KR102268192B1 - 중첩 노출 점을 사용한 선량 불균일성의 보상 - Google Patents

Abstract

차단 개구 어레이의 개구의 위치에서 빔에 의해 발생된 불균일한 전류 선량 분포를 고려하는 입자-광학 리소그래피 장치에서 입자 빔 및 차단 개구 어레이에 의해 타겟 위에 소정의 패턴을 노출시키는데 사용되는 노출 패턴이 계산된다. 이러한 소정의 패턴으로부터, 공칭 노출 패턴이 래스터 그래픽스의 화소에 대한 공칭 선량 값을 포함하는 래스터 그래픽스로서 계산되고; 각 개구를 개구의 위치에서 빔의 전류 선량을 기술하는 전류 인자와 상관시키는 전류 선량 분포의 맵에 기초하여, 그 공칭 선량 값을 상응하는 개구의 전류 인자에 상응하는 보상 인자에 의해 나눔으로써 각 화소에 대해 보상 선량 값이 계산되고; 각 화소에 대해, 이산 값이 상기 보상 선량 값을 근사화하도록 이산 그레이 스케일로부터 값을 선택함으로써 결정된다.

Description

중첩 노출 점을 사용한 선량 불균일성의 보상{COMPENSATION OF DOSE INHOMOGENEITY USING OVERLAPPING EXPOSURE SPOTS}

본 발명은 에너지 전기 하전 입자의 빔에 의해 기재 또는 타겟의 표면에 패턴을 형성하기 위한 하전 입자 멀티빔 노출 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 개구 어레이의 복수의 차단 개구에 대한 전류 선량의 분포를 갖는 입자 빔이 타겟 위의 이미지 에어리어에 다수의 화소를 노출시킴으로써 소정의 패턴을 기록하기 위해 관통하는 복수의 차단 개구로 구성된 개구 어레이를 포함하는 패턴 형성 장치에 입자 빔이 지향되고 조사되는 하전 입자 리소그래피 장치에서 타겟에 소정의 패턴을 노출시키기 위한 노출 패턴을 계산하는 방법에 관한 것이고; 상기 패턴 형성 장치에서, 상기 복수의 차단 개구(24, 33, 43)는 상기 차단 개구의 상호 위치를 규정하는 사전결정된 배열로 배열되어 있고, 각 차단 개구는 각 노출 간격 동안 상기 타겟 위의 상응하는 개구 이미지로 각 차단 개구를 통해 노출되는 선량 값에 대해 선택적으로 조정가능하고, 상기 선량 값은 이산 그레이 스케일로부터 선택된 각각의 값을 취하고; 상기 소정의 패턴의 기록 공정 동안, 각각의 노출 간격으로 차단 개구가 타겟(16)에 이미지화되어 상응하는 복수의 개구 이미지(b1, bi0, bi1)를 생성하는 일련의 노출 간격(T1)이 만들어지고, 상기 개구 이미지의 위치는 노출 간격 동안 화소(px)의 위치에서 상기 타겟과 대하여 고정 유지되지만, 상기 노출 간격 사이에서, 상기 개구 이미지의 위치는 상기 타겟 위에서 시프트되어, 상기 타겟 위의 이미지 에어리어의 다수의 화소를 노출시킨다. 본 발명의 목적은 일정한 공칭 전류 선량 값으로부터 입자 빔의 선량 분포의 편차를 고려하도록 상기 방법을 발전시키는 것이다.

중첩 노출 점("연결 격자(interlocking)")을 포함하는 상술된 기록 방법 및 개발은 본 출원인의 이름의 다양한 특허 공보, 특히, US 7,276,714; US 7,781,748; US 7,777,201; 및 US 8,115,183의 주제이다.

하전 입자 빔 투사에 의한 직접 패턴 전송을 위한 주소지정가능한 패턴 형성 장치에 의한 멀티빔 기록 모드의 출원은 1980년대 이후의 연구 및 개발의 주제였다. 이러한 장치는 반도체 기술에 사용되는 입자-빔 리소그래피의 분야에서 유익할 것이다. 거기에서, 타겟, 예를 들어, 실리콘 웨이퍼 또는 6" 마스크 블랭크 위에 구조를 형성하는데 리소그래피 장치가 사용된다. (본 공보를 통해, 용어 타겟 및 기재는 상호교환되어 사용되어 있다.) 기재 위에 소정의 패턴을 형성하기 위해, 기재는 방사선 감응성 레지스트의 층으로 덮인다. 그후에, 소정의 구조가 리소그래피 장치에 의해 레지스트에 이미지화된 다음, 이러한 레지스트가 이전의 단계에 의해 규정된 패턴에 따라 부분 제거(포지티브 레지스트의 경우)에 의해 패턴화된 다음, 에칭과 같은 추가 구조화 공정을 위해 마스크로서 사용된다. 다른 적용에서, 이러한 패턴은 예를 들어, 이온 밀링 또는 반응성 이온 빔 에칭 또는 증착과 같이 레지스트 없는 직접 패턴화에 의해 패턴이 생성될 수 있다.

1997년에, I. L. Berry등은 J. Vac. Sci. Technol. B, 15(6), 1997, pp. 2382-2386에서, 차단 개구 어레이 및 이온 투사 시스템에 기초한 기록 방법을 제시하였다. Arai등의 US 5,369,282는 패턴 형성 수단의 기능을 수행하는 소위 차단 개구 어레이(BAA)를 사용하는 전자-빔 노출 시스템을 설명하고 있다. BAA는 다수의 행의 개구를 갖고 있고, 개구의 이미지는 이러한 개구 행에 수직인 방향을 갖는 제어되는 연속 모션으로 기재의 표면 위에서 스캔된다. 이러한 행은 스캔 방향을 따라 볼 수 있는 바와 같이, 개구가 스태거 라인을 형성하는 인터레이싱 방식으로 서로 정렬된다. 따라서, 이러한 스태거 라인은 기재에 대한 이동할 때 라인 사이의 갭을 남기지 않고 기재 표면 위에 연속 라인을 스위핑하여, 기재 위에 노출되는 전체 에어리어를 덮는다.

Berry 등의 상술된 문헌은 n=4 정렬의 행 및 스태거 라인을 갖는 5㎛ 사이드 길이의 3000x3000 개구의 어레이를 갖는 "프로그램가능한 개구 어레이"를 포함하는 패턴 형성 장치를 기술하고 있다. 이러한 문헌은 BAA의 개구를 기재에 이미지화하기 위한 200x 축소 이온-광학 시스템을 사용할 것을 제안하고 있다.

Berry의 개념에서 시작하여, US 6,768,125의 E. Platzgummer 등은 판들 사이에 개구 어레이 수단 및 차단 수단을 서로의 상부에 쌓은 다수의 판을 포함하는 패턴 형성 장치를 채용하는, PML2(간단히 "투사 마스크리스 리소그래피(Projection Maskless Lithography)")로 불리는 멀티빔 직접 기록 개념을 제시하였다. 이러한 판은 예를 들어, 케이싱에 규정 거리에 함께 장착되었다. 이러한 개구 어레이 수단은 상기 개구를 침투하는 빔렛의 형상을 규정하는 동일 형상의 복수의 개구를 갖고 있고, 상기 개구는 개구의 복수의 스태거 라인으로 구성된 패턴 형성 필드에 배열되어 있고, 상기 개구는 개구의 폭의 제1 정수배에 의해 상기 라인 내에 이격되어 있고 상기 정수배의 폭의 분수에 의해 이웃 라인 사이의 오프셋되어 있다. 차단 수단은 특히 차단 구멍의 상응하는 스태거 라인을 갖는 개구 어레이 수단의 개구에 상응하는 배열로 배열되어 있는 복수의 차단 구멍을 갖고 있다. 패턴 형성 장치의 구조 및 동작에 대한 US 6,768,125의 기술은 본원의 일부로서 언급되어 통합되어 있다.

PML2 멀티빔 직접 기록 개념의 주요 장점은 단일 빔 기록기와 비교하여 기록 속도가 크게 강화되었다는 것이다(멀티빔 방법은 스위치가능 차단기 장치를 포함하는 개구 판에 의해 동적으로 구조화된 복수의 서브빔으로 구성된 하전 입자 빔을 의미한다). 향상된 생산성은 주로 관련 최신 기술과 비교하여 다음의 특징으로부터 나온다.

- 동작 전류 밀도가 상당히 감소된다(완화된 소스 필요조건);

- 동작 단일 빔 차단율이 낮은 MHz 상황으로 제한될 수 있다.

- 공간 전하의 중요가 감소된다(그 이유는 넓은 빔이 사용될 때 전류가 큰 단면으로 분산되기 때문이다);

- (순차 래스터 스캔 대신에) 병렬 기록 방식으로 인한 강화된 화소 전송율;

- 복수의 빔렛 덕분에 가능한 높은 중복도(또한 노출의 그레이 스케일 값을 생성시킬 수 있다).

최신 PML2 개념은 기재가 연속으로 이동되고, 구조화된 빔의 투사 이미지가 행으로 위치된 개구의 후속 노출에 의해 모든 그레이 화소를 생성하는 방법이다. 출원인에 의해 US 7,777,201에 기술된 바와 같이, 각각의 화소에 대해 (기계적) 스캐닝 방향을 따른 하나 이상의 빔렛이 그레이 화소의 전체 세트를 생성하는데 사용되는 "속보 모드(trotting mode)"로 불리는 기록 방법이 제안되어 있다. 이러한 변형에 의해 CMOS 구조의 복잡도가 감소하고 데이터 관리가 향상될 수 있다.

최신에 달성된 바와 같이, 각 빔렛의 선량률(dose rate)은 하전 입자 소스에 의해 생성된 조사 빔의 로컬 전류 밀도에 의해 영향을 받을 수 밖에 없고, 기본적으로 광축으로부터의 거리의 방사형 함수이지만 또한, 소스 방출 불균일성 또는 조명 시스템의 역시 가능하게는 시간 의존형인 변화와 관련된 다른 효과로부터 발생하는 일반적인 위치 의존 부품을 가질 수 있다. 따라서, 개구 어레이의 에어리어 위에서의 선량률의 레벨링이 절실히 요구되고 있다. 하전 입자 광학부의 전송 함수로 인한 전류 밀도 변화는 공간 전하 및 매우 정밀한 필드 계산을 포함하는 최신 하전 입자 광학 계산 루틴을 사용하여 매우 정확하게 사전 계산될 수 있다. 이러한 선량 불균일성은 발명자에 의해 US 8,258,488에 의해 기술된 바와 같은 고정식 측정방법에 의해 보정될 수 있다. 그러나, 시간 의존 또는 변화 효과는 US 8,258,488에 기술된 바와 같은 솔루션에 의해 커버될 수 없고 전류 밀도 분포의 온라인 피드백 및 이를 보상할 수 있는 온라인 알고리즘을 포함하는 솔루션을 필요로 한다.

이와 관점에서, 종래기술의 문제점을 극복하고, 타겟 위의 최종 위치에서, 빔렛의 어레이의 완전한 범위 위에 그레이 레벨 당 균일한 선량 증분을 갖는, 빔렛의 어레이를 형성하기 위해 멀티빔 어레이에서 기재에 전달되는 선량의 제어를 향상시킬 있는 방법을 찾는 것이 본 발명의 과제이다. 즉, 이러한 어레이의 코너의 빔렛은 어레이의 중심의 빔렛과 거의 동일한 그레이 레벨 당 선량 증분을 가져야 한다(즉, 노출 기간 당 동일한 평균 수의 입자를 전달하여야 한다). 또한, 본 발명의 과제는 정규 격자에 배열된 동일한 빔렛의 가정에 기초하여, 기록 데이터의 코딩을 고려하는 매우 효과적인 보상을 허용하는 것이고, 이것은 기록 데이터의 장기 저장 없이 일시로(즉, 실시간으로) 실현가능하고. 온라인 데이터 준비 모듈에서 실행될 수 있다.

보다 구체적으로, 본 발명은 균일한 공칭 전류 선량 값으로부터의, 즉, 복수의 차단 개구 위에서 일정하다고 가정된 이상적인 분포로부터의 상기 복수의 차단 개구에 대한 빔의 전류 선량의 분포의 편차는 고려하는, 처음에 기술된 바와 같은 노출 패턴을 계산하는 방법을 제공한다. 이러한 방법은,

(i) 각각의 개구의 위치에서의 전류 선량을 기술하는 전류 인자와 각각의 개구를 상관시키는, 상기 분포(D _i)의 맵(Mp)을 제공하는 단계,

(ii) 상기 소정의 패턴을 제공하고, 상기 다수의 화소에 형성된 래스터 그래픽스(ps)로서 공칭 노출 패턴을 계산하는 단계로서, 상기 공칭 노출 패턴은 상기 소정의 패턴의 윤곽선을 실현하는 타겟 위의 공칭 선량 분포를 생성하는데 적절하고 각각의 화소에 대해 각각의 공칭 선량 값(y)를 포함하는

(iii) 상기 각각의 화소에 상응하는 개구 이미지의 전류 인자에 상응하는 보상 인자(q)에 의해 각각의 공칭 선량 값을 나눔으로써 각각의 화소에 대해, 보상 선량 값(y')을 계산하는 단계,

(iv) 상기 보상 선량 값을 근사화한 이산 그레이 스케일로부터 값을 선택함으로써 각각의 화소에 대해 이산 값을 결정하는 단계, 및

(v) 상기 공칭 노출 패턴으로부터, 상기 공칭 선량 값을 상기 단계 (i)에서 결정된 이산 값으로 대체함으로써 상기 기록 공정에 의해 상기 소정의 패턴을 노출시키는데 적절한 보상된 노출 패턴을 생성하는 단계를 포함한다.

이러한 솔루션은 개별적인 빔 선량 할당량을 수정하는 알고리즘을 사용함으로써 상기 문제를 해결하고, 이것은 이들 할당량이 "온라인" 래스터화의 과정에서 사전계산되는 동안 가능하다. 여기에서, 용어 "온라인 래스터화"는 벡터 기반 패턴 파일, 보통, 주문형 패턴 보정을 갖는 설계 데이터의 기재 위의 이산 선량 값(즉, 그레이 값)의 래스터 그래픽스 어레이로의 실시간 렌더링을 가리킨다. 시간에 따라 및/또는 (조명 시스템 및 개구 폭의 불균일성으로 유발된) 어레이에 걸쳐 변할 수 있는, 개별적인 빔렛의 전류 선량에 따라, 그레이 선량 값은 균일한 공칭 값으로부터의 전류 선량 분포의 불균일성을 보상하는 수정 값을 취하도록 수정된다. 또는, 짧게, 본 발명은 래스터화 공정 동안 적절한 교정에 의ㅎ해 측정가능한 선량 불균일성을 보상한다.

본원에서, 표현 "전류 선량" (또는 짧게 "선량")은 특정 시간 간격에서 전달된 전하량을 표시하는데 사용되고; 특정하지 않으면, 이러한 시간 간격은 하나의 노출 스텝 T1(도 7)의 기간이다. 특히, 각 차단 개구는 (노출 스텝 동안) 특정 전류 선량을 타겟 위의 상응하는 이미지 개구에 전달하는 각 빔렛을 형성한다. 차단 개구의 어레이 및 빔렛의 상응하는 어레이를 고려할 때, 각각의 전류 선량은 이상적으로 균일하지만, 실제 개구/빔렛 사이에서 변할 수 있고; 각 선량은 "전류 선량 분포", 짧게는 "선량 분포" 또는 간단히 "분포"로 부르는 위치 의존 함수에 의해 기술되어 있다.

본 발명의 기본적인 발상에 따라, 선량 오차 보상은 조사 불균일성에도 불구하고 기재에 전달된 선량 증분 당 오차를 상당히 감소시키는, 조사 빔의 "전류 밀도 맵"(보다 정확하게 "전류 선량 맵")을 사용하여 빔렛 당 선량을 적응시킴으로써 실행된다. 이러한 보상 방법은 개구 이미지가 상호 중첩(오버샘플링)하도록 기록 공정이 개구 이미지의 위치지정을 사용할 때 상당히 향상되는데, 그 이유는 이산 그레이 스케일의 보다 미세한 스케일을 제공하기 때문이다. 일반적으로, 중첩의 정도가 높을 수록, 본 발명에 따른 보상 방법이 보다 양호하게 작동될 것이다.

따라서, 본 발명의 하나의 바람직한 개발은 본 발명의 상술된 방법을, 상기 개구 이미지(즉, 노출 점)가 상기 타겟 위에 상호 중첩하고, 상기 개구 이미지가 상기 타겟 위의 이웃 개구 이미지의 화소 위치 사이의 거리의 배수인 공칭 폭을 갖고 있는 기록 방법과 결합한다. 이러한 결합에 의해, 단계 (iv)에서, 상기 상응하는 보상 선량 값이 이산 그레이 스케일의 2개의 값 사이에 있는 화소에 대해, 상기 보상 선량 값이 상기 각각의 화소에 영향을 주는 개구 이미지에 상기 이산 그레이 스케일의 적어도 2개의 상이한 값을 할당하여 (이렇게 할당된 값의 평균을 모방하도록) 이미지 엘리먼에 부여된 전체 선량이 사전결정된 선량 오차 폭 안에서 상기 보상 선량 값을 재생성하도록 함으로써 근사화된다(예를 들어, 이러한 2개의 값중 하나는 근사화되는 값 위와 아래에 있다). 상기 사전결정된 선량 오차 폭은 상기 타겟 위의 이웃 개구 이미지의 화소 위치 사이의 상기 거리에 나누어진 개구 이미지 공칭 폭의 몫의 제곱에 의해 나누어진 이산 그레이 스케일의 2개의 값의 차이인 것이 적절하다. 소정의 패턴의 윤곽선 위치지정을 위한 상응하는 오차 폭은 개구 이미지 공칭 폭과 최대 선량에 대한 선량 증분의 곱에 의해 나누어진, 타겟 위의 이웃 개구 이미지의 중심 위치 사이의 거리의 제곱이다.

단계 (iv)에서, 이산 값을 결정하는 하나의 적절한 단계는, 상기 이산 그레이 스케일 내의 값들 중에서 상기 보상 선량 값에 산술적으로 가장 가까운 값을 선택함으로써 각각의 화소에 대해 실행된다.

본 발명의 적절한 특징에 따라, 단계 (ii) 내지 (v), 하지만 적어도 단계 (iii) 내지 (v)가, 계산된 데이터의 영구 저장 없이 일시로 연관 계산을 실행하여 실시간으로 기록 공정 동안 실행될 수 있다.

본 발명의 다른 유익한 특징은 상기 맵(단계 (i)) 각각 특정 차단 개구의 전류 선량 값에 상응하는, 상기 맵의 각각의 부분에 대해, 각각의 차단 개구에 상응하는 빔 부분만이 전류 측정 장치에 전파하도록 상기 패턴 형성 장치를 제어하는 동안, 상기 타겟 대신에 위치된 전류 측정 장치에 의해 결정되는 방법에 관련되어 있다.

또한, 상기 맵은 또한 상기 타겟에 존재하는 하전 입자 감응성 레지스트 층과 같은, 타겟의 감응성의 노화 함수에 상응하는 시간 의존성을 갖는 시간 의존 값을 포함할 수 있다. 대안으로 또는 결합하여, 상기 하전 빔은 시간에 따라 변할 수 있는 전체 전류를 갖는 소스로부터 생성되고, 상기 시간 의존 값은 상기 소스로부터 방출된 전체 전류의 변동 함수에 상응하는 함수를 포함할 수 있다. 이러한 변동 함수는 예를 들어, 이전 단락에서 설명된 바와 같이, 전류 측정 장치를 사용하여 상기 빔의 전류를 측정함으로써 갱신될 수 있다.

상기 이산 그레이 스케일 세트는 모든 개구 이미지에 대해 균일하고 사전결정된 최소값으로부터 사전결정된 최대값까지 고르게 이격된 값을 포함하는 것이 바람직하다. 아래에서, 최소값 및 최대값은 일반성의 손실 없이, 각각 0과 1이 되도록 취해진다.

본 발명의 하나의 유익한 구현에서, 상기 맵은 단계 (i)에서, 상기 공칭 전류 선량 값으로부터의 상기 분포의 상대 오차를 기술하는 값 α(r)의 수치 어레이로서 실현된 다음, 단계 (iii)에서 상기 전류 인자에 의해 나누는 단계는 (1+α(r))에 의해 나눔으로써 실행될 수 있다.

보상 계산의 적절한 변형에서, 단계 (iii)에서, 보상 선량 값을 계산하는 단계는 결과가 사전결정된 최대값 보다 작은 경우에만(그렇지 않은 경우에는 상기 최대값이 대신 취해진다) 각각의 화소에 상응하는 개구의 전류 인자에 의해 각각의 공칭 선량 값을 나눔으로써 실행될 수 있다.

본 발명의 추가 특징은 화소 데이터의 행방향 교정을 고려한다. "행"은 스캐닝 방향과 병렬, 즉, 타겟 위의 개구 이미지의 위치의 시간 평균화된 이동의 방향에 상응하는 개구의 라인이다. 행방향 교정을 실현하기 위해, 전류 인자는 각 행에 대해 균일하지만 행 사이에서 변할 수 있는 행 보정 인자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 행의 행 교정 인자는 각각의 행의 차단 개구에 상응하는 빔렛만이 전류 측정 장치에 전파되도록 상기 패턴 형성 장치를 제어하는 동안, 상기 타겟 대신에 위치된 전류 측정 장치에 의해 결정될 수 있고; 그 다음, 행 교정 인자는 이렇게 측정된 전체 선량을 모든 행 값의 최소값, 최대값 또는 평균값과 같은 공통 기준 값에 의해 나눔으로써 취해진다. 행 교정 인자를 결정하는 다른 적절한 방법은 각각의 행의 차단 개구로부터 상기 타겟의 위치에서 라인 구조를 생성하고, 이렇게 생성된 라인의 폭을 측정하고, 상기 폭을 기준 폭에 의해 나눔으로써 결정되고, 이러한 경우에, 예를 들어, 상기 라인 구조는 상기 타겟의 위치에서 측정 장치에 의해 직접 측정되거나, 상기 라인 구조는 패턴화된 라인 구조를 타겟 위에 기록하고, 상기 각각의 행에 상응하는 적어도 하나의 패턴 라인을 포함하고, 상기 적어도 하나의 패턴 라인의 윤곽 폭을 측정하고 모든 행 값의 최소값, 최대값 또는 평균값과 같은 공통 기준 값에 대해 비교함으로써 수치를 구할 수 있다.

다음에서, 본 발명은 아래의 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명되어 있다.
도 1은 종래 기술의 하전 입자 멀티빔 시스템의 길이방향 단면도이다.
도 2는 종래 기술의 패턴 형성 시스템의 길이방향 단면도이다.
도 3은 스트라이프를 사용한 타겟의 기본 기록 방법을 도시하는 도면이다.
도 4는 상기 타겟에 이미지화된 개구의 배열 예를 도시하는 도면이다.
도 5는 노출되는 패턴 예의 화소 맵의 예를 도시한 도면이다.
도 6a는 M=2, N=2의 개구의 배열을 도시한 도면이다.
도 6b는 "더블 격자" 배열의 화소의 오버샘플링의 예를 도시하는 도면이다.
도 7는 하나의 스트라이프의 노출을 도시하는 도면이다.
도 8은 기판 위의 빔 투사시의 패턴 형상 장치에 의해 생성된 실제 전류 밀도 맵을 결정하는데 사용된 전류 센서 및 관련 제어기를 보여주는 본 발명의 하전 입자 멀티빔 시스템의 길이방향 단면도이다.
도 9는 입자 소스의 불균일성을 나타내는, 균일한 공칭 값으로부터 퍼센트로 상대 편차로서 표시된, 측정 전류 밀도 맵의 예이다.
도 10은 본 발명의 선량 분포 보정기를 갖는 데이터 준비 순서를 설명하는 순서도이다.
도 11은 비중첩 노출 점을 사용하여 도 9의 맵으로부터 얻어진 보상 후의 상대 선량률 오차의 맵이다.
도 12는 o=2의 오버샘플링 인자를 갖는 중첩 노출 점을 사용하여 도 9의 맵으로부터 얻어진 보상 후의 상대 선량률 오차의 맵이다.
도 13은 o=4의 오버샘플링 인자를 갖는 중첩 노출 점을 사용하여 도 9의 맵으로부터 얻어진 보상 후의 상대 선량률 오차의 맵이다.
도 14는 최대 전류 선량이 공칭 전류 선량인 도 9의 맵에 대한 시뮬레이팅된 오차 분포의 위치지정을 도시하는 도면이다.
도 15a 내지 도 15d는 평균 전류 선량이 공칭 전류 선량이, 각각, y=0.6, 0.7, 0.8 및 0.9의 상이한 패턴 선량에 대한 도 9의 맵을 위한 4개의 시뮬레이팅된 오차 분포의 위치지정을 도시하는 도면이다.
도 16은 행 교정 및 열 교정과 관련된 본 발명의 추가 변화를 도시하는 도면이다.

본 발명은 단지 본 발명의 적절한 구현을 나타내는, 다음에 설명된 실시예에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다.

리소그래픽 장치

본 발명의 바람직한 실시예를 채용하기에 적절한 리소그래픽 장치의 개요가 도 1에 도시되어 있다. 다음에서, 본 발명을 개시하는데 필요한 세부사항만이 제시되어 있고, 부품은 도 1에 맞는 크기로 도시되어 있지 않다. 리소그래피 장치(1)의 주요 부품은 (이러한 예에서 도 1에 수직 하방으로 뻗은 리소그래피 빔(lb, pb)의 방향에 상응한다) 조명 시스템(3), 패턴 형성(PD) 시스템(4), 투사 시스템(5), 및 기재(16)을 구비한 타겟 스테이션(6)이다. 전체 장치(1)는 장치의 광축 cw을 따른 하전 입자의 빔 lb, pb의 무차단 전파를 보장하기 위해 높은 진공 상태로 유지되는 진공 하우징(2)에 담겨져 있다. 하전 입자 광학 시스템(3, 5)은 정전 및/또는 자기 렌즈를 사용하여 실현된다.

조명 시스템(3)은 예를 들어, 콘덴서 렌즈 시스템(9)은 물론, 전자총(7), 추출 시스템(8)을 포함하고 있다. 그러나, 전자 대신에, 다른 전기 하전 입자 역시 사용될 수 있다는 것을 유념해야 한다. 예를 들어, 이것들은 전자가 아니고, 수소 이온 또는 보다 무거운 이온, 하전 원자 클러스터, 또는 하전 분자일 수 있다.

추출 시스템(8)은 보통 수 keV, 예를 들어, 5 keV의 규정된 에너지로 입자를 가속화한다. 콘덴서 렌즈 시스템(9)에 의해, 소스(7)로부터 방출된 입자는 리소그래피 빔 lb로서 기능하는 넓은, 사실상 텔레센트릭한 입자 빔(50)으로 형성된다. 그다음, 리소그래피 빔 lb는 (역시 개구으로 불리는) 복수의 구멍을 갖는 다수의 판을 포함하는 PD 시스템(4)을 조사한다. PD 시스템(4)은 리소그래픽 빔 lb의 경로의 특정 위치에 유지되어 복수의 개구 및/또는 구멍을 조사하고 다수의 빔렛으로 분할된다.

개구/구멍의 일부는 "스위치 온" 또는 "개방"되어서 관통 투과되는 빔의 일부, 즉, 빔렛(51)이 타겟에 도달할 수 있도록 한다는 점에서 입사 빔에 투명하고; 다른 개구/구멍은 "스위치 오프" 또는 "닫혀 있다". 즉, 상응하는 빔렛(52)은 타겟에 도달할 수 없어서, 이러한 개구/구멍은 빔에 효과적으로 불투명하다. 따라서, 리소그래피 빔 lb는 PD 시스템(4)으로부터 나오는 패턴화된 빔 pb로 구성된다. 개구에서 스위치되는 패턴(리소그래픽 빔 lb에 투명한 PD 시스템(4)의 부분만)이 하전 입자 감응성 레지스터(17)로 덮힌 기재(16)에 노출되는 패턴에 따라 선택된다. 개구/구멍의 "스위칭 온/오프"가 PD 시스템(4)의 판중 하나에 제공된 적절한 타입의 편향 수단에 의해 보통 실현되는 것을 유념해야 하는데, "스위치 오프" 빔렛(52)은 이들의 경로가 (매우 작은 각일지라도 충분히) 굴절되어 타겟에 도달할 수 없고 리소그래피 장치의 어딘가에서, 예를 들어, 흡수판(11)에서 흡수된다.

그다음, 패턴 빔 pb로 표시된 패턴은 빔이 "스위치 온" 개구 및/또는 구멍의 이미지를 형성하는 기재(16)로 전자광학 투사 시스템(5)에 의해 투사된다. 이러한 투사 시스템(5)은 2개의 크로스오버 c1 및 c2에 의해 예를 들어, 200:1의 축소를 구현한다. 예를 들어, 기재(16)는 입자 감응성 레지스터층(17)에 덮힌 6" 마스크 블랭크 또는 실리콘 웨이퍼이다. 이러한 기재는 척(15)에 의해 유지되고 타겟 스테이션(6)의 기재 스테이지(14)에 의해 위치지정된다.

도 1에 도시된 실시예에서, 투사 시스템(5)은 정전 및/또는 자기 렌즈, 및 가능하게는 다른 편향 수단을 포함하는 것이 바람직한 다수의 연속 전자광학 투사 스테이지(10a, 10b, 10c)로 구성되어 있다. 이러한 렌즈 및 수단은 이들의 적용이 종래기술에서 주지되어 있기 때문에 단지 심볼 형태로만 도시되어 있다. 투사 시스템(5)은 크로스오버 c1, c2를 통해 축소 이미징을 채용한다. 이러한 양측 스테이지에 대한 축소 인자는 수백, 예를 들어, 200:1의 전체 축소를 얻도록 선택된다. 이러한 정도의 축소는 특히 리소그래피 설정에 적절하여 PD 장치의 소형화의 문제를 완화한다.

전체 투사 시스템(5)에서, 색수차 및 기하학적 수차에 관해 렌즈 및/또는 편향 수단을 광범위하게 보상하도록 준비된다. 이러한 이미지를 전체적으로 측방향으로, 즉, 광축 cw에 수직인 방향으로 이동시키는 수단으로서, 편향 수단(12a, 12b, 12c)가 콘덴서(3) 및 투사 시스템(5)에 제공되어 있다. 이러한 편향 수단은 예를 들어, 소스 추출 시스템(12a) 근방에 또는 도 1에 도시된 바와 같이 편향 수단(12b)에 의해 도시된 바와 같은 크로스오버중 하나 근방에 또는 도 1의 스테이지 편향 수단(12c)의 경우와 같이 각각의 투사기의 최종 렌즈(10c) 이후에 위치된 다극 전극 시스템으로서 구현될 수 있다. 이러한 장치에서, 다극 전극 구성은 스테이지 운동과 관련하여 이미지를 시프트하기 위한, 그리고 하전 입자 광학 정렬 시스템과 연결되어 이미징 시스템의 보정을 위한 편향 수단으로서 사용되어 있다. 이러한 편향 수단(10a, 10b, 10c)는 정지판(11)과 관련되어 PD 시스템(4)의 편향 어레이 수단과 혼동되지 않아야 하는데, 후자는 패턴 빔 pd "온" 또는 "오프"의 선택된 빔렛을 스위치하는데 사용되고 전자는 단지 입자 빔을 전체적으로 처리할 뿐이다. 또한, 축방향 자계를 제공하는 솔레노이드(13)를 사용하여 프로그램가능한 빔의 전체를 회전시킬 수 있다.

도 2의 연속 구성: "개구 어레이 판(Aperture Array Plate)" (AAP) (20), "편향 어레이 판" (DAP) (30) 및 "필드 경계 어레이 판" (FAP) (40)으로 쌓인 3개의 판을 포함하는 PD 시스템(4)의 하나의 적절한 실시예를 도시하고 있다. 용어 '판'은 각 장치의 전체 형상을 나타내지만, 후자가 바람직한 실시예일지라도, 반드시 단일 판 구성요소로서 구현되는 것을 나타내는 것은 아니라는 것에 주목할 필요가 있다. 특정 실시예에서, 개구 어레이 판과 같은 '판'은 다수의 서브 판들로 구성될 수 있다. 이러한 판들은 Z 방향(도 2의 수직축)을 따른 상호 거리에서 서로 병렬로 배열되어 있는 것이 바람직하다.

AAP(20)의 편평한 상면은 하전 입자 콘덴서 광학부/조명 시스템(3)에 대한 뚜렷한 전위 인터페이스를 형성한다. 이러한 AAP는 예를 들어, 얇은 중심부(22)를 갖는 실리콘 웨이퍼(대략 1mm 두께)(21)의 정사각형 또는 직사각형 피스로부터 만들어질 수 있다. 이러한 판은 수소 또는 헬륨 이온을 사용할 때 특히 유익할 전기 도전성 보호층(23)에 의해 덮힐 수 있다(US 6,858,118의 라인). 전자 또는 중이온(예를 들어, 아르곤 또는 크세논)을 사용할 때, 보호층(23) 역시 21 및 22의 표면부에 의해 각각 제공된 실리콘일 수 있어서, 보호층(23)과 벌크부(21, 22) 사이에 아무런 경계면도 존재하지 않는다.

AAP(20)에 얇은 부분(22)을 횡단하는 구멍에 의해 형성된 복수의 개구(24)가 제공되어 있다. 개구(24)는 얇은 부분(22)에 제공된 개구 영역에 사전결정된 배열로 배열되어서 개구 어레이(26)를 형성한다. 개구 어레이(26)의 개구의 배열은 예를 들어, 스태거 배열 또는 규칙적인 직사각형 또는 정사각형 어레이(도 4 참조)일 수 있다. 도시된 실시예에서 개구(24)는 보호층(23)에 제조된 직선형 프로파일 및 AAP(20)의 벌크층의 "역행성" 프로파일을 갖도록 구현되어서 구멍의 하방 출구(25)는 개구(24)의 주요 부분에서 보다 넓다. 이러한 직선형 및 역행성 프로파일은 반응성 이온 에칭과 같은 최신 스트럭처링 기술에 의해 제조될 수 있다. 이러한 역행성 프로파일은 구멍을 관통하는 빔의 미러 하전 효과를 강하게 줄인다.

DAP(30)는 AAP(20)의 개구(24)의 위치에 상응하는 위치를 갖고 구멍(33)을 관통하는 개별적인 빔렛을 이들의 각 경로로부터 선택적으로 편향시키도록 구성된 전극(35, 38)이 제공된 복수의 구멍(33)이 제공된 판이다. DAP(30)는 예를 들어, ASIC 회로를 갖는 CMOS 웨이퍼를 후공정처리함으로써 제조될 수 있다. DAP(30)는 예를 들어, 정사각형 또는 직사각형 형상을 갖는 CMOS 웨이퍼의 피스로부터 만들어지고, 얇은(하지만 22의 두께와 비교하여 적절하게 보다 더 두꺼울 수 있다) 중심 부분(32)을 유지하는 프레임을 형성하는 보다 두꺼운 부분(31)을 포함하고 있다. 중심부(32)의 구멍(33)은 24에 비교하여 (예를 들어, 각 사이드에서 대략 2㎛ 만큼) 더 넓다. CMOS 전극(34)은 MEMS 기술에 의해 제공된 전극(35, 38)을 제어하도록 설치되어 있다. 각 구멍(33)에 인접하여 "접지" 전극(35) 및 편향 전극(38)이 제공되어 있다. 이러한 접지 전극(35)은 공통 접지 전위에 접속되어 전기적으로 상호 접속되어 있고, 충전 및 절연부(37)를 차단하도록 역행부(retrograde part, 36)를 포함하여 CMOS 회로로의 원치않는 쇼트커트를 차단한다. 접지 전극(35)은 또한 실리콘 벌크부(31, 32)와 동일한 전위를 갖는 CMOS 회로(34)의 부분에 접속될 수 있다.

편향 전극(38)은 선택적으로 인가된 정전 전위가 되도록 구성되어 있고; 이러한 정전 전위가 전극(38)에 인가될 때, 이것은 상응하는 빔렛에 편향을 유발하는 전계를 생성하여 그 공칭 경로를 벗어나도록 할 것이다. 전극(38) 역시 하전을 피하기 위해 역행부(39)를 가질 수 있다. 전극(38)의 각각은 그 하부에서 CMOS 회로(34) 내의 각 접점 사이트에 접속되어 있다.

접지 전극(35)의 높이는 빔렛 사이의 크로스토크 효과를 억제하기 위해 편향 전극(38)의 높이 보다 높다.

도 2에 도시된 DAP(30)를 갖는 PD 시스템(4)의 구성은 다수의 가능성중 하나에 불과하다. (도시되지 않은) 수정예에서, DAP의 접지 및 편향 전극(35, 38)은 하류 보다는 (상방으로 향하는) 상류로 배향될 수 있다. 예를 들어, 접지 및 편향 전극이 내장된 다른 DAP 구성이 당업자에 의해 구상될 수 있다(US 8,198,601 B2와 같은 본 출원인 명의의 다른 특허 참조).

FAP로서 기능하는 제3 판(40)은 하류 축소 하전 입자 투사 광학부(5)의 제1 렌즈부에 대향하는 평면을 갖고 있어서 투사 광학부의 제1 렌즈(10a)에 규정된 전위 경계면을 제공한다. FAP(40)의 후부(41)는 중심 박부(42)를 갖는, 실리콘 웨이퍼의 일부로부터 제조된 정사각형 또는 직사각형 프레임이다. FAP(40)에는 AAP(20) 및 DAP(30)의 구멍(24, 33)에 상응하지만 이들과 비교하여 보다 넓은 복수의 구멍(43)이 제공되어 있다.

PD 시스템(4), 및 특히 그 제1 판, AAP(20)가 넓은 하전 입자 빔(50)(여기에서, "넓은" 빔은 이러한 빔이 AAP에 형성된 개구 어레이의 전체 면적을 덮을 만큼 충분히 넓다는 것을 의미한다)에 의해 조사되어, 개구(24)를 관통할 때 수천개의 마이크로미터 크기의 빔렛(51)으로 분할된다. 이러한 빔렛(51)은 아무런 방해를 받지 않고 DAP 및 FAP를 횡단할 것이다.

상술된 바와 같이, 편향 전극(38)이 CMOS 전자부를 통해 급전될 때마다, 전계가 편향 전극과 상응하는 접지 전극 사이에 생성되어 각 관통 빔렛(52)을 작지만 충분히 편향시킨다(도 2). 편향된 빔렛은 구멍(33, 43)이 각각 충분히 넓게 제조되어 있어서 아무런 방해를 받지 않고 DAP 및 FAP를 횡단할 수 있다. 그러나, 편향된 빔렛(52)은 서브-컬럼의 정지판(11)에서 걸러진다(도 1). 따라서, DAP에 의해 영향받지 않는 빔렛만이 기재에 도달할 것이다.

축소 하전 입자 광학부(5)의 축소 인자는 빔렛의 치수 및 이들의 PD 장치(4)에서의 상호 거리 및 타겟에서의 구조부의 소정의 치수를 고려하여 적절하게 선택된다. 이로 인해 마이크로미터 크기의 빔렛이 PD 시스템에서 허용되지만 나노미터 크기의 빔렛이 기재에 투사될 것이다.

AAP에 의해 형성된 (미영향) 빔렛(51)의 전체는 투사 하전 입자 광학부의 사전규정된 감소 인자 R로 기재에 투사된다. 따라서, 이러한 기재에서 "빔 어레이 필드"(BAF)는 폭 BX = AX/R 및 BY = AY/R을 각각 갖고 투사되는데, 여기에서 AX 및 AY는 각각 X 및 Y 방향을 따른 개구 어레이 필드의 크기를 나타낸다. 기재에서의 빔렛(즉, 개구 이미지)의 공칭 폭은 각각 bX = aX/R 및 bY = aY/R에 의해 주어지는데, aX 및 aY는 DAP(30)의 레벨에서, 각각 X 및 Y 방향을 따라 측정된 빔렛(51)의 크기를 나타낸다.

도 2에 도시된 개별적인 빔렛(51, 52)은 2차원 X-Y 어레이에 배열된, 훨씬 더 큰 수, 보통 수천의 빔렛을 나타낸다는 것에 주목할 필요가 있다. 출원인은 예를 들어, 수천(예를 들어, 262,144) 개의 프로그램가능한 빔렛을 갖는 전자 멀티빔 컬럼은 물론 이온에 대한 R=200 의 감소 인자를 갖는 멀티빔 하전 입자 광학부를 구현하였다. 출원인은 기재에서 대략 82㎛×82㎛의 빔 어레이 필드를 갖는 이러한 컬럼을 구현하였다. 이러한 예는 설명을 위한 것이고 이에 제한되지 않는다.

도 3에서, PD 시스템(4)에 의해 규정된 패턴 이미지 pm이 타겟 위에 생성된다. 하전 입자 감응성 레지스트층(17)에 의해 덮힌 타겟 표면은 노출되는 하나 이상의 에어리어 r1을 포함할 것이다. 일반적으로, 타겟에 노출된 패턴 이미지 pm은 패턴화되는 에어리어 r1의 폭 보다 보통 작은 유한 크기 y0를 갖고 있다. 따라서, 스캐닝 스트라이프 노출 방법이 사용되는데, 여기에서 타겟은 입사 빔 아래로 이동되어서, 끊임없이 타겟 위의 빔의 위치를 바꾼다. 이러한 빔은 타겟 표면 위에 효과적으로 스캔된다. 본 발명의 목적을 위해 타겟 위의 패턴 이미지 pm의 상대 이동만이 관련되어 있다는 것이 강조되어 있다. 이러한 상대 이동 덕분에, 패턴 이미지 pm은 에어리어 r1 위에서 이동되어서 y0 폭의 일련의 스트라이프 s1, s2, s3,...(노출 스트라이프)를 형성한다. 이러한 스트라이프의 완전한 세트는 기재 표면의 전체 면적을 덮는다. 스캐닝 방향 sd는 균일하거나 하나의 스트라이프로부터 다음 스트라이프로 대체될 수 있다.

도 5는 10×16=180 화소의 크기를 갖는 이미지 패턴 ps의 단순한 예를 도시하고 있는데, 여기에서, 노출 에어리어의 일부 화소 p100는 100%의 그레이 레벨 401로 노출되어 있고, 다른 화소 p50은 완전한 그레이 레벨의 50%로만 노출되어 있다(402). 나머지 화소는 선량(403)의 0%로 노출되어 있다(전혀 노출되지 않았다). 물론, 본 발명의 구현 적용에서, 규격 이미지의 화소의 수는 훨씬 더 높다. 그러나, 도 5에서, 화소의 수는 이해를 위해 단지 180이다. 또한, 일반적으로, 훨씬 더 많은 그레이 레벨이 0% 내지 100%의 스케일에서 사용될 것이다.

따라서, 패턴 이미지 pm(도 3)는 노출되는 소정의 패턴에 따른 선량 값으로 노출되는 복수의 패턴 화소 px로 구성되어 있다. 그러나, 화소 px의 부분집합만이 동시에 노출될 수 있다는 것을 이해해야 하는데, 그 이유는 유한 수의 개구만이 PD 시스템의 개구 필드에 존재하기 때문이다. 스위치-온 개구의 패턴은 기재에 노출되는 패턴에 따라 선택된다. 따라서, 실제 패턴에서 모든 화소가 전체 선량으로 노출되지 않지만, 일부 화소는 실제 패턴에 따라 "스위치 오프"될 것이고; 임의의 화소에 대해서는 (또는, 동일하게 이러한 화소를 덮는 모든 빔렛에 대해) 조사선량은 타겟에 노출되거나 구조화되는 패턴에 따라, 이러한 화소가 "스위치 온" 또는 "스위치 오프"되든 관계없이 하나의 화소 노출 사이클로부터 그 다음 화소 노출 사이클로 변할 수 있다.

기재(16)가 연속 이동되는 동안, 타겟 위의 패턴 화소 px에 상응하는 동일한 이미지 요소가 일련의 개구의 이미지에 의해 여러번 덮힐 수 있다. 동시에 PD 시스템의 패턴이 PD 시스템의 개구를 통해 한 단계씩 시프트된다. 따라서, 타겟 위의 일부 위치에 하나의 화소를 생각할 때, 모든 개구가 이러한 화소를 덮을 때 스위치온되면, 최대 조사선량 레벨, 즉, 100%에 상응하는 "화이트" 셰이드를 얻게 될 것이다. "화이트" 셰이드에 더해, 최소('블랙')와 최대('화이트') 조사선량 레벨 사이에 보간되는 보다 낮은 선량 레벨(또한 '그레이 셰이드'로 부른다)에 따라 타겟에서 화소를 노출시키는 것이 가능하다. 예를 들어, 그레이 셰이드는 하나의 화소를 기록하는데 수반될 수 있는 개구의 부분집합만을 스위치함으로써 구현될 수 있고; 예를 들어, 16개의 개구중 4개는 25%의 그레이 레벨을 산출한다. 다른 방법은 수반되는 개구에 대한 미차단 노출의 지속시간을 줄이는 것이다. 따라서, 하나의 개구 이미지의 노출 지속 시간은 그레이 스케일 코드, 예를 들어, 정수에 의해 제어된다. 노출 개구 이미지는 제로 및 회대 노출 지속시간 및 선량 레벨에 상응하는 주어진 수의 그레이 셰이드중 하나의 표시이다. 이러한 그레이 스케일은 보통 그레이 값의 세트, 예를 들어, 0,　1/(n_y-1)...,i/(n_y-1),...,1을 규정한다. 여기에서, n_y는 그레이 값의 수이고 i는 정수이다("그레이 지수", 0≤i≤n_y). 그러나, 일반적으로, 등거리일 필요가 없고 0과 1 사이에 감소하지 않는 시퀀스를 형성한다.

도 5는 기본 레이아웃에 따른, PD 장치의 개구 필드에서의 개구의 배열을 도시하고 있고 다음에서 사용된 다수의 양 및 수차를 설명한다. 짙은 셰이드로 도시된, 타겟에 투사되는 개구 이미지 b1의 배열이 도시되어 있다. 주축 X 및 Y는 각각 타겟 이동의 진행 방향(스캐닝 방향 sd) 및 수직 방향에 상응한다. 각 개구 이미지는 각각 방향 X 및 Y를 따른 폭 bX 및 bY를 갖고 있다. 이러한 개구는 각각 NX 및 NY인 라인 및 행의 이웃 개구 사이에 오프셋이 있는 상태로, 각각, MX 및 MY를 갖는 라인 및 행을 따라 배열되어 있다. 결과로서, 각 개구 이미지에 NXㆍbXㆍNYㆍbY의 면적을 갖는 개념 셀 C1이 속하고, 이러한 개구 배열은 직사각형 방식으로 배열된 MXㆍMY 셀을 포함하고 있다. 아래에서, 이러한 셀 C1은 "노출 셀"로 부른다. 완전한 개구 배열은 타겟에 투사될 때 BX = MXㆍNXㆍbX × BY = MYㆍNYㆍbY의 치수를 갖고 있다. 이후의 설명에서, 우리는 제한 없이 모든 추가 설명을 위해 정사각형 격자를 직사각형 격자의 특별한 경우로서 생각할 것이고 b　= bX = bY, M　= MX = MY이고 N　= NX = NY라고 설정할 것이다. 여기에서 M은 정수이다. 따라서, "노출 셀"은 타겟 기재 위에 Nㆍb×Nㆍb의 크기를 갖고 있다.

2개의 이웃하는 노출 위치 사이의 거리는 아래에서 e로서 표시한다. 일반적으로, 거리 e는 개구 이미지의 공칭 폭 b과 상이할 수 있다. 가장 단순한 경우에, b=e이고, 이것은 2×2 노출 셀 C3의 배열의 예에 대해 도 6a에 도시되어 있고, 하나의 개구 이미지 bi0는 하나의 화소(의 공칭 위치)를 덮고 있다. 도 6b(US 8,222,621 및 US 7,276,714)에 도시된, 다른 관심의 경우에서, e는 개구 이미지의 폭 b의 분수 b/o일 수 있고, o>1는 오버샘플링 인자로서 부르는 정수인 것이 바람직하다(하지만 반드시 그러한 것은 아니다). 이러한 경우에, 개구 이미지는, 다양한 노출의 과정에서, 공간적으로 중첩되어 패턴의 배치의 해상도를 보다 높게 발달시킬 수 있다. 그래서, 개구의 각 이미지는 동시에 다수의 화소, 즉, o ² 화소를 덮을 것이다. 타겟에 이미지화되는 개구 필드의 전체 영역은 (NMo)² 화소를 포함할 것이다. 개구 이미지의 배치의 관점에서, 이러한 오버샘플링은 (이격이 보다 미세하기 때문에) 타겟 영역을 단순히 덮을 필요가 있는 것과 상이한 소위 배치 격자에 상응한다.

도 6b는 배치 격자와 결합된 o=2의 오버샘플링의 하나의 예를 도시한다. 즉, 파라미터 o=2, N=2를 갖고 있는 노출 셀 C4를 갖는 개구 어레이의 이미지를 도시한다. 따라서, 각 공칭 위치(도 6b의 작은 정사각형 필드)에서 4개의 개구 이미지 bi1(점선)이 인쇄되고, 이것은 X 및 Y 방향으로 피치 e 만큼 규칙적인 격자로 오프셋되어 있다. 개구 이미지의 크기가 여전히 동일한 값 b이지만, 배치 격자의 피치 e는 이제 b/o=b/2이다. 이전의 공칭 위치에 대한 오프셋(배치 격자의 오프셋) 역시 b/2의 크기를 갖는다. 동시에, 각 화소의 선량 및/또는 그레이 셰이드는 각 화소를 덮는 개구 이미지에 대한 적절한 그레이 값을 선택함으로써 적응(감소)될 수 있다. 결과로서, 크기 a의 면적이 인쇄되지만 보다 미세한 배치 격자로 인해 배치 정확도가 강화된다. 도 6b를 도 6a와 직접 비교하면, 개구 이미지 자체는 중첩되지만, 개구 이미지의 위치는 전보다 2배(일반적으로 o배) 미세하게 배치 격자 위에 배열되어 있다. 노출 셀 C4는 이제 기록 공정 동안 주소지정된 (No)² 위치(즉, "화소")를 포함하여서 화소가 o ²의 인수만큼 이전 보다 많다. 이에 상응하여, 개구 이미지 b×b의 크기를 갖는 면적 bi1은 도 6b의 o=2를 갖는 오버샘플링의 경우의 o ²=4와 연관되어 있다(또한 "더블 격자"로 부른다). 물론, o는 임의의 다른 정수값, 특히 4("쿼드 격자", 도시되어 있지 않다) 또는 8과 같은 다른 정수 값을 취할 수 있다.

도 7은 본 발명에 적절한 화소의 노출 방식을 도시하고 있다. 상부(이전)로부터 하부(나중)으로 시간이 증가하는 일련의 프레임이 도시되어 있다. 이러한 도면의 파라미터 값은 o=1, N=2이고; 직사각형 빔 어레이가 MX=8 및 MY=6을 갖는 것으로 한다. 타겟은 연속으로 좌측으로 이동하지만, 빔 편향은 도면의 좌측에 도시된 바와 같이 톱니 함수에 의해 제어된다. 길이 T1의 각 시간 간격 동안, 빔 이미지는 ("배치 격자"의 위치에 상응하는) 타겟 위의 위치에 고정되어 있다. 따라서, 빔 이미지는 배치 격자 시퀀스 p11, p21, p31를 관통하는 것으로 도시되어 있다. 배치 격자의 하나의 사이클은 타겟 이동 v 덕분에 시간 간격 L/v　= NMb/v 내에서 노출된다. 각 배치 격자에서의 노출을 위한 시간 T1은 "노출 길이"로 부르는 길이 L_G　= vT1 = L/(No)² = bM/No ²　에 상응한다.

빔렛은 타겟과 함께 하나의 세트의 이미지 요소의 노출 동안 L_G의 거리를 이동한다. 즉, 모든 빔렛은 시간 간격 T1 동안 기재의 표면에 대해 고정 위치를 유지한다. 거리 L_G를 따라 타겟과 함께 빔렛을 이동시킨 후에, 빔렛은 그 다음 배치 격자의 이미지 요소의 노출을 시작하기 위해 (초단 시간에) 순간적으로 재위치된다. 배치 격자 사이클의 위치 p11...p31를 통한 완전한 사이클 후에, 시퀀스는 새롭게 시작하고, 추가 길이 오프셋 L=bNM은 X 방향(스캐닝 방향)에 대해 병렬 관계를 갖는다. 스트라이프의 시작 및 종료에서, 노출 방법은 인접 커버링을 생성할 수 없어서, 완전히 채워지지 않은 길이 L의 마진이 존재할 수 있다.

종래 기술에서, 보통, 전파 빔렛의 폭을 규정하는, 개구 어레이 판(20)의 개구의 치수 aX, aY는 기본적으로 동일하고, 조사 빔 lb의 강도, 즉, 그 전류 밀도는 전체 개구 필드에서 균일하다고 가정한다. 그러나, 실제 실시예에서, 타겟에 투과된 선량은 주로 광축 cw로부터의 거리의 함수로서 변한다는 것이 도시되어 있다. 하전 입자 광축 cw 근방에 위치된 빔렛은 보통, 조사 소스의 각도 휘도 분포 및 콘덴서 투과 함수의 고차 변화에 따라, 주위부의 빔렛 보다 상이한 (높거나 낮은) 선량을 투과시킬 것이다. 또한, 상술된 보상 방법에도 불구하고, 리소그래피 장치의 하전 입자 광학 부품은 잔류 색수차 및 기하학 수차를 리소그래픽 빔 lb에 도입할 것이다. 또한, 가변 개구 크기는 불균일성에 추가로 기여할 수 있다.

다수의 불규칙성을 고려하여, 상기 문제를 해결하는데 상이한 방식이 적용될 수 있다. 2개의 기본적인 방법이 US 8,258,488의 도 4 및 도 5에 도시되어 있다. 이러한 개구의 폭 w1, w2는 개구 판 위의 위치에 따라 상이할 수 있고, 또한, 개구는 다음 정규 격자를 따라 위치되지 않고, 작은 편차가 이미징 결함을 보상하도록 구성되어 있다. 이러한 방법은 시간 소모량이 많아서 개구 판의 재설계를 필요로 하기 때문에 비싸고, 또한, 편차의 정적 보상만을 허용하고 기록 공정 바로 이전에 결정된 편차를 고려할 수 없다.

빔 전류 분포의 측정

도 8은 도 1의 것과 비교가능한 본 발명의 제1 실시예에 따른 리소그래픽 장치의 단면도이다. 기재 위의 빔 투사시에 패턴 형성 장치에 의해 생성되는 전류 밀도 맵을 제공하기 위해, 빔 어레이 필드 내의 전류 분포를 측정하도록 전류 센서(60)가 제공되어 있다. 전류 센서는 사실상 타겟(16)이 배치되는, 기재 평면 근방의 컬럼의 끝에 위치될 수 있다. 전류 밀도 맵을 측정하는 보통의 공정에서, 빔 어레이의 관심의 특정 에어리어만이 스위치 온되고, 모든 다른 빔 부분(52)은 스위치 오프된다. 그 결과, 빔 어레이의 부분만이 전류 검출기에 도달하고 이러한 에어리어에서 특정 전류 전류로 상승한다. 이러한 방법에 의해, 임의의 분포가 측정될 수 있다. 실시 이유로, 8x8 또는 16x16 서브 에어리어의 체스판 타입이 편리할 것이다. 전류 밀도 맵은 결국 예를 들어, 최대 전류의 에어리어로 정규화되는 다수의 상대 전류 값로 구성되어 있다.

전류 센서(60)는 스테이지 위에 장착된 패러데이 컵(FC)으로서 구현되고, 전류계(61)에 접속되는 것이 바람직하다. 이러한 스테이지는 이러한 목적을 위해 옆으로 시프트되어 빔렛 어레이의 모든 프로그램가능한 빔렛은 FC에 들어갈 수 있다. PD 시스템에서 빔을 편향시키고 이러한 편향된 빔을 제2 크로스오버 c2 근방의 정지판(11)에서 여과함으로써, 자유롭게 선택될 수 있는 빔렛의 부분집합의 전류를 측정하는 것이 가능하다. 이로 인해, FC를 이동시킬 필요 없이 상이한 빔렛의 부분집합을 프로그램화함으로써 빔 어레이 필드 내의 전류 분포를 평가할 수 있다.

도 9는 도 8에 도시된 설정에 의해 측정된 전류 밀도 맵 Mp(또한 단순히 "맵"으로 부른다)의 전형적인 예를 도시하고 있다. 이러한 맵은 모든 다른 에어리어는 측정 동안 스위치 오프되어 있는 동안, 전체 짐 어레이의 전류를 전류 센서에 떨어질 때 측정함으로써 생성되었다. 보통, 이러한 맵에서 빔 어레이의 중심 근방의 전류 선량 값은 맵 위의 평균에 대해 감소되거나 강화되어 있다. 도 9의 예에서, 타겟에서의 82㎛ × 82㎛의 빔 어레이 필드는 512×512=262,144개의 프로그램가능한 빔렛으로 구성되었다. 도시된 바와 같이, 전류 선량 분포의 8×8 행렬이 측정되었고, 각 측정된 값은 각각의 값을 생성하는데 사용된 262,144/64=16,384개의 빔렛을 포함하고 있다. 도 9의 전자 소스는 추출이 추출 시스템(8)에 의해 이루어진, 편평한 이미터 표면을 갖는 열 방출 캐소드의 타입을 가졌다(단일 결정, 예를 들어, 텅스텐 또는 LaB₆). 전자가 보다 큰 표면(20㎛)으로부터 방출되기 때문에 기계 결합(예를 들어, 애노드에 대한 이미터 표면의 정렬) 또는 추출 필드 강도의 국부적 차이로 인해, 각도 전류 밀도가 이미터에 걸쳐 변하는 것을 피할 수 없다.

도 9는 8×8 공간 래스터에 실행되는 64개의 측정값의 결과를 도시하고 있다. 선량 불균일성의 보상이 행렬이 보다 미세해질 때 향상될 것이라는 것을 알 수 있다. 그러나, 보통, 8×8 또는 16×16는 선량 불균일성의 만족스러운 보상을 제공하기에 충분할 것이라는 것을 발견하였다. 이상적으로, 빔 어레이, 예를 들어, 그 개별적인 전류 선량 보정을 갖는 빔 어레이와 같이 미세하도록 격자가 선택될 수 있지만, 이것은 상당한 추가 연산력을 유발할 것이다.

실시간 데이터경로

완전한 패턴 이미지는 막대한 양의 이미지 데이터를 포함하는데, 이것은 이러한 데이터의 유효 계산을 위해, 노출되는 화소 데이터를 바람직하게는 실시간으로, 생성하는 고속 데이터경로가 적절할 이유이다. 그러나, 노출되는 패턴은 보통, 보다 양호한 데이터 압축율을 제공하여 필요한 데이터 저장용량을 감소시키는, 예를 들어, 직사각형, 사다리형 또는 일반적인 다각형과 같은 기하학 구조의 집합으로서 벡터 형태로 기술된다. 따라서, 이러한 데이터경로는 3개의 주요 부분으로 구성되어 있다.

1) 벡터 기반 물리적 보정 공정,

2) 이러한 벡터를 화소 데이터로 전환하는 래스터 공정, 및

3) 이러한 화소 데이터를 기록 정을 위해 임시 저장하는 버퍼.

도 10은 데이터경로(800)의 순서도를 도시하고 있다. 이러한 데이터경로는 노출되는 패턴 EXPP의 공급시 시작한다.

스테이지 801: 벡터 기반 물리적 보정(VBPC). 노출되는 패턴이 막대한 수의 작은 데이터 청크가 가능하게는 기하학적으로 중첩되어 분할된다. 벡터 도메인에 적용될 수 있는 보정(예를 들어, 근접 효과 보정)이 모든 청크에 개별적으로, 가능하게는 병렬로 수행될 수 있고, 최종 데이터는 다음의 단계의 계산 속도를 향상시키는 방식으로 저장되고 암호화된다. 출력은 모든 청크가 기하학 구조의 집합을 포함하는 청크의 집합이다. 이러한 청크는 개별적으로 래스터 공정으로 보내어진다.

스테이지 802: 래스터화(RAST). 모든 청크의 기하학 구조는 화소 어레이 레벨이 상응하는 개구 이미지의 물리적 선량을나타내는 래스터 그래픽스 어레이로 전환된다. 완전히 기하학 구조 내측에 있는 모든 화소는 다각형의 컬러가 할당되지만, 기하학 구조의 에지를 가로지르는 화소의 컬러는 이러한 기하학 구조에 의해 덮힌 화소의 면적의 분수에 의해 가중치 부여된다. 이러한 방법은 기하학 구조의 면적과 래스터 후의 전체 선량 사이의 선형 관계를 암시한다. 이러한 선량은 먼저 부동점 넘버로서 계산되고, 그 후에만 이들은 PD 장치에 의해 지원되는 선량 값의 이산 세트로 전환된다. 래스터화의 결과로서, 화소 데이터는 각각의 화소에 대한 공칭 선량 값 y를 나타내는 부동점 넘버의 포맷을 가질 것이다.

스테이지 803: 온라인 선량 보정기(DCORR). 이러한 부동점 선량 값 y는 측정된 전류 밀도 맵(또는 선량 보정 맵)의 도움으로 수정되고, 화소의 개별적인 공칭 선량 값의 관련 보정 인수와의 곱과 같은 단순한 수학적 연산이 적용된다. 이것은 모든 화소가 노출 장치의 특정 빔렛과, 그래서 PD 장치의 특정 개구에 연관되어 있다는 사실에 기초하고 있다. 따라서, 보정 전에 실험적으로 결정된 보정 값을 사용하여 전류 밀도 맵의 각각의 빔렛 또는 빔 에어리어의 보정값을 공칭 선량 값에 적용하는 것이 가능하다. 이러한 단계에 의해, 의도된 패턴(의 각 영역)의 각 빔렛에 대한 보상된 노출 선량 값을 나타내는, 수정된 부동점 데이터 y'의 세트가 산출될 것이다.

스테이지 804: 디더링(DITH). 디더링 프로세스(805)는 선량 값 데이터 y'를 사전결정된 그레이 값 스케일에 기초하여 그레이 값 데이터로 전환한다. 이것은 오버샘플링과 결합되어, 단일 개구에 유용한 선량 값의 이산 세트 보다 훨씬 더 미세한 선량 편차를 허용하는 근방 화소에 대해 반올림 오차가 평균화되는 것을 보장하는 위치 의존 반올림 프로세스이다("보상 방법의 설명" 섹션 참조). 이러한 전환은 시각 이미지 데이터의 화소 그래픽스로의 전환을 위한 공지된 알고리즘에 의해 실현될 수 있다. 실제 보정(예를 들어, 결함 개구 보정)에 따른 디더링 바로 이전 또는 이후에, 화소 도메인에 적용될 수 있다는 가정하에, (본 발명의 일부가 아닌) 추가 보정이 이러한 스테이지에서 적용될 수 있다.

스테이지 805: 화소 패키징(PPACK). 스테이지 804로부터 얻어진 화소 이미지는 배치 격자 순서에 따라 저장되고 화소 버퍼 PBUF에 전송된다. 이러한 화소 데이터는 스트라이프의 노출을 트리거하는 상당한 양의 데이터, 보통 적어도 스트라이프의 길이의 데이터가 존재할 때까지 임시 저장된다. 이러한 데이터는 기록 공정 동안 버퍼로부터 취해진다. 이러한 스트라이프가 기록된 후에, 상술된 프로세스는 그 다음 스트라이프와 같은, 그 다음 영역의 패턴 데이터에 대해 새롭게 시작한다.

빔 전류 선량의 편차 보상

다음에서, 본 발명에 따른 보상 방법의 실시를 설명한다. 조명 시스템의 불균일성으로 빔렛과 연관된 개구의 PD 시스템 상의 위치 r의 함수인, 빔렛 전류 선량 D(r)의 편차가 발생한다. 이상적인 경우에, 빔렛 선량은 전체 개구 어레이에 대한 상수, 즉, 최대 그레이 레벨인 일정한 공칭 값 c이다. 실제 적용에서, 빔렛 선량은 이러한 값 c로부터 작고, 공간적으로 변하는 편차를 보여준다. 이로 인해, 타겟 위에 생성된 모든 개구 이미지의 범위에서 타겟 위의 표준의 선량으로부터의 상대 편차로서 편차 함수 α(r)를 규정할 수 있다.

도 9에 것과 같은, 거친 전류 밀도 맵의 입력은 d_i로서 표시된다. 이러한 값은 예를 들어, 값 D_i=d_i를 각 에어리어 내의 각 개구에 직접 할당함으로써, 또는 di 데이터의 어레이로부터 결정된 보간 값(예를 들어, 각각 맵의 값을 갖고 맵 Mp의 각 에어리어의 중심 위치에 위치된 지지점으로부터의 선형 보간)을 할당함으로써, 최대 선량 D_i=D(r_i)를 MX×MY 개구 격자 위치 b1(도 4 참조)의 격자 위의 r=r_i에서 각 개구에 할당하는데 사용된다. 그다음, 상대 편차 α(r)가 다음과 같이 규정된다.

(1)

여기에서, c는 공칭 선량 값이다. 이러한 공칭 선량 값은 사전결정된 값일 수 있거나, 모든 측정값의 평균값,

또는 최소 발생 선량 및 최대 발생 선량의 평균값, c = (max(D _i) + min(D _i))/2, 또는 (등식 (2)의 최소 함수에 의한 절단을 피하는) 최소 선량, c = min(D _i)과 같은 실험적 데이터에 기초하여 선택될 수 있다.

위치 r_k에서 PD 시스템에서 나온, 빔렛 k가 공칭 선량 y를 (비차단된 노출 동안 감소시킴으로써 - 전체 노출은 공칭 선량 c에 이른다) 전달하는 것으로 예측되고, y는 0과 c 사이의 범위에 있는 것으로 하자. 빔 전류 분포의 공간 불균일성 때문에, 빔렛은 실제 선량

를 발생시킬 것이다. 발명에 따른 보상은 다음의 방법을 사용한다. 여기에서, y 보다는 수정된 선량 y'를 빔렛에 할당한다.

(2)

이어 y' < Dk이다.

(3)

이렇게 얻어진 y'ds "실시간 데이터경로" 섹션에서 설명된 적절한 디더링 방법을 사용하여 그레이 값으로 추가 처리된다.

즉, 공칭 선량 y는 전류 선량 분포의 오차에 기초하는, (최종 수 y'가 최대 빔렛 선량 Dk 이하라고 할 때) 보상 인자 q = 1+α(r)에 의해 분할된다. y의 임의의 (즉, 부동점) 값이 최종 기록 공정에 유용하다면, 이로 인해 오차를 정확하게 상쇄시킬 수 있다.

그러나, 그레이 값의 주어진 이산 스케일로의 기록 공정의 제약으로 인해, 실제 기록 공정 동안, 보상 선량 값 y'이 그레이 스케일로부터 각각의 값으로 전환되기 때문에 일어나는 "반올림 오차"에 상응하는 잔류 오차가 존재할 것이다. 예를 들어, 4 비트 그레이 스케일에 의해(o=1로 가정), 16개의 상이한 값이 유용하다(1/15=6.6% 스텝). 따라서, 잔류 오차가 남게 될 것이다. 상대 오차 α(r)가 반올림 오차 보다 작을 때마다, 제공된 알고리즘으로 보상이 가능하지 않다. 예를 들어 3%의 오차가 유용한 선량 스텝이 6.6%인 경우에 의미있는 방식으로 보상될 수 없다.

본 발명에 의해 또한 시간의 함수로서 변하는 편차를 보상할 수 있다. 예를 들어, 예를 들어, 시프트의 시작시에 또는 각 기록 공정 전에, 정규 시간 간격으로 전류 검출기를 사용하여 측정함으로써 소스의 편차를 캐치할 수 있다. 또한, 기록 공정 동안의 시간 편차 f(t)는 이러한 시간 편차가 이론적 고려사항 및/또는 실험적 데이터로부터 공지되어 있는 경우에 보상될 수 있다. 또한, 이로 인해 레지스트의 노화와 같은 시간 의존성 공정을 고려할 수 있다. 레지스트 감응성의 변화가 시간의 함수, f(t)로서 알려져 있다면, 이러한 함수는 보상 인자에 들어가는 추가 보정 인자로서 사용될 수 있다. 즉, q = (1+α(r))ㆍf(t). 동일한 방식이 입자 소스의 전체 강도의 시간 의존 편차를 고려하기 위해 가능하다.

보상 방법의 설명

도 11 내지 도 13에서, 이러한 섹션은 이전의 섹션에서 설명되는 바와 같은 선량 불균일성 보정에 대한 오버샘플링의 기능을 설명하는 단순한 모델을 제시한다.

이러한 모델은 빔렛의 개구 이미지가 고르게 분포된 선량(배치 격자의 점에 중심이 있는 2D 직사각형 함수) b의 사이드 길이를 갖는 정사각형 영역(예를 들어, bi1, 도 6b 참조)에서만 논제로인 타겟 위의 선량 분포라는 (단순화) 가정에 기초하고 있다. 또한, 각 개구 이미지는 이웃 개구 이미지와 중첩하여 이웃 개구 이미지의 중심 사이의 거리는 e=b/o이다. 이어서, 각 이미지 엘리먼트(이웃 배치 격자 포인트 내의 정사각형 에어리어)가 o2 개구 이미지에 의해 노출되고, 이미지 엘리먼트에 적용된 전체 선량은 관심의 이미지 엘리먼트의 원인이 되는 개구 이미지의 그레이 값과 연관된 선량의 합이다. 이것은 o2의 인수 만큼 가능한 전체 선량의 수를 증가시킬 것이다. 예를 들어, nY = 2G 등거리 그레이 값(즉, 0, 1/(n_Y-1),...,y/(n_Y-1),..., 1, 즉, (n_Y-1) 증분)을 갖는 그레이 스케일로부터 시작할 때, 이미지 엘리먼트에 적용된 전체 선량은 (n_Y-1)ㆍo ²+1 값(다음에서 "유효 그레이 레벨"로 부른다)중 하나를 갖게 되어, 1/(n_Y-1)ㆍo2로 상대 선량 증분을 낮춘다. 동시에, 각 개구 이미지는 동시에 o² 이미지 엘리먼트의 원인이 되고, 이로 인해 (n_Y-1)ㆍo ²+1로 이미지 엘리먼트에 적용된 전체 선량을 조정하는 것이 가능하지만, 모든 이미지 엘리먼트에 대해 독립적인 것은 아니다.

유효 그레이 레벨을 사용하여, 상술된 6.6% (이미지 엘리먼트에 적용된 최대 선량에 대한 상대 선량 증분)를 넘는 보정이 가능하다. n_Y=16에 대한 상대 선량 증분 w₀는 o=1에 대해 w₁=1(15ㆍ1²)=6.66%이고, o=2에 대해 w₂=1(15ㆍ2²)=1/60=1.66%이고, o=4에 대해 w₄=1(15ㆍ4²)=1/240=0.4166%이다.

다음에서, 도 9에서 설명한 바와 같이 실제, 실험적으로 측정된 선량 맵 α(r)(8x8 격자에서 측정된, 상수 공칭 값 c로부터의 편차)를 사용한다. 이미지 엘리먼트는 빔렛과 동일한 상대 오차 α를 갖고 있는 동일한 상대 편차 α(예를 들어, 상응하는 빔렛은 PD의 동일한 섹션으로부터 오거나, 단일 빔렛에 의해 기록된다)를 갖는 o²개의 개구 이미지에 의해 기록된다고 가정한다. 이러한 오차 보상은 보다 복잡한 이미지 엘리먼트 대신에 빔렛/개구에 기초하여 설명될 수 있다(도 11 내지 도 13 참조). 그다음, 공칭 선량 y에 보정 (2)를 적용한 후에, 보정된 선량 y'는 w0/2의 최대 반올림 오차(즉, w1/2=3.33%, w ₂/2=0.833% 및 w ₄/2=0.20833%)를 갖는, 다음 유효 그레이 레벨로 반올림된다.

도 11 내지 도 13은 선량 y=c(즉, 공칭 최대 선량) 및 o=1, o=2, o=4의 각각에 대해, (상술된 바와 같이 이러한 모델의 이미지 엘리먼트와 직접 관련된) PD의 각각의 영역의 보상 후의 상대 선량 비율을 도시하고 있다. (이해를 위해, 보정된 선량 y'<Dk, 즉, 보정된 선향이 개구의 최대 선량 보다 크지 않다고 가정한다). 이러한 도면은 본 발명에 의한 유효 보상 및, 오버샘플링 인자 o가 증가한 보상의 점진적 향상을 설명하고 있다. 이러한 도면에 도시된 데이터의 계산은 좌상부 편차 측정값 α=0.02963에 대해 아래에 설명되어 있다. 보정된 선량(등식 2)은 y'=y'(1+α)= c/(1+0.02963)= 0.9712ㆍc이다. 그다음, y'는 최근방 가능한 그레이 레벨 y'Y=Round(y'cㆍu)ㆍc/u로

반올림된다. 여기에서, u=(n_Y-1)ㆍo ²(o=1에 대해 u=15, o=2에 대해 u=60, o=4에 대해 u=240), Round는 그 다음 정수로의 반올림과 같은, 정수 결과로의 실수 변수로부터 정수 결과로의 반올림 함수이다. 특히, 이것은 o=1에 대해 y'Y = 1.c이고, o=2에 대해, y'Y = 0.966.c 이고, o=4에 대해 y'Y = 0.9708.c for이어서, o=1에 대해 y'_Y,phys = y'_Y(1+α)=1.03ㆍc이고, o=2에 대해 y'_Y,phys = 0.995ㆍc이고, o=4에 대해 y'_Y,phys = 0.9996ㆍc의 물리적 선량(등식 3)에 이른다. 도 11 내지 도 13의 오차는 기술된 경우에서, o=1에 대해, (오리지널 오차와 동일한) 2.96%이고, o=2에 대해 -0.47%이고, o=4에 대해 -0.04%인, c로부터의 상대 편차이다.

소정의 패턴의 윤곽선 위치지정의 정확도(즉, 오차 폭)는 반올림 오차와 직접 관련되어 있다. 이러한 이미지 엘리먼트의 윤곽 위치는 이미지 엘리먼트에 선량을 적용하는 개구 이미지의 선량에 선형으로 의존한다. 패턴에 에지에 직접 적용된 개구 이미지만이 (e의 최대 편차가 윤곽선이 이미지 엘리먼트의 좌측으로부터 우측으로 시프트되는 것을 의미하는) 윤곽선 위치를 규정하는데 사용되고, 이어서 (이미지 엘리먼트의 전체 선량에 대한 (n_Y-1)ㆍo ²개의 유효 그레이 레벨과 유사한) 윤곽선의 위치지정을 위한 (n_Y-1)ㆍo ²개의 유효 그레이 레벨이 존재한다. 이러한 윤곽선 위치지정 정확도는 o=1에 대해 1/3nm이고, o=2에 대해 0.3nm이고, o=4에 대해 0.083nm인 e/((n_Y-1)ㆍo)=b/((n_Y-1)ㆍo ²)이다.

단순한 라인 구조와 같은 관심의 전형적인 특징부를 생각할 때, 선량 값의 오차는 최악의 상황에서, 반대 방향으로 시프트하는 반대 라인 에지를 유발한다. 선폭 오차는 소위 CD 균일성에 영향을 주고 가능한 낮아야 한다. 결과적으로, 개별적인 빔렛의 그레이 레벨만을 사용하는 보정(즉, o=1)은 이산 그레이 레벨 증분이 너무 크면 정확도가 불충분하게 된다. 한편, 멀티빔 기록기의 필요한 데이터 속도는 그레이 레벨의 수에 따라 증가한다. 따랏, 산업적 필요를 충족하기 위해 의도된 선량 불균일성에 대한 이산 선량 레벨의 제한 근방에서 작동할 필요가 있다(예를 들어, 1/2nm CD 편차, 6 sigma).

빔 전류 선량 보상의 증명

도 14는 "빔 전류 선량의 편차 보상" 섹션에서 설명된 방법의 시뮬레이션 결과를 도시하고 있다. 보정 방법이 없는 시뮬레이션의 소정의 패턴의 윤곽선의 위치는 도 9에 도시된 실제 전류 밀도 맵 및 최대 선량에서의 선택된 c를 사용하여, 보정 방법을 포함하는 시뮬레이션의 위치와 비교되고, 위치 지정 오차 Δx의 분포 p(Δx)가 도시되어 있다. 선량 y=0.9c를 갖는 시뮬레이션은 직사각형 형상의 검사 패턴에 기초하였다. 보정되지 않은 시나리오 p(보다 미세한 라인)에 대해, 라인 에지 편차는 폭이 대략 0.5nm이고, 이러한 편차의 중심은 대략 0.8nm에 의해 타겟으로부터 벗어나 있고, 이는 최소 선량에서의 c의 선택값의 결과이다. 본 발명에 따른 보상은 보통 0.1nm 폭을 갖는(1 sigma) 편차를 갖는 시나리오 p'(보다 두꺼운 라인)를 얻고, 이러한 편차의 중심은 사실상 타겟 위치에 있다. 이것은 본 발명의 보상에 의해 제공된 위치지정 정확도가 향상되었음을 증명한다.

통계는 오직 각 소정의 패턴의 각각의 우측에 대한 윤곽선을 포함한다. 즉, 직사각형 패턴에 대해, 직사각형의 우측 경계에 상응하는 윤곽선이 고려되었다. 상부, 하부, 좌측 윤곽선에 대한 통계는 Δx를 Δy와 교환하고(상부, 하부) 원점에 대한 분포를 미러링하는(좌측, 하부) 것을 제외하면 동일하다. 이러한 윤곽선은 0.5c에 있다.

도 15a 내지 도 15d는 평균 선량에서의 c의 선택값 및 검사 패턴의 소정의 선량 y(도 15a의 y=0.6c, 도 15b의 y=0.7c, 도 15c의 y=0.8c, 도 15d의 y=0.9c)의 편차를 갖는 유사한 시뮬레이션의 결과를 도시하고 있다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 보정 전후의 정확도는 패턴의 선량 y에 의존한다. 즉, 보다 높은 선량은 패턴의 윤곽선에서 보다 높은 경사에 이르고, 이것은 오차의 전파를 감소시킨다. 즉, 선량 편차에 대한 윤곽선의 의존도를 감소시킨다(이러한 경우에, 선량 불균일성).

상기로부터, 본 발명의 보상 방법은 모든 빔렛의 범위에서 이상화된 균일한 분포로부터 빔 강도의 편차의 소정의 효과를 보상하는 유효한 방밥을 제공한다는 것이 분명할 것이다. 또한, 오버샘플링(즉, 개구 이미지의 중첩)을 고려하여, 그레이 레벨 사이의 선량 증분 보다 상당히 작은 선량 편차를 보상하는 것이 가능하다.

행 보정에 의한 보상

도 16에서, 본 발명의 추가 유리한 편차는 LCDU(로컬 선폭 균일성)의 향상을 제공한다. LCDU는 패턴 기록을 위한 특별 요구사항중 하나이고, 요즘 산업계에서 가장 필요로 하는 것중 하나이다. 예를 들어, 라인에 대해, 0.2nm 1sigma 보다 작은 LCDU가 필요하다. 이것은 특히 패턴 형성 수단의 보다 큰 에어리어로부터의 빔렛이 원인이 되는 특징부에 대해 문제가 되고 있다.

매우 작은 선량 오차는 특별히 스캐닝 방향을 따른 빔렛의 하나의 행에 의해 패턴화되는 라인에 대한 기능을 수행한다. 보통 1% 선량 변화 당 0.25nm CD 변화에 의해, 개구 행을 따른 라인에 대한 엄격한 LCDU 필요조건은 행 당 적분 선량의 1% 보다 훨씬 더 양호한 선량을 필요로 한다. 이러한 정확도를 보장하기 위해 상술된 보상 방법은 개구의 행 rmdp 대해(여기에서, m은 행의 지수이고, m=1,...M) 각 전체 행을 따른 모든 개구의 선량(빔렛)은 동일한 인자 q1,..., qm,...,qM에 의해 교정되는 추가 "행 교정 인자"를 도입함으로써 수정된다. 즉, 개구 어레이 내의 m번째 행 및 n번째 열에서의 개구에 의해 생성된 개구 이미지의 선량 값 y는 관련 행 교정 인자에 의해 분할된다, y'=y/qm.

이러한 행 교정 인자는 특정 행의 빔렛에 의해 생성된 적분 선량의 편차를 보상함으로써 CD 제어를 향상시키도록 도입된다. 행 교정 인자를 결정하는 하나의 방법은 빔렛의 하나의 행을 스위치 온하고 도 8의 검출기(60)와 같은 전류 검출기에 의해 전류를 측정함으로써, 도 9에 대해 상술된 것과 같은 방법과 유사하다. 이것은 행의 각각, r1,...,rm...rM에 대한 전체 전류 값 Q1, Q2,...,Qm,...,QM을 제공할 것이다. 행 교정 인자는 이러한 값 Q1...QM을 공통 기준 값 Q₀과 관련시킴으로써 계산된다. 예를 들어, Q1...QM 세트의 평균값 또는 그 최대 또는 최소값, 즉, qm = Qm/Q₀가 있다.

행 교정 인자를 결정하는 대안의, 보다 정확할 수 있는 방법은 행 교정 인자가 결정되는 빔렛의 행(개구)을 따라 빔 어레이를 스캔하고, 오직 하나의 개구 행만이 각각의 라인의 원인이 되는 라인 구조를 패턴화하도록 차단 장치를 사용하는 것이다. N이 행의 수이라면, 적어도 N개의 라인 패턴이 모든 행 교정 인자를 규정하기 위해 패턴화되어야 한다. CD를 실험적으로 결정하기 위해 고정도(high precision) 방법(CD-SEM)이 모든 N개의 라인의 선폭(CD)을 측정하기 위해 사용될 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같은 선량 맵을 사용하는 2차원 선량 보상 알고리즘 및 (이전의 단락에서 설명한 바와 같은) 행 교정 인자의 실험적 결정이 이미지 선량 보상을 사용하는 행 교정 알고리즘이 모두 사용되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 라인 구조는 선량 보정된 빔 어레이에 의해 생성되고, 그 다음, 행 교정 인자는 CD 성능에 영향을 주는 잔류 오차를 제거한다.

유사한 방법에서, 개구의 각 컬럼에 대해, 각각의 컬럼의 모든 개구(빔렛)의 선량 값이 각각의 열 교정 인자 k1,...,kn,...kM(여기에서, n은 열의 지수이다)를 사용하여 스케일링되는 열 교정 인자를 도입할 수 있다. 이러한 열 교정 인자는 열의 평균 선량(또는 최대 또는 최소 선량)으로 정규화될 수 있다. 열 교정 인자를 결정하는 방법은 개별적인 열이 턴온 및 턴오프되는 전류 측정에 의해, 또는 열에 평행한 라인에 측정에 의해 패턴화함으로써(그다음, 빔 어레이는 예외적으로, 이러한 교정 목을 위해 열의 방향을 따라 스캔된다) 행 교정 인자와 유사하다.

행 및 열 선량 교정의 하나의 주요 장점은 고효율을 소액 투자의 계산 시간과 결합한다는 것이다. 즉, 상술된 바와 같이, 전형적인 빔 어레이는 상당한 수, 예를 들어, 512x512=262,144개의 개별적인 빔을 갖고 있다. 모든 빔렛을 개별적으로 보정하는 대신에, 데이터 처리 및 계산 효과의 비용을 상당히 감소시키는 방법으로서, 오직 512개의 행 교정 인자 qm이 전류 밀도 맵의 8x8 또는 16x16개의 측정값에 더해 사용될 수 있어 기록기 장치의 CD 및 LCDU 성능을 상당히 향상시킬 수 있다. 전류 밀도 맵과 대조적으로, 행 교정 인자는 행 사이에 상당하게 변할 수 있어서, 보간 방법이 가능하지 않을 수 있다.

열 교정 인자는 보다 낮을지라도 추가 향상을 제공하는데, 그 이유는 스캐닝(보통 수평) 방향의 라인에 대해 "트로팅 모드" 기록 전략(도 7 참조)으로 인한 오차 평균화 효과가 존재하고, 스캐닝 방향에 직교하는 라인에 대해, 2차원 선량 보상 맵의 동일한 에어리어에 있어서 선량 보정 맵으로 인해 정확한 선량 값을 갖는 것으로 예상되는 각각의 행 및 열의 로컬 빔렛만이 원인이 되기 때문이다.

어레이의 모든 빔렛이 개별적인 교정 인자(즉, 상기 예에서 512x512개의 인자)에 의해 보정된다면, 주로 스캐닝 방향에 직교하는 라인의 LCDU 및 라인 에지 및 선폭 거칠기가 대개 향상되지만 CD 및 LCDU 값이 상당히 향상되지는 않는다.

Claims (14)

1. 개구 어레이(26)의 복수의 차단 개구에 대한 전류 선량의 분포(D _i)를 갖는 입자 빔(pb)이 타겟(16) 위의 이미지 에어리어에 다수의 화소(px)를 노출시킴으로써 소정의 패턴을 기록하기 위해 관통하는 복수의 차단 개구(24, 33, 43)로 구성된 개구 어레이(26)를 포함하는 패턴 형성 장치(4)에 입자 빔(pb)이 지향되고 조사되는 하전 입자 리소그래피 장치에서 타겟(16)에 소정의 패턴을 노출시키기 위한 노출 패턴을 계산하는 방법으로서, 상기 방법은 상기 복수의 차단 개구 위에서 일정하다고 가정된 공칭 전류 선량 값(c)으로부터의 상기 분포(D _i)의 편차를 고려하고,
   상기 패턴 형성 장치에서, 상기 복수의 차단 개구(24, 33, 43)는 상기 차단 개구의 상호 위치를 규정하는 사전결정된 배열로 배열되어 있고, 각 차단 개구는 각 노출 간격 동안 상기 타겟 위의 상응하는 개구 이미지로 각 차단 개구를 통해 노출되는 선량 값에 대해 선택적으로 조정가능하고, 상기 선량 값은 이산 그레이 스케일로부터 선택된 각각의 값을 취하고,
   상기 소정의 패턴의 기록 공정 동안, 각각의 노출 간격으로 차단 개구가 타겟(16)에 이미지화되어 상응하는 복수의 개구 이미지(b1, bi0, bi1)를 생성하는 일련의 노출 간격(T1)이 만들어지고, 상기 개구 이미지의 위치는 노출 간격 동안 화소(px)의 위치에서 상기 타겟과 대하여 고정 유지되지만, 상기 노출 간격 사이에서, 상기 개구 이미지의 위치는 상기 타겟 위에서 시프트되어, 상기 타겟 위의 이미지 에어리어의 다수의 화소를 노출시키고,
   상기 방법은,
   (i) 각각의 개구의 위치에서의 전류 선량을 기술하는 전류 인자와 각각의 개구를 상관시키는, 상기 분포(D _i)의 맵(Mp)을 제공하는 단계,
   (ii) 상기 소정의 패턴을 제공하고, 상기 다수의 화소에 형성된 래스터 그래픽스(ps)로서 공칭 노출 패턴을 계산하는 단계로서, 상기 공칭 노출 패턴은 상기 소정의 패턴의 윤곽선을 실현하는 타겟 위의 공칭 선량 분포를 생성하는데 적절하고 각각의 화소에 대해 각각의 공칭 선량 값(y)를 포함하는 단계,
   (iii) 상기 각각의 화소에 상응하는 개구 이미지의 전류 인자에 상응하는 보상 인자(q)에 의해 각각의 공칭 선량 값을 나눔으로써 각각의 화소에 대해, 보상 선량 값(y')을 계산하는 단계,
   (iv) 상기 보상 선량 값을 근사화한 이산 그레이 스케일로부터 값을 선택함으로써 각각의 화소에 대해 이산 값을 결정하는 단계, 및
   (v) 상기 공칭 노출 패턴으로부터, 상기 공칭 선량 값을 상기 단계 (i)에서 결정된 이산 값으로 대체함으로써 상기 기록 공정에 의해 상기 소정의 패턴을 노출시키는데 적절한 보상된 노출 패턴을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노출 패턴 계산 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 개구 이미지는 상기 타겟 위에 상호 중첩하고, 상기 개구 이미지는 상기 타겟 위의 이웃 개구 이미지의 화소 위치 사이의 거리(e)의 배수인 공칭 폭(b)을 갖고 있고, 단계 (iv)에서, 상기 상응하는 보상 선량 값이 이산 그레이 스케일의 2개의 값 사이에 있는 화소에 대해, 상기 보상 선량 값이 상기 각각의 화소에 영향을 주는 개구 이미지에 상기 이산 그레이 스케일의 적어도 2개의 상이한 값을 할당하여 이렇게 할당된 값의 평균이 사전결정된 선량 오차 폭 안에서 상기 보상 선량 값을 재생성하도록 함으로써 근사화되는 것을 특징으로 하는 노출 패턴 계산 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 사전결정된 선량 오차 폭은 상기 타겟 위의 이웃 개구 이미지의 화소 위치 사이의 상기 거리(e)에 나누어진 개구 이미지 공칭 폭(b)의 몫의 제곱에 의해 나누어진 이산 그레이 스케일의 2개의 값의 차이인 것을 특징으로 하는 노출 패턴 계산 방법.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 단계 (iv)에서, 이산 값을 결정하는 단계는, 상기 이산 그레이 스케일 내의 값들 중에서 상기 보상 선량 값에 산술적으로 가장 가까운 값을 선택함으로써 각각의 화소에 대해 실행되는 것을 특징으로 하는 노출 패턴 계산 방법.
5. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 적어도 단계 (iii) 내지 (v)가 계산된 데이터의 영구 저장 없이 일시로 연관 계산을 실행하여 실시간으로 기록 공정 동안 실행되는 것을 특징으로 하는 노출 패턴 계산 방법.
6. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 맵(Mp)은 각각 특정 차단 개구의 전류 선량 값에 상응하는, 상기 맵(Mp)의 각각의 부분에 대해, 각각의 차단 개구에 상응하는 빔 부분만이 전류 측정 장치(60)에 전파하도록 상기 패턴 형성 장치를 제어하는 동안, 상기 타겟 대신에 위치된 전류 측정 장치(60)에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 노출 패턴 계산 방법.
7. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 맵(Mp)은 상기 타겟에 존재하는 하전 입자 감응성 레지스트 층과 같은, 타겟의 감응성의 노화 함수에 상응하는 시간 의존성(f(t))을 갖는 시간 의존 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 노출 패턴 계산 방법.
8. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 맵(Mp)은 시간 의존 값을 포함하고, 상기 입자 빔은 전체 전류를 갖는 소스로부터 생성되고, 상기 시간 의존 값은 상기 소스로부터 방출된 전체 전류의 변동 함수에 상응하는 시간 의존성(f(t))을 갖는 것을 특징으로 하는 노출 패턴 계산 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 변동 함수는 전류 측정 장치(60)를 사용하여 상기 입자 빔의 전류를 측정함으로써 갱신되는 것을 특징으로 하는 노출 패턴 계산 방법.
10. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 이산 그레이 스케일 세트는 모든 개구 이미지에 대해 균일하고 사전결정된 최소값으로부터 사전결정된 최대값까지 고르게 이격된 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 노출 패턴 계산 방법.
11. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 단계 (i)에서, 상기 맵(Mp)은 상기 공칭 전류 선량 값(c)으로부터의 상기 분포(D _i)의 상대 오차를 기술하는 값 α(r)의 수치 어레이로서 실현되고, 단계 (iii)에서 상기 전류 인자에 의해 나누는 단계는 (1+α(r))에 의해 나눔으로써 실행되는 것을 특징으로 하는 노출 패턴 계산 방법.
12. 제1항 내지 제3항중 어느 항에 있어서, 상기 전류 인자는 행 교정 인자(qm)를 포함하고, 상기 행 교정 인자는 상기 타겟 위의 개구 이미지의 위치의 시간 평균 이동의 방향에 상응하는 스캐닝 방향(sd)에 평행한 개구의 각 행(rm)에 대해 균일한 것을 특징으로 하는 노출 패턴 계산 방법.
13. 제12항에 있어서, 각각의 행(rm)에 대해, 상기 각각의 행 교정 인자(qm)는 각각의 행의 차단 개구에 상응하는 빔렛만이 전류 측정 장치(60)에 전파되도록 상기 패턴 형성 장치를 제어하는 동안, 상기 타겟 대신에 위치된 전류 측정 장치(60)에 의해, 그리고 이렇게 측정된 값(Qm)을 공통 기준 값(Q₀)에 의해 나눔으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 노출 패턴 계산 방법.
14. 제12항에 있어서, 각각의 행(rm)에 대해, 상기 각각의 행 교정 인자(qm)는 상기 각각의 행(rm)의 차단 개구로부터 상기 타겟(16)의 위치에서 라인 구조를 생성하고, 이렇게 생성된 라인의 폭을 측정하고, 상기 폭을 기준 폭에 의해 나눔으로써 결정되고, 상기 라인 구조는 상기 타겟의 위치에서 측정 장치에 의해 직접 측정되거나 상기 라인 구조는 패턴화된 라인 구조를 타겟 위에 기록하고, 상기 각각의 행(rm)에 상응하는 적어도 하나의 패턴 라인을 포함하고, 상기 적어도 하나의 패턴 라인의 윤곽 폭을 측정하고 비교함으로써 수치를 구하는 것을 특징으로 하는 노출 패턴 계산 방법.

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