KR20020047197A - 리소그래피 중에 레지스트 가열의 예상 및 교정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기록이 실시간으로 수행되는 비임 보상을 가능하게 진행할 때 실시간으로 근접 가열을 예상하는 방법에 관한 것이다. 기록 패턴이 전술한 운동학을 따르지 않는 벡터 스캔에 특별한 관심이 주어지지만, 기록은 셀로 클러스터되는 경향이 있다. 표준 셀 라이브러리가 구성된다. 패턴의 기록이 진행될 때, 개개 플래쉬는 현재 기록 시점으로부터 미리 기록된 셀의 거리와, 미리 기록된 셀의 기록 이후의 경과 시간의 함수로서 레지스트 내의 근접 가열을 결정하기 위해 표준 셀과 비교되는 셀로 응집된다. 현재 기록은 계산양을 한정하지만 공간 및 시간에 대한 온도의 변화를 충분히 미세하게 하도록 충분히 거친 공간 시간 그리드에 스냅된다. 셀의 슈퍼-셀, 슈퍼-슈퍼-셀 등으로의 또다른 응집이 또한 개시된다. 본 발명의 기술에 따른 장점은 웨이퍼 표면 상에 패턴을 기록하기 위한 벡터 스캔 또는 스텐슬 기술에 대한 적용 가능성에 관한 것이며, 래스터 또는 서펜틴 스캔의 경우처럼, 특정 패턴의 기록에 대한 예지에 의존하지 않는다.

Description

리소그래피 중에 레지스트 가열의 예상 및 교정 방법{METHODS TO PREDICT AND CORRECT RESIST HEATING DURING LITHOGRAPHY}

집적 회로("IC")의 제조는 웨이퍼 기판 상에 패턴을 형성하는 보다 정밀한 방법을 요구하는데, 이는 전자기적 방사, 전자 또는 다른 입자 비임 형태의 에너지 패턴에 레지스트가 코팅된 웨이퍼의 노광과 관련된다. "포지형 레지스트"는 레지스트가 제거되는 것이 바람직한 영역에서 레지스트가 에너지에 노광될 것을 요구한다. "네거형 레지스트"는 레지스트가 유지되는 것이 바람직한 영역에서 레지스트가 에너지에 노광될 것을 요구한다. 포지형 및 네거형 레지스트 모두가 상업적으로 유용하다. 에너지의 패턴에 대한 노광은 "회색" 영역이 본질적으로 배제될 수는 없지만 일반적으로 완전 투과 및 완전 불투명인 에너지 투과 영역의 패턴을 갖는 마스크를 통해 발생할 수도 있다. "포토리소그래피"는 통상적으로 전자기적 방사에 의해 패턴화된 마스크를 통해 레지스트가 코팅된 기판의 노광을 의미한다.

레지스트 상에 패턴을 전사하는 또다른 일반적인 방법은 개입된 마스크의 스크리닝 없이 노광을 요구하며 레지스트가 코팅된 표면 영역으로만 향하는 에너지 비임을 사용한다. 노광되는 표면 영역이 입사선속에 의해 접촉되도록 적절한 제어장치를 갖는 적절한 비임 조타 기구가 일반적으로 사용된다. 비임은 전자, 이온, 중성자 입자, 시준 레이저 광 또는 전자기적 방사일 수도 있다. 그러나, 본원을 한정하기 위해, 레지스트가 코팅된 기판을 충돌하는 전자 비임의 예를 강조하지만 방향성 에너지 비임에 의한 다른 형태의 리소그래피를 배제하는 것은 아니다. 제어 기구는 화소(pixel)에 의해 패턴 화소를 노광시키기 위한 단순 온-오프 제어 방식일 수도 있다. 제어 기구는 보다 복잡할 수도 있으며, 비임 강도, 형태, 지속 시간 또는 비임 변수를 제어하며, 이들의 제어는 정확한 패턴화를 야기한다.

마스크를 통한 직접 비임 기록 방법 및 리소그래피 이외에도, 회로 부품(예를들어, 메모리 셀)들은 "스텐슬(stencil)"을 통한 단일 플래쉬(single flash)에 노광될 수 있다. 이러한 방식의 스텐슬 인쇄는 전자기적 방사 또는 입자 비임의 용도를 창출할 수 있으며, 동일 및 상이한 스텐슬의 다양한 용도들이 웨이퍼 전체 표면을 완전히 패턴화하는데 필요할 수 있다.

레지스트-피복 표면에의 패턴의 직접 비임 기록 방법은 리소그래피에 사용되는 마스크를 생성하는데 현재 우선적으로 사용되는 방법이나, 직접 기록 방법도 기타의 장점을 제공한다. 직접 비임 기록 방법의 기타의 장점들 중에는 기판과 마스크의 정렬 및 등록(registration)의 복잡성이 없고 정밀한 포커스 비임을 사용해야 하는 다수의 정밀 패턴을 형성해야 할 필요성이 감소된다는 점이다. 포토리소그래피에 비해서 패턴의 직접 비임 기록 방법의 단점은 생산성이 상당히 낮다는 점이다.

비제한적인 예로서 e-비임 리소그래피(e-beam lithography)를 고려하면, 현재 사용되는 기록 기술들은 일반적인 범주로 벡터 스캔, 래스터 스캔 또는 스텐슬로 분류될 수 있다. 벡터 스캔은 통상적으로 노광을 필요로하는 기판의 영역으로 비임을 지향시킨 후에 노광을 위해 다른 영역으로 이동시키기 전에 비임 에너지를 기판의 인접 영역에 노광시킨다. 간단히 말하면, 벡터 스캔은 다른 영역을 노광시키도록 이동하기 전에 비임 에너지에 노광된 영역을 가리거나 덮는다. 가장 통상적으로, 비임의 방향, 스캔 궤적, 플래쉬 크기, 형상, 세기 중 어느 하나 이상이 컴퓨터 제어되어 기록될 패턴을 규정한다.

래스터 스캐닝은 정확한 패턴의 노광을 실행하도록 스캔되는 각각의 지점에서의 비임의 세기를 조절하고 어떤 패턴을 노광할 것인가에 상관없이 기판의 모든 영역에 비임을 조사한다. 래스터 스캔 중에 가장 간단한 비임의 제어는 각각의 픽셀이 스캔될 때마다 비임을 이따금씩 수반하게 하는 것이다. 그러나, 풀-온(full-on)과 풀-오프(full-off)(그레이 스케일;gray scales) 사이의 다수의 레벨로 비임의 세기를 조절하는 것도 몇몇 래스터 스캔 공정에서 가능하다. 스텐슬 인쇄법은 (메모리 셀과 같은)단일 회로부품을 패턴화하기 위한 하나 이상의 마스크의 용도를 전체 스텐슬의 플래쉬 노광과 조합한다.

레지스트의 정밀한 노광은 레지스트 대 e-비임 노광의 감도에 대한 명확한 이해를 필요로 한다. 조사량(dose)이라 불리는 레지스트 대 e-비임의 노광은 통상적으로 마이크로 컬럼 당 제곱 센티미터로 측정된다. 레지스트의 감도는 현상시 레지스트 내에 소정 패턴을 생성하는데 필요한 전자 조사량(단위 μC/㎠)을 의미한다. 감도는 레지스트 조성, 입사 전자 비임의 에너지, 레지스트의 온도, 레지스트 현상 공정 및 기타 인수의 함수이다. 시간 기록시의 온도로 레지스트 감도를 변경시키는 것이 본 발명의 주요 관심사이다.

이는 e-비임 충돌에 의한 레지스트의 노광 및 레지스트의 가열이 개념적으로 별개인 두 개의 현상이라는 것을 강조하는데 도움을 준다. 유용한 리소그래피 특성을 유발하는 레지스트의 화학적 활성도는 e-비임 충돌에 의해 개시된다. 이러한 화학적 활성도의 원인이 되는 전자의 효율은 레지스트의 감도로서 정의된다. e-비임 충돌에 대한 레지스트의 감도는 노광시 레지스트의 온도를 포함한 다수의 인자에 차례로 의존한다. 이와 같이, 레지스트의 온도를 변화시키는 것에 의해 적정 노광을 달성하도록 통상적으로, 작동중지 시간이나 이온 충돌(또는 둘다)을 변화시킴으로써 전자 분사량의 변화를 필요로 할 수 있는 감도를 변화시킨다. 온도에 따른 레지스트 감도의 변화를 고려하는데 실패함으로써 레지스트의 과노광, 완전히 노광되어서는 안되는 영역에 있는 레지스트에 대한 노광, 및 부정밀한 패턴을 초래할 수 있다. 패턴의 블루밍(blooming)은 바람직하지 않은 결과를 초래한다.

레지스트의 가열은 두 가지 방식으로 발생된다. ①노광용 레지스트상에 강제 지향된 전자들에 의한 충돌에 대한 고유 부가효과로서 이러한 가열 방식은 e-비임 리소그래피에 항상 존재하며 정확한 노광량을 특정하도록 레지스트가 교정될 때 고려된다. ②고 전압 리소그래피에 있어서, 대부분의 전자 비임 에너지는 레지스트와 하부 마스크 층(통상적으로 매우 얇은)을 통과하여 대부분의 비임 에너지가 조사되는 기판을 관통한다. (통상적으로 X-선 마스크의 제조에서 얇은 기판이 사용될 때에는 예외가 존재하며, 여기서 기판은 자체 필름으로서의 역할을 하여 대부분의 비임 에너지가 상당한 감소없이 통과한다.) 얇은 기판내에서의 전자 확산은 (e-비임 방향에 수직한)측면영역으로의 통상, 10 이상의 마이크론(μ또는 ㎛)의 체적내에 단일 플래쉬 e-비임으로부터의 열을 기판내에 축적시킨다. 계속적인 열 전도에 의해 이러한 열의 일부분을 기판 표면으로 절달하며, 상기 기판 표면에서의 열은 플래쉬 이후의 측방향으로 수 ㎲범위의 수십 ㎛일 수 있는 영역 내의 레지스트를 가열한다. (정확한 숫자는 비임 에너지, 기판의 조성 및 열 특성에 의존한다.) 그후 상기 열은 확산되어서 레지스트의 온도, 결과적으로 레지스트의 감도에 커다란 영향을 끼치지 않을 정도의 많은 양이 확산된다. 본 발명의 두 번째 형태의 가열 방식에 관한 것이며 이를 "근접 가열(proximity heating)"이라 칭한다. 그러한 근접 가열은 이전에 기록된 패턴 및 그 패턴 기록의 시간 이력에 의존한다. 이러한 변수가 고 정밀 e-비임 기록을 위한 공정의 설계를 평가할 수 있게 한다.

본 명세서에서 사용되는 "근접 가열"은 레지스트에서의 산란 전자의 화학적 효과와 관련된 "근접 효과"와 혼동되어서는 않된다. 물질을 통과한 비임 내의 전자들은 원자핵 또는 궤도 전자와 자주 만나게 되어 이동 경로로부터 편향되어 편향 충돌로 인한 에너지의 손실 또는 무손실을 경험한다. 이와 같이, 레지스트 내의 산란 전자들은 소정의 노광 영역으로부터 벗어나서 노광되게 한다. "근접 효과"는 아마도 e-비임이 지향되는 강제 노광영역으로부터 상당히 떨어진 레지스트를 노광시킴에 있어서의 산란 전자의 화학적 효과와 관련이 있다. 레지스트 아래의 층으로부터 산란된 후면 산란된 전자들은 레지스트로 재진입될 수 있으며 불량 노광을 생성할 수 있다. 산란 전자들이 레지스트의 바람직하지 않은 노광을 초래하므로, 이러한 산란 전자들의 효과를 개선하고자 하는 다수의 방법들이 제안되어 있으며, 이들 중에는 베네클라센 등의 미국 특허 제 5,847,959호가 포함된다. 보렌 등의 미국 특허 제 4,426,584호 및 동 특허 제 4,504,558호에는 두 개의 상보 마스크를 사용하여 조사량 손실(마스크를 통한 e-비임 노광)을 교정하도록 설계된 입사 e-비임에 대한 제 2 노광을 제안하고 있다. 전자 비임 조사량을 교정하기 위한 여러 방법이 제안되어 있는데, 이중에는 왓슨의 미국 특허 제 5,736,281호, 애쉬톤 등의 미국 특허 제 5,051,598호, 오웬 등의 미국 특허 제 5,254,438호, 및 청 등의 미국 특허 제 5,432,714호가 포함된다. 그러나, 이들 방법에 있어서, 이러한 이전 작업의 촛점은 레지스트에 대한 바람직하지 않은 노광의 원인이 되는 산란 전자의 화학적 효과를 방지 또는 감소시키기 위한 것이다. 대조적으로, 본 발명은 입사 전자 및 산란 전자의 열 효과에 관한 것인데, 이는 기타의 장소에 축적된 열의 전도에 의해 산란 전자들이 간접적으로 타겟을 가열하여 이러한 가열에 의해 레지스트의 감도를 변하시키기 때문이다.

근접 가열은 여러 계산과 측정의 주제였다. 랄프 등은 "전자와 이온 비임 과학과 기술에 관한 심포지움 회보"(10차 국제 회의, 1983년)의 219 내지 2330 페이지에서 확산 방정식의 수학적 적분에 의해 근접 가열을 계산해 내기 위한 방법을 설명하고 있다. 바빈 등도 근접 가열의 수학적 시뮬레이션과 그 계산과 측정치를비교하는 방법에 대해 설명하고 있다. 에스피아이이(SPIE), 제 3048권, 368 내지 373페이지(1997) 및 제이. 백 사이언스 테크놀로지 비(Vac Sci Technol. B), 제 16권, 3241 내지 3247 16페이지(1998년). 근접 가열의 가산법 및 그 측정치와의 비교가 제이 백 사이언스 테크놀로지 비, 제 12권 1362 내지 1366페이지(1994년)에 야스다 등에 의해 보고되어 있다.

근접 가열의 계산은 적절한 확산 (부분 미분)방정식의 수학적 해법에 기초한다.

여기서, T는 온도, r은 3차원 벡터로서의 위치, t는 시간 c는 체적 열 용량, κ는 기판의 열 전도율이다. ∇²은 라플라시안 연산자(Laplacian operator)이다. Q(r,t)는 히트 싱크로서의 음수일 수 있는 열원의 공간 및 시간 좌표이다. 실제의 대부분의 경우에 대해서, c와 κ는 실제적으로 온도와 무관하며, 방정식(1)에서 열원의 부재시 열 확산에 대해 선형이다(Q = 0). 즉, T₁(r,t) 및 T₂(r,t)가 열원 Q₁과 Q₂에 대한 방정식 (1)의 각각의 해라면, T₁(r,t) + T₂(r,t)는 열원 Q₁+ Q₂에 대한 해이다.

이론적으로, 레지스트 온도에 대한 정확한 해가 방정식 (1)의 해에 대하여 2단계 절차에 의해 얻어진다. 제 1 단계는 기판 상에서의 전자 충돌에 대한 통상적인 몬테 카를로(Monte Carlo) 시뮬레이션에 의해 Q(r,t)가 얻어진다. 전자가 기판과 충돌하고 기판과 상호작용할 때의 전자 운동을 설명하는 방정식은 통상적인 전자에 대한 경로와 에너지 축적을 확인하도록 수학적으로 적분된다. 이는 위치 및 시간 함수로서 기판 내의 에너지 축적율을 얻도록 충돌 전자의 만족할 만한 샘플에 대해 여러 번 반복된다. 이러한 샘플은 단일 플래쉬에 대한 전압, 세기, 비임 형상, 등을 시뮬레이션 하도록 선택된다. 상업적인 소프트웨어가 이와 같이 얻은 열 입력에 대한 열 확산 방정식 (1)을 해결하고 단일 플래쉬에 기인한 레지스트 온도에 대한 정확한 결과를 얻는데 이용될 수 있다. 앤시스(ANSYS)는 상기 열확산 방정식을 해결하기 위한 직접적인 적분을 이용할 수 있는 상업적으로 이용가능한 소프트웨어 팩키지이다. 템프테이션(TEMPTATION)은 몬테 카를로 유도 열원에 대한 열 확산 방정식을 해결하기 위해 그린 함수 절차를 사용하는 또하나의 상업적으로 이용가능한 소프트웨어 팩키지이다. 방정식의 결과치로서 어느 하나의 방법이 예상된다.

이론적으로, 상기 확산 방정식의 수학적 해법이 이어지는 열 축적에 대한 일 플래쉬식(flash-by-flash) 몬테 카를로 시뮬레이션에 대한 상기 기술은 기록될 패턴 내의 각각의 플래쉬에 대해 반복될 수 있다. 상기 1차 방정식은 상기 다수의 해법이 통합될 수 있게 하여, 레지스트 내의 어떤 지점에서의 온도를 계산할 수 있게 한다. 특히, 전자 비임에 의해 기록될 레지스트의 지점에서의 온도는 레지스트의 정확한 노광과 정확한 패턴을 보장하기 위한 1차적 요건이다. 그러나, 상기 기술에 의한 확산 방정식의 직접적인 해법은 대단히 늦어서 근접 가열에 대한 기록 공정의 교정이 실시간으로 실행될 수 있게 한다. 더욱 신속한 수학적 방법이 필요하다. 그러한 근접 가열에 대한 유용한 근사값을 유도함에 있어서, 래스터 스캔은 스캔 경로의 예상으로부터 유도되는 몇몇 간단함으로 제공한다. 즉, (실제 기록과는 무관하게)이전에 스캔된 패턴 내의 모든 지점(픽셀)은 현재 기록된 지점에 대한 공지된 공간 및 시간의 상관관계를 가진다. 이와 같이, 래스터 스캔은 근접 가열의 결정을 단순화하는, 간단한 방식으로 모든 픽셀을 패턴 내에 기록하는 위치와 시간에 관한 것이다. 이러한 단순화는 베네클라센 등의 미국 특허 제 5,847,959호, 및 인네스 등의 미국 특허 출원 제 09/343,960 호에서 사용되어 기록 중 비임의 실시간 교정이 가능하도록 래스터 스캔 패턴화 중에 근접 가열의 결정을 단순화한다.

그러나, 벡터 스캔은 비예측 방식으로 기판의 다수 영역을 가리거나 덮는다. 따라서, 래스터 스캔과는 달리, 기판 상에 한 지점이 기록되는 "시점"은 기판 상에 기록되는 "장소"에 대한 정보를 거의 제공하지 못하며, 이 경우에 있어서 덮는 공정 중에 기록은 연속 영역에서 집단화되는 경향이 있다. 본 명세서에서 설명한 바와 같이, 벡터 스캔에서의 이러한 집단화 경향은 본 발명에 따른 근접 가열의 결정을 가속화하나 본 발명의 적용 범주에는 고유한 한계가 있다. 역으로, 벡터 스캔 패턴화 중의 집단화 기록은 근접 가열을 악화시켜 래스터 스캔에 비해 약 5 내지 10 인자 만큼 초과하는 온도 증가를 초래한다.

본 발명은 벡터 스캔 또는 스텐슬 인쇄에 특히 적합한 완전 열 확산 문제점의 해결책을 근접시키기 위한 절차에 관한 것이다. 근접 가열을 예측하는데 필요한 컴퓨터 시간의 실질적인 감소가 달성되어 이러한 가열을 보상하는데 상기 기록공정에 대한 교정이 가능하다는 것이 이후 설명된다. 더욱 정확한 패턴화는 예측가능한 결과를 초래한다.

본 발명은 일반적인 에너지 비임 리소그래피 분야에 관한 것이며, 보다 구체적으로 레지스트의 근접 가열을 보상하기 위한 리소그래피 공정의 예상 및 교정에 관한 것이며, 가장 구체적으로 벡터 스캐닝 또는 스텐슬 노광에 의해 레지스트 노광 중에 발생하는 근접 가열의 교정에 관한 것이다.

도면은 개략적이며 비례적으로 도시되지 않는다.

도 1은 기판, 에칭될 마스크 및 레지스트 층 상에서의 저에너지 e-비임의 개략적 횡단면도이다.

도 2는 기판 내에 축적된 열을 도시하는 기판, 에칭될 마스크 및 레지스트 층 상에서의 고에너지 e-비임의 개략적인 횡단면도이다.

도 3a 및 도 3b는 각각 과노광에 의한 패턴 블루밍을 도시하는 노광된 레지스트 영역의 상면도 및 측면도이다.

도 4는 래스터 및 벡터 스캔의 개략도이다.

도 5는 주 및 부 노광 필드의 개략도이다.

도 6은 셀 내로의 플래쉬 응집의 개략도이다.

도 7은 스텐슬의 개략도이다.

레지스트 내에 정확한 패턴의 기록은 교대로 e-비임 충돌에 대한 레지스트의 감도의 정확한 인식을 요하는 레지스트의 정확한 노광을 요한다. 레지스트의 감도는 기록시에 레지스트의 온도를 포함하는 다양한 인자에 따라 변한다. 그러므로, 본 발명은 증가된 레지스트 감도를 보상하기 위해 지속 시간 또는 비임 전류를 감소시키는 것을 포함하여, 공정 중에 레지스트의 온도를 결정하고 공정 변수를 조절하는 방법 및 공정에 관한 것이다. 일반적으로, 기록 시점에서 본 발명에 의해 예상되는 레지스트의 온도 상승은 레지스트의 온도 감도와 관련된 인자에 의해 상승된다. 상기 결과는 보다 정확한 레지스트 노광을 제공하기 위해 지속 시간 또는 비임 전류에 적용된 교정이다. 상기 교정은 비임에 의해 축적된 에너지가 기록 시점에서 근접 가열을 교정하기 위해 조절되는 1 이하의 곱 인자일 수도 있다. 각각의 지점 또는 "플래쉬"의 e-비임 지속 시간 또는 e-비임 전류가 조절될 수도 있음이 예상된다. 패턴 블루밍은 이에 의해 감소된다.

본 발명은 기록이 실시간으로 수행되는 비임 보상을 가능하게 진행할 때 실시간으로 근접 가열을 예상하는 방법에 관한 것이다. 기록 패턴이 대개 예상되지 않지만, 기록이 셀로 클러스터되는 경향이 있는 벡터 스캔에 특별한 관심이 주어진다. 표준 셀 라이브러리가 구성된다. 패턴의 기록이 진행될 때, 개개 플래쉬는 현재 기록 시점으로부터 미리 기록된 셀의 거리와, 미리 기록된 셀의 기록 이후의경과 시간의 함수로서 레지스트 내의 근접 가열을 결정하기 위해 표준 셀과 비교되는 셀로 응집된다. 셀의 슈퍼-셀, 슈퍼-슈퍼-셀 등으로의 또다른 응집은 본 발명의 범위 내에 포함된다. 본 발명의 기술에 따른 장점은 웨이퍼 표면 상에 패턴을 기록하기 위한 벡터 스캔 또는 스텐슬 기술에 대한 적용 가능성에 관한 것이며, 래스터 또는 서펜틴(serpentine) 스캔의 경우처럼, 특정 패턴의 기록에 대한 예지에 의존하지 않는다. 그러므로, 종래 기술에 대한 일반화가 달성된다. 본 발명의 장점은 입사 전자가 레지스트를 가열하고 벡터 또는 스텐슬 패턴 기록에 적용 가능한 노광 영역을 넓히기 때문에 패턴 블루밍의 방지 또는 이동을 포함한다.

상세한 설명 및 도면에서, 유사한 참조 부호가 유사한 부재에 사용된다.

e-비임 리소그래피의 일반적인 작동 모드는 일반적으로 1000볼트(1㎸) 이상의 전압을 통해 가속된 집중 전자 비임을 사용한다. 더 낮은 전압의 e-비임은 레지스트 층에 의해 보다 효과적으로 정지되는데, 이에 의해 보다 효과적으로 레지스트를 노광시킨다. 레지스트 내에서 보다 덜 분산하는 더 높은 전압의 e-비임은 보다 정확하게 집중된 비임 내에 형성되는 성능으로 인해 바람직하며, 이에 의해 보다 정확한 리소그래피와 보다 작은 패턴의 제조 성능을 야기한다. 여기서 "고전압"이란 통상적으로 약 10㎸ 이상의 e-비임 에너지를 의미하는 것으로 이해된다. 50 내지 100㎸의 비임 에너지가 사용된다. 그러나, 고전압(또는 동일하게 고에너지) e-비임은 바람직하지 않은 측면 가열 효과를 야기하며, 이의 개선은 본 발명의 일 목적이다.

도 1은 레지스트 층(3) 상으로 입사되는 저에너지의 전자 비임(약 10㎸ 이하)의 개략적 단면도이다. 일반적으로, 레지스트 층(3)은 상대적으로 얇은 약 0.5㎛("마이크론" = 10^-6m)일 수도 있다. 레지스트(3)는 에칭될 층(2) 위에 놓이며, 이들 모두는 일반적으로 두꺼운 기판(1)에 의해 지지된다. 리소그래피 마스크의 제조에 있어서, 일반적으로 층(2)은 마스크 재료, 일반적으로 크롬을 함유하는 특정 조성의 층이며, 레지스트 층과 비교할 때 일반적으로 매우 얇다. 기판(1)은 일반적으로 유리이고 본 발명과 관련된 e-비임 리소그래피에 의한 효과는 두꺼운 유리층(1, 도 1에서 더 낮은 표면은 도시되지 않음)의 더 낮은 표면에 의해 영향을 받지 않기 때문에 대단히 두껍다고 가정될 수도 있다. 일반적으로 x선 리소그래피 마스크의 제조에서 발생되는 것처럼, 매우 얇은 기판은 예외이다. 도 1(다른 도면과 공통됨)은 단지 개략적인 것이지 비례적인 것은 아니다.

도 1에 도시된 것과 같은 저에너지 비임에 있어서, e-비임의 상당한 에너지 손실과 분산은 레지스트 층 내에서 발생하며, 이는 사실상 레지스트 표면과 충돌하는 즉시 개시된다. 이러한 분산 효과가 도 1에 5로 도시된다. 저에너지 e-비임의 폭의 분산은 침투 깊이와 비례할 것이다. 그러므로, 저에너지의 e-비임은 레지스트 층 내에서 분산하여, 소정 범위 보다 더 큰 범위의 레지스트를 노광시키고 레지스트를 의도한 것과 다른 패턴으로 노광시키며 입사선속 보다 더 넓게 노광시킨다.이러한 "패턴 블루밍"은 분산된 전자와 레지스트의 상호작용에 의해 일어나는 화학 효과 또는 "근접 효과(proximity effect)"의 결과이다. 레지스트 층 아래에 있는 층으로부터의 후방 산란은 원치 않는 노광과 패턴 블루밍을 야기한다. 층(2) 상에 정확한 패턴의 형성은 더 높은 에너지의 비임의 사용을 선호하는 레지스트를 통해 통과하는 e-비임의 최소 분산에 의해 용이하게된다.

높은 에너지의 비임의 사용은 더 높은 전압과 더 높은 비임 전류를 요구한다. 저에너지의 e-비임은 비임 에너지의 상당히 큰 부분을 레지스트를 노광시킬 필요가 있는 레지스트 층에 축적시킨다. 그러므로, 레지스트를 현상할 때 유용한 비임 강도가 효과적으로 사용되기 때문에, 저에너지 e-비임은 보다 작은 입사선속 강도(비임 전류)를 요구한다. 전류 및 전압 모두는 고에너지 e-비임 리소그래피에서 사용된 전류 및 전압보다 감속되기 때문에 타겟에 축적된 에너지는 일반적으로 저에너지의 e-비임에 비해 상당히 작다. 즉, 축적된 에너지는 비임 전압 ×비임 전류 ×노광 기간의 곱이며 전압 및 전류는 약 10㎸ 이하의 비임 에너지에 대해 감소된다.

비제한적인 설명을 위해, 10㎸ 비임에 의한 레지스트 노광과 50㎸ 비임에 의한 레지스트 노광을 비교한다. 비임 에너지가 증가할 때 전류는 레지스트를 적절히 계속 노광시키도록 비임 에너지와 거의 선형적으로 증가해야 한다는 것이 경험적으로 공지되어 있다. 그러므로, 비임 에너지를 10에서 50㎸로 5배로 증가시키면 적절하게 레지스트를 노광시키기 위해 약 5배로 전류를 증가시킬 것을 부수적으로 요구한다. e-비임 펄스(또는 플래쉬)당 축적된 에너지는 동일한 펄스 길이에 대해 본 실시예에서 약 25배로 증가하는 볼트 ×앰프 ×(펄스 기간)이다. 높은 비임 전압에서 생성된 대부분의 에너지는 기판 내에 축적된 열로서 나타난다.

도 2는 일반적으로 약 50㎸의 높은 입사 비임 에너지에서 레지스트(3) 상에 입사된 e-비임의 단면(비율대로 도시 않음)을 개략적으로 도시한다. 도 1에 5로 도시된 비임 분산은 도 2에 도시된 것처럼 고에너지의 비임 충돌로 레지스트 층(3)에서 일반적으로 무시할 수 있다. 이러한 고에너지 비임은 비임이 실질적으로 분산되기 전에 레지스트 층(3), 마스크 층(2)을 통과하고, 유리 기판(1) 내로 진행한다. e-비임이 정지할 때 가열 영역(6)이 기판(1)내에 형성된다. 일반적으로, 약 50㎸의 전자에 대해, 영역(6)은 유리 기판(1)의 상부면 아래로 약 10㎛에 있는 중심점(12)을 갖는 약 20㎛의 직경을 갖는다. 입사 e-비임이 그 중심축(11) 주위로원통 대칭일 때, 가열 영역(6)은 중심축(11) 주위로 회전 대칭일 것이다. 그러나, 많은 기록 방법은 정사가형, 직사각형, 또는 비임 축 주위로 회전 대칭이 아닌 비임의 횡단면을 사용한다. 스텐슬 노광의 경우에 가능한 예외가 발생할 수도 있지만, 일반적으로 원통 대칭으로부터의 변화는 미소하여 무시할 수 있다. 실제적인 관심의 대상에서, 가열 영역(6)이 축(11) 주위로 회전 대칭으로 취급될 때, 즉 비원통형 입사 비임 프로파일이 회전 대칭이 정확한 사실이 아님을 나타낼 때, 비실제적인 에러가 일반적으로 나타난다.

전술한 것처럼, 고전압 e-비임은 저전압 비임 보다 기판(1)에 보다 많은 에너지를 축적시키며, 기판에 축적된 이러한 에너지는 비임 에너지의 거의 제곱(증가된 전류의 필요성이 충족됨) 만큼 증가한다. 펄스당 에너지는 실제적이지 않지만, 수백만 또는 수천만 펄스가 레지스트를 완전히 노광시킬 때 기판을 충돌시킨다. 그러므로, 기판(1)의 실질적인 가열은 고에너지 전자 비임으로 발생한다. 입사된 e-비임에 의한 레지스트 층의 직접 가열은 중요하지만, 경험으로부터 예상 가능하여, 교정에 의해 보상될 수 있다. 그러나, 많은 초기 펄스에 의해 축적된 기판 내의 영역으로부터 전도에 의해 근접 가열이 영향을 받을 수 있기 때문에 기록이 현재 진행중인 지점의 근접 가열은 변화될 수 있다. 그러므로, 근접 가열은 기록되는 패턴과 시간 및 패스트 펄스의 오더링에 의존한다. 본 발명은 근접 가열로부터 기록 지점에서 레지스트 온도를 결정하고 적절한 비임 조절을 가능하게 하는 데이타를 제공한다.

도 4는 도 4a에서 래스터 스캔을 도시한다. 기계적 단계는 약 1㎝/초의 속도로 기판을 수직 방향으로 이동시키기 때문에 래스터 스캔 전자 비임 리소그래피기는 일반적으로 전자 비임을 매 25마이크로초당 1㎜ 길이의 선형 경로(13)로 스캔한다. "귀선 시간(flyback time)"으로 정의되는 일 비임 스캔의 마지막과 다음 비임 스캔의 초기 사이의 시간은 약 5 마이크로초이다. 스캔 과정은 래스터(도 4a에 도시된 것처럼) 또는 인접 스캔선이 반대 방향을 향하도록 꾸불꾸불할 수도 있다. 도 4a의 15는 전자 비임이 스캔 경로를 따라 모든 지점에서 향해지는 래스터 스캔의 화소 대 화소의 기록 특성을 도시하며 기록(ㆍ) 또는 비기록(ｏ)이 화소 마다(pixel by pixel) 발생한다. 풀 온(full on) 또는 풀 오프(full off) 사이의 회색 수준의 기록이 래스터 스캔에서 가능하지만 도 4a에는 도시되지 않는다.

대조적으로, 도 4b는 여러개의 별개 영역(16a, 16b, 16c)이 스캔 비임에 의해 분리되게 타일(tile)된 벡터 스캔을 도시한다. 각각의 영역 내에서, 비임은 형태 및 지속 시간과 관련하여 조절될 수도 있으며, 다음 영역으로 이동하기 전에 요구되는 완전 노광을 제공하기 위해 노광 영역에 대해 드래그될 수도 있다.

소정의 레지스트에 대해 래스터 스캔은 레지스트 온도를 약 20℃ 정도 상승시키고, 벡터 스캔은 레지스트 온도를 100℃까지 상승시킬 수도 있다. 통상적으로 사용되는 노블락(novolac) 레지스트는 온도에 대한 그 감도를 ℃당 약 0.2% 변화시킨다. 즉, 레지스트 온도가 100℃ 변화하면 감도는 약 20% 변한다. 이는 특히 매우 미세한 리소그래피에 있어서 e-비임 패턴 상에 상당한 블루밍 효과를 갖는다.

도 3은 일반적으로 레지스트 감소로부터 기인되는 패턴 블루밍을 도시한다. 도 3에서 7은 도 3a의 상면도 및 도 3b의 측면도에서 노광된 레지스트의 바람직한패턴을 도시한다. 패턴 및 공정 설계자는 노광점(9, 예를 들어)이 소정의 패턴 경계에서 발생하도록 e-비임 노광을 계획한다. 그러나, 증가된 레지스트 감도는 기대되지 않은 경험에 의해 레지스트의 완전 노광을 야기할 수도 있다. 즉, 패턴 에지는 위치(10)로 이동하여, 8로 도시된 넓은 패턴을 야기한다.

바빈(Babin) 및 공동 작업자는 SPIE, 1671편 93 내지 97쪽(1992)에서 효과적인 레지스트 노광에 필요한 전자의 사용, 입사 e-비임 및 레지스트 온도 사이의 관계를 연구했다. 이러한 연구를 통해 e-비임 지속 시간 또는 e-비임 전류의 제어가 레지스트의 근접 가열로 인해 발생하는 레지스트의 과노광을 제어 및 제거할 수 있는 효과적인 방법임을 알 수 있다. 그러므로, 본 발명은 증가된 레지스트 감도를 보상하기 위해 지속 시간 및/또는 비임 전류의 감소 단계를 포함하는, 공정 중 레지스트 온도의 결정 및 공정 변수의 조절 방법 및 공정에 관한 것이다. 일반적으로, 기록 시점에서 본 발명에 의해 예상되는 레지스트의 온도 상승은 레지스트의 온도 감도와 관련된 인자에 의해 증가될 수도 있다. 상기 결과는 보다 정확한 레지스트 노광을 제공하기 위해 지속 시간 또는 비임 전류에 적용된 교정이다. 상기 교정은 일반적으로 1 이하(예를 들어 0.97)의 증가 인자일 수도 있으며, 이에 의해 지속 시간 및/또는 비임 전류는 기록 시점에서 근접 가열을 교정하도록 조절된다. 패턴 블루밍은 이에 의해 감소된다.

전술한 것처럼, e-비임 리소그래피용 근접 가열을 계산하기 위한 상당한 조사가 있었다. 정확한 예상을 위해 단일 플래쉬 가열 소스를 기술하는 몬테 카를로 방법을 사용하며 유한 요소법, 유한 차분법 또는 분석 근사법을 포함하는 열확산방정식을 해석하기 위한 다양한 기술이 있지만, 다량의 계산을 요구한다. 본 발명은 매우 신속한 방법으로 근접 가열을 예상하는 방법에 관한 것이며, 이에 의해 기록이 진행할 때 e-비임 기록 공정에 대해 실시간으로 근접 가열 교정을 계산하는 것이 가능하다. 원칙적으로, 기록 공정의 실질적인 수행에 앞서 규정된 e-비임 리소그래피 공정에 대한 근접 가열 효과를 계산할 수 있다. 그러므로, e-비임 기록 공정 중 하나를 선택하여, 모든 비임 및 스캔 변수를 특정할 수 있다. 근접 가열은 전술한 방법을 참조하여 계산될 수 있지만 오랜 시간을 요한다. 이러한 공정 변수는 근접 가열 효과를 보상하기 위해 조절될 수도 있다. 필요하다면, 근접 가열 계산 및 변수 조절의 사이클은 안정한 세트의 처리 변수를 모으기 위해 필요한 회수만큼 반복 실행된다. 이들 모두는 오프 라인(즉, e-비임 리소그래피가 개시되기 전 및 일반적으로 e-비임 설비로부터 이격됨)으로 수행될 수도 있다. 가장 실제적인 적용에 있어서, 이러한 접근 방식의 실행은 불가능하다.

본 발명의 일 측면은 e-비임 기록이 진행중일 때 실시간으로 근접 가열의 계산을 목적으로 하는 종래 기술 보다 훨씬 신속히 레지스트의 근접 가열을 예상하는 방법에 관한 것이다. 근접 가열의 실시간 평가의 주요 장점은 벡터 스캔을 중심으로 집적 회로의 제조에 사용되는 e-비임 리소그래피 설비의 실행 관점에서 가장 잘 이해된다. 스텐슬에 의한 패턴화는 본 발명의 기술을 사용한다.

현대의 집적 회로(펜티엄(등록 상표) 등과 같은)는 10⁷의 트랜지스터를 포함하고 20 이상의 층의 리소그래피로 제조된다. 각각의 리소그래피 층은 e-비임 리소그래피에 의해 제조된 마스크를 요한다. 칩 설계자는 칩 상에, 즉 층과 층사이에 소자가 배열되는 방법에 관한 정보를 포함하는 데이타 파일을 제공한다. 이러한 파일은 회로 설계자에게 편리한 형태이지만 기판을 가로지르는 전자 비임의 이동 및 패턴의 기록을 제어하는데는 불편한 형태로 계층적으로 조직화된다. 파일은 특정 e-비임 기록기를 제어하는데 유용한 형태를 갖는 "플랫(flat) 파일"을 형성하기 위해 분리(fractured)되어야 한다. 분리 과정은 특정 스펙과 기계의 성능에 따라 기계에 좌우된다.

플랫 파일 포맷은 패턴이 기록되는 공간 순서와 시간 순서에 관계되는 정보와, 기판의 다양한 영역 상에 충돌하는 비임 강도를 포함한다. 패턴의 기록 전에 플랫 파일의 제조는 원칙적으로 근접 가열을 고려하여 패턴 기록을 조절하기 위해 공정이 오프라인으로 실행될 수도 있다. 그러나, 플랫 파일은 패턴의 기록 전에 파일을 분리할 수 없는 10¹²바이트를 함유하는 거대한 양이다. 그러므로, 파일을 플랫 파일로 분리하는 것은 e-비임 기록기에 의한 즉시 사용을 위해 실시간으로 필요할 때 수행된다.

스텐슬이 본래 본 발명의 실행으로부터 배제되는 것은 아니지만 본 발명은 주로 벡터 스캔 e-비임 리소그래피와 관련하여 e-비임 기록의 시간과 비교될 수 있는 시간 비율로 근접 가열을 예상하는 방법에 관한 것이다. 칩 설계자에 의해 형성된 파일은 e-비임 리소그래피기 및 본 발명의 방법에 의해 동시 사용되도록 플랫 포맷으로 분리된다. 근접 가열을 계산하는 종래의 방법과 달리, 본 발명은 e-비임기록 공정을 조절할 수 있는 시간 비율로 레지스트의 근접 가열을 예상할 수 있다.

래스터 스캔 e-비임 기록용 근접 가열의 결정은 미국 특허 제 5,847,959호 및 인네스(Innes) 등에 의한 특허 출원(미국 특허 출원 번호 제 09/343,960호.)의 요지이다. 벡터 스캔 e-비임 리소그래피는 레지스트의 근접 가열을 결정하고 교정할 때 극복되는 부가적인 장점을 갖는다. 1) 래스터 스캔과 대조적으로 벡터 스캔에 의해 트레이스된(trace) 패턴은 전술한 소정의 운동학을 따르지 않는다. 래스터 스캔의 경우, 점 i가 기록되는 위치와 시간이 주어진다면, 점 i + N이 기록되는 위치와 시간은 소정의 i와 N에 대해 유일하게 알 수 있다. 벡터 스캔이 다음 기록할 곳은 알고리즘적으로(일반적으로) 예상할 수 없다. 2) 벡터 스캔기는 다음 인접 영역으로 이동하기 전에 인접 영역을 기록하는 경향이 있다. 그러므로, 새로운 뉴스는 벡터 스캔 기록이 완전히 임의적이지 않으며, 또다른 위치로 이동하기 전 일 위치로 밀집하는 경향이 있다는 것이다. 나쁜 뉴스는 클러스터 내의 기록은 레지스트의 근접 가열이 래스터 스캔에 의한 근접 가열보다 약 5 내지 10배 크게 된다는 것이다. 그러므로, 벡터 스캔이 래스터 스캔 보다 근접 가열과 관련된 보다 심각한 문제점을 갖는 경향이 있다. 그러나, 벡터 스캔도 장점이 없는 것은 아니다. 예를 들어, 래스터 스캔은 부동의 공정이며, 일단 개시되면 전체 기록 공정의 심각한 파괴 없이 지연 또는 방해될 수 없다. 한편으론, 벡터 스캔은 방해 및 지연을 보다 잘 허용하며, 전체 리소그래피에 파괴 없이 방해 시점에서 기록 공정을 용이하게 다시 시작할 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 소정의 실시예는 적당양으로 기록을 지연시킬 수도 있는 실행될 계산을 요구하지만, 경과 시간의 일부가계산 지연의 결과라면, 패턴이 기록됨으로 인해 경과 시간은 현재 온도를 결정하는데 중요한 인자이기 때문에 이러한 시간 지연은 레지스트의 온도를 결정할 때 고려되어야 한다. 래스터 스캔과 달리, 벡터 스캔에서 적당한 지연은 허용될 수 있으며 보다 양호한 계산의 수행을 순간적으로 중지시킴으로써 야기되는 기록의 증가된 정확도에 의해 정당화될 때 발생될 수도 있다.

벡터 스캔에 관한 본 발명의 구체적인 설명을 제공하고 본 발명의 범위를 제한하지 않도록 벡터 스캔의 특정 실시예(벡터 스캔은 현대 설비에서 일반적으로 수행되기 때문)에 대한 본 발명의 실시예를 설명한다. 근접 가열을 예상하고 교정하기 위한 과정은 또한 스텐슬에 대해서도 적용되고, 보다 상세히 설명될 것이다.

도 5는 기록을 수행하는 e-비임의 방향을 따라, 전술한 것처럼 웨이퍼 상에 패턴을 기록하기 위한 일반적인 벡터 스캔 과정을 도시한다. 웨이퍼의 일부만이 도시된다. 세 개의 이동 형태가 구별되어야 한다. 1) 단계(17)의 기계적 이동은 웨이퍼 또는 마스크를 상대적으로 낮은 속도에서 e-비임 필드 내로 이동시킨다. 17은 단지 x 방향으로의 이동을 도시하지만, 웨이퍼의 기계적 이동은 웨이퍼의 전체 표면을 e-비임에 노광시키기 위해 일반적으로 x 및 y 양방향(조합되어 또는 연속적으로)이다. "주 필드" 이동은 웨이퍼 표면 주위에서 e-비임 타겟 영역의 상대적으로 드문 변위이지만, 상대적으로 큰 크기(일반적으로 약 1㎜)이다. 주 필드는 상대적으로 큰 영역을 e-비임 충돌에 노광시킨다. 도 5에 18로 도시된 주 필드는 도 5에 거의 정사각형으로 도시된 것처럼 한 변이 일반적으로 약 1㎜이다. 일 실시예에서, 주 필드의 편향은 e-비임의 자기 편향에 의해 수행된다. 자기 편향은비임의 이동 내에 변형을 유도하여, 정확한 기록을 위한 정확한 비임이 주 필드 내의 새로운 위치에 재형성되기 전에 "정착 기간"을 요한다. 일반적으로, 일단 새로운 주 필드 위치로 향해지면 비임이 정착하는데 약 100㎲가 필요하다. 다양한 "부 필드"는 일반적으로 각각의 주 필드 내에 위치된다. 일반적인 부 필드는 도 5에서 19로 도시되고, 주 필드(18) 내에 놓인다. 3) 세 개의 이동 형태는 일반적으로 전자 비임을 부 필드 내의 일 플래쉬 영역에서 다른 플래쉬 영역으로 이동시키는데 사용되는 급속 정전기적 편향이다. 부 필드는 일반적으로 약 50μ의 측면 크기를 갖는 정사각형 또는 직사각형이다. e-비임은 도 5에서 16으로 도시되고 전술된 것처럼 벡터 스캔에서 적절한 영역을 타일시키도록 부 필드 내에서 한 위치로부터 다른 위치로 향해진다. 일반적으로, 자기 주 필드 빔 편향은 주 필드 내의 새로운 부 필드 영역에 비임을 이동시키는데 사용된다. 그러므로, 세 형태의 이동은 1) 한 주 필드로부터 다른 주 필드로 이동시키기 위한 기계적(또는 단계) 이동, 2) 주필드 내의 새로운 부 필드 위치로 이동시키기 위한 주 필드 이동(일반적으로 자기 편향), 3) 일반적으로 정전기적이고 매우 신속한 부 필드 내에서 벡터 스캔 및 패턴의 기록을 수행하는 편향으로 요약된다.

본 발명은 분리된 e-비임 플래쉬의 가열 효과를 "셀" 내에 응집시키고 셀을 근접 가열의 목적을 위한 단일 유닛을 취급함으로써 벡터 스캔을 위한 근접 가열의결정을 가속시킨다. 현명한 셀의 선택은 개개 플래쉬에 의한 가열 효과가 교정되고 단일의 가열 소스로 취급되도록 하여, 수용할 수 있는 정확도를 유지하면서 근접 가열의 결정을 상당히 가속시킨다. 이는 후술되는 일련의 단계의 본 발명에 의해 수행된다.

1) "표준 셀" 라이브러리는 예비 계산되어 추후 참조용으로 저장된다. 표준 셀은 표준 셀이 기록된 후 표준 셀로부터의 다양한 거리 및 다양한 시간에서 근접 가열 효과 표를 제공한다. 표준 셀 라이브러리는 셀 내의 플래쉬에 의해 축적된 상대적인 전하에 따라 일반적으로 분류된다. 일정한 전류를 갖는 e-비임의 경우에, 축적된 전하는 플래쉬 기간 및 플래쉬 영역에 비례한다. 라이브러리 내의 각각의 모범 셀은 가열이 축적된 실제적인 전하에 단순 비례하고 마스크 또는 웨이퍼의 기록 중에 일반적으로 변하지 않는 전류 밀도에 비례하기 때문에 유닛 총 전하를 가정한다.

2) 실제적인 패턴은 벡터 스캔기에 의해 기록되기 때문에, 패턴을 형성하는 플래쉬는 "셀" 내에 응집된다. 후술되는 것처럼, 각각의 셀(즉 k번째)은 "생성 시간"을 가져 "완성"된다(상기 시간에서 더 이상의 성장은 허용되지 않음). 완성될 때(더 이상의 성장은 허용되지 않음), 각각의 셀, k는 두 위치 번호, 즉 "전하 중심"과 열 소모가 측정되는 위치와 시간을 결정하는 단일 시간 번호("시간 중심")의 위치(x, y)에 의해 특정된다. 셀 크기는 레지스트의 x, y 평면에서 측정된 셀 내에서 셀의 공간 전하 중심으로부터 가장 먼 플래쉬까지의 거리에 의해 경계가 정해진다. 이러한 거리가 설정 한계를 초과하면, 셀은 성장했다고 간주되고 새로운 셀이 개시된다. 벡터 스캔기 내에서 지속 시간은 일반적으로 50㎱ 이하이기 때문에, 중심 계산의 실행과 성장 한계의 계산은 입력 정보로서 각각의 플래쉬의 지속 및 영역을 요구하는 전용 프로세서로 가능하다. 후술되는 것처럼, 시간 중심은 셀 k로부터 열 소모를 결정할 때 시간이 시작되는 단일 시간점이다. k번째 전하 중심으로부터 공간적으로 너무 멀고및/또는k번째 시간 중심으로부터 시간적으로 너무 먼 레지스트 상의 지점에서 추후 기록은 셀 k 내에 축적된 열에 의해 영향을 받지 않는다.

셀 크기는 셀의 에이지에 의해 결정된다. 소정의 설정 에이지 한계를 초과하면, 셀은 성장했다고 간주되고 새로운 셀이 개시된다. 셀의 크기 및 에이지 한계를 결정하는 이러한 규칙은 소정의 유동성을 갖는다. 예를 들어, 약간의 부가적인 플래쉬가 인접한 타일된 영역의 기록을 수행할 것이 요구되면, 이러한 약간의 부가적인 플래쉬는 새로운 셀을 개시함이 없이 기존 셀에 부가될 수 있다.

레지스트 내에 패턴을 기록할 때, 미리 기록된 플래쉬의 패턴에 의해 야기된 근접 가열은 미리 성장된 셀을 가열 유닛으로 취급함으로써 결정될 수도 있다. 시간 및 공간적으로 보다 먼 기록을 위해, 셀은 후술하는 것처럼, 교대로 슈퍼-셀, 슈퍼-셀로 그리고 슈퍼-슈퍼 셀로 응집되어, 가열에 상당히 기여하도록 공간 또는 시간적으로 너무 먼 셀을 무시할 수 있다. 이러한 셀 응집은 벡터 스캔 e-비임 리소그래피에 대한 근접 가열의 결정을 상당히 단순화시킨다.

3) 각각의 플래쉬의 위치에서 온도는 공간-시간 좌표의 스내핑 지점에 대해 계산된다. 이러한 좌표는 기판 내의 전자 확산 및 연속적인 열 확산에 의해 공간적으로 오염된 온도 변화를 나타내는데 요구되는 것보다 미세할 필요는 없다. 현재 플래쉬가 스냅하는 좌표 지점에서의 온도가 존재하지 않는다면, 온도는 각각의 셀의 과거 기록이 현재 좌표 지점의 온도에 상당히 기여하고 이러한 온도가 부가적으로 축적된 온도표를 조사함으로써 계산된다. 온도는 거의 대부분이 규정 특성과 조화하는 라이브러리 대응부로부터 각각의 셀에 대해 얻어지며, 셀 중심의 시간과 공간으로부터 현재 좌표 지점까지의 경과 시간 및 거리를 조사한 주장을 사용하여 셀 전하 및 전류 밀도에 의해 크기가 정해진다. 연속적인 플래쉬가 동일한 좌표 지점에 스냅한다면, 온도는 재계산될 필요가 없다. 가열 프로세서는 좌표 지점이 다음 온도를 요구하는지 또는 현재 지점에 근접한 좌표 지점에서 부분적인 온도를 추측하고 계산하는지를 예상하기 위해 패턴 생성기로부터 예상 정보를 제공받는다. 추후 좌표 지점에서 온도는 아직 발생하지 않은 기록에 의해 영향을 받기 때문에 반드시 부분적이지만, 이러한 계산은 좌표 지점에서 최종 온도가 필요할 때 계산 시간을 감소시킬 것이다. 현재 플래쉬가 온도가 미지인 공간 및 시간의 새로운 좌표 지점에서 스냅된다면, 패턴 생성기는 온도가 이용가능할 때까지 정지될 수 있다. 이러한 방해를 허용하는 벡터 스캔기의 특성은 전술되었다. 50㎸의 비임 전압에서, 좌표는 상당히 큰, 즉 약 5 내지 10㎛일 수 있어서, 1㎛²의 플래쉬를 갖는 기록기는 이러한 정지가 자주 필요없다.

1) 표준 셀 라이브러리

본 발명에 따른 레지스트의 근접 가열을 위한 예상 및 교정의 일 요소는 표준 셀 라이브러리의 구성에 관한 것이다. 현재 기록 시점에서 레지스트의 온도는 미리 기록된 모든 플래쉬의 가열 효과의 합이다. 셀의 사용은 미리 기록된 많은 플래쉬가 단일 셀 내에서 응집되게 하고, 이러한 각각의 셀은 소량의 셀 변수에 의해 특정된다. 미리 기록된 모든 플래쉬의 가열 효과의 결정은 미리 기록된 모든 셀의 가열 효과의 결정을 감소시킨다(현재 셀 내의 미리 기록된 플래쉬에 대한 특정 상황에서). 표준 셀의 라이브러리는 셀의 열적 데이타를 재계산하기 보다 검색하는 신속 처리 가능 데이타 베이스이다. 그러므로, 온도 예상 및 급속 처리 가능성의 정확성을 달성하기 위해 표준 셀 라이브러리의 생성 및 저장은 본 발명의 이러한 요소의 목적이다.

표준 셀 라이브러리는 다양한 형태의 셀로 구성된다. 본원에서는 셀의 형태를 소량의 변수로 한정한다. 가장 단순한 표준 셀은 단일 순간과 단일 지점에서 축적된 유닛 전하로 인해 온도 T(r,t)를 나타내는 표준 셀일 수도 있다. T(r,t)는 전하의 축적을 수반하는 경과 시간(t)과 전하가 축적된 지점(레지스트 r = (x, y) 평면에서 측정됨)으로부터 거리 r에서의 온도를 정의한다. 통계치는 시간(t), 및 위치(r)에서 그리드 지점이다.

실제적인 플래쉬의 전하(C)의 온도 효과는 CT(r, t)로서 인자 C에 의해 공지된 표준 셀에 대한 값을 스케일링함으로써 결정될 수도 있다. 실제적인 온도는 기판 내에 축적된 주울 에너지의 수에 의해 결정되지 단지 전하에 의해 결정되는 것은 아니다. 그러나, 일반적인 벡터 스캔기는 일정한 전압 및 전류 밀도로 기록하여 전하는 축적된 에너지에 비례한다.

가장 단순한 표준 셀 라이브러리는 두 개의 수치 변수, 즉 셀이 성장하는 에이지(아래에서 정의됨)와 셀 내의 전하의 공간적 분포치에 의해 특정될 수도 있다. 표준 셀 내에 축적된 총 전하는 일치되도록 선택되고 온도 계산 중에 필요한 실제적인 축적 전하에 대해 스케일된다. 보다 정교한 특징으로 각각의 표준 셀 내에 축적된 전하의 공간적 분포 및 일시적 분포에 대한 보다 높은 차수의 모멘트 확장을 포함할 수도 있다. 그러나, 본 발명을 명확하게 개시하기 위해, 셀은 "0의 모멘트 전하" 또는 총 전하(온도에 비례)에 의해 정의되도록 고려된다. 제 1 접근은 실제적인 전하 분포의 제 1 모멘트 위치 즉 공간적 전하 중심에서 축적된 총 전하를 고려하고, 셀을 특정하는 단순 변수로서 상세히 설명될 것이다. 표준 셀 목록에 대한 더 높은 차수의 모멘트의 사용은 단지 데이타 저장의 크기 및 복잡성과 직선 전방향으로의 회수를 증가시키고 본 발명의 범위 내에 포함된다.

그러므로, 본 발명의 실시예에 대해, 표준 셀이 표준 라이브러리에서 분류된(그리고, 회수된) 공간 및 시간의 표준화된 전하 분포를 기술하는 지수가 있을 수도 있다. 이러한 지수 하에서 저장된 데이타는 표준 셀의 전하 중심으로부터 지점(P)까지의 레지스트의 평면에서의 거리의 함수로서 특정 표준 셀에 의해 레지스트 상의 지점(P)에서 야기된 온도 증분(△T)과 또한 표준 셀이 기록된 후 지점 (P) 및 시간(τ)에서 야기된 온도 증분을 제공하는 그리드 수치를 포함한다. 즉, 축적된 총 전하 q에 대해, 표준 셀은 셀의 지수가 레지스트 온도에 대한 효과가 결정되는 셀의 지수와 거의 조화하는 것이다. 이러한 표준 셀은 레지스트 평면 내의 지점(P)의 위치가 명확한 온도 증분, 즉 △T(ξ, η, τ)에 대한 값을 포함한다. 기록된 셀의 온도는 q△T(ξ, η, τ)일 수도 있다. 소정의 실제적인 목적을 위해, 특정 셀에 의한 가열은 셀의 위치 주위로 원통 대칭일 수도 있다. 그러므로, △T는 웨이퍼 평면 내의 플래쉬로부터 지점, 즉 P(x, y)까지의 거리에만 의존한다.벡터 ρ= (ξ, η) 및 ρ= ｜ρ｜이기 때문에, 방향에 관계없이 거리는 단일 수이다. 본 발명의 실시예에서 표준 셀의 라이브러리는 전하 분포 지수에 의해 색인된 단위 전하에 대한 온도 증분 즉, △T(ρ, τ) 값의 2차원 표로 구성된다.

지점 P를 기록할 때 기록될 지점에서 레지스트의 온도는 다음과 같이 결정된다.

a) P에서 온도에 대한 무시할 수 없는 분포도를 갖는 미리 기록된 셀을 확인한다.

b) 단계(a)에서 확인된 각각의 셀에 대해, 전하 분포 지수에 의한 셀과 가장 근접하게 조화하는 표준 셀 라이브러리 내의 셀을 확인한다. △T로서 라이브러리로부터 회수된 표로부터, ρ 및 τ의 값에서 셀과 가장 근접하는 △T(ρ, τ) 값을 확인한다. 현재 셀 전하가 q이며, 현재 기록 그리드 지점에 대한 온도 분포는 q△T일 수도 있다. 온도 검색은 가장 가까운 표의 지점을 취할 수도 있으며 또는 다양한 변수의 보간법을 사용할 수도 있지만, 단순 선형 보간법에 제한되지 않는다. 본 발명은 사용된 보간법의 세부사항에 의존하지 않는다.

c) 단계(b)에서 얻어진 라이브러리의 값에 따라 지점 P에서의 온도를 증분한다.

d) 지점 P에서의 온도를 결정하기 위해 P에서 온도에 영향을 주는 모든 셀에 대해 단계 (a), (b) 및 (c)를 반복한다.

이제 상기 단계 (a) 내지 (d)를 수행하는 본 발명에 따라 사용되는 표준 셀 라이브러리의 구성을 개시한다.

전술한 개시 내용을 통해, 단순 e-비임 전압이 사용됨을 가정한다. 플래쉬의 위치와 별도로 기록할 때 변수는 노광 시간(또는 지속 시간)과 플래쉬 영역이다. 상기 수의 곱은 축적된 전하에 비례한다. 벡터 스캔기에 대해 패턴 생성기는 가열 프로세서가 상기 수를 계산하기 보다는 상기 수를 전달하는 것이 유리하다. 비임의 전류 밀도가 변하면, 스케일링 법칙이 적용될 때 표준 셀 라이브러리를 재계산할 필요가 없다.

본원의 명확성을 위해, 표준 비임 전류 밀도를 참조하고 플래쉬 영역으로 곱한 지속 시간은 축적된 전하에 비례한다고 가정한다. 스케일링은 필요에 따라 적용될 수도 있다. 그러나, 스케일링은 전압이 전자 침투 깊이, 열의 축적된 볼의 크기, 및 다른 비선형, 비스케일러블 효과를 결정하기 때문에 비임 전압의 변화에 대해 유용하지 못하다. 그러므로, 신규의 표준 셀 라이브러리는 상이한 비임 전압 및 상이한 기판 재료에 대해 계산될 필요가 있다.

기판의 열 특성은 공지되고 기판 온도에 독립적이라고 추정된다. 전술된 공정은 기판의 열 특성이 상이한 조성을 갖는 기판에 따라 변한다면 재실행될 필요가 있다.

표준 셀 라이브러리는 다음과 같이 구성된다.

ⅰ) 비임 전압을 포함하여 단일 전자 플래쉬의 특성이 요구된다. 본 발명의 일 실시예에 따라 기판 내의 열 축적은 입사 전자 플래쉬가 점의 작은 디스크 또는 가우스 분포라는 가정에 의해 적절히 표시된다고 공지되어 있다. 본 발명에 따른 시뮬레이션은 보다 복잡한 플래쉬 단면, 또는 플래쉬 형태의 범위에 대해 필요하다면 수행될 수 있다.

ⅱ) (ⅰ)에서 정의된 플래쉬 특성에 대해, 몬테 카를로 계산법이 기판 층 및 재료의 정의를 요하는 기판 내에 축적된 열을 확인하기 위해 수행된다. 이러한 계산의 결과는 예를 들어 단일 플래쉬에 대해 기판 내의 지점(x,y,z)에서 축적된 에너지 양을 제공하는 3차원적 표의 값 Q(x,y,z)이다. 상기 값은 방정식(1)에 사용된 소스 항을 결정한다.

ⅲ) 시간 그리드는 플래쉬 기간에 대해 선택된다. 일반적으로, 100ns, 200ns, 500ns(ns = 나노초), 1㎲, 2㎲, 5㎲, 10㎲가 본 발명의 실행에 적절하다고 공지되어 있지만, 상기 값에 고유 한계 및 제한은 없다. 선택된 각각의 시간 값(즉 100ns)에 대해, 통상적인 열 확산 프로그램(예를 들어, ANSYS)이 다음과 같이 온도를 계산하기 위해 사용된다.

ⅲ.a) 시간 t = 0에서, ANSYS 또는 동등한 프로그램이 개시된다("ANSYS"는 간략히 실질적으로 동등한 결과를 제공하는 프로그램을 포함). t = 0에서, 초기 열 소스는 없다. 그러나, t = 0 이후에, 열은 Q(x,y,z)로 주어진 공간 분포 내에 전자 플래쉬의 충돌을 통해 생성된다고 예상된다. 몬테 카를로 시뮬레이션의 결과는 플래쉬의 기간 동안 균일하게 생성될 것이라고 예상된 Q(x,y,z) 정보를 제공한다. ANSYS는 플래쉬의 기간 동안 작동되어, 몬테 카를로 계산으로부터 Q(x,y,z)를 사용하여 플래쉬 기간 동안 열 확산을 추적한다.

ⅲ.b) 가정된 플래쉬 시간이 끝났을 때(즉, 상기 실시예에서 100ns), e-비임 충돌에 의해 기판 내에 더 이상 열이 생성되지 않아서, 모든 이후의 시간에 대해Q(x,y,z) = 0이다. ANSYS는 공간 및 시간에서 레지스트 온도 변화를 계속해서 계산한다.

ⅲ.c) ANSYS의 작동 중에 적절한 그리드의 시간 값에서, 온도 분포의 "스냅숏(snapshot)"이 라이브러리 내에 저장된다. 상기 스냅숏은 특정 시간에서 공간 내의 지점에 대해 ANSYS에 의해 주어진 온도값이다. 그러나, 레지스트 내에 놓인 웨이퍼의 표면 상의 지점, 즉 z = 0에 관심이 있다. 또한, 실제적인 관심의 대상에 있어서, 플래쉬로부터 특정 지점까지의 거리, 즉 r= √(x²+ y²)에 관심이 있다. 실제적인 관심의 대상에 있어서, 플래쉬가 온 상태(즉, Q(x,y,z) ≠0)일 때 필수적으로 열이 레지스트 표면에 도달하지 않도록 열은 기판 내에 상대적으로 깊이 축적될 것이라고 예상된다. 그러나, 이는 본 발명에 대한 고유의 제한은 아니다. 시간 "스냅숏"은 근접 가열의 결정에서 적절한 정확도를 제공할 필요가 있다면 플래쉬 중에 때때로 취해질 수도 있다.

ⅲ.d) 단계 (ⅲ.a), (ⅲ.b), ⅲ.c)가 단계 (ⅲ)에서 특정된 것처럼 소정의 시간 그리드에 대해 반복된다.

표준 셀 라이브러리는 각각의 셀로부터 공간 및 시간의 다양한 거리에서 온도 증분 △T(r, τ)를 제공하도록 구성된다. 각각의 표준 셀을 일반적인 분포를 포함하도록 설계하기 때문에, 셀 중심이 공간 및 시간의 어디에 위치되어야 할지 알 수 있다. 셀은 공간 및 시간의 예상 범위를 포함하는 예상된 지속 시간의 플래쉬 그룹으로 구성된다. 열 확산 방정식을 다시 풀 필요는 없다. 오히려, 소정의거리에서 적절한 플래쉬 에너지로 스케일되고 전술한 표로부터 보간된 개개 셀 플래쉬 부재의 온도의 중첩에 의한 셀로 구성된 플래쉬 그룹의 공간 시간 중심으로부터의 소정의 경과 시간 후에 레지스트 표면 상의 온도를 결정한다. 엄격히 설명하면, 플래쉬 부재의 플래쉬 지속 시간을 알 필요가 있지만, 이들을 예를 들어 100ns, 1㎲, 및 10㎲에 대한 지속 시간으로 그룹을 나누는 것이 실제적으로 충분히 정확하다. 소정의 경우에 있어서, 이들 중 하나만이 일반적으로 필요하다. 동일하게 축적된 에너지에 대해 100㎱ 및 1㎲ 플래쉬에 대한 온도 사이에 실제적으로(높은 비임 전압에서) 거의 차이가 발견되지 않는다. 그러나, 특정 패턴에 대해 대부분의 플래쉬가 250㎱의 지속 시간이라면, 플래쉬 온도 라이브러리에 상기 경우를 포함해야 한다. 단일 라인의 플래쉬를 나타내는 셀에 있어서, 단지 2차원, 즉 ｜r｜ 및 t 보다 오히려 3차원, 즉 공간-시간 값(x,y,t)의 함수로서 온도를 표로 나타내야 하는 충분한 평면(x,y) 비대칭이 있을 수도 있다. 그러나, 컴퓨터 메모리 및 다른 재원이 허용된다면, 3차원 즉 공간-시간(x,y,t) 양이 사용될 수 있다.

2) 셀 내로 패턴 플래쉬의 응집

근접 가열을 결정하고 보상을 위해 패턴 기록을 교정하기 위해, 표준 셀 라이브러리와 셀이 비교되는 셀 내로 기록 패턴을 응집할 필요가 있다. 후의 기록에서 이러한 셀의 열적 효과는 실질적으로 기록된("스냅된" 또는 보간된) 셀에 대응하는 유입에 대해 라이브러리로부터 발췌된 온도 효과에 의해 결정된다. 이 부분에서 셀 내로의 플래쉬의 응집에 대한 현재 바람직한 실시예를 개시한다.

도 6은 입사 e-비임의 방향에 따른 상면도로서, 20a, 20b, 20c 순서로 플래쉬의 기록 순서를 도시한다. 플래쉬는 도 6에서 설명의 목적으로 정사각형으로 도시된다. 직사각형, 원형 또는 더 복잡한 형태가 사용될 수도 있으며, 또는 e-비임은 기판의 일부분을 가로질러 드래그될 수도 있다. 이들 모두 본 발명의 범위 내에 있다. 부가적으로, 다양한 수준의 비임 전류가 사용될 수도 있으며, 풀 온 또는 풀 오프(표준 셀 라이브러리와 비교를 위해 크기에 주의)로 제한될 필요는 없다.

셀의 구성을 설명할 때, 셀이 완전히 조립되면 정보가 어떻게 사용되는지를 상기하는 것은 도움이 된다. 상기 셀에 의해 야기된 후의 기록 지점에서 가열(즉, 플래쉬의 응집에 의해 야기된 가열)을 결정하기 위해, (x,y) 평면에서 상기 셀의 유효 위치와, 상기 셀이 기록되는 유효 시간, 및 상기 셀에 기여하는 기록의 유효 전하(또는 기간)를 특정할 필요가 있다. 상기 정보로 인해 상기 셀을 표준 라이브러리 내의 셀과 조합할 수 있으며 이로부터 웨이퍼 표면 상에 후의 기록을 교정할 때 사용되기 위한 레지스트 가열 정보를 발췌할 수 있다.

설명의 목적을 위해, 플래쉬(20a)는 신규 셀에 기록된 제 1 플래쉬라고 가정한다. 셀이 성장했다고 가정하고 또다른 기록에 클로즈된다는 가정을 특정한다. 그러므로, 플래쉬(20a)는 셀 클로져를 따르는(또는 야기하는) 제 1 플래쉬이거나, 마스크 또는 웨이퍼 상에 기록된 제 1 플래쉬일 수도 있다. 플래쉬(20a)는 셀을 공간 및 시간에 위치시키고 전하를 결정하는 공정을 초기화한다.

1) 원점으로서 플래쉬(20a)의 위치(x,y)를 갖는 반경(22)이 정의된다. 반경(22)은 엔지니어에 의해 제공된 변수이다. 반경(22)은 현재 기록 조건 하에서거의 전자 확산 범위일 수도 있지만, 본 발명의 공정을 보다 효과적으로 만드는데 도움이 되는 것처럼, 보다 큰 또는 보다 작은 변화가 본 발명의 범위로부터 배제되지 않는다.

2) 플래쉬(20a)는 상기 셀이 기록되는 유효 시간을 결정하는 시간을 개시한다. 그러므로, 플래쉬(20a)는 시간 t = 0에서 발생한다.

3) 제 2 플래쉬(20b)가 기록된다. 셀의 "전하 중심"은 플래쉬(20a, 20b) 내에 축적된 상대적인 전하에 의해 양이 결정된 20a 및 20b의 평균 양을 결정된다. 즉, (x_a, y_a)가 전하 q_a가 축적되는 플래쉬(20a)의 중앙점이고, (x_b, y_b)가 전하 q_b가 축적되는 플래쉬(20b)의 중앙점이라면, 상기 두 플래쉬 후의 셀의 전하 중심은 (x_o, y_o)에 위치되는데,

4) 방정식 (2)에 의해 정의된 전하 중심에 부가하여, 아날로그 방식으로 "시간 중심"을 정의한다. t_a는 플래쉬(20a)가 전하 q_a(셀 내의 제 1 플래쉬에 대해 0이지만, 후의 플래쉬에 대해서는 0이 아님)를 축적하는 평균 시간이고, t_b는 플래쉬(20b)가 전하 q_b를 축적하는 평균 시간이라면, "시간 중심"은 다음과 같이 정의된다.

방정식 (2) 및 (3)은 20c에 대한 공간 및 시간 좌표와 전하 및 시간 중심에 대해 미리 계산된 공간 시간 좌표를 사용하여, 20c와 같은 후의 플래쉬가 기록될 때 전하 중심 및 시간 중심을 갱신하는데 사용된다. 그러므로, 후의 플래쉬가 셀 내의 총 전하의 보다 작은 부분 변화를 야기할 때, 전하 중심 및 시간 중심은 보다 작게 변한다. 셀 내의 기록이 인접할 것을 요하지 않는다. 플래쉬(20d)는 또한 셀 내에 있다. 셀 내의 플래쉬가 오버래핑될 것을 요한다. 전하 및 시간 중심을 계산하고 갱신하는 상기 공정은 두 경우에 적용된다.

전술한 것처럼, 이러한 "셀"의 구성 작용은 셀 내의 많은 플래쉬의 가열 효과를 표준 셀 라이브러리로부터 올바른 가열 정보를 선택하는데 사용하기 위한 단일 공간, 시간, 전하 좌표 내로 응집하는 것이다. 이러한 목적에서, 축적된 전하에 의해 공간 및 시간 좌표를 정하는 것이 본 발명에서 바람직하다.

전하 중심은 부가적인 플래쉬로 갱신되기 때문에, 셀의 중심 반경은 전하 중심을 따르는 위치에 따라 이동된다. 즉, 셀(22)의 반경은 초기에 고정되고 셀의 구성 중에 변하지 않는다. 그러나, 셀의 중심은 최근에 갱신된 전하 중심의 위치에 항상 위치된다. 전하 중심이 위치(23)로 이동한다면, 22'에 의해 정의된 동일한 길이 반경을 갖는 셀은 이제 26이다.

플래쉬는 기판을 계속 충돌시키고 전하 중심 및 시간 중심은 셀의 "성장"이발생할 때까지 계속 갱신된다. 셀 성장이 인정되면, 셀은 클로즈된 것으로 고려된다. 연속 플래쉬는 전하 중심 또는 시간 중심을 변화시키지 않는다. 셀 성장은 두 "종결 조건", 즉 1) 셀의 외부, 즉 서클(26)의 외측(도 6의 플래쉬(24a)와 같은)에 있는 웨이퍼 표면 상에 충돌하는 플래쉬 또는 2) 셀이 너무 오래된, 즉 셀의 시간 중심이 소정의 값을 초과하는 조건 중 어느 하나의 제 1 발생에 따라 인정된다. 셀의 수를 제한하고 표준 셀 라이브러리가 적당한 범위 내에 유지시키고자 하기 때문에, 셀의 최대 반경과 최대 에이지를 제한해야 한다. 표준 라이브러리는 충분한 정확도로 발생할지도 모를 공간 및 시간의 전하 분포의 일반적인 범위를 포함하는 표본 범위를 포함해야 한다.

셀이 클로즈될 때, 시간 중심은 셀이 기록되는, 즉 성장 또는 셀의 클로즈 시의 "에이지" 중에 전하가 측정된 경과 시간을 제공한다. 전술한 것처럼, 상기 에이지는 일 표준이 셀이 클로즈 전에 너무 오래되지 않는 것이기 때문에 셀 클로즈를 결정할 때 적절하다. 그러나, 셀 클로즈가 발생하면, 근접 가열의 결정은 표준 셀 라이브러리 내의 셀과 비교하기 위한 상이한 시간을 요구한다. 현재 기록되는 지점에서 셀 k에 의해 야기되는 온도 증분의 결정은 셀 k의 기록 시간으로부터 현재 기록 시간까지의 시간 간격을 알 필요가 있다. 여기서 설명된 과정에 따른 셀의 구성에서, 각각 셀의 시간 중심은 초기 시간, t = 0으로서 특정 셀의 발생과 관련해서 주어진다. 표준 셀과 비교를 위해, 각각 셀의 시간 중심은 셀이 생성된 클락 시간에 의해 설정되어야 한다. 그러므로, 본 발명에 따른 실시예는 셀 성장에서 셀의 시간 중심에 부가된 셀 발생 클락 시간의 임시 저장 또는 셀의 특정 발생 시간인 초기 시간을 취하기 보다는 셀의 발생 클락 시간으로부터 시간 중심의 축적을 요구한다.

셀의 성장 및 축적된 총 전하의 추후 기록에 대해 클로즈될 때, 전하 중심 및 셀의 시간 중심(클락 시간을 포함하도록 교정됨)은 고정된다. 셀의 전하 중심(예를 들어, 지점 23)은 현재 기록 지점에서 클로즈된 셀에 의해 야기된 온도 변화를 결정하기 위해 거리가 클로즈된 셀로부터 현재 기록 지점까지 측정된 위치이다. 클로즈된 셀의 시간 중심은 경과 시간이 클로즈된 셀의 기록 시간으로부터 웨이퍼 상의 현재 지점의 기록 시점까지 측정된 시간이다. 클로즈된 셀이 너무 오래될 때(셀의 시간 중심으로부터 현재, 즉 기록 시점까지의 시간 간격에 의해 측정된 것처럼), 클로즈된 셀 내에 축적된 열은 효과적으로 모두 소모된다. 그러므로, 현 시간 시점에서, 클로즈된 셀은 어디에서도 레지스트의 근접 가열에 기여하지 않기 때문에 고려대상에서 제외된다.

상기 설명은 24a와 같은 후의 플래쉬가 클로즈된 셀과 오버랩되는 반경(도 6에 도시되지 않음)을 갖는 셀을 형성하는지를 변하게 하지 않는다. 본 발명에서 셀은 공간적으로 오버랩될 것을 요한다. 또한, 셀(21)이 클로즈되면, 셀(21) 내에 놓인 후의 플래쉬는 실질적으로 셀(21)의 상부(이제 클로즈됨)에 놓인 신규 셀의 발생을 야기한다. 전술한 것처럼, 벡터 스캔 패턴의 일 특성은 실제 기록의 불확실성이다. 본 발명은 벡터 스캔 패턴이 분리된 셀로 클러스터시키는 경향이 있을 때 최대 효율을 달성하지만, 본질적으로 이에 제한되는 것은 아니다. 대량의 컴퓨터 시간의 가능한 비용에서, 상당히 랜덤한 패턴이 본 발명의 범위 내에서 처리될수도 있다.

3) 스텐슬(stenciling)

e-비임 리소그래피의 소정의 실시예는 비임의 측면 범위가 단일 플래쉬 내의 전체 스텐슬을 포함하도록 비임을 스텐슬 상으로 향하도록 함으로써 전체 패턴(예를 들어, 메로리 셀)을 노광시킨다. 스텐슬의 개략적 대표도(특히 전자 부품은 나타내지 않음)는 도 7에서 25로 도시된다. 이러한 스텐슬의 플래쉬 노광은 본 발명의 범위에 포함될 수도 있지만 표준 셀 라이브러리의 생성에 부가적인 복잡성을 야기한다. 기본적인 복잡성은 스텐슬을 기록할 때 비임의 형태가 기록된 셀에 의해 야기된 근접 가열 효과에 대한 효과를 갖는다는 것이다. 여기서 플래쉬의 형태는 특정 플래쉬에 의해 야기된 근접 가열 효과를 결정할 때 중요한 인자가 아니라고 가정된다. 단지 축적된 전하, 위치 및 시간이 중요한 인자로 고려된다. 스텐슬은 이러한 가정이 완화될 것을 요한다. 그러므로, 표준 셀 라이브러리는 다른 곳에서 기록된 변수에 부가하여 웨이퍼를 기록할 때 사용된 다양한 스텐슬에 의해 분류되어야 한다. 상이한 ANSYS의 작동이 복잡한 패턴을 기록하는데 사용되는 특정 스텐슬(또는 스텐슬들)을 위해 행해질 필요는 없다. 스텐슬 패턴은 일련의 초기 라이브러리의 플래쉬 내에 열적 중첩 목적을 위해 분해될 수 있으며, 상이한 공간적 위치에 있음에도 불구하고, 이들 모두는 동시에 기록되도록 고려된다. 표본 스텐슬에 대한 온도, T(ζ, η, τ)는 동일한 형태(좌표의 회전과 반사 중 어느 하나 이상에서)의 모든 기록된 스텐슬을 정확하게 모델링하기 때문에 근사치가 아니다. 이러한 부가적인 분류 지수는 본 발명의 실제적인 실행에 심각한 복잡성을 야기할것이라고는 예상되지 않는다.

스텐슬에 대한 전하 중심은 플래쉬 과정에 대해 상기에서 정의된 아날로그 방식으로 결정된다. 스텐슬은 일반적으로 단일 플래쉬 내에서 노광되기 때문에, 비임 전류 밀도가 실질적으로 스텐슬의 면적에 대해 일정하다는 가정 하에서 전하 중심은 스텐슬을 통해 통과하고 웨이퍼 표면을 아래로 충돌시키는 비임의 전류 중심의 위치이다. 이러한 전하 중심은 도 7에서 27로 도시된 것처럼, 중심 위치에서 상기 스텐슬을 기록함으로써 야기되는 근접 가열을 결정하는데 사용되는 위치이다. 그러나, 스텐슬이 갖는 중심을 사용할 필요는 없지만, 오히려 통상적으로 형성되고 계속해서 사용되는 소정의 편리한 지점이 기록된 스텐슬에 대해 사용될 수도 있다. 라이브러리 표본은 실제로 기록된 것과 정확하게 조절할 수 없기 때문에 중심은 플래쉬의 임의 응집에서 최고 정확성을 위해 필요하다. 스텐슬에서, 다른 한편으론 표본은 기록된 정확한 모델이다.

4) 슈퍼 셀 등 내로의 계층적 응집

전술한 셀 내로의 응집은 약 10μ의 측면 범위와 약 10㎲의 성장(클로져) 시간의 셀을 예상한다. 이는 통상적인 벡터 스캔 기록에서 약 100 플래쉬를 포함할 수도 있다. 고려되어야 할 상이한 플래쉬의 수 중 100 감소라는 이러한 인자는 중요하지만, 부가적인 응집이 적절하게 이용가능한 기술로 기록 공정 중에 실시간으로 결정될 수 있는 적당한 크기로 근접 가열을 감소시킬 필요가 있다. 이는 본 발명에 따라 계층적으로 슈퍼-셀, 슈퍼-슈퍼-셀 등으로의 셀의 응집에 의해 수행된다. 전술한 것처럼 셀은 전하 중심과 시간 중심에 의해 특정된다. 이러한 다양한셀은 부재의 전하 중심과 부재의 시간 중심의 평균 양을 계산함으로써 슈퍼 셀로 응집될 수 있다. 최종적인 슈퍼-셀은 더 높은 차수로 응집될 수도 있으며, 소정의 정확성 수준과 일치된 소정의 임의 정도로 계산을 단순화한다.

5) 그리드의 교정 지점

과거 기록으로부터 발생하는 매 기록된 플래쉬의 시간 및 위치에서의 온도 계산은 금지되고 불필요할 수도 있다. 전자 확산 및 연속적인 열적 확산은 지점에서 고전압의 전자 비임 기록의 온도가 공간 또는 시간에서 급속히 변하지 않음을 보장한다. 그러므로, 실제 기록된 플래쉬를 "스냅"하는 거친 공간 시간의 그리드의 교정 지점을 정의할 수 있다. 상기 그리드는 기판 내에서의 전자 확산 및 연속적인 열 확산에 의해 공간적으로 손상되는 온도 변화를 나타내는데 요구되는 것보다 더 미세할 필요는 없다. 전류 플래쉬가 스냅되는 그리드 지점에서의 온도가 미리 결정되지 않는다면, 상기 온도는 과거 기록의 각각의 셀이 현재 그리드 지점에 상당히 기여하고 이러한 온도가 부가적으로 축적되는 온도표를 찾음으로써 계산된다. 온도는 표의 측정치로서 시간 및 공간의 셀 중심으로부터 현재 그리드 지점까지의 경과 시간 및 거리를 사용하여, 셀 전하 및 전류 밀도에 의해 스케일된 정의 특성과 거의 대부분 조화하는 라이브러리 사본으로부터 각각의 셀에 대해 얻어진다. 연속적인 플래쉬가 동일한 그리드 지점에서 스냅된다면, 온도는 재계산될 필요가 없다. 가열 프로세서는 어느 그리드 지점이 다음으로 온도를 요구하는지 또는 현재 기록 지점에 근접한 그리드 지점에서 부분적인 온도를 추측 및 계산하는지를 예상하기 위해 패턴 생성기로부터 예상 정보를 제공받는다. 추후 그리드 지점에서의 온도는 부분적으로 불필요한데 이는 온도가 아직 발생하지 않은 기록에 의해 영향을 받기 때문이지만 이러한 예비계산은 그리드 지점에서의 최종 온도가 필요할 때 계산 시간을 감소시킬 수도 있다. 현재 플래쉬는 온도가 알려지지 않은 공간 및 시간의 신규의 그리드 지점에서 스냅된다면, 패턴 생성기는 온도가 계산될 때까지 정지될 수 있다. 이러한 방해를 허용하는 벡터 스캔기의 특성은 전술되었다. 50㎸의 비임 전압에서, 그리드는 상당히 거친, 즉 5 또는 10미크론일 수 있어서, 1㎛²의 플래쉬를 기록하는 기계는 이러한 정지를 자주 요하지 않는다. 시간상 거칠기는 요구사항에 의존하지만 마이크로초 범위 내에 있다. 시간이 신규의 지점에 스냅될 때 이전 시간의 평면에 의해 점거된 메모리는 자유롭게 되기 때문에 단지 두개의 시간 평면이 메모리 내에 요구된다. 유사하게 메모리의 공간적 범위는 ㎜ 범위 내인 상당한 범위의 근접 가열에 의해 제한된다.

6) 셀 내의 플래쉬의 자체 가열

두 종류의 가열이 고려된다.

6. 1 레지스트, (존재한다면) 크롬 층과 기판의 상부층을 통한 열 전도로 인한 거의 인접한 가열. 열 계산은 이러한 형태의 가열이 거의 인접하는 플래쉬를 고려할 필요가 있고 각각의 플래쉬가 기록된 테이블 표에 의해 적절히 설명될 수 있음을 도시한다.

6. 2 동일한 셀 내의 초기 플래쉬로 인한 기판 내에 깊게 축적된 열로부터의 가열. 여기서 설명된 공정의 일 수행에서 동일한 셀의 초기 플래쉬로부터의 상당한 열이 표면에 도달하기 전에 셀이 완성되는 고전압 리소그래피에서 셀의 에이지는 상당히 제한될 것으로 예상된다. 이는 항상 가능한 것은 아니다. 과거 플래쉬로 인해 예비 계산된 온도의 단순화된 테이블 표를 허용하기 위해 인접한 플래쉬 사이의 거리와 비교할 때 열이 큰 깊이에 축적된다는 사실은 장점일 수 있다.

전술한 공정은 벡터 스캔 리소그래피기의 패턴 생성기가 부 필드 내에 축적된 전하와 플래쉬 좌표를 결정하는 각각의 플래쉬의 영역을 갖는 가열 프로세서를 제공하도록 설계되고, 기판 좌표 내의 주 필드의 좌표 뿐만 아니라 부 필드의 위치도 유용하다는 묵시적인 가정하에 설명되었다.

본 발명을 상세히 설명하였지만, 당업자는 본 발명에서 개시된 것처럼, 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 본 발명에 대한 교정이 가능함을 예상할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위가 본원에서 개시된 특정 실시예 및 바람직한 실시예에 한정되는 것으로 의도된 것은 아니다.

Claims (7)

1. 에너지 비임 리소그래피 중 플래쉬의 응집 방법으로서,

   a) 리소그래피 기판과 비임의 제 1 플래쉬의 충돌 시에 리소그래피 기판 상의 셀을 정의하는 단계로서, 상기 셀이 소정의 한계 반경, 소정의 한계 에이지, 상기 제 1 플래쉬의 중심에서의 전하 중심 및 상기 제 1 플래쉬의 기록시에 시간 중심을 갖는 단계와,

   b) 연속적인 플래쉬를 기록하는 단계와,

   c) 종결 조건이 발생했는지를 결정하는 단계와,

   d) 종결 조건이 발생하지 않았다면,

   ⅰ) 상기 전하 중심을 교정된 전하 중심으로 대체하는 단계와,

   ⅱ) 상기 시간 중심을 교정된 시간 중심으로 대체하는 단계와,

   ⅲ) 종결 조건이 발생할 때까지 단계 b)에서처럼 연속적인 플래쉬를 기록하는 단계와 단계 c) 및 d)를 반복하는 단계와,

   e) 종결 조건이 발생하였다면, 상기 셀 내에 기록된 전하, 상기 셀의 시간 중심 및 상기 셀의 전하 중심을 저장하는 단계를 포함하며,

   상기 교정된 전하 중심은 상기 전하 중심과 상기 연속적인 플래쉬의 전하 중심의 평균 전하량이며, 상기 교정된 시간 중심은 상기 시간 중심과 상기 연속적인 플래쉬의 시간 중심의 평균 전하량인 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 종결 조건이,

   a) 상기 한계 반경 보다 큰 상기 전하 중심으로부터의 거리에서 플래쉬를 기록하는 단계, 또는

   b) 현재 플래쉬를 기록하는 단계보다 선행하며,

   상기 셀의 상기 제 1 플래쉬의 기록으로부터 상기 현재 플래쉬를 기록하기까지의 경과 시간은 상기 소정의 한계 시간을 초과하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 플래쉬가 스텐슬 노광인 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   슈퍼 셀의 전하를 상기 셀의 총 전하로서 결정하고, 상기 셀의 상기 전하 중심의 평균 전하량으로서 상기 슈퍼-셀의 전하 중심을 결정하고, 그리고 상기 셀의 시간 중심의 평균 전하량으로서 상기 슈퍼-셀의 시간 중심을 결정함으로써 셀을 슈퍼-셀로 응집하는 단계를 더 포함하는 방법.
5. 연속적인 더 높은 차수로 응집에 제 4 항의 방법을 선택적으로 적용함으로써 더 높은 차수의 응집으로 슈퍼-셀을 계층적으로 응집시키는 방법.
6. 에너지 비임 리소그래피 중 레지스트의 근접 가열을 결정하는 방법으로서,

   a) 상기 리소그래피 중에 발생하는 플래쉬 조건에 대한 표준 셀 라이브러리를 구성하는 단계와,

   b) 상기 리소그래피 중에 기록된 각각의 셀을 상기 라이브러리로부터의 표준 셀과 조합하는 단계와, 그리고

   c) 상기 리소그래피 중에, 이전에 기록된 셀과의 조합된 대로 도표화된 표준 셀의 라이브러리로부터 현재 기록 지점의 근접 가열을 누적하는 단계를 포함하며,

   상기 표준 셀은 공간 및 시간의 함수로서 근접 가열을 도표화 한 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   각각의 셀을 표준 셀과 조합하는 단계는 실제 기록된 플래쉬를 도표화 된 근접 가열 데이타를 포함하는 대략적인 눈금형 공간-시간 지점에 스냅함으로써 발생하는 방법.