KR101165819B1 - 입자빔 묘화 방법, 입자빔 묘화 장치 및 입자빔 묘화 장치 관리 방법 - Google Patents

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Abstract

레이아웃 데이터에 기초하여 샷 영역에 대한 제1 노광 선량을 결정한다. 입자빔 묘화 장치의 샷 시간 주기를 제어하도록 구성된 제어 유닛이 대전된 입자빔이 공칭 전류 밀도에 도달한 것으로 간주하는 제1 시점과, 상기 대전된 입자빔이 타겟 기판에서 실질적으로 공칭 전류 밀도에 도달한 제2 시점 사이의 선량 편차를 보상하는 교정 선량을 결정한다.
입자빔 묘화 장치, 입자빔 묘화 방법, 노광 선량, 교정 선량, 공칭 전류 밀도

Description

입자빔 묘화 방법, 입자빔 묘화 장치 및 입자빔 묘화 장치 관리 방법{PARTICLE BEAM WRITING METHOD, PARTICLE BEAM WRITING APPARATUS AND MAINTENANCE METHOD FOR SAME}
본 발명은 입자빔 묘화 방법, 입자빔 묘화 장치 및 입자빔 묘화 장치 관리 방법에 관한 것이다.
입자빔 묘화 장치를 사용하여, 마스크를 제조하기 위한 레지스트(resist)가 코팅된 기판을 형성할 수 있다. 이러한 레지스트의 노광(exposure)은 일련의 샷(shot)을 포함한다. 각 샷 동안, 입자빔, 예컨대 전자빔, 이온빔 또는 다른 입자빔이, 레지스트가 코팅된 기판을 향한다. 이러한 레지스트는 입자의 조사(助射)에 감광성을 가지고, 이러한 입자의 조사는 레지스트의 화학적 특성을 변화시킨다. 입자빔 패턴 생성기는 레이아웃 데이터 패턴에 기초하여 각 단일 샷에 대해 크기, 형상 및 선량(線量)을 결정한다. 예를 들어 샷 영역, 형상, 선량 및 노광 순서 및 입자빔 묘화 장치의 제어와 같은 각 샷의 구체적인 항목들은, 필요한 묘화 방법을 결 정한다.
벡터 스캔 방식의 입자빔 묘화 장치에서, 샷 정의는 입자빔의 위치를 결정하는 과정과 샷 영역의 형상 및 크기를 결정하기 위해 조명 시스템의 개구를 선택하는 과정을 포함한다. 이때, 입자빔은, 각 샷 영역에서 레지스트를 패터닝하는데 필요한 선량 및 예를 들어 공칭 전류 밀도와 같은 공칭 입자빔 밀도로부터 계산된 시간 동안 작동된다. 선량 편차는 예를 들어 선폭 변형(line width aberration)을 야기할 수 있다. 높은 처리율 및 높은 생산량을 가지는 입자빔 노광법에 대한 필요성이 제기되어 왔다.
미국 특허공개 공보 US 2007/0114453 A1에는, 빔 선량 계산(computing) 및 묘화법이 개시되어 있다. 타겟 물체의 표면 영역은 행과 열로 이루어진 매트릭스로 분할된다. 크기가 다른 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역을 포함한다. 제3 영역의 크기는 제1 영역 및 제2 영역의 크기보다 작다. 제1 영역에서 전자 분무 효과(fogging effect)를 교정하기 위한 대전된 입자빔의 교정 선량 및 제2 영역에서 로딩 효과(loading effect)로 인한 CD 편차를 교정하는 교정 크기값을 결정한다. 제2 영역에서의 교정 크기값은 빔의 기본 선량의 맵(map)을 형성하는데 사용된다. 게다가, 근접 효과 교정 계수의 맵이 제조된다. 이러한 맵들은 제3 영역에서 근접 효과의 교정을 위한 빔의 교정 선량을 결정하는데 사용된다. 제1 교정 선량 및 제2 교정 선량은 타겟 물체의 표면의 각각의 위치에서 실질적인 빔 선량을 결정하는데 사용된다.
높은 처리율로 예를 들어 레지스트 가열 효과 또는 선량 변화량을 보상하는, 향상된 입자빔 묘화 방법에 대한 필요성이 제기되어 왔다.
본 발명은 높은 처리율로 레지스트 가열 효과 또는 선량 변화량을 보상할 수 있는, 향상된 입자빔 묘화 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 입자빔 묘화 방법은 레이아웃 데이터에 기초하여 샷 영역에 대한 제1 노광 선량을 결정하는 단계; 및 샷 시간 주기를 제어하도록 구성된 제어 유닛이 입자빔이 공칭 전류 밀도에 도달한 것으로 간주하는 제1 시점과, 입자빔이 타겟 기판에서 실질적으로 공칭 전류 밀도에 도달한 제2 시점 사이의 선량 편차를 보상하는 교정 선량을 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 입자빔 묘화 장치는, 레이아웃 데이터에 기초한 샷 시간 주기 및 상기 제어 유닛으로 전송된 교정 값을 계산하도록 구성된 제어 유닛을 포함하는 입자빔 장치로서, 상기 교정 값은 입자빔이 공칭 전류 밀도에 도달한 것으로 간주되는 제1 시점과, 상기 입자빔이 타겟 기판에서 실질적으로 공칭 전류 밀도에 도달하는 제2 시점 사이의 선량 편차를 보상하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 입자빔 장치 모니터링 방법은, 레이아웃 데이터에 기초하여 샷 영역에 대한 제1 노광 선량을 결정하는 단계; 및 입자빔이 공칭 전류 밀도에 도달한 것으로 간주되는 제1 시점과, 상기 입자빔이 타겟 기판에서 공칭 전류 밀도에 도달한 제2 시점 사이의 선량 편차를 보상하는 교정 선량을 결정하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 대전된 입자빔 묘화 방법은, 입자빔이 차단되는 제1 시점과 샷 영역에 대한 샷 시간이 시작되는 제2 시점 사이의 정착 시간 주기를 결정하는 단계를 포함하며, 상기 정착 시간 주기는 제1 샷 영역의 노광이 이어서 노광되는 제2 샷 영역의 노광에 허용가능한 영향만 미치도록 결정되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 높은 처리율로 레지스트 가열 효과 또는 선량 변화량을 보상할 수 있는 향상된 입자빔 묘화 방법을 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들의 특징 및 장점을 도면을 참조하여 더 상세히 설명한다. 이하에서는 본 발명의 원리를 설명하는데 중점을 두었으며, 도면들은 개략도이다. 각 실시예의 특징들은 특히 서로 배제하지 않는 한 서로 조합될 수 있다.
도 1은 입자빔 묘화 장치(1)의 단순화된 블록 선도이다. 상기 입자빔 묘화 장치(1)는 예컨대 전자빔 또는 이온빔 묘화 장치이다. 상기 입자빔 묘화 장치(1)는 예컨대 전자 렌즈 배럴(12)과 같은 타워형 하우징 및 가공 챔버(11)를 포함할 수 있다. 가공 챔버(11) 내에는, 수평 평면을 한정하는 두 개의 수직축을 따라 이동가 능한 스테이지(19)에 타겟 기판(18)이 위치될 수 있다. 상기 타겟 기판(18)은 예컨대 레티클(reticle), 웨이퍼(wafer) 또는 포토마스크(photomask)일 수 있으며, 초미세 회로 패턴을 포함할 수 있다. 상기 전자 렌즈 배럴(12A) 내에는, 빔 생성, 성형 및 위치결정 유닛이 배열될 수 있고, 상기 빔 생성, 형상결정 및 위치결정 유닛은 입자빔(15)을 생성하도록 구성된 입자총 조립체(13), 상기 입자빔(15)을 편향시키도록 구성된 차단식(blanking) 편향기(16) 및 차단식 개구 플레이트(17)를 포함할 수 있다. 차단식 개구 플레이트(17)는 개구 및 상기 개구를 둘러싸는 차폐부(shield portion)를 가지고, 상기 차폐부는 입자빔(15)으로부터 타겟 기판(18)을 차폐하도록 구성된다.
제어 유닛(14)은 차단식 편향기(16) 및 차단식 개구 플레이트(17)의 차단 기능을 제어하도록 구성된다. 제1 시간 주기(time period) 동안, 입자빔(15)은 타겟 기판(18)을 향하며, 이때 차단 기능은 휴지 상태이고, 상기 입자빔(15)은 실선으로 표시된 거의 수직방향 궤도를 따라 차단식 개구 플레이트의 개구를 통과하여 타겟 기판(18)까지 이동한다. 제2 시간 주기 동안, 입자빔(15)은 타겟 기판(18)을 향하지 않는데, 이때 차단 기능은 작동 상태이고, 상기 입자빔(15)은 점선으로 표시된 각진 또는 기울어진 궤도를 따라 차단식 개구 플레이트(17)의 차폐부까지 이동한다.
타겟 기판에 전사하고자 하는 패턴의 레이아웃 데이터에 기초하여, 패턴 생성기(10)가 샷 영역, 즉 예를 들어 단일 샷일 수 있는 샷 동안 입자빔(15)에 노광되는 타겟 기판(18)의 영역에 대한, 제1 노광 선량을 계산한다. 일 실시예에 따르 면, 제어 유닛(14)은 제1 노광 선량 및 교정 선량을 포함하는 전체 선량에 적용하도록 구성되고, 여기서 교정 선량은 상기 제어 유닛(14)이 대전된 입자빔(15)이 공칭 전류 밀도에 도달한 것으로 간주하는 제1 시점과 입자빔이 실질적으로 공칭 전류 밀도 값에 도달한 제2 시점 사이의 선량 감소를 보상하는 선량이다. 일 실시예에 따르면, 제어 유닛(14)은 교정 선량을 적용하기 위하여 전류 밀도를 조절하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서는, 제어 유닛(14)이 레이아웃 데이터에 기초하여 계산되는 제1 샷 시간 및 오프셋 시간에 기초하여 제2 샷 시간을 계산하도록 구성될 수 있고; 여기서 상기 오프셋 시간은, 차단 기능이 휴지 상태가 되고 입자빔 전류 밀도가 공칭 전류 밀도 Jnom에 도달한 것으로 간주되는 제1 시점과 입자빔 전류 밀도가 타겟 기판에서 공칭 전류 밀도에 실질적으로 도달한 제2 시점 사이에서 공칭 전류 밀도 Jnom로부터의 전류 밀도 편차를 보상하는 교정 값이다.
도 2는 입자빔의 전류 밀도 J의 시간 종속성을 개략적으로 도시하고 있다. 제1 시점 t1에서, 차단 기능은 휴지 상태이고, 입자빔은 차단식 개구 플레이트의 차폐부의 차단 위치에서 차단식 개구 플레이트의 개구 쪽으로 이동하기 시작한다. 제2 시점 t2에서, 입자빔은 이상적인 노광 위치에 도달하고, 공칭 전류 밀도에 도달한다. 제1 시점 t1과 제2 시점 t2 사이에서, 타겟 기판 표면의 전류 밀도 J는 0에서 공칭 전류 밀도 Jnom까지 상승한다. 시간 간격 t2 - t1 동안, 예를 들어 입자빔은 차단식 개구 플레이트의 개구의 에지를 완전히 통과하기 위해 소정의 시간을 필요로 하는 한정된 단면적을 가지므로, 낮은 전류 밀도는 제어 유닛(14)에 의해 획득된 전류 밀도보다 효율적이다. 이로 인해, 패턴 생성기에 의해 지정된 선량보 다 더 적은 선량이 도달한다. 전류 밀도 J는 제3 시점 t3까지 거의 안정적이고, 제3 시점 t3에서는 차단 기능의 작동이 시작되고 입자빔은 다시 차폐 위치로 이동하기 시작한다. 제3 시점 t3에서, 전류 밀도 J는 한정된 시간 주기 내에 0까지 떨어진다.
패턴 생성기는, 각각의 레이아웃 데이터에 기초하여 각 샷 영역에 대해 요구되는 노광 선량을 계산한다. 제어 유닛은, 예컨대 패턴 생성기와 동일한 처리 장치 또는 다른 처리 장치에서 작동하는 별개의 소프트웨어 모듈이거나 또는 상기 패턴 생성기의 일체형 부분일 수 있으며, 요구되는 노광 선량 d, 공칭 전류 밀도 Jnom 및 관계식 d = ts x Jnom에 기초하여 제1 샷 시간 주기 ts를 계산하며, 여기서 상기 제1 샷 시간 주기 ts는 제1 시점 t1 및 제3 시점 t3 사이의 시간 간격이다. t1와 t2 사이에서 전류 밀도는 공칭 전류 밀도보다 낮기 때문에, 상기 패턴 생성기에 의해 지정된 선량보다 적은 선량이 기판에 도달한다. t3 이후에 적용되는 선량은 부분적으로 선량 손실을 보상할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 타겟 기판은 제1 노광 선량에 t1와 t2 사이의 선량 손실을 보상하는 교정 선량을 더한 제2 노광 선량으로 노광된다. 예를 들어, 샷 시간 오프셋 ts0이 설정될 수 있고, 이로 인해 제1 샷 시간은 선량 손실을 보상하도록 연장될 수 있다. 상기 샷 시간 오프셋은 공칭 전류 밀도 및 교정 선량에 기초하여 결정될 수 있다. 각각의 샷 영역은 계산된 제1 샷 시간과 샷 시간 오프셋을 더한 제2 샷 시간 동안 노광될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같은 콘트라스트 곡선(contrast curve)에 기초하여 교정 선량을 결정할 수 있다. 각 콘트라스트 곡선은 노광 및 현상(現象, developement) 후 일련의 시험 구조체들에 대한 잔존 레지스트 두께를 노광 선량의 함수로서 나타낸 것이다. 각 콘트라스트 곡선은 다른 노광 통과 설정(exposure pass setting)으로 분배된다.
노광 시간 주기는 다수의 시간 단편(multiple time fragment)으로 나누어질 수 있고, 각 샷 영역에 대해 계산된 선량은 하나 이상의 샷에 적용될 수 있다. 동일한 샷 영역에 분배된 샷들은 서로 연속적으로 일어날 수 있으며, 또는 동일한 샷 영역이 다시 노광되기 전에 타겟 기판의 하나 이상의 완전한 스트라이프(stripe) 또는 하나 이상의 스트라이프의 단편들이 노광될 수 있다. 시간 단편의 수는 노광 통과 횟수를 결정하고, 이 과정에서 레지스트 물질에 묘화하고자 하는 구조체들을 노광시킨다. 예를 들어, 2회 통과 노광에 대해, 일직선을 따라 배열된 샷 영역은 제1 통과 중에 제1 시간 단편 동안 연속적으로 노광될 수 있고, 이후 제2 통과 중에 제2 시간 단편 동안 노광될 수 있다. 제1 횟수의 노광 통과를 사용하여, 제1 시험 구조체에 대한 제1 콘트라스트 곡선을 결정할 수 있다. 제1 시험 구조체의 형상 및 크기를 가지는 제2 시험 구조체에 대해, 제2 횟수의 노광 통과가 사용되어 제2 콘트라스트 곡선 b가 결정된다. 이때, 제1 콘트라스트 곡선 a 및 제2 콘트라스트 곡선 b 사이의 차이 및 제1 횟수의 노광 통과 및 제2 횟수의 노광 통과 사이의 차이에 기초하여, 교정 선량이 결정된다.
각 회의 노광 통과에서, 선량이 증가함에 따라 레지스트 두께는 감소한다. 노광 통과의 횟수가 증가함에 따라, 동일한 레지스트 제거를 위해 요구되는 총 선 량이 증가한다. 레지스트를 완전히 제거하기 위하여 요구되는 최소 선량으로 정의되고 각 곡선이 횡좌표에 도달하게 되는 선량에 대응하는 선량-클리어(dose-to-clear, D2C)는 노광 통과 횟수에 종속적이고, 노광 통과 횟수가 증가함에 따라 거의 선형적으로 증가한다.
예를 들어, 제1 콘트라스트 곡선 a는 1회 통과 노광에서 획득되고, 여기서 노광 시간 주기는 단편화되지 않고 총 선량은 하나의 단일 샷에 적용된다. 제2 콘트라스트 곡선 b는 2회 통과 노광에서 획득될 수 있고, 여기서 노광 시간 주기는 예컨대 동일한 길이의 두 개의 단편으로 나누어진다. 도 3의 제3 곡선 c는 4회 통과 노광으로 인한 곡선이라고 할 수 있다. 교정 선량은 예를 들어 곡선 a 및 b, 또는 a 및 c, 또는 b 및 c에 기초하여 계산될 수 있다.
도 5를 참조하여, 일 실시예에 따르면, 제1 시험 구조체 및 제2 시험 구조체는 예를 들어 선들을 따라 배열될 수 있는 큰 사각형들과 같은 동일한 또는 유사한 시험 도형들(test features) 두 줄(211, 212)로 형성될 수 있다. 각 줄(211, 212)은 시험 도형을 따라 변하는 선량으로 노광된다. 두 개의 줄(211, 212)은 유사한 선량 변화량으로 하지만 상이한 노광 통과 설정으로 노광된다. 이때, 두 개의 노광 통과 설정에 대한 콘트라스트 곡선들은, 레지스트 물질 현상 후 각 선량에 대한 잔존 레지스트 두께를 측정함으로써 획득된다. 다른 실시예에 따르면, 각 선량-클리어는 단순히 시험 도형들 중 최소 선량이 적용된 시험 도형(21)의 레지스트가 완전히 제거되었는지를 식별함으로써 결정된다.
다른 실시예에 따르면, 각 줄의 시험 구조체들은 복수의 행 및/또는 열로 배 열될 수 있으며, 또는 타겟 기판에 임의로 배치될 수 있다. 다른 구조체들은 같은 줄에 할당된 시험 구조체들 사이에서 한정될 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 시험 구조체들은 사각형 또는 선형일 수 있다.
추가 실시예에 따르면, 교정 선량은 시험 구조체(21)의 첫째 줄(211)에 대한 제1 선량-클리어와 시험 구조체(21)의 둘째 줄(212)에 대한 제2 선량-클리어 사이의 차이에 기초하여 결정될 수 있고, 여기서 첫째 줄(211) 및 둘째 줄(212)의 노광에 대해 상이한 노광 통과가 사용된다. 도 3에 대해 전술한 바와 같이, 선량-클리어는 노광 통과 횟수에 종속적이고, 노광 통과 횟수가 증가함에 따라 거의 선형적으로 증가한다.
M 횟수 노광 통과의 경우에 요구되는 선량-클리어 D2CM 및 N 횟수 노광 통과에 대해 요구되는 선량-클리어 D2CN으로부터, 필요한 교정 선량 Dcorr은 다음의 식 (1)에 의하여 계산될 수 있다:
식 (1): Dcorr = (D2CM - D2CN)(M - N).
교정 선량 및 입자빔의 공칭 전류 밀도 Jnom으로부터, 샷 시간 ts를 확장시키는 샷 시간 오프셋 ts0가 다음의 식 (2)에 의하여 유도될 수 있다:
식 (2): ts0 = Dcorr / Jnom.
도 4A 내지 도 4C는 실험적 데이터로부터 얻어진 콘트라스트 곡선들을 나타내며, 여기서 각각 곡선 a는 1회 통과 노광으로부터 획득되고, 곡선 b는 2회 통과 노광으로부터 획득되며, 곡선 c는 4회 통과 노광으로부터 획득된다. 도 4A에 도시된 곡선들은 프로그램된 -5 ns 샷 시간 오프셋이 적용된 것이고, 도 4B에 도시된 곡선들은 프로그램된 0 ns 샷 시간 오프셋이 적용된 것이고, 도 4C에 도시된 곡선들은 프로그램된 +5 ns 샷 시간 오프셋이 적용된 것이다. 선량-클리어는 프로그램된 샷 시간 오프셋에 종속적이고, 여기서 프로그램된 +5 ns 샷 시간 오프셋의 경우 모든 노광 통과 설정에 대해 동일한 선량-클리어가 적용된다. 동일한 입자빔 묘화 장치에 대해, 5 ns(nanosecond)의 샷 시간 오프셋은 전술한 방법으로 계산되었다.
샷 시간을 계산하는 전술한 방법은 대전된 입자빔 장치를 모니터링(monitoring)하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 다양한 노광 통과 설정에 대한 선량-클리어는 전술한 방법에 따라 용이하고 빠르게 결정될 수 있고, 각 입자빔 묘화 장치의 이전에 결정된 공칭 데이터(기호, signature)와 비교될 수 있다. 공칭 데이터와의 소정의 편차는 입자빔 장치에 의해 적용되는 효율적인 선량의 증가 또는 감소를 나타낸다. 제2 샷 시간의 결정은 몇 주 또는 몇 달의 관리 주기(maintenance interval)에서 반복될 수 있고, 새로운 결과들은 샷 시간을 재평가하기 위하여 이전에 결정된 제2 샷 시간과 비교될 수 있다. 샷 시간의 시간 종속적 경향을 평가할 수 있다.
입자빔 묘화 방법의 다른 실시예는 입자빔을 미리 위치결정한 후 입자빔 안정화 주기를 포함하는 정착 시간 주기를 결정하는 것이다. 예를 들어, 입자빔이 안정화되기 전에, 예컨대 빔 생성, 성형 및 위치결정 유닛 또는 스테이지와 같은 입자빔 묘화 장치의 이동부, 또는 입자빔은 휴지 상태가 되어야 하거나, 또는 이동부 또는 입자빔의 사후 진폭(post-oscillation)은 감쇠되어야 한다. 정착 시간 주기 동안, 입자빔은 차단되고 차단식 개구 플레이트의 차폐부로 향한다. 정착 시간 주 기는 입자빔이 미리 위치결정되고 작동되는 시점에서 시작한다. 제2 시점에서 사용자 지정된 정착 시간의 만료 후에, 입자빔의 차단 기능이 해제되어, 입자빔은 차단식 개구 플레이트의 구멍를 통하여 타겟 기판의 샷 영역으로 향하고, 샷 시간이 시작된다.
일 실시예에 따르면, 사용자 정의(user-defined) 정착 시간 주기는, 인접한 샷 영역의 이전 노광이 현재 노광된 샷 영역의 노광에 허용가능한 영향만 미치도록 결정된다. 예를 들어, 레지스트 감광성은 이전에 노광된 샷 영역으로부터 방산된 열에 의해 영향을 받을 수 있고, 정착 시간 주기는 레지스트 물질의 감광성이 각 샷 영역에서 거의 균일하도록 선택된다. 따라서, 레지스트 박막에서의 입자빔 유도 변형(particle beam induced modification)은 이전에 노광된 샷 영역에서의 거리에 거의 독립적일 수 있다. 정착 시간 주기 및 샷 시간 오프셋 시간을 결정하는 방법은 선택적으로 또는 추가적으로 사용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 입자빔 묘화 장치 처리율을 증가시키기 위하여 양 방법을 조합할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 이러한 방법들 중 하나만이 실행될 수 있다.
안정적인 정착 시간 주기 및/또는 샷 시간 오프셋을 결정하기 위하여, 도 5에 도시된 바와 같은 시험 패턴(2)을 사용할 수 있다. 상기 시험 패턴(2)은 복수의 시험 구조체(211, 212)를 포함할 수 있고, 여기서 각 시험 구조체는 동일하거나 또는 유사한 일련의 시험 구조체(21)들을 포함한다. 미리 한정된 노광 통과 설정 및 상이한 정착 시간 설정을 사용하여 상기 시험 구조체들(211, 212)을 노광시킬 수 있다. 각 시험 구조체 내에서, 각 시험 도형(21)은 상이한 선량으로 노광될 수 있 다. 일 실시예에 따르면, 상기 시험 도형(21)들은 일직선을 따라 배열될 수 있고 상기 시험 도형(21)에 적용되는 선량은 일직선을 따라 증가되거나 감소될 수 있다. 노광 및 레지스트 현상 후, 잔존 레지스트 패턴이평가된다. 예를 들어, 타겟 기판에서, 시험 도형(21)들에 할당된 영역 내에서의 레지스트 두께 구배가 결정된다. 다른 실시예에 따르면, 각각의 선량-클리어 근처의 선량으로 노광되고 시험 도형들(21)에 할당된 영역들이 식별될 수 있고 시각적으로 검사될 수 있다. 적절한 정착 시간은 최단 정착 시간 설정을 식별함으로써 결정될 수 있고, 최단 정착 시간 설정에서 임계 선량, 예컨대 선량-클리어 근처의 선량에 있는 시험 구조체들 중 하나의 시험 구조체는 여전히 경미한 레지스트 두께 변화량을 나타낸다. 다른 일 실시예에 따르면, 적절한 정착 시간은, 부분적으로 레지스트가 덮힌 샷 영역의 수가 가장 작은 시험 구조체들의 최단 정착 시간 설정에 대응할 수 있다. 샷 시간 오프셋 및 정착 시간 주기를 결정하기 위하여 동일한 시험 패턴이 사용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 정착 시간 주기는 인접한 샷 영역의 이전의 노광이 현재 노광된 샷 영역의 노광에 어떠한 영향도 미치지 않도록 결정된다. 따라서, 형상, 크기, 위치 및 선량과 같이 동일 또는 유사한 설정으로 노광된 샷은 타겟 기판에 동일한 결과물을 제공할 것이다.
따라서, 정착 시간은 다양한 노광 통과 설정 및 다양한 유형의 시험 도형들에 대해 결정될 수 있고, 여기서 시험 도형들의 치수는 임계 도형들의 치수(CD, 임계 치수)에 대응할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 시험 패턴(2)은 조밀한 선/공간 패턴들(22)의 줄들과 일련의 고립선들(23)을 더 포함할 수 있다. 노광 및 레지스트 현상 후, 시험 도형들의 CD, 선 에지 거칠기(line edge roughness), 선폭 거칠기(line width roughness) 및 잔존 레지스트 박막 두께는, 예컨대 적용된 선량의 함수 및 노광 통과 설정의 함수로서 평가될 수 있고 측정될 수 있다. 예를 들어, 한 줄의 사각형, 한 줄의 조밀한 선/공간 패턴(22)들, 및 한 줄의 고립선들(23)이 하나의 세트를 형성할 수 있으며, 여기서 복수의 세트들(24)은 예를 들어 다향한 노광 통과 설정 및/또는 오프셋 시간 설정 및/또는 정착 시간 설정의 효과를 연구하기 위하여 이 상이한 노광 통과 설정으로 노광될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 시험 도형들은 100 ㎛ 간격의 200 x 200 ㎛2 사각형들일 수 있다. 조밀한 선/공간 패턴(22) 줄들은 100 ㎛ 간격의 200 x 200 ㎛2인 10 개의 패치(patch)들을 포함할 수 있고, 상기 패치들은 세트(24)에서 세트(24)로 선 밀도가 증가함에 따라 800 nm, 320 nm, 180 nm의 선폭을 가진다. 고립선(23) 줄들은 100 ㎛ 간격의 lw x 200 ㎛2인 10개의 고립선들을 포함할 수 있고, 여기서 lw는 예컨대 800 nm, 320 nm, 180 nm일 수 있다.
상기 세트들(24)을 상이한 노광 통과 설정 및 다양한 정착 시간으로 노광시킴으로써, 선량-클리어에서의 정착 시간의 영향, 다양한 도형 유형 및 CD에 대한 선량 허용 범위, 근접 오류 교정에 대한 영향 및 선 에지 거칠기에 대한 영향을 연구할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자빔 묘화 장치의 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 입자빔 묘화 장치에서, 입자빔의 전류 밀도를 시간 함수로 나타낸 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 입자빔 묘화 장치에서, 여러 노광 통과 설정에 대한 콘트라스트 곡선을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 실시예에 따른 입자빔 묘화 방법을 설명하기 위하여, 선택된 샷 시간 오프셋에 대해 실험적으로 획득된 콘트라스트 곡선이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복수의 시험 구조체를 가지는 시험 패턴의 도면이다.

Claims (20)

  1. 레이아웃 데이터에 기초하여 샷 영역에 대한 제1 노광 선량을 결정하는 단계; 및
    샷 시간 주기를 제어하도록 구성된 제어 유닛(14)이 입자빔이 공칭 전류 밀도에 도달한 것으로 간주하는 제1 시점과, 입자빔(15)이 타겟 기판(18)에서 공칭 전류 밀도에 도달한 제2 시점 사이의 선량 편차를 보상하는 교정 선량을 결정하는 단계;를 포함하고,
    상기 교정 선량을 결정하는 단계는:
    제1 횟수의 노광 통과를 사용하여 레지스트 물질에서의 제1 시험 구조체(211)에 대한 제1 콘트라스트 곡선을 결정하는 단계;
    상이한 제2 횟수의 노광 통과를 사용하여 레지스트 물질에서 제1 시험 구조체(211)의 형상 및 크기와 동일한 형상 및 크기를 가지는 제2 시험 구조체(212)에 대한 제2 콘트라스트 곡선을 결정하는 단계; 및
    상기 제1 콘트라스트 곡선 및 제2 콘트라스트 곡선 사이의 차이에 기초하여 그리고 상기 제1 횟수의 노광 통과 및 상기 제2 횟수의 노광 통과 사이의 차이에 기초하여 상기 교정 선량을 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자빔 묘화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 교정 선량을 결정하는 단계 이후에,
    상기 교정 선량 및 상기 공칭 전류 밀도에 기초하여, 교정 시간을 결정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자빔 묘화 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 교정 선량을 결정하는 단계 이후에,
    상기 제1 노광 선량과 상기 교정 선량을 더한 선량인 제2 노광 선량을 가지는 입자빔(15)에 상기 타겟 기판(18)을 노광시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자빔 묘화 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 교정 선량을 결정하는 단계 이후에,
    상기 제1 노광 선량 및 상기 공칭 전류 밀도에 기초하여 제1 샷 시간을 결정하는 단계;
    상기 교정 선량 및 상기 공칭 전류 밀도에 기초하여 교정 시간을 결정하는 단계;
    상기 제1 샷 시간과 상기 교정 시간을 더한 값인 제2 샷 시간 동안 공칭 전류 밀도을 가지는 입자빔(15)에 상기 타겟 기판(18)을 노광시키는 단계;를 더 포함하는 입자빔 묘화 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 교정 선량은 상기 제1 시험 구조체(211)에 대한 제1 선량-클리어와 상기 제2 시험 구조체(212)에 대한 제2 선량-클리어 사이의 차이에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 입자빔 묘화 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    입자빔이 차단되는 제3 시점과 샷 영역에 대한 샷 시간이 시작되는 제4 시점 사이의 정착 시간 주기를 결정하는 단계를 더 포함하며, 상기 정착 시간 주기는 제1 샷 영역의 노광이 이어서 노광되는 제2 샷 영역의 노광에 어떠한 영향도 미치지 않는 것을 특징으로 하는 입자빔 묘화 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 샷 영역에서, 레지스트 박막에서의 입자빔 유도 변형이 상기 제1 샷 영역으로부터의 거리에 독립적인 것을 특징으로 하는 입자빔 묘화 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 정착 시간 주기를 결정하는 단계는:
    복수 줄의 시험 도형(21)들을 포함하는 시험 패턴(2)을 따라 레지스트 박막을 입자빔(15)으로 노광시키는 단계로서, 여기서 각 시험 도형 줄들은 상이한 정착 시간 설정으로 노광되고 각 줄 내에서 각 시험 도형(21)에는 상이한 선량이 적용되는 단계;
    상기 레지스트 박막을 현상하는 단계; 및
    상기 시험 도형(21)들에 할당된 샷 영역 내에서의 레지스트 두께 변화량을 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자빔 묘화 방법.
  9. 레이아웃 데이터 및 교정 값에 기초하여 샷 시간 주기를 계산하도록 구성된 제어 유닛(14)을 포함하며,
    상기 교정 값은 입자빔(15)이 공칭 전류 밀도에 도달한 것으로 간주되는 제1 시점과 상기 입자빔(15)이 타겟 기판(18)에서 공칭 전류 밀도에 도달하는 제2 시점 사이의 선량 편차를 보상하는 것을 특징으로 하는 입자빔 장치(1).
  10. 제9항에 있어서,
    상기 교정 값은 상기 교정 선량 및 상기 입자빔(15)의 공칭 전류 밀도로부터 야기되는 오프셋 시간인 것을 특징으로 하는 입자빔 장치.
  11. 레이아웃 데이터에 기초하여 샷 영역에 대한 제1 노광 선량을 결정하는 단계; 및
    입자빔(15)이 공칭 전류 밀도에 도달한 것으로 간주되는 제1 시점과 상기 입자빔이 타겟 기판(18)에서 공칭 전류 밀도에 도달한 제2 시점 사이의 선량 편차를 보상하는 교정 선량을 결정하는 단계;를 포함하고,
    상기 교정 선량을 결정하는 단계는:
    제1 횟수의 노광 통과를 사용하여 레지스트 물질에서의 제1 시험 구조체(211)에 대한 제1 콘트라스트 곡선을 결정하는 단계;
    상이한 제2 횟수의 노광 통과를 사용하여 레지스트 물질에서 제1 시험 구조체(211)의 형상 및 크기와 동일한 형상 및 크기를 가지는 제2 시험 구조체(212)에 대한 제2 콘트라스트 곡선을 결정하는 단계; 및
    상기 제1 콘트라스트 곡선 및 제2 콘트라스트 곡선 사이의 차이에 기초하여, 그리고 상기 제1 횟수의 노광 통과 및 상기 제2 횟수의 노광 통과 사이의 차이에 기초하여 상기 교정 선량을 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자빔 장치 모니터링 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 교정 선량 및 공칭 전류 밀도로부터 교정 시간을 결정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자빔 장치 모니터링 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    제2 샷 시간의 결정이 관리 주기로 반복되고,
    상기 제2 샷 시간들의 시간 종속적 경향을 평가하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자빔 장치 모니터링 방법.
  14. 입자빔이 차단되는 제1 시점과 샷 영역에 대한 샷 시간이 시작되는 제2 시점 사이의 정착 시간 주기를 결정하는 단계를 포함하며, 상기 정착 시간 주기는 제1 샷 영역의 노광이 이어서 노광되는 제2 샷 영역의 노광에 어떠한 영향도 미치지 않는 것을 특징으로 하는 대전된 입자빔 묘화 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 샷 영역에서, 레지스트 박막에서의 입자빔 유도 변형이 상기 제1 샷 영역으로부터의 거리에 독립적인 것을 특징으로 하는 대전된 입자빔 묘화 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 정착 시간 주기를 결정하는 단계는:
    복수 줄의 시험 도형(21)들을 포함하는 시험 패턴(2)을 따라 레지스트 박막을 입자빔(15)으로 노광시키는 단계로서, 여기서 각 시험 도형 줄들은 상이한 정착 시간 설정으로 노광되고 각 줄 내에서 각 시험 도형(21)에는 상이한 선량이 적용되는 단계;
    상기 레지스트 박막을 현상하는 단계; 및
    상기 시험 도형(21)들에 할당된 샷 영역 내에서의 레지스트 두께 변화량을 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 대전된 입자빔 묘화 방법.
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