KR102196625B1 - 매칭 절차에 의해 ic 제조 공정에 적용될 선량 보정을 결정하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제 1 프로세스의 파라미터로부터 제조를 위한 제 2 프로세스의 파라미터를 용이하게 결정하는 방법을 개시한다. 2 개의 프로세스 간의 차이를 나타내는 메트릭은 조정 레이아웃에서 두 프로세스에 대해 측정할 수 있는, 또는, 내삽/외삽 절차에 의해 두 프로세스들에 대한 레이아웃 또는 기준 데이터의 기존재 값들로부터 결정될 수 있는, 다수의 파라미터 값으로부터 컴퓨팅된다. 설계의 모든 영역에서 두 프로세스들 간의 차이에 대한 정밀 표현이 조합에 의해 제시되도록 메트릭의 수가 선택된다. 유리하게도, 메트릭은 커널 함수 및 변형 함수의 조합(compound)과 표적 설계의 합성곱(product of convolution)으로 계산된다. 기준 프로세스의 기준 물리적 모델이 결정된다. 기준 프로세스에 의해 생성된 설계의 에지에 적용될 크기 보정이 계산된다. 그런 다음 전체 또는 부분적으로 선량 보정으로 변환된다.

Description

매칭 절차에 의해 IC 제조 공정에 적용될 선량 보정을 결정하는 방법

본 발명은 특히 전자 또는 광학 리소그래피 분야에 적용된다. 다른 프로세스 중에서도, 마스크 기록 및 직접 기록에 적용된다. 또한 나노 임프린트, DSA(Directed Self Assembly), 식각, CMP(화학 기계적 폴리싱/평탄화), 어닐링, 베이킹, 계측(metrology) 등과 같은 반도체 제조 프로세스의 다른 단계에도 적용할 수 있다.

마스크 기록 또는 직접 기록의 프로세스 동안, 몇몇 요인들은 에러를 유도하고 기대되는 분해능 실현을 방해하는데 기여한다. 이러한 요소 중 일부는 전자 산란(전방 및 후방), 레지스트 확산, 레지스트 두께, 에칭, 플레어(flare), 흐림(fogging), 계측, 등이다. 해상도를 향상시키고 이러한 현상의 영향을 줄이기 위해, 근접 효과 보정(PEC), 흐림 효과 보정(FEC), 에칭 보정 등의 몇가지 기법이 있다. 이 기법들은 선량 및/또는 기하구조 보상을 통해 보정의 각각의 결과의 영향의 예측을 기반으로 한다. 따라서 보정의 품질은 현상을 예측하는 데 사용되는 모델의 품질에 따라 좌우되며 모델은 제조 프로세스마다 다르다. 높은 정밀도의 모델 및 보정을 확실히 얻을 수 있으나 높은 연산 비용을 대가로 한다.

문제는, 임의의 생산 흐름에서, 때때로 프로세스를 변경하는 것이 필요하다는 것이다. 이는 새로운 장비, 새로운 레지스트 등을 구입할 때 생길 수 있다. 대부분의 경우 이전 흐름과 동일한 거동을 유지하는 것이 바람직하다. 종래 기술에서, 이것은 프로세스 조건을 조정함으로써 달성된다. 물리적 프로세스 파라미터(에치 바이어스, 전력, 레지스트 두께, 베이킹, 등)가 변경되는데, 이는 시간이 오래 걸리고 비용이 많이 든다.

이러한 부담을 경감시키기 위한 해결책은 광 근접 효과 보정(OPC)의 맥락에서 발견되었다. 이들 해결책 중 일부는 미국 특허 제 6,033,814 호 및 제 6,463,403 호에 개시되어있다. 선행 기술의 이러한 방법의 기본 아이디어는 2개의 개별 모델, 즉, 원래 프로세스의 모델과 새 프로세스의 모델을 조정하는 것이며, 새 프로세스의 출력은 원래 프로세스의 모델의 출력과 매칭되어야 한다. 두 가지 조정을 수행한 후에는 조정된 두 가지 모델을 사용하여 원래 프로세스의 표적을 새 프로세스의 표적으로 변경해야한다. 몇 가지 계산 절차(2 개의 조정, 2 개의 시뮬레이션 및 하나의 보정)가 실행되어야 하며, 이는 여전히 성가시고 연산 부하가 크다.

본 출원의 양수인은 이미 IC 제조 프로세스의 파라미터를 결정하는 방법을 발명함으로써 이러한 종래 기술보다 개선되었다. PCT/EP2015/062334에 개시된 발명에 따르면, 크기 보정 테이블이 표적 설계의 기하구조에 적용되고, 크기 보정 테이블의 파라미터는 표적 프로세스와 기준 프로세스 간의 계측 결과의 차이의 함수로서 결정된다.

이 방법은 일 프로세스가 타 프로세스를 모방하게 하는(또는 매칭이 양방향으로 작용할 수 있기 때문에 그 역으로) 하나의 차동 모델을 구현함으로써 부하 및 컴퓨팅 작업부하를 경감시켜서, 조정 및 보정 노력을 감소시킬 수 있다. 또한, 프로세스 매칭 방법을 사용하면, 예를 들어, 사용되는 측정점이 전체 설계에 걸쳐 잘 흩어지지 않을 때 매칭 결과를 보유하기 위해, 또는, 측정들 간의 내삽 및 외삽 중 하나를 수행하기 위해, 또는, 파라미터에 선형성을 부여하기 위해, 매칭 프로세스에 제약을 부여함으로써 원하는 결과를 얻는데 있어서 보다 많은 유연성을 제공할 수 있다.

그러나, 사이징(sizing: 크기조정을 의미)은 특정 한계 내에서만 적용될 수 있으며, 즉, 프로세스 윈도우가 에지 변위와 함께 감소하기 때문에, 한계를 넘어서 크기 조정을 적용하는 것이 불가능하다.

이러한 한계를 극복하기 위해, 본 발명에 따르면, 적절한 레벨의 프로세스 윈도우를 유지하기 위해 기하구조 보정 대신에, 적어도 부분적으로, 선량 보정의 적용이 결정된다.

이 효과를 위해, 본 발명은 적어도 하나의 출력 변수를 포함하는 출력 벡터를 컴퓨터에 의해 결정하는 방법을 개시하며, 상기 출력 벡터는 반도체 집적 회로를 제조하기 위한 제 2 프로세스의 적어도 하나의 특징에 적용될 보정을 규정하며, 상기 방법은,

제 1 레이아웃의 제 1 복수의 지점에서 동일한 반도체 집적 회로를 제조하기 위한 제 1 프로세스에 대한 입력 벡터의 제 1 시리즈 값을 획득하는 단계 - 상기 입력 벡터는 적어도 하나의 입력 변수를 포함함 - 와, 상기 제 1 레이아웃 상의 동일한 제 1 복수의 지점들과 제 2 레이아웃 상의 제 2 복수의 지점들 중 하나에서 상기 제 2 프로세스에 대한 입력 벡터의 적어도 하나의 구성요소의 제 2 시리즈 값을 획득하는 단계와, 적어도 하나의 상태 변수를 포함하는 상태 벡터의 값들을 결정하는 단계 - 상기 상태 벡터는 상기 입력 벡터의 상기 제 1 및 제 2 시리즈 값들 간의 차이들의 상태를 나타냄 - 와, 상기 상태 벡터의 일련의 값들에 대한 출력 벡터를 직접 계산에 의해 획득하는 단계 - 상기 출력 벡터는 에지 변위를 포함 함 - 를 포함하며, 상기 방법은 상기 제 1 프로세스의 특징에 적용될 제 2 선량 보정을 상기 에지 변위로부터 결정하는 단계를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 특징은 제 1 선량 보정이다.

유리하게도, 상기 에지 변위는 상기 제 2 선량 보정에 의해 완전히 대체된다.

유리하게도, 상기 에지 변위는 부분적으로 상기 제 2 선량 보정의 일부분에 의해 부분적으로만 대체된다.

유리하게도, 상기 제 1 프로세스의 적어도 하나의 특징에 적용될 제 2 선량 보정을 상기 에지 변위로부터 결정하는 단계는 상기 제 1 프로세스의 기준 물리적 모델에 기초한다.

유리하게도, 상기 방법은 상기 제 1 프로세스의 적어도 하나의 특징에 적용될 제 2 선량 보정을 상기 에지 변위로부터 결정하기 전에, 상기 표적 설계의 윤곽을 분열시키는 단계를 더 포함한다.

유리하게도, 표적 설계의 윤곽을 분열하는 것은 제 2 차원이 2α보다 작거나 같은 경우에 제 1 차원에서만 수행되며, α는 전방 산란 효과를 나타내는 기준 물리적 모델의 파라미터다.

유리하게도, 상기 제 1 프로세스는 가상 프로세스이고, 상기 가상 프로세스는 입력 레이아웃과 동일한 출력 레이아웃을 생성한다.

유리하게도, 상기 입력 벡터는 입력 변수로서 상기 집적 회로의 입력 설계의 CD 및 간격 중 적어도 하나를 포함한다.

유리하게도, 상기 제 1 레이아웃은 조정 레이아웃(calibration layout)이다.

유리하게도, 상기 제 1 프로세스는 기준 프로세스다.

유리하게도, 상기 상태 벡터의 일련의 값들은 상기 입력 벡터의 제 1 시리즈 및 제 2 시리즈의 값을 사용하여 내삽 및 외삽 절차 중 적어도 하나의 출력에서 계산된다.

유리하게도, 상기 제 1 및 제 2 프로세스가 사용될 값들의 도메인 상에서 파라미터 벡터의 적어도 하나의 구성요소에 대한 판별력(discriminatory power)에 기초하여 제 1 상태 변수가 선택된다.

유리하게도, 규정된 컴퓨팅 부하 예산 내에서 조합된 판별력을 증가시키기 위해 적어도 제 2 상태 변수가 상기 제 1 상태 변수에 부가된다.

유리하게도, 상기 상태 벡터는 CD, 간격 및 밀도 중 적어도 하나를 나타내는 상태 변수를 포함한다.

반도체 집적 회로를 제조하기 위한 제 2 프로세스의 적어도 제 2 파라미터에 적용될 일련의 보정을 결정하기 위한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 비-일시적 기록 매체를 또한 개시하며, 상기 컴퓨터 프로그램은, 제 1 레이아웃의 제 1 복수의 지점에서 동일한 반도체 집적 회로를 제조하기 위한 제 1 프로세스에 대한 입력 벡터의 제 1 시리즈 값을 획득하는 단계 - 상기 입력 벡터는 적어도 하나의 입력 변수를 포함함 - 와, 상기 제 1 레이아웃 상의 동일한 제 1 복수의 지점들과 제 2 레이아웃 상의 제 2 복수의 지점들 중 하나에서 상기 제 2 프로세스에 대한 입력 벡터의 적어도 하나의 구성요소의 제 2 시리즈 값을 획득하는 단계와, 적어도 하나의 상태 변수를 포함하는 상태 벡터의 값들을 결정하는 단계 - 상기 상태 벡터는 상기 입력 벡터의 상기 제 1 및 제 2 시리즈 값들 간의 차이들의 상태를 나타냄 - 와, 상기 상태 벡터의 일련의 값들에 대한 출력 벡터를 직접 계산에 의해 획득하는 단계(450a) - 상기 출력 벡터는 에지 변위를 포함 함 - 를 수행하도록 구성되는 컴퓨터 코드 명령어를 포함하고, 상기 컴퓨터 코드 명령어는 상기 제 1 프로세스의 적어도 하나의 특징에 적용될 제 2 선량 보정을 상기 에지 변위로부터 결정하도록 또한 구성되고, 상기 적어도 하나의 특징은 제 1 선량 보정이다.

발명은 발명에 따른 컴퓨터 프로그램의 적어도 하나의 출력을 이용하도록 구성된 반도체 제조 장비를 또한 개시하며, 상기 반도체 제조 장비는 반도체 웨이퍼 상에 직접 기록, 마스크 판에 기록, 반도체 웨이퍼의 에칭, 화학적 또는 기계적 평탄화, 또는 베이킹, 반도체 웨이퍼 어닐링, 및 마스크 또는 반도체 표면의 검사 중 하나를 수행하도록 구성된다.

다수의 애플리케이션에 있어서, 기하학적 레이아웃은 변경되어서는 안된다; 본 발명 덕분에, 그럼에도 불구하고, 기준 프로세스와 프로세스의 매칭은 선량 보정만을 사용하여 수행될 수 있다. 다수의 다른 용도에 있어서, 선량 및 기하학적 보정의 조합을 행할 수 있는 것이 또한 본 발명의 이점이다.

또한, 이상적인 기준 프로세스를 사용할 수도 있다: 이상적인 프로세스는 입력 레이아웃과 동일한 표적 레이아웃을 생성하는 프로세스이다. 본 발명의 방법은 표적 레이아웃을 생성하기 위해 입력 레이아웃의 기하학적 구조에 적용될 보정을 직접 생성한다.

다양한 실시예 및 다음 첨부 도면의 설명으로부터 본 발명이 잘 이해될 것이고 그 다양한 특징 및 장점이 명백해질 것이다:
도 1은 크기 보정 테이블을 사용하는 종래 기술의 프로세스 매칭 방법을 도시한다.
도 2는 종래 기술에서 제 2 프로세스를 제 1 프로세스에 매칭시키는 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 3a 및도 3b는 종래 기술의 매칭 방법의 몇 가지 제한사항을 도시한다.
도 4a, 4b, 4c 및 4d는 본 발명의 변형예의 다수의 실시예에서 선량 보정을 사용하는 프로세스 매칭 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 두 가지 실시예에서의 본 발명의 방법의 분열 단계(fracturing step)를 나타낸다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 다수의 실시예에서 다운 스케일링 인자 및 업 스케일링 인자를 각각 사용하는 프로세스 분해능에 대한 본 발명의 선량 보정 방법의 영향을 도시한다.
도 7a 및 7b는 종래 기술의 기하 구조 매칭 프로세스와 본 발명에 따른 선량 매칭 프로세스 간의 비교를 개략적으로 도시한다.

도 1은 크기 보정 테이블을 사용하는 종래 기술의 프로세스 매칭 방법을 도시한다.

표적 디자인(101)은 소스 디자인의 기하학적 구조가 102 인 제 1 프로세스를 사용하여 마스크 또는 웨이퍼 상에 임프린트될 수 있는 반면, 제 2 프로세스의 경우 소스 디자인의 기하 구조가 103이 될 것이다. 제 1 프로세스를 제 2 프로세스에 의해 대체하기 위해 해결되어야 할 문제점은 제 2 프로세스를 사용하여 표적 디자인(101)을 획득하기 위해 소스 디자인(102)에 적용될 기하구조 보정을 결정하는 것이다.

이러한 결과를 얻기 위한 종래 기술의 차동 방법은 본 출원의 양수인에게 양도된 PCT/EP2015/062334에 개시되어있다.

아래 설명에서 더 자세히 설명되는 바와 같이, 도 2와 관련하여, 사이징 테이블은 하나 이상의 기준 설계에 기초하여 조정되고, 계측을 이용하여 입력 파라미터들(가령, CD, 간격(space) 또는 밀도) 및 에지 변위와 같은 출력 파라미터 사이의 테이블 내 관계를 구축할 수 있다.

도 2는 종래 기술에서 제 2 프로세스를 제 1 프로세스에 매칭시키는 방법의 흐름도를 나타낸다.

종래 기술의 이 방법에서, 이 기법은 양 프로세스로부터의 측정치를 사용하고, 그 후, 하나의 프로세스가 다른 프로세스를 모방하게 하는 차동 모델을 조정하는 것으로 구성된다. 이 접근법에서는 계측 결과 이외에 매칭되는 프로세스에서 다른 정보가 필요하지 않다. 이 접근법은 어떤 추가 노력없이, 두 프로세스가 단일 모델을 사용하여 서로를 매칭시킬 수 있는 이점을 또한 제공한다.

제 1 단계(210)는, 매칭될 프로세스(220, 230)가 사용되고 있는 설계의 지배적인 특징에 의존할 수 있는 조정 레이아웃(calibration layout)을 정의하는 것이다. 예를 들어, 프로세스가 조밀한 선으로 맨해튼 설계를 재현하는 데 주로 사용되는 경우, 조정 레이아웃에는 조밀한 선들이 포함되어야 한다. 프로세스가 주로 조밀하거나 흩어진 자유 형식 설계에 사용되는 경우도 마찬가지다. 선택적으로, 조정 레이아웃을 규정할 필요가 없다. 표적 설계에 매칭되도록 두 프로세스를 실행하는 시뮬레이션 또는 계측 결과를 이용하는 것이 가능하다.

단계(240)에서, 본 방법은 두 프로세스(220, 230)의 결과(250, 260)에 대한 차동 모델의 조정을 수행한다.

결과적인 모델은 상이한 유형의 프로세스 매칭 전략을 사용하여 교정 흐름(270)에 적용될 수 있다.

반도체 IC를 제조하는 프로세스는 제조 단계 및 표적 디자인의 유형에 따라 다소간 중요한 변수의 수를 특징으로 한다. 프로세스 효과를 모델링할 때, 임계 치수(CD), 간격(Space), 에지(Edge), 밀도(Density)와 같은 일부 변수가 공간 영역에서 선택된다. 일부는 전자선 선량 도메인(예: 레지스트 임계 값) 내에서 선택된다. 윤곽선의 거칠기가, 특히 자유로운 디자인이 프로세스 사용 분야에 있는 경우에, 또한 사용될 수 있다.

따라서, 벡터의 함수가 되도록 출력 변수를 나타내는 것이 유리할 수 있다. 이 벡터는 사용되어야 할 변수를 구성 요소로 가지므로, 사용 분야 전반에서 프로세스 간 차이가 잘 표현된다. 변수 중 일부는 모델 상태(예: CD, 간격, 밀도)를 정의한다. 이러한 변수는 "상태 변수" 또는 메트릭으로 명명될 수 있으며 "상태 벡터"를 규정할 것이다. 일부 다른 변수는 모델의 차동 출력을 정의한다(에지 변위, 선량 편차, 두 가지의 조합, 등...). 이 변수는 "출력 변수"로 명명되며 "출력 벡터"를 정의한다.

차동 모델은 "입력 변수"를 정의하고 "입력 벡터"로 그룹화될 수 있는 조정 레이아웃상의 측정치로부터 유리하게 조정될 수 있다. 입력 변수는 CD, 간격 또는 윤곽 거칠기(즉, 라인 에지 거칠기(LER) 또는 선폭 거칠기(LWR) 또는 라인 단부 단축(LES), 코너 라운딩, 등)와 같은 다른 파라미터일 수도 있다. 측정은 사용 분야를 포괄할 만큼 충분히 높은 개수의 지점에서 이루어져야 하며 지점의 위치는 하위 레이아웃의 다양성을 대표해야 한다. 그러나, 본 발명은 지루하고 값 비싼 조정 레이아웃 단계를 사용하지 않고도 수행될 수 있다.

조정 레이아웃을 사용할 때, 입력 벡터(250)의 제 1 시리즈 값은 프로세스 I(220)을 적용하여 다수의 계측 지점에서 측정되고, 파라미터(260)의 제 2 시리즈 값은 프로세스 II(230)를 적용하여 동일 계측 지점에서 측정된다. 통상적으로, 계측 지점의 수는 1000 단위 정도이다.

이 방법에 따르면, 사용 분야 전반에 걸친 두 프로세스의 입력 변수의 차이 상태를 가능한한 나타내도록 선택되는 상태 변수 또는 "메트릭"을 정의하는 것이 바람직하다. 유리하게는, 메트릭은 또한 벡터에 의해 표현될 것이다. 상태 벡터는 첫 번째 구성 요소(예: CD)를 선택하고, 모델을 테스트한 다음, 두 번째 모델을 추가하고, 세 번째 모델을 추가(예: 간격 및 밀도)하고, 등등하여 실험적으로 구성할 수 있고, 컴퓨팅 부하가 기규정된 값에 도달할 때 프로세스를 종료한다.

다양한 메트릭이 사용될 수 있다(예를 들어, 간격, CD, 밀도). 라인의 구성에서, PCT/EP2015/062334에 더욱 상세하게 규정된 예를 살펴보면, 공간 메트릭이 라인 사이의 틈새 거리를 측정하고, CD 메트릭은 선폭을 측정하며(또는 레지스트의 톤에 따라 그 역도 가능), 밀도 메트릭은 디자인의 전체 표면에 대한 선의 표면 비를 측정할 것이다. 따라서, 이 세 가지 요소 중 둘 이상의 메트릭을 조합하면 디자인에서 다양한 패턴의 특수성을 더 잘 포착할 수 있다.

실제로, CD, 간격 및 밀도는 대표적인 모델을 조정할 수 있는 프로세스를 특징 짓기 위해 가장 자주 사용되는 입력 변수이다.

프로세스로부터 본 표적 디자인의 상태 변수의 다수의 가능한 표현 중에서, "커널"의 기하학적 개념을 이용하는 것들은 이 개념이 한 세트의 패턴과 관련하여 규정하는데 사용될 수 있기 때문에 소정의 장점을 가져온다.

특히 유리한 특정 커널 기능이 본 출원의 출원인에게 공동 양도된 PCT/EP2015/062301에 개시되었다. 이 출원에는 커널 기능 및 변형 기능의 화합물에 의한 디자인의 시야 영역에 컨볼 루션(convolution)을 사용하는 것이 개시되어 있으며, 상기 변형 기능은 시야각 및 시프트 각에 의존한다. 컨볼 루션(convolution) 기능을 사용하면 계산 부하를 크게 줄일 수 있다.

메트릭의 이러한 산출의 출력에서, 입력 변수와 출력 변수 사이의 관계의 모델이 결정될 수 있다. 이 모델은 테이블로 변환될 수 있는데, 이는 컴퓨터를 사용하는 것이 더 효율적이다.

다음으로, 본 발명의 차동 모델에 의해 결정된 출력 벡터가 프로세스 Ⅱ의 데이터 준비 파일을 도출하기 위해 프로세스 Ⅰ의 데이터 준비 파일에 적용되는 단계(270)가 적용된다.

이 방법의 상이한 변형예가 사이징 테이블을 얻는 데 유리할 수 있다.

예를 들어, 제 1 변형예에서, 조정 레이아웃의 사용은 번거롭고 비용이 많이들 수 있다. 대신, 이 방법의 변형에서, 두 가지 상이한 레이아웃으로부터 얻은 기존의 계측 결과를 사용하는 것이 유리할 수 있다.

그 다음, 다른 레이아웃의 계측점 세트에서 레이아웃들 중 일 레이아웃의 계측 결과 중 하나의 결과의 계산이 수행된다. 바람직하게는, 이 단계는 내삽과 외삽의 조합이다. 이 내삽/외삽 단계는 선형 일 수도 있고 또는, 레이아웃의 차이를 고려하여 선택된 다른 함수를 사용할 수도 있다. 이 단계는 매칭의 정밀도를 떨어뜨리고 수정되어야 할 인위적인 요소(artifacts)를 야기할 수 있다. 예를 들어, 디자인의 하위 파트의 크기에 따라 상이한 사이징 인자가 보정으로 적용될 수 있다. 선택적으로, 내삽/외삽 단계는 상태 벡터에 적용될 수 있다.

그 다음, 상술한 바와 같이 메트릭 벡터의 사용을 포함하는 차동 모델 조정의 단계가 적용된다. 그런 다음, 프로세스 I의 데이터 준비 파일의 보정 단계가 전술한 바와 같이 프로세스 II의 파라미터를 얻기 위해 적용된다.

이 변형의 이점 중 하나는 매칭되어야 하는 2 개의 프로세스에 관한 기밀 데이터에 액세스할 필요없이 차동 모델의 조정이 가능하다는 것이다.

제 2 변형예에서, 2개의 기준 입력 데이터 세트 및 내삽/외삽 방법을 사용하는 프로세스 매칭 방법을 사용할 수 있다.

이것은 레이아웃 대신에, 계측 결과가 아닐 수도 있는 매칭되어야 할 2개의 프로세스로부터의 데이터를 입력으로 사용한다는 점을 제외하곤 이전 변형예와 크게 다르지 않다. 예를 들어, 입력 데이터는 기존 모델에서 시뮬레이션된 데이터 세트일 수 있다. 또한 CD 대 피치 커브의 경계치와 같은 선형성 요건이 또한 존재할 수 있다.

내삽/외삽 단계는, 2개의 상이한 레이아웃의 계측 결과 대신에, 프로세스 I 및 프로세스 II의 입력 데이터간에 수행된다. 보정 단계가 또한 적용될 수 있다.

앞선 실시예의 디자인 보정 단계 및 차동 모델 조정 단계가 전술한 바와 동일한 방식으로 수행된다.

제 3 변형예에서, 프로세스 I에 대한 계측 결과를 얻기 위해 조정 레이아웃이 사용되고, 프로세스 II의 기준 데이터가 사용된다.

차동 보정 단계 및 설계 보정 단계는 전술한 바와 동일한 방식으로 적용된다.

제 4 변형예에서는, 프로세스 I 및 프로세스 II에 대한 계측 결과를 얻기 위해 조정 레이아웃이 사용된다.

그 다음, 2 개의 상이한 모델이 프로세스 I 및 프로세스 II에 대해 조정되거나, 또는 기존의 조정 데이터가 재사용될 수 있고, 차동 모델이, 계측 결과 대신 두 프로세스의 조정 모델 출력에 적용되는 메트릭 벡터를 이용하여, 두 모델의 조정 결과로부터 조정될 수 있다.

이러한 차동 모델 교정의 모든 변형예에서, 프로세스 I는 이상적인 또는 완벽한 프로세스, 즉 입력 레이아웃과 동일한 표적 또는 출력 레이아웃을 항상 생성하는 프로세스일 수 있다.

도 2의 실시예에서, 계측 결과 I(250)은 표적 레이아웃의 모든 지점에서 0nm의 에러로서 정의된다. 따라서 계측 데이터는 가상(virtual)이다.

기준 이상 프로세스의 결과들을 매칭시키기 위해 실제 프로세스에 적용될 보정을 연산하도록 차동 모델 또는 사이징 테이블을 이용하는 장점은, 입력 레이아웃에 적용될 기하학적 보정이 연산의 출력에서 직접 결정된다는 점이다. 이것은 정의된 공차 내에서 최적의 솔루션을 찾기 위해 일반적으로 사용되는 표준 시뮬레이션 접근 방식과는 대조적이다. 이러한 솔루션에서, 규정된 입력 레이아웃의 레지스트에서 임프린트를 결정하는 데 사용되는 모델을 반전시켜서, 표적 레이아웃을 레지스트에 임프린트하기 위해 후자에 적용될 기하학적 보정을 찾아야한다. 실용적인 측면에서, 이 모델들은 일반적으로 역전이 가능하지 않기 때문에(not invertible), 공차 내에서 하나가 발견될 때까지 모든 해를 계산함으로써 부트 스트랩 방법을 적용할 필요가 있다. 이는 이 방법에 이상적인 기준 프로세스를 적용할 때 더 이상 필요하지 않은 컴퓨터 집약적이고 길고 지루한 프로세스이다.

이 방법은 CD, 간격 및 밀도 메트릭이 정의될 수 있는 표적 윤곽의 정해진 지점에 적용될 변위를 제공한다는 점에 또한 유의해야한다. 이는 모델이 표적 윤곽의 모든 지점에(심지어 위 메트릭들이 규정되지 않은 지점에도) 적용될 선량을 계산하는 시뮬레이션 접근법에 의한 고전적인 계산과는 대조적이다.

도 3a 및 도 3b는 종래 기술의 매칭 방법의 몇 가지 제한사항을 도시한다.

전술한 방법의 출력에서 결정된 크기 보정은 보정이 단거리 영역에 있고 후방 산란(또는 장거리) 효과의 변화가 무시될 수 있는 한(즉, 예를 들어 1보다 낮은 장거리 밀도) 유효하다. 또한 크기 조정할 패턴이 3α보다 높은 CD를 갖는 경우 크기 보정이 보다 강력해지며, 여기서 α는 단열 프로세스의 물리적 모델을 나타내는 점 분산 함수(PSF)의 단거리 파라미터이다.

도 3a에서, 네거티브 사이징 절차, 즉 표적 프로세스에 의해 임프린트된 패턴의 크기가 기준 프로세스의 크기보다 작은 사이징 절차가 도시되어 있다.

도 3b에서, 포지티브 사이징 절차, 즉 표적 프로세스에 의해 임프린트된 패턴의 크기가 기준 프로세스의 것보다 큰 사이징 절차가 도시되어있다.

단지 예로서, -20 nm와 0 사이 및 0과 +20 nm 사이의 크기 보정이 각각 두 도면에 도시되어있다. 표적 CD의 범위는 50 ~ 1000 nm 사이다. 밀도는 0과 0.83 사이에서 다양하다. 위에서 설명한 유효 한계를 기반으로, 최대 크기 보정을 정의하는 규정된 표적 CD의 최대 밀도 조합은, α = 30(전방 산란 폭, FW), β = 9000(후방 산란 빔의 폭, BW), η = 0,83(FW 빔 및 BW 빔의 강도 비) 및 에지 당 0.8nm의 보정 프로세스 공차(CD 당 1.6 nm)로 설정된 파라미터들을 가진 두 개의 가우시안을 가진 고전적인 PSF를 사용하여 결정된다.

동일한 쉐이드(310a, 310b)를 갖는 표면은 크기 보정의 최대 진폭이 가능한(이 경우 20nm) 표적 CD와 밀도의 조합을 정의한다. 크기 보정의 최대 진폭의 값은 표면(310a, 310b)에서 백색 표면으로 갈수록 20nm에서 0으로 감소한다. 흰색 표면에서는 프로세스 매칭이 불가능한다.

도 3a에서, 네거티브 사이징의 경우, 100 nm보다 낮은 표적 CD에 대해, 최대 사이징의 값은 급격히 감소하고, 0,6보다 높은 밀도에 대해서는 훨씬 더 감소한다는 것을 알 수 있다.

도 3b에서, 포지티브 사이징의 경우, 동일한 유형의 제약이 있음을 알 수 있다.

따라서, 기하학적 사이징 절차는 고밀도 패턴의 미세한 기하 구조에 대한 유효 범위가 좁다. 본 발명은 종래 기술의 이러한 제한을 극복한다.

도 4a, 도 4b, 도 4c 및 도 4d는 본 발명의 변형예의 많은 실시예에서 선량 보정을 이용하는 프로세스 매칭 방법의 흐름도를 나타낸다.

먼저, 본 발명에 따른 선량 매칭 프로세스의 일반적인 흐름도를 기술한다.

단계(410a)에서, 기준 프로세스로부터의 선량 보정과 매칭될 표적 설계가 본 발명의 방법에 입력된다.

단계(420a)에서, 도 5와 관련하여 이하에서 설명되는 바와 같이, 표적 디자인의 윤곽이 분열된다. 선택적으로, 그 윤곽만이 아니라 전체 표적 디자인이 동시에 또한 분열될 수 있다.

단계(430a)에서, 표적 프로세스(프로세스 II)에서 적용될 선량 보정(D₀)이 본 발명의 방법에서 입력된다.

단계(440a)에서, 표적 프로세스의 기준 물리적 모델이 본 발명의 방법에서 입력된다. 기준 모델은 임의의 PSF일 수 있다. 표준 PSF는 두 개의 가우시안으로 구성되어 있다. 하나는 전방 산란 효과(단거리)를 모델링하고 다른 하나는 후방 산란 효과(장거리)를 모델링하는 것이다. PSF는 다른 함수들, 가령, Voigt 함수, 또는 이들의 근사치(예를 들어, Lorentz 함수와 Gauss 함수의 조합을 포함하는) 또는, 다른 유형의 함수들에 기초할 수 있으며, 최적 맞춤이 보정 절차에 의해 결정된다. 기준 프로세스의 기준 모델은 프로세스 II의 선량 보정을 에지 변위로 변환하는 테이블을 생성할 수 있게 한다. 이러한 테이블의 변환은 에지 변위 또는 바이어스를, 이러한 변위 또는 바이어스를 얻기 위해, 선량 보정으로 변환하는 것을 허용한다. 기준 물리적 모델은 표적 프로세스에 적용되는 기본 선량 보정이 (단계(430a)의 출력에서 결정된) D0 인 좌표 X, Y를 사용하여 샷에 적용할 인수 K의 값 테이블로 나타낼 수 있다. K의 계산은 아래 도 4c와 관련한 설명에서 보다 상세히 설명된다.

단계(450a)에서, 차동 모델(또는 크기 보정 테이블 또는 바이어스 테이블)이 상기 도 2와 관련하여 논의된 방법의 변형예 중 하나를 사용하여 계산된다.

단계(460a)에서, 표적 디자인(도 3a 및 도 3b와 관련하여 상기 참조)의 밀도를 고려하여 규정된 표적 최대 양의 기하구조 보정에 기초하여, 적용될 선량/기하구조 보정의 비율 R이 연산된다. 예를 들어, 정의된 밀도에서 표적 CD에 대한 20 nm의 크기 보정이 사용된다. 그 후, 적용될 나머지 크기 보정이 계산되고, 비율(R)은 총 보정(즉, 총 에지 변위)에 대한 선량에 의해 적용된 보정의 비율로서 계산된다. R의 계산은 도 4d와 관련한 아래 설명에서 더 논의된다.

그 다음, 적용될 선량 및 기하학적 보정이 단계(470a)에서 계산된다.

도 4b는 기하학적 보정을 사용하여 프로세스 II를 프로세스 I에 매칭시키기 위한 차동 모델의 조정(411b) 시에, 표적 프로세스(프로세스 II)의 물리적 모델을 조정(422b)하는 실시예를 나타낸다. Process II의 계측 결과(413b)는 두 가지 조정에 사용되는 반면, Process I의 계측 결과(412b)는 차동 기하구조 모델을 조정하는 데에만 사용된다. 결과적인 차동 모델(414b) 및 조정들로부터 얻어진 표적 프로세스(423b)의 물리적 모델은 이후 선량/기하학적 보정 단계(470a)에서 즉시 사용될 수 있다. 모델은 바이어스 및 선량 보정 값의 표 형태 일 수 있다. 공동으로 계산되는 대신, 모델들은 상이한 계측 결과에 대해 개별적으로 계산될 수 있다. 또는 표적 프로세스가 잘 맞는 실제 모델을 가지고 있다면, 이 모델은 사전 조정없이 사용될 수 있다.

도 4c는 선량(dose)만을 사용하는 본 발명에 따른 프로세스 매칭 방법을 도시한다.

선량 보정은 보정 전 가장자리에서 선량 대비 보정 후 디자인 가장자리에서의 선량의 비율인 인수 K를 사용하여 계산된다. 에지에서 적용될 총 선량은 표적 프로세스의 물리적 모델로부터 선량 보정 D0의 값 곱하기 (1 + K) 다.

그러나, 본 발명에 따른 프로세스 매칭 방법이 또한 기하학적 보정 및 선량 보정을 조합할 수도 있다. 본 발명의 이러한 실시예가 도 4d에 도시되어있다. 두 가지 보정의 비율이 파라미터 R로 정의된다.

R = 1 인 경우 매칭은 선량에만 적용된다. 0 <R <1 인 경우, 보정의 비율 R은 먼저 도 4c의 방법을 사용하여 적용한 다음, 획득될 전체 바이어스와 (1-R)을 곱한 추가 사이징을 얻기 위해 기하 보정이 적용된다.

R은 프로세스 윈도우를 임계 값보다 우수한 값으로 유지하도록 선택될 수 있다. 프로세스 윈도우의 측정은 정규화된 이미지 로그 경사(NILS)이다. 아래 도 7a 및 7b의 설명을 참조할 수 있다. 일부 바람직한 실시예에서, R은 NILS 지수를 2보다 큰 값으로 유지하도록 선택될 것이다. R에 대한 상이한 값들이 표적 디자인의 상이한 영역들에 대해 선택될 수 있다. 예를 들어, 표적 디자인의 조밀도가 낮은 영역보다 표적 디자인의 밀도가 높은 영역에 대해 선량 매칭의 더 높은 비율(즉, R에 대한 더 높은 값)이 선택될 수 있다. 이는 프로세스 매칭이 기하학적 매칭에 더 의존하는 경우 프로세스 창 또는 NILS 지수의 저하가 이러한 조밀 영역에서 더 높을 것이기 때문이다. 일부 실시예에서, R은 밀도의 차이로 인해 필요하다면 샷 단위로 변화될 수 있다.

도 5a 및 5b는 본 발명의 두 가지 실시예에서의 본 발명의 방법의 분열 단계를 나타낸다.

α는 전방 산란 효과의 범위를 정의하는 PSF의 파라미터일 때, 디자인 파손으로 인한 샷의 폭이 2α보다 커야한다는 것이 당분야의 규칙이다. 따라서 도 5b에서와 같이 디자인 윤곽 상의 패턴이 5α보다 넓으면 각각 2α의 폭을 가진 적어도 2개의 샷에서 분열이 이루어져야 한다. 반대로, 윤곽선의 폭이 도 5a에서처럼 5α보다 작으면 윤곽선의 폭이 아니라 길이에 따라 분열되어야한다.

그런 다음 매칭 과정을 각 샷에 적용할 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다수의 실시예에서 다운 스케일링 팩터 및 업 스케일링 팩터를 각각 사용하는, 프로세스 분해능에 대한 본 발명의 선량 보정 방법의 영향을 도시한다.

도면에서, 순수한 선량 보정을 사용하여 네거티브 보정(도 6a) 및 포지티브 보정(도 6b)의 경우에, 프로세스 매칭의 유효 영역은 도 3a 및 3b와 비교할 때 증가하고, 여기서 기하학적 수정만 적용되어 있다. 이 차이는 도 6a(각각 6b)가 도 3a(각각 3b)와 비교되는 경우에 보다 큰 크기의 영역(610a)(각각 610b)에 의해 측정된다.

도 7a 및 도 7b는 종래 기술의 기하 구조 매칭 프로세스와 본 발명에 따른 선량 매칭 프로세스 간의 비교를 개략적으로 도시한다.

이러한 2개의 도면은 가로 좌표(nm 단위), 레지스트 임계치(710) 및 세로 좌표의 노광량(720)에 임프린트되는 디자인의 치수를 갖는 그래프를 나타낸다. 패턴의 원래의 폭(730)은 레지스트 레벨(740)에서 수신된 선량에 의해 인쇄된 패턴의 폭(750)으로 변환된다.

NILS 색인은 다음 공식으로 정의된다.

NILS = w · 1/임계 값 · (d(선량))/dx

여기서,

"w"는 공칭 패턴의 폭(730)이고,

"선량(Dose)"은 레지스트 레벨에서 수신된 선량(740)이며,

"임계 값"은 레지스트 임계 값(710)이다.

도 7a는 기하구조만의 프로세스 매칭을 적용하는 경우를 나타낸다. 도 7b는 선량(dose)만의 프로세스 매칭이 적용되는 경우를 나타낸다. 단지 예시로서, 도면에서, 프로세스 윈도우(임계 레벨에서 수신된 선량의 기울기)가 첫번째 경우보다 두번째 경우에 더 높다는 것을 도면에서 알 수 있다: 선량 매칭 프로세스의 NILS 지수(도 7b)는 2.64 인 반면, 기하구조 매칭 프로세스의 NILS 지수(도 7a)는 2.03이다.

본 발명의 방법은 다음과 같이, 차동 모델을 사용하는 프로세스 매칭이 흥미를 끄는 많은 사용 예에서 사용될 수 있다:

- 반도체 웨이퍼 상의 전자빔 직접 기록 또는 광학 투영 리소그래피: 본 발명의 방법은 상이한 레지스트 또는 새로운 기계와 같은 제조의 변화를 흡수하고 원래의 프로세스와 동일한 결과를 웨이퍼에 제공하는데 사용될 수 있고;

- 마스크 기록: 본 발명의 방법은 상이한 흐름으로부터 동일한 인쇄 마스크를 제공할 수 있는 마스크 기록 흐름의 변화를 흡수하는데 사용될 수 있다; 마스크 기입 단계에서의 웨이퍼 영향을 고려할 수 있다.

- 검사: 때로는 계측 표준과 관련하여 정확성보다 일관성을 유지하는 것이 더 중요한다. 본 발명의 프로세스 매칭을 사용하는 것은 상이한 계측 시스템이 동등한 결과를 제공하도록 조정될 수 있게 한다;

- 예를 들어 에칭, CMP 어닐링과 같은 반도체 제조 프로세스의 다른 단계들.

본 명세서에 개시된 실시예는 본 발명의 일부 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이다. 이들은 첨부된 청구 범위에 의해 한정되는 상기 발명의 범위를 어떤 식 으로든 제한하지 않는다.

Claims (16)

1. 적어도 하나의 출력 변수를 포함하는 출력 벡터를 컴퓨터에 의해 결정하는 방법으로서, 상기 출력 벡터는 반도체 집적 회로를 제조하기 위한 제 2 프로세스의 적어도 하나의 특징에 적용될 보정을 규정하며, 상기 방법은,
   제 1 레이아웃의 제 1 복수의 지점에서 동일한 반도체 집적 회로를 제조하기 위한 제 1 프로세스에 대한 입력 벡터의 제 1 시리즈 값을 획득하는 단계(412b) - 상기 입력 벡터는 적어도 하나의 입력 변수를 포함함 - 와,
   상기 제 1 레이아웃 상의 동일한 제 1 복수의 지점들과 제 2 레이아웃 상의 제 2 복수의 지점들 중 하나에서 상기 제 2 프로세스에 대한 입력 벡터의 적어도 하나의 구성요소의 제 2 시리즈 값을 획득하는 단계(413b)와,
   적어도 하나의 상태 변수를 포함하는 상태 벡터의 값들을 결정하는 단계(413b) - 상기 상태 벡터는 상기 입력 벡터의 상기 제 1 및 제 2 시리즈 값들 간의 차이들의 상태를 나타냄 - 와,
   상기 상태 벡터의 일련의 값들에 대한 출력 벡터를 직접 계산에 의해 획득하는 단계(450a) - 상기 출력 벡터는 에지 변위를 포함 함 - 를 포함하며,
   상기 방법은 상기 제 1 프로세스의 특징에 적용될 제 2 선량 보정을 상기 에지 변위로부터 결정하는 단계(440a, 460a)를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 특징은 제 1 선량 보정(430a)인, 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 에지 변위는 상기 제 2 선량 보정에 의해 완전히 대체되는 것을 특징으로하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 에지 변위는 부분적으로 상기 제 2 선량 보정의 일부분에 의해 부분적으로만 대체되는 것을 특징으로하는 방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 프로세스의 적어도 하나의 특징에 적용될 제 2 선량 보정을 상기 에지 변위로부터 결정하는 단계는 상기 제 1 프로세스의 기준 물리적 모델에 기초하는, 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 프로세스의 적어도 하나의 특징에 적용될 제 2 선량 보정을 상기 에지 변위로부터 결정하기 전에, 표적 설계의 윤곽을 분열시키는 단계를 더 포함하는 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 표적 설계의 윤곽을 분열하는 것은 제 2 차원이 2α보다 작거나 같은 경우에 제 1 차원에서만 수행되며, α는 전방 산란 효과를 나타내는 기준 물리적 모델의 파라미터인, 방법.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 프로세스는 가상 프로세스이고, 상기 가상 프로세스는 입력 레이아웃과 동일한 출력 레이아웃을 생성하는, 방법.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 입력 벡터는 입력 변수로서 상기 집적 회로의 입력 설계의 CD 및 간격(space) 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 레이아웃은 조정 레이아웃(calibration layout)인, 방법.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 프로세스는 기준 프로세스인, 방법.
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 상태 벡터의 일련의 값들은 상기 입력 벡터의 제 1 시리즈 및 제 2 시리즈의 값을 사용하여 내삽 및 외삽 절차 중 적어도 하나의 출력에서 계산되는 방법.
12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 프로세스가 사용될 값들의 도메인 상에서 파라미터 벡터의 적어도 하나의 구성요소에 대한 판별력(discriminatory power)에 기초하여 제 1 상태 변수가 선택되는 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 규정된 컴퓨팅 부하 예산 내에서 조합된 판별력을 증가시키기 위해 적어도 제 2 상태 변수가 상기 제 1 상태 변수에 부가되는 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 상태 벡터는 CD, 간격 및 밀도 중 적어도 하나를 나타내는 상태 변수를 포함하는 방법.
15. 반도체 집적 회로를 제조하기 위한 제 2 프로세스의 적어도 제 2 파라미터에 적용될 일련의 보정을 결정하기 위한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 비-일시적 기록 매체에 있어서, 상기 컴퓨터 프로그램은,
    제 1 레이아웃의 제 1 복수의 지점에서 동일한 반도체 집적 회로를 제조하기 위한 제 1 프로세스에 대한 입력 벡터의 제 1 시리즈 값을 획득하는 단계 - 상기 입력 벡터는 적어도 하나의 입력 변수를 포함함 - 와,
    상기 제 1 레이아웃 상의 동일한 제 1 복수의 지점들과 제 2 레이아웃 상의 제 2 복수의 지점들 중 하나에서 상기 제 2 프로세스에 대한 입력 벡터의 적어도 하나의 구성요소의 제 2 시리즈 값을 획득하는 단계와,
    적어도 하나의 상태 변수를 포함하는 상태 벡터의 값들을 결정하는 단계 - 상기 상태 벡터는 상기 입력 벡터의 상기 제 1 및 제 2 시리즈 값들 간의 차이들의 상태를 나타냄 - 와,
    상기 상태 벡터의 일련의 값들에 대한 출력 벡터를 직접 계산에 의해 획득하는 단계(450a) - 상기 출력 벡터는 에지 변위를 포함 함 - 를 수행하도록 구서어되는 컴퓨터 코드 명령어를 포함하고,
    상기 컴퓨터 코드 명령어는 상기 제 1 프로세스의 적어도 하나의 특징에 적용될 제 2 선량 보정을 상기 에지 변위로부터 결정하도록 또한 구성되고, 상기 적어도 하나의 특징은 제 1 선량 보정인, 비-일시적 기록 매체
16. 제 15 항에 따른 컴퓨터 프로그램의 적어도 하나의 출력을 이용하도록 구성된 반도체 제조 장비로서, 반도체 웨이퍼 상에 직접 기록, 마스크 판에 기록, 에칭, 화학적 또는 기계적 평탄화, 또는 베이킹, 반도체 웨이퍼 어닐링, 및 마스크 또는 반도체 표면의 검사 중 하나를 수행하도록 구성되는, 반도체 제조 장비.
    
    

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