KR20090129360A - 노광 파라미터의 결정 방법, 노광 방법, 디바이스 제조 방법 및 기록 매체 - Google Patents

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Abstract

복수 종류의 패턴이 기판에 전사될 때 노광 파라미터의 값을 결정하는 결정 방법은, 노광량 및 디포커스량 중 적어도 하나의 복수개의 값과, 노광 파라미터의 복수개의 값의 조합들 각각에 대하여, 물체면의 패턴을 조명할 때 상기 투영 광학계의 상면(image plane)에 형성되는 광학상을 산출하는 단계, 상기 노광 파라미터의 복수개의 값 각각에 대하여, 상기 복수 종류의 패턴 각각의, 목표 광학상의 윤곽과 산출된 광학상의 윤곽 사이의 어긋남을 산출하는 단계, 및 상기 복수 종류의 패턴 중의 어긋남들의 최대값이 최소인 노광 파라미터의 값을 상기 기판을 노광할 때의 노광 파라미터의 값으로서 결정하는 단계를 포함한다.
레티클, 노광 파라미터, 광학상, 기록 매체, 투영 광학계

Description

노광 파라미터의 결정 방법, 노광 방법, 디바이스 제조 방법 및 기록 매체{METHOD OF DETERMINING EXPOSURE PARAMETER, EXPOSURE METHOD, METHOD OF MANUFACTURING DEVICE AND RECORDING MEDIUM}
본 발명은, 노광 파라미터의 결정 방법, 노광 파라미터를 결정하기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 기록 매체, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 리소그래피 현장에서는 레티클을 이용하여, 소정의 패터닝을 행하고 있다. 생산량을 확대하기 위하여, 노광 장치를 신규로 도입하는 경우가 자주 있다.
신규로 도입되는 노광 장치의 모델은 종래의 노광 장치와 동일할 수도, 상이할 수도 있다. 신규의 노광 장치를 도입할 때, 그 노광 장치가, 종래의 레티클을 사용하여 종래 패턴과 동일한 패턴을 기판에 형성하게 하기 위한 작업이 필요해진다. 이 작업을 보통 패턴 매칭(pattern matching)이라고 부른다.
기판의 패턴 형상에 가장 크게 영향을 주는 노광 파라미터들은, 레티클의 조명 조건, 투영 광학계의 개구수(NA) 및 투영 광학계의 수차이다. 당연히 우선, 신 규의 노광 장치에 대해서, 그러한 노광 파라미터들이 종래의 노광 장치에 대한 노광 파라미터와 동일한 값으로 설정된다. 그러나, 신규의 노광 장치와 이전의 노광 장치의 종류가 상이하면 조명 조건을 표현하는 정의가 그들 사이에서 상이하다. 이러한 경우, 동일한 수치 표현을 이용하여도 동일한 조명 조건이 취득되지 않아, 동일한 패턴을 형성할 수 없다. NA에도 동일한 것이 적용되지만, 이 점에 있어서 신규 노광 장치와 이전의 노광 장치 사이의 정의의 차분은 너무 작아서 실제로 문제가 되지 않는다. 수차도 패턴의 형상에 영향을 주지만, 최신의 노광 장치는 더 적은 수차를 가져, 그 기여를 무시할 수 있다. 따라서, 패턴 매칭에서는, 조명 조건을 조정하여 패턴 매칭의 목적을 달성하는 것이 보통의 실무이지만, 높은 매칭 정밀도를 취득하는 것은 용이하지 않다.
종래의 패턴 매칭 방법을 이하에 설명한다. 조명 조건, 노광량 및 디포커스량(통상은 베스트 포커스 위치)을 특정하여, 기판의 레티클 패턴의 윤곽을 산출한다. 복수의 패턴 매칭 위치에서의 계산값과 목표값 사이의 차분들의 RMS(Root Mean Square) 값 또는 최대값을 취득하고, 취득된 값을 지표값으로 설정한다. 도 3은 이 방법의 일례를 나타낸다. 목표값들, 계산값들, 및 복수의 패턴 매칭 위치는 각각 점선들, 실선들 그리고 일점 쇄선들로 지시된다.
다음으로 노광량 및 디포커스량을 그대로 하고 조명 조건을 약간 변경하여, 지표값을 취득한다. 이러한 순서를 조명 조건을 설정하기 위한 공간에서 반복하여, 지표값이 최소인 조명 조건을 취득한다.
종래의 패턴 매칭 방법은, 노광량 및 디포커스량이 변동되지 않는 한 높은 패턴 매칭 정밀도를 보장할 수 있다. 그러나, 한정된 노광량 및 디포커스량으로 노광 파라미터를 최적화하였기 때문에, 이러한 방식으로 취득된 노광 조건 아래에서는 노광량 및 디포커스량의 여유도가 불충분할 수 있다.
본 발명은, 상이한 특징을 갖는 복수의 패턴을 사용하는 노광 장치에 적합한 노광 파라미터의 값을 결정하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 또한, 노광량 및/또는 디포커스량의 변동들의 영향을 덜 받는 노광 파라미터의 값을 결정하는 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 레티클에 형성되는 복수 종류의 패턴이 노광에 의해 기판에 전사될 때 노광 파라미터의 값을 결정하는 방법이 제공되고, 상기 결정 방법은, 노광량 및 디포커스량 중 적어도 하나의 복수개의 값과, 노광 파라미터의 복수개의 값의 조합들 각각에 대하여, 투영 광학계의 물체면의 패턴을 조명하였을 때 상기 투영 광학계의 상면에 형성되는 광학상을 산출하는 단계, 상기 노광 파라미터의 복수개의 값 각각에 대하여, 상기 복수 종류의 패턴 각각의, 목표 광학상의 윤곽과 상기 산출 단계에서 산출된 광학상의 윤곽 사이의 어긋남을 산출하는 단계, 및 상기 복수 종류의 패턴 중의 상기 광학상들의 윤곽들의 어긋남들의 최대값이 최소인 노광 파라미터의 값을 상기 기판을 노광할 때의 노광 파라미터의 값으로서 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 레티클에 형성되는 복수 종류의 패턴이 노광에 의해 기판에 전사될 때 노광 파라미터의 값을 컴퓨터가 결정하게 하기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 기록 매체가 제공되고, 상기 컴퓨터 프로그램은, 노광량 및 디포커스량 중 적어도 하나의 복수개의 값과, 노광 파라미터의 복수개의 값의 조합들 각각에 대하여, 투영 광학계의 물체면의 패턴을 조명하였을 때 상기 투영 광학계의 상면에 형성되는 광학상을 산출하는 단계, 상기 노광 파라미터의 복수개의 값 각각에 대하여, 상기 복수 종류의 패턴 각각의, 목표 광학상의 윤곽과 상기 산출 단계에서 산출된 광학상의 윤곽 사이의 어긋남을 산출하는 단계, 및 상기 복수 종류의 패턴 중의 상기 광학상들의 윤곽들의 어긋남들의 최대값이 최소인 노광 파라미터의 값을 상기 기판을 노광할 때의 노광 파라미터의 값으로서 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제3 측면에 따르면, 레티클의 패턴이 노광에 의해 기판에 전사될 때 노광 파라미터의 값을 결정하는 방법이 제공되고, 상기 방법은, 노광량 및 디포커스량 중 적어도 하나의 복수개의 값과, 노광 파라미터의 복수개의 값의 조합들 각각에 대하여, 투영 광학계의 물체면의 패턴을 조명할 때 상기 투영 광학계의 상면에 형성되는 광학상을 산출하는 단계, 상기 노광 파라미터의 복수개의 값 각각에 대하여, 목표 광학상의 윤곽과 상기 산출 단계에서 산출된 광학상의 윤곽 사이의 어긋남이 허용값 이하인, 상기 노광량 및 디포커스량 중 적어도 하나의 값들의 범위를 취득하는 단계, 및 상기 노광 파라미터의 복수개의 값 각각에 대하여 취득된 상기 범위에 기초하여, 노광 파라미터의 최종값을 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제1 및 제2 측면에 따르면, 상이한 특징을 갖는 복수의 패턴을 사용하는 노광 장치에 적합한 노광 파라미터의 값을 결정할 수 있다.
본 발명의 제3 측면에 따르면, 노광량 및/또는 디포커스량의 변동들의 영향을 덜 받는 노광 파라미터의 값을 결정하는 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 추가 특징들은 첨부 도면들을 참조하는 아래의 실시예들의 설명으로부터 명확해질 것이다.
<제1 실시예>
제1 실시예에서 사용되는 노광 장치는, 도 22에 도시된 바와 같이, 광원(예를 들면, 레이저)(24), 조명계(25), 레티클(26)을 유지하는 레티클 스테이지(27), 투영 광학계(28), 및 기판(29)을 유지하는 기판 스테이지(30)를 포함한다. 레티클(26)은 투영 광학계(28)의 물체면에 배치되고, 기판(29)은 투영 광학계(28)의 상면에 배치된다.
도 2는 제1 실시예에 따른 패턴 매칭 방법을 도시하는 플로우차트이다. 본 실시예에서, 기판(29)을 노광할 때 노광 장치에 대해 설정 가능한 노광 파라미터는 조명 조건이다. 또한, 기판(29)의 노광 결과에 영향을 주는 목표 인자의 수치 표현은 노광량 및 디포커스량이다. 조명 조건, 노광량 및 디포커스량이 특정되어 있을 때, 투영 광학계(28)의 물체면에 테스트 레티클(26)이 배치되어, 테스트 레티클(26)을 조명하였을 때 기판(29)에 형성되는 테스트 패턴 윤곽(계산값)을 산출한 다. 이 공정은, 투영 광학계(28)의 상면에 형성되는, 테스트 패턴의 광학상을 취득하는 취득 공정이다. 노광 파라미터들로서는, 투영 광학계(28)의 개구수(NA) 및 수차도 사용 가능하다.
복수의 패턴 매칭 위치에서 상면에 형성될 패턴들의 목표 광학상들의 윤곽(목표값)들과 계산값들 사이의 차분들의 RMS 값 또는 최대값이 취득된다. 다음으로, 조명 조건을 그대로 하고 노광량 및 디포커스량 중 적어도 하나를 변경하여, RMS 값 또는 최대값이 허용값 이하인, 노광량 및/또는 디포커스량의 범위들을 취득한다. 이 범위는, 도 1의 해칭된 영역(hatched region)에 의해 지시된다. 이러한 예에서는, 노광량 및 디포커스량의 쌍방을 변경한다. 이 공정은, 상면에 형성될 목표 광학상의 윤곽과 취득된 광학상의 윤곽 사이의 어긋남이 허용값 이하인 인자의 값의 범위들을 산출하는 산출 공정이다.
노광량 및 디포커스량의 변화량의 범위들의 전체 면적, 이 범위에 내접하는 직사각형의 면적, 횡축 변수(abscissa variable)(최적 노광량에서의 디포커스량의 범위), 및 종축 변수(ordinate variable)(베스트 포커스 위치에서의 노광량의 범위) 중 적어도 하나를 취득하고, 취득된 값을 지표값으로 설정한다. 이 지표값을 후술하는 설명의 편의를 위해 매칭 윈도우(matching window)라고 칭한다.
조명 조건을 약간 변경하여 지표값을 취득한다. 이러한 공정에 의하여, 노광 파라미터의 복수개의 값과, 인자들의 복수개의 값의 조합들에 대하여 전술된 취득 공정이 수행된다. 노광 파라미터의 복수개의 값에 대하여 인자의 값의 범위들을 산출하는 전술된 산출 공정도 수행된다.
이러한 순서를 조명 조건을 설정하기 위한 공간에서 반복하여, 지표값이 최대로 되는 조명 조건을 취득한다. 이 공정은, 상기 인자의 값의 범위들에 기초하여 노광 장치에 설정될 노광 파라미터의 값을 결정하는 결정 공정이다. 조명 조건들의 설정에는, 유전적 알고리즘, 몬테카를로법 등을 사용할 수 있다.
다음으로 패턴 매칭 방법의 상세들이 설명된다. 패턴 매칭을 위한 패턴 정보는 예를 들면, 이러한 패턴 정보를 포함하는 GDS 형식의 도형 파일(graphic file)들로부터 취득된다. 하나의 도형 파일이 복수개의 도형 모두를 포함할 수 있다. 대안적으로, 파일당 소수의 도형을 저장함으로써, 복수의 파일이 로딩될 수 있다. 계산 시간은 계산 영역의 제곱에 비례하여 증가하기 때문에, 후자의 접근법이 더 짧은 계산 시간을 필요로 한다.
노광량은 실험에서 단위 면적당의 에너지로 표현하지만, 시뮬레이션에서는 상면에 형성되는 광학상의 강도로 표현한다. 광학상의 강도는 표준 강도가 1이라고 가정하여 규격화되고 0부터 1까지의 값들을 취한다. 소정의 값에서 슬라이스된 위치에서의 광학상의 치수가 패턴 치수로서 결정된다. 도 4는 이러한 기구를 도시한다. 이 작업을 이차원적으로 수행함으로써 기판(29)의 레티클(26)의 패턴 윤곽이 취득될 수 있다.
조명 조건을 최적화하기 위해, 최적화 결과는 노광량의 값, 즉 패턴의 각 부분의 최종 치수에 따라 변화하므로, 노광량의 값을 지정할 필요가 있다. 이 경우 패턴은 하나의 최적화 대상 패턴(optimization target pattern), 또는 라인 앤드 스페이스(L/S) 패턴과 같은 기준 패턴이다.
조명 조건을 검출하기 위해, 전체 조명 영역을 분할하고, 각 분할점에서의 강도를 변경하여 검출을 수행하는 방법(도 5)과, 윤대 조명(annular illumination)에서와 같이 조명 형상이 한정되어 있을 때, 안쪽 및 바깥쪽 코히어런스(coherence) 인자 σ와 같은 수치로 표현할 수 있는 인자들의 수치값들을 변경하여 검출을 수행하는 방법이 있다(도 6).
상기 방법에서는 기판(29)의 패턴의 윤곽을 산출하는 데 광학상을 이용하였지만, 레지스트상과 광학상은 일반적으로 상이하므로 패턴 매칭에서는 레지스트상을 산출할 필요가 있다. 물리적으로 엄밀한 계산으로부터 레지스트상을 산출하는 접근법과, 레지스트상의 측정값과 광학상의 계산값 사이의 상관으로부터 레지스트상을 산출하는 접근법 중 어느 하나를 이용하여 레지스트상이 산출될 수 있다. 전자의 접근법은 긴 계산 시간을 필요로 한다는 단점을 갖고 있으므로, 본 실시예에서는 후술하는 특징을 갖는, 고속 계산이 가능한 후자의 접근법을 사용한다.
여기에서 레지스트상의 산출 방법을 설명한다. 우선 전사 및 측정될 패턴들로서 도 7에 도시된 바와 같은, 모델들을 추출하는데 소용되는 몇 종류의 테스트 패턴을 선택한다. 테스트 패턴들은 테스트 레티클(26)에 포함된다. 단지 몇 종류의 테스트 패턴이 사용되지만, 그들은 각각 수 십∼수 백개의 선폭(line width), 간격폭(space width) 및 선끝폭(line end width)을 갖는다. 이러한 테스트 패턴의 중요점들에서 그들의 광학상으로부터 ILS(image log slope)들과 곡률들이 산출된다.
ILS들은 하기의 식으로 규정된다.
ILS = d ln(I)/dx
여기서, I는 광 강도이고, x는 위치이다.
윤곽을 작은 곡선들로 분할하는 것과, 그들을 원들의 일부들로써 피팅하는 것과, 그 원들의 반경들을 곡률들로서 결정하는 것으로써 곡률들이 산출된다. 도 8 및 도 9는 각각 ILS들 및 곡률들의 구체예들을 도시한다.
각각의 중요점들에서 기판(29)에 도포되는 감광제에 형성되는 레지스트상의 측정값과 광학상의 계산값 사이의 차분 δ는 하기의 식으로 표현된다.
δ=a*곡률+ b*ILS + c
여기서, a, b 및 c는 상수이다.
이러한 값들이 모든 평가점(evaluation point)에서 피팅되어 상수들 a, b 및 c를 결정한다. 측정값과 계산값 사이의 관계를 규정하는 이러한 관계를 구축하는 것을 보통 모델 구축(model construction)이라고 부른다. 모델이 결정되면 패턴의 임의의 위치에서, 광학상으로부터 ILS와 곡률을 산출함으로써 전술된 차분을 결정하고, 그 후, 광학상 대신에 이용되는 레지스트상의 패턴 치수가 산출된다.
예시적인 레지스트상의 계산 방식이 위에서 설명되었지만, 레지스트상의 측정값과의 상관이 산출되는 경우, 레지스트상의 패턴의 전사와 측정은 많은 시간이 걸리기 때문에, 그 조명 조건은 한정된다. 그러나, 본 실시예에서는 최적의 조명 조건을 검출하기 위하여 모델이 생성된 조명 조건 이외의 조명 조건 아래에서도 그 모델이 유효해야 한다. 이러한 필요를 만족시키기 위하여, 본 실시예에서는 모델의 생성에 있어서 하기의 기술이 개발되고 있다. 레지스트상의 측정값과 광학상의 계산값 사이의 관계가 규정되는 경우에, 광학상의 특징들을 표현하는 것으로서, 평가점 근처의 가장 밝은 위치와 가장 어두운 위치의 광 강도, 또는 그들의 비와 같은 각종 물리량이 있다. 그러나, 각종 평가의 결과, ILS와 곡률이 매우 다양한 조명 조건에 대응하는 범용 모델을 구축하는 데 사용될 수 있는 것이 판명되었다. 도 10 및 도 11에 ILS 및 곡률의 범용성(versatility)을 도시한다. 여기에서는 3개의 모델 추출 패턴에 대하여 7개의 노광 조건에서 실험을 행하고, 실험 #1의 결과에 기초하여 ILS와 곡률을 변수들로서 이용하는 모델을 구축한다는 것을 유의한다. 그 모델식에 다른 노광 파라미터들에서의 결과들이 플롯된다. 이러한 결과들에 대한 거의 모든 데이터가 ILS와 곡률에 의해 규정된 하나의 평면 내에 있어, 매우 다양한 노광 파라미터에 대하여 모델이 유효함을 나타낸다.
여기에서, 광학상의 지표로서 ILS를 이용하였지만, ILS로부터 파생된 NILS(Normalized ILS)를 사용할 수 있고, NILS는 하기의 식으로 규정된다.
NILS = CD(d ln(I)/dx)
여기서 I는 광 강도, x는 위치, 그리고 CD는 대상 치수이다.
상기 설명에서는 노광량과 디포커스량에 대한 여유도를 고려하였지만, 일반적으로는 디포커스량의 여유도가 노광량의 여유도보다 훨씬 적기 때문에, 디포커스량에 대한 여유도만을 고려하여도 된다(도 12). 물론, 노광량에 대한 여유도만을 고려하는 것도 가능하다. 이러한 여유도를 후술하는 설명의 편의를 위해 매칭 DOF라고 칭한다. 여기에서 매칭 DOF가 취득되는 예를 나타낸다.
도 13은 매칭하기 위한 테스트 패턴을 도시한다. 이러한 경우, 디바이스 패 턴 대신, L/S 패턴이 이용된다. 그러한 패턴들 6종류는, 각각의 패턴의 중심선폭들이 목표값들로 되도록 조명 조건을 최적화하는 데 사용된다. 목표값들은 도 13에 도시된 표에 기술된다. 노광 조건들은 193nm의 파장, 6%의 하프톤 마스크 및 무편광(non-polarization)을 포함하며, 윤대 조명에서 노광 파라미터의 최적의 해(optimum solution)가 취득된다. 도 14는 종래의 방법에 의해 취득된 결과를 도시한다. 도 14는 5회의 최적화 시도에 의해, 바깥쪽 σ=0.915, 안쪽 σ=0.889로 설정될 때 어긋남의 RMS 값=3.16nm만큼 높은 매칭 정밀도가 취득될 수 있음을 나타낸다. 대조적으로, 도 15는 본 실시예의 DOF를 고려한 결과를 도시한다. 도 15는 3회의 최적화 시도에 의해 바깥쪽 σ=0.68 안쪽 σ=0.637로 설정될 때, 어긋남의 RMS 값의 허용값 5nm에 대해 매칭 DOF=173nm가 취득될 수 있는 것을 나타낸다.
도 16은, 종래의 매칭 방법에 의해 취득된 결과와 본 실시예에 따른 매칭 방법에 의해 취득된 결과를 대비하여 도시한다. 도 16은, 각 디포커스량에서의 어긋남의 RMS 값을 도시한다. 도 16에서, 점선은 종래의 매칭 방법에 의해 산출된 조명 조건 아래에서 취득된 결과를 지시하며, 실선은 본 실시예에 따른 매칭 방법에 의해 산출된 조명 조건 아래에서 취득된 결과를 지시한다. 양의 디포커스 방향(positive defocus direction)과 음의 디포커스 방향(negative defocus direction)이 있지만, 매칭 정밀도는 양의 방향의 디포커스량에 기초해서만 평가된다. 어긋남의 RMS 값(deviation RMS value)의 임계값을 5nm로 가정하면, 디포커스 허용 범위가 종래 기술에서는 50nm까지인 것에 대하여, 본 실시예에서는 90nm까지이다.
즉, 종래의 매칭 방법에서는 베스트 포커스에서 매칭 정밀도가 높지만, 디포커스 시 매칭 정밀도가 급격하게 열화한다. 대조적으로, 본 실시예에 따른 매칭 방법은 베스트 포커스 위치에서의 매칭 정밀도는 떨어지지만, RMS 규격의 상한 미만인 디포커스 범위는 넓다고 하는 특징을 갖고 있다. 디바이스 패턴에 대한 실제적인 적용 시에는, 이 RMS 값의 상한은 디바이스 특성의 보상 범위 내이기 때문에, 본 실시예에 따른 매칭 방법이 디바이스 패턴을 고정밀도로 형성할 수 있어, 디바이스 제조 수율을 향상시킬 수 있다.
도 23은 광학상 및 레지스트상을 산출하여, 최적의 노광 조건들을 결정하는 시뮬레이터의 예를 나타내는 블록도이다. 시뮬레이터는, 컴퓨터가, 관련된 처리들을 실행하도록 하기 위한 컴퓨터 프로그램을 인스톨함으로써 구성될 수 있다. 프로그램은, 광학상을 취득하는 공정, 인자의 값의 범위들을 산출하는 공정 및 노광 파라미터의 값을 결정하는 공정에 각각 대응하는 취득 단계, 산출 단계 및 결정 단계를 컴퓨터가 실행하도록 하는 코드(지령)들을 포함할 수 있다. 컴퓨터는, 예를 들면, CPU, 메모리(예를 들면, DRAM 또는 하드디스크), 입력부(예를 들면, 키보드, 통신 인터페이스 또는 미디어 리더), 및 출력부(예를 들면, 디스플레이, 메모리, 또는 통신 인터페이스)를 포함한다. 컴퓨터 프로그램은, 예를 들면, 입력부를 통해 컴퓨터에 로딩되어 메모리에 소정 형식으로 기입될 수 있다. 이 시뮬레이터를 이용하여, 광학상의 측정값과 계산값 사이의 관계를 규정하는 모델을 구축하고, 구축된 모델을 이용하여 광학상을 계산에 의해 취득할 수 있다.
패턴 매칭은, 하나의 패턴에 대해서만 수행되거나 복수의 패턴에 대하여 수 행될 수 있다. 하나의 구체예에서, 메모리 디바이스의 메모리 셀, 어레이 회로 및 주변 회로로부터 복수개의 중요한 패턴이 선택된다(도 17).
도 18 및 도 19는 3개의 패턴에 대하여 본 실시예에 따른 매칭 방법을 적용한 결과를 도시한다. Δ, ○ 및 ◇ 표시들을 연결하는 선은 각각 패턴 1, 패턴 2 및 패턴 3에 대응한다. 도 18에 도시된 예에서는, 공통인 어긋남의 허용값이 3개의 패턴에 대하여 설정된다. 한편, 도 19에 도시되는 예에서는, 3개의 패턴에 대하여 개별적인 어긋남의 허용값들이 설정된다.
레티클(26)의 패턴을 투영 광학계(28)를 통하여 기판(29)에 전사하여 기판(29)을 노광하는 노광 방법에서, 본 실시예에 따른 결정 방법을 이용하여 결정된 노광 파라미터의 값이 노광 장치에 대하여 설정된다. 설정된 노광 파라미터를 갖는 노광 장치를 이용하여 기판(29)이 노광된다.
<제2 실시예>
복수의 패턴에 대하여 패턴 매칭을 수행하는 경우, 전체 패턴의 전체 평가 위치에서의 치수 오차들을 하나의 집합으로 그룹화하고, 그 집합에 기초하여 취득되는 지표값을 최적화하는 방법이 인습적으로 채용되어 왔다. 종래의 매칭 방법에 의해 모든 패턴에 대하여 취득된 최적화 해의 지표값은 소정의 패턴에만 주목하는 경우 종종 불량하다. 도 21은 이러한 상황의 일례를 도시한다. 여기에서의 매칭 오차는 어긋남의 양[nm]이다. 이러한 예에서, 전체의 어긋남의 RMS 값은 1.48nm로서, 어긋남의 허용값을 2nm로 하면 양호하다. 그러나 어레이 회로의 평가 위치 1에서의 오차는 3.5nm로서, 목표보다 훨씬 크다. 이 경우, 어레이 회로가 제대로 작동하지 않을 수 있다.
본 실시예에서, 특징이 상이한 복수의 패턴을 갖는 레티클(26)을 이용하여 기판을 노광하는 노광 장치에 대하여 적합한 노광 파라미터의 값이 결정된다. 지표값은, 어긋남의 RMS 값 또는 최대값, 매칭 윈도우, 또는 위에서 설명한 매칭 DOF일 수 있다.
본 실시예에서는, 전술된 지표를 각 패턴에 대하여 취득하고, 취득된 지표들 중 최악값(worst value)을 최적화 지표로서 결정하는 방법을 설명한다. 도 20은 이러한 방법을 도시하는 플로우차트이다. 우선, 복수의 조명 조건 및 복수의 패턴을 설정한다. 조명 조건의 설정에는, 유전적 알고리즘, 몬테카를로법 등을 사용할 수 있다. 소정의 조명 조건 아래에서, 복수의 패턴 각각에 대하여, 기판(29)의 표면의 광학상, 또는 레지스트상을 이용하여 매칭 정밀도를 산출하고, 전체 패턴 중 최악의 매칭 정밀도를 그 소정의 조명 조건을 평가하는 지표값으로 설정한다. 모든 복수의 조명 조건 아래에서 동일한 작업을 수행하여, 지표값이 최소인 조명 조건을 최적 조명 조건으로서 결정한다. 매칭 윈도우 또는 매칭 DOF를 대상으로 하는 경우에는, 지표값이 최대인 조명 조건을 최적 조명 조건으로서 결정한다.
이 방법은 어느 패턴의 매칭 정밀도가 불량한지를 판단하기 때문에, 조명 조건의 조정 방법이 명확해져, 최적해에 도달하는 것이 종래의 방법에 비교하여 용이하다. 상기와 같이 디바이스 특성을 고려한 경우, 패턴이 기능으로서 분리되어 있는 경우에는, 만연하게 전체의 밸런스를 취하는 것이 아니라, 본 실시예에 따른 방법이 선택될 수 있다.
다음으로, 전술된 노광 장치를 이용한 반도체 집적 회로 디바이스 및 액정 표시 디바이스와 같은 디바이스를 제조하는 예시적인 방법을 설명한다.
디바이스들은, 전술한 노광 방법을 이용하여, 레티클(26)에 형성되어 있는 패턴을 노광에 의해 기판(29)에 전사하는 단계, 노광된 기판(29)을 현상하는 단계 및 현상된 기판(29)을 가공하는 다른 공지의 단계들에 의하여 제조된다. 다른 공지의 단계들은, 예를 들면, 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩 및 패키징 단계들을 포함한다.
본 발명이 예시적인 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 본 발명이 개시된 예시적인 실시예들로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 이하의 청구범위의 범위는 모든 그러한 변경 및 동등한 구조들과 기능들을 포함하도록 가장 넓은 해석에 따라야 한다.
도 1은, 매칭 윈도우를 취득하는 방법을 설명하기 위한 그래프.
도 2는, 제1 실시예에 따른 패턴 매칭 방법을 도시하는 플로우차트.
도 3은, 패턴 윤곽의 계산값과 목표값을 설명하는 도면.
도 4는, 패턴 광학상의 강도 분포를 도시하는 도면.
도 5는, 각 분할점에서의 강도를 바꾼 조명 조건을 도시하는 도면.
도 6은, 윤대 조명을 도시하는 도면.
도 7은, 테스트 패턴을 도시하는 도면.
도 8은, ILS를 취득하는 방법을 설명하기 위한 그래프.
도 9는, 곡률을 취득하는 방법을 설명하는 도면.
도 10은, ILS 및 곡률이 범용 모델을 구축하는 데 사용될 수 있는 것을 도시하는 도면.
도 11은, 도 10의 사시도.
도 12는, 매칭 DOF를 취득하는 방법을 설명하기 위한 그래프.
도 13은, 매칭하기 위한 패턴을 도시하는 도면.
도 14는, 종래의 패턴 매칭의 예를 나타내는 표.
도 15는, 제1 실시예에 따른 패턴 매칭의 예를 나타내는 표.
도 16은, 종래의 패턴 매칭과 제1 실시예에 따른 패턴 매칭을 대비하여 도시하는 그래프.
도 17은, 패턴 매칭에 복수의 패턴이 사용되는 예를 나타내는 도면.
도 18은, 복수의 패턴에 제1 실시예에 따른 방법이 적용되는 예를 나타내는 그래프.
도 19는, 복수의 패턴에 제1 실시예에 따른 방법이 적용되는 다른 예를 나타내는 그래프.
도 20은, 제2 실시예에 따른 패턴 매칭 방법을 도시하는 플로우차트.
도 21은, 종래의 패턴 매칭의 예를 나타내는 표.
도 22는, 노광 장치를 도시하는 도면.
도 23은, 시뮬레이터의 구성을 도시하는 블록도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
24: 광원
25: 조명계
26: 테스트 레티클
27: 레티클 스테이지
28: 촬영 광학계
29: 기판

Claims (7)

  1. 레티클에 형성되는 복수 종류의 패턴이 노광에 의해 기판에 전사될 때 노광 파라미터의 값을 결정하는 방법으로서,
    노광량 및 디포커스량 중 적어도 하나의 복수개의 값과, 노광 파라미터의 복수개의 값의 조합들 각각에 대하여, 투영 광학계의 물체면의 패턴을 조명하였을 때 상기 투영 광학계의 상면(image plane)에 형성되는 광학상을 산출하는 단계,
    상기 노광 파라미터의 복수개의 값 각각에 대하여, 상기 복수 종류의 패턴 각각의, 목표 광학상의 윤곽과 상기 산출 단계에서 산출된 광학상의 윤곽 사이의 어긋남을 산출하는 단계, 및
    상기 복수 종류의 패턴 중의 상기 광학상들의 윤곽들의 어긋남들의 최대값이 최소인 노광 파라미터의 값을 상기 기판을 노광할 때의 노광 파라미터의 값으로서 결정하는 단계
    를 포함하는 노광 파라미터의 결정 방법.
  2. 레티클에 형성되는 복수 종류의 패턴이 노광에 의해 기판에 전사될 때 노광 파라미터의 값을 컴퓨터가 결정하게 하기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 기록 매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은,
    노광량 및 디포커스량 중 적어도 하나의 복수개의 값과, 노광 파라미터의 복 수개의 값의 조합들 각각에 대하여, 투영 광학계의 물체면의 패턴을 조명하였을 때 상기 투영 광학계의 상면에 형성되는 광학상을 산출하는 단계,
    상기 노광 파라미터의 복수개의 값 각각에 대하여, 상기 복수 종류의 패턴 각각의, 목표 광학상의 윤곽과 상기 산출 단계에서 산출된 광학상의 윤곽 사이의 어긋남을 산출하는 단계, 및
    상기 복수 종류의 패턴 중의 상기 광학상들의 윤곽들의 어긋남들의 최대값이 최소인 노광 파라미터의 값을 상기 기판을 노광할 때의 노광 파라미터의 값으로서 결정하는 단계
    를 포함하는 기록 매체.
  3. 레티클의 패턴이 노광에 의해 기판에 전사될 때 노광 파라미터의 값을 결정하는 방법으로서,
    노광량 및 디포커스량 중 적어도 하나의 복수개의 값과, 노광 파라미터의 복수개의 값의 조합들 각각에 대하여, 투영 광학계의 물체면의 패턴을 조명하였을 때 상기 투영 광학계의 상면에 형성되는 광학상을 산출하는 단계,
    상기 노광 파라미터의 복수개의 값 각각에 대하여, 목표 광학상의 윤곽과 상기 산출 단계에서 산출된 광학상의 윤곽 사이의 어긋남이 허용값 이하인, 상기 노광량 및 디포커스량 중 적어도 하나의 값들의 범위를 취득하는 단계, 및
    상기 노광 파라미터의 복수개의 값 각각에 대하여 취득된 상기 범위에 기초하여, 노광 파라미터의 최종값을 결정하는 단계
    를 포함하는 노광 파라미터의 결정 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 레티클은 복수 종류의 패턴을 포함하고,
    상기 복수 종류의 패턴은, 상기 광학상들의 윤곽들의 어긋남들에 대한 상이한 허용값들을 갖는 노광 파라미터의 결정 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 취득하는 단계에서 상기 기판에 도포된 감광제에 형성된 레지스트상과 상기 광학상 사이의 관계를 규정하는 모델을 이용하여 계산에 의해 상기 광학상으로부터 상기 레지스트상이 취득되고, 상기 취득하는 단계에서 상기 레지스트상의 윤곽이 상기 광학상의 윤곽 대신 사용되는 노광 파라미터의 결정 방법.
  6. 레티클의 패턴의 상을 투영 광학계를 통한 노광에 의해 기판에 노광하는 노광 방법으로서,
    제1항 또는 제3항에 따른 결정 방법을 이용하여 결정된 노광 파라미터의 값을 이용하여 노광 조건을 설정하는 단계, 및
    상기 설정된 노광 조건 아래에서 기판을 노광하는 단계를 포함하는 노광 방법.
  7. 디바이스 제조 방법으로서,
    제6항에 따른 노광 방법을 사용하여 기판을 노광하는 단계,
    상기 노광된 기판을 현상하는 단계, 및
    상기 현상된 기판을 가공하여 상기 디바이스를 제조하는 단계
    를 포함하는 디바이스 제조 방법.
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