KR102645978B1 - 멀티빔 기록 장치에서 노광되는 노광 패턴에서의 선량관련 피처 재형성 - Google Patents
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Abstract
하전-입자 멀티-빔 기록 장치에 의해 타겟 상에 노광되는 패턴을 재계산하는 방법이 제시된다. 초기에 각각의 할당된 선량(D1, D2, D3)과 연관된 패턴의 패턴 엘리먼트(t1, t2, t3)는 할당된 선량으로서 공칭 선량(D1)을 갖는 재형성된 패턴 엘리먼트(rt1, rt2, rt3)를 얻는 관점에서 재-계산된다. 공칭 선량(D1)은 멀티-빔 장치 내의 스캐닝 스트라이프 노광 동안 픽셀에 대해 노광되는 노광 선량의 소정의 표준 값을 나타낸다. 공칭 선량(D1)으로부터 벗어난 할당된 선량(D2, D3)과 연관된 패턴 엘리먼트(t2, t3)에 대해, 상기 패턴 엘리먼트는 (i) 소정의 선량 슬로프 함수(fDS)를 이용하여 할당된 선량(D2, D3)의 값으로부터 재형성 거리(f2, f3)를 결정하는 단계, (ii) 상기 재형성 거리와 동일한 오프셋 거리만큼 초기 패턴 엘리먼트(t2, t3)의 경계에 대하여 오프셋되는 경계를 가지는 상기 재형성된 패턴 엘리먼트(rt2, rt3)를 형성하는 단계, (iii) 상기 재형성된 패턴 엘리먼트에 상기 공칭 선량(D1)을 할당하는 단계, 및 (iv) 상기 재형성된 패턴 엘리먼트(rt2, rt3)에 의해 상기 패턴 엘리먼트(t2, t3)를 대체하는 단계에 의해 재형성된다.
Description
본 발명은 스캐닝 스트라이프 노광을 사용하는 하전 입자 멀티-빔 기록 장치의 기록 성능을 최적화하기 위해, 타겟 상에 노광되는 패턴을 재계산하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 스캐닝 스트라이프 노광을 사용하는 하전-입자 멀티-빔 기록 장치의 기록 성능을 최적화하기 위해, 타겟 상에 노광되는 패턴을 재계산하는 방법에 관한 것이다. 이러한 유형의 장치는 복수의 빔렛(beamlet)들로 구성된 구조화된 빔(beam)이 타겟 상으로 지향되고, 노광 영역 위에 경로를 따라 이동되는 스캐닝 스트라이프 노광 수단에 의해 패턴을 생성하기 위해, 타겟 상의 노광 영역 내의 다수의 픽셀들을 노광하며, 연속된 노광 단계 사이에서 상기 구조화된 빔은 상기 타겟 상의 구조화된 빔의 폭보다 작은 노광 길이를 갖는 복수의 빔렛들이 연속적으로 상이한 픽셀들을 노광하도록 연속 노광 길이만큼 상기 타겟 상에서 시프트된다. 패턴은 초기에 다수의 패턴 엘리먼트를 포함하며, 각각의 패턴 엘리먼트는 경계 및 내부를 포함하는 각각의 형상을 가지고, 각각의 형상의 내부의 픽셀에 대해 노광되는 노광 선량의 값을 정의하는 각각의 할당된 선량과 관련된다. 예를 들어, 경계는 내부를 둘러싸는 폐루프를 함께 정의하는 경계 세그먼트 세트로 구성되는 것으로 여겨진다.
언급된 유형의 하전-입자 멀티-빔 처리 장치는 종래 기술에서 잘 알려져 있다. 특히, 출원인은 하전 입자 광학기, 패턴 정의(PD: pattern definition) 장치 및 여기에 채용된 멀티-빔 기록 방법과 관련하여 출원인의 명칭으로 여러 특허에 기재된 바와 같은 하전 입자 멀티-빔 장치를 구현하였다. 예를 들어, 193nm 침지 리소그래피, EUV 리소그래피용 마스크 및 임프린트 리소그래피용 템플릿(1x 마스크들)의 최첨단 복합 포토 마스크를 구현할 수 있는 50keV 전자 멀티-빔 기록기가 구현되었으며, 6 인치 마스크 블랭크 기판을 노광하기 위한 전자 마스크 노광 툴(eMET: electron Mask Exposure Tool) 또는 멀티 빔 마스크 기록기(MBMW: multi-beam mask writer)로 불리는 것으로 실현되었다. 또한 PML2(Projection Mask-Less Lithography)라고도 불리는 멀티-빔 시스템이 실리콘 웨이퍼 기판에 전자 빔 직접 기록(EBDW: Electron Beam Direct Write) 애플리케이션을 위해 구현되었다. 상기 종류의 멀티-빔 처리 장치는 이하에서는 멀티-빔 기록기 또는 간단히 MBW라고 한다.
MBW의 전형적인 구현으로서, 출원인은 기판에 81.92㎛ × 81.92㎛ 크기의 빔 어레이 필드 내에 512×512(= 262,144)개의 프로그램 가능한 빔렛을 포함하는 20nm의 전체 빔 크기를 가지는 50keV 전자 기록기를 실현했다. 이 기록기 툴에서 전형적인 기판 유형은 전자빔 감광성 레지스트로 덮인 6 인치 마스크 블랭크(6"× 6"=152.4mm×152.4mm 및 두께 1"/4=6.35mm)이고; 또한, 멀티 빔 기록은 레지스트로 덮힌 150mm Si 웨이퍼에서도 가능하다. MBW 유형의 이 기록기 툴에 관한 더 자세한 정보는 출원인의 미국 특허 제9,653,263호에서 찾을 수 있으며, 이는 본 명세서에 참고로 통합되어 있다. MBW는 본 명세서에서 "스캐닝 스트라이프 노광"으로 지칭되는 기록 방법을 수행하도록 구성된다. 스캐닝 스트라이프 노광 기록 방법은 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 내용에서 필요한만큼 아래에서 논의되고; 스캐닝 스트라이프 노광에 대한 더 상세한 내용은 본 발명에 참고로 통합된 본 출원인의 미국 특허 제9,053,906호에서 찾을 수 있다.
유리 기판 상의 마스크 패턴과 같은 패턴을 노광하는데 사용되는 또 다른 최첨단 기록기 기술은 소위 VSB(variable shaped beam) 기술이다. VSB 기술은 기판 상에 "샷(shot)"을 순차적으로 전달하는 것에 기반을 두고 있지만, 샷은 크기를 조절할 수 있으며 고속 블랭커(blanker)로 샷 당 선량을 조절할 수 있다. 일반적으로, 첨단 VSB 기록기의 전류 밀도는 매우 높지만(100-1000 A/cm2), MBW에서는 전류 밀도가 1-4 A/cm2 정도이다. 따라서 VSB 기록기 전류 밀도는 MBW에 비해 최대 1000배까지 높다. MBW의 향상된 생산성은 대개 25만개 이상인 매우 많은 수의 빔("빔렛")에서 기인한다. 따라서 멀티-빔 기록기는 동일한 빔 크기가 적용되는 경우 더 낮은 전류 밀도에도 불구하고, 이론적으로 VSB 기록기보다 250배 더 높은 전류를 전달할 수 있다. 빔의 입자 내에서의 쿨롱 상호 작용과 같은 모든 기구적 및 물리적 한계를 고려할 때 멀티-빔 기록기는 실제적으로 VSB 기록기보다 약 10-25배 더 많은 전류를 전달할 수 있고, 이는 생산성 향상을 설명할 수 있다.
그러나 증가된 총 전류에도 불구하고, MBW는 개개의 빔렛의 최대 전류 밀도와 관련하여 한계가 있다. MBW의 일반적인 기록 방식에서 빔은 특정 셀 영역 내에서 스캔되는 반면 스테이지는 선택된 하나의 스테이지 이동 방향을 따라 등속도로 스캐닝되고(US 9,053,906 참조), MBW에서 타겟에서 단일 위치의 최대 노광 시간은 패턴이 노광 선량을 필요로 하는지의 여부에 관계 없이, 본 방법에 고유한 빔 스캐닝 동작에 의해 결정된다. 이는 주어진 위치('픽셀')에서의 최대 노광 선량을 빔렛의 국부적인 전류 밀도에 의해 결정되고, 빔렛의 단면적과 노광 시간, 및 다수의 빔렛들이 연속적으로 하나의 픽셀에 기여하는 잠재적인 중복 인자(redundancy factor)를 곱한 값으로 제한한다. 예를 들어, 패턴이 많은 선량으로 노광되는 피처를 포함하는 경우, MBW에 대해, 노광된 패턴에서 전체 패턴 밀도가 낮더라도 이에 따라 스캐닝 속도를 감소시킴으로써 최대 노광 값을 증가시킬 필요가 있다; 따라서 이것은 생산성을 심각하게 제한할 수 있다.
대조적으로, VSB 기록기는 각 피처에 대해서만 표면(패턴이 없는 것으로 어드레싱되지 않은 영역)을 가로지르는 벡터-스캔한 빔으로 단순히 블랭커 시간을 확장하여 매우 높은 선량을 국부적으로 전달할 수 있다. VSB 기록기의 이러한 측면은 피처의 노광 선량을 조정하여 특정 피처의 크기를 보정하기 위해- 소위 "과다 주입"(또는 관련 피처의 선량이 증가 또는 감소되는지 여부에 따라 "과소 주입" )이 오용 되었다. 리소그래피의 관점에서, 피처의 과다 주입(또는 과소 주입)은 노광 공정의 품질에 거의 영향을 미치지 않지만, 최첨단 산업 사용자는 VSB 기반의 기술을 사용하여 에칭/부식 또는 패턴 밀도 관련 로딩 효과와 같은 프로세싱 관련 효과를 보정하기 위한 상당한 선량 조정으로 작업하는 것이 일반적이며, 과다 주입의 특정 양은 피처 크기의 원하는 수축 또는 확장에 각각 대응한다. 이것은 상이한 패턴 구성 요소가 광범위하게 변화하는 노광 선량 레벨을 갖는 패턴을 초래할 수 있으며, 극단적인 경우, 이러한 선량 조정은 소위 등가 선량(isofocal dose)에 대하여 -40% 과소 주입에서 +300% 과다 주입 또는 그 이상까지 범위를 가질 수 있고; 여기서 "등가 선량"이라는 용어는 상기 노광 선량 값으로 노광된 영역과 제로 노광 영역 사이의 윤곽의 위치가 각각의 리소그래피 장치에서 사용된 블러(blur)의 크기에 독립적인 노광 선량의 값을 나타낸다.
그러나 MBW의 경우, 과다/과소 기술은 몇 가지 이유로 불리하다. 예를 들어, 최악의 경우의 시나리오에서, 과다 주입은 패턴에서 할당된 선량의 최대값에 의해 결정된 노광 시간의 연장이 필요하기 때문에 멀티-빔 기록기의 처리량을 최대 2배 또는 3배로 줄일 수 있다. 또한, 추가된 전류는 증가된 레지스트 가열을 야기할 수 있으며, 이는 타겟 변형으로 인해 기록 정밀도 등에 크게 영향을 줄 수 있다. 노광 전에는 일반적으로 제한된 수의 이산 그레이 레벨을 사용하여 근접 효과 보정(PEC: proximity effect correction) 후 선량 지정을 나타낼 필요가 있기 때문에, 과다 주입은 더 큰 선량 범위 및 결과적으로 그레이 레벨 사이의 더 큰 선량 단계를 의미할 것이고(그레이 스케일은 고정된 수의 그레이 레벨을 사용하도록 제한된다); 이는 노광되는 패턴의 달성가능한 배치 정확도에 부정적인 영향을 줄 수 있다.
MBW와 관련된 선량-기반 피처-크기 조작으로부터 발생하는 또 다른 문제점은 MBW 시스템에서 단일 빔렛의 블러가 일반적으로 VSB 기록기의 블러보다 상당히 작다는 사실과 관련된다. 따라서, 노광 가장자리 근처의 선량 기울기는 MBW에서 더 높으며 결과적으로 소위 "선량-슬로프"(즉, 단위 선량으로 피처의 선량을 증가시킬 때 피처의 가장자리 위치의 변화)가 덜 가파르고; 따라서, 단위 선량 변화로 인한 피처 크기의 변화는 VSB 기록기보다 MBW에서 훨씬 작다. 따라서, 동일한 효과를 얻기 위해 멀티-빔 시스템에서 필요한 선량 변화가 VSB 툴보다 더 클 수 있다. 극단적인 경우, 과소 주입은 큰 타겟 크기 감소의 경우 할당된 선량이 선량-투-클리어에 가까워지고 결과적으로 원하지 않는 비선형 효과, 가장자리 거칠기 또는 패턴 인공물(artifact)을 초래할 수 있는 효과가 있을 수 있다.
또 다른 문제는 오버랩 픽셀을 사용하는 전형적인 MBW 기록 모드와 조합하여 큰 과다 또는 과소 주입이 수행될 때 발생한다. 즉, 선량에 의한 CD의 변화는 물리적 그리드에 대한 패턴의 위치에 의존한다는 것이 알려졌다. 특히, 가장자리가 물리적 그리드와 일치하는 피처 및 가장자리가 물리적 그리드의 피치의 절반만큼 상대적으로 시프트된 피처는 선량을 변경하여 동일하게 크기가 조정되지 않는다. 따라서, 이러한 기록-모드 특유의 물리적 효과는 또한 CD 균일성의 열화를 초래할 수 있다.
또한, 본 발명자들은 MBW 시스템의 선량-슬로프가 종종 빔-필드(field)을 가로질러 일정하지 않음을 언급하였는데, 이는 단위 선량의 변화가 피처 크기의 불균일한 변화로 이어진다는 것을 암시한다. 이것은 결국 등가 선량 이외의 모든 선량 설정에 대한 임계 치수 균일성의 저하를 수반할 수 있다. 특히, 이 저하는 등가 선량으로부터의 선량 편차의 크기에 비례하여 증가한다.
요약하면, 현재의 최첨단 선량 기술은 품질 및/또는 처리량의 손실과 관련하여 MBW에서 문제가 될 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 패턴의 패턴 엘리먼트와 관련된 할당된 선량의 분포를 개선하기 위해 패턴을 변경하여 할당된 선량의 값이 MBW, 특히, 하전-입자 멀티-빔 기록 장치 내의 스캐닝 스트라이프 노광의 기록 방법과 양립할 수 있는 방법을 제시하는 것이다.
이러한 목적은 기저의 하전 입자 멀티-빔 기록 장치 내의 스캐닝 스트라이프 노광에 지정된 최대 노광의 픽셀에 대해 노광되는 노광 선량의 소정의 표준 값을 나타내는 공칭 선량과 관련하여 전술한 바와 같은 종류의 패턴을 재계산하는 방법에 의해 달성되며, 대응하는 패턴 엘리먼트에 대해 적어도 하나의 재형성된 패턴 엘리먼트로 대체함으로써 상기 패턴으로부터 재형성된 패턴이 생성되고; 이러한 재형성된 패턴 엘리먼트는 공칭 선량으로부터 벗어난 할당된 선량과 연관된 패턴 엘리먼트에 대해 생성되고, 상기 패턴 엘리먼트는 다음의:
소정의 선량 슬로프 함수에 기초하여 공칭 선량에 대해 할당된 선량의 값으로부터 재형성 거리를 결정하는 단계;
상기 재형성된 패턴 엘리먼트를 형성하는 단계로서, 상기 재형성된 패턴 엘리먼트는 상기 재형성 거리와 동일한 오프셋 거리만큼 각 세그먼트에 수직한 방향으로 상기 패턴 엘리먼트의 대응하는 경계 세그먼트의 위치에 대해 오프셋되는 경계 세그먼트를 갖고, 상기 공칭 선량을 상기 재형성된 패턴 엘리먼트에 할당하는 상기 형성하는 단계; 및
상기 패턴 엘리먼트를 상기 재형성된 패턴 엘리먼트로 대체하는 단계;
에 의해 재형성된다.
환언하면, 본 발명은 여전히 의도된 치수(dimension)를 제공하면서, 패턴 데이터에 인-시투 변환을 적용하고 초기에 비정상적인 값의 할당된 선량을 갖는 패턴 엘리먼트를 나머지 패턴과 동일한 선량으로 인쇄가능한 패턴 엘리먼트로 변환한다. 이것은 패턴에 대한 소정의 선량 슬로프에 따른 크기 보정을 포함한다.
본 발명은, 특히 노광되는 초기 패턴의 선량 할당이 실제로 필요한 노광 선량보다 큰 경우에, 생산성을 증가시키는 것과 관련하여 MBW의 이점을 더 잘 이용할 수 있게 한다. 실제로 선량 할당이 특정 레지스트 재료에 대한 "이상적인 선량"보다 2배 또는 3배 더 큰 것은 드문 일이 아니다. 이상적인 선량의 일반적인 값은 소위 등가 선량(isofocal dose) 또는 그 근접에서 설정한 선량이며, 여기서 "근접"은 대략 ±20% 이내의 편차를 의미한다. 임계 선량이라고도 하는 레지스트의 선량-투-클리어(dose-to-clear)는 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이 일반적으로 이 이상적인 선량의 50% 강도에 가깝다. 다음에서 "공칭 선량(nominal dose)"이라는 용어는 "이상적인 선량(ideal dose)"으로 사용되며 일반적으로 속도 또는 품질과 관련하여 기록 성능 또는 이들 사이의 특정 상충 관계를 최적화하는 설정에 해당한다.
또한, 본 발명은 특정 레지스트 재료에 대한 이상적인 선량보다 작은 선량, 예를 들어 이상적인 노광 선량의 90% 또는 80%의 선량으로 할당된 패턴의 리소그래피 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 이점은 다음과 같다:
1) 스테이지 스캐닝 속도가 선택된 패턴 엘리먼트에서 발생하는 최대 선량에 의해 제한되지 않기 때문에 생산량 손실의 방지.
2) 최소 노광 선량과 최대 노광 선량 사이의 범위(즉, 노광되는 선량 윈도우의 범위)가 줄어들어 사용 가능한 그레이 스케일 값들(그레이 스케일의 소위 더 미세한 "어드레스 그리드")의 더 미세한 분포가 야기되어 주어진 선량 해상도(그레이 레벨)에 대해 라인 가장자리 배치 정확도가 증가한다.
3) 선택된 패턴 엘리먼트들이 과소 주입되는 경우(즉, 이상적인 선량보다 낮은 선량로 노광되어야 하는 경우), 비선형성 영향 및/또는 콘트라스트 문제 및 관련된 패턴 열화가 방지된다. 선택된 패턴 엘리먼트의 크기를 줄이면서 선량를 확대하는 것은 그러한 피처의 인쇄가능성을 향상시키는 것으로 밝혀졌다.
4) 중첩 픽셀을 사용하는 기록 모드의 배치 정확도가 크게 향상. 즉, 등가 선량과 관련하여 과다 주입 또는 과소 주입으로 인한 임계 치수 균일성의 저하가 이러한 시나리오에 대해 감소되거나 심지어 방지될 수 있다.
5) 과다 주입에 대한 개선. 반도체 업계의 일반적인 접근 방법은 에칭/부식 효과, 또는 로컬 스케일(예를 들어, 스캐터 바(scatter bars))에서 발생하는 유사한 효과를 보완하기 위해 특정 데이터 유형 또는 선량 종류를 사용하며 또한 국부 패턴 배열 및 패턴 밀도에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로 메트롤로지 정보는 데이터 유형의 파라미터를 반복적으로 조정하여 프로세스 자체로 인한 일련의 크기 수정을 포함하여 전체 프로세스 체인 이후에 최종적으로 얻은 그러한 피처의 치수 목표를 충족시키는데 사용된다. 이러한 과다 주입(또는 적용할 수 있는 과소 주입)은 설계 치수에 대한 실제 치수를 기초로 하여 피처 크기와 치수를 조정하는 리소그래피의 표준 방법이 되었다. 본 발명에 따른 재형성 방법은 특히 MBW로 기록 생산량을 감소시키는 패턴층 내의 큰 선량 차이를 방지하는 대체로 균등한 대안을 제공한다.
공칭 선량에 대한 하나의 적합한 선택으로서,이 파라미터는 상기 하전-입자 멀티-빔 기록 장치 내의 스캐닝 스트라이프 노광 동안 픽셀에 대해 달성할 수 있는 최대 노광 선량를 나타내도록 선택될 수 있다.
공칭 선량의 매우 적합한 선택은 픽셀에 부여될 때 상기 픽셀의 리소그래피 현상을 야기하는 것이 요구되는 노광 선량의 최소값을 나타내는 포지티브 노광 선량(또한 DDtC라고도 함)의 2배이다.
공칭 선량의 또 다른 매우 적합한 선택은 등가 선량(isofocal dose)으로서, 상기 노광 선량 값으로 노광된 영역과 제로 노광 영역 사이의 윤곽 위치가 하전- 입자 멀티-빔 기록 장치에서 스캐닝 스트라이프 노광 동안 사용된 블러(blur)의 양에 무관한 노광 선량의 값을 나타낸다.
본 발명의 유리한 전개에서, 재형성 거리를 결정하는 단계는 공칭 선량에 대해 할당된 선량의 값의 함수로서 재형성 거리를 기술하는 소정의 선량 슬로프 함수에 기초하여 수행된다. 이 함수는 선량 기울기 수를 사용하여 선형 함수로 취해질 수 있으며, 대부분의 적용에서 실제 선량 슬로프 관계에 매우 근접한다. 선량 슬로프 함수는 예를 들어 실험 데이터 및/또는 이론 계산(시뮬레이션)에서 미리 결정된다.
본 발명에 따른 재형성 방법을 가속하기 위해, 하나의 적절한 접근은 패턴 엘리먼트의 재계산이 할당된 선량이 원하는 공칭 선량으로부터 크게 벗어나는 것에 대해 제한하는 것이다. 따라서, 패턴 엘리먼트의 재형성은 공칭 선량과 관련하여 적어도 소정의 편차 인자만큼 공칭 선량에서 벗어난 할당 선량을 갖는 패턴 엘리먼트에 대해(서만) 수행된다; 바람직하게는 상기 편차는 전형적으로 ±10%의 범위 내에 있지만, 특정 애플리케이션에 대해서는 ±20% 이내일 수 있다.
패턴 엘리먼트의 경계가 내부를 둘러싸는 폐루프를 함께 정의하는 일 세트의 경계 세그먼트로 구성되는 본 발명의 일 양태에서, 재형성된 패턴 엘리먼트를 형성하는 단계의 적절한 구현은 오프셋 방법에 기초한다. 따라서 이것은 다음 단계를 포함할 수 있다:
상기 패턴 엘리먼트의 다각형 표현의 꼭지점들 및 상기 꼭지점들의 각각에서의 각 이등분선들을 결정하는 단계,
상기 꼭지점들로부터 시프트된 꼭지점들을 계산하는 단계로서, 상기 시프트된 꼭지점들 각각은 상기 시프트된 꼭지점이 상기 꼭지점에 입사하는 가장자리들에 대한 재형성 거리에 있도록 시프트된 위치에 위치되는 단계; 및
상기 시프트된 꼭지점을 폐루프에 결합시키고, 상기 폐루프를 사용하여 상기 재형성 패턴 엘리먼트의 형상을 정의하고, 상기 공칭 선량을 상기 재형성된 패턴 엘리먼트에 할당함으로써 재형성된 패턴 엘리먼트를 형성하는 단계.
패턴 엘리먼트의 경계가 내부를 둘러싸는 폐루프를 함께 정의하는 일 세트의 경계 세그먼트로 구성되는 변형 양태에서, 재형성은 패턴 엘리먼트의 가장자리를 실제로 시프트하는 것에 기초할 수 있다. 따라서, 재형성된 패턴 엘리먼트를 형성하는 단계는 다음의 단계를 포함할 수 있다:
재형성된 경계 세그먼트를 각 세그먼트에 수직인 각각의 방향을 따라 상기 세그먼트의 위치를 상기 재형성 거리만큼 시프트시킴으로써 상기 패턴 엘리먼트의 경계 세그먼트로부터 얻어진 세그먼트로서 결정하는 단계, 및
재형성된 경계 엘리먼트를 폐루프에 결합시키고, 상기 폐루프를 사용하여 재형성된 패턴 엘리먼트의 형상을 정의함으로써 재형성된 패턴 엘리먼트를 형성하는 단계.
대안적인 또는 이전의 양태들과 조합할 수 있는 또 다른 양태에서, 패턴 엘리먼트들의 재형성은 상기 패턴의 픽셀 표현과 관련하여 수행될 수 있다. 이 경우, 재형성된 패턴 엘리먼트를 형성하는 단계는 픽셀 표현에서의 가장자리들의 위치를 검출하는 단계와, 각 가장자리들에 수직한 각각의 방향을 따라 상기 재형성 거리에 의해 검출된 가장자리들의 위치를 시프트하는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 조합하여, 재형성된 패턴 엘리먼트를 형성하는 단계는 상기 재형성 거리만큼 상기 픽셀 표현의 패턴 엘리먼트의 윤곽을 변경하기 위해 그레이 스케일 확장 및 그레이 스케일 침식 단계의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어 패턴 엘리먼트의 상이한 서브세트들에 그것들을 적용하여 두 가지 방법을 결합할 수 있다.
본 발명의 하나의 중요한 특별한 경우는, 타겟 상에 개구 이미지를 생성하여 연속하는 노광 단계의 개구 이미지가 서로 중첩되도록 기록되는 패턴에 대한 기록 공정의 구현에 관한 것이고, 상기 개구 이미지는 타겟 상에 생성된 인접하는 개구 이미지의 픽셀 위치 사이의 거리의 배수(인자에 의한 배수>1, 바람직하게는 정수 배수>1)인(공통)공칭 폭을 갖는다. 이와 관련하여, 본 방법은 재형성된 패턴으로부터, 상기 개구 이미지들에 의해 타겟 상의 픽셀들의 노광을 통해 상기 기록 공정에 의해 원하는 패턴을 노광시키는데 적합한 픽셀 노광 패턴을 생성하는 추가의 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 연속하는 노광 단계들 사이의 오프셋 거리로서 적용되는 노광 길이가 균일하고 언급된 스캐닝 스트라이프 노광 방법에 특히 적합하고, 노광 길이는 구조화된 빔에서 노광 길이의 방향을 따른 이웃하는 빔렛들 사이의 간격의 적어도 2배, 바람직하게는 정수배의 배수에 상응하여, 노광 영역 내의 픽셀들이 연속하는 노광 단계들 동안 일련의 빔렛들에 의해 노광되는 반면, 상기 복수의 빔렛들로 하여금 연속적으로 상이한 픽셀들을 노광하도록 할 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 설명하기 위해, 도면에 도시된 바와 같은 예시적이고 비제한적인 실시예가 설명된다:
도 1은 종래 기술의 리소그래피 시스템의 종단면도이다;
도 2는 종래 기술의 종단면에서의 패턴 정의 시스템 상태를 도시한다;
도 3은 스트라이프를 사용하는 타겟 상의 기본적인 기록 방법을 도시한다;
도 4는 타겟 상에 이미지된 개구들의 예시적인 배열을 도시한다;
도 5a 및 5b는 노광되는 예시적인 패턴의 픽셀 맵의 예를 도시한다;
도 6a는 M = 2, N = 2 인 개구들의 배열을 도시한다;
도 6b는 "이중 그리드(double grid)" 배열의 픽셀의 오버샘플링의 예를 도시한다;
도 7a는 하나의 스트라이프의 노광을 도시한다;
도 7b는 그레이 레벨의 노광을 도시한다;
도 8a 내지 도 8c는 세가지 다른 그리드 배치예를 도시하며, 도 8a:"이중 그리드", 도 8b:"쿼드 그리드" 및 도 8c:"이중 중심 그리드"이다;
도 9는 하나의 단일 노광 스폿이 최대 선량으로 노광될 때 생성되는 강도 프로파일을 도시한다;
도 10은 도 1에 도시된 유형의 MBW의 강도 프로파일 및 30nm 라인에 대한 선량 레벨 프로파일을 도시한다;
도 11은 도 10의 30nm 라인 선량 레벨 프로파일에 대한 강도 프로파일을 도시한다;
도 12a 및 도 12b는 각각 31.4 nm(도 12a) 및 40.0 nm(도 12b)의 선폭을 갖는 선의 시뮬레이션에 대해 얻어진 MBW 강도 프로파일 및 관련 데이터를 도시한다.
도 13은 MBW를 갖는 30nm 라인의 생성을 도시한다;
도 13a는 강도 프로파일이 "0.5" 강도 레벨을 횡단하는 좌측 플랭크에서의 도 13의 상세도를 도시한다;
도 14a는 결정된 폭의 라인의 노광으로부터 생성된 강도 프로파일을 도시한다;
도 14b 및 도 14c는 노광 스폿에 상응하는 선량 레벨의 적절한 변경을 통해도 14a의 선의 한 가장자리(도 14b) 또는 양 가장자리(도 14c)의 위치의 미세 조절을 도시한다;
도 15a 및 도 15b는 도 13a와 같은 상세도를 도시하고, 도 15a는 강도 분포를 4% 증가시키는 효과를 나타내며, 0.43nm의 라인 가장자리 시프트를 유도하는 반면, 도 15b는 강도 분포를 5% 감소시키는 효과를 나타내며, 0.48nm의 라인 가장자리 시프트가 발생한다;
도 16은 본 발명에 따른 커널을 적용함으로써 단일 라인 피처의 확장을 도시한다;
도 17은 상이한 블러에서의 MBW에서의 강도 프로파일을 도시한다;
도 17a는 강도 프로파일이 "0.5"강도 레벨을 횡단하는 좌측 플랭크에서의 도 17의 상세도를 도시한다;
도 18은 패턴에 대한 데이터 가공의 "데이터 경로"를 나타내는 흐름도이다;
도 19는 등가 선량을 예시하기 위해 상이한 블러에서 다양한 선량 프로파일을 도시한다;
도 20은 본 발명에 따른 재형성의 기본 원리를 설명하기 위한 선량 프로파일의 비교를 도시한다;
도 21은 상대 선량(즉, 공칭 선량에 대한 패턴 엘리먼트의 선량의 변화)의 함수로서의 피처 크기의 변화를 기술하는 "선량 슬로프 함수"의 예를 도시하고, 블러를 추가 파라미터로 도시한다;
도 22는 다수의 다각형에 의해 정의된 패턴 레이아웃의 예를 도시한다;
도 23a 및 도 23b는 본 발명에 따른 재형성 방법을 도시하는 것으로, 도 23a는 최초 주어진 패턴 엘리먼트의 선량 프로파일을 도시하고, 도 23b는 재형성 후의 패턴 엘리먼트의 선량 프로파일을 도시한다;
도 24는 본 발명의 제1 양태에 따른 패턴 엘리먼트의 축소 재형성 방법을 도시한다;
도 25는 제1 양태에 따른 패턴 엘리먼트의 확장 재형성 방법을 도시한다;
도 26은 본 발명의 제2 양태에 따른 패턴 엘리먼트의 축소 재형성 방법을 도시한다;
도 27은 제2 양태에 따른 패턴 엘리먼트의 확장 재형성 방법을 도시한다;
도 28은 볼록한 가장자리들 중 하나에서의 구조를 도시하는 도 27의 상세도이다;
도 29는 노광 영역의 다른 영역에 따라 재형성이 이루어지는 노광 영역을 도시한다;
도 30은 픽셀 도메인의 라인 패턴에 대해 수행된 재형성 방법의 실현을 도시한다;
도 31은 픽셀 도메인의 라인 패턴에 대해 수행된 재형성 방법이 픽셀 크기의 정수배가 아닌 재형성 거리 값에 대해 수행되는 방법을 도시한다;
도 32a 내지 도 32c는 중첩 픽셀을 포함하는 바람직한 기록 모드에 대한 등가 선량으로부터 벗어난 선량 설정에 대한 임계 치수 균일성의 열화를 도시한다; 및
도 33은 시간 도메인 및 시간 서브도메인과의 상대 선량(D / Dn)의 상관 관계를 도시하며, 이 상관 관계가 알려지면, 서브 도메인의 기간 및 시작 시간에 의해 독립적으로 각 서브 도메인에 재형성 값이 할당될 수 있음을 나타낸다.
도 1은 종래 기술의 리소그래피 시스템의 종단면도이다;
도 2는 종래 기술의 종단면에서의 패턴 정의 시스템 상태를 도시한다;
도 3은 스트라이프를 사용하는 타겟 상의 기본적인 기록 방법을 도시한다;
도 4는 타겟 상에 이미지된 개구들의 예시적인 배열을 도시한다;
도 5a 및 5b는 노광되는 예시적인 패턴의 픽셀 맵의 예를 도시한다;
도 6a는 M = 2, N = 2 인 개구들의 배열을 도시한다;
도 6b는 "이중 그리드(double grid)" 배열의 픽셀의 오버샘플링의 예를 도시한다;
도 7a는 하나의 스트라이프의 노광을 도시한다;
도 7b는 그레이 레벨의 노광을 도시한다;
도 8a 내지 도 8c는 세가지 다른 그리드 배치예를 도시하며, 도 8a:"이중 그리드", 도 8b:"쿼드 그리드" 및 도 8c:"이중 중심 그리드"이다;
도 9는 하나의 단일 노광 스폿이 최대 선량으로 노광될 때 생성되는 강도 프로파일을 도시한다;
도 10은 도 1에 도시된 유형의 MBW의 강도 프로파일 및 30nm 라인에 대한 선량 레벨 프로파일을 도시한다;
도 11은 도 10의 30nm 라인 선량 레벨 프로파일에 대한 강도 프로파일을 도시한다;
도 12a 및 도 12b는 각각 31.4 nm(도 12a) 및 40.0 nm(도 12b)의 선폭을 갖는 선의 시뮬레이션에 대해 얻어진 MBW 강도 프로파일 및 관련 데이터를 도시한다.
도 13은 MBW를 갖는 30nm 라인의 생성을 도시한다;
도 13a는 강도 프로파일이 "0.5" 강도 레벨을 횡단하는 좌측 플랭크에서의 도 13의 상세도를 도시한다;
도 14a는 결정된 폭의 라인의 노광으로부터 생성된 강도 프로파일을 도시한다;
도 14b 및 도 14c는 노광 스폿에 상응하는 선량 레벨의 적절한 변경을 통해도 14a의 선의 한 가장자리(도 14b) 또는 양 가장자리(도 14c)의 위치의 미세 조절을 도시한다;
도 15a 및 도 15b는 도 13a와 같은 상세도를 도시하고, 도 15a는 강도 분포를 4% 증가시키는 효과를 나타내며, 0.43nm의 라인 가장자리 시프트를 유도하는 반면, 도 15b는 강도 분포를 5% 감소시키는 효과를 나타내며, 0.48nm의 라인 가장자리 시프트가 발생한다;
도 16은 본 발명에 따른 커널을 적용함으로써 단일 라인 피처의 확장을 도시한다;
도 17은 상이한 블러에서의 MBW에서의 강도 프로파일을 도시한다;
도 17a는 강도 프로파일이 "0.5"강도 레벨을 횡단하는 좌측 플랭크에서의 도 17의 상세도를 도시한다;
도 18은 패턴에 대한 데이터 가공의 "데이터 경로"를 나타내는 흐름도이다;
도 19는 등가 선량을 예시하기 위해 상이한 블러에서 다양한 선량 프로파일을 도시한다;
도 20은 본 발명에 따른 재형성의 기본 원리를 설명하기 위한 선량 프로파일의 비교를 도시한다;
도 21은 상대 선량(즉, 공칭 선량에 대한 패턴 엘리먼트의 선량의 변화)의 함수로서의 피처 크기의 변화를 기술하는 "선량 슬로프 함수"의 예를 도시하고, 블러를 추가 파라미터로 도시한다;
도 22는 다수의 다각형에 의해 정의된 패턴 레이아웃의 예를 도시한다;
도 23a 및 도 23b는 본 발명에 따른 재형성 방법을 도시하는 것으로, 도 23a는 최초 주어진 패턴 엘리먼트의 선량 프로파일을 도시하고, 도 23b는 재형성 후의 패턴 엘리먼트의 선량 프로파일을 도시한다;
도 24는 본 발명의 제1 양태에 따른 패턴 엘리먼트의 축소 재형성 방법을 도시한다;
도 25는 제1 양태에 따른 패턴 엘리먼트의 확장 재형성 방법을 도시한다;
도 26은 본 발명의 제2 양태에 따른 패턴 엘리먼트의 축소 재형성 방법을 도시한다;
도 27은 제2 양태에 따른 패턴 엘리먼트의 확장 재형성 방법을 도시한다;
도 28은 볼록한 가장자리들 중 하나에서의 구조를 도시하는 도 27의 상세도이다;
도 29는 노광 영역의 다른 영역에 따라 재형성이 이루어지는 노광 영역을 도시한다;
도 30은 픽셀 도메인의 라인 패턴에 대해 수행된 재형성 방법의 실현을 도시한다;
도 31은 픽셀 도메인의 라인 패턴에 대해 수행된 재형성 방법이 픽셀 크기의 정수배가 아닌 재형성 거리 값에 대해 수행되는 방법을 도시한다;
도 32a 내지 도 32c는 중첩 픽셀을 포함하는 바람직한 기록 모드에 대한 등가 선량으로부터 벗어난 선량 설정에 대한 임계 치수 균일성의 열화를 도시한다; 및
도 33은 시간 도메인 및 시간 서브도메인과의 상대 선량(D / Dn)의 상관 관계를 도시하며, 이 상관 관계가 알려지면, 서브 도메인의 기간 및 시작 시간에 의해 독립적으로 각 서브 도메인에 재형성 값이 할당될 수 있음을 나타낸다.
이하에 주어진 본 발명의 예시적인 실시예에 대한 상세한 설명은 본 발명의 기본 개념 및 또 다른 유리한 전개를 개시한다. 당업자에게는 본 발명의 특정 응용에 적합하다고 간주되는 여기에서 논의된 실시예들 중 몇몇 또는 모두를 자유롭게 조합하는 것이 명백할 것이다. 본 명세서 전반에 걸쳐, "유리한","전형적인", "바람직하게" 또는 "바람직한"과 같은 용어는 본 발명 또는 그의 실시예에 특히 적합한(하지만 필수적이지 않은) 엘리먼트 또는 치수를 나타내며, 명시적으로 요구되는 경우를 제외하고는 당업자가 적합한 것으로 여겨지도록 수정될 수 있다. 본 발명은 예시적인 목적을 위해 제공되고 단지 본 발명의 적절한 구현을 제시하는 이하에 설명되는 예시적인 실시예에 제한되지 않는다.
리소그래피
장치
본 발명의 바람직한 실시예를 사용하기에 적합한 리소그래피 장치의 개관이도 1에 도시되어 있다. 이하에서는, 이러한 세부 사항은 발명을 공개하는데 필요한만큼만 제공된다; 명료함을 위해, 구성 요소는 도 1에서 크기조정하여 나타내지 않는다. 리소그래피 장치(1)의 주요 구성 요소는, 이 실시예에서는 도 1에서 수직 하향으로 연장되는 리소그래피 빔(1b, pb)의 방향에 대응하여, 기판(16)과 함께 조명 시스템(3), 패턴 정의(PD) 시스템(4), 투영 시스템(5) 및 타겟 스테이션(6)을 포함한다. 전체 장치(1)는 상기 장치의 광축(cw)을 따라 하전된 입자들의 빔(1b, pb)의 방해받지 않은 전파를 보장하기 위해 높은 진공을 유지하는 진공 하우징(2) 내에 수용되어 있다. 하전-입자 광학 시스템(3, 5)은 정전 및/또는 자기 렌즈를 사용하여 실현된다.
조명 시스템(3)은 예를 들어 전자총(7), 추출 시스템(8) 및 집광 렌즈 시스템(9)을 포함한다. 그러나 전자 대신에, 일반적으로 다른 전기적으로 하전된 입자가 사용될 수 있다. 전자 이외에 이들은 예를 들어, 수소 이온 또는 더 무거운 이온, 하전된 원자 클러스터 또는 하전된 분자일 수 있다.
추출 시스템(8)은 통상적으로 수 keV, 예를 들어, 5 keV의 한정된 에너지로 입자를 가속시킨다. 집광 렌즈 시스템(9)에 의해, 소스(7)로부터 방출된 입자는 리소그래피 빔(1b)으로서 작용하는 광범위하고 실질적으로 텔레센트릭(telecentric) 입자 빔(50)으로 형성된다. 리소그래피 빔(1b)은 그런 다음 복수의 구멍(개구라고도 함)를 가지는 다수의 플레이트를 포함하는 PD 시스템(4)을 조사한다. PD 시스템(4)은 리소그래피 빔(1b)의 경로 내의 특정 위치에 유지되며, 따라서 리소그래피 빔(1b)은 복수의 개구 및/또는 구멍을 조사하고 다수의 빔렛으로 분할된다.
상기 개구/구멍 중 일부는 입사 빔을 투과하는 빔의 부분, 즉 빔렛(51)이 타겟에 도달할 수 있게 하는 관점에서 입사 빔에 대해 투명하도록 "스위치 온" 또는 "개방"되고; 다른 개구/구멍은 "스위치 오프" 또는 "폐쇄", 즉 대응하는 빔렛(52)이 타겟에 도달할 수 없어 효과적으로 이들 개구/구멍이 빔에 대해 비-투과적(불투명)이다. 따라서, 리소그래피 빔(1b)은 PD 시스템(4)으로부터 나오는 패터닝된 빔(pb)으로 구조화된다. 스위치온된 개구의 패턴-리소그래피 빔(1b)에 대해 투명한 PD 시스템(4)의 유일한 부분-은 하전된 입자 감응성 레지스트(17)로 덮인 기판(16) 상에 노광될 패턴에 따라 선택된다. 개구/구멍의 "스위치 온/오프"는 통상적으로, PD 시스템(4)의 플레이트의 하나에 제공되는 적절한 유형의 편향 수단에 의해 실현되며; "스위치 오프" 빔렛(52)은 타겟에 도달할 수 없지만 리소그래피 장치의 어딘가, 예를 들어 흡수 플레이트(11)에서만 흡수되도록 그들의 경로에서 편향된다(매우 작지만 충분한 각도로).
그런 다음, 패터닝된 빔(pb)에 의해 표현되는 패턴은 빔이 "스위치 온"된 개구및/또는 구멍의 이미지를 형성하는 기판(16) 상에 전자-자기-광학 투영 시스템(5)에 의해 투영된다. 투영 시스템(5)은 2개의 교차(c1 및 c2)를 갖는, 예를 들어 200:1의 축소를 구현한다. 기판(16)은 예를 들어 입자 감응성 레지스트층(17)으로 덮인 6인치 마스크 블랭크 또는 실리콘 웨이퍼이다. 기판은 척(15)에 의해 유지되고 타겟 스테이션(6)의 기판 스테이지(14)에 의해 위치된다.
노광되는 패턴에 관한 정보는 전자 패턴 정보 처리 시스템(18)에 의해 실현되는 데이터 경로에 의해 PD 시스템(4)에 공급된다. 데이터 경로의 더 상세한 내용은 아래의 "데이터 경로" 섹션에 설명되어 있다.
도 1에 도시된 실시예에서, 투영 시스템(5)은 바람직하게는 정전 및/또는 자기 렌즈들 및 가능하게는 다른 편향 수단들을 포함하는 다수의 연속적인 전자-자기-광학 투영기 스테이지들(10a, 10b, 10c)로 구성된다. 이들 렌즈 및 수단은 그 적용이 종래 기술에 잘 알려져 있기 때문에 상징적인 형태로만 도시된다. 투영 시스템(5)은 교차(c1, c2)를 통해 축소 화상을 사용한다. 양 스테이지에 대한 축소 인자는 수백 개의 결과, 예를 들어 200:1 감소의 전체적인 축소가 가능하도록 선택된다. 이 정도의 축소는 특히 PD 장치의 소형화 문제를 완화하기 위해 리소그래피 셋업에 적합하다.
전체 투영 시스템(5)에서, 색수차 및 기하학적 수차에 대해 렌즈 및/또는 편향 수단을 광범위하게 보상하도록 대비된다. 이미지를 전체적으로 측방향으로, 즉 광축(cw)에 수직한 방향을 따라 이동시키는 수단으로서, 편향 수단(12a, 12b 및 12c)이 콘덴서(3) 및 투영 시스템(5)에 제공된다. 편향 수단은 예를 들어, 편향 수단(12b)을 갖는 도 1에 도시된 바와 같이 소스 추출 시스템(8) 근처에 위치하거나 또는 크로스오버 중 하나인 다중극 전극 시스템으로 구현될 수 있거나, 또는 도 1의 스테이지 편향 수단(12c)의 경우와 같이, 각각의 프로젝터의 최종 렌즈(10c) 뒤에 실현될 수 있다. 이 장치에서, 다중극 전극 배열은 하전-입자 광학 정렬 시스템과 관련하여 스테이지 이동에 대한 이미지 시프팅 및 이미지 시스템의 보정 모두를 위한 편향 수단으로서 사용된다. 이러한 편향 수단(12a, 12b, 12c)은 정지 플레이트(11)와 관련하여 PD 시스템(4)의 편향 어레이 수단과 혼동되어서는 안되며, 이는 후자가 패터닝된 빔(pb)의 선택된 빔렛의 "온" 또는 "오프"를 스위치하는데 사용되는 반면, 전자는 입자 빔을 전체로서만 처리한다. 축 방향 자기장을 제공하는 솔레노이드(13)를 사용하여 프로그램 가능한 빔의 앙상블을 회전시킬 수도 있다.
도 2의 단면도는 "개구 어레이 플레이트(AAP: Aperture Array Plate)(20)", "편향 어레이 플레이트(DAP: Deflection Array Plate)(30)" 및 "필드 경계 어레이 플레이트(FAP: Field-boundary Array Plate)(40)"의 연속한 구성으로 적층된 3개의 플레이트를 포함하는 PD 시스템(4)의 하나의 적절한 실시 예를 도시한다. '플레이트'라는 용어는 각각의 장치의 전반적인 형상을 의미하지만, 후자가 일반적으로 선호되는 구현 방식일지라도 반드시 하나의 플레이트가 단일 플레이트 구성 요소로 구현되었음을 나타내는 것은 아니며, 여전히, 특정 실시 예에서, 개구 어레이 플레이트와 같은 '플레이트'는 다수의 서브 플레이트로 구성될 수 있다. 플레이트는 바람직하게는 Z방향(도 2의 수직축)을 따른 상호 거리에서 서로 평행하게 배열된다.
AAP(20)의 편평한 상부 표면은 하전-입자 집광 광학/조명 시스템(3)에 대해 정의된 잠재적 인터페이스를 형성한다. AAP(20)는 박형 중앙 부분(22)을 갖는 실리콘 웨이퍼(약 1mm 두께)(21)의 정사각형 또는 직사각형 조각으로 제조될 수 있다. 플레이트는 수소 또는 헬륨 이온을 사용할 때 특히 유리한 전기 전도성 보호층(23)에 의해 덮여있을 수 있다(미국 특허 제6,858,118호에서와 같이). 전자 또는 중이온(예를 들어, 아르곤 또는 크세논)을 사용할 때, 보호층(23)은 또한 각각 벌크 부분(21, 22)의 표면 섹션에 의해 제공되는 실리콘일 수 있어, 보호층(23)과 벌크 부분(21, 22) 사이에 인터페이스가 존재하지 않도록 한다.
AAP(20)는 박형 부분(22)를 가로지르는 구멍에 의해 형성된 복수의 개구(24)가 제공된다. 개구(24)는 박형 부분(22)에 제공된 개구 영역 내에서 소정 배열로 배열되어 개구 어레이(26)를 형성한다. 개구 어레이(26)의 개구의 배열은 예를 들어 엇갈린 배열 또는 규칙적인 직사각형 또는 정사각형 배열일 수 있다(도 4 참조). 도시된 실시예에서, 개구(24)는 AAP(20)의 벌크층에서 보호층(23)으로 제조된 직선형 프로파일 및 "역행" 프로파일을 가지도록 구현되어 구멍의 하향 배출구(25)가 개구(24)의 주 부분보다 넓게 되도록 한다. 직선 및 역행 프로파일은 모두 반응성 이온 에칭과 같은 최첨단 구조 기술로 제조될 수 있다. 역행 프로파일은 구멍을 통과하는 빔의 미러 하전 효과를 매우 감소시킨다.
DAP(30)는 AAP(20) 내의 개구(24)의 위치에 대응하는 위치에 위치하는 복수의 구멍(33)을 구비한 플레이트이며, 그들의 각각의 경로로부터 선택적으로 구멍(33)을 통과하는 개개의 빔렛을 편향시키기 위해 구성된 전극(35, 38)과 함께 제공된다. DAP(30)는 예를 들어, ASIC 회로를 갖는 CMOS 웨이퍼를 후처리함으로써 제조될 수 있다. DAP(30)는, 예를 들어, 정사각형 또는 직사각형 형상을 갖는 CMOS 웨이퍼의 조각으로 제조되고, 얇아진(그러나, 박형 부분(22)의 두께에 비해 적당히 두꺼울 수 있음) 박형 중심 부분(32)을 유지하는 프레임을 형성하는 더 두꺼운 부분(31)을 포함한다. 중심 부분(32)의 개구 구멍(33)은 개구(24)와 비교하여 더 넓다(예를 들어 각 측면에서 약 2㎛만큼). CMOS 전자 장치(34)는 MEMS 기술에 의해 제공되는 전극(35, 38)을 제어하도록 제공된다. 각각의 구멍(33)에 인접하여, "접지" 전극(35) 및 편향 전극(38)이 제공된다. 접지 전극(35)은 공통 접지 전위에 전기적으로 상호 연결되고, 접속되며, CMOS 회로로의 원하지 않는 쇼트 컷을 방지하기 위해 충전을 방지하는 역행 부분(36) 및 절연 섹션(isolation section)(37)을 포함한다. 접지 전극(35)은 또한 실리콘 벌크 부분(31 및 32)과 동일한 전위에 있는 CMOS 회로(34)의 부분에 연결될 수 있다.
편향 전극(38)은 선택적으로 정전기 전위를 인가하도록 구성되며; 그러한 정전기 전위가 전극(38)에 인가될 때, 이는 대응하는 빔렛 상에 편향을 일으키는 전기장을 발생시키고, 그것을 공칭 경로로부터 편향시킨다. 전극(38)은 충전을 피하기 위해 역행 섹션(39)을 가질 수 있다. 각각의 전극(38)은 그 하부에서 CMOS 회로(34) 내의 각각의 접촉 지점에 연결된다.
접지 전극(35)의 높이는 빔렛 간의 크로스-토크 효과를 억제하기 위해 편향 전극(38)의 높이보다 높다.
도 2에 도시된 DAP(30)를 갖는 PD 시스템(4)의 배열은 여러 가능성 중 하나일 뿐이다. 변형예(미도시)에서, DAP의 접지 전극(35) 및 편향 전극(38)은 하류가 아닌 상류(상향)로 배향될 수 있다. 추가 DAP 구성, 예를 들어, 접지 및 편향 전극이 내장된 구성이 당업자에 의해 고안될 수 있다(미국특허 제8,198,601 B2호와 같은 동일 출원인의 다른 특허 참조).
FAP로 기능하는 제3 플레이트(40)는 하류 축소 하전-입자 투영 광학기(5)의 제1 렌즈 부분에 마주하는 평탄한 표면을 가지며, 따라서 투영 광학기의 제1 렌즈(10a)에 정의된 전위 인터페이스를 제공한다. FAP(40)의 더 두꺼운 부분(41)은 박형 중심 섹션(42)을 갖는 실리콘 웨이퍼의 일부분으로부터 제조된 정사각형 또는 직사각형 프레임이다. FAP(40)에는 AAP(20) 및 DAP(30)의 구멍(24, 33)에 대응하는 다수의 구멍(43)이 제공되지만, 후자와 비교하여 더 넓다.
PD 시스템(4), 특히 그의 제1 플레이트인, AAP(20)는 광폭 하전 입자 빔(50)에 의해 조명되며(본 명세서에서, "광폭" 빔은 빔이 AAP에서 형성되는 개구 어레이의 전체 영역을 커버하기에 충분히 넓은 것을 의미한다), 이는 개구(24)를 통해 투과될 때 수천개의 마이크로 미터 크기의 빔렛(51)으로 분할된다. 빔렛(51)은 방해받지 않고 DAP 및 FAP를 가로지른다.
이미 언급된 바와 같이, 편향 전극(38)이 CMOS 전자 장치를 통해 전력이 공급될 때마다, 편향 전극과 대응하는 접지 전극 사이에 전기장이 생성되어, 그를 통과하는 각각의 빔렛(52)의 작지만 충분한 편향이 유도될 것이다(도 2). 편향된 빔렛은 각각 구멍(33 및 43)이 충분히 넓게 만들어지므로 방해받지 않고 DAP 및 FAP를 가로지를 수 있다. 그러나 편향된 빔렛(52)은 서브-칼럼의 정지 플레이트(11)에서 필터링된다(도 1). 따라서, DAP에 의해 영향을 받지 않는 빔렛들만이 기판에 도달할 것이다.
축소 하전-입자 광학기(5)의 감소 인자는 빔렛들의 치수 및 PD 장치(4)에서의 그것들의 상호 거리 및 타겟에서의 구조체의 원하는 치수를 고려하여 적합하게 선택된다. 이것은 PD 시스템에서 마이크로미터 크기의 빔렛을 허용하지만 나노 미터 크기의 빔렛은 기판에 투영되도록 한다.
AAP에 의해 형성된 (영향을 받지 않는) 빔렛(51)의 앙상블은 투영 하전-입자 광학기의 소정의 감소 인자(R)로 기판에 투영된다. 따라서, 기판에서 "빔 어레이 필드(BAF)"가 BX=AX/R 및 BY=AY/R의 폭을 각각 가지고 투영되며, 이때, X 및 Y 방향을 따른 개구 어레이 필드의 크기를 AX 및 AY로 각각 표시한다. 기판에서의 빔렛의 공칭 폭(즉, 개구 이미지)은 각각 bX=aX/R 및 bY=aY/R로 주어지며, 여기서 aX 및 aY는 DAP(30)의 레벨에서 X 및 Y 방향을 따라 측정된 빔렛(51)의 크기를 나타낸다. 따라서, 타겟 상에 형성된 단일의 개구 이미지의 크기는 bX×bY이다.
도 2에 도시된 개개의 빔렛(51, 52)은 2차원 X-Y 어레이로 배열된 매우 많은 수의 빔렛, 전형적으로 수천개를 나타낸다는 것에 주목할만 하다. 예를 들어, 본 출원인은 수 많은(예를 들어, 262,144)의 프로그램 가능한 빔렛을 갖는 이온 및 전자 멀티-빔 컬럼에 대해 R=200의 감소 인자를 갖는 멀티-빔 하전-입자 광학기를 구현하였다. 출원인은 기판에서 약 82μm×82μm의 BAF의 컬럼을 구현하였다. 이들 실시예는 예시적인 목적을 위해 기재되었지만, 제한적인 예로서 해석되어서는 안된다.
패턴 기록
도 3을 참조하면, PD 시스템(4)에 의해 정의된 패턴 이미지(pm)가 타겟(16) 상에 생성된다. 하전-입자 감응성 레지스트층(17)으로 덮인 타겟 표면은 노광될 하나 이상의 영역(r1)을 포함할 것이다. 일반적으로, 타겟 상에 노광된 패턴 이미지(pm)는 패턴화될 영역(r1)의 폭보다 일반적으로 더 작은 한정된 크기(y0)를 갖는다. 따라서, 타겟이 입사 빔 아래로 이동하여, 타겟 상의 빔의 위치를 끊임없이 변경시키기 위한 스캐닝 스트라이프 노광 방법이 이용되며; 상기 빔은 타겟 표면 상에서 효과적으로 스캐닝된다. 본 발명의 목적 상, 타겟 상의 패턴 이미지(pm)의 상대 이동만이 관련된다는 것이 강조된다. 상대 이동에 의해, 폭(y0)의 스트라이프 (s1, s2, s3, ... sn)(노광 스트라이프)의 시퀀스를 형성하도록 패턴 이미지(pm)가 영역(r1) 위로 이동된다. 전체 스트라이프 세트는 기판 표면의 전체 면적을 커버한다. 스캐닝 방향(sd)은 균일한 배향을 가질 수 있거나, 하나의 스트라이프에서 다음 스트라이프로의 교번하는 이동 방향을 가질 수 있다.
도 5a는 10×18=180 픽셀 크기의 이미지 패턴(ps)의 간단한 예를 도시하고, 여기서 노광 영역의 일부 픽셀(p100)은 100%의 그레이 레벨(401)에 노광되고 다른 픽셀(p50)은 풀 그레이 레벨의 50%에 대해서만 노광된다. 나머지 픽셀들은 0% 선량(403)에 노광된다(전혀 노광되지 않음). 도 5b는 50% 레벨이 실현되는 방법을 도시하고; 각 픽셀은 여러번 노광되고, 0 및 100% 사이의 그레이 레벨을 갖는 픽셀에 대해, 활성화된 픽셀을 갖는 노광의 대응하는 수를 선택함으로써 그레이 레벨이 실현되며; 그레이 레벨은 총 노광 수에 대한 활성화된 노광의 비율이다. 이 예에서, 50% 레벨은 4 중에서 2를 선택함으로써 실현된다. 물론, 본 발명의 현실적인 애플리케이션에서, 표준 이미지의 픽셀 수는 훨씬 더 높을 것이다. 그러나 도 5a 및 도 5b에서 픽셀 수는 더 나은 명료화를 위해 오직 180개이다. 또한, 일반적으로, 0%에서 100% 사이의 스케일에서 훨씬 많은 그레이 레벨이 사용될 수 있다.
따라서, 패턴 이미지(pm)(도 3)는 노광될 원하는 패턴에 따른 선량 값으로 노광되는 복수의 패턴 픽셀(px)로 구성된다. 그러나 한정된 개수의 개구만이 PD 시스템의 개구 필드에 존재하기 때문에, 픽셀(px)의 서브세트만이 동시에 노광될 수 있음을 이해해야 한다. 스위치 온 개구의 패턴은 기판 상에 노광되는 패턴에 따라 선택된다. 따라서, 실제 패턴에서, 모든 픽셀이 전체 선량에서 노광되는 것이 아니라, 일부 픽셀은 실제 패턴에 따라 "스위치 오프"될 것이며; 임의의 픽셀에 대하여(또는, 균등하게, 픽셀을 덮는 모든 빔렛에 대해), 노광 선량은 타겟 위에 노광 또는 구조화될 패턴에 따라, 픽셀이 "스위치 온" 또는 "스위치 오프"되는지 여부에 따라 픽셀 노광 주기마다 다를 수 있다.
기판(16)이 연속적으로 움직이는 동안, 타겟 상의 패턴 픽셀(px)에 대응하는 동일한 이미지 요소는 일련의 개구들의 이미지에 의해 여러 번 커버될 수 있다. 동시에, PD 시스템의 패턴은 PD 시스템의 개구를 통해 단계적으로 이동된다. 따라서, 타겟의 일부 위치에서 한 픽셀을 고려할 때, 모든 개구가 해당 픽셀을 커버할 때, 모든 개구가 스위치 온 되면, 이는 최대 노광 선량 레벨: 100%에 해당하는 "흰색" 음영이 발생하도록 한다. "흰색" 음영 이외에도 최소('검정')와 최대('흰색')노광 선량 레벨 사이를 보간하는 낮은 선량 레벨('그레이 음영'이라고도 함)에 따라 타겟에서 픽셀을 노광할 수 있다. 그레이 음영은, 예를 들어, 하나의 픽셀을 기록하는 것과 관련될 수 있는 개구의 서브세트만을 스위치 온함으로써 구현될 수 있고; 예를 들어, 16개 개구 중 4개는 25%의 그레이 레벨을 제공한다. 또 다른 접근법은 관련된 개구에 대한 블랭크가 없는 노광 기간을 줄이는 것이다. 따라서, 하나의 개구 이미지의 노광 기간은 그레이 스케일 코드, 예컨대 정수에 의해 제어된다. 노광된 개구 이미지는 0에 해당하는 주어진 수의 그레이 음영과 최대 노광 지속 시간 및 선량 레벨 중 하나의 현시이다. 그레이 스케일은 일반적으로 0, 1/(ny-1)..., i/(ny-1), ...,1과 같은 그레이 값 세트로 정의하며, ny는 그레이 값의 수이고 i는 정수("그레이 인덱스", 0≤i≤ny)이다. 그러나 일반적으로, 그레이 값은 등거리일 필요가 없으며, 0에서 1 사이의 비감소 시퀀스를 형성할 필요도 없다.
도 4는 기본 레이아웃에 따라 PD 장치의 개구 필드에서의 개구의 배열을 도시하고 있으며, 또한 이하에서 사용되는 몇몇 부호 및 약어를 도시한다. 어두운 음영으로 도시된, 타겟 상으로 투영된 개구 이미지(b1)의 배열이 도시된다. 주축 X 및 Y는 각각 타겟 이동의 진행 방향(스캐닝 방향(sd)) 및 수직 방향에 대응한다. 각각의 개구 이미지는 방향 X 및 Y를 따라 폭 bX 및 bY를 각각 갖는다. 개구는 각각 MX 및 MY 개구를 갖는 선 및 열을 따라 배치되며, 선 및 열의 이웃하는 개구 사이의 오프셋은 각각 NX·bX 및 NY·bY이다. 결과적으로, 각 개구 이미지에는 NX·bX·NY·bY의 면적을 갖는 개념 셀(C1)이 포함되고, 개구 배열에는 직사각형으로 배열된 MX·MY 셀이 포함된다. 이하, 이들 셀(C1)을 "노광 셀"이라 한다. 타겟에 투영된 완전한 개구 배치는 BX=MX·NX·bX에 BY=MY·NY·bY를 곱한 치수를 가진다. 이하의 논의에서, 정사각형 그리드를 사각 그리드의 특별한 경우로 가정하고, 보편인 것에 한정이 없는 추가적인 설명에 대하여, b=bX=bY, M=MX=MY 및 N=NX=NY로 설정하고, M은 정수이다. 따라서, "노광 셀"은 타겟 기판 상에 N·b×N·b의 크기를 갖는다.
인접한 2개의 노광 위치 사이의 피치는 다음과 같이 e로 표시된다. 일반적으로, 거리(e)는 개구 이미지의 공칭 폭(b)과 상이할 수 있다. 가장 단순한 경우에, 2×2 노광 셀(C3)의 배열의 예에 대해 도 6a에 도시된 b=e이고, 하나의 개구 이미지(bi0)는 하나의 픽셀(의 공칭 위치)을 커버한다. 도 6b에 도시된 다른 흥미로운 경우(및 미국 특허 제8,222,621호 및 미국 특허 제7,276,714호의 교시와 일치)에서, e는 개구 이미지의 폭 b의 분율인 b/o일 수 있으며, o> 1이고, 바람직하게(그러나 반드시 필요하지는 않음) 오버샘플링 인자라고 부르는 정수이다. 이 경우, 다양한 노광의 과정에서 개구 이미지가 공간적으로 중첩되어, 패턴 배치의 고해상도가 개발될 수 있도록 한다. 따라서 개구의 각 이미지는 한 번에 여러 개의 픽셀, 즉 o2 픽셀을 커버한다. 타겟에 이미지화된 개구 필드의 전체 영역은 (NMo)2 픽셀을 포함할 것이다. 개구 이미지의 배치의 관점에서 볼 때, 이 오버샘플링은 타겟 영역을 단순히 커버하는데 필요한 것과 다른 소위 배치 그리드에 해당한다(간격이 더 미세하기 때문에).
도 6b는 배치 그리드와 결합된 o=2의 오버샘플링("이중 그리드"라고 함), 즉 파라미터o=2, N=2를 갖는 노광 셀(C4)을 갖는 개구 어레이의 이미지의 일 예를 도시한다. 따라서, 각각의 공칭 위치(도 6b의 작은 정사각형 필드)에서 X 및 Y 방향 모두에서 피치(e)만큼 규칙적인 그리드 상에 오프셋된 네 개의 개구 이미지(bi1)(점선)가 인쇄된다. 개구 이미지의 크기가 여전히 동일한 값(b)인 동안 배치 그리드의 피치(e)는 이제 b/o=b/2이다. 이전 공칭 위치에 대한 오프셋(배치 그리드의 오프셋)도 b/2 크기이다. 동시에, 각각의 픽셀을 커버하는 개구 이미지에 적합한 그레이 값을 선택함으로써, 각 픽셀의 선량 및/또는 그레이 음영이 조정(감소)될 수 있다. 결과적으로 크기가 b×b인 영역이 인쇄되지만 미세한 배치 그리드로 인해 배치 정확도가 향상된다. 도 6b와 도 6a를 직접 비교하면, 개구 이미지가 자체로 겹치는 동안, 개구 이미지의 위치는 배치 그리드 상에 단지 이전과 마찬가지로 2배 미세하게(일반적으로 o 배) 배치된다는 것을 보여준다. 노광 셀(C4)은 이제 기록 공정 동안 어드레싱되어야 할 (No)2 개의 위치(즉, "픽셀")를 포함하고, 따라서 o2 인자만큼 이전보다 더 많은 픽셀을 가진다. 그에 대응하여, 개구 이미지의 크기(b×b)를 갖는 영역(bi1)은 도 6b의 o=2( "이중 그리드"라고도 함)의 오버샘플링의 경우에 o2=4 픽셀과 관련된다. 물론, o는 임의의 다른 정수 값, 특히 4("쿼드 그리드", 도시되지 않음) 또는 8을 취할 수도 있다. 파라미터 o는 21/2 =1.414 또는 23/2 =2.828와 같이, 1보다 큰 정수가 아닌 값을 할당받을 수도 있으며, 이는 미국 특허 제9,653,263호에 기재된 "이중-중심 그리드"의 경우에 해당한다.
인터로킹 그리드(o>1)를 사용하면 선량 분포가 균일한 상태에서 "디더링(dithering)"으로 그레이 음영 수를 늘릴 수 있다. 이를 위한 기초는 모든 공칭 그리드의 그레이 음영이 동일하다는 것이다. 이는 이중 인터로킹 그리드의 경우 실현할 수 있는 유효 선량 레벨의 수가 비-인터로킹 그리드보다 4배 높다는 것을 의미한다. 일반적으로 오버샘플링된 노광 그리드(즉, o>1)는 X 및 Y 방향으로 거리 b/o만큼 시프트된 최대 o2 공칭 그리드로 구성된다. 그러므로 하나의 선량 레벨로부터 다음 레벨까지의 단계는 이들 o 그리드 중 오직 한개의 선량 레벨만이 증가되는 o 서브단계로 나눌 수 있으며; 모든 서브 그리드가 공칭 레벨을 노광할 때까지 다른 그리드에 대해 이를 반복한다. 당업자라면 알 수 있듯이, 기판에서의 빔 형상은 기계 블러 및 개구 플레이트의 감소된 개구 형상의 콘볼루션(convolution)이다. 폭(b)은 노광 그리드 상수(e)의 자연수 배수로 설정함으로써 기판 상에 균일한 선량 분포를 얻을 수 있고;즉, o=b/e를 정수로 만든다. 그렇지 않으면, 선량 분포는 앨리어싱(aliasing) 효과에 의해 노광 그리드의 주기성에 따라 최소 및 최대를 가질 수 있다. 그레이 음영이 많으면 더 나은 피치 배치가 가능하다. 따라서, 그레이 레벨을 증가시키는 것은 픽셀 위치 당 그레이 음영이 특정 수로 제한되는 것에 관련이 있다.
도 7a는 본 발명에서 바람직하게 사용되는 스캐닝 스트라이프 노광에 적합한 픽셀의 노광 방법을 도시한다. 위쪽(이전)에서 아래쪽(이후)까지 시간이 증가하면서 프레임의 시퀀스가 도시된다. 이 도면의 파라미터 값은 o = 1, N = 2이며; 또한 MX = 8 및 MY = 6 인 직사각형 빔 배열이 가정된다. 타겟이 왼쪽으로 연속적으로 이동하는 반면 빔 편향은 도면의 왼쪽에 표시된 시소 함수로 제어된다. 길이(T1)의 각 시간 간격 동안, 빔 이미지는 타겟 상의 위치 상에 고정된 채로 유지된다("배치 그리드"의 위치에 대응하는). 따라서, 빔 이미지(pm)는 배치 그리드 시퀀스(p11, p21, p31)를 통과하는 것으로 도시된다. 배치 그리드의 한 주기는 타겟 이동(v)에 의해 시간 간격 L/v=NMb/v 내에 노광된다. 각 배치 그리드에서의 노광 시간(T1)은 "노광 길이"라고 부르는 길이에 해당하며, 이는 LG=vT1=L/p=NMb/p로 주어지며, 여기서, p는 셀 내의 노광 위치의 수를 나타낸다(정규 오버샘플링된 그리드에 대해서 p=No2).
상기 빔렛들은 하나의 세트의 이미지 요소들이 상기 타겟과 함께 노광되는 동안 LG의 거리에 걸쳐 이동된다. 즉, 모든 빔렛들은 시간 간격(T1) 동안 기판의 표면에 대해 고정된 위치를 유지한다. 거리(LG)를 따라 타겟을 갖는 빔렛을 이동시킨 후에, 빔렛들은 즉시(매우 짧은 시간 내에) 재배치되어 다음 배치 그리드의 이미지 요소들의 노광을 시작한다. 배치 그리드 주기의 위치(p11 ... p31)를 통과하는 전체 주기 후에, X 방향(스캐닝 방향)에 평행한 추가적인 세로 방향 오프셋 L = bNM으로 시퀀스가 다시 시작된다. 스트라이프의 시작과 끝에서 노광 방법은 연속적인 커버링을 생성하지 않을 수 있으므로 길이(L)의 마진이 완전히 채워지지 않을 수 있다.
도 7a는 실제 패턴에 따라 개별 개구를 개폐하는데 필요한 시간을 고려하지 않는 다는 것에 유의하라. 실제로, DAP의 편향 장치 및 편향 다중극 시스템은 위치 재설정 및 일시적 발진이 점차 감소된 후에 개구 상태를 안정화시키기 위해 특정 안정화 시간 간격(TS)을 필요로 한다. 안정화 시간 간격(TS)은 픽셀 노광 주기(T1)의 (매우) 작은 분율이다. 따라서, 전체 픽셀 노광 주기(T1)가 아니라, 픽셀의 노광에 사용 가능한 시간 Tu=T1-TS 만이 사용된다. 시간 간격(Tu)은 적절한 선량이 각각의 픽셀로 전달되는 것을 보장하기 위한 픽셀 노광 기간이다. 그러나 이하에서는 T1과 비교하여 TS는 무시할만 하다고 가정하고, 이하에서는 Tu와 T1을 구별하지 않는다.
사용 가능한 노광 시간(Tu)은 어드레스 지정이 가능한 그레이 음영의 수에 해당하는 g개의 시간 슬롯으로 분할된다. g에 대한 하나의 값은 g=16(4 비트)일 수 있다. 픽셀 노광은 Tu 내의 사용된 시간 슬롯의 합인 원하는 그레이 음영에 따라 활성화된다. 시간(Tu) 내의 하나의 픽셀에 적용된 선량이 g 그레이 레벨로 디지털화되는 경우, Tu 동안 일반적인 블랭킹 셀을 g 번 다시 로딩할 수 있고; 블랭킹 어레이 내의 각 블랭킹 셀은 노광 기간(T1)(또는 보다 정확하게, 사용가능한 시간 (Tu)) 동안 그 개별 그레이 음영을 수신한다.
도 7b는 g=5인 단순화된 예에서 상이한 그레이 음영을 갖는 2개의 픽셀의 노광을 도시하고; 안정화 시간 간격(TS)의 상대적 크기는 크게 과장되어 있다. g=5에 따라, 각각의 사용가능한 시간 간격(Tu)에는 5개의 시간 슬롯이 있다. 제1 픽셀(p72)은 100%의 그레이 음영(즉, "검정")에서 노광되고, 제2 픽셀(p71)은 40%의 그레이 음영에서 노광된다. 픽셀(p71)의 경우, 해당 블랭킹 전극의 두 개의 시간 슬롯은 그레이 음영 픽셀을 생성하고(40%는 5개 중 2개가 있는 그레이 음영에 해당하므로), 시간 슬롯 중 두 개는 임의의 순서로 스위칭 온되도록 설정된다. 반면에, 픽셀(p72)에 대해, 각각의 블랭킹 전극은 5개의 시간 슬롯 모두 동안 활성화되어, Tu 동안 적용될 수 있는 최대 선량을 갖는 검정 픽셀을 생성한다.
이중 및
쿼드
그리드의 피처 노광
도 8a 내지 도 8c에서, 개구 이미지(bi0, bi1)(도 6a, 도 6b)에 대응하는 각각의 노광 스폿(60)은 다음에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 개별적인 선량 레벨로 노광된다. 도 8a 내지 도 8c는 특정 관점의 다양한 중첩 구성을 나타낸다.
도 8a는 도 6a와 관련하여 상술한 "이중 그리드" 멀티-빔 노광을 도시하며, 여기서 노광 스폿들 사이의 중첩은 X 및 Y 방향에서의 빔 스폿 크기의 절반이다. 이 경우, 물리적 그리드 크기(61)는 스폿(60)의 선형 크기의 절반이다.
도 8b는 스폿들 사이의 중첩이 X 및 Y 방향으로 빔 스폿 크기의 1/4 인 "쿼드 그리드(Quad Grid)" 멀티-빔 노광을 도시한다. 이 경우, 물리적 그리드 크기(62)는 스폿 크기 폭의 1/4이다.
도 8c는 또 다른 그리드 레이아웃을 도시하며, 이중 그리드 중첩 빔 노광들에 추가하여, 빔 노광은 그 사이의 중심에서 행해진다. 따라서, 물리적 그리드 크기(63)는 선형 스폿 크기의 1/23/2 (즉, 
)이다. 이 멀티-빔 노광 모드는 "이중 중심 그리드"라고 한다.
도 9는 최대 선량 레벨로 노광되는 하나의 노광 스폿(그 폭은 60으로 표시됨)의 강도 프로파일의 기호 표시("브릭-층")를 도시한다. 4비트 코딩의 예시적인 경우에, 16개의 선량 레벨(0, 1, 2, ... 15)이 있으며, 즉, 최대 선량 레벨은 15 선량 레벨의 증분(64)의 합이다.
도 10은 0 블러의 이상적인 경우에 폭 30nm의 라인에 대한 이상적인 강도 프로파일(71)을 도시한다. "쿼드 그리드" 멀티 빔 노광을 사용할 때 중첩은 빔 크기의 1/4이다. 따라서, 20nm 빔 크기의 경우, 물리적 그리드 크기는 5nm이다. 이산 선량 레벨은 물리적 그리드의 각 영역에 할당할 수 있고, 이는 선택된 예시에 대하여 5nm×5nm이며; 도 10의 라인(72)은 30nm 라인을 생성하기 위한 픽셀 위치에 할당된 이산 선량 레벨을 갖는 중첩하는 노광 스폿으로 구성될 때의 강도(또는 총 선량)의 중첩을 나타내지만, 더 나은 가시성을 위해 블러는 0으로 설정된다(단일 노광 스폿의 선량 분포가 직사각형이 되도록). 블러가 도 13에 도시된 바와 같은 현실적인 값을 갖는다면, 직사각형의 가장자리에서의 스텝 함수는 결국 가우시안 형태로 변환하는 가우시안 함수로 컨벌루션된다. 이러한 의미에서 라인(72)은 블러 0에서 가우스 함수의 중첩으로 볼 수 있다. 일반적인 경우 선량 레벨 히스토그램은 왼쪽과 오른쪽 가장자리를 소정의 위치에 배치하도록 대칭적이지 않다.
도 11은 왼쪽 가장자리가 0.0nm에 위치되고 오른쪽 가장자리가 30.0nm에 위치되는 30.0nm폭의 라인에 대한 시뮬레이션을 도시한다. 시뮬레이션을 위해, 20nm의 빔 스폿이 5.1nm 1 시그마 블러(즉, 12.0nm FWHM 블러)로 노광되는 것으로 가정 하였다. 노광 스폿(73, 74, 75)의 프로파일을 중첩함으로써 강도 프로파일(76)이 형성된다. 가장 왼쪽의 노광 스폿(74)의 선량 레벨은 30nm 라인이 원하는 시작 위치(77), 즉 0nm에서 시작되도록 조정된다. 가장 우측의 노광 스폿(75)의 선량 레벨은 노광된 라인이 30nm에서의 위치(78)에서 끝나도록 조절된다. 도 11에서 알 수 있듯이, "쿼드 그리드" 노광에 따르면, 노광 스폿(73, 74, 75)의 중첩은 빔 크기의 1/4, 즉, 5nm이다.
도 12a 및 도 12b는 MBW가 정확한 가장자리 정의를 갖는 라인을 기록하는 방법을 도시한다. 각 도면에서, 상단 프레임은 가장자리 위치 오차(εX) 대 선폭(모두 나노 미터 단위)을 보여 주며, 중간 프레임은 강도 프로파일(각각 31.4nm 및 40nm에서 선폭(wX)에 대한 임의 단위의 강도)이며, 하단 프레임은 노광 선량을 선폭 대 10%만큼 증가시킬 때 가장자리 위치 편차(ΔxE)를 나타낸다. 도 12a는 31.4nm 선폭에 대해 얻어진 강도 프로파일을 도시하고, 도 12b는 40.0nm 선폭에 대한 것이다. 20nm 빔 크기 및 쿼드 그리드(Quad Grid) 노광(5nm 물리적 그리드 크기)의 MBW를 사용하면, 노광으로 생성된 구조의 선폭을 0.1nm 단위로 변경할 수 있다. 정수 선량 레벨 에 의해 0.1nm 어드레스 그리드로부터의 약간의 편차가 있다. 이러한 편차는 30.0nm 내지 40nm 사이에 0.1nm 단위로 원하는 선폭(wX)의 함수로서, "가장자리 위치 오차"(εX)(상단 프레임)로 표시된다. 도시된 바와 같이 편차는 ±0.05nm 이내이다. 또한, 10%의 선량 변화에 의한 가장자리 위치의 편차(ΔxE)의 변화는 약 1nm이며, 하단 프레임에 표시된 것처럼 선폭의 변화에 따라 약간만 변화한다. 다시 말해, 선량이 MBW에서 1%보다 양질로 제어되기 때문에 선량의 1% 변화로 인한 가장자리 위치의 변화는 대략 하나의 원자층 이내이다.
도 13은 MBW의 가장 중요한 이점, 선폭이 50% 선량 임계 값에서의 블러와 실질적으로 무관하다는 것을 예시한다. 도 13에는 0블러에 대한 강도 프로파일(71), 선량 레벨 히스토그램(72) 및 3.5nm, 5.0nm 및 7.5nm 1시그마 블러로 계산된 결과 강도 프로파일(81, 82, 83)이 각각 도시되어 있다. 생성된 구조의 가장자리 위치(xE1 및 xE2)는 0블러 강도 프로파일(71)이 "0.5" 강도 레벨("선량-투-클리어")을 교차하는 곳이다. 도 13a의 확대된 상세는 왼쪽 플랭크에서 위치(xE1) 주위의 영역을 도시한다. 선량 레벨 할당들(72)은 5nm의 1 시그마 블러를 갖는 20nm 빔 크기 및 5nm 물리적 그리드 크기를 제공하는 쿼드 그리드 멀티-빔 노광을 사용하기 위한 것이다.
도 14a, 도 14b 및 도 14c는 여기서 예시된 멀티-빔 노광 방법이 그리드 크기보다 작은 해상도를 갖는 구조 피처의 미세한 위치 설정을 달성할 수 있는 방법을 도시하는 강도 프로파일 다이어그램을 나타낸다. 도 14a 내지 도 14c와 같은 강도 프로파일 다이어그램에서, 이산 선량 레벨은 균일한 높이의 직사각형(64)으로 시각화되고, "브릭-층" 배열로 쌓여있고; 물론, 이러한 "브릭-층" 묘사는 단지 상징적이며 도면의 해석을 용이하게 하기 위한 것이다.
도 14a는 20nm 폭의 빔 스폿 크기를 갖는 쿼드 그리드에서 4 비트(즉, 스폿 당 15 선량 레벨) 노광에 의해 노광된 30nm 폭의 라인의 예에 대한 선량 레벨 히스토그램을 도시한다. 그리드 크기(62)는 노광 스폿의 선형 크기의 1/4이며, 이는 "브릭 -층" 배열로 쌓여 직사각형으로 상징화되며, 결과적인 선량 레벨 분포(65)는 굵은 선으로 윤곽이 그려진다.
쿼드 그리드 크기(62)의 경우, 선폭은 그리드 크기보다 더 작은, 매우 미세한 스텝으로 더 작거나 더 크게 만들 수 있다. 선폭이 감소하는 것은 최외각 노광 스폿의 선량 레벨을 낮추고 및/또는 노광 스폿을 생략하는 것(감소가 노광 스폿 사이즈의 약 절반 이상인 경우 후자)에 의해 달성될 수 있다. 선폭을 증가시키는 것은 최외곽 노광 스폿의 선량 레벨을 증가시킴으로써 및/또는 특히 최대 선량 레벨에 도달했을 때 추가의, 바람직하게는 중첩하는 노광 스폿을 추가함으로써 달성될 수있다. 후자의 양태는 도 14b에 도시되어 있다: 정의된 선량 레벨을 갖는 노광 스폿(66)이 추가되어, 65에 비해 더 큰 폭을 갖는 라인에 대한 선량 레벨 히스토그램(67)이 생성된다. 어느 한 측면에 대해 감소 및 증가의 이들 효과를 결합하여 매우 미세한 단계로 라인 위치를 시프트할 수 있다. 도 14c는 스폿(68)으로부터 선량 레벨을 제거하고 스폿(69)으로부터 선량 레벨을 추가함으로써 달성되는 폭을 변화시키지 않고, 도 14a의 라인과 비교하여 우측으로 시프트된 라인에 대응하는 선량 레벨 히스토그램(70)을 가져오는 라인의 시프트를 도시한다.
도 14a 내지 도 14c의 강도 프로파일은 타겟 평면의 X 방향을 따라 도시된다. 여기에 설명된 멀티-빔 노광 방법을 다른 방향의 선으로 확장하는 것은 용이하며, 타겟 평면의 모든 각도에서 선을 미세하게 포지셔닝할 수 있다.
실제 상황 하에서는 BAF 내의 타겟되는 노광 선량과 관련하여 국부적인 노광 선량의 편차가 있다. 또한 노광 영역에 걸친 약간의 빔 블러의 미세한 변화가 예상된다. 이것은 도 15a 및 도 15b에 도시되어 있다.
도 15a는 도 13의 강도 프로파일(82)을 갖는 5nm 1 시그마 빔 블러의 경우로부터 시작하여 노광 선량이 +4%만큼 공칭 선량 레벨로부터 벗어나는 예시적인 경우를 도시한다. 0.5 강도 레벨의 라인 가장자리는 0.43nm만큼 시프트됨을 알 수 있다. 이 예에서, 30.0㎚의 CD 대신에, 폭이 30.0nm+2*0.43nm=30.86nm인 선폭은 4%의 선량 레벨 증분 결과로 인쇄될 것이다.
도 15b에 도시된 바와 같이, 7.5㎚의 1 시그마 블러를 갖는 도 13의 국부 빔 강도 프로파일(83)로부터 시작하여, 선량 레벨 감소가 약 -5%가 되는 선량 오차는 -0.60nm만큼 가장자리 위치를 시프트할 것이므로, 30.0nm의 CD 대신에, 28.8nm 폭의 선폭이 인쇄될 것이다.
이동될 가장자리 근처에서 노광 선량을 적절히 가산함으로써 가장자리 피처의 위치의 보정이 가능하다. 예를 들어, 도 16은 선을 넓히기 위한 일례로서 선량 레벨 히스토그램(86)을 도시한다. 도 14a의 30nm 선(도 16의 점선(65))에서 시작하여, 가장자리의 위치에서 중첩하는 노광 스폿들(84 및 85)을 추가함으로써 양 가장자리들이 물리적인 그리드 크기(62)의 양만큼 시프트되어, 선량 레벨 히스토그램(86)을 가져온다.
도 17은 블러가 증가함에 따라 강도 분포가 어떻게 저하되는지 및 결과적인 가장자리 위치에 대한 가능한 효과를 도시한다. 블러를 무시하면("0 블러"), 30nm 선폭을 갖는 선에 대해 이상적인 강도 프로파일(90)이 도시된다. 강도 프로파일의 "0.5" 레벨은 레지스트 발달이 있거나 없는 영역을 서로 구분하는 "선량-투-클리어"에 해당한다. "0.5" 레벨은 기록될 선의 가장자리를 정의하기 때문에, 블러의 효과는 상이한 선량 위도를 야기할 수 있고, 따라서 공칭의 원하는 위치로부터 기록된 가장자리 위치의 편차를 야기할 수 있다. 좌측 가장자리 및 우측 가장자리 각각의 원하는 위치(x°E1 및 x°E2)는 0-블러 강도 프로파일(90)에 대해 충족된다. 5nm 1 시그마 블러에 대해, 강도 프로파일(93)은 여전히 이 조건을 상당 부분 충족시킬 수 있고; 각각 10nm, 15nm 및 20nm 1 시그마 블러에 해당하는 강도 프로파일(94, 95 및 96)이 점차적으로 벗어나고 있다. 특히, 도 17a의 확대된 상세로부터 알 수 있는 바와 같이, 강도 프로파일의 위치(즉, "0.5" 레벨 교점)는 원하는 가장자리 위치(x°E1 및 x°E2)(좌측 및 우측 가장자리)를 각각 15nm 및 20nm의 1 시그마 블러에 대한 강도 프로파일을 갖는 열화된 가장자리 위치(x'E1 및 x"E1)로 각각 이동시킨다.
도 32a는 가장자리가 물리적 그리드와 일치하는 피처의 임계 치수(920) 및 2개의 물리적 그리드 포인트 사이의 중간에 가장자리가 있는 피처의 임계 치수(930)의 변화(dCD)를 피처에서 사용되는 국소 노광 선량의 함수(D)로서, "더블 그리드" 멀티 빔 노광 모드와 5nm 1 시그마 블러의 경우에 대해 도시한다. 보다 명확하게 하기 위해, 대응하는 피처(921, 931)가 이중 그리드 모드의 물리적 그리드(944)를 나타내는(도 6a 및 도 8a 참조) 도 32b에 도시되어 있다(두 피처 모두 동일한 크기임에 유의하라). 피처(921)의 가장자리는 도 32a의 선(920)에 따라 선량 변화 하에서 스케일링되는 물리적 그리드와 일치하고; 피처(931)의 가장자리는 예를 들어, 20nm 및 o=2의 빔렛 크기가 10nm인 피치(950)의 절반만큼 상대적으로 오프셋되고, 따라서 물리적 그리드에 대한 피처(931)의 오프셋은 10nm/2=5nm이다. 단순화를 위해, 이 예에서는 양방향 X, Y에서 동일한 오프셋이 가정된다. 양 피처의 선량을 변화시킴으로써 임계 치수의 변화(dCD) 사이의 차이(d(dCD))는 도 32c에 플로팅되고, 이는 그리드에 대한 위치에 따른 피처 크기의 결과적인 차이(d(dCD))가 등가 선량 (D1)에 대해 단지 0이고, 이는 도 32a 내지 도 32c에서 절대 선량 값 100 %에 해당한다는 것을 나타낸다. 결과적으로, 피처가 물리적 그리드에 대한 그들의 배치에 따라 상이하게 스케일링될 수 있기 때문에, 과소 또는 과다 주입은 중첩 픽셀 기록 모드와 함께 CD 균일 성의 열화를 초래할 수 있다. 또한, 이러한 CD 오류는 등가 선량과의 편차 정도에 따라 단조롭게 스케일링됨을 알 수 있다.
데이터 경로
기록 공정에서 사용될 수 있는 빔렛 선량 할당(위에서 기술한 바와 같이)으로 기록될 패턴을 변환하는 기록 툴(도 1)의 프로세싱 시스템(18)의 부분을 "데이터 경로" 시스템이라고 한다. 도 18은 본 발명 내에서 데이터 경로(170)의 순서도를 도시한다. 데이터 경로는 실시간으로 수행되는 것이 바람직하다. 변형예에서, 데이터 경로의 계산의 일부 또는 전부는 예를 들어 적절한 컴퓨터에서 미리 수행될 수 있다.
완전한 패턴 이미지는 막대한 양의 이미지 데이터를 포함하는데, 이는 바람직하게는 실시간으로 노광될 픽셀 데이터를 생성하는 고속 데이터 경로가 이들 데이터의 효율적인 계산에 적합할 것이기 때문이다. 노광될 패턴은 전형적으로, 예를 들면 직사각형, 사다리꼴 또는 일반 다각형과 같은 기하학 집합으로서 벡터 포맷으로 기술되고, 이는 일반적으로 더 나은 데이터 압축을 제공하므로 데이터 저장 요구 사항을 감소시킨다. 따라서 데이터 경로는 크게 세 부분으로 구성된다:
- 벡터 기반의 물리적 교정 단계(160 단계),
- 벡터를 픽셀 데이터로 변환하는 래스터화 단계(161 단계 내지 164 단계), 및
- 기록 프로세스를 위한 임시 저장을 위한 픽셀 데이터의 버퍼링 단계(165 및 166 단계).
데이터 경로는 160 단계에서 노광될 패턴(PDATA)이 공급되면 시작된다. 160 단계에서, 일반적으로 노광될 패턴(PDATA)은 기하학적 중첩을 갖는 다수의 작은 데이터 청크로 분할된다. 벡터 도메인에 적용될 수 있는 교정(예를 들어, 근접 효과 보정)은 모든 청크에 독립적으로, 가능하게는 병렬로 수행될 수 있고, 결과 데이터는 다음 단계의 계산 속도를 향상시키는 방식으로 분류되고 코딩된다. 출력은 모든 청크가 기하학 집합을 포함하는 청크 집합이다.
161 단계: 래스터화(RAST). 모든 청크의 기하학적 형상은 래스터화된 픽셀 그래픽으로 변환된다. 이 단계에서, 래스터-그리드 셀의 대응하는 표면과 노광될 패턴, 즉 모든 관련 청크의 실체의 기하학적인 중첩에 따라 각 픽셀에 부동 소수점 그레이 스케일 강도가 할당된다. 최첨단 솔루션에서 이러한 부동 소수점 강도는 각각의 픽셀 위치에서 타겟으로 전달되는 이상적인 물리적 노광 선량을 나타낸다. 보다 상세하게는, 도형 내부에 있는 모든 픽셀에 최대 강도가 할당되는 반면, 도형의 가장자리를 교차하는 픽셀의 강도는 형상에 의해 커버되는 픽셀 영역의 분율에 의해 가중치가 부여된다. 이러한 방법은 기하학적 형상의 면적과 래스터화 이후의 총 선량 사이의 선형 관계를 의미한다.
162 단계: 픽셀-빔렛 할당(ASSIGN). 이 단계에서, 특정 기록 시퀀스가 주어지면, 어떤 빔렛에 의해 어떤 픽셀이 기록될지가 결정된다.
163 단계: 픽셀 기반 보정(CORR1). 이 단계에서, 픽셀 도메인에 적용할 수 있는 모든 보정이 수행된다. 이러한 보정은 개구 필드 위의 빔(50)의 균일한 전류 밀도로부터의 편차의 보상(본 출원인의 미국 특허 제9,495,499호에 개시된 바와 같음) 및/또는 DAP(30)에서의 개별적인 결함있는 빔 디플렉터에 대한 보정(미국특허 공개 공보 제2015/0248993 A1와 같음)을 포함한다. 픽셀 기반 보정은 각 개별 픽셀의 부동 소수점 강도를 수정하여 실현된다. 이는 162 단계의 픽셀-빔렛 할당에 관해서 행해지는데, 이는 어느 빔렛에 의해 그것이 기록되는지 및/또는 인접한 픽셀들이 어느 빔렛에 의해 기록되는지에 따라 각 픽셀에 대해 보상 선량 인자(q)(또는, 등가 적으로 선량-시프트(s))를 정의 및 적용할 수 있게 한다.
164 단계: 양자화(QUANT). 양자화 과정은 소정의 그레이 값 스케일이 주어지면 각 픽셀의 가능한 보정된 부동 소수점 강도를 양자화된(또는 동일하게 '이산된') 그레이 레벨로 변환한다.
165 단계: 그레이 레벨 픽셀 데이터 도메인에서의 추가적인 선택적인 픽셀 기반 보정(CORR2)이 더 적용될 수 있다(본 발명의 일부는 아님).
166 단계: 픽셀 패키징(PPACK). 164 단계로부터 얻어진 픽셀 이미지는 배치 그리드 시퀀스에 따라 분류되고 기록 툴(도 1)의 프로세싱 시스템(18)에 제공된 픽셀 버퍼(PBUF)로 보내진다. 충분한 양의 데이터, 전형적으로 적어도 스트라이프의 길이가 존재할 때까지 픽셀 데이터가 버퍼링되어 스트라이프의 노광을 트리거한다(도 7 참조). 데이터는 기록 공정 중에 버퍼에서 추출된다. 스트라이프가 기록된 후에, 상술한 단계는 다음 스트라이프와 같은 노광 영역의 다음 부분의 패턴 데이터에 대해 새로 시작한다.
선량 가이드 재형성
본 발명은 선량-관련 피처 재형성을 실현하고 패턴 데이터, 특히 패턴 벡터 데이터에서 선량 할당을 패턴 크기 조정으로 변환하는 것을 포함하는 패턴 데이터에 대한 재계산 방법에 관한 것이다.
도 19는 등가 선량의 개념을 설명한다. 명백하게, 임의의 패턴에 대해, 생성 된 선량 프로파일은 일반적으로 노광에 사용되는 빔의 블러에 의존할 것이다. 예를 들어, 이상적인 선량 프로파일(190)을 갖는 50nm 선이 노광되며, 도 19는 4nm(191), 8nm(192) 및 16nm(193)의 표준 편차를 갖는 빔 블러를 위한 새로운(emerging) 프로파일을 도시한다. 이상적인 프로파일(190)에 대한 할당된 선량(D1)(도면에서 D1로 노광 선량(D)의 값이 정규화됨)이 레지스트의 선량-투-클리어, 즉 D1=2*DDtC의 2 배가되도록 선택되면, 노광된 폭은 일반적으로 빔 블러 효과와 무관하고, 따라서 "등가(isofocal)", 즉, 광학 이미징 시스템의 초점 변화가 변하지 않는다. 그러므로 "등가 선량"이라 한다. 빔 블러의 정도의 피처 크기에 대해, 그러한 동작은 일반적으로 특정 패턴(예를 들어, 동일한 폭의 선 및 공간)에 대해서만 가능하다는 점에 유의해야 한다. 이러한 상황에서, 최적의 공정 윈도우를 얻기 위해 상이한 선량을 사용하는 것이 적절할 수 있다. 그러나, 본 발명은 등가 선량 이하의 공칭 선량으로 사용될 수도 있다(예를 들어 처리량을 증가시키기 위해).
도 20은 과다 주입을 포함하는 피처 크기를 조작하기 위한 기본 원리를 예시한다. 도시된 예에서, 규정에 의해, 이상적인 선량 프로파일(195)을 갖는 50nm 선은 등가 선량(D1)에 대해 50%만큼 과다 주입되는 할당된 선량를 갖는다(1로 정규화 됨). 5.1nm 시그마 블러(즉, 12nm FWHM)에서, 이것은 선량-투-클리어(DDTC)가 0.5 레벨에 있다고 가정하고(점선으로 표시), 위치(xE1 및 xE2)에서 가장자리를 갖는 새 프로파일(196)을 생성하고, 피처 크기 xE1 - xE2=54.4nm를 구현한다. 이 패턴 엘리먼트의 선량을 1보다 크지 않도록(또는 보다 일반적으로는 등가 선량(D1)) 제한하는 경우, 새로운 프로파일의 폭을 유지하기 위해 재형성 동작에 의해 원래의 50nm에서 54.4nm까지의 공칭 피처 크기를 조정할 필요가 있다. 이는 선량 프로파일(197) 및 결과적인 선량 프로파일(198)에 대응한다.
도 21은 도 19 및 도 20에서 사용된 구현을 위해 등가 선량의 값에 대한 선량 인자의 함수로서 윈도우 삽입시에 표시되는 파라미터와 같이 상이한 블러에서의 라인 피처의 가장자리 위치의 변화(ΔxE)를 설명하는 선량 슬로프 함수(fDS)를 도시한다. 선량 슬로프 함수는 블러 및 할당된 선량(D)(등가 선량에 대한, 즉 D/D1과 관련한)이 가장자리 위치의 변화, 즉 피처 크기의 변화와 관련되는 방법을 나타낸다. 이러한 차트는 실험적으로 또는 시뮬레이션으로 쉽게 얻을 수 있으며 선량 조작을 피처 크기 조작으로 변환하거나 그 반대로도 사용할 수 있다. 작은 선량 또는 블러 윈도우만이 이용되면, 일반적으로 선형화가 충분히 이루어진다(예를 들어, 스칼라 선량 슬로프 사용).
도 22는 타겟 상의 노광 영역(ML1)에서 정의되는 패턴 레이아웃(pl1)의 단순화된 예를 도시한다. 예를 들어 다각형 형상(t1, t2, ..., t3, t4, ... t0)과 같은 여러 패턴 엘리먼트가 정의된다. 각 패턴 엘리먼트는 정의된 할당된 노광 선량과 관련된다.
본 발명에 따른 재형성 방법의 원리가 도 22의 패턴 엘리먼트(t1, t2, t3)의 예와 도 23a 및 도 23b에 도시되어 있고; 도 23a 및 도 23b는 재형성 전후에 도 22의 선(xxiii-xxiii)을 따라 취해진 선량 프로파일, 즉, 좌표 X의 함수로서의 국소 노광 선량(D)을 각각 도시한다. 도 23a 및 도 23b는 이상적인 선량 프로파일을 실선으로 나타낸 반면, 새로운 선량 프로파일은 파선으로 도시한다. 도 23a에서 볼 수 있듯이, 초기 패턴 레이아웃의 3개의 패턴 엘리먼트(t1, t2, t3)는 각각 폭(w1, w2, w3)(xxiii-xxiii를 따른 단면 폭)을 가지며, 할당된 노광 선량의 상이한 값 D1, D2, D3을 각각 갖는다. 특히, 패턴 엘리먼트(t1)는 공칭 선량(D1)과 일치하는 할당된 선량를 갖는 반면, 다른 두 패턴 엘리먼트(t2, t3)의 할당된 선량(D2, D3)은 공칭 선량(D1)보다 각각 높고 낮다. 할당된 선량(D1, D2, D3) 각각은 선량-투-클리어(DDTC) 값보다 높다. 본 발명에 따른 재형성은, 노광된 패턴의 피처의 폭에 영향을 주지 않으면서, 그에 할당된 노광 선량이 공칭 선량(D1)에 대응하는 값으로 변경되도록 패턴 엘리먼트를 변경하는 것을 목표로 하고; 이를 위해 이상적인 프로파일의 폭이 적절한 방식으로 조정되어야 한다. 도 23b는 각각의 패턴 엘리먼트가 공칭 선량(D1)이 할당된 재형성된 패턴 엘리먼트(rt1, rt2, rt3)로 대체된 재형성 프로파일을 도시한다. 패턴 엘리먼트의 폭(w1, w2, w3)은 선량 슬로프 함수(fDS)(도 22 참조)에 따라 보정된다. 제1 패턴 엘리먼트(t1)에 대하여는 초기 할당된 선량이 이미 공칭 선량(D1)과 동일하므로 적응이 필요하지 않다. 제2 패턴 엘리먼트(t2)는 초기에 선량 슬로프 값 f2 = fDS(D2/D1)에 대응하는 선량(D2)을 할당한다. 따라서, 재형성된 패턴 엘리먼트(rt2)의 폭은 w2+2·f2로 변경된다. 조정된 폭(rt2)은 새로운 선량 프로파일(파선)이 원래의 과다 주입된 패턴 엘리먼트(t2)와 동일한 폭을 갖는 방식으로 선택된다는 점에 유의해야 한다. 유사하게, 제3 재형성된 패턴 엘리먼트(rt3)의 폭은 w3+2·f3으로 변경되며, 여기서 D3<D1이므로 f3은 음이고, 따라서, fDS(D3/D1)<0이다(f3의 계산은 도 22와 같이 피처(t3)의 가장자리의 경사에 대한 기하학적 보정을 포함하고, 부가적인 인자 1/sinα를 포함하며, 여기서, α는 좌표선 X에 대한 각도이고; 따라서 f3=fDS(D3/D1)/sin(π/3)이고, 여기서, π/3은 60°의 각도이다. 엘리먼트(t1, t2)의 경우, 선은 X 방향과 직각을 이루며 기하학적 보정 계수는 1이다. 이는 도 23b의 폭이 특정 방향 X을 따라 취한 단면 폭이라는 것의 결과이다). 재형성된 패턴 엘리먼트(rt1-rt3)는 초기 패턴 엘리먼트(t1-t3)로 대체되고, 따라서 재형성된 패턴(rpl)을 형성한다.
도 23a 및 도 23b의 예에서, 공칭 선량(D1)은 일반적인 경우를 나타내는 선량-투-클리어(DDTC)보다 높은 임의의 값을 가진다. 공칭 선량(D1)의 적절한 선택은 전술한 바와 같이 선량-투-클리어(DDTC)의 2배, 즉, D1=2·DDtC이다.
본 발명에 따른 방법은 벡터 도메인 또는 픽셀 도메인에서 실현될 수 있다. 도 18에 도시된 데이터 경로에서, PDATA 160 단계 동안 벡터 기반의 재형성이 수행될 수 있는 반면, 픽셀 도메인에서 재형성이 수행되는 경우, 적절한 구현은 선량 양자화 이전의 CORR1 165 단계 동안 수행된다. 애플리케이션에 따라 오직 하나 또는 2가지 보정 단계가 요구될 수 있다.
벡터 도메인에서 재형성 방법
재형성 방법은 벡터 도메인에서 수행될 수 있는데, 여기서 패턴 엘리먼트는 예를 들면 다수의 가장자리를 포함하는 다각형과 같은 기하학적인 형상으로 정의된다. 특히, 도 22를 다시 참조하면, 패턴 레이아웃(pl1)의 다각형(t1, t2, ..., t3, t4, ..., t0)은 2차원 닫힌 다각형으로 정의된다. 다각형은 일반적으로 볼록하지만 오목한 형상이 발생할 수 있다. 재형성은 결과 객체가 다시 닫힌 형상(다각형)인 조건에서 가장자리를 안쪽 또는 바깥쪽으로 평행 시프트하는 것에 대응한다. 여기서, "평행 시프팅"은 시프트 크기가 각각의 가장자리의 방향에 수직인 방향을 따라 측정되는 동안 그 방향을 유지하면서 가장자리가 변하는 것을 의미한다.
기하학적 측면에서, 선량 설정을 변경하여 피처 크기를 미세 조정하는 일반적인 실행은 (다각형)"오프셋"이라는 기하학적 동작에 해당하고; 이 동작에 대한 또 다른 공통 용어는 Stefan Huber의 박사 논문 "Computing Straight Skeletons and Motorcycle Graphs: Theory and Practice", Univ. of Salzburg(Austria), 2011년 6월, pp. 3-19에서 설명된 것과 같이 "파면 전파(wave-front propagation)"이다. 다각형 오프셋은 객체의 가장자리와 꼭지점에 적용되는 성장/확대(또는 감소/축소)의 국부적 연산만을 포함하고(전역 배율 연산인 전체 다각형에 적용된 배율 조정 연산과는 대조적으로), 또한 일반적으로 기하학적 형상, 특히 직사각형 형상의 종횡비를 변경할 것이다.
이러한 측면에서 MBW 기록기와 구현하기 위해 다음 두 알고리즘이 고려된다. 알고리즘은 예시적인 F-형상 다각형에 기초하여 다음에 설명된다. 시작 구성은 도 22의 다각형(t0)("시작 다각형")으로서, 도 24 내지 도 27에 도시되어 있고, 시작 다각형(t0)의 꼭지점(tv1, tv2, ...) 중 연속하는 2개를 각각 연결하는 복수의 직선 가장자리(t01, t12, ...)에 의해 정의된다(직선의 어두운 선으로 보여짐).
도 24 및 도 25에 도시된 제1 바람직한 실시 예에서, 다각형의 재형성은 일반화된 오프셋 방법에 의해 행해진다. 도 24는 다각형(t0)을 재형성 거리(d1)만큼 축소시키는 경우를 도시한다. 다각형의 각 꼭지점(tv1, tv2)에 대해, 꼭지점에서 들어가는 2개의 가장자리가 있고 이러한 두 가장자리의 각도 이등분선(ab1, ab2)이 결정된다(일예로, 꼭지점(tv1)의 경우, 각도 이등분선(ab1)이 가장자리(t01과 t12)에서 결정되고; 꼭지점(tv2)의 경우, 각도 이등분선(ab2)은 가장자리(t12 및 t23) 등에서 결정된다). 각도 이등분선(ab1, ab2, ...)은 점선으로 표시된다. 각 꼭지점(tv1, tv2, ...)에 대해, 꼭지점의 위치는 시프트된 꼭지점(sv1, sv2, ...)이 원래의 각 가장자리(t01, t12, ...)에 대해 일정한 거리에 있도록 각각의 각도 이등분선(ab1, ab2, ...)을 따라 시프트되고, 이 거리는 재형성 거리(d1)에 대응한다. 이 경우, 다각형의 축소 성형을 위해 필요에 따라 꼭지점이 안쪽으로 이동한다. 따라서, 시프트된 꼭지점(sv1, sv2, ...)이 얻어지고, 이는 원형 점들로 도시된다. 시프트된 꼭지점은 도면에서 점선으로 표시된 결과 다각형(st1)의 시프트된 가장자리(e01, e12, ...)를 정의하는 직선으로 연결된다. 결과 다각형(st1)의 모든 시프트된 가장자리(e01, e12)는 대응하는 원래의 가장자리(t01, t12)와 동일한 재형성 거리(d1)에 있고; 이는 할당 된 선량이 다각형 형상의 속성이므로 명백하며, 따라서 할당된 선량 및 그로부터 계산된 재형성 거리(d1)는 형상의 모든 가장자리에 대해 균일하다. 구체적으로, 재형성 거리(d1)는 공칭 선량과 관련하여 소정의 선량 슬로프 함수(fSD)(도 21 참조)를 사용하여 다각형(t0)의 할당된 선량 값으로부터 결정되고; 이 경우, 다각형(t0)을 축소하는 것에 해당하며 후자는 공칭 선량보다 낮은 할당된 선량을 가지므로 재형성 거리(d1)의 부호는 음수, d1<0이다(도 24에서는 d1의 절대값만 표시됨). 결과 다각형(st1)에 공칭 선량이 지정된다.
도 25는 다각형(t0)을 재형성 거리(d2)만큼 확장하는(보다 통상적인) 경우를 도시한다. 이 과정은 기본적으로 도 24에서 설명한 이전 과정과 동일하지만, 꼭지점이 다각형의 원래 꼭지점(tv1, tv2)에서 바깥쪽으로 이동한다는 점만 다르다. 따라서, 각각의 시프트된 꼭지점(xv1, xv2, ...)은 각각의 원래의 가장자리(t01, t12, ...)와 일정한 거리(d2)에 있으며, 이 거리는 재형성 거리(d2)에 해당하지만, 이번에는 시프트된 꼭지점이 시작 다각형(t0) 외부에 있다. 유사하게, 결과 다각형(st2)의 시프트된 가장자리(x01, x12, ...)는 바깥쪽으로 이동되지만, 다시 그들 모두는 대응하는 원래 가장자리(t01, t12)와 동일한 재형성 거리(d2)에 있게 된다. 재형성 거리(d2)는 공칭 선량과 관련하여 소정 선량 슬로프 함수(fSD)(도 21 참조)를 사용하여 다각형(t0)의 할당된 선량 값으로부터 결정되고; 이 경우, 시작 다각형(t0)의 할당된 선량이 공칭 선량보다 크고, 이는 재형성 거리 d2>0이다. 결과 다각형(st2)에는 공칭 선량이 할당된다.
이 다각형 오프셋 방법은 구현하기에 명확하고 모호하지 않으며 용이하다. 각도 이등분선(ab1, ab2, ...)은 다각형의 "직선 골조(straight skeleton)" 라는 구조의 일부이다. 이 방법의 한 가지 흥미로운 특징은 원래 및 결과 다각형(t0, st1, st2)의 직선 골조가 직선 세그먼트만 포함한다는 것이다. 다시 말해, 이 방법은 원래 형상이 곡선 선분을 포함하지 않으면 곡선 선분을 생성하지 않는다. 이러한 특징은 반도체 분야의 공통 벡터 포맷이 곡선 세그먼트를 지원하지 않는다는 사실을 고려할 때 복잡성을 줄이려는 경우 중요하다. 이러한 오프셋 방법의 가장 빠른 구현은 O(n log n) 시간 복잡성과 O(n) 메모리 스케일링을 갖는 것으로 설명되며(Stefan Huber의 박사 학위 논문), 여기서 n은 다각형 꼭지점의 수를 나타낸다.
바람직한 제2 실시예에서, 입사 가장자리의 각도 이등분선을 따라 꼭지점을 이동시키는 대신 가장자리가 주어진 오프셋 거리(d3)만큼 이동되고, 꼭지점이 다음과 같이 가장자리를 결합하도록 정의되는 과정에 따라 재형성이 수행된다. 연속적으로 시프트된 가장자리가 만나는 경우, 꼭지점이 교차점에 배치된다. 교차가 발생하지 않는 경우, 내부(또는 외부) 오프셋 커브가 보간된다. 이 특징은 오프셋 거리(d3)의 크기가 너무 크지 않은 경우, 즉 기본 다각형의 세그먼트 부분의 최소 폭(또는 "두께")의 절반보다 작은 경우 항상 가능하다.
도 26은 도 24 및 도 25와 동일한 형상의 시작 다각형(t0)을 오프셋 거리(d3)만큼 수축시키는 예에 대한 제2 실시예의 방법을 도시한다. 결과 커브(st3)는 시작 다각형(t0)의 위치(모서리 및 꼭지점)에 대해 균일한 거리(d3)에 구축된다. 따라서, 기본적으로 각각의 원래의 가장자리(t12)는 각각의 시프트된 가장자리(v12)에 대응하고; 그러나 결과 커브(st3)의 모든 점은 시작 다각형(t0)의 경계에서 동일한 거리(d3)에 있어야 하므로 이는 곡선 세그먼트를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 이러한 곡선 세그먼트는 인접한 가장자리에 의해 형성되는 내부 각이 π보다 큰 모든 꼭지점에서 보간된다. 예를 들어, 도 26에 도시된 수축 과정에서, 곡선 세그먼트(curv1, curv2, curv3)가 꼭지점(tv4, tv5, tv8)에 각각 삽입된다. 꼭지점(tv1, tv2)과 같은 다른 꼭지점에서, 시프트된 가장자리의 교점에 새로운 시프트된 꼭지점(cv1, cv2)을 삽입하고, 필요에 따라 가장자리를 짧게 하는 것으로 충분하다. (볼록 구성 요소에서의 결과적인 시프트된 꼭지점(cv1, cv2)은 d1 대신에 재형성 거리로서 d3을 사용할 때 도 24에 도시된 오프셋 방법을 통해 얻어진 꼭지점(sv1, sv2)과 일치할 것이다.)
반대로, 팽창, 예를 들어, 도 27에 도시된 바와 같이 바깥쪽으로 오프셋 거리(d4)만큼 떨어져 있으면, 모든 볼록 꼭지점, 즉 인접한 가장자리에 의해 뻗는 내부 각도가 π보다 작은 꼭지점에서 둥근 세그먼트가 된다. 도 27에 도시된 예에서, 곡선 세그먼트(cv8)는 볼록 꼭지점(tv1)에 삽입되고, 다른 볼록 꼭지점에 대해서도 마찬가지로 삽입된다. 오목 꼭지점의 경우, 예를 들어 시프트된 꼭지점(cv4)에서 볼 수 있는 바와 같이 결과적인 확장된 다각형(st4)에서 시프트된 꼭지점을 제공하는 것으로 충분하다.
이 방법은 Voronoi 다이어그램과 밀접한 관련이 있다(하나의 구현으로 P. Palfrader & M. Held in Computer-Aided Design & Applications, 12(4), 2015, 414 - 424 참조, http://dx.doi.org/10.1080/16864360.2014.997637에서 얻을 수 있음). 이러한 변환을 실현하는 구현은 앞서 설명한 골조 방법과 비교할 때 시간과 메모리가 복잡하므로, 이 방법이 곡선 세그먼트를 유도한다는 사실은 이러한 세그먼트를 지원하지 않는 벡터 형식을 처리할 때 문제가 될 수 있다. 이러한 종류의 상황을 단순화하는 한 가지 방법은 각각의 꼭지점에 대한 일정한 거리(d4)에서 도 28에 도시된 바와 같이 각 시프트된 가장자리(u01, u12)의 단부 꼭지점(ev10, ev12) 사이에 보간되는 보조 꼭지점(aux1, aux2)에 의해 뻗어있는 다수의 선형 세그먼트와 같은 곡선 세그먼트의 이산적 근사로 곡선 세그먼트를 근사하는 것이다.
도 24 내지 도 28에 도시된 방법은, 링형 구조 또는 "홀(hole)"을 포함하는 닫힌 다각형에도 적용할 수 있다는 것에 유의하라. 당업자에게 명백한 바와 같이, "홀"의 둘레에 대하여, 안쪽/바깥쪽으로의 이동 방향과 수축/팽창하는 원하는 동작 간의 연결은 단지 역이다.
픽셀 도메인에서 재형성
본 발명의 다른 실시예에서, 형상 보정은 픽셀 도메인에서 수행된다. 특히, 동일한 형상 보정이 빔 영역 내에 놓인 모든 패턴 엘리먼트에 적용되고, 개별 형상 보정 계수에 대한 상이한 패턴 엘리먼트의 구별이 필요하지 않은 경우, 픽셀 도메인 보정이 유리하다. 픽셀 데이터를 기반으로한 재형성을 실현하는 간단한 방법 중 하나는 잘 알려진 가장자리 감지 알고리즘을 이용하여 픽셀 데이터를 벡터 데이터로 다시 변환한 다음 위에서 설명한 바와 같이 벡터 데이터를 재형성하고, 다시 래스터화한다. 또 다른 가능성은 픽셀 도메인에서 직접 재형성하는 것인데, 이는 계산상 유리할 수 있다. 예를 들어, 그레이 스케일 형태의 이미지 프로세싱, 픽셀 도메인에서 위의 벡터 작업과 유사한 기능을 제공하는 잘 구축된 툴-킷(tool-kit)을 이용하여(일 예로 Shih, Frank Y. Image processing and mathematical morphology: fundamentals and applications. CRC press, 2009, pp.28 - 30 참조) 픽셀 기반 크기 조정을 수행할 수 있다.. 특히 흥미로운 것은 형태론적 작용 팽창 과 부식 이다. 이미지 도메인(또는 그리드)Ω 및 구조화 함수 b(x)에서의 그레이 스케일 이미지 f(x)(여기에서 래스터화된 패턴)에 대해, 다음과 같이 정의된다.
특히, 가장자리 방향에 직교하는 2k + 1 픽셀 폭인 구조화 요소 Bk에 대해(예를 들어, 2k + 1 픽셀 폭 스퀘어 또는 2k + 1 픽셀 폭 원이 0에 중심을 둔다). 평면 구조화 함수 를 이용하여, 팽창에 의해 외부로 k 픽셀의 가장자리 시프트를 생성하여 fk=fbk를 얻는다. 마찬가지로, 내부로 k 픽셀의 가장자리 시프트는 f-k=fbk를 얻을 수 있도록 침식에 의해 생성될 수 있다. fbk 또는 fbk에 대한 식의 최대/최소값이 계산되는 영역은 계산적으로 제한된다(일예로, bk(x)≠-∞인 박스로 제한).
20nm 개구를 갖는 쿼드 그리드(o=4) 노광에 대한 예가 도 30에서 주어지며, 결과적으로 5nm의 픽셀 크기가 된다. 이미지는 75×50nm 필드(일 예로, 16 그레이 레벨 사용)에서 모든 픽셀(점선 그리드로 표시)에 대해 0(선량 없음, 어두운 정사각형)과 1(공칭 선량, 밝은 정사각형) 사이의 선량 할당을 보여준다. 도 30의 중간 프레임은 32.5nm 선(180)을 도시한다. 이 선(180)은 구조 요소(182)(3x3 픽셀의 정사각형)로부터 생성된 평면 구조화 함수 b(x)를 사용하여 선을 나타내는 이미지 f(x)를 수행하여 수정된다. 오른쪽 가장자리의(정규화된) 선량 할당(181)은 선폭이 픽셀 크기의 배수가 아니기 때문에 단지 0.5에 불과하다는 점에 유의하라(따라서, 오른쪽 가장자리는 전체 픽셀 폭에 대해 2.5 nm, 즉, 절반 픽셀만큼 시프트됨). 도 30의 상부 프레임 및 하부 프레임은 각각 이 방법에 의해 얻어진 침식된 라인(183)(대응하는 이미지f-1) 및 팽창된 라인(184)(이미지 f1)을 나타낸다. 특히, 구조화 요소(182)가 3×3 픽셀 정사각형(즉, k = 1)이기 때문에, 팽창된 라인은 양쪽 가장자리에서 더 넓은 전체 픽셀(5nm)이다.
서브-픽셀 가장자리 시프트를 얻으려면, 맞춤형 접근법이 사용되어야 한다. 1 픽셀의 분율 0 <q<1에 의해 그레이 스케일 이미지 f(1의 정규화된 공칭 선량을 가진다고 가정)를 확장하기 위해, 3x3 픽셀 정사각형 B3을 취하고,
을 사용하고, 여기서 bg는 근접 효과로 인한 선량 백그라운드이다. 정수 k, 0<q<1에 대해 임의의 크기 변경 k+q를 수행하기 위해, 먼저 전체 픽셀 팽창 또는 침식 연산이 수행되어 중간 이미지 fk를 얻고, 이어서 부분 팽창이 수행되어 f(k+q)=(fk)q를 얻는다. 일 예가 도 31에 주어진다(bg=0의 경우). 중간 프레임은 도 30에서와 같이 동일한 32.5nm 선(180)을 나타내며, 이는 도 31의 하부 및 상부 프레임에 도시된 바와 같이, 각각 3/4 픽셀에 의해 팽창되고 침식된다(외측 및 내측으로 지향된 각각 3.75 nm의 가장자리 시프트를 얻기 위해). 하부 프레임의 우측 가장자리(186)에서 0.25의 선량 할당으로 인해, 우측 가장자리는 1/2+1/4=3/4 픽셀로 이동한다. 유사하게, 좌측 가장자리(185)에서 선량 할당 0.75에 의해, 가장자리는 3/4 픽셀을 이동시킨다(미국특허 제8,222,621호 참조). 도 30의 상부 프레임에서 가장자리들을 3/4 픽셀 내측으로 이동시키기 위해, 먼저, 1 픽셀 침식이 수행되고, 이어서 1/4 픽셀 팽창이 수행된다. 앞서 설명한 바와 같이, 좌측 가장자리(187)에서의 0.25의 결과 선량 할당 및 우측 가장자리(188)에서의 0.75의 결과 선량 할당은 3/4 픽셀의 가장자리 시프트를 유도하지만, 이번에는 내측으로 진행한다.
필요한 크기 보정(할당된 선량에 기초함)은 일반적으로 벡터 도메인에 주어지기 때문에, 크기조정 전에 픽셀 기반 맵으로 변환되어야 한다(예를 들어, 래스터화 중에 픽셀의 크기 할당 스칼라를 저장함으로써).
타겟
위치를 따른 재형성
변형예에서, 재형성은 타겟 상의 각각의 패턴 엘리먼트의 위치에 기초하여 수행될 수 있다. 도 29는 다수의 패턴 엘리먼트를 갖는 패턴(plm)을 포함하는 타겟 상의 노광 영역(ML2)의 예를 나타낸다. 이 경우, 노광 선량의 할당된 값은 패턴(plm)의 패턴 엘리먼트와 관련되지 않고, 노광 영역(ML2)의 상이한 영역과 관련된다. 이를 위해, 영역(ML2)은 다수의 영역(M11, M21, ... Mm1, M12, M22, ... Mm2, ... Mmn)으로 분할되며, 이는 바람직하게는(반드시 그런 것은 아님) 동일한 형상이다. 영역(M11 ~ Mmn) 각각에 대해, 노광 영역(ML2) 내의 가능한 패턴(plm)에 관계없이 재형성 값이 정의된다. 각 영역에서의 재형성은 각각의 영역에 위치된 모든 패턴 엘리먼트의 재형성 거리로서 재형성 값을 사용하여 수행된다. 즉, 영역의 모든 패턴 엘리먼트가 동일한 초기 할당된 선량을 갖는 것처럼 재형성 거리를 결정한다. 영역(M11 - Mmn)의 정의와 재형성 거리의 관련 값은 대개 실험 데이터를 기반으로 패턴의 설계 또는 패턴 데이터를 수정하는 단계에서 사용자가 제공한다.
패턴 엘리먼트가 한 영역에서 다른 영역으로 확장되는 경우, 영역 사이의 트랜지션에서 재형성된 패턴 엘리먼트가 평활화되거나, 영역의 평균값이 패턴 엘리먼트에 사용된다.
또 다른 변형예에서, 재형성은 빔 필드에서의 각각의 패턴 엘리먼트의 위치, 즉 구조화된 빔 내의 위치에 기초하여 수행될 수 있다. 이 경우에, 영역은 도 29에서 상술한 방법과 유사한 방식으로 빔 필드 내에 정의되지만, 패턴 엘리먼트의 영역 및 위치는 타겟이 아닌 빔 필드와 관련하여 취해진다.
시간 의존적 재형성
도 33은 시간 종속적인 재형성을 이용하는 패턴의 재계산을 도시한다. 시간(t)에 따른 이러한 재형성은 노광 공정의 시간 간격 또는 그 서브 구간 동안의 상대적인 선량(D/Dn)의 예측 가능한 드리프트를 갖는 인자들을 보상하기 위해 적용될 수 있다. 일 예는 노광 시 MBMW 구성 요소의 열팽창에 기인한 빔 블러의 증가, 장시간 노광으로 인한 포토레지스트 가열, 다양 다른 것들 중에 동일한 것의 수명 기간 동안 전자총 또는 패턴 정의 장치 등과 같은 부품의 노화 또는 부유 등이 포함된다. 일반적으로, 이들 각각의 경우에, 특정 이벤트가 시작되고 종료되는 시간 영역(Td)이 정의될 수 있다(예를 들어, 마스크 블랭크 노광 또는 구성 요소의 수명). 상대 선량의 시간 변화(D/Dn)(t)(도 33 참조)를 나타내는 함수(fDT)는 실험 데이터, 이론 또는 시뮬레이션된 동작을 기반으로 도출할 수 있다. 시간 도메인(Td) 내에서, 다수의 서브 도메인(Td1, Td2 ... Tdn)이 정의될 수 있고, 평균화 (D/Dn)(Tdn)=Avg(fDT(Tdn))에 의해 그들 각각에 일정한 D/Dn 값이 할당된다. 여기서 Avg는 각각의 서브 도메인(Tdn)의 지속 기간 동안의 평균화를 나타낸다. 따라서, 각 Tdn에 대해 fDS에 따라 재형성 값을 계산할 수 있다. 서브 도메인(Tdn) 내에 기록된 모든 패턴(pll, plm)은 Tdn에 할당된 재형성 값에 따라 수정될 것이다. 서브 도메인의 시간과 범위는 주 이벤트 내에서 발생하는 단일 하위 이벤트의 이벤트 기간 및 지속 기간에 따라 선택될 수 있다. 따라서, 서브 도메인(Td1, ..., Tdn)은 연속적일 필요도 없고 동일한 지속 기간을 가질 필요도 없다. 예를 들어, 주 이벤트가 구성 요소의 사용 기간 또는 수명 기간인 경우(예를 들어, 기록 공정 동안 상당한 부유를 보이는 전자총), 시간 도메인(Td)은 이 수명에 상응하고 서브 도메인의 편리한 분할은 시간 도메인(Td) 동안 발생하는 다수의 노광들 중 각각의 하나에 대응하는 Td1, ... Tdn일 수 있다.
Claims (14)
- 하전-입자 멀티-빔 기록 장치(1)에 의해 타겟 상에 노광될 패턴을 재계산하는 방법으로서, 상기 장치는 복수의 빔렛들로 구성된 구조화된 빔이 상기 타겟 상으로 지향되고 노광 영역(r1) 위의 경로를 따라 이동되는 스캐닝 스트라이프 노광에 의해, 상기 타겟 상의 상기 노광 영역(r1) 내의 다수의 픽셀을 노광하여 상기 패턴을 생성하는 장치이고, 연속하는 노광 단계들 사이에서 상기 구조화된 빔은 상기 타겟 상의 상기 구조화된 빔의 폭보다 작은 노광 길이(LG)에 대응하는 연속적인 거리만큼 상기 타겟 상에서 시프트되고,
상기 패턴은 초기에 다수의 패턴 엘리먼트(t1, t2, t3, t0)를 포함하고,
각각의 패턴 엘리먼트는 경계 및 내부를 포함하는 각각의 형상을 가지며, 각각의 상기 형상의 내부의 픽셀들에 대해 노광되는 노광 선량의 값을 정의하는 각각의 할당된 선량(D1, D2, D3)과 연관되고,
상기 패턴을 재계산하는 단계는 상기 하전-입자 멀티-빔 기록 장치 내의 스캐닝 스트라이프 노광에 대해 특정된 최대 노광의 픽셀에 대해 노광되는 노광 선량의 소정의 표준 값을 나타내는 공칭 선량(D1)에 대하여 수행되고,
상기 공칭 선량(D1)으로부터 벗어난 할당된 선량(D2, D3)과 관련된 적어도 하나의 패턴 엘리먼트(t2, t3)에 대해, 상기 패턴 엘리먼트는,
소정의 선량 슬로프 함수(fDS)에 기초하여 상기 공칭 선량(D1)에 관하여 상기 할당된 선량(D2, D3)의 값으로부터 재형성 거리(f2, f3)를 결정하는 단계;
재형성된 패턴 엘리먼트(rt2, rt3)를 형성하는 단계로서, 상기 재형성된 패턴 엘리먼트는 상기 재형성 거리와 동일한 오프셋 거리만큼 상기 패턴 엘리먼트(t2, t3)의 대응하는 경계 세그먼트의 위치에 대해 각 세그먼트에 수직한 방향으로 오프셋되는 경계 세그먼트를 갖고, 상기 공칭 선량(D1)을 상기 재형성된 패턴 엘리먼트에 할당하는 상기 형성하는 단계; 및
상기 패턴 엘리먼트(t2, t3)를 상기 재형성된 패턴 엘리먼트(rt2, rt3)로 대체하는 단계로서, 대응하는 패턴 엘리먼트에 대해 상기 재형성된 패턴 엘리먼트로 대체함으로써 상기 패턴으로부터 재형성된 패턴이 생성되는 상기 대체하는 단계;
에 의해 재형성되는 것을 특징으로 하는 재계산하는 방법. - 제1 항에 있어서, 상기 재계산하는 단계는, 연속하는 노광 단계들의 개구 이미지들이 서로 중첩되며 상기 타겟 상에 상기 개구 이미지들을 생성하는 기록 공정으로 기록되는 패턴에 대해 수행되고, 상기 개구 이미지들은 상기 타겟 상에 생성된 인접한 개구 이미지들의 픽셀 위치들 사이의 거리(e)의 배수인 공칭 폭(b)을 가지며,
상기 재형성된 패턴으로부터, 상기 개구 이미지들에 의해 상기 타겟 상의 픽셀들의 노광을 통해 상기 기록 공정에 의해 상기 원하는 패턴을 노광하기에 적합한 픽셀 노광 패턴을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재계산하는 방법. - 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 패턴 엘리먼트를 재형성하는 단계는 픽셀 도메인에서 수행되고, 재형성된 패턴 엘리먼트를 형성하는 단계는 상기 재형성 거리만큼 상기 픽셀 도메인 내의 상기 패턴 엘리먼트의 윤곽을 변경하기 위해 그레이 스케일 확장 및 그레이 스케일 침식 단계의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 재계산하는 방법.
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 패턴 엘리먼트를 재형성하는 단계는 픽셀 도메인에서 수행되고, 재형성된 패턴 엘리먼트를 형성하는 단계는 상기 픽셀 도메인 내의 가장자리들의 위치를 검출하는 단계 및 상기 가장자리들의 위치를 시프트하여 각각의 상기 가장자리들에 수직인 각각의 방향을 따라 상기 재형성 거리만큼 검출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 재계산하는 방법.
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 패턴 엘리먼트의 경계는 상기 내부를 둘러싸는 폐루프를 함께 한정하는 일 세트의 경계 세그먼트로 구성되고, 상기 패턴 엘리먼트는 다각형 형상을 정의하고,
재형성된 패턴 엘리먼트(rt2, rt3)를 형성하는 단계는
상기 패턴 엘리먼트(t0)의 상기 다각형 형상의 꼭지점(tv1, tv2) 및 각 꼭지점에서의 각도 이등분선(ab1, ab2)을 결정하는 단계;
상기 꼭지점들로부터 시프트된 꼭지점들(sv1, sv2; xv1, xv2)을 계산하는 단계로서, 상기 시프트된 꼭지점 각각은 상기 시프트된 꼭지점이 상기 꼭지점(tv1, tv2)에 입사하는 가장자리들에 대한 재형성 거리에 있도록 시프트된 위치에 위치하는 상기 계산하는 단계;
상기 시프트된 꼭지점들(sv1, sv2, xv1, xv2)을 폐루프에 결합시키고, 상기 폐루프를 사용하여 상기 재형성된 패턴 엘리먼트의 형상을 정의하고, 상기 공칭 선량을 상기 재형성된 패턴 엘리먼트에 할당함으로써 재형성된 패턴 엘리먼트(st1; st2)를 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 재계산하는 방법. - 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 패턴 엘리먼트의 경계는 상기 내부를 둘러싸는 폐루프를 함께 정의하는 일 세트의 경계 세그먼트들로 구성되고,
재형성된 패턴 엘리먼트(rt2, rt3)를 형성하는 단계는,
각각의 세그먼트에 대하여 각각의 수직인 방향을 따라 상기 재형성 거리만큼 상기 세그먼트의 위치를 시프트시킴으로써 상기 패턴 엘리먼트의 경계 세그먼트(t12)로부터 얻어진 세그먼트로서 재형성된 경계 세그먼트(v12; u12)를 결정하는 단계;
재형성된 경계 엘리먼트를 폐루프에 결합시키고 상기 폐루프를 사용하여 상기 재형성된 패턴 엘리먼트의 형상을 정의함으로써 재형성된 패턴 엘리먼트(st3; st4)를 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 재계산하는 방법. - 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 공칭 선량(D1)은 상기 하전-입자 멀티-빔 기록 장치 내의 스캐닝 스트라이프 노광 동안 픽셀들에 대해 달성가능한 최대 노광 선량을 나타내는 것을 특징으로 하는 재계산하는 방법.
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 공칭 선량은 픽셀에 부여될 때 상기 픽셀의 리소그래피 발달에 필요한 노광 선량의 최소값을 나타내는 양의 노광 선량(DDtC: positive exposure dose)의 2배인 것을 특징으로 하는 재계산하는 방법.
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 공칭 선량은 등가 선량(D1)으로서, 상기 노광 선량 값에서 노광된 영역과 제로 노광의 영역 사이의 윤곽 위치는 상기 하전-입자 멀티-빔 기록 장치에서의 상기 스캐닝 스트라이프 노광 동안 노광에 사용된 상기 빔의 블러의 크기와 무관한 노광 선량의 값을 나타내는 것을 특징으로 하는 재계산하는 방법.
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 재형성 거리(f2, f3)를 결정하는 단계는 상기 공칭 선량(D1)에 대한 할당된 선량(D2, D3)의 값의 함수로서 상기 재형성 거리를 나타내는 소정의 선량 슬로프 함수(fDS)에 기초하여 수행되는 것을 특징으로 하는 재계산하는 방법.
- 제10 항에 있어서, 상기 공칭 선량에 대한 상기 할당된 선량의 값의 상기 함수는 선량 슬로프 수를 사용하는 선형 함수인 것을 특징으로 하는 재계산하는 방법.
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 패턴 엘리먼트를 재형성하는 단계는 상기 공칭 선량에 대해 적어도 소정의 편차 인자만큼 상기 공칭 선량으로부터 벗어난 할당된 선량을 갖는 각각의 패턴 엘리먼트에 대해 수행되는 것을 특징으로 하는 재계산하는 방법.
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 연속하는 노광 단계들 사이의 오프셋 거리로서 적용되는 노광 길이(LG)는 균일하고, 상기 노광 길이(LG)는 구조화된 빔 내의 상기 노광 길이(LG)의 방향을 따라 이웃하는 빔렛들 사이의 간격의 적어도 2배에 대응하여, 복수의 빔렛들이 연속적으로 상이한 픽셀들을 노광시키도록 하는 반면, 연속하는 노광 단계 동안 일련의 빔렛들에 의해 상기 노광 영역 내의 픽셀이 노광되는 것을 특징으로 하는 재계산하는 방법.
- 제13 항에 있어서, 상기 적어도 2배는 상기 구조화된 빔의 상기 노광 길이(LG)의 방향을 따라 이웃하는 빔렛들 사이의 간격의 정수배인 것을 특징으로 하는 재계산하는 방법.
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |