KR100878613B1 - 노광방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해상성이 양호한 노광방법을 제공한다. 제 1 및 제 2 패턴을 포함한 레티클패턴을, 광원으로부터의 광과 광학계를 이용하여 피노광체에 노광하는 노광방법으로서, 상기 제 1 패턴과, 상기 제 2 패턴에 사용될 가능성이 있는 복수 종류의 대표패턴에 관한 정보를 취득하는 스텝과, 상기 제 1 패턴 및 상기 복수 종류의 대표패턴에 대해서, 상기 광원 및 상기 광학계의 적어도 하나의 노광파라미터, 또는, 상기 패턴의 크기 또는 형상을 설정하는 스텝을 가지는 것을 특징으로 하는 노광방법을 제공한다.

Description

노광방법{EXPOSURE METHOD}

도 1(a)은 DRAM의 1셀의 메모리셀의 전형적인 패턴을 나타내는 평면도;

도 1(b)는 SRAM의 1셀의 메모리 셀의 전형적인 패턴을 나타내는 평면도;

도 2는 메모리 셀에만 적용한 종래의 최적화를 나타내는 개략도;

도 3은 DRAM의 칩 전체 사진;

도 4(a) 내지 도 4(c)는, 본 발명의 일 실시예로 사용하는 기본패턴군의 평면도;

도 5(a) 내지 도 5(c)는, 본 발명의 일 실시예로 사용하는 기본패턴군의 평면도;

도 6(a) 및 도 6(b)는, 본 발명의 일 실시예로 사용하는 위험패턴군의 평면도;

도 7(a) 및 도 7(b)는, 본 발명의 일 실시예로 사용하는 위험패턴군의 평면도;

도 8은 본 발명의 실시예 1에 의한 최적화 알고리즘을 설명하는 흐름도;

도 9(a) 내지 도 9(h)는, 유효광원 형상과 편광 상태를 나타내는 평면도;

도 1O(a) 내지 도 10(d)는, 몇 개의 패턴과 이에 대한 평가점의 평면도;

도 11은 본 발명의 실시예 2에 의한 최적화 알고리즘을 설명하는 흐름도.

본 발명은, 일반적으로는 노광방법에 관한 것으로, 특히, 노광장치의 노광조건 및 레티클(또는 마스크) 패턴의 최적화에 관한 것이다. 본 발명은, 예를 들면, 반도체 메모리의 패턴을 노광하기 위한 노광조건 및 레티클패턴의 최적화에 매우 적합하다.

레티클패턴을 투영 광학계에 의해 웨이퍼 등에 노광하는 투영 노광장치는 종래부터 사용되고 있으며, 해상성이 높은 노광을 실현하는 노광장치가 더욱 더 요구되고 있다. 해상성을 높이기 위해서는 노광조건이나 레티클패턴의 최적화가 중요하다. 레티클패턴의 최적화는, 예를 들면, 광학근접보정(Optical Proximity Correction: OPC)에 의해 행해진다. 또, 효율적인 최적화를 위해서, 실제로 노광하지 않고 시뮬레이션 또는 시뮬레이터를 이용하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 일본국 특개 2002-319539호 공보, 동 002-324752호 공보, 일본국 특개평 06-120119호 공보, 동 08-335552호 공보, 일본국 특개 2002-184688호 공보를 참조).

DRAM이나 SRAM 등의 반도체 메모리는, RAM 중에서 기억하는 영역인 메모리 셀과 그 주변 회로를 포함한다. 일반적으로, 노광조건 및 레티클패턴의 최적화에는, 패턴 전체의 정보에 부가해서, 패턴에 있어서의 최적화해야할 개소 및 해당 개소의(마진이나 치수 등의) 목표치의 정보가 필요하다. 따라서, 실제 디바이스 또는 칩의 패턴 정보가 주어진다고 해도 그것만으로는 최적화를 실시할 수 없다. 게다 가, 리소그래피 엔지니어로서는 주변 회로의 패턴 정보가 블랙 박스인 것이 많아, 실제 디바이스 전체의 패턴 전체의 정보를 취득하기 어렵다. 게다가, 실제 디바이스 전체의 패턴상에는 최적화의 개소가 무수하게 많게 되어, 최적화에 시간이 걸리기 때문에 현실적이지 않다. 이 때문에, 종래에는 반도체 메모리의 패턴을 노광하는 경우, 메모리 셀의 패턴에 대해서만 노광조건이나 레티클패턴을 최적화하고 있고(예를 들면, 일본국 특개 2005-26701호 공보, D. Flagello et. al., "Optical Lithography in the sub-50nm regime", Proc. SPIE, vo1. 5377,(2003)를 참조), 실제 디바이스 전체에 대해서 최적화는 행하여 지지 않았다.

그러나, 메모리 셀에 대해서만 최적화된 노광조건이나 레티클패턴을 최적화하는 경우에는, 패터닝시에 주변 회로의 패터닝 불량이 발생할 우려가 있어, 반드시 칩전체의 평균한 해상성을 향상시키는 것은 아니다.

본 발명은, 해상성이 양호한 노광방법을 제공한다.

본 발명의 일 측면으로서의 노광방법은, 제 1 및 제 2 패턴을 포함한 레티클패턴을, 광원으로부터의 광과 광학계를 이용하여 피노광체에 노광하는 노광방법으로서, 상기 제 1 패턴과, 상기 제 2 패턴에 사용될 가능성이 있는 복수 종류의 대표패턴에 관한 정보를 취득하는 스텝과, 상기 취득스텝에서 취득한 정보에 의거하여, 상기 제 1 패턴 및 상기 복수 종류의 대표패턴에 대해서, 상기 광원 및 상기 광학계의 적어도 하나의 노광파라미터, 또는, 상기 패턴의 크기 또는 형상을 설정 하는 스텝을 가지는 것을 특징으로 한다. 상기 방법을 컴퓨터에 의해 실행시키는 프로그램도 본 발명의 일 측면을 구성한다.

본 발명의 다른 목적 또는 그 외의 특징은, 이하, 첨부 도면을 참조하면서 설명되는 바람직한 실시예에 의해 명백해질 것이다.

본 발명에 의하면, 해상성이 양호한 노광방법을 제공할 수 있다.

<바람직함 실시예의 상세한 설명>

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 몇 개의 실시예에 대해 설명한다.

[실시예 1]

이하, 도 8을 참조하면서, 본 발명의 실시예 1의 노광조건 및 레티클패턴의 최적화에 대해 설명한다. 여기서, 도 8은, 본 실시예의 최적화 알고리즘의 흐름도이다. 이러한 알고리즘은, 예를 들면, 컴퓨터에 의해 실행시키는 프로그램으로서 실현된다.

최적화에는, 패턴의 정보, 패턴에 있어서의 최적화 대상 부분의 정보, 최적화의 목표치의 정보가 필요하다.

우선, 최적화하는 디바이스의 기능단위패턴을 선택함과 동시에 최적화 대상 부분을 지정한다(스텝 1002). 다음에, 대표패턴(기본패턴과 위험패턴) 및 모델 베이스 OPC 추출패턴을 최적화 대상 부분에 가한다(스텝 1004).

이와 같이, 본 실시예에서는, 패턴의 정보로서 레티클패턴중 디바이스의 기능단위패턴과 대표패턴의 정보를 사용한다. 여기서, 레티클패턴은, 디바이스의 기능단위패턴과 주변 회로패턴으로 이루어진다.

기능단위패턴은, 메모리 셀, 스탠다드 셀, 매크로 셀 등의 패턴이다. 본 실시예에서는, 기능단위패턴은 반드시 입수할 수 있다고 상정하고 있으며, 기능단위패턴은 최적화의 주된 대상이다. 일반적으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 메모리 셀은 DRAM, SRAM 등 어느 메모리에 있어서도 미세화 때문에 종횡 방향의 레이아웃이 극단적으로 다르다. 여기서, 도 1(a) 및 도 1(b)는, DRAM 및 SRAM의 메모리 셀의 전형적인 패턴을 각각 나타내는 개략도이다. 이 때문에, 메모리 셀에만 대해서 노광조건과 레티클패턴을 최적화하는 경우에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 설계된 메모리 셀 패턴에 대해서 0PC를 실시한 후에 마스크를 사용하여, XY 비대칭인 유효광원 형상으로 조명한다. 여기서, 도 2는, 메모리 셀에 특화한 종래의 최적화 수법을 나타내는 개략도이다. 이러한 최적화에 의해, 도 2에 도시된 레지스트상을 얻을 수 있다.

주변 회로패턴은, 도 3에 나타내는 DRAM 칩의 사진과 같이, 메모리 셀의 주위에 배치되는 패턴이다. 주변 회로패턴은, 종횡 패턴이 동등하게 존재하거나 고립 패턴이 존재하거나 하는 등, 메모리 셀과는 다른 레이아웃을 가진다. 주변 회로패턴은, 리소그래피 엔지니어에게는 알려지지 않은 경우도 많다.

본 실시예에서는, 주변 회로패턴을 거기에 사용될 가능성이 있는 대표패턴으로 대표시킨다. 대표패턴은, 모델 베이스 OPC 추출패턴을 겸하고, 주변 회로패턴의 기본이 되는 기본패턴과 주변 회로패턴중 해상 난이도가 높은 위험패턴을 포함한다. 기본패턴과 위험패턴은 본 최적화 시스템에 사전 인스톨 해 둔다. 기본패턴과 위험패턴은, 도 4및 도 5에 도시된 기본형상을 결정해 두고, 디바이스 패턴의 사이 즈와의 정합성으로부터, 사용하는 도형의 상세 파라미터를 설정한다.

기본패턴은, 디바이스에 따라서는 주변 회로패턴에 특징이 있으며, 최적화에 사용하는 패턴의 지정과 사이즈의 지정이 필요하다. 기본패턴군을 도 4 및 도 5에 도시한다. 이것들은, 모델 베이스 OPC 추출패턴으로서도 사용 가능하다. 도 4 및 도 5에 있어서는, 광원의 파장(λ)을 193nm, NA를 0.85로 대표하고 있다.

도 4(a) 내지 도 4(c)는, X방향으로 연장되어, 배선폭을 측정하는 3종류의 기본패턴(10), (10A) 및 (10B)를 도시하고 있다.

도 4(a)는, 라인앤드스페이스(L&S) 패턴인 기본패턴(10)의 평면도이다. 각 라인패턴(12)은, 길이 L( > 2·(λ / NA) = 454nm)와 폭 W을 가지고, L&S패턴은 N개의 피치(P)를 가진다. 기본패턴(10)은, L, W 및 N을 고정하고 P를 변화시킨다.

도 4(b)는, 길이 L, 폭 W의 고립 패턴(12)의 L을 고정하고 W를 변화시킨 기본패턴(10A)의 평면도이다.

도 4(c)는, 도 4(a)와 마찬가지의 라인앤드스페이스(L&S) 패턴인 기본패턴(10B)의 평면도이다. 각 라인패턴(12)은, 길이 L( > 2·(λ / NA) = 454nm)과 폭 W를 가지며, L&S패턴은 N개의 피치(P)를 가진다. 기본패턴(10B)은, L, 듀티( = W / (P - W))를 1로 고정해서 W를 변화시킨다.

도 5(a) 내지 5(c)는, 배선폭을 측정하는 3종류의 기본패턴(10C) 내지 (10E)를 도시하고 있다.

도 5(a)는, X방향으로 연장되어 갭(G)만큼 떨어진 한 쌍의 라인앤드스페이스(L&S)패턴(16)을 가지는 기본패턴(10C)의 평면도이다. 각 L&S패턴(16)의 각 라인 패턴(14)은, 길이 L( > 2·(λ / NA) = 454nm)와 폭 W를 가지고, 각 L&S 패턴(16)은 N개의 피치(P)를 가진다. 기본패턴(10C)은, L, W, P 및 N을 고정하고 갭(G)을 변화시킨다. 또, 기본패턴(10C)은 그 세트에 대해서 W, P 및 N을 파라미터로 한다.

도 5(b)는, 한 쌍의 L&S 패턴(16a)의 사이에 Y방향으로 연장되는 라인패턴 (18)을 삽입한 기본패턴(10D)의 평면도이다. 각 L&S 패턴(16a)의 각 라인패턴(14a)은, 길이 L1( > 2·(λ / NA) = 454nm)과 폭 W1를 가지고, 각 L&S 패턴(16a)은 N개의 피치(P)를 가진다. 라인패턴(18)은, 길이 L2( = (P·N) + 1000nm), 폭 W2를 가지고, 한 쌍의 L&S 패턴(16a)으로부터는 상하로 500nm 내지 2·(λ / NA)만큼 돌출되어 있다. 패턴(16a)와 패턴(18)간의 거리는 G이다. 기본패턴(10D)은, L1, L2, W1, W2, P를 고정하고 G를 변화시킨다. 또, 기본패턴(10D)은, 그 세트에 대해서 L1, W1, W2, P, N를 파라미터로 한다.

도 5(c)는, X방향으로 연장되어, 갭 G만큼 떨어진 한 쌍의 라인앤드스페이스(L&S) 패턴(16b) 및 (16c)를 가지는 기본패턴(10E)의 평면도이다. 패턴(16b) 및 (16c)은 동일한 라인패턴(14b)과 동일한 피치(P)를 가지지만, 그 개수는 패턴(16b)쪽이 많다. 구체적으로는, 패턴(16b)의 스페이스에 대응하는 위치에 패턴(16c)이 배치되어 있다. 각 라인패턴(14b)은, 길이 L( > 2·(λ / NA) = 454nm) 및 폭 W를 가진다. 또, 패턴(16b)의 개수는 N이다. 기본패턴(10E)은, L, W, P 및 N을 고정하고 G를 변화시킨다. 또, 기본패턴(10E)은, 그 세트에 대해서 W, P 및 N을 파라미터로 한다.

위험패턴은, 최적화에 사용하는 패턴의 지정과 사이즈의 지정을 한다. 위험 패턴은, 과거의 실례 및 최적화하는 디바이스에 존재하는 것을 확인한 다음에 지정한다. 위험패턴은, 특수 형상으로서 노광조건이나 레티클패턴을 특수하게 할 우려가 있기 때문이다. 위험패턴군을 도 6 및 도 7에 나타낸다. 이것들은, 모델 베이스 0PC 추출패턴으로서도 사용 가능하다.

도 6(a) 및 도 6(b)는, 특수한 라인 단을 측정하는 2종류의 위험패턴(20) 및 (20A)를 도시하고 있다.

도 6(a)에 도시한 위험패턴(20)은, X방향의 폭(W1) 및 Y방향의 폭(W3)을 가지는 중공구형(中空矩形) 패턴(22)내에, 길이 L, 폭 W4로 Y방향으로 연장되는 라인패턴(24)를 포함하고 있다. 패턴(22)과 패턴(24)의 X방향의 거리는 W2이고 Y방향의 거리는 G이다. 위험패턴(20)은, L, W1 내지 W4를 고정하고 G를 변화시킨다. 또, 위험패턴(20)은, 그 세트에 대해서 W1 내지 W4를 파라미터로 한다.

도 6(b)에 도시한 위험패턴(20A)은, 길이 L1 및 폭 W1를 가지고, Y방향으로 연장되는 한 쌍의 라인패턴(26)의 사이에, 길이 L2 및 폭 W4를 가지고, Y방향으로 연장되고, Y방향으로 거리 G만큼 떨어진 한 쌍의 라인패턴(28)을 배치하고 있다. 라인패턴(26)과 라인패턴(28)의 거리는 W2이다. 위험패턴(20A)은, L1, L2, W1, W2 및 W4를 고정하고 G를 변화시킨다. 또한, 위험패턴(20A)은, 그 세트에 대해서 L1, L2, W1, W2 및 W4를 파라미터로 한다.

도 7(a)는, 코너를 측정하는 위험패턴(20B)을 도시한 평면도이다.

위험패턴(20B)은 중공구형 패턴(22a)으로 구성되어 중공구형 패턴(22a)은 한 변이 길이 L의 중공 정방형을 규정하고, XY방향의 폭은 모두 W를 가진다. 0.3·(λ/NA) < W <1·(λ/NA), 즉, 68nm < W < 227nm가 성립하고, W < L < 10W가 성립한다. 위험패턴(20B)은, 코너라고 하는 도형상의 특수성으로부터 고립적으로 대표되고, 라운딩을 대상으로 하고 있다.

도 7(b)는, 작은 섬형상 패턴으로서의 위험패턴(20C)을 도시한 평면도이다. 위험패턴(20B)은, 중공구형 패턴(22b)과 그 중공부에 배치되는 구형 패턴(24a)을 가진다. 패턴(22c)은 XY방향의 폭은 모두 Z이다. 패턴(22b)과 패턴(24a)간의 거리는XY방향 모두 W이다. 패턴(24a)은, Y방향의 길이 L1와 X방향의 길이 L2를 가진다. 0.3·(λ / NA) < W <1·(λ / NA), 즉, 68nm < W < 227nm이 성립하고, L1 < L2가 성립한다. W는 파라미터이다. Z > 2·(λ / NA ) = 454nm가 성립한다.

다시 도 8로 돌아와서, 다음에, 각 패턴에 대해서 최적화의 목표치를 설정한다(스텝 1006). 예로서는, 디바이스 기능단위 패턴의 설계 데이터와 최적화 후의 계산 전사 결과의 치수차이 및 각종 리소마진(노광마진, 포커스마진 등)을 선택한다. 또, 대표패턴의 설계 데이터와 최적화 후의 계산 전사 결과의 치수차이 및 각종 리소마진(노광마진, 포커스마진 등)을 선택한다. 목표치는 패턴의 중요도에 따라서 패턴마다 변경한다.

다음에, 디바이스의 기능단위패턴과 대표패턴의 쌍방에 대한 최적화를 실시한다(스텝 1008). 최적화는 기본적으로 광학상의 계산결과를 이용한다. 리소마진(lithography margih)의 계산은 무수차(無收差)를 가정하여, OPC는 광학상에 의거하여 실시한다. 그 때문에 노광장치의 파라미터로서는, 렌즈의 개구수(NA), 파장, 수차, 조명광학계의 이차원 형상과 그 강도 분포 및 그 편광 상태가 있다. 파 장에 관해서는 레이저의 분산(E95), 파장이 약간 다른 2파장노광방식이 있다. 2파장노광방식에서는, 레이저로부터 수pm파장이 다른 광을 발생시킨다. 파장이 다르면 투영 광학계의 색수차에 의해 레티클패턴의 웨이퍼상의 결상점이 패턴의 초점심도(DOF)에 상당하는 만큼 다르다. 광학상은, 이 결상점이 다른 2개의 광학상의 합성으로 이루어 지지만, 결상점이 2개 있음으로써, 포커스의 어긋남에 대해서 광학상의 변화가 적게 된다. 현상적으로는 DOF가 확대된다. 결점은 가장 양호한 포커스에 있어서도 광학상이, 단일 파장보다도 열화되는 것이다.

이상의 파라미터에 의해 형성된 광학상에 의해 레지스트는 노광되지만, 광학상을 일률적인 값(한계값)으로 산출하면 전사 레지스트상과는 일치하지 않는 곳이 발생한다. 이것은, 레지스트 상부와 하부에서는 디포커스가 다른 것, PEB에 의해 산확산(酸擴散)을 행하는 것, 현상중에, 레지스트의 노광량(산(酸)발생량)의 분포에 의해, 레지스트의 용해상태가 다른 것 등에 기인한다. 거기서, 패턴 에지의 광학상의 경사 등에 따라서, 한계값을 변화시킴으로써 계산값과 실험값의 일치성을 높인다. 이것들은 일부의 기본패턴의 실험 결과와 광학상결과의 대응으로부터 결정된다.

본 실시예의 스텝 1008에서는, 우선, NA, 파장, 조명조건의 최적화를 실시하고, 그 다음에, 수차의 최적화를 실시한다.

우선, NA의 최적화에 있어서, NA는 노광장치의 최대값으로부터 최적화를 개시한다. NA는 DOF를 제외하고 패턴 전사로서는 높을수록 바람직하기 때문이다. 파장 분포(E95), 2파장 노광 방식은 상질(像質)(콘트라스트)을 열화 시키므로, 다음 에 나타내는 특수한 최적화의 경우를 제외하고, 파장분포(E95)는 최소값을 초기값으로 사용하지만, 2파장 노광 방식은 사용하지 않는다.

조명은 이하의 2방식에 의해 최적화를 실시한다. 제 1 방식은, 전형적인 유효광원 형상을 기본으로 해서 최적화한다. 유효광원 형상에는, 원형, 윤대(도 9(a) 내지 도 9(c)), 이중극(도 9(d) 및 도 9(e)), 사중극(도 9(f) 및 도 9(g)), 다중극 등이 있다. 그것들은 다수의 디바이스 패턴에 유효하다. 그 때문에, 이러한 유효광원 형상은 표준으로서 노광장치에 설정되어 있다.

본 방식은 회절격자를 이용하여 임의의 유효광원 형상을 얻을 수 있다. 이러한 방식을 AFIS(Advanced Flexible I11umination System)라고 부른다. AFIS는 각 유효광원 형상에 대해, 조명광학계의 줌 기능을 이용하여 상사(相似)형상의 변경이 가능하다. 개구부분의 조도는 균일하지 않은 분포를 가지고 있다. 그 분포는 노광장치간에 차이가 있는 경우도 있지만, 여기에서는 설계적으로 존재하는 평균 분포를 취급한다. 개구 형상과 그 조도분포는, 최종적으로, 조명의 강도분포를 3차원적으로 표현하게 되어, 그것을 비트맵이 아닌 함수화 한다. 함수는, 수 종류의 파라미터로 구성하고, 그 파라미터를 최적화의 지표로 한다.

조명에는, 조도에 부가하여 편광이라고 하는 물리량이 있으며, 이하, 편광에 대해 설명한다. 편광은 렌즈로부터 사출한 광선과 레지스트에의 굴절 입사광/반사광으로부터 형성되는 평면에 노광광의 전기장이 평행한 것과 수직인 것으로 구별된다. 전자는 TM편광, X편광, 래디얼 편광 등으로 부른다. 후자는 TE편광, Y편광, 탄젠셜 편광 등으로 부른다. 광학상의 콘트라스트는 후자의 쪽이 높기 때문에, 최적 화에는 후자를 사용한다. 구체적으로는, 중심개구가 있는 원형조명인 경우는, 한 종류의 패턴 방향에 대해, 도 9(a)에 도시한 바와 같은 편광이 Y편광이 되는 상태를 설정하고, 중심개구가 없는 경우는, 도 9(c) 및 도 9(g)에 도시한 바와 같은 탄젠셜 편광을 설정한다. 단, 편광을 한정했을 경우, 패턴 변형이 발생하는 경우가 있으므로, 양쪽 모두의 편광이 균등하게 혼합한 무편광도 최적화의 대상으로 한다.

이에 의해, 조명상태는 AFIS의 함수의 파라미터로 표현되는 3차원 형상과 3종류의 편광상태(중심개구가 있는 원형조명의 Y편광, 중심개구가 없는 조명의 탄젠셜 편광, 무편광)의 조합으로 표현할 수 있다. 이 상태로 지정된 리소마진 등을 계산하고, 조명의 최적화를 도모한다. 최적화의 대상 패턴은 복수이기 때문에, 각각의 패턴이 목표치를 클리어 하는 공통 영역이 해가 된다.

본 방식은 사용하는 노광장치가 설정 가능한 범위에서 해를 구한다. 이에 의해, 해의 산출 후 즉시 실행할 수 있고 또한, 조명 특성을 결정하는 파라미터수를 한정함으로써 해를 구하는 처리 시간을 단축할 수 있다. 또한, 노광장치가 거의 표준기능 내이기 때문에 조도나 그 균일성을 최대한으로 이끌어낼 수 있다.

제 2 방식은, 원형의 조명영역을 세분화하고, 도 9(h)에 도시한 바와 같이, 각 세분화 부분에서 지정된 패턴의 치수차이나 리소마진을 계산한다. 조명의 각 장소는 웨이퍼상의 결상에 있어서 인코히런트(incoherent)인 것을 전제로 하고 있다. 편광은 각 장소에서의 래디얼과 탄젠셜 조명을 고려한다. 도 1O(a) 내지 도 10(d)에 도시한 바와 같이, 조명의 각 장소에서 2개의 편광으로 지정된 패턴의 치수차이나 리소마진을 계산한다. 여기서, 도 1O(a) 내지 도 10(d)는, 몇 개의 패턴과 그에 대한 평가점(선분으로 나타냄)의 평면도이다. 평가항목은, DOF, EL, 콘트라스트, MEF(Mask Error Factor)등에 의해 실시한다. 이것들을 전체 조명영역에서 실시하고, 어느 장소에서, 어느 편광을 이용하는 것이 양호한가의 맵을 작성한다. 이것에 대해, 지정된 리소마진의 값을 클리어한 것을 선택함으로써, 조명의 최적화를 도모한다. 결과 중에는 매우 특수한 것이 존재할 가능성이 있지만, 본 방식은, 계산상의 이상치(理想値)를 산출하는 것이 목표이며, 실제 사용하는 유효광원형상은, 각종의 현실 상황을 고려해서 결정한다.

다시 도 8에 돌아와서, 최적화하는 디바이스의 기능단위패턴 및 대표패턴에 대해서, 스텝 1006에서 설정한 목표치를 만족하는 공통의 해가 존재하는가의 여부를 판단한다(스텝 1010). 해가 존재하지 않는 경우, 복수회의 최적화를 실시했는지의 여부를 판단한다(스텝 1012).

복수회의 최적화를 실시하지 않은 경우에는, 대표패턴의 재선택을 실시하는지, 패턴 설계 데이터와의 충실성, 리소마진 등의 목표치를 변경하는지의 여부를 판단한다(스텝 1014). 재선택을 실시하는 경우에는 스텝 1002에 귀환하고, 목표치를 변경하는 경우에는 스텝 1006으로 귀환한다.

목표치를 변경 설정하고(스텝 1006), 다음에, 스텝 1008로 진행한다. DOF가 부족한 경우는 NA를 줄이든지 2파장 노광방식을 사용해서 재차 최적화를 실시한다. 단, 노광마진도 동시에 미달의 경우는, 상기의 대책에 의해 더욱 열화 하므로, 이러한 대책은 실시하지 않고 최적화를 중지하고, 스텝 1020으로 점프하여 에러 플래그(error flag)를 세운다. 파장분포(E95)는 미묘한 조정이므로, 리소마진을 그다지 변화시키지 않고, 패턴 매칭의 조정에 유효하다. 이러한 조정을 실시하여, 재차 최적화를 복수회 행하여도 해가 존재하지 않는 경우는, 최적화를 중지하고 스텝 1020으로 점프하여 에러 플래그를 세운다.

한편, 해가 존재하지 않는 경우(스텝 1010)이며 복수회의 최적화를 실시했을 경우에는(스텝 1012), 스텝 1016으로 진행된다. 스텝 1016에서는, 최적화 지정 패턴이 메모리 셀인 경우, 메모리 셀과 기본패턴군의 공통해는 없지만, 각각의 단독해는 존재하는지의 여부를 판단한다. 단독해가 존재하는 경우에는, 메모리 셀과 주변 회로를 분할해서 노광하는 수법을 제시하고, 각각 단독으로 최초부터 최적화를 다시 한다(스텝 1018). 이것은 특수하므로 옵션으로서 취급한다. 단독해가 존재하지 않으면 최적화를 중지하고 에러 플래그를 세운다(스텝 1020).

한편, 해가 존재하는 경우(스텝 1010), 해의 모든 파라미터에 대해서 단일 값 밖에 존재하지않는 것은 통상 있을 수 있는 것은 아니고, 각 파라미터에는 해의 폭이 존재한다.

그 배경에 의거하여, 조명 최적화의 2방식의 각각 대해서, 상위로부터 복수해를 제시하여 복수의 최적노광조건을 산출한다(스텝 1022).

다음에, 현상노광장치의 AFIS에서 가능한 조건에 플래그를 부여한다(스텝 1024). 즉, AFIS인 경우뿐 이면, 기존의 데이타베이스를 사용해서 현상 노광장치의 조명에서 가능한 것과 그렇지 않은 것으로 분별한다(스텝 1024). 다음에, 신규 AFIS를 작성할 지의 여부를 판단한다(스텝 1026). 신규 AFIS를 작성한다고 판단한 경우에는(스텝 1026), 신규 AFIS를 작성한다(스텝 1028). 신규 AFIS를 작성하지 않 는다고 판단했을 경우에는(스텝 1026), 기존의 AFIS를 사용한다(스텝 1029). 스텝 1028 또는 스텝 1029를 실시한 후에, 실제의 노광장치의 조명상태(형상, 강도 분포)를 측정하고, 비트맵으로 저장하여 사용할지 여부를 판단한다(스텝 1030). 실제의 노광장치 상태를 시스템에 도입함으로써, 해당 노광장치를 사용했을 때의 해의 정밀도를 올릴 수 있다. 사용한다고 판단하면(스텝 1030), 데이터를 취득한다(스텝 1032). 스텝 1030에서 NO인 경우 또는 스텝 1032 후에, 수차의 최적화시에, 디스토션을 중시하여 실시하는지, 설계 데이터와의 치수차이나 리소마진을 중시해서 실시하는지를 선택한다(스텝 1034).

수차는 투영 광학계의 몇개의 렌즈를 구동하기도 하고 변형시키거나 해서 조정할 수 있다. 또, 카타디옵트릭계에서는 미러의 구동도 사용할 수 있다. 수차가 패터닝에 주는 영향으로서는, 최적화 대상패턴의 "전사 충실성, 리소마진"과"디스토션"으로 2분화 된다. 간단하고 쉬운 표현으로는, 해상성과 중첩 정밀도이다. 이것들은 수차 조정상, 조정수차 항목이 다르기 때문에 구분해 두는 것이 바람직하다. 전자는 수차를 제르니케 전개했을 때 모든 항에 영향을 주지만, 후자는 제 1항과 제 2항에 강하게 의존한다.

"디스토션 조정"을 중시하는 경우(스텝 1034), 목적의 디스토션 데이터(이상 격자를 포함)에 가장 가깝게 되도록 수차조정 기능과 스캔조정을 실시한다(스텝 1036). 그리고, NA, 조명, 파장에 의해 최적화된 복수 최적해의 각각에 대해서, 목표의 디스토션에 가장 가까운 해를 선택한다(스텝 1038).

"최적화 대상패턴의 전사 충실성, 리소마진의 확보"를 중시하는 경우(스텝 1034), 다음의 스텝 1040으로 진행된다. 스텝 1040에서는, 현상의 노광장치의 수차 데이터, 및, 노광장치의 수차 조정 기능에 의해 개정된 수종의 수차를 이용해서, NA, 조명, 파장에 의해 최적화된 복수의 최적해의 각각에 대해서 목적의 전사 충실성과 리소마진을 계산한다. 그리고, 이들 중에서 최적해를 선택한다(스텝 1042).

이 방식에서는 반복작업은 실시하지 않고, "NA, 조명, 파장에 의한 복수 최적해"와 "복수의 수차(收差)설정"의 조합 중에서 최적해를 일의적으로 구해서, 최적의 노광조건을 결정한다(스텝 1044). 양쪽 모두의 밸런스를 취하는 경우는, 조명, NA, 파장의 최적화에 이용한 "디바이스의 기능단위패턴과 기본패턴의 쌍방에 대한 최적화 엔진"을 사용한다. 그리고, "전사 충실성, 리소마진"과 "디스토션"의 목표치를 입력하여, 수차조정 기능범위 내의 수차를 변수로서 최적인 조명과 수차의 해를 얻을 수 있다. 단, 본 기술을 적용하는 레벨의 노광장치에서는 수차량이 작기 때문에, 결과의 차이가 작다. 따라서, 처리 시간의 점으로부터 여기까지의 최적화는 일반적으로 효율이 나쁘고, 상기 설명한 바와 같이, 양쪽의 요소 중 어느 쪽이든지 한쪽의 요소를 선택하는 것이 효율적이다.

마지막으로, 몇 개의 항목의 계산 결과를 옵션으로서 취득하고, 최적화 노광조건에서의 전체적인 전사 상황을 파악하는 보조를 실시한다(스텝 1046). 제 1 항목은, 라인폭이 고정되고 피치가 변화하는 일차원 패턴, 각종 라인엔드 등의 이차원 패턴, 라인과 스페이스의 임의의 조합 패턴에 대한 치수나 리소마진이다. 제 2 항목은, 상기 패턴 및 노광 최적화로 사용한 디바이스의 기능단위패턴, 대표패턴 등의 프로세스 윈도우이다.

[실시예 2]

실시예 1에서 설명한 대표패턴은 대표예이며, 주변 회로패턴에는 상당히 특수한 패턴이 존재하기 때문에, 실시예 1의 대표패턴에서는 그것이 해상 불량이 될 가능성이 있다. 이하, 도 11을 참조해서, 이러한 문제를 회피하는 수법에 대해서 설명한다. 여기서, 도 11은, 본 발명의 실시예 2에 의한 최적화 알고리즘의 흐름도이다.

스텝 1022까지는 실시예 1과 같다. 스텝 1022의 다음에, 각각의 노광조건에 대해서, 칩 전체, 또는, 일부의 중요 영역에 리소그래피 검증으로 불리는 작업을 실시한다(스텝 1102). 리소그래피 검증은 우선, 사용하는 노광조건에 대한 OPC 처리를 실시하고, 그 패턴에 대해 고속의 광학 계산을 실시한다. 그 다음에, 레지스트의 이차원 형상과 설계치와의 치수차이, 노광마진, 포커스마진 등을 계산하여, 일정한 마진이 없는 곳에 에러 플래그를 세운다. 그 개소는 핫 스폿으로 불리는 것도 있다.

여기서, 핫 스폿이 존재하는 지의 여부를 판단한다(스텝 1104). 핫 스폿이 없으면(스텝 1104), 도 8의 스텝 1024로 이행한다. 한편, 핫 스폿이 있으면(스텝 1104), 복수회의 NG인지의 여부를 판단한다(스텝 1106). 최초의 NG의 경우에는(스텝 1106), 그 패턴 자체, 또는 그 패턴에 유사한 기본패턴, 위험패턴을 라이브러리로부터 자동, 또는 수동으로 선택하여, 기본패턴군에 추가한다(스텝 1108). 경우에 따라서는, 기본패턴군으로부터 부적당한 패턴을 삭제한다. 그 후, 스텝 1004로 귀환하고, 재차 최적화를 도모한다. 이러한 핫 스폿을 감소시키는 처리를 시간이 허 용되는 한 실시하여, 핫 스폿을 전혀 없게 하거나 또는 극소수로 억제한다. 2회 이상의 NG가 있는 경우에는(스텝 1106), NG가 소정회수인지의 여부를 판단하고(스텝 1110), NG가 소정회수 미만이면 스텝 1006로 귀환하고 조건을 변경한다. 한편, 소정회수에 도달하면, 에러 플래그를 세워 최적화를 종료한다(스텝 1112).

[실시예 3]

어느 노광장치로 이용되고 있던 레티클을 다른 노광장치에서 사용하는 경우가 존재한다. 그 경우, 웨이퍼상에 종래와 거의 동일한 패턴 형성이 요구된다. 일반적으로 레티클에는 OPC가 처리되고 있으며, 그 사양은 이전의 노광장치의 특성에 의존한다. 그리고, 노광장치에는 장치간의 특성이 다를 수 있기 때문에, 같은 OPC 사양의 레티클을 이용해도 노광장치가 다르면, 웨이퍼상에서 동일한 패턴이 되지 않을 가능성이 높다.

최적화의 기본 방법은 실시예 1과 같다. 단, 본 실시예에서는, 스텝 1002와 1004에서, 최적화하는 디바이스 기능단위패턴의 레티클패턴 데이터(OPC부)와 그 웨이퍼상의 전사 결과를 시스템에 입력한다. 실시예 1에서는 각종의 최적화 지표중에서 임의의 지표를 선택했지만(스텝 1006), 여기에서는, 입력된 웨이퍼상의 전사 패턴과의 치수차이를 최적화의 지표로 한다.

또, 스텝 1008에 대해서는, 노광장치의 최적화에 사용하는 파라미터의 초기치는 NA만이 실시예 1과 달리, 이전의 노광장치의 NA를 사용한다. 특수한 예로서 패턴을 약간 흐리게 하는 것이 양호한 패턴의 일치성을 얻을 수 있는 경우는, 1) NA를 줄이고, 2) 2파장 노광방식을 사용하고, 3) 파장분포(E95)를 사용한다.

최적 노광조건을 결정한 후, 실시예 1과 마찬가지로, 기본적 패턴 등의 리소 상황을 옵션으로서 출력하지만(스텝 1046), 본 실시예에서는 아래와 같은 점을 중요시한다. 레티클의 랜덤 로직 패턴에 기존의 OPC가 존재하지만, 최적화한 조명에서의 OPC와의 차이가 문제가 된다. 이것을 파악하기 위해, 모델 베이스 OPC 추출패턴에 대해, 전사결과가 존재하는 경우는, 사전에 그 결과와 설계 데이터를 입력해 두어, 설계 데이터에 대한 계산 결과와 실험 결과의 차이를 표시한다.

전사 결과가 존재하지 않는 경우, 기존의 노광장치에서 사용되고 있던 노광조건과 새로운 노광장치에서 최적화된 노광조건에서의 모델 베이스 OPC 추출패턴의 치수 차이를 계산 확인한다. 이것에 의해, 신규한 노광조건에서 랜덤 로직부 전사 상황을 대략적으로 파악할 수 있다. 시스템에는 모델 베이스 OPC 추출패턴이 인스톨 되어 있다. 단, 바람직하게는, 그 각종 패턴에 대해, 파라미터를 변화시킨 패턴을 포함한 레티클을 작성하고, 기존의 노광장치에서 이러한 패턴을 실험 전사하여 시스템에 입력한다. 그리고, 실험 전사한 패턴에 대해서 계산결과를 산출하여, 양자를 비교한다.

[실시예 4]

대표패턴의 형상을 규정하는 파라미터는, 대상으로 하는 디바이스의 노드 등으로 결정되지만, 대상으로 하는 디바이스에 한층 더 적합한 파라미터의 설정, 및, 자동설정에 대해 제안을 한다. 디자인·룰·체커(Design Rule Checker:DRC)라고 하는 EDA 툴이 있다. 이것은, 풀칩(full chip)의 설계 데이터에 대해, 배선계의 L&S, 피치, 면적 등을 검사하는 툴이다. 이들 검사 결과를 통계적으로 처리하면, 칩에 있어서의 피치 등의 존재 빈도 분포를 구할 수 있다. 이로부터, 최소값이나, 가장 잘 사용되는 값 등의 정보를 얻고, 그 정보에 적절한 패턴을 선택하면, 대상으로 하는 디바이스에 한층 더 적합한 파라미터의 설정이 가능하게 된다. 또한, 기본패턴, 위험패턴의 형상을 DRC의 룰에 적용하면, 그 빈도 결과로부터 형상을 규정하는 파라미터를 자동으로 설정할 수 있다.

상기는 설계 데이터가 존재한 경우이다. 그러나, 설계 데이터가 존재하지 않고, 레티클만 존재하는 경우는, 설계치를 추정한다. 그 추정은, 예를 들면, 레티클을 적당한 노광조건으로 웨이퍼 스테이지상에 투영하고, 레티클의 대표적인 장소의 광학상을 웨이퍼 스테이지상의 광학상 센서로 측정해서, 슬라이스 레벨에서의 이차원 패턴을 구형화(矩形化)하는 것으로 실시한다. 그리고, 그에 대한 DRC 처리를 실시한다.

본 발명에 의하면, 해상성이 좋은 노광방법을 제공할 수 있다.

Claims (10)

1. 광원으로부터의 광과 광학계를 사용하여 제 1 및 제 2 패턴을 포함한 레티클패턴을 피노광체에 노광할 때의 노광파라미터 및 레티클패턴 중의 적어도 하나를 결정하는 결정방법으로서,

   상기 제 1 패턴에 관한 정보와 상기 제 2 패턴에 사용될 가능성이 있는 복수 종류의 대표패턴에 관한 정보를 취득하는 스텝과,

   상기 제 1 패턴 및 상기 복수 종류의 대표패턴에 대해서, 상기 광원의 노광파라미터, 상기 광학계의 노광파라미터, 상기 제 1과 제 2패턴의 크기, 및 상기 제 1과 제 2패턴의 형상 중의 적어도 하나를 결정하는 스텝을 가지는 것을 특징으로 하는 결정방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 대표패턴은 상기 제 2 패턴의 기본이 되는 기본패턴, 및 상기 제 2 패턴 중 상기 기본패턴보다 해상하기 어려운 위험패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 결정방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 레티클패턴의 전역 또는 특정의 영역을 선택하는 스텝과,

   상기 선택 스텝에 의해 선택된 영역의 해상성을 평가하는 스텝과,

   상기 평가 스텝에 의거하여 상기 결정 스텝에 의해 결정된 결정을 수정하는 스텝

   을 더 가지는 것을 특징으로 하는 결정방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 결정방법은 상기 광학계를 가지는 제 1 노광장치에 사용되고,

   상기 제 1 노광장치와는 다른 제 2 노광장치에 있어서의 상기 레티클패턴을 해상하기 위하여 상기 제 1과 제 2패턴의 크기 및 상기 제 1과 제 2패턴의 형상 중의 적어도 하나가 부분적으로 변경되어 있는 경우에, 상기 제 2 노광장치에 있어서의 상기 레티클의 실제의 노광 결과를 취득하는 스텝을 더 가지는 것을 특징으로 하는 결정방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 결정 스텝에서 결정된 노광파라미터에 의거하여 상기 제 1 노광장치가 상기 레티클을 노광했을 경우의 노광 결과를 시뮬레이션하는 스텝과,

   실제의 노광 결과와 시뮬레이션의 결과에 의거하여 상기 제 1 및 제 2 노광장치에 의한 다른 레티클패턴에 대한 해상 성능의 정보를 취득하는 스텝

   을 더 가지는 것을 특징으로 하는 결정방법.
6. 제 1항에 있어서,

   디자인·룰·체커를 사용하여 상기 제 2 패턴을 측정하는 스텝과,

   상기 측정 스텝에 의한 측정 결과로부터 상기 대표패턴을 생성하는 스텝

   을 더 가지는 것을 특징으로 하는 결정방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 레티클을 실제로 노광한 결과로부터 상기 제 2 패턴을 유추하는 스텝을 더 가지고,

   상기 측정 스텝은 상기 유추된 상기 제 2 패턴에 대해서 실시하는 것을 특징으로 하는 결정방법.
8. 제 1항 내지 제 7항 중의 어느 한 항에 기재된 결정방법을 컴퓨터에 의해 실행시키기 위한 프로그램을 기록한, 컴퓨터로 판독가능한 기록매체.
9. 광원으로부터의 광과 광학계를 사용하여 레티클의 패턴상을 피노광체에 노광할 때의 노광파리미터를 결정하는 결정방법으로서,

   상기 피노광체에 노광해야 할 회로패턴의 기능셀 패턴을 나타내는 제 1 패턴과, 상기 회로패턴 중 상기 기능셀 패턴과는 다른 주변회로 패턴을 나타내는 제 2 패턴에 관한 정보를 취득하는 취득스텝, 및

   상기 취득한 상기 제 1 패턴 및 상기 제 2 패턴의 정보를 사용해서 상기 광원 및 상기 광학계 중 적어도 한쪽의 노광파라미터를 결정하는 결정스텝을 가지는 것을 특징으로 하는 결정방법.
10. 광원으로부터 광과 광학계를 사용하여 레티클의 패턴상을 피노광체에 노광하는 노광방법으로서,

    제 1항 또는 제 9항에 기재된 결정방법에 의해 결정된 노광파라미터를 설정하는 스텝; 및

    상기 설정에 있어서, 상기 레티클의 패턴상을 피노광체에 노광하는 스텝을 가지는 것을 특징으로 하는 노광방법.

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