KR101501580B1 - 투영 광학기에 의한 광 조작을 포함하는 패턴-의존적 근접성 매칭/조율 - Google Patents

투영 광학기에 의한 광 조작을 포함하는 패턴-의존적 근접성 매칭/조율 Download PDF

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Abstract

본 명세서에는 리소그래피 투영 장치의 특성을 기준 리소그래피 투영 장치와 매칭시키는 방법들이 개시되며, 상기 매칭 방법은 투영 광학기 특성들을 최적화하는 단계를 포함한다. 투영 광학기는 리소그래피 투영 장치에서 파면을 성형하는데 사용될 수 있다. 본 명세서의 실시예들에 따르면, 상기 방법들은 투과 교차 함수(TCC)들의 편도함수를 이용하는 테일러 급수 전개(Taylor series expansion)를 이용하거나 선형 피팅 알고리즘(linear fitting algorithm)을 이용함에 의해 가속될 수 있다.

Description

투영 광학기에 의한 광 조작을 포함하는 패턴-의존적 근접성 매칭/조율{PATTERN-DEPENDENT PROXIMITY MATCHING/TUNING INCLUDING LIGHT MANIPULATION BY PROJECTION OPTICS}
본 청구 발명은 리소그래피 장치 및 공정들에 관한 것이며, 더 상세하게는 조명 소스들을 최적화하는 툴, 및 리소그래피 장치 및 공정들에서 사용하기 위한 투영 광학기에 관한 것이다.
리소그래피 투영 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이러한 경우, 마스크는 IC의 개별 층에 대응하는 회로 패턴("설계 레이아웃")을 포함할 수 있으며, 이 회로 패턴은 마스크 상의 회로 패턴을 통해 타겟부를 조사하는 것과 같은 방법들을 이용하여, 방사선-감응재("레지스트") 층으로 코팅된 기판(실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부 상으로 전사될 수 있다. 일반적으로, 단일 기판은 회로 패턴이 리소그래피 투영 장치에 의해 한번에 하나의 타겟부씩 연속적으로 전사되는 복수의 인접한 타겟부들을 포함한다. 일 형태의 리소그래피 투영 장치들에서, 전체 마스크의 회로 패턴은 한번에 하나의 타겟부로 전사되며, 이러한 장치는 통상적으로 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라 칭해진다. 통상적으로 스텝-앤드-스캔(step-and-scan) 장치라 칭해지는 대안적인 장치에서는, 투영 빔이 주어진 기준 방향("스캐닝" 방향)으로 마스크에 걸쳐 스캐닝되는 한편, 이 기준 방향과 평행하게(같은 방향으로 평행하게) 또는 역-평행하게(반대 방향으로 평행하게) 기판을 동기적으로 이동시킨다. 마스크의 회로 패턴의 상이한 부분들이 점진적으로(progressively) 하나의 타겟부에 전사된다. 일반적으로, 리소그래피 투영 장치는 배율 인자 Ｍ(일반적으로 < 1)를 가질 것이기 때문에, 기판이 이동되는 속도(F)는, 투영 빔이 마스크를 스캔하는 것의 인자 M 배가 될 것이다. 본 명세서에 설명되는 바와 같은 리소그래피 장치들에 관한 더 많은 정보는, 예를 들어 US 6,046,792로부터 수집될 수 있으며, 이는 본 명세서에서 인용 참조된다.
마스크로부터 기판으로 회로 패턴을 전사하기 이전에, 기판은 전처리(priming), 레지스트 코팅 및 소프트 베이크(soft bake)와 같은 다양한 과정들을 거칠 수 있다. 노광 후, 기판은 노광후 베이크(post-exposure bake: PEB), 현상, 하드 베이크(hard bake) 및 전사된 회로 패턴의 측정/검사와 같은 다른 과정들을 거칠 수 있다. 이러한 일련의 과정들은 디바이스, 예컨대 IC의 개별 층을 제조하는 기초로서 사용된다. 그 후, 기판은 에칭, 이온-주입(도핑), 금속화(metallization), 산화, 화학-기계적 폴리싱 등과 같은 다양한 공정들을 거칠 수 있으며, 이는 모두 디바이스의 개별 층을 마무리하도록 의도된다. 디바이스에 여러 층이 요구되는 경우, 각각의 층에 대해 전체 과정 또는 그 변형이 반복되어야 할 것이다. 최후에는, 기판의 각 타겟부에 디바이스가 존재할 것이다. 그 후, 이 디바이스들은 다이싱(dicing) 또는 소잉(sawing)과 같은 기술에 의해 서로 분리되며, 개개의 디바이스들은 캐리어에 장착될 수 있고, 핀에 연결될 수 있다.
유의되는 바와 같이, 마이크로리소그래피는 IC의 제조에서 핵심 단계이며, 기판들에 형성된 패턴들은 마이크로프로세서, 메모리 칩 등과 같은 IC의 기능성 요소들을 정의한다. 또한, 유사한 리소그래피 기술들이 평판 디스플레이, MEMS(micro-electro mechanical system) 및 다른 디바이스들의 형성에 사용된다.
반도체 제조 공정들이 계속 진보함에 따라, 통상적으로 '무어의 법칙(Moore's law)'이라 칭하는 추세를 따라 기능성 요소들의 치수들이 계속 감소된 한편, 디바이스당 트랜지스터와 같은 기능성 요소들의 양은 10 년에 걸쳐 꾸준히 증가하였다. 현 기술 수준에서, 디바이스들의 층들은 DUV(deep-ultraviolet) 조명 소스로부터의 조명을 이용하여 기판에 설계 레이아웃을 투영하는 리소그래피 투영 장치들을 이용하여 제조되며, 100 nm보다 한참 낮은, 즉 조명 소스로부터 나온 광의 파장의 절반보다 작은 치수들을 갖는 개별 기능 요소들을 생성한다.
이 공정(이 공정에서는, 리소그래피 투영 장치의 통상적인 분해능 한계보다 작은 치수들을 갖는 피처들이 프린트됨)은 통상적으로 분해능 식 CD = k1×λ/NA에 따른 낮은(low)-k1 리소그래피로서 알려져 있으며, 이때 λ는 채택된 방사선의 파장(현재 대부분의 경우 248 nm 또는 193 nm)이고, NA는 리소그래피 투영 장치의 투영 광학기의 개구수(numerical aperture)이며, CD는 '임계 치수' - 일반적으로, 프린트되는 최소 피처 크기 - 이고, k1은 경험적인 분해능 인자(empirical resolution factor)이다. 일반적으로, k1이 작을수록, 특정한 전기적 기능 및 성능을 달성하기 위하여 회로 설계자에 의해 계획된 형상 및 치수들과 비슷한 패턴을 웨이퍼에 재현(reproduce)하기가 더 어려워진다. 이러한 난제들을 극복하기 위해, 정교한 미세조정 단계들이 설계 레이아웃뿐만 아니라 리소그래피 투영 장치에도 적용된다. 이러한 단계들은, 제한하는 것은 아니지만, 예를 들어 NA 및 광 간섭 설정(optical coherence setting)들의 최적화, 맞춤(customized) 조명 방식, 위상 시프팅 마스크들의 사용, 설계 레이아웃에서의 광 근접성 보정(OPC, 때로는 "광학 및 처리 보정"이라고 칭해지기도 함), 또는 일반적으로 "분해능 향상 기술(resolution enhancement technique: RET)"로 정의된 다른 방법들을 포함한다.
중요한 일 예시로서, OPC는 기판에 투영된 설계 레이아웃 이미지의 최종 크기 및 배치가 마스크 상의 설계 레이아웃의 크기 및 배치와 동일하지 않거나, 단순히 마스크 상의 설계 레이아웃의 크기 및 배치에만 의존할 것이라는 사실을 다룬다. "마스크" 및 "레티클"이라는 용어들은 본 명세서에서 상호교환가능하게 이용된다는 것을 유의한다. 또한, 당업자라면, 특히 리소그래피 시뮬레이션/최적화와 관련하여, 리소그래피 시뮬레이션/최적화에서 물리적인 마스크가 반드시 사용될 필요는 없으며, 물리적인 마스크를 나타내는데 설계 레이아웃이 사용될 수 있음에 따라, "마스크" 및 "설계 레이아웃"이라는 용어는 상호교환가능하게 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 몇몇 설계 레이아웃에 존재하는 작은 피처 크기들 및 높은 피처 밀도들에 대해, 주어진 피처의 특정 에지의 위치는 다른 인접한 피처들이 존재하거나 부재하는지에 따라 어느 정도 영향을 받을 것이다. 이 근접 효과들은 하나의 피처에서 다른 피처로 커플링된(coupled) 소량의 광, 및/또는 회절 및 간섭과 같은 비-지오메트리(non-geometrical) 광학 효과들에 기인한다. 유사하게, 근접 효과들은 일반적으로 리소그래피 다음에 행해지는 노광후 베이크(PEB), 레지스트 현상, 및 에칭 시 확산 및 다른 화학적 영향들에 기인할 수 있다.
설계 레이아웃의 투영된 이미지가 주어진 타겟 회로 설계 요건들에 따르는 것을 보장하기 위하여, 근접 효과들은 정교한 수치 모델들, 설계 레이아웃의 전치-왜곡(pre-distortion) 또는 보정들을 이용하여 예측되고 보상되어야 할 필요가 있다. 논문 "Full-Chip Lithography Simulation and Design Analysis - How OPC Is Changing IC Design[C. Spence, Proc. SPIE, Vol. 5751, pp 1-14 (2005)]"은 현재 "모델-기반" 광 근접성 보정 공정들의 개요를 제공한다. 전형적인 고성능(high-end) 설계에서는, 타겟 설계에 대해 투영된 이미지의 높은 충실도(fidelity)를 달성하기 위해, 설계 레이아웃의 거의 모든 피처가 약간의 수정을 필요로 한다. 이 수정들은, 다른 피처들의 투영을 돕도록 의도된 '어시스트(assist)' 피처들의 적용뿐만 아니라, 에지 위치 또는 라인 폭들의 시프팅 또는 바이어싱(biasing)을 포함할 수 있다.
타겟 설계에 모델-기반 OPC의 적용은, 통상적으로 수백만 개의 피처들이 칩 설계에 존재한다고 할 때, 양호한 공정 모델 및 상당한 연산 자원(computational resource)을 필요로 한다. 하지만, OPC를 적용하는 것은, 일반적으로 "정밀 과학(exact science)"이 아니라, 경험적이고 반복적인 공정이며, 따라서 모든 가능한 근접 효과를 항상 보상하지 않는다. 그러므로, OPC의 효과, 이를테면 OPC 및 여하한 다른 RET의 적용 후의 설계 레이아웃들은, 마스크 제조 시 설계 결함(design flaw)들이 도입될 가능성을 최소화하기 위해, 캘리브레이션된(calibrated) 수치 공정 모델들을 이용하여, 설계 검사, 즉 집중적 풀-칩 시뮬레이션(intensive full-chip simulation)에 의해 검증되어야 할 필요가 있다. 이는, 고성능 마스크를 제조하는데 있어서 수백만 달러 범위로 운용되는 막대한 비용에 의해, 또한 마스크들이 제조된 후, 실제 마스크들을 재작업하거나 수선(repairing)하는데 따른 왕복 소요시간(turn around time)의 영향에 의해 추진된다.
OPC 및 풀-칩 RET 검증 둘 모두는, 예를 들어 "Optimized Hardware and Software For Fast, Full Chip Simulation[Y. Cao 외 다수, Proc. SPIE, Vol. 5754, 405(2005)]"이라는 제목의 논문, 및 미국 특허 출원 번호 10/815,573에 개시된 바와 같은 수치 모델링 시스템 및 방법들에 기초할 수 있다.
또한, 설계 레이아웃들 또는 마스크들에 대한 최적화(예를 들어, OPC) 이외에도, 전체 리소그래피 충실도를 개선하려는 노력으로, 마스크 최적화와 함께 또는 별도로 조명 소스가 최적화될 수 있다. 1990년대 이후, 환형(annular), 4-극(quadrupole), 및 2-극(dipole)과 같은 다수의 오프-액시스(off-axis) 조명 소스들이 도입되었으며, OPC 설계에 더 많은 자유를 제공함에 따라, 이미징 결과들을 개선하였다. 알려진 바와 같이, 오프-액시스 조명은 마스크에 포함된 미세 구조들(즉, 타겟 피처들)을 분해하는 입증된 방식이다. 하지만, 종래의 조명 소스와 비교할 때, 오프-액시스 조명 소스는 통상적으로 에어리얼 이미지(aerial image: AI)에 낮은 광 세기를 제공한다. 따라서, 더 미세한 분해능과 감소된 광 세기 사이에서 최적의 균형을 달성하기 위해서는, 조명 소스를 최적화하려는 시도가 필수적이다. 본 명세서에서, "조명 소스" 및 "소스"라는 용어는 상호교환가능하게 사용된다.
다수의 조명 소스 최적화 접근법들은, 예를 들어 Rosenbluth 외 다수가 쓴 "Optimum Mask and Source Patterns to Print A Given Shape[Journal of Microlithography, Microfabrication, Microsystems 1(1), pp.13-20, (2002)]"이라는 제목의 논문에서 찾을 수 있다. 이 소스는 수 개의 영역들로 분할되어 있으며, 이 각각은 퓨필 스펙트럼(pupil spectrum)의 소정 영역에 대응한다. 그 다음, 소스 분포는 각 소스 영역에서 균일하다고 가정되며, 각 영역의 밝기는 공정 윈도우(process window)에 대해 최적화된다. 하지만, 소스 분포가 각 소스 영역에서 균일하다는 이러한 가정은 항상 유효하지 않으며, 그 결과로 이 접근법의 유효성(effectiveness)이 논란이 된다. Granik가 쓴 "Source Optimization for Image Fidelity and Throughput[Journal of Microlithography, Microfabrication, Microsystems 3(4), pp.509-522, (2004)]"이라는 제목의 논문에 설명된 또 다른 예시에서는, 현존하는 몇 가지 소스 최적화 접근법들이 소개되어 있으며, 소스 최적화 문제를 음이 아닌 최소 제곱 최적화들의 급수(a series of non-negative least square optimization)로 전환시키는 일루미네이터 픽셀들에 기초한 방법이 제안된다. 이러한 방법들은 몇몇 성공들을 증명하였지만, 상기 방법들은 통상적으로 수렴(converge)을 위해 다수의 복잡한 반복들을 필요로 한다. 또한, 소스의 평활도 요건(smoothness requirement)과 웨이퍼 이미지 충실도를 최적화하는 것 사이의 상관관계(trade-off)에 영향을 주는(dictate) Granik 방법에서 γ와 같은 몇몇 여분의 파라미터들에 대해 적절한/최적의 값들을 결정하는 것이 어려울 수 있다.
낮은 k1 포토리소그래피에 대해, 임계 회로 패턴들의 투영을 위한 실행가능한 공정 윈도우를 보장하는데 소스 및 마스크 둘 모두의 최적화가 매우 유용하다. 몇몇 알고리즘들(Socha 외 다수, Proc. SPIE vol. 5853, 2005, p.180)은 조명을 독립적인 소스 지점들로, 마스크를 공간 주파수 도메인(spatial frequency domain)에서 회절 차수(diffraction order)들로 이산화하고(discretize), 소스 지점 세기들 및 마스크 회절 차수들로부터 광학 이미징 모델들에 의해 예측될 수 있는 노광 관용도(exposure latitude)와 같은 공정 윈도우 메트릭(process window metric)에 기초하여, (선택된 설계 변수들의 함수로서 정의되는) 비용 함수를 별도로 공식화한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은 "설계 변수들"이라는 용어는 리소그래피 투영 장치의 한 세트의 파라미터들, 예를 들어 리소그래피 투영 장치의 사용자가 조정할 수 있는 파라미터들을 의미한다. 소스, 마스크, 투영 광학기의 특성을 포함한, 리소그래피 투영 장치의 여하한의 특성은 최적화에서 설계 변수들 사이에 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 비용 함수는 흔히 설계 변수들의 비-선형 함수이다. 이후, 비용 함수를 최소화하기 위해 표준 최적화 기술들이 사용된다.
비용 함수를 공식화하는 이러한 알고리즘들이 갖는 한 가지 문제는, 이러한 알고리즘들이 최적 소스와 마스크 둘 모두의 수렴에 도달하기 이전에 다수의 풀-포워드 광학 이미징 모델 시뮬레이션(full forward optical imaging model simulation)들을 필요로 하는 것이다. 매질 복잡성(medium complexity)의 클립(clip)(리소그래피 투영 장치의 최적화에 사용될 수 있는 캘리브레이션 피처들을 갖는 설계 레이아웃의 일부분으로 정의되며, 이후 상세한 설명 부분에서 자세히 설명하기로 함)을 이용하여 리소그래피 투영 장치를 최적화하는 것은, 최신 표준 PC 하드웨어에서 수 주, 또는 심지어 수 개월이 걸릴 수 있으며, 이는 일반적으로 실행 불가능한 것으로 여겨진다. 현실적인 최적화 공정은 일반적으로 24 시간 미만이 소요된다.
이와 관련하여, EUV 리소그래피의 지연(delay) 및 더 감소하는 설계 규칙들의 압박(pressure)은, 기존의 193 nm ArF 리소그래피를 이용하는 낮은 k1 리소그래피 시대로 더 깊이 들어가도록 반도체 칩제조업자들을 몰고 갔다. 더 낮은 k1을 지향하는 리소그래피는 RET, 노광 툴, 및 리소-우호적 설계(litho-friendly design)를 상당히 요구한다(heavy demand). 1.35 ArF 하이퍼 개구수(hyper NA) 노광 툴은 향후 2년 내에 칩 제조에 사용되는 노광 툴일 것이다. 작업가능한 공정 윈도우를 이용하여 기판에 회로 설계가 생성될 수 있도록 보장하기 위해; 소스-마스크 최적화(source-mask optimization: SMO)는 2x nm 노드(node)에 요구되는 중요한 RET이 되고 있다.
실행가능한 양의 시간 내에 제약 없이, 비용 함수를 이용하여 소스 및 마스크의 동시 최적화를 허용하는 소스 및 마스크(설계 레이아웃) 최적화 방법 및 시스템은 2009년 11월 20일에 공통적으로 출원된(commonly assigned) 국제 특허 출원 번호 PCT/US2009/065359에 개시되고, WO2010/059954에 "Fast Freeform Source and Mask Co-Optimization Method"이라는 제목으로 공개되며, 이는 본 명세서에서 전문이 인용 참조된다.
리소그래피 투영 장치들의 하드웨어 및 소프트웨어의 새로운 개발은 그 내부의 투영 광학기들을 조정가능하게 함으로써 더 많은 유연성을 제공한다. 본 명세서에 사용되는 "투영 광학기"라는 용어는, 예를 들어 굴절 광학기, 반사 광학기, 어퍼처 및 카타디옵트릭(catadioptric) 광학기들을 포함하는 다양한 타입의 광학 시스템들을 포괄하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 또한, "투영 광학기"라는 용어는 방사선 투영 빔을 지향, 성형 또는 제어하기 위해 이러한 설계 타입들들 중 어느 하나에 따라 작동하는 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 포함할 수 있다. "투영 광학기"라는 용어는, 광학 구성요소가 리소그래피 투영 장치의 광학 경로에서 어디에 위치되더라도, 리소그래피 투영 장치의 여하한의 광학 구성요소를 포함할 수 있다. 투영 광학기는 광이 마스크를 통과하기 전에 소스로부터 나온 광을 성형, 조정 및/또는 투영하는 광학 구성요소들, 및/또는 광이 마스크를 통과한 후에 상기 광을 성형, 조정 및/또는 투영하는 광학 구성요소들을 포함할 수 있다. 투영 광학기들은 일반적으로 소스 및 마스크를 포함하지 않는다.
예를 들어, 투영 광학기의 조정가능한 파라미터["노브(knob)"]들은 더 많은 자유도(degree of freedom)로 [예를 들어, 파면 형상(wavefront shape), 세기 분포 등으로] 광을 성형(shape)할 수 있으며, 및/또는 기존의 SMO 기술들에 의해 제공되는 것보다 넓은 범위의 소스 및 마스크 조건들을 수용하게 한다[즉, 더 큰 공정 윈도우(PW)를 제공하게 한다].
하지만, 이러한 추가 노브들을 최적화하는 것은 매우 높은 연산 비용(computation cost)을 수반한다. 그러므로, 소스 및 마스크와 연계된 노브들과 함께 투영 광학기와 관련된 이러한 노브들의 최적화를 단순화하거나 가속화하는 방법들이 바람직하다.
그러므로, (투영 광학기 시스템의 설정을 포함한) 리소그래피 장치의 설정이 결정되고 마스크가 설계되는 것에 기초하여, 리소그래피 공정을 특성화하는 연산 효율적이고 종합적인(computationally-efficient comprehensive) 최적화 방법이 요구된다.
더 많은 조정가능한 파라미터들이 리소그래피 투영 장치를 사전-최적화(pre-optimize)함에 따른 추가적인 장점은, 사용자가 하나의 리소그래피 투영 장치의 동작(behavior)을 조율(tune)하여, 또 다른 기준 리소그래피 투영 장치의 동작 또는 요구되는(desired) 사전설정된 스캐너 동작[예를 들어, 가상 스캐너(virtual scanner)의 동작]을 매칭(match)시킬 수 있게 하는 점이다. "스캐너"라는 용어는 스캐닝 타입 또는 여하한 다른 타입의 리소그래피 투영 장치를 설명하기 위해 본 출원에서 폭넓게 사용된다는 것을 유의한다. Cao 외 다수가 쓴 미국 공개공보 번호 2010/0146475에 "Methods and System for Model-Based Generic Matching and Tuning"이라는 제목의 동시계류(co-pending) 공유 특허 출원(co-owned patent application)에, 동작 매칭/조율이 설명되었지만, 조정 파라미터들("노브들")은 조명 소스 세기 파라미터들과 같이 주로 선형 파라미터들이었다. 하지만, 이미징 광(imaging light)을 성형하는데 있어 투영 광학기의 효과들과 같은 비-선형 효과들을 다루기 위해서는, 추가 비-선형 조정 파라미터들이 또한 매칭/조율 방법에 포함되어야 한다. 또한, 이전의 매칭/조율 방법들은 설계 레이아웃에서 이미징될 패턴들과 무관한(independent) 조율 파라미터들을 주로 사용하였다.
조명 소스 및 투영 광학기의 특성들을 수반하는 비-선형 다-변수(multi-variable) 최적화를 통합하는(integrate) 더 종합적인 동작 매칭/조율 방법이 요구된다.
본 명세서에 설명되는 바와 같은 실시예들은, 내부의 투영 광학기를 개선/최적화하는 것을 포함하고, 바람직하게는 이와 동시에 또는 대안적으로 소스, 마스크 및 투영 광학기를 동시에 또는 번갈아 최적화할 수 있는 능력을 포함하는 리소그래피 투영 장치를 개선/최적화하는 방법들을 제공한다. 투영 광학기는 때때로 "렌즈"라고 칭해지며, 따라서 결합 최적화 공정은 소스 마스크 렌즈 최적화(SMLO)라고 칭해질 수 있다. SMLO 공정을 설명하는데 사용되는 또 다른 용어는, 몇몇 실시예들에서 투영 광학기의 퓨필 평면에 대해 렌즈 최적화가 행해짐에 따라, 소스 마스크 퓨필 최적화(SMPO)라고 칭해진다. 하지만, 본 발명의 범위는 퓨필 평면에서의 최적화로만 제한되지 않는다. 부분적으로, 최적화에서 투영 광학기를 포함하는 것은 투영 광학기의 복수의 조정가능한 특성을 도입함으로써 더 큰 공정 윈도우를 유도할 수 있기 때문에, SMLO는 기존의 소스 마스크 최적화(SMO) 공정 또는 투영 광학기의 최적화를 명시적으로 포함하지 않는 다른 최적화 공정들을 능가하여 바람직하다. 투영 광학기는 리소그래피 투영 장치에서 파면을 성형하는데 사용될 수 있다. 본 명세서의 실시예들에 따르면, 최적화는 수치 기술(numerical technique)들에 의해 가속될 수 있다. 소스, 마스크 및 투영 광학기의 조정가능한 특성들이 본 실시예들의 설명에 사용되더라도, 도즈(dose) 및 포커스와 같은 리소그래피 투영 장치의 다른 조정가능한 특성들이 최적화에서 조정될 수 있다.
본 명세서의 실시예들은 소스, 투영 광학기, 및 마스크/설계 레이아웃의 특성일 수 있는 설계 변수들의 적합한 비용 함수를 최소화함으로써 리소그래피 투영 장치를 최적화한다. 통상적으로, 최적화가 매칭/조율 방법의 일부분인 경우, 투영 광학기 및 소스의 설계 변수들이 조율되는 동안 마스크/설계 레이아웃의 설계 변수들은 고정된 채로 유지된다. 현재 리소그래피 공정과 기준 리소그래피 공정 간의 리소그래피 반응의 차이를 나타내는 비용 함수들을 포함하여, 비용 함수의 비-제한적인 예시들이 주어진다. 또한, 다른 형식의 비용 함수가 가능하며, 광범위하고 다양한 리소그래피 메트릭(lithography metric)을 수용할 수 있다. 비용 함수는 조율될 리소그래피 공정의 설계 변수들의 함수일 수 있다. 투영 광학기의 비-선형 효과들은 적절한 설계 변수들을 선택함으로써 비용 함수에 넣어진다(built-into).
최적화 공정은 리소그래피 투영 장치의 동작을 매칭/조율하는 것과 관련하여 물리적 기준 스캐너의 동작 또는 가상 기준 스캐너의 요구되는 사전설정된 동작에 추가 유연성을 제공한다. 이후의 설명에서, "스캐너-T" 및 "스캐너-R"이라는 일반적인 용어들은 각각, 조율될 리소그래피 투영 장치 및 (물리적 또는 가상) 기준 리소그래피 투영 장치를 폭넓게 설명하기 위해 사용된다.
동작 매칭은, 2 개의 리소그래피 투영 장치들을 제조함에 있어서의 변화(variation)들로 인한 이 장치들 간의 동작 차이들을 보정하거나, 온도, 마모, 노화, 레지스트의 화학적 및 물리적 특성, 마스크 등과 같은 인자들로 인해 시간에 걸쳐 하나의 리소그래피 투영 장치의 동작들의 편차(deviation)를 보정하기 위해 유용할 수 있다. 시뮬레이션 도메인에서, 기준 리소그래피 투영 장치의 동작은 선험적으로(a priori) 기준 모델, 즉 가상 스캐너의 동작을 나타내는 기준 모델로서 이용가능할 수 있다. 물리적 스캐너와 동작을 비교하면, 동일한 타입의 스캐너(즉, 동일한 모델의 스캐너) 또는 상이한 타입의 스캐너(즉, 상이한 모델의 스캐너)가 기준으로서 사용될 수 있다. 가상 스캐너의 동작 모델이 기준 모델로서 사용될 때, 기준 모델은 최종 사용자(end-user)가 원하는 맞춤형 동작(customized behavior), 또는 사전정의된 공정 윈도우를 생성하거나 양호한(favorable) 리소그래피 반응들을 생성하는 '이상적인' 또는 요구되는 동작에 기초할 수 있다. 예를 들어, 리소그래피 투영 장치를 이용하여 기판에 설계 레이아웃을 투영함에 의해 생성되는 기준 기판의 레지스트 이미지에 대한 설계 레이아웃 간의 관계로서, 장치의 특정 동작이 모델링될 수 있다. 레지스트 이미지는, 예를 들어 레지스트 이미지의 다양한 특성들[예를 들어, 레지스트 윤곽(resist contour), CD, 에지 배치 오차]에 의해 나타내어질 수 있다. 비용 함수는 앞서 언급된 동작 매칭/조율의 모든 다양한 가능성들에 맞춰지도록(adapted) 충분히 유연하다.
당업자라면, 첨부된 도면들과 연계하여 다음의 특정 실시예들의 설명을 검토함으로써, 상기의 실시형태들 및 다른 실시형태들, 그리고 본 발명의 특징들을 이해할 수 있을 것이다:
도 1은 리소그래피 투영 장치의 다양한 서브시스템들의 블록도;
도 2는 도 1의 서브시스템들에 대응하는 시뮬레이션 모델들의 블록도;
도 3은 실시예들에 따른 비용 함수 최적화의 예시적인 방법(example methodology)의 실시형태들을 예시하는 흐름도;
도 4는 실시예들에 따른 리소그래피 투영 장치의 동작들을 매칭시키는 예시적인 방법의 실시형태들을 예시하는 흐름도;
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 다양한 최적화 공정들의 예시적인 흐름도;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴-의존적 매칭/조율 흐름도;
도 8은 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨터 시스템의 블록도; 및
도 9는 실시예들이 적용될 수 있는 리소그래피 투영 장치의 개략도이다.
본 명세서에서는, IC의 제조에 있어서 본 발명의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 발명은 다수의 다른 가능한 적용예들을 갖는다는 것을 명확히 이해하여야 한다. 예를 들어, 이는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 액정 디스플레이 패널, 박막 자기 헤드 등의 제조 시에 채택될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "레티클", "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "마스크", "기판" 또는 "타겟부"와 같은 좀 더 일반적인 용어와 상호교환가능한 것으로 간주되어야 한다.
본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 (예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm의 파장을 갖는) 자외 방사선 및 EUV(예를 들어, 5 내지 20 nm 범위의 파장을 갖는 극자외 방사선)를 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄하는데 사용된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "최적화하는" 및 "최적화"라는 용어는, 리소그래피의 공정들 및/또는 결과들이 기판 상으로의 설계 레이아웃의 투영의 더 높은 정확성, 더 큰 공정 윈도우 등과 같은 더 바람직한 특성을 갖도록 리소그래피 투영 장치를 조정하는 것을 의미한다.
또한, 리소그래피 투영 장치는 2 이상의 기판 테이블(및/또는 2 이상의 마스크 테이블)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 디바이스에서는 추가 테이블들이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다. 트윈 스테이지 리소그래피 투영 장치들은 예를 들어 US 5,969,441에 개시되며, 본 명세서에 인용 참조된다.
앞서 언급된 마스크는 설계 레이아웃들을 포함한다. 설계 레이아웃들은 CAD(computer-aided design) 프로그램들을 사용하여 생성될 수 있으며, 이 공정은 흔히 EDA(electronic design automation)라고 칭해진다. 대부분의 CAD 프로그램은 기능적인 설계 레이아웃/마스크들을 생성하기 위해 한 세트의 사전설정된 설계 규칙들을 따른다. 이러한 규칙들은 처리 및 설계 제한들에 의해 설정된다. 예를 들어, 회로 디바이스들 또는 라인들이 바람직하지 않은 방식으로 서로 상호작용하지 않을 것을 보장하기 위해, 설계 규칙들은 (게이트, 캐패시터 등과 같은) 회로 디바이스들 또는 상호연결 라인들 사이에 간격 공차(space tolerance)를 정의한다. 설계 규칙 제한들은 통상적으로 "임계 치수(CD)"라고도 칭해진다. 회로의 임계 치수는 라인 또는 홀의 최소폭, 또는 두 라인들 또는 두 홀들 간의 최소 간격으로서 정의될 수 있다. 따라서, CD는 설계된 회로의 전체 크기 및 밀도를 결정한다. 물론, 집적 회로 제작의 목적들 중 하나는 원래 회로 설계를 (마스크를 통해) 기판에 충실하게 재현하는 것이다.
본 명세서에서 채택된 바와 같은 마스크라는 용어는 기판의 타겟부에 생성될 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 입사하는 방사선 빔에 부여하는데 사용될 수 있는 일반적인 패터닝 수단을 언급하는 것으로 폭넓게 해석될 수 있다; 또한, "광 밸브(light valve)"라는 용어가 본 명세서에서 사용될 수도 있다. 전형적인 마스크[투과 또는 반사; 바이너리(binary), 위상-시프팅(phase-shifting), 하이브리드(hybrid) 등] 이외에, 이러한 다른 패터닝 수단의 예시로는 다음을 포함한다:
- 프로그램가능한 거울 어레이. 이러한 디바이스의 일 예시로는 점탄성(viscoelastic) 제어층 및 반사 표면을 갖는 매트릭스-어드레서블 표면(matrix-addressable surface)이 있다. 이러한 장치의 기본 원리는, (예를 들어) 반사 표면의 어드레싱된 영역들에서는 입사광을 회절광(diffracted light)으로서 반사시키는 반면, 어드레스되지 않은 영역들에서는 입사광을 비회절광으로서 반사시키는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 반사된 빔 중에서 상기 비회절 광만을 필터링하여 회절광만을 남게 할 수 있다; 이러한 방식으로, 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 빔이 패터닝되게 된다. 요구되는 매트릭스 어드레싱은 적합한 전자 수단을 이용하여 수행될 수 있다. 이러한 거울 어레이들에 관한 더 많은 정보는, 예를 들어 미국 특허 5,296,891 및 US 5,523,193으로부터 얻을 수 있으며, 이는 본 명세서에서 인용 참조된다.
- 프로그램가능한 LCD 어레이. 이러한 구성의 일 예시는 미국 특허 5,229,872에 개시되어 있으며, 이는 본 명세서에서 인용 참조된다.
간단한 소개(brief introduction)로서, 도 1은 예시적인 리소그래피 장치(10)를 나타낸다. 주요 구성요소들은 DUV(deep-ultraviolet) 엑시머 레이저 소스, 또는 극자외(EUV) 소스를 포함하는 다른 타입의 소스들일 수 있는 조명 소스(12); 부분 간섭(partial coherence)(시그마로서 나타냄)을 정의하고, 상기 소스(12)로부터 광을 성형하는 광학기들(14, 16a 및 16b)을 포함할 수 있는 조명 광학기; 마스크 또는 레티클(18); 및 기판 평면(22)에 레티클 패턴의 이미지를 투영하는 투과 광학기(16c)이다. 투영 광학기의 퓨필 평면에서 조정가능한 필터 또는 어퍼처(20)는 기판 평면(22)에 입사되는(impinge) 빔 각도의 범위를 제한할 수 있으며, 이때 가능한 최대 각도는 투영 광학기의 개구수를 정의한다[NA = sin(Θmax)].
시스템의 최적화 공정에서, 상기 시스템의 성능 지수(a figure of merit)는 비용 함수로 나타내어질 수 있다. 최적화 공정은, 요약하면, 비용 함수를 최소화하는 시스템의 한 세트의 파라미터들(설계 변수들)을 찾는 공정이다. 비용 함수는 최적화 목적에 따라 여하한의 적절한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 비용 함수는 특성들의 의도된 값들(예를 들어, 이상적인 값들)에 대한 시스템의 (평가 지점에서의) 소정 특성들의 편차들의 가중평균제곱근(weighted root mean square: RMS)일 수 있으며; 또한, 비용 함수는 이러한 편차들의 최대치일 수 있다. 상기 시스템의 설계 변수들은 시스템의 구현들의 실용성(practicality)들로 인해 상호의존적, 및/또는 유한 범위들로 한정될 수 있다. 리소그래피 투영 장치의 경우, 제약들은 흔히 조율가능한 범위 및/또는 마스크 제조가능성(mask manufacturability) 설계 규칙과 같은 하드웨어의 물리적 속성들 및 특성들과 연계되며, 평가 지점들은 도즈 및 포커스와 같은 비-물리적 특성들뿐만 아니라, 기판 상의 레지스트 이미지의 물리적 지점들을 포함할 수 있다.
리소그래피 투영 장치에서, 소스는 조명(즉, 광)을 제공하며; 투영 광학기는 마스크를 통해 기판 상으로 상기 조명을 지향시키고 성형한다. 본 명세서에서, "투영 광학기"라는 용어는 방사선 빔의 파면을 변화시킬 수 있는 여하한의 구성요소를 포함하도록 폭넓게 정의된다. 예를 들어, 투영 광학기는 구성요소들(14, 16a, 16b 및 16c) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 에어리얼 이미지(AI)는 기판에서의 광 세기 분포이다. 기판의 레지스트 층이 노광되며, 에어리얼 이미지는 잠상(latent) "레지스트 이미지(RI)"로서 레지스트 층으로 전사된다. 레지스트 이미지(RI)는 레지스트 층의 레지스트의 용해도의 공간 분포로서 정의될 수 있다. 에어리얼 이미지로부터 레지스트 이미지를 계산하기 위해 레지스트 모델이 사용될 수 있으며, 이 예시는 공통적으로 출원된 미국 특허 출원 일련번호 12/315,849에서 찾을 수 있으며, 이 내용은 본 명세서에서 전문이 인용 참조된다. 레지스트 모델은 오직 레지스트 층의 속성들(예를 들어, 노광, PEB 및 현상 동안 일어나는 화학 처리들의 효과들)과만 관계된다. 리소그래피 투영 장치의 광학 속성들(예를 들어, 소스, 마스크 및 투영 광학기의 속성들)은 에어리얼 이미지에 영향을 준다. 리소그래피 투영 장치에 사용되는 마스크가 변화될 수 있기 때문에, 적어도 소스 및 투영 광학기를 포함하는 리소그래피 투영 장치의 나머지 부분의 광학 속성들과 마스크의 광학 속성들을 분리시키는 것이 바람직하다.
리소그래피 투영 장치에서 리소그래피를 시뮬레이션하는 예시적인 흐름도가 도 2에 도시된다. 소스 모델(31)은 (광 세기 분포 및/또는 위상 분포를 포함하는) 소스의 광학 특성들을 나타낸다. 투영 광학기 모델(32)은 (투영 광학기에 의해 유도된 위상 분포 및/또는 광 세기 분포에 대한 변화들을 포함하는) 투영 광학기의 광학 특성들을 나타낸다. 본 명세서에서 이후에 설명되는 바와 같이, 소스 모델(31) 및 투영 광학기 모델(32)은 투과 교차 계수(transmission cross coefficient: TCC) 모델(34)로 조합될 수 있다. 설계 레이아웃 모델(35)은 마스크 피처들의 배치를 나타내는 [주어진 설계 레이아웃(33)에 의해 유도된 위상 분포 및/또는 광 세기 분포에 대한 변화들을 포함하는] 설계 레이아웃(33)의 광학 특성들을 나타낸다. 에어리얼 이미지(36)는 투과 교차 계수(34) 및 설계 레이아웃 모델(35)로부터 시뮬레이션될 수 있다. 레지스트 이미지(38)는 레지스트 모델(37)을 이용하여 에어리얼 이미지(36)로부터 시뮬레이션될 수 있다. 리소그래피의 시뮬레이션은, 예를 들어 레지스트 이미지의 윤곽 및 CD들을 예측할 수 있다.
더 구체적으로, 소스 모델(31)은, 제한하는 것은 아니지만, NA-시그마(σ) 설정들, 그리고 여하한의 특정 조명 소스 형상(예를 들어, 환형, 4-극, 및 2-극 등과 같은 오프-액시스 광원들)을 포함하는 소스의 광학 특성들을 나타낼 수 있음을 유의한다. 투영 광학기 모델(32)은 수차, 왜곡, 굴절률, 물리적 크기, 물리적 치수 등을 포함하는 투영 광학기의 광학 특성들을 나타낼 수 있다. 또한, 설계 레이아웃 모델(35)은, 예를 들어 본 명세서에서 전문이 인용 참조되는 미국 특허 번호 7,587,704에 개시된 바와 같은 물리적 마스크의 물리적 속성들을 나타낼 수 있다. 시뮬레이션의 목적은, 이후 의도된 설계와 비교될 수 있는, 예를 들어 에지 배치들 및 CD들을 정확히 예측하는 것이다. 의도된 설계는 일반적으로 전(pre)-OPC 설계 레이아웃으로서 정의되며, 이는 GDSII 또는 OASIS 또는 다른 파일 포맷과 같은 표준화된 디지털 파일 포맷으로 제공될 수 있다.
이 설계 레이아웃으로부터, 1 이상의 부분들이 식별될 수 있으며, 이들은 클립(clip)"이라고 칭해진다. 본 발명의 특정 실시예에서는, 설계 레이아웃 내의 복잡한 패턴들을 나타내는 풀 세트의 클립들이 추출된다(통상적으로, 50 내지 1000 개의 클립들; 하지만 여하한의 수의 클립들이 사용될 수도 있다). 당업자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 이러한 패턴들 또는 클립들은 설계의 작은 부분들(즉, 회로, 셀 또는 패턴들)을 나타내며, 특히 클립들은 각별한 주의 및/또는 검증이 요구되는 작은 부분들을 나타낸다. 다시 말해, 클립들은 설계 레이아웃의 일부분들일 수 있으며, 그 부분들에서 임계 피처들은 경험에 의해(고객에 의해 제공되는 클립들을 포함함), 시행착오에 의해, 또는 풀-칩 시뮬레이션을 실행시키는 것 중 어느 하나에 의해 식별된다. 클립들은 통상적으로 1 이상의 테스트 패턴 또는 게이지 패턴(gauge pattern)들을 포함한다.
특정 이미지 최적화를 필요로 하는 설계 레이아웃 내의 알려진 임계 피처 영역들에 기초하여, 초기 더 큰 세트의 클립들이 선험적으로 고객에 의해 제공될 수 있다. 대안적으로, 본 발명의 또 다른 실시예에서는, [머신 비전(machine vision)과 같이] 몇몇 종류의 자동화된, 또는 임계 피처 영역들을 식별하는 수동 알고리즘을 이용함으로써, 전체 설계 레이아웃으로부터 초기 더 큰 세트의 클립들이 추출될 수 있다.
전체 연산량(computation burden)을 감소시키기 위해, 다양한 최적화 방식들이 고려될 수 있다. 일 실시예에서는, 먼저 회절 시그너처 분석(diffraction signature analysis) 또는 여하한의 다른 방법에 기초한 패턴 선택 방법에 의해 한 세트의 클립들이 선택되고, 이후 SMLO 공정이 수행된다. 대안적으로, 먼저 풀-칩 시뮬레이션이 수행되고, 상기 풀-칩 시뮬레이션으로부터 '핫 스폿(hot spot)' 및/또는 '웜 스폿(warm spot)'들이 식별되며, 이후 패턴 선택 단계가 수행된다. 최적화는 선택된 패턴들에 기초하여 행해진다. (회절 시그너처 분석 또는 다른 방법들에 기초한) 패턴 선택 알고리즘은 SMLO 공정과 매끄럽게(seamlessly) 통합될 수 있다. 예시적인 한 방법이 도 7을 참조하여 더 자세히 설명된다.
일 실시예에 따르면, SMLO를 이용하여 리소그래피 투영 장치를 최적화하는 일반적인 방법이 도 3에 예시된다. 이 방법은 복수의 설계 변수들의 다-변수 비용 함수를 정의하는 단계 302를 포함한다. 설계 변수들의 적어도 일부는 단계 300B에 나타낸 바와 같이 투영 광학기의 특성들이다. 본 명세서에 설명된 매칭/조율 방법들에서는, 통상적으로 설계 레이아웃이 고정된 채로 유지되지만, 즉 설계 변수들이 조명 소스 및 투영 광학기를 나타내지만, 설계 레이아웃의 특성들이 고정된 값들을 취하면서, 다른 설계 변수들이 조명 소스(단계 300A) 및 설계 레이아웃(단계 300C)과 연계될 수 있다. 단계 304에서는, 비용 함수가 수렴에 가까워지도록 설계 변수들이 조정된다. 단계 306에서는, 사전정의된 종료 조건을 만족하는지가 결정된다. 사전설정된 종료 조건은 다양한 가능성들을 포함할 수 있으며, 다시 말해 사용되는 수치 기술에 의해 요구되는 바와 같이 비용 함수가 최소화 또는 최대화될 수 있고, 비용 함수의 값은 임계값과 같게 되거나 또는 임계값을 넘어서게(cross) 되며, 비용 함수의 값은 사전설정된 오차 한계에 도달하거나, 사전정의된 연산 시간이 경과하거나, 또는 사전설정된 수의 반복들에 도달한다. 단계 306의 조건들 중 어느 하나가 만족되면, 상기 방법이 종료된다. 단계 306의 조건들 중 어느 것도 만족되지 않으면, 원하는 결과가 얻어질 때까지, 단계 304 및 단계 306이 반복적으로 되풀이된다.
리소그래피 투영 장치에서는, 실시예들에 따라 소스, 마스크 및 투영 광학기가 번갈아(alternatively) 최적화되거나("교번 최적화"라고 칭해짐), 동시에 최적화될 수 있다["동시 최적화" 또는 "공동-최적화(Co-optimization)"라 칭해짐]. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "동시", "동시에", "결합" 및 결합하여"라는 용어는, 소스, 마스크, 투영 광학기의 특성들의 설계 변수들 및/또는 여하한의 다른 설계 변수들이 동시에 변화될 수 있음을 의미한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은 "교번" 및 "번갈아"라는 용어는, 모든 설계 변수들이 동시에 변화될 수 없음을 의미한다. 도 3에서, 단계 304는 동시 최적화 또는 교번 최적화를 나타낼 수 있다.
"Optimization of Source, Mask, and Projection Optics"이라는 제목의 동시계류 공유 가출원(provisional application) P-3745.000-US[대리인 문서번호(atty. Docket) 081468.0387211]에는, 상세한 수학적 프레임워크(mathematical framework)를 포함하여 다양한 최적화 기술들의 세부사항들이 개시되어 있다. 전체 출원 P-3745.000-US는 본 명세서에서 인용 참조된다. 본 출원은 조율될 리소그래피 투영 장치 모델과 기준 리소그래피 투영장치 모델 간의 동작 매칭(behavior matching)이 어떻게 SMLO 공정을 매끈하게 통합하는지를 강조한다.
다음의 부분은 비-제한적인 예시로서 일반적인 항들로만 비용 함수의 수학적 정의를 설명한다.
리소그래피 투영 장치에서, 비용 함수는:
Figure 112011088580230-pat00001
(수학식 1)
로서 표현될 수 있으며,
여기서, (z 1,z 2,...,z N )은 N 개의 설계 변수들 또는 이의 값들이고; f p (z 1,z 2,...,z N )은 (z 1,z 2,...,z N )의 설계 변수들의 한 세트의 값들에 대해 p-번째 평가 지점에서의 특성의 의도된 값과 실제 값 간의 차이이다. w p 는 p-번째 평가 지점에 할당된 가중 상수(weight constant)이다. 다른 것들보다 임계적인 평가 지점 또는 패턴에 더 높은 w p 가 할당될 수 있다. 또한, 더 많은 수의 발생(occurrence)들을 갖는 패턴들 및/또는 평가 지점들에 더 높은 w p 가 할당될 수 있다. 평가 지점들의 예시들은 웨이퍼 상의 물리적 지점 또는 패턴, 또는 가상 설계 레이아웃 또는 레지스트 이미지 또는 에어리얼 이미지 상의 여하한의 지점일 수 있다. 비용 함수는 기판 또는 리소그래피 투영 장치의 여하한의 적합한 특성들, 예를 들어 포커스, CD, 이미지 시프팅, 이미지 왜곡, 이미지 회전 등을 나타낼 수 있다. 이는, 흔히 기판의 회로 패턴에 영향을 주는 레지스트 이미지이기 때문에, 비용 함수는 흔히 레지스트 이미지의 몇몇 특성들을 나타내는 함수들을 포함한다. 예를 들어, 이러한 평가 지점의 f p (z 1,z 2,...,z N )는 단순히 레지스트 이미지의 일 지점과 그 지점의 의도된 위치 간의 거리[즉, 에지 배치 오차 EPE p (z 1,z 2,...,z N )]일 수 있다. 설계 변수들은 소스, 마스크, 투영 광학기, 도즈, 포커스 등의 조정가능한 파라미터들과 같은 여하한의 조정가능한 파라미터들일 수 있다. 바람직하게, 설계 변수들 중 적어도 몇몇은 투영 광학기의 조정가능한 특성들이다. 투영 광학기는 파면의 형상 및 세기 분포, 및/또는 조사 빔(irradiation beam)의 위상 시프트를 조정하는데 사용될 수 있는 집합적으로 "파면 조작기(wavefront manipulator)"로서 칭해지는 구성요소들을 포함할 수 있다. 바람직하게, 투영 광학기는 마스크 이전, 퓨필 평면 부근, 이미지 평면 부근, 초점 평면 부근과 같이, 리소그래피 투영 장치의 광학 경로를 따른 여하한의 지점에서 파면 및 세기 분포를 조정할 수 있다. 투영 광학기는, 예를 들어 소스, 마스크, 리소그래피 투영 장치의 온도 변동, 리소그래피 투영 장치의 구성요소들의 열 팽창에 의해 유도된 파면 및 세기 분포의 특정 왜곡(또는 수차)들을 보정하거나 보상하기 위해 사용될 수 있다. 파면 및 세기 분포를 조정하면, 비용 함수 및 평가 지점들의 값들을 변화시킬 수 있다. 이러한 변화들은 모델로부터 시뮬레이션될 수 있거나 실제로 측정될 수 있다.
f p (z 1,z 2,...,z N )의 정규(normal) 가중 제곱평균제곱근(RMS)은
Figure 112011088580230-pat00002
으로서 정의되며, 따라서 f p (z 1,z 2,...,z N )의 가중 RMS를 최소화하는 것은 수학식 1에 정의된 비용 함수
Figure 112011088580230-pat00003
를 최소화하는 것과 같다. 따라서, 수학식 1 및 f p (z 1,z 2,...,z N )의 가중 RMS는 표시의 간명함을 위해 본 명세서에서 상호교환가능하게 이용될 수 있다.
동작 매칭/조율에서, 비용 함수의 의도된 값들은 기준 리소그래피 투영 장치(물리적 스캐너) 또는 요구되는 가상 스캐너 동작(스캐너-R)으로부터 얻어질 수 있다. 비용 함수가 최소화되면, 하나의 리소그래피 투영 장치(스캐너-T)의 동작은 스캐너-R로부터 얻어진 요구되는 동작과 가장 잘 매칭된다. 일 예시에서, 비용 함수는 스캐너-T에 의해 설계 레이아웃(또는 그 일부분)으로부터 생성된 레지스트 이미지와, 스캐너-R에 의해 동일한 설계 레이아웃(또는 그 일부분)에 의해 생성된 기준 레지스트 이미지 간의 차이를 반영하는 함수로서 표현될 수 있다. 통상적으로, 스캐너-R의 특성은 일정하게 유지되며, 스캐너-T의 설계 변수들이 조율된다. 비용 함수의 다른 예시들은 임계 치수(CD) 간의 차이, 또는 윤곽 차이, 또는 2 개의 스캐너들로부터의 EPE를 포함하나, 이로 제한되지 않는다. 또한, 비용 함수는 공정 윈도우(PW)의 정해진 영역에 걸쳐 스캐너 동작을 매칭/조율하기 위해, 상이한 PW 조건들로부터의 스캐너 동작 차이를 포함할 수도 있다. 설계 레이아웃은 여하한의 적합한 관심(of interest) 설계 레이아웃, 예를 들어 전형적인 회로 패턴, 테스트 패턴, 조밀한 패턴, 및/또는 임계 패턴일 수 있다. 레지스트 이미지를 생성하는데 사용되는 설계 레이아웃으로부터의 게이지들 또는 테스트 패턴들은, 2010년 5월 13일에 미국 특허 출원 공개공보 2010/0122225로서 공개된 공통적으로 출원된 미국 특허 출원 일련번호 12/613244에 개시된 방법들을 이용하여 선택될 수 있으며, 이는 본 명세서에서 전문이 인용 참조된다.
도 4는 앞서 설명된 바와 같은 동작 매칭 방법의 흐름도를 나타낸다. 설계 변수들 400B는 투영 광학기의 특성이다. 설계 변수들 400A의 일부는 조명 소스의 특성일 수 있다. 마스크 설계 레이아웃의 특성들은 단계 400C에서 식별된다. 단계 401A에서 생성되는 조율될 레지스트 이미지는 앞서 설명된 설계 변수들 중 적어도 몇몇의 함수이다. 단계 401B에서는, 기준 레지스트 이미지가 제공된다. 단계 402에서는, 조율될 레지스트 이미지와 기준 레지스트 이미지 간의 차이의 함수로서 비용 함수가 정의된다. 이러한 비용 함수의 일 예시가 부록 A(수학식 14)에 주어진다. 레지스트 이미지가 설계 변수들의 함수이기 때문에, 이에 따라 비용 함수는 설계 변수들의 함수이다. 단계 404에서는, 비용 함수가 수렴에 가까워지도록 설계 변수들이 (동시에 또는 번갈아) 조정된다. 단계 406에서는, 도 3의 단계 306에 정의된 바와 같이, 사전정의된 종료 조건이 만족되는지가 결정된다. 매칭/조율 공정 흐름의 경우 추가 종료 조건은 기준 스캐너 동작과의 만족할만한 매칭이 언제 얻어지는지에 관한 것이며, 이는 도 7을 참조하여 더 자세히 설명하기로 한다. 단계 406의 조건들 중 어느 하나가 만족되면, 상기 방법이 종료된다. 단계 406의 조건들 중 어느 것도 만족되지 않으면, 원하는 결과가 얻어질 때까지, 단계 404 및 단계 406이 되풀이된다.
앞서 설명된 바와 같이, 비용 함수(CF)의 최적화는 패턴 매칭/조율의 중심에 있으며, 비용 함수는 레지스트 이미지 또는 여하한의 다른 특성들을 나타낼 수 있다.
도 5는 비용 함수가 최소화되는, SMLO를 이용하는 예시적인 패턴-매칭/조율 방법을 나타낸다. 단계 S502에서는, 만약 있다면, 조율 범위들을 포함하는 설계 변수들의 초기 값들이 얻어진다. 단계 S504에서는, 다-변수 비용 함수가 설정된다. 단계 S506에서는, 제 1 반복 단계(i=0) 동안 설계 변수들의 시작점 값 주위의 작은 필요 인접 구역(small enough neighborhood) 내에서 비용 함수가 확장된다. 단계 S508에서는, 비용 함수를 최소화하기 위해 표준 다-변수 최적화 기술들이 적용된다. 최적화 문제는 S508에서 최적화 공정 동안 또는 최적화 공정 이후의 단계에서 조율 범위와 같은 제약들을 적용할 수 있음을 유의한다. 단계 S520은 리소그래피 공정을 최적화하기 위해 선택된 식별된 평가 지점들에 대한 주어진 테스트 패턴들(또한, "게이지들"이라고도 알려짐)에 대해 각각의 반복이 행해짐을 나타낸다. 단계 S510에서는, 리소그래피 반응이 예측된다. 단계 S512에서는, 단계 S522에서 얻어진 원하는 또는 이상적인 리소그래피 반응 값과 단계 S510의 결과가 비교된다. 단계 S514에서 종료 조건이 만족되면, 다시 말해 최적화가 원하는 값과 충분히 근사한 리소그래피 반응 값을 생성하면, 그 후 단계 S518에서 설계 변수들의 최종 값이 출력된다. 다양한 종료 조건 예시들이 도 3 및 도 4를 참조하여 설명되었다. 또한, 출력 단계는, 퓨필 평면(또는 다른 평면들)에서의 파면 수차-조정된 맵, 최적화된 소스 맵 등을 출력하는 단계와 같이, 설계 변수들의 최종 값들을 이용하여 다른 함수들을 출력하는 단계를 포함할 수 있다. 종료 조건이 만족되지 않는 경우, 단계 S516에서 i-번 반복의 결과로 설계 변수들의 값이 업데이트되며, 상기 공정은 단계 S506으로 되돌아간다. 도 5의 전체 수학적 프로세스는, 본 출원과 동일한 날에 출원된 "Optimization of source, mask, and projection optics(P-3745.000-US, 대리인 문서 번호 081468.0387211)"이라는 제목의 동시계류 공유 출원에 개시되어 있다.
단계 S506에서 사용되는 선형 근사화(linear approximation)는 i-번 반복에서 (z 1 i ,z 2 i ,...,z Ni )의 작은 부근에서만 유지된다[only holds in a small vicinity of (z 1 i ,z 2 i ,...,z Ni )]. f p (z 1,z 2,...,z N )이 설계 변수들(z 1,z 2,...,z N )에 대해 매우 비-선형인 경우, 선형 근사화를 이용한 최적화는 너무 많은 반복들을 취할 수 있으며, 및/또는 전체 최소치(global minimum) 대신 비용 함수 CF(z 1,z 2,...,z N )의 국부적 최소치를 유도할 수 있다. 이 문제는, 특히 비용 함수들이 투영 광학기에 의해 도입된 수차들을 수반하는 것과 같이 비용 함수가 매우 비-선형인 것들에 대해, 비용 함수 CF(z 1,z 2,...,z N )를 몇몇 설계 변수들의 고차 다항식들로 확장시킴으로써 완화될 수 있다. 도 6은 SMLO를 이용하는 또 다른 매칭/조율 공정의 주요 단계들을 나타내는 예시적인 흐름도이다. 여기서 다르게 설명되지 않는다면, 도 6의 대부분의 단계들은 도 5의 대응하는 단계들과 매우 유사하다. 한가지 주요한 차이는, 단계 S604에서 다-변수 비용 함수가, 예를 들어 투과 교차 계수(TCC)들의 편도함수들과 관련된 적합 계수(fitting coefficient)들을 포함하는 고차(예컨대, 4차) 다항식으로서 표현된다는 점이다. 단계 S606에서, TCC는 각각의 반복에 대해 시작점 주위로 확장되며, 단계 S607에서는 에어리얼 이미지, 레지스트 이미지 및 에지 배치 오차(EPE)가 확장된다. 나머지 단계들은 도 5에 설명된 대응 단계들과 유사하다. 위의 설명으로부터, 당업자는 본 발명의 특정 실시예에서 반복 회수가 심지어 한 번일 수 있으며, 단일 계산 시퀀스(calculation sequence)를 유도한다는 것을 알 수 있을 것이다. 이는, 예를 들어 초기에 몇몇 설계 변수들의 설명(description of some design variables)이 단일 계산 후 사전정의된 종료 조건이 만족되기에 충분한 때에 발생할 수 있다. 도 6의 전체 수학적 프로세스는 동시계류 공유 출원 P-3745.000-US (대리인 문서 번호 081468.0387211)에 개시되어 있다.
도 7은 도 5 및 도 6에 설명된(즉, 어떤 최적화 공정이 선택되든) 적절한 최적화 공정이 스캐너 매칭/조율의 프레임워크(framework)에 통합되는 흐름도를 나타낸다. 단계 S702에서는, 스캐너-T 및 스캐너-R의 모델들이 얻어진다. 단계 S704에서는, 매칭 품질(matching quality)이 시뮬레이션된다. 단계 S706에서는, 매칭 결과들이 만족스러운지가 결정된다. 만약 그러하다면, 상기 공정은 단계 S718에서 종료된다. 단계 S718의 출력은 스캐너-R의 동작과 스캐너-T의 동작의 최적의 매칭을 생성하는 설계 변수일 수 있다. 만약 그렇지 않다면, 단계 S708에서 사전설정된 한계보다 큰 2 개의 스캐너들 간의 차이를 갖는 패턴들인 핫 스폿(hot spot), 및/또는 핫 스폿들에 대한 사전설정된 한계에 가까운 2 개의 스캐너들 간의 차이를 갖는 패턴들인 웜 스폿(spot)들이 단계 S704의 매칭 결과들로부터 식별된다. 단계 S710에서는, 식별된 핫 스폿들 및/또는 웜 스폿들을 갖는 패턴들이 게이지 또는 테스트 패턴들로 변환되며, 단계 S712에서는, 단계 S710으로부터 새로운 게이지들로 게이지 세트가 업데이트된다. 또한, S712의 게이지 세트는 일반적인 패턴(generic pattern)들, 임계 패턴들, 조밀한 패턴들이 이전의 경험을 토대로 고객 또는 리소그래피 설계자에 의해 사전선택되게 할 수 있다. 잉여 게이지(redundant gauge)들의 수를 감소시키기 위해, 선택적인 패턴 선택 알고리즘이 수행될 수 있다(단계 S714). 패턴 선택은 회절 시그너처 분석 또는 다른 수학적 기술들을 이용하여 행해질 수 있다. 패턴 선택 알고리즘의 예시는 동시계류 공유 출원 공개된 US 2010/0122225에 개시되어 있다. 적용가능하다면, SMLO를 이용하는 동작 매칭 방법은 단계 S716에서 도 5 또는 도 6의 공정을 이용하여 새로운 세트의 게이지들로 반복된다. 새로운 게이지들은, 예를 들어 이전의 측정 값들과 충분히 상이한 측정 값들을 갖는(예를 들어, 그 차이가 사전설정된 한계보다 큰) 레지스트 이미지(또는 CD, EPE 등과 같은 다른 리소그래피 반응들)를 생성하는 한 세트의 게이지들일 수 있다. 스캐너-T의 동작 또는 스캐너-R에 대한 차동적 동작(differential behavior)을 시뮬레이션하기 위해, 설계 변수[조율 노브(tuning knob)]들이 최적화된다. 만족할만한 매칭이 얻어질 때까지, 단계들 S704 내지 S716이 되풀이된다. 도 7에서, 기준 동작과의 만족할만한 매칭은 (도 3에 설명된 종료 조건들에 덧붙여) 추가 종료 조건으로서 사용된다.
당업자라면, 스캐너-T 및 스캐너-R의 모델들이 정확히 같은 설계 변수들을 갖지 않음을 이해할 것이다. 이는, 상이한 타입의 물리적 스캐너 또는 가상 스캐너가 특정 타입의 스캐너-T를 조율할 때 기준으로서 사용될 수 있음을 의미하는 것으로 해석할 수 있다. 또한, 스캐너-T의 설계 변수들만이 조율되는 동안, 스캐너-R 설계 변수들(또는 특성들)은 일정하게 유지될 수 있다.
도 8은 본 명세서에 개시된 최적화 방법 및 흐름을 구현하는데 도움을 줄 수 있는 컴퓨터 시스템(100)을 예시하는 블록도이다. 컴퓨터 시스템(100)은 정보를 전달하는 버스(102) 또는 다른 통신 메커니즘, 및 정보를 처리하기 위해 버스(102)와 커플링된 프로세서(104)[또는 다중 프로세서들(104 및 105)]를 포함한다. 또한, 컴퓨터 시스템(100)은 프로세서(104)에 의해 실행될 정보 및 명령어들을 저장하는 RAM(random access memory) 또는 다른 동적 저장 디바이스와 같은, 버스(102)에 커플링된 주 메모리(106)를 포함한다. 또한, 주 메모리(106)는 프로세서(104)에 의해 실행될 명령어들의 실행 시 임시 변수들 또는 다른 매개 정보(intermediate information)를 저장하는데 사용될 수도 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(100)은 프로세서(104)를 위한 정적 정보 및 명령어들을 저장하는, 버스(102)에 커플링된 ROM(read only memory: 108) 또는 다른 정적 저장 디바이스를 포함한다. 정보 및 명령어들을 저장하는 자기 디스크 또는 광학 디스크와 같은 저장 디바이스(110)가 제공되며 버스(102)에 커플링된다.
컴퓨터 시스템(100)은 버스(102)를 통해, 컴퓨터 사용자에게 정보를 보여주는 CRT(cathode ray tube) 또는 평판(flat panel) 또는 터치 패널 디스플레이(touch panel display)와 같은 디스플레이(112)에 커플링될 수 있다. 영숫자 및 다른 키들을 포함한 입력 디바이스(114)는 정보 및 명령 선택(command selection)들을 프로세서(104)로 전달하기 위해 버스(102)에 커플링된다. 또 다른 형태의 사용자 입력 디바이스는 방향 정보 및 명령 선택들을 프로세서(104)로 전달하고, 디스플레이(112) 상의 커서의 움직임을 제어하는 마우스, 트랙볼(trackball) 또는 커서 방향키와 같은 커서 제어부(cursor control: 116)이다. 이 입력 디바이스는, 통상적으로 디바이스로 하여금 평면에서 위치들을 지정하는 2 개의 축인 제 1 축(예를 들어, x) 및 제 2 축(예를 들어, y)에서 2 자유도를 갖는다. 또한, 입력 디바이스로서 터치 패널(스크린) 디스플레이가 사용될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 주 메모리(106)에 포함된 1 이상의 명령어들의 1 이상의 시퀀스들을 실행하는 프로세서(104)에 응답하여 컴퓨터 시스템(100)에 의해 최적화 공정의 부분들이 수행될 수 있다. 이러한 명령어들은 저장 디바이스(110)와 같은 또 다른 컴퓨터 판독가능한 매체로부터 주 메모리(106)로 읽어들일 수 있다. 주 메모리(106)에 포함된 명령어들의 시퀀스들의 실행은, 프로세서(104)가 본 명세서에 설명된 공정 단계들을 수행하게 한다. 또한, 주 메모리(106)에 포함된 명령어들의 시퀀스들을 실행하기 위해 다중 처리 구성(multi-processing arrangement)의 1 이상의 프로세서가 채택될 수도 있다. 대안적인 실시예들에서, 하드웨어에 내장된 회로(hard-wired circuitry)가 본 발명을 구현하기 위해 소프트웨어 명령어들과 조합하거나 이를 대신하여 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 하드웨어 회로와 소프트웨어의 여하한의 특정 조합으로 제한되지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "컴퓨터 판독가능한 매체"라는 용어는 실행을 위해 프로세서(104)에 명령어를 제공하는데 관여하는 여하한의 매체를 칭한다. 이러한 매체는 비휘발성 매체(non-volatile media), 휘발성 매체 및 전송 매체를 포함하여 다수의 형태를 취할 수 있지만, 이로 제한되지는 않는다. 비휘발성 매체는, 예를 들어 저장 디바이스(110)와 같은 광학 또는 자기 디스크를 포함한다. 휘발성 매체는 주 메모리(106)와 같은 동적 메모리를 포함한다. 전송 매체는 버스(102)를 포함하는 와이어(wire)들을 포함하여, 동축 케이블(coaxial cable), 구리선 및 광섬유(fiber optics)를 포함한다. 또한, 전송 매체는 무선 주파수(RF) 및 적외선(IR) 데이터 통신 시 발생되는 파장들과 같이 음파(acoustic wave) 또는 광파의 형태를 취할 수도 있다. 컴퓨터 판독가능한 매체의 보편적인 형태들은, 예를 들어 플로피 디스크(floppy disk), 플렉시블 디스크(flexible disk), 하드 디스크, 자기 테이프, 여하한의 다른 자기 매체, CD-ROM, DVD, 여하한의 다른 광학 매체, 펀치 카드(punch card), 종이 테이프(paper tape), 홀(hole)들의 패턴을 갖는 여하한의 다른 물리적 매체, RAM, PROM, EPROM, FLASH-EPROM, 여하한의 다른 메모리 칩 또는 카트리지(cartridge), 본 명세서에 설명된 반송파(carrier wave), 또는 컴퓨터가 판독할 수 있는 여하한의 다른 매체를 포함한다.
다양한 형태의 컴퓨터 판독가능한 매체는 실행을 위해 1 이상의 명령어들의 1 이상의 시퀀스들을 프로세서(104)로 전달하는데 관련될 수 있다. 예를 들어, 명령어들은 초기에 원격 컴퓨터의 자기 디스크 상에 기록될(borne on a magnetic disk) 수 있다. 상기 원격 컴퓨터는 그 동적 메모리로 명령어들을 로딩(load)할 수 있으며, 모뎀을 이용하여 전화선을 통해 명령어들을 보낼 수 있다. 컴퓨터 시스템(100)에 대한 모뎀 로컬(modem local)은 전화선 상에서 데이터를 수신할 수 있으며, 상기 데이터를 적외선 신호로 전환하기 위해 적외선 송신기를 사용할 수 있다. 버스(102)에 커플링된 적외선 검출기는 적외선 신호로 전달된 데이터를 수신할 수 있으며, 상기 데이터를 버스(102)에 가져다 놓을 수 있다. 버스(102)는, 프로세서(104)가 명령어들을 검색(retrieve)하고 실행하는 주 메모리(106)로 상기 데이터를 전달한다. 주 메모리(106)에 의해 수신된 명령어들은 프로세서(104)에 의한 실행 이전 또는 이후에 저장 디바이스(110)에 선택적으로 저장될 수 있다.
또한, 컴퓨터 시스템(100)은 바람직하게 버스(102)에 커플링된 통신 인터페이스(118)를 포함한다. 통신 인터페이스(118)는 로컬 네트워크(122)에 연결되는 네트워크 링크(120)에 커플링하여 쌍방향(two-way) 데이터 통신을 제공한다. 예를 들어, 통신 인터페이스(118)는 ISDN(integrated services digital network) 카드 또는 대응하는 형태의 전화선에 데이터 통신 연결을 제공하는 모뎀일 수 있다. 또 다른 예시로서, 통신 인터페이스(118)는 호환 LAN(compatible LAN)에 데이터 통신 연결을 제공하는 LAN(local area network) 카드일 수 있다. 또한, 무선 링크가 구현될 수도 있다. 여하한의 이러한 구현에서, 통신 인터페이스(118)는 다양한 형태의 정보를 나타내는 디지털 데이터 스트림들을 전달하는 전기, 전자기 또는 광학 신호들을 보내고 수신한다.
통상적으로, 네트워크 링크(120)는 1 이상의 네트워크를 통해 다른 데이터 디바이스에 데이터 통신을 제공한다. 예를 들어, 네트워크 링크(120)는 로컬 네트워크(122)를 통해 호스트 컴퓨터(host computer: 124), 또는 ISP(Internet Service Provider: 126)에 의해 작동되는 데이터 장비로의 연결을 제공할 수 있다. 이에 따라, ISP(126)는, 이하 보편적으로 "인터넷"(128)이라고 칭하는 월드와이드 패킷 데이터 통신 네트워크를 통해 데이터 통신 서비스를 제공한다. 로컬 네트워크(122)와 인터넷(128) 둘 모두는 디지털 데이터 스트림을 전달하는 전기, 전자기 또는 광학 신호를 사용한다. 다양한 네트워크를 통한 신호, 및 컴퓨터 시스템(100)에 디지털 데이터를 주고받는 통신 인터페이스(118)를 통한 네트워크 링크(120) 상의 신호는 정보를 전달하는 반송파의 예시적인 형태이다.
컴퓨터 시스템(100)은 네트워크(들), 네트워크 링크(120) 및 통신 인터페이스(118)를 통해 프로그램 코드를 포함하는 메시지를 보내고 데이터를 수신할 수 있다. 인터넷 예시에서, 서버(130)는 인터넷(128), ISP(126), 로컬 네트워크(122) 및 통신 인터페이스(118)를 통해 응용 프로그램에 대한 요청된 코드를 전송할 수 있다. 본 발명에 따르면, 예를 들어 이러한 다운로드된 어플리케이션은 본 실시예의 조명 최적화를 제공한다. 수신된 코드는 수신 시에 프로세서(104)에 의해 실행되고, 및/또는 추후 실행을 위해 저장 디바이스(110) 또는 다른 비휘발성 저장소에 저장될 수 있다. 이러한 방식으로, 컴퓨터 시스템(100)은 반송파의 형태로 응용 코드를 얻을 수 있다.
도 9는 본 명세서에 설명된 방법들을 이용하여 조명 소스가 최적화될 수 있는 예시적인 리소그래피 투영 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는:
- 방사선의 투영 빔(B)을 공급하는 방사선 시스템(IL) - 이 특정한 경우, 방사선 시스템은 방사선 소스(SO)를 또한 포함함 -;
- 마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 지지하는 마스크 홀더가 제공되고, 아이템(PS)에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제 1 위치설정 수단에 연결된 제 1 대상물 테이블(object table)(마스크 테이블)(MT);
- 기판(W)(예를 들어, 레지스트-코팅된 실리콘 웨이퍼)을 유지하는 기판 홀더가 제공되고, 아이템(PS)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제 2 위치설정 수단에 연결된 제 2 대상물 테이블(기판 테이블)(WT); 및
- 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 마스크(MA)의 조사된 부분을 이미징하는 투영 시스템("렌즈")(PS)[예를 들어, 굴절, 카톱트릭(catoptric) 또는 카타디옵트릭(catadioptric) 광학 시스템]을 포함한다.
본 명세서에 설명된 바와 같이, 상기 장치는 투과형으로 구성된다(즉, 투과 마스크를 가짐). 하지만, 일반적으로 상기 장치는 예를 들어 (반사 마스크를 갖는) 반사형으로 구성될 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 마스크의 사용의 대안으로서 또 다른 종류의 패터닝 수단을 채택할 수 있다; 예시들로는 프로그램가능한 거울 어레이 또는 LCD 매트릭스를 포함한다.
상기 소스(SO)[예를 들어, 수은 램프 또는 엑시머 레이저(excimer laser)]는 방사선 빔을 생성한다. 이 빔은 곧바로 또는, 예를 들어 빔 익스팬더(Ex)와 같은 컨디셔닝 수단을 거친 다음에 조명 시스템(일루미네이터)(IL)으로 공급된다. 일루미네이터(IL)는 빔의 세기 분포의 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)를 설정하는 조정 수단(AD)을 포함할 수 있다. 또한, 이는 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 다양한 다른 구성요소들을 포함할 것이다. 이러한 방식으로, 마스크(MA)에 입사하는 빔(B)은 그 단면에 원하는 균일성 및 세기 분포를 갖는다.
도 9와 관련하여, 소스(SO)는 [흔히 상기 소스(SO)가, 예를 들어 수은 램프인 경우와 같이] 리소그패피 투영 장치의 하우징(housing)에 놓일 수 있지만, 이는 리소그래피 투영 장치로부터 멀리 떨어져 있을 수도 있으며, 소스가 생성한 방사선 빔은 (예를 들어, 적절한 지향 거울의 도움으로) 장치 내부로 들어올 수도 있다는 것을 유의하여야 한다; 이 후자의 시나리오는 흔히 소스(SO)가 [예를 들어, KrF, ArF 또는 F2 레이징(lasing)에 기초한] 엑시머 레이저인 경우이다.
이후, 상기 빔(PB)은 마스크 테이블(MT)에 유지되어 있는 마스크(MA)를 통과(intercept)한다. 마스크(MA)를 가로질렀으면, 상기 빔(B)은 렌즈(PS)를 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C)로 상기 빔(B)을 포커스한다. 제 2 위치설정 수단[및 간섭계 측정 수단(IF)]의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 상기 빔(PB)의 경로에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정 수단은 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터 마스크(MA)의 기계적인 회수 후에 또는 스캔하는 동안, 상기 빔(B)의 경로에 대해 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 대상물 테이블(MT, WT)들의 이동은, 장-행정 모듈(long-stroke module)(개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module)(미세 위치설정)의 도움으로 실현될 것이며, 이는 도 9에 명확히 도시되지는 않는다. 하지만, [스텝-앤드-스캔 툴(step-and-scan tool)과는 대조적으로] 웨이퍼 스테퍼의 경우, 마스크 테이블(MT)은 단지 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다.
도시된 툴은 두 가지 상이한 모드로 사용될 수 있다:
- 스텝 모드에서, 마스크 테이블(MT)은 본질적으로 정지 상태로 유지되며, 전체 마스크 이미지가 한번에 [즉, 단일 "플래시(flash)"로] 타겟부(C)로 투영된다. 그 후, 상이한 타겟부(C)가 상기 빔(B)에 의해 조사될 수 있도록 기판 테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 시프트된다;
- 스캔 모드에서는, 주어진 타겟부(C)가 단일 "플래시"로 노광되지 않는 것을 제외하고는, 본질적으로 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신, 마스크 테이블(MT)은 v의 속도로 주어진 방향(소위 "스캔 방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동가능하여, 투영 빔(B)이 마스크 이미지에 걸쳐 스캐닝하도록 유도된다; 동시발생적으로, 기판 테이블(WT)은 속도 V = Mv로 같은 방향 또는 반대 방향으로 동시에 이동되며, 여기서 M은 렌즈(PL)의 배율(통상적으로, M = 1/4 또는 1/5)이다. 이러한 방식으로, 분해능을 떨어뜨리지 않고도 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.
본 명세서에 개시된 개념들은 서브 파장 피처들을 이미징하는 여하한의 일반적인 이미징 시스템을 시뮬레이션하거나 수학적으로 모델링할 수 있으며, 점점 더 작은 크기의 파장들을 생성할 수 있는 신흥(emerging) 이미징 기술들을 이용하는데 특히 유용할 수 있다. 이미 사용중인 신흥 기술들로는 ArF 레이저를 사용하여 193 nm의 파장을 생성하고, 심지어 플루오린 레이저를 사용하여 157 nm의 파장도 생성할 수 있는 EUV(extreme ultra violet) 리소그래피를 포함한다. 또한, EUV 리소그래피는 싱크로트론(synchrotron)을 이용하거나, 이 범위 내의 광자(photon)를 생성하기 위해 고에너지 전자로 재료(고체 또는 플라즈마)를 때림으로써(hit) 20 내지 5 nm 범위의 파장들을 생성할 수 있다.
본 발명은 다음의 항을 이용하여 더욱 설명될 수 있다.
1. 리소그래피 공정을 기준 리소그래피 공정으로 조율하는 컴퓨터-구현 방법(computer-implemented method)에서, 상기 리소그래피 공정은 조명 소스 및 투영 광학기를 포함하는 리소그래피 투영 장치를 이용하여 기판 상으로 설계 레이아웃의 일부분을 이미징하도록 구성되고, 상기 방법은: 상기 리소그래피 공정의 특성들을 나타내는 복수의 설계 변수들의 다-변수 비용 함수를 정의하는 단계 - 상기 비용 함수는 상기 리소그래피 공정과 상기 기준 리소그래피 공정 간의 리소그래피 반응의 차이를 나타내고, 상기 설계 변수들의 적어도 일부는 상기 투영 광학기의 특성들을 포함함 -; 및 사전정의된 종료 조건이 만족될 때까지 상기 설계 변수들을 조정함으로써, 상기 리소그래피 공정의 특성들을 재구성하는 단계를 포함한다.
2. 상기 1의 방법에서, 이러한 최적화 공정은 각각의 반복에서 시작점 주위의 사전정의된 비교적 작은 인접 구역들의 선형 적합 계수들을 계산함으로써 상기 비용 함수를 반복적으로 최소화하는 단계를 포함한다.
3. 상기 1의 방법에서, 상기 비용 함수는 상기 설계 변수들의 고차 다항식들을 포함하는 다항식들을 품으로써 최소화된다.
4. 상기 3의 방법에서, 상기 비용 함수는 적합 상수 계수(fitting constant coefficient)들의 항들로 전개된다.
5. 상기 4의 방법에서, 상기 적합 상수 계수들은 투과 교차 계수(TCC)들의 다항식 전개로부터 나온 계수들로부터 연산된다.
6. 상기 1의 방법에서, 상기 재구성 단계는 상기 설계 변수들의 적어도 일부의 범위에 영향을 주는 제약들을 갖거나 갖지 않고 수행된다.
7. 상기 6의 방법에서, 상기 설계 변수들의 적어도 일부는 상기 리소그래피 투영 장치의 하드웨어 구성에서 물리적 제한들을 나타내는 제약들 하에 있다.
8. 상기 7의 방법에서, 상기 제약들은: 조율 범위, 마스크 제조가능성을 통제하는(governing) 규칙, 및 상기 설계 변수들 간의 상호의존성 중 1 이상을 포함한다.
본 명세서에 개시된 개념들은 실리콘 웨이퍼와 같은 기판에 이미징하기 위해 사용될 수 있지만, 개시된 개념들은 여하한 타입의 리소그래피 이미징 시스템들, 예를 들어 실리콘 웨이퍼 이외의 기판들에 이미징하기 위해 사용되는 시스템들과 함께 사용될 수도 있다는 것을 이해하여야 한다.
앞선 설명들은 예시를 위한 것이며, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에서 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 설명된 본 발명에 대한 변형예들이 수행될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

Claims (15)

  1. 리소그래피 공정을 기준 리소그래피 공정으로 조율하는(tuning) 컴퓨터-구현 방법(computer-implemented method)에 있어서,
    상기 리소그래피 공정은 조명 소스 및 투영 광학기를 포함하는 리소그래피 투영 장치를 이용하여 기판 상으로 설계 레이아웃의 일부분을 이미징하도록 구성되고,
    상기 리소그래피 공정의 특성들을 나타내는 복수의 설계 변수들의 다-변수 비용 함수(multi-variable cost function)를 정의하는 단계 - 상기 비용 함수는 상기 리소그래피 공정과 상기 기준 리소그래피 공정 간의 리소그래피 반응(lithographic response)의 차이를 나타내고, 상기 설계 변수들의 일부 또는 전부는 상기 투영 광학기의 특성들을 포함함 -; 및
    사전정의된 종료 조건이 만족될 때까지 상기 설계 변수들을 조정함으로써, 상기 리소그래피 공정의 특성들을 재구성하는 단계를 포함하여 이루어지고,
    상기 재구성하는 단계는 상기 설계 변수들 중 일부 또는 전부의 범위에 영향을 주는 제약들을 갖고 수행되며,
    상기 제약들은 상기 리소그래피 투영 장치의 하드웨어 구현에서 물리적 제한들을 나타내는 것을 특징으로 하는 컴퓨터-구현 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 리소그래피 공정은:
    - 기준 리소그래피 투영 장치의 리소그래피 반응;
    - 가상 기준 리소그래피 투영 장치의 원하는 리소그래피 반응;
    - 기준 기판에 이미징된 상기 설계 레이아웃의 일부분으로부터 측정된 바와 같은 리소그래피 반응; 및
    - 상기 리소그래피 공정을 조율하는데 사용되는 상기 리소그래피 투영 장치와 물리적으로 또는 특징적으로 상이한 리소그래피 투영 장치로부터의 리소그래피 반응;
    중 하나를 나타내는 컴퓨터-구현 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 설계 레이아웃의 일부분은:
    전체 설계 레이아웃, 클립(clip), 임계 피처들을 갖는 것으로 알려진 설계 레이아웃의 섹션, 풀-칩 시뮬레이션(full-chip simulation)으로부터 핫 스폿(hot spot) 또는 웜 스폿(warm spot)이 식별된 상기 설계 레이아웃의 섹션, 및 임계 피처들이 패턴 선택 방법에 의해 식별된 상기 설계 레이아웃의 섹션,
    중 1 이상을 포함하는 컴퓨터-구현 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 사전정의된 종료 조건은:
    상기 비용 함수의 최소화; 상기 비용 함수의 최대화; 사전설정된 수의 반복들에 도달; 사전설정된 임계값과 같거나 사전설정된 임계값을 넘는 상기 비용 함수의 값에 도달; 사전정의된 연산 시간에 도달; 및 허용가능한 오차 한계 내에서 상기 비용 함수의 값에 도달하는 것,
    중 1 이상을 포함하는 컴퓨터-구현 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 사전정의된 종료 조건이 만족될 때, 상기 설계 변수들의 값들을 이용하여, 상기 리소그래피 공정을 업데이트하는 단계;
    상기 업데이트된 리소그래피 공정을 상기 기준 리소그래피 공정과 비교하는 단계; 및
    추가 종료 조건이 만족될 때까지, 상기 업데이트하는 단계 및 상기 비교하는 단계를 반복하는 단계를 더 포함하는 컴퓨터-구현 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 추가 종료 조건은 상기 리소그래피 공정 및 상기 기준 리소그래피 공정의 특성들 간의 허용가능한 매칭을 나타내는 컴퓨터-구현 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 설계 변수들 중 1 이상은 상기 조명 소스의 특성들인 컴퓨터-구현 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 비용 함수는 다음의 리소그래피 메트릭(lithographic metric): 에지 배치 오차(edge placement error), 임계 치수, 레지스트 윤곽 거리(resist contour distance), 최악의 결함 크기(worst defect size), 및 공정 윈도우(process window) 파라미터에서의 시프트 중 1 이상의 차이의 함수인 컴퓨터-구현 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    최적화 공정의 단계들을 수행하기 전에, 상기 설계 레이아웃의 일부분의 피처들을 특징적으로 나타내는 타겟 패턴들의 서브세트를 선택하는 단계를 포함하는 컴퓨터-구현 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 7 항, 제 10 항 및 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    다양한 설계 변수들의 최적화는, 상기 사전정의된 종료 조건이 만족될 때까지 동시에 수행되는 컴퓨터-구현 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 7 항, 제 10 항 및 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    다양한 설계 변수들의 최적화는 번갈아(alternatively) 수행되고, 설계 변수들의 일부 또는 전부가 고정된 채로 유지되는 동안, 다른 설계 변수들이 최적화되며, 사전정의된 종료 조건이 만족될 때까지 교번 최적화 공정을 반복하는 컴퓨터-구현 방법.
  14. 제 3 항에 있어서,
    식별된 핫 스폿들 또는 웜 스폿들은 테스트 패턴들로 변환되고, 현재 최적화 공정에 사용되는 테스트 패턴들의 서브세트에 포함되는 컴퓨터-구현 방법.
  15. 명령어들이 기록된 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능 저장매체에 있어서,
    상기 명령어들은, 컴퓨터에 의해 수행될 때, 제 1 항 내지 제 7 항, 제 10 항 및 제 11 항 중 어느 한 항의 방법을 구현하는 컴퓨터 판독가능 저장매체.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190073064A (ko) * 2017-12-18 2019-06-26 삼성전자주식회사 Opc 방법, 및 그 opc 방법을 이용한 마스크 제조방법

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2003719A (en) 2008-11-10 2010-05-11 Brion Tech Inc Delta tcc for fast sensitivity model computation.
NL2007579A (en) * 2010-11-10 2012-05-14 Asml Netherlands Bv Pattern-dependent proximity matching/tuning including light manipulation by projection optics.
NL2007577A (en) * 2010-11-10 2012-05-14 Asml Netherlands Bv Optimization of source, mask and projection optics.
NL2008924A (en) * 2011-06-22 2013-01-02 Asml Netherlands Bv System and method to ensure source and image stability.
NL2008957A (en) 2011-07-08 2013-01-09 Asml Netherlands Bv Methods and systems for pattern design with tailored response to wavefront aberration.
NL2010196A (en) * 2012-02-09 2013-08-13 Asml Netherlands Bv Lens heating aware source mask optimization for advanced lithography.
US9489479B2 (en) * 2012-05-04 2016-11-08 Asml Netherlands B.V. Rule and lithographic process co-optimization
NL2011276A (en) * 2012-09-06 2014-03-10 Asml Netherlands Bv Inspection method and apparatus and lithographic processing cell.
US9311700B2 (en) * 2012-09-24 2016-04-12 Kla-Tencor Corporation Model-based registration and critical dimension metrology
US8751980B2 (en) 2012-10-30 2014-06-10 International Business Machines Corporation Automatic wafer data sample planning and review
US20140136164A1 (en) * 2012-11-09 2014-05-15 Kla -Tencor Corporation Analytic continuations to the continuum limit in numerical simulations of wafer response
CN103309150B (zh) * 2013-06-26 2015-06-17 上海华力微电子有限公司 版图数据的处理方法
CN105137603B (zh) * 2015-10-21 2019-03-05 南京先进激光技术研究院 一种乳房肿物体表定位激光投影灯尺及使用方法
KR102387459B1 (ko) * 2015-11-20 2022-04-15 삼성전자주식회사 반도체 소자의 패턴 형성 방법
US20170199511A1 (en) * 2016-01-12 2017-07-13 Globalfoundries Inc. Signal detection metholodogy for fabrication control
US10345714B2 (en) 2016-07-12 2019-07-09 Cymer, Llc Lithography optics adjustment and monitoring
CN110325921B (zh) * 2017-01-26 2022-02-18 Asml荷兰有限公司 微调过程模型的方法
US10599046B2 (en) 2017-06-02 2020-03-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Method, a non-transitory computer-readable medium, and/or an apparatus for determining whether to order a mask structure
US20190258724A1 (en) * 2018-02-16 2019-08-22 Wipro Limited Method and system for integrating scene data base with hmi application
US11586114B2 (en) 2018-06-25 2023-02-21 Asml Netherlands B.V. Wavefront optimization for tuning scanner based on performance matching
TWI794544B (zh) * 2018-10-09 2023-03-01 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 用於高數值孔徑穿縫源光罩最佳化之方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050088238A (ko) * 2002-12-30 2005-09-02 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 최선 공정 변수와 최적 공정 윈도우 결정 방법과 컴퓨터프로그램 및 이를 이용한 리소그래피 공정, 디바이스,리소그래피 마스크
JP2008258407A (ja) * 2007-04-05 2008-10-23 Toshiba Corp パラメータ調整方法、半導体装置製造方法およびプログラム
KR100961686B1 (ko) * 2007-08-22 2010-06-09 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 모델-기반 스캐너 튜닝을 수행하는 방법
KR101043016B1 (ko) * 2007-12-05 2011-06-21 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 리소그래피 공정 윈도우 시뮬레이션을 위한 시스템 및 방법들

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5523193A (en) 1988-05-31 1996-06-04 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for patterning and imaging member
ATE123885T1 (de) 1990-05-02 1995-06-15 Fraunhofer Ges Forschung Belichtungsvorrichtung.
US5229872A (en) 1992-01-21 1993-07-20 Hughes Aircraft Company Exposure device including an electrically aligned electronic mask for micropatterning
WO1997033205A1 (en) 1996-03-06 1997-09-12 Philips Electronics N.V. Differential interferometer system and lithographic step-and-scan apparatus provided with such a system
DE69735016T2 (de) 1996-12-24 2006-08-17 Asml Netherlands B.V. Lithographisches Gerät mit zwei Objekthaltern
US6567226B2 (en) * 1998-03-03 2003-05-20 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method for designing a refractive or reflective optical system and method for designing a diffraction optical element
US20050015233A1 (en) * 2003-07-17 2005-01-20 International Business Machines Corporation Method for computing partially coherent aerial imagery
US7003758B2 (en) 2003-10-07 2006-02-21 Brion Technologies, Inc. System and method for lithography simulation
US7565219B2 (en) * 2003-12-09 2009-07-21 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus, method of determining a model parameter, device manufacturing method, and device manufactured thereby
EP1719019A2 (en) * 2004-02-03 2006-11-08 Mentor Graphics Corporation Source optimization for image fidelity and throughput
KR100982135B1 (ko) 2005-09-09 2010-09-14 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 개별 마스크 오차 모델을 사용하는 마스크 검증 방법 및시스템
US20070121090A1 (en) * 2005-11-30 2007-05-31 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US8521481B2 (en) * 2006-08-30 2013-08-27 Asml Masktools B.V. Method, program product and apparatus for modeling resist development of a lithography process
CN101681093B (zh) * 2007-06-04 2012-05-30 Asml荷兰有限公司 用于实施基于模型的光刻引导的布局设计的方法
US8570485B2 (en) * 2008-06-03 2013-10-29 Asml Netherlands B.V. Lens heating compensation systems and methods
US8806387B2 (en) * 2008-06-03 2014-08-12 Asml Netherlands B.V. Model-based process simulation systems and methods
NL2003654A (en) 2008-11-06 2010-05-10 Brion Tech Inc Methods and system for lithography calibration.
NL2003719A (en) * 2008-11-10 2010-05-11 Brion Tech Inc Delta tcc for fast sensitivity model computation.
NL2003702A (en) 2008-11-10 2010-05-11 Brion Tech Inc Pattern selection for lithographic model calibration.
WO2010059954A2 (en) * 2008-11-21 2010-05-27 Brion Technologies Inc. Fast freeform source and mask co-optimization method
JP2010169853A (ja) * 2009-01-22 2010-08-05 Sony Corp パターン補正方法、露光用マスク、露光用マスクの製造方法および半導体装置の製造方法
NL2007579A (en) * 2010-11-10 2012-05-14 Asml Netherlands Bv Pattern-dependent proximity matching/tuning including light manipulation by projection optics.
NL2007577A (en) * 2010-11-10 2012-05-14 Asml Netherlands Bv Optimization of source, mask and projection optics.
NL2007642A (en) * 2010-11-10 2012-05-14 Asml Netherlands Bv Optimization flows of source, mask and projection optics.
NL2007578A (en) * 2010-11-17 2012-05-22 Asml Netherlands Bv Pattern-independent and hybrid matching/tuning including light manipulation by projection optics.

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050088238A (ko) * 2002-12-30 2005-09-02 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 최선 공정 변수와 최적 공정 윈도우 결정 방법과 컴퓨터프로그램 및 이를 이용한 리소그래피 공정, 디바이스,리소그래피 마스크
JP2008258407A (ja) * 2007-04-05 2008-10-23 Toshiba Corp パラメータ調整方法、半導体装置製造方法およびプログラム
KR100961686B1 (ko) * 2007-08-22 2010-06-09 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 모델-기반 스캐너 튜닝을 수행하는 방법
KR101043016B1 (ko) * 2007-12-05 2011-06-21 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 리소그래피 공정 윈도우 시뮬레이션을 위한 시스템 및 방법들

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190073064A (ko) * 2017-12-18 2019-06-26 삼성전자주식회사 Opc 방법, 및 그 opc 방법을 이용한 마스크 제조방법
KR102525162B1 (ko) 2017-12-18 2023-04-24 삼성전자주식회사 Opc 방법, 및 그 opc 방법을 이용한 마스크 제조방법

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