스트라이프 영역 상에서, 상기 제2 방향으로 위치를 이탈시키면서 상기 계산 처리를 반복하는 반복 처리를 행하고, 상기 반복 처리를, 상기 주목 메쉬 영역이 상기 처리 영역의 상기 제2 방향의 일방의 단으로부터 타방의 단의 위치가 될 때까지 복수 회 실시함으로써 얻어진 복수의 상기 상승 온도의 대표값인 상기 주목 메쉬 영역의 실효 온도를 각각 산출하는 단계와,
    상기 실효 온도를 이용하여, 각 상기 주목 메쉬 영역을 조사하는 복수의 빔의 도스량을 보정하는 단계
    를 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 판독 가능한 기록 매체.
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