KR20140059703A - 하전 입자 빔 리소그래피를 이용한 치수 균일도를 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

하전 입자 빔 리소그래피를 이용한 치수 균일도를 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

하전 입자 빔 리소그래피를 이용하여 레지스트-코팅된 레티클 상에 패턴을 형성하는 것 또는 마스크 프로세스 보정을 위한 방법이 개시되며, 여기서, 레티클은 웨이퍼 상에 패턴을 형성하기 위한 광학 리소그래피 프로세스에서 이용되기 위한 것이고, 여기서, 웨이퍼 패턴의 감도는 레티클의 레지스트 노출에서의 변화들에 대해 계산되고, 여기서, 패턴 노출 정보는 계산된 감도를 낮추도록 변형된다. 분할 또는 마스크 데이터 준비를 위한 방법이 또한 개시되고, 여기서, 하전 입자 빔 리소그래피를 이용하여 레지스트-코팅된 레티클 상에 패턴을 형성할 수 있는 패턴 노출 정보가 결정되고, 여기서, 레티클은 웨이퍼 상에 패턴을 형성하기 위한 광학 리소그래피 프로세스에서 이용되기 위한 것이고, 여기서, 웨이퍼 패턴의 감도는 레티클의 레지스트 노출에서의 변화들에 대해 계산된다.

Description

하전 입자 빔 리소그래피를 이용한 치수 균일도를 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR DIMENSIONAL UNIFORMITY USING CHARGED PARTICLE BEAM LITHOGRAPHY}
본 출원은, 발명의 명칭이 "Method and System for Dimensional Uniformity Using Charged Particle Beam Lithography"이고 2013년 3월 13일에 출원된 미국 특허 출원 일련번호 제 13/801,554호를 우선권으로 주장하고, 상기 출원은, 발명의 명칭이 "Method and System For Improving Critical Dimension Uniformity Using Shaped Beam Lithography"이고 2012년 11월 8일에 출원된 미국 가특허출원 일련번호 제 61/724,232호를 우선권으로 주장하며; 본 출원은, 발명의 명칭이 "Method and System For Dimensional Uniformity Using Charged Particle Beam Lithography"이고 2013년 3월 13일에 출원된 미국 특허 출원 일련번호 제 13/801,571호와 관련되며, 이로써 상기 출원들 모두는 모든 목적들을 위해 인용에 의해 포함된다.
집적 회로들과 같은 반도체 디바이스들의 생산 또는 제조 시에, 반도체 디바이스들을 제작하기 위해 광학 리소그래피(lithography)가 이용될 수 있다. 광학 리소그래피는, 집적 회로(I.C.)를 생성하기 위해 반도체 또는 실리콘 웨이퍼와 같은 기판에 패턴들을 전사하기 위해, 레티클(reticle)로부터 제조된 리소그래피 마스크 또는 포토마스크가 이용되는 인쇄 프로세스이다. 다른 기판들은 평판 디스플레이들, 홀로그래피 마스크들 또는 심지어 다른 레티클들을 포함할 수 있다. 종래의 광학 리소그래피는 193 nm의 파장을 갖는 광원을 이용하지만, 극자외선(EUV) 또는 X-레이 리소그래피가 또한 본 출원의 광학 리소그래피의 타입들로 간주된다. 레티클 또는 다수의 레티클들은, 집적 회로의 개별적인 층에 대응하는 회로 패턴을 포함할 수 있고, 이 패턴은, 포토레지스트 또는 레지스트로서 공지된 방사-감응 재료의 층으로 코팅된, 기판 상의 특정한 영역 상에 촬상될 수 있다. 패터닝된 층이 일단 전사되면, 층은 에칭, 이온-주입(도핑), 금속화, 산화 및 연마와 같은 다양한 다른 프로세스들을 겪을 수 있다. 이들 프로세스들은 기판의 개별적인 층을 마감하는데 이용된다. 여러 층들이 요구되면, 전체 프로세스 또는 이의 변형들이 각각의 새로운 층에 대해 반복될 것이다. 결국, 다수의 디바이스들 또는 집적 회로들의 결합이 기판 상에 존재할 것이다. 그 다음, 이들 집적 회로들은, 다이싱(dicing) 또는 쏘잉(sawing)에 의해 서로로부터 분리될 수 있고, 그 다음, 개별적인 패키지들 내에 장착될 수 있다. 더 일반적인 경우에서, 기판 상의 패턴들은, 디스플레이 픽셀들, 홀로그램들, DSA(directed self-assembly) 가드 밴드들 또는 자기 레코딩 헤드들과 같은 아티팩트들을 한정하는데 이용될 수 있다. 종래의 광학 리소그래피 기록 머신들은 통상적으로 광학 리소그래피 프로세스 동안 포토마스크 패턴을 4배(factor of four)만큼 감소시킨다. 따라서, 레티클 또는 마스크 상에 형성된 패턴들은 기판 또는 웨이퍼 상의 원하는 패턴의 크기보다 4배 더 커야한다.
집적 회로들과 같은 반도체 디바이스들의 생산 또는 제조 시에, 실리콘 웨이퍼와 같은 기판에 리소그래피 마스크 상의 패턴을 전사하기 위해 비-광학 방법들이 이용될 수 있다. 나노임프린트 리소그래피(NIL; nanoimprint lithography)가 비-광학 리소그래피 프로세스의 일례이다. 나노임프린트 리소그래피에서, 리소그래피 마스크 패턴은 표면과 리소그래피 마스크의 접촉을 통해 표현에 전사된다.
집적 회로들과 같은 반도체 디바이스들의 생산 또는 제조 시에, 반도체 디바이스들을 제작하기 위해 마스크없는 직접 기록이 또한 이용될 수 있다. 마스크없는 직접 기록은, 집적 회로를 생성하기 위해 반도체 또는 실리콘 웨이퍼와 같은 기판에 패턴들을 전사하기 위해, 하전(charged) 입자 빔 리소그래피가 이용되는 인쇄 프로세스이다. 다른 기판들은, 평판 디스플레이들, 나노-임프린팅을 위한 임프린트 마스크들 또는 심지어 레티클들을 포함할 수 있다. 층의 원하는 패턴들은 표면 상에 직접 기록되고, 이 경우, 표면은 또한 기판이다. 패터닝된 층이 일단 전사되면, 층은 에칭, 이온-주입(도핑), 금속화, 산화 및 연마와 같은 다양한 다른 프로세스들을 겪을 수 있다. 이들 프로세스들은 기판의 개별적인 층을 마감하는데 이용된다. 여러 층들이 요구되면, 전체 프로세스 또는 이의 변형들이 각각의 새로운 층에 대해 반복될 것이다. 동일한 기판을 제작하기 위해, 층들 중 일부는 광학 리소그래피를 이용하여 기록될 수 있는 한편, 다른 층들은 마스크없는 직접 기록을 이용하여 기록될 수 있다. 결국, 다수의 디바이스들 또는 집적 회로들의 결합이 기판 상에 존재할 것이다. 그 다음, 이들 집적 회로들은, 다이싱 또는 쏘잉에 의해 서로로부터 분리될 수 있고, 그 다음, 개별적인 패키지들 내에 장착될 수 있다. 더 일반적인 경우에서, 기판 상의 패턴들은, 디스플레이 픽셀들, 홀로그램들 또는 자기 레코딩 헤드들과 같은 아티팩트들을 한정하는데 이용될 수 있다.
2개의 통상적 타입들의 하전 입자 빔 리소그래피는 가변 성형 빔(VSB) 및 문자 투사(CP; character projection)이다. 이들은 모두 성형 빔 하전 입자 빔 리소그래피의 하위 카테고리들이고, 여기서, 웨이퍼의 표면 또는 레티클의 표면과 같은 레지스트-코팅된 표면을 노출시키기 위해, 정확한 전자 빔이 성형되고 조향(steer)된다. VSB에서, 이들 형상들은 단순한 형상들인데, 통상적으로, 특정한 최소 및 최대 크기들의 그리고 직교 좌표(Cartesian coordinate) 평면의 축들에 평행한 (즉, "맨하탄" 배향의) 변들을 갖는 직사각형들, 및 특정한 최소 및 최대 크기들의 45도 직각 삼각형들(즉, 이 삼각형들의 3개의 내각들이 45도, 45도 및 90도인 삼각형들)로 제한된다. 미리 결정된 위치들에서, 전자들의 선량들(doses)은 이들 단순한 형상들을 갖는 레지스트에 발사된다. 이러한 타입의 시스템에 대한 총 기록 시간은 샷(shot)들의 수에 따라 증가한다. 문자 투사(CP)에서는, 직선, 임의의 각도의 선형, 원형, 거의 원형, 환형, 거의 환형, 타원형, 거의 타원형, 부분적으로 원형, 부분적으로 거의 원형, 부분적으로 환형, 부분적으로 거의 환형, 부분적으로 거의 타원형, 또는 임의의 곡선 형상들과 같은 복잡한 형상들일 수 있고, 복잡한 형상들의 연결된 세트 또는 복잡한 형상들의 연결된 세트의 분리된 세트들의 그룹일 수 있는 다양한 문자들 또는 애퍼처들을 내부에 갖는 스텐실(stencil)이 시스템에 존재한다. 레티클 상에 더 복잡한 패턴들을 효율적으로 생성하기 위해, 전자 빔은 스텐실 상의 문자를 통해 발사될 수 있다. 이론적으로, 이러한 시스템은 VSB 시스템보다 더 빠를 수 있는데, 이는, 이 시스템이 각각의 시간 소모적인 샷을 갖는 더 복잡한 형상들을 발사할 수 있기 때문이다. 따라서, VSB 시스템에 의한 E-형상의 패턴 샷은 4개의 샷들을 갖지만, 동일한 E-형상의 패턴이 문자 투사 시스템에 의해서는 하나의 샷으로 발사될 수 있다. VSB 시스템들은 문자 투사의 특수한(단순한) 경우로서 생각될 수 있고, 여기서 문자들은 통상적으로 직사각형들 또는 45-45-90도의 삼각형들인 단지 단순한 문자들임을 주목한다. 문자를 부분적으로 노출시키는 것이 또한 가능하다. 이것은, 예를 들어, 입자 빔의 일부를 차단함으로써 행해질 수 있다. 예를 들어, 앞서 설명된 E-형상의 패턴은 F-형상의 패턴 또는 I-형상의 패턴으로서 부분적으로 노출될 수 있고, 여기서, 이 빔의 다른 부분들은 애퍼처에 의해 컷오프된다. 이것은, 다양한 크기의 직사각형들이 VSB를 이용하여 발사될 수 있는 방법과 동일한 메커니즘이다. 본 개시에서, 부분적 투사는 문자 투사 및 VSB 투사 모두를 의미하는 것으로 사용된다. 성형 빔 하전 입자 빔 리소그래피는 단일 성형 빔을 이용할 수 있거나, 또는 표면을 동시에 노출시키는 복수의 성형 빔들을 이용할 수 있고, 복수의 성형 빔들은 단일 성형 빔보다 더 높은 기록 속도를 생성한다.
나타낸 바와 같이, 리소그래피에서, 리소그래피 마스크 또는 레티클은, 기판 상에 집적될 회로 컴포넌트들에 대응하는 기하학적 패턴들을 포함한다. 레티클을 제조하는데 이용되는 패턴들은 컴퓨터-보조 설계(CAD) 소프트웨어 또는 프로그램들을 활용하여 생성될 수 있다. 패턴들의 설계 시에, CAD 프로그램은, 레티클을 생성하기 위해 미리 결정된 설계 규칙들의 세트를 따를 수 있다. 이 규칙들은, 프로세싱, 설계 및 최종-용도 제한들에 의해 설정된다. 최종-용도 제한의 일례는, 요구되는 서플라이 전압에서 충분히 동작할 수 없는 방식으로 트랜지스터의 기하구조를 정의하는 것이다. 구체적으로, 설계 규칙들은 회로 디바이스들 또는 상호접속 라인들 사이에 공간 공차를 정의할 수 있다. 설계 규칙들은, 예를 들어, 회로 디바이스들 또는 라인들이 바람직하지 않은 방식으로 서로 상호작용하지 않는 것을 보장하도록 이용된다. 예를 들어, 설계 규칙들은, 단락 회로를 초래할 수 있는 방식으로 라인들이 서로에 대해 너무 가깝게 되지 않도록 이용될 수 있다. 설계 규칙 제한들은, 다른 것들 중, 신뢰가능하게 제작될 수 있는 최소 치수(dimension)들을 반영한다. 이들 작은 치수들을 참조하는 경우, 통상적으로 임계 치수의 개념이 도입된다. 이들은, 예를 들어, 라인의 최소 폭 또는 2개의 라인들 사이의 최소 공간으로서 정의되고, 이들 치수들은 필수적 제어를 요구한다.
광학 리소그래피에 의한 집적 회로 제작에서 하나의 목표는, 레티클을 이용하여, 원래의 회로 설계를 기판 상에 재생성하는 것이다. 집적 회로 제작자들은 반도체 웨이퍼의 실제 활용공간(real estate)을 가능한 한 효율적으로 이용하려 항상 시도하고 있다. 엔지니어들은, 집적 회로들이 더 많은 회로 엘리먼트들을 포함하고 더 적은 전력을 이용하도록 허용하기 위해 회로들의 크기를 계속하여 감소시키고 있다. 집적 회로 임계 치수의 크기가 감소되고 집적 회로의 회로 밀도가 증가함에 따라, 회로 패턴 또는 물리적 설계의 임계 치수는, 종래의 광학 리소그래피에서 이용되는 노광 툴의 분해능 한계에 접근하고 있다. 회로 패턴의 임계 치수들이 더 작아지고, 노광 툴의 분해능 값에 접근함에 따라, 레지스트층 상에 현상되는 실제 회로 패턴으로의 물리적 설계의 정확한 전사는 어려워지고 있다. 광학 리소그래피 프로세스에서 이용되는 광의 파장보다 더 작은 피쳐들을 갖는 패턴들을 전사하기 위한 광학 리소그래피의 추가적 이용을 위해, 광학 근접 보정(OPC; optical proximity correction)으로서 공지된 프로세스가 개발되어 왔다. OPC는, 근접한 피쳐들을 갖는 피쳐들의 광학 회절 및 광학 상호작용과 같은 효과들에 의해 초래되는 왜곡들을 보상하기 위해, 물리적 설계를 변경한다. OPC는 레티클로 수행되는 모든 분해능 향상 기술들을 포함한다.
ILT(inverse lithography technology)는 OPC 기술의 일 타입이다. ILT는, 레티클 상에 형성될 패턴이, 실리콘 웨이퍼와 같은 기판 상에 형성되도록 기대되는 패턴으로부터 직접 컴퓨팅되는 프로세스이다. 이것은, 기판 상의 원하는 패턴을 입력으로서 이용하여, 광학 리소그래피 프로세스를 역방향으로 시뮬레이션하는 것을 포함할 수 있다. ILT-컴퓨팅된 레티클 패턴들은 순수한 곡선, 즉, 직선이 전혀 없는 것일 수 있고, 원형, 거의 원형, 환형, 거의 환형, 타원형 및/또는 거의 타원한 패턴들을 포함할 수 있다. 이러한 이상적인 ILT 곡선 패턴들은 종래의 기술들을 이용하여 레티클 상에 형성하기에 곤란하고 값비싸기 때문에, 이상적인 곡선 패턴들의 직선 근사화들 또는 직선화들이 이용될 수 있다. 그러나, 직선 근사화들은 이상적인 ILT 곡선 패턴들에 비해 정확도를 감소시킨다. 추가적으로, 이상적인 ILT 곡선 패턴들로부터 직선 근사화들이 생성되면, 이상적인 ILT 곡선 패턴들에 비해 전체 계산 시간이 증가된다. 본 개시에서, ILT, OPC, SMO(source mask optimization) 및 계산적 리소그래피는 상호교환가능하게 사용되는 용어들이다.
광학 리소그래피 또는 하전 입자 빔 리소그래피를 이용하는 것을 포함하는, 레티클 상에 패턴들을 형성하기 위해 이용되는 다수의 기술들이 존재한다. 가장 통상적으로 이용되는 시스템은 가변 성형 빔(VSB)이고, 여기서, 앞서 설명된 바와 같이, 맨하탄 직사각형들 및 45도 직각삼각형들과 같은 단순한 형상들로 전자들의 선량들이 레지스트-코팅된 레티클 표면을 노출시킨다. 종래의 마스크 기록에서, 레티클 상의 레지스트가 패턴을 등록할 방법에 대한 계산을 크게 단순화시키기 위해, 전자들의 선량들 또는 샷들은 가능한 한 중첩을 회피하도록 설계된다. 유사하게, 샷들의 세트는, 레티클 상에 형성될 패턴 영역을 완전히 커버하도록 설계된다. 본 특허 출원의 양수인에 의해 소유되고 모든 목적들을 위해 인용에 의해 통합되는 미국 특허 7,754,401호는, 기록 패턴들에 대한 의도적인 샷 중첩이 이용되는 마스크 기록 방법을 개시한다. 중첩하는 샷들이 이용되는 경우, 레티클 상의 레지스트가 등록할 패턴을 결정하기 위해, 하전 입자 빔 시뮬레이션이 이용될 수 있다. 중첩하는 샷들의 이용은, 감소된 샷 횟수로 패턴들이 기록되도록 허용할 수 있다. 미국 특허 7,754,401호는 또한 선량 조절(dose modulation)의 이용을 개시하고, 여기서, 샷들의 할당된 조사량(dosages)은 다른 샷들의 조사량에 대해 상이하다. 미국 특허 7,754,401호의 기술들을 이용하여 샷들을 결정하는 프로세스를 설명하기 위해, 모델-기반 분할(model-based fracturing)이라는 용어가 사용된다.
하전 입자 빔 리소그래피를 이용하여 레지스트-코팅된 레티클 상에 패턴을 형성하는 것 또는 마스크 프로세스 보정을 위한 방법이 개시되며, 여기서, 레티클은 웨이퍼 상에 패턴을 형성하기 위한 광학 리소그래피 프로세스에서 이용되기 위한 것이고, 여기서, 웨이퍼 패턴의 감도는 레티클의 레지스트 노출에서의 변화들에 대해 계산되고, 여기서, 패턴 노출 정보는 계산된 감도를 낮추도록 변형된다.
분할 또는 마스크 데이터 준비를 위한 방법이 또한 개시되고, 여기서, 하전 입자 빔 리소그래피를 이용하여 레지스트-코팅된 레티클 상에 패턴을 형성할 수 있는 패턴 노출 정보가 결정되고, 여기서, 레티클은 웨이퍼 상에 패턴을 형성하기 위한 광학 리소그래피 프로세스에서 이용되기 위한 것이고, 여기서, 웨이퍼 패턴의 감도는 레티클의 레지스트 노출에서의 변화들에 대해 계산된다.
도 1은 가변 성형 빔(VSB) 하전 입자 빔 시스템의 일례를 도시한다.
도 2는 다양한 크기의 VSB 샷들을 이용하여 형성되는 패턴들의 예들, 및 각각의 패턴에 대한 단면 조사량을 도시한다.
도 3은, 상이한 크기들의 마스크 피쳐들에 대해, 조사량 변화의 함수로서 마스크 임계 치수(CD) 에러의 그래프를 도시한다.
도 4는, 웨이퍼 패턴을 형성하는데 이용되는 마스크 패턴을 기록하기 위해 이용되는 하전 입자 빔 샷들의 조사량 변화에 대해 웨이퍼 CD의 감도를 계산하기 위한 예시적인 개념 흐름도를 도시한다.
도 5는 일 실시예에서 마스크 데이터 준비를 위한 방법의 개념 흐름도를 도시한다.
도 6은 일 실시예에서 마스크 프로세스 보정을 위한 방법의 개념 흐름도를 도시한다.
도 7은, 100nm 미만(sub-100 nm) 패턴과 같은 원형 패턴을 형성하기 위해 이용될 수 있는 종래의 샷들의 세트의 일례를 도시한다.
도 7b는, 본 개시의 실시예에 따른 원형 패턴을 형성하기 위해 이용될 수 있는 중첩하는 샷들의 세트의 일례를 도시한다.
도 8은, 방법들의 실시예들에서 이용되는 예시적인 컴퓨팅 하드웨어 디바이스를 도시한다.
본 개시는 리소그래피와 관련되고, 더 구체적으로는, 하전 입자 빔 리소그래피를 이용한, 레티클, 웨이퍼 또는 임의의 다른 표면일 수 있는 표현의 설계 및 제조과 관련된다.
이제, 유사한 번호들이 유사한 항목들을 지칭하는 도면들을 참조하면, 도 1은, 표면(12)을 제조하기 위해 가변 성형 빔(VSB)를 이용하는 하전 입자 빔 기록기 시스템(이 경우에는 전자 빔 기록기 시스템(10))과 같은 리소그래피 시스템의 일 실시예를 도시한다. 전자 빔 기록기 시스템(10)은, 애퍼처 플레이트(18)를 향해 전자 빔(16)을 투사하는 전자 빔 소스(14)를 갖는다. 플레이트(18)는, 전자 빔(16)이 통과하도록 허용하는, 플레이트 내에 형성된 애퍼처(20)를 갖는다. 전자 빔(16)이 애퍼처(20)를 일단 통과하면, 전자 빔(16)은 렌즈들의 시스템(미도시)에 의해 다른 직사각형 애퍼처 플레이트 또는 스텐실 마스크(24)를 향해 전자 빔(22)으로서 지향되거나 편향된다. 스텐실(24)은, 직사각형들 및 삼각형들과 같은 다양한 단순한 형상들을 한정하는 다수의 개구부들 또는 애퍼처들(26)을 그 내부에 형성한다. 스텐실(24)에 형성된 각각의 애퍼처(26)는, 실리콘 웨이퍼, 레티클 또는 다른 기판과 같은 기판(34)의 표면(12)에 패턴을 형성하는데 이용될 수 있다. 전자 빔(30)은 애퍼처들(26) 중 하나로부터 나오고, 전자기 또는 정전기 감소 렌즈(38)를 통과하며, 렌즈(38)는 애퍼처(26)로부터 나오는 패턴의 크기를 감소시킨다. 통상적으로 이용가능한 하전 입자 빔 기록기 시스템들에서, 감소 팩터는 10 내지 60이다. 감소된 전자 빔(40)은 감소 렌즈(38)로부터 나오고, 일련의 편향기들(42)에 의해 표면(12) 상에 패턴(28)으로서 지향된다. 표면(12)은, 전자 빔(40)과 반응하는 레지스트(미도시)로 코팅된다. 전자 빔(22)은 애퍼처(26)의 가변부와 중첨하도록 지향될 수 있고, 이는 패턴(28)의 크기 및 형상에 영향을 미친다. 연속적인 샷에 대해 빔(22)을 지향시키는 렌즈들 및 편향기들(42)이 재조절되고 있는 경우, 각각의 샷 이후의 기간 동안 전자 빔이 표면(12)에 도달하는 것을 방지하기 위해, 빔(16) 또는 성형 빔(22)을 편향시키도록 블랭킹 플레이트들(미도시)이 이용된다. 통상적으로, 블랭킹 플레이트들은, 전자 빔(16)이 애퍼처(20)를 조명하는 것을 방지하기 위해 전자 빔(16)을 편향시키도록 위치된다. 블랭킹 기간은 고정된 시간 길이일 수 있거나, 또는 예를 들어, 연속적인 샷의 위치에 대해 편향기(42)가 얼마나 많이 재조절되어야 하는지에 따라 변할 수 있다.
전자 빔 기록기 시스템(10)에서, 기판(34)은 이동가능한 플랫폼(32) 상에 장착된다. 플랫폼(32)은, 하전 입자 빔(40)의 최대 편향 능력 또는 필드 크기보다 큰 패턴들이 표면(12)에 일련의 서브필드들로 기록될 수 있도록 기판(34)이 재위치되도록 허용하고, 여기서, 각각의 서브필드는 빔(40)을 편향시키는 편향기(42)의 능력 내에 있다. 일 실시예에서, 기판(34)은 레티클일 수 있다. 이 실시예에서, 패턴으로 노출된 후 레티클은 다양한 제조 단계들을 겪고, 이를 통해 리소그래피 마스크 또는 포토마스크가 된다. 그 다음, 마스크는, 집적 회로를 생성하기 위해 일반적으로 크기에서 감소된 레티클 패턴(28)의 이미지를 실리콘 웨이퍼 상으로 투사하는 광학 리소그래피 머신에서 이용될 수 있다. 더 일반적으로, 마스크는 패턴(28)을 기판(미도시) 상으로 전사하는 다른 디바이스 또는 머신에서 이용된다.
다른 타입들의 하전 입자 빔 기록기들은 문자 투사 및 멀티-빔을 포함한다. 멀티-빔 기록기에서, 패턴은, 레지스트-코팅된 표면 상에 조사량을 증착하는 복수의 하전 입자 빔들에 의해 생성된다. 표면은 정적으로 유지될 수 있거나 계속적으로 느리게 이동할 수 있다. 높은 기록 속도를 달성하기 위해 많은 수천개의 빔들이 이용될 수 있다.
합리적인 정확도로 표면(12) 상에 투사될 수 있는 최소 크기 패턴은, 전자 빔 기록기 시스템(10) 및 표면(12)(통상적으로 기판(34) 상에 레지스트 코팅을 포함함)과 연관된 다양한 단거리 물리 효과들에 의해 제한된다. 이 효과들은 전방 산란(forward scattering), 쿨롱 효과 및 레지스트 확산(resist diffusion)을 포함한다. βf로도 지칭되는 빔 흐림(beam blur)은 이러한 단거리 효과들 모두를 포함하도록 사용되는 용어이다. 가장 현대식 전자 빔 기록기 시스템들은 20 nm 내지 30 nm 범위의 유효 빔 흐림 반경 또는 βf를 달성할 수 있다. 전방 산란은 총 빔 흐림의 1/4 내지 1/2을 구성할 수 있다. 현대식 전자 빔 기록기 시스템들은 빔 흐림의 구성 요소들(pieces) 각각을 감소시키기 위해 다수의 메커니즘들을 포함한다. 빔 흐림의 몇몇 성분들은 입자 빔 기록기의 교정 레벨의 함수이기 때문에, 동일한 설계의 2개의 입자 빔 기록기들의 βf는 상이할 수 있다. 레지스트들의 확산 특징들이 또한 상이할 수 있다. 샷 크기 또는 샷 선량에 기초한 βf의 변화는 시뮬레이션될 수 있고 체계적으로 처리될 수 있다. 그러나, 처리될 수 없거나 처리되지 않는 다른 효과들이 존재할 수 있고, 이들은 무작위적 변화로서 나타난다.
전자 빔 기록기 시스템과 같은 성형 빔 하전 입자 빔 기록기의 샷 조사량은 빔 소스(14)의 강도 및 각각의 샷에 대한 노출 시간의 함수이다. 통상적으로, 빔 강도는 명목상 고정되어 유지되고, 노출 시간은, 가변적 샷 조사량들을 획득하기 위해 변한다. 노출 시간은, 근접 효과 보정(PEC; proximity effect correction)으로 지칭되는 프로세스에서 후방 산란(backscatter), 포깅(fogging) 및 부하 효과들(loading effects)과 같은 다양한 장거리 효과들을 보상하기 위해 변할 수 있다. 전자 빔 기록기 시스템들은 통상적으로, 노출 패스의 모든 샷들에 영향을 미치는, 베이스 조사량(base dosage)으로 지칭되는 전체 조사량의 세팅을 허용한다. 몇몇 전자 빔 기록기 시스템은 전자 빔 기록기 시스템 자체 내에서 조사량 보상 계산들을 수행하고, 각각의 샷의 조사량이 입력 샷 리스트의 일부로서 개별적으로 할당되는 것을 허용하지 않으며, 따라서 입력 샷들은 미할당된 샷 조사량들을 갖는다. 이러한 전자 빔 기록기 시스템들에서, 모든 샷들은 묵시적으로, PEC 이전에 베이스 조사량을 갖는다. 다른 전자 빔 기록기 시스템들은 샷 단위로(on shot-by-shot basis) 명시적 조사량 할당을 허용한다. 샷 단위의 조사량 할당을 허용하는 전자 빔 기록기 시스템들에서, 이용가능한 조사량 레벨들의 수는 64 내지 4096 또는 그 초과일 수 있거나, 또는 3 내지 8개의 레벨들과 같은 비교적 소수의 이용가능한 조사량 레벨들이 존재할 수 있다.
종래에, 샷들은, 노출 패스 내에서 가능한 한 샷 중첩을 회피하면서 직사각형 샷들로 입력 패턴을 완전히 커버하도록 설계된다. 또한, 모든 샷들은 정규의 조사량을 갖도록 설계되는데, 정규의 조사량은, 장거리 효과들의 부존재 시에 비교적 큰 직사각형 샷이, 그 샷 크기와 동일한 크기인 표면 상에 패턴을 생성할 조사량이다. 몇몇 전자 빔 기록기 시스템들은 노출 패스 내에서 샷들이 중첩하는 것을 허용하지 않음으로써 이 방법을 강화한다.
예를 들어, 하전 입자 빔 리소그래피를 이용하여 표면 상에 반복된 패턴의 노출 시에, 최종적으로 제조된 표면 상에서 측정되는 각각의 패턴 인스턴스의 크기는 제조 변화들에 기인하여 약간 상이할 것이다. 크기 변화의 양은 필수적인 제조 최적화 기준이다. 현재의 마스크 마스킹에서는, 패턴 크기에서 1nm (1 시그마) 이하의 RMS(root mean square) 변화가 바람직할 수 있다. 더 많은 크기 변화는 회로 성능에서의 더 많은 변화로 전환되고, 이는 더 큰 설계 마진들이 요구되게 하여, 더 빠르고 더 낮은 전력 집적 회로들을 설계하는 것을 매우 곤란하게 한다. 이 변화는 임계 치수(CD) 변화로 지칭된다. 낮은 CD 변화가 바람직하고, 이는, 제조 변화들이, 최종적으로 제조된 표면 상에 비교적 작은 크기 변화들을 생성할 것을 나타낸다. 더 작은 스케일에서, 높은 CD 변화의 효과들은 LER(line edge roughness)로서 관측될 수 있다. LER은 약간 상이하게 제조된 라인 엣지의 각각의 부분에 의해 야기되어, 직선 엣지를 갖도록 의도된 라인에서 약간의 파형을 초래한다. CD 변화는, 다른 것들 중, 엣지 기울기(slope)로 지칭되는, 엣지 임계치에서의 조사량 커브의 기울기에 반비례(inversely related)한다. 따라서, 엣지 기울기 또는 선량 마진은 표면들의 입자 빔 기록에 대한 임계 최적화 팩터이다. 본 개시에서, 엣지 기울기 및 선량 마진은 상호교환가능하게 사용되는 용어들이다.
앞서 설명된 바와 같이, 프로세스 변화들은, 포토마스크 상의 패턴의 폭이 의도된 또는 타겟 폭과 달라지게 할 수 있다. 포토마스크 상의 패턴 폭 변화는, 광학 리소그래피 프로세스를 이용하여 포토마스크로 노출된 웨이퍼 상에 패턴 폭 변화를 초래할 것이다. 포토마스크 패턴 폭에서의 변화들에 대한 웨이퍼 패턴 폭의 감도는 마스크 엣지 에러 팩터 또는 MEEF로 지칭된다. 4x 포토마스크를 이용하는 광학 리소그래피 시스템에서, 광학 리소그래피 프로세스는 예를 들어, 포토마스크 상의 패턴 폭에서의 각각의 1 nm 에러에 대해, 웨이퍼 상의 패턴 폭은 0.25 nm만큼 변할 것을 의미하는 1의 MEEF인 웨이퍼 상으로, 4x 감소된 버전의 포토마스크 패턴을 투사한다. 2의 MEEF는, 포토마스크 패턴 폭에서의 1 nm 에러에 대해, 웨이퍼 상의 패턴 폭은 0.5 nm만큼 변할 것을 의미한다. 최소 집적 회로들 프로세스들에서, MEEF는 2보다 클 수 있다. 이 관계는,
Figure pat00001
(1)
로서 수식 형태로 표현될 수 있고, 여기서 R은 감소 팩터이고, 통상적으로 집적 회로 제작의 경우 4이다. MEEF의 유용성은 2개의 가정들에 기초한다.
· 그 상이한 마스크 형상들은 에러들에 대해 유사한 감도를 갖는다.
· 마스크 에러는 균일한 바이어스에 의해 근사화될 수 있다.
도 2는, 상이한 크기들의 사각형 VSB 샷들에 의해 형성된 4개의 예시적인 마스크 패턴들의 예들, 및 각각의 패턴의 중앙 라인을 통한 종방향(longitudinal) 조사량 프로파일의 그래프를 도시한다. 패턴(208)은 사각형 200 nm 샷이고, 패턴(206)은 사각형 100 nm 샷이고, 패턴(204)은 사각형 80 nm 샷이고, 패턴(202)은 사각형 60 nm 샷이다. 빔 흐림은 모든 샷들의 코너들을 충분히 둥글게 하여, 더 작은 샷들로 형성된 패턴들은 레지스트 상에 원형들로 등록된다. 조사량 프로파일 그래프(210)는 라인(200)을 통한 종방향 조사량 프로파일을 도시한다. 조사량 프로파일 그래프(210)의 수직축은 정규의 조사량의 프랙션(fraction)이다. 조사량 프로파일 그래프(210)는 정규의 조사량의 0.5의 레지스트 임계치(212)를 도시한다. x-좌표들 "g" 및 "h"에서 패턴(208)의 계산된 엣지 기울기는 nm 당 정규의 조사량의 1.89%이다. x-좌표들 "e" 및 "f"에서 패턴(206)의 계산된 엣지 기울기는 nm 당 정규의 조사량의 1.85%이다. x-좌표들 "c" 및 "d"에서 패턴(204)의 계산된 엣지 기울기는 nm 당 정규의 조사량의 1.75%이다. x-좌표들 "a" 및 "b"에서 패턴(202)의 계산된 엣지 기울기는 nm 당 정규의 조사량의 1.49%이다. 더 작은 패턴들(202 및 204)에 대한 더 작은 엣지 기울기는, 더 큰 패턴들(206 및 208)에 비해, 조사량에서의 주어진 변화에 대해 이들 패턴들에서 더 큰 CD 변화를 초래할 것이다.
따라서, 상기 수식 (1)은, 약 100 nm보다 더 작은 패턴들에 대한 조사량에서의 변화에 대한 웨이퍼 패턴의 감도를 예측하는데 더 이상 도움이 되지 않는다. 수식 형태로, 조사량에서의 변화와 결과적 마스크 CD 변화 사이의 관계는,
Figure pat00002
(2)
로서 표현될 수 있다.
하전 입자 빔 시뮬레이션에 있어서 수식 (2)를 이용하면, 유일한 시뮬레이션된 효과는 30 nm의 전방 산란 반경이고, 마스크 피쳐 크기와 마스크 ΔCD 사이의 관계가 유도될 수 있다. 이것은 도 3에 도시된다. 볼 수 있는 바와 같이, 마스크 패턴의 피쳐 크기가 100 nm 미만으로 내려감에 따라, 마스크 ΔCD는 주어진 조사량 변화에 대해 급격하게 증가한다.
더 일반적으로, ΔDose는, 레지스트에 의해 수용되는 실제 하전 입자 조사량에서의 변화에 의해 또는 레지스트가 패턴을 등록할 조사량 임계치에서의 변화에 의해 초래될 수 있다. 본 개시에서, 용어들 "조사량 변화" 및 "레지스트 노출" 모두는 이러한 현상 모두를 지칭한다. 레지스트 노출에서의 증가는, 실제 하전 입자 조사량에서의 증가에 의해 또는 레지스트 임계치의 감소에 의해 생성될 수 있다. 유사하게, 레지스트 노출에서의 감소는, 실제 하전 입자 조사량에서의 감소에 의해 또는 레지스트 임계치에서의 증가에 의해 생성될 수 있다.
종래의 MEEF 방법이 < 100 nm인 형상들에 대한 선량에서의 변화에 대한 웨이퍼 CD 감도를 정확하게 예측하지 못할 것이면, 레지스트 노출에서의 변화들에 대한 웨이퍼 CD 감도를 결정하기 위한 대안적인 방법들에 대한 요구가 존재한다. 본 개시에서, 레지스트 노출 변화에 대한 웨이퍼 CD 감도는 2단계 프로세스로서 간주될 수 있는 프로세스에서 계산된다.
1. 레지스트 노출에서의 변화에 대한 마스크 CD의 감도를 계산한다.
2. 마스크 CD에서의 변화에 대한 웨이퍼 CD의 감도를 계산한다.
단계 1은, 2개의 조사량들: 최소 레지스트 노출 및 최대 레지스트 노출 각각에 대한 마스크 패턴을 계산하기 위해, 예를 들어, 하전 입자 빔 시뮬레이션을 이용하여 달성될 수 있다. 단계 2는, 단계 1에서 계산된 2개의 마스크 패턴들로부터 시작하여, 예를 들어, 리소그래피 시뮬레이션을 이용하여 달성될 수 있다. 대안적으로, 레티클 패턴들은 하한의 레지스트 노출 및 상한의 레지스트 노출에서 물리적으로 노출될 수 있고, 결과적 마스크는 광학 리소그래피를 이용하여 기판 상에 패턴들을 인쇄하는데 이용되고, 그 후, 기판 패턴들의 CD가 측정될 수 있다. 2단계들의 세부사항들은 아래에서 설명될 것이다.
앞서 하전 입자 빔 시뮬레이션으로 지칭되고, 더 통상적으로는 E-빔 시뮬레이션으로 지칭되는 단계 1의 계산은, 마스크 프로세스 시뮬레이션 단계로서 더 정확하게 설명될 수 있다. 하전 입자 빔 시뮬레이션은, 전방 산란, 후방 산란, 레지스트 확산, 레지스트 하전, 쿨롱 효과 및 포깅과 같은 하전 입자 빔 노출 프로세스 자체와 연관된 효과들 뿐만 아니라, 예를 들어 로딩(loading)을 포함하는, 현상, 베이크(bake) 및 에칭 에포츠(etch efforts)와 같은 비노출 효과들을 고려해야 한다. 유사하게, 단계 2는, 더 통상적으로는 리소그래피 시뮬레이션 또는 리소 시뮬레이션으로 지칭되지만, 웨이퍼 프로세스 시뮬레이션 단계로서 설명될 수 있다.
도 4의 개념 흐름도는, 성형 빔 하전 입자 빔 기록기를 이용하는 경우, 레지스트 노출에서의 변화에 대한 웨이퍼 CD 감도를 계산하기 위한 예시적인 방법(400)을 도시한다. 프로세스에 대한 주 입력은 샷 리스트(402)이다. 추가적인 입력들은, 레지스트 노출 정보 "A"(430), 레지스트 노출 정보 "B"(432) 및 웨이퍼 프로세스 정보(416)이다. 레지스트 노출 정보(430 및 432)는 레지스트 임계치 정보를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 레지스트 노출 정보(430 및 432)는 또한 하전 입자 빔 조사량 정보를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 샷 리스트(402)는 하전 입자 빔 조사량 정보를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 샷 리스트(402)는, 실제 하전 입자 빔 조사량을 결정하기 위해 레지스트 노출 정보(430 및 432)의 베이스 조사량 정보와 결합되는 하전 입자 빔 조사량 정보를 포함할 수 있다. 단계(408)에서, 샷 리스트(402)는 레지스트 노출 정보 "A"(430)를 이용하여 시뮬레이션된다. 시뮬레이션을 위해 하전 입자 빔 시뮬레이션이 이용된다. 시뮬레이션 단계(408)는 시뮬레이션된 마스크 패턴들(410)을 생성한다. 단계(412)에서, 리소그래피 시뮬레이션은, 시뮬레이션된 웨이퍼 패턴들(414)을 생성하기 위해 웨이퍼 프로세스 정보(416)를 이용하여 시뮬레이션 마스크 패턴들(410)에 대해 수행된다. 유사한 단계들이 레지스트 노출 정보 "B"(432)에 대해 수행된다. 하전 입자 빔 시뮬레이션(418)은 레지스트 노출 정보 "B"(432)를 이용하여 샷 리스트(402)에 대해 수행된다. 하전 입자 빔 시뮬레이션(418)은 시뮬레이션된 마스크 패턴들(420)을 생성한다. 단계(422)에서, 리소그래피 시뮬레이션은, 시뮬레이션된 웨이퍼 패턴들(424)을 생성하기 위해 웨이퍼 프로세스 정보(416)를 이용하여, 시뮬레이션된 마스크 패턴들(420)에 대해 수행된다. 마지막으로, 단계(426)에서, 웨이퍼 패턴들의 ΔCD(428)를 계산하기 위해, 시뮬레이션된 웨이퍼 패턴들(414)은 시뮬레이션된 웨이퍼 패턴들(424)과 비교된다. ΔCD(428)는 레지스트 노출 정보 "A"(430)로부터 레지스트 노출 정보 "B"(432)로의 조사량에서의 변화에 의한 웨이퍼 CD에서의 변화이다. CD 비교 단계(426)는 웨이퍼 패턴들의 많은 위치들에서 웨이퍼 패턴 CD들을 비교할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, ΔCD(428)는 레지스트 노출 정보(430)와 레지스트 노출 정보(432) 사이의 차로 나눠질 수 있어서, 레지스트 노출에서의 단위 변화 당 ΔCD가 획득된다.
다른 실시예들에서, 멀티-빔 하전 입자 빔 기록기를 이용하는 경우, 방법(400)에 대한 입력은 멀티-빔 하전 입자 빔 기록기에 대한 패턴 노출 정보일 것이다.
마스크 기록 조사량에 대한 웨이퍼 감도가 너무 높은 것으로 발견되는, 시뮬레이션된 웨이퍼 패턴의 이러한 영역들에서, 이러한 문제 영역들에서 웨이퍼 감도를 감소시키기 위한 방법이 요구된다. 일반적으로, 원하는 것보다 더 큰 웨이퍼 패턴 ΔCD는 비교적 큰 마스크 패턴 ΔCD의 결과이기 때문에, 레지스트 노출에서의 변화에 대한 마스크 패턴 감도는 낮아져야 한다. 앞선 수식 (2)는, 문제 영역에서의 패턴 또는 패턴들의 둘레에서 엣지 기울기를 증가시킴으로써, 이것이 달성될 수 있음을 나타낸다. 엣지 기울기를 증가시키는 하나의 방법은, 예를 들어, 성형 빔 하전 입자 빔 리소그래피가 이용되면 모든 샷들의 조사량을 증가시킴으로써, 전체 노출된 패턴의 조사량을 증가시키는 것이다. 이 방법은, 기록 시간을 증가시키고 또한 후방 산란을 증가시켜 모든 패턴들의 엣지 기울기를 낮추는 단점들을 갖는다. 따라서, 문제 형상들의 둘레 주위와 같이 필요한 위치에서만 조사량을 추가하는 것이 최상이다. 그러나, 도 2는, 형상의 둘레 주위에서 작은 또는 협소한 샷들을 이용하는 것이, 레지스트 노출에서의 변화에 대한 형상의 CD의 감도를 증가시키는 경향이 있을 것임을 나타낸다. 따라서, 대안은, 형상의 둘레 근처에서 조사량을 증가시키기 위해 중첩하는 샷들을 생성하는 것이다.
도 7a 및 도 7b는, ILT OPC에 의해 생성될 수 있는 것과 같은 원형 패턴을 형성하기 위해 이용될 수 있는 VSB 샷들의 2개의 구성들의 예들을 도시한다. 도 7a는 종래의 비중첩 샷들의 세트(702)의 예를 도시한다. 샷들의 세트(702)는 7개의 샷들로 이루어진다. 패턴(704)은, 샷들의 세트(702)가 레티클 또는 마스크 상에서 형성할 수 있는 패턴을 도시한다. 이 예에서, 패턴(704)은 직경이 100 nm 미만이다. 하전 입자 빔 시뮬레이션은, 패턴(704)이 그 둘레의 부분들을 따라 낮은 엣지 기울기(706)의 영역들을 가짐을 나타낸다. 이 영역들에서, 패턴(704)의 둘레는 레지스트 노출에서의 변화들에 너무 민감하다. 도 7b는, 본 개시의 일 실시예에 따라 결정된 샷들의 다른 세트(712)의 예를 도시한다. 샷들의 세트(712)는 6개의 중첩하는 샷들로 이루어진다. 노출 패스 내에서 샷 중첩을 허용함으로써, 샷들의 세트(712)는 샷들의 세트(702)에서와 같이 다수의 협소한 샷들을 이용하지 않는다. 레지스트 노출 변화들에 더 민감한 협소한 샷들을 회피함으로써, 샷들의 세트(712)는, 낮은 엣지 기울기의 영역들을 갖지 않는 원형 패턴(714)을 형성한다.
도 5는, 본 개시의 다른 실시예에 따라, 광학 리소그래피를 이용하여 실리콘 웨이퍼와 같은 기판들 상에 패턴들을 형성하기 위한 개념 흐름도(500)이다. 제 1 단계(502)에서, 집적 회로의 물리적 설계와 같은 물리적 설계가 생성된다. 이것은, 집적 회로의 물리적 설계와 같은 물리적 설계에서 발견되도록 요구되는 로직 게이트들, 트랜지스터들, 금속층들 및 다른 항목들을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 다음으로, 단계(504)에서, 마스크 설계(506)를 생성하기 위해, 물리적 설계의 패턴들 상에 또는 물리적 설계의 패턴들의 일부 상에서 광학 근접 보정(OPC; optical proximity correction)이 행해진다. OPC는, 근접한 피쳐들을 갖는 피쳐들의 광학 상호작용 및 광학 회절과 같은 효과들에 의해 야기되는 왜곡들을 보상하기 위해 물리적 설계를 변경한다. 몇몇 실시예들에서, OPC 단계(504)는 ILT를 포함할 수 있다. 단계(508)에서, 샷 리스트(516)를 생성하기 위해, 마스크 설계(506)는 성형 빔 하전 입자 빔 시스템을 위한 하전 입자 빔 샷들의 세트로 분할된다. 몇몇 실시예들에서, 샷들은 VSB 샷들일 것이다. 다른 실시예들에서, 샷들은, CP 샷들 또는 VSB와 CP 샷들의 조합일 것이다. 샷 리스트(516)는 단일 노출 패스에 대한 또는 다수의 노출 패스들에 대한 샷들을 포함할 수 있다. MDP 샷 생성 단계(508)는, 생성되고 있는 샷들을 이용하여, 레지스트 노출에서의 변화들에 대한 웨이퍼 패턴들에 대한 치수들의 감도를 계산하는 것을 포함할 수 있고, 감도 계산들은 단계(512)로서 도시되고, 여기서, 웨이퍼 패턴들은 아래의 단계(526)에서 형성될 것이다. 일 실시예에서, 흐름도(400; 도 4)에서 도시된 방법이 단계(512)를 위해 이용될 수 있다. MDP 단계(508)는 모델-기반 분할 기술들을 이용하는 것을 포함할 수 있다. MDP 단계(508)는, 패턴들의 내부에서 보다는 하나 또는 그 초과의 패턴들의 둘레에서 더 높은 조사량을 생성하는 샷 구성을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 샷들은, 미리 결정된 한계 아래인, 레지스트 노출 변화에 대한 웨이퍼 패턴 감도를 생성하도록 생성될 것이다.
샷 리스트(516)는 근접 효과 보정(PEC; proximity effect correction) 개선 단계(518)에 의해 판독될 수 있고, PEC 개선 단계에서, 샷 조사량들은 후방 산란, 포깅 및 부하 효과들을 처리하도록 조절되어, 조절된 조사량들을 갖는 최종 샷 리스트(520)가 생성된다. 조절된 조사량들을 갖는 최종 샷 리스트(520)는 마스크 기록 단계(522)에서 표면을 생성하는데 이용되고, 마스크 기록 단계(522)는 전자 빔 기록기 시스템과 같은 하전 입자 빔 기록기를 이용한다. 이용되고 있는 하전 입자 빔 기록기의 타입에 따라, PEC 개선(518)은 하전 입자 빔 기록기에 의해 수행될 수 있다. 마스크 기록 단계(522)는 단일 노출 패스 또는 다수의 노출 패스들을 포함할 수 있다. 전자 빔 기록기 시스템은, 표면 상의 패턴들을 포함하는 마스크 이미지(524)를 형성하기 위해 스텐실을 통해 표면 상에 전자들의 빔을 투사한다. 그 다음, 레티클과 같은 완료된 표면은 단계(526)에 도시된 광학 리소그래피 머신에서 이용될 수 있다. 마지막으로, 단계(528)에서, 실리콘 웨이퍼와 같은 기판 상의 이미지가 생성된다.
도 6은, 이전에 생성된 샷 리스트로부터 시작하여 웨이퍼와 같은 기판 상에 패턴을 형성하고 마스크 프로세스 보정을 수행하기 위한 예시적인 개념 흐름도(600)이다. 흐름(600)은 원래의 샷 리스트(604)로 시작하고, 원래의 샷 리스트(604)는 하나의 노출 패스 또는 다수의 노출 패스들에 대한 샷들을 포함할 수 있다. 단계(606)에서, 마스크 기록에서 이용되는 레지스트 노출에서의 변화에 대한 웨이퍼 패턴 치수들의 감도가 계산된다. 일 실시예에서, 개념 흐름도(400; 도 4)에서 도시된 방법이 단계(606)를 위해 이용될 수 있다. 다른 실시예에서, 단계(606)는 또한, 웨이퍼 상에서 더 높은 레벨의 치수 균일도가 요구되는 설계 영역들에 대한 정보(602)를 입력으로서 이용한다. 단계(606)에서, 원래의 샷 리스트(604)에 의해 생성될 마스크 패턴이 웨이퍼 상에 과도한 감도의 패턴 영역들을 생성할 것으로 결정되면, 샷들은 단계(610)에서 변형된다. 몇몇 실시예들에서, 샷 변형(610)은, 웨이퍼 패턴에서 높은 감도의 영역들을 형성하는 마스크 패턴들을 형성하는 샷들의 조사량을 증가시키는 것을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 샷 변형(610)은, 웨이퍼 패턴에서 높은 감도의 영역들을 형성하는 마스크 패턴들의 둘레 주위에서만 조사량을 증가시키는 것을 포함할 수 있다. 샷 변형(610)은 노출 패스 내에서 중첩하는 샷들을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 샷 변형(610)은 변형된 샷 리스트(612)를 생성한다. 몇몇 실시예들에서, 변형된 샷 리스트(612)를 이용하는 웨이퍼 감도는 단계(606)의 제 2 패스에서 재계산될 수 있다. 재계산이 수행되고 웨이퍼 패턴의 민감한 부분들이 여전히 발견되면, 단계(610)의 제 2 패스에서 추가적인 샷 변형이 수행되어 추가적으로 변형된 샷 리스트(612)를 생성할 수 있다.
근접 효과 보정(PEC; proximity effect correction) 개선 단계(614)에서, 샷 조사량들은 후방 산란, 로딩 및 포깅 효과들을 처리하도록 조정되어 최종 샷 리스트(616)가 생성될 수 있다. 최종 샷 리스트(616)는 마스크 기록 단계(618)에서 표면을 생성하는데 이용되고, 마스크 기록 단계(618)는 전자 빔 기록기 시스템과 같은 하전 입자 빔 기록기를 이용한다. 이용되고 있는 하전 입자 빔 기록기의 타입에 따라, PEC 개선(614)은 하전 입자 빔 기록기에 의해 수행될 수 있다. 마스크 기록 단계(618)는 단일 노출 패스 또는 다수의 노출 패스들을 포함할 수 있다. 전자 빔 기록기 시스템은, 표면 상에 패턴들을 포함하는 마스크 이미지(620)를 형성하기 위해 스텐실을 통해 표면 상에 전자들의 빔을 투사한다. 그 다음, 추가적인 프로세싱 단계들 이후, 완료된 표면은 단계(622)에서 도시된 광학 리소그래피 머신에서 이용될 수 있어서, 실리콘 웨이퍼(624)와 같은 기판 상에 이미지가 생성된다.
레지스트 노출 변화 이외에, 마스크 패턴들 및 후속적으로 노출된 웨이퍼 패턴들의 CD에 악영향을 미칠 수 있는 다른 팩터들이 존재한다. 예를 들어, 샷 배치에서의 변화 및 VSB 샷 크기에서의 변화는 CD에 악영향을 미칠 수 있는 다른 팩터들이다. 결합된 변화들의 효과들을 결정하기 위해, 개별적인 샷들에 무작위적 위치, 크기 및 조사량 에러들이 도입되는 몬테카를로(Monte Carlo) 시뮬레이션들이 행해질 수 있다. 이 시뮬레이션들은, 미리 결정된 한계 미만의 치수 감도를 갖는 웨이퍼 패턴들을 생성하도록 샷 리스트들을 생성 및 변형하기 위해 본 명세서에서 기술되는 실시예들이, 샷 위치 및 샷 크기의 변화들이 이 시뮬레이션들에 포함되는 경우에도, 실제로 유사한 치수 감도들을 생성하는 것을 나타낸다.
본 개시에서 설명되거나 참조되는 계산들은 다양한 방법들로 달성될 수 있다. 일반적으로, 계산들은 프로세스-중(in-process), 프로세스-전(pre-process) 또는 프로세스-후(post-process) 방법들에 의해 달성될 수 있다. 프로세스-중 계산은, 계산의 결과들이 요구되는 시간에 계산을 수행하는 것을 수반한다. 프로세스-전 계산은, 미리 계산하는 것 및 그 후 후속 프로세싱 단계 동안의 추후 리트리벌(retrieval)을 위해 결과들을 저장하는 것을 수반하고, 특히, 여러 회 반복될 수 있는 계산들에 대한 프로세싱 성능을 개선시킬 수 있다. 계산들은 또한 프로세싱 단계들로부터 지연될 수 있고, 그 다음, 추후에 프로세싱-후 단계에서 행해질 수 있다. 프로세싱-전 계산의 일례는, 주어진 상황에 대해 최소 마스크 또는 웨이퍼 CD 변화를 생성할 샷 구성을 미리 계산하고, 이 샷 구성에 대한 정보를 표에 저장하는 것이다. 프로세스-전 계산의 다른 예는, 주어진 입력 패턴 또는 입력 패턴 특징들과 연관된 하나 또는 그 초과의 샷들에 대한 조사량 패턴 정보의 사전 계산인 샷 그룹이다. 샷 그룹 및 연관된 입력 패턴은 미리 계산된 샷 그룹들의 라이브러리에 저장될 수 있어서, 샷 그룹을 포함하는 샷들의 세트는 입력 패턴의 추가적인 인스턴스들에 대해 패턴 재계산없이 신속하게 생성될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 사전-계산은, 샷 그룹이 레티클 상에 생성할 조사량 패턴의 시뮬레이션을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 샷 그룹은, 예를 들어, 지능형 오류 제거 기술들(correct-by-construction techniques)에 의해 시뮬레이션 없이 결정될 수 있다. 다른 실시예들에서, 사전-계산은 레지스트 노출에서의 변화에 대한 웨이퍼 또는 마스크 치수들의 계산을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 미리 계산된 샷 그룹들은, 샷들의 리스트의 형태로 샷 그룹 라이브러리에 저장될 수 있다. 다른 실시예들에서, 미리 계산된 샷 그룹들은, 특정한 타입 또는 타입들의 입력 패턴들에 대한 샷들을 생성할 수 있는 컴퓨터 코드의 형태로 저장될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 복수의 미리 계산된 샷 그룹들이 표의 형태로 저장될 수 있고, 여기서, 표의 엔트리들은 패턴 폭과 같은 입력 패턴 특징들 또는 다양한 입력 패턴들에 대응하고, 여기서, 각각의 테이블 엔트리는 샷 그룹 내의 샷들의 리스트, 또는 샷들의 적절한 세트를 어떻게 생성할지에 대한 정보를 제공한다. 추가적으로, 상이한 샷 그룹들이 샷 그룹 라이브러리에 상이한 형태들로 저장될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 주어진 샷 그룹이 생성할 수 있는 조사량 패턴이 또한 샷 그룹 라이브러리에 저장될 수 있다. 일 실시예에서, 조사량 패턴은 글리프(glyph)로 지칭되는 2차원(X 및 Y) 조사량 맵으로서 저장될 수 있다.
본 개시에서 설명되는 분할, 마스크 데이터 준비, 샷 리스트 변형 및 패턴 형성 흐름들은, 적절한 컴퓨터 소프트웨어를 계산 디바이스들로서 갖는 범용 컴퓨터들을 이용하여 구현될 수 있다. 요구되는 대량의 계산들에 기인하여, 다수의 컴퓨터들 또는 프로세서 코어들이 또한 병렬로 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 병렬 프로세싱을 지원하기 위해, 흐름 내의 하나 또는 그 초과의 계산-집약적 단계들에 대해, 계산들은 복수의 2차원 기하학적 영역들로 세분화될 수 있다. 다른 실시예에서, 범용 컴퓨터들 또는 프로세서 코어들을 이용하기 보다는, 더 빠른 속도로 하나 또는 그 초과의 단계들의 계산들을 수행하기 위해, 단독으로 또는 다수로 이용되는 특수 목적 하드웨어 디바이스가 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 특수 목적 하드웨어 디바이스는 그래픽스 프로세싱 유닛(GPU)일 수 있다. 다른 실시예에서, 본 개시에서 설명되는 최적화 및 시뮬레이션 프로세스들은, 샷들의 총 수 또는 하전 입자 빔 기록 시간 전체, 또는 몇몇 다른 파라미터를 최소화하기 위해, 가능한 솔루션들의 개정 및 재계산의 반복적 프로세스들을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 어떠한 샷 변형들도 요구되지 않도록, 샷들의 초기 세트는 지능형 오류 제거 기술들에서 결정될 수 있다.
도 8은, 본 개시에서 설명되는 계산들을 수행하는데 이용될 수 있는 컴퓨팅 하드웨어 디바이스(800)의 일례를 도시한다. 컴퓨팅 하드웨어 디바이스(800)는, 부착된 메인 메모리(804)를 갖는 중앙 프로세싱 유닛(CPU)(802)을 포함한다. CPU는, 예를 들어, 8개의 프로세싱 코어들을 포함하여, 멀티-스레딩되는(multi-threaded) 컴퓨터 소프트웨어의 임의의 부분들의 성능을 향상시킬 수 있다. 메인 메모리(804)의 크기는, 예를 들어, 64 G-bytes일 수 있다. CPU(802)는 PCIe(Peripheral Component Interconnect Express) 버스(820)에 접속된다. 그래픽스 프로세싱 유닛(GPU)(814)은 또한 PCIe 버스에 접속된다. 컴퓨팅 하드웨어 디바이스(800)에서, GPU(814)는 그 명칭에도 불구하고, 그래픽스 출력 디바이스에 접속되지 않을 수 있다. 오히려, GPU(814)는 순수하게 고속 병렬 계산 엔진으로 이용될 수 있다. 적절한 GPU 인터페이스 소프트웨어의 이용에 의해, 컴퓨팅 소프트웨어는, 모든 계산들에 대해 CPU(802)를 이용하는 것에 비해, 계산들의 일부에 대해 GPU를 이용함으로써 상당히 더 높은 성능을 획득할 수 있다. CPU(802)는 PCIe 버스(802)를 통해 GPU(814)와 통신한다. 다른 실시예들(미도시)에서, GPU(814)는 PCIe 버스에 접속되기 보다는 CPU(802)와 통합될 수 있다. 디스크 제어기(808)는 또한, 예를 들어, 디스크 제어기(808)에 접속된 2개의 디스크들(810)에 의해 PCIe 버스에 부착된다. 마지막으로, 로컬 영역 네트워크(LAN) 제어기(812)는 PCIe 버스에 부착되고, 다른 컴퓨터들에 대한 기가비트 이더넷(GbE) 접속을 제공한다. 몇몇 실시예들에서, 컴퓨터 소프트웨어 및/또는 설계 데이터는 디스크들(810) 상에 저장된다. 다른 실시예들에서, 컴퓨터 프로그램들 또는 설계 데이터 중 하나, 또는 컴퓨터 프로그램들 또는 설계 데이터 둘 모두는 GbE 이더넷을 이용하여 다른 컴퓨터들 또는 파일 서빙 하드웨어로부터 액세스될 수 있다.
명세서는 특정 실시예들에 대해 상세히 설명되었을지라도, 당해 기술에서 통상의 기술자들은 상술한 것을 이해하면, 이 실시예들에 대한 변경들, 변형들, 및 등가물들을 용이하게 인식할 수 있다는 점이 이해될 것이다. 분할, 마스크 데이터 준비, 샷 리스트 변형 및 광학 근접 보정을 위한 본 방법들에 대한 이러한 및 다른 수정들 및 변형들은 본 발명 대상의 사상 및 범위로부터 벗어나는 것 없이 당해 기술에서 통상의 기술자들에 의해 실시될 수 있으며, 이는 특히 첨부된 청구항들에 설명되어 있다. 더욱이, 당해 기술에서 통상의 기술자들은 상술한 설명이 단지 예에 의한 것이고, 제한될 의도가 없는 것을 이해할 것이다. 단계들은 본 발명의 범위로부터 벗어나는 것 없이 본 명세서의 단계들에 추가되거나, 본 명세서의 단계들로부터 제거되거나, 수정될 수 있다. 일반적으로, 제공되는 임의의 순서도들은 기능을 달성하는 기본 동작들의 하나의 가능한 시퀀스를 표시하도록 단지 의도되고, 다수의 변형들이 가능하다. 따라서, 본 발명 대상은 첨부된 청구항들 및 그의 등가물들 범위 내에 있는 그러한 수정들 및 변형들을 커버하도록 의도된다.

Claims (26)

  1. 분할(fracturing) 또는 마스크 데이터 준비를 위한 방법으로서,
    하전 입자 빔 기록기로 레지스트-코딩된 레티클(reticle) 상에 레티클 패턴을 형성할 수 있는 패턴 노출 정보를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 레티클은 광학 리소그래피(lithography)를 이용하여 기판 상에 웨이퍼 패턴을 형성하는데 이용하기 위한 것이고,
    상기 결정하는 단계는, 상기 레티클의 레지스트 노출에서의 변화들에 대한 상기 웨이퍼 패턴의 감도를 계산하는 단계를 포함하고, 상기 결정하는 단계는 컴퓨팅 하드웨어 디바이스를 이용하여 수행되는,
    분할 또는 마스크 데이터 준비를 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레지스트 노출에서의 변화는 상기 레지스트의 임계치에서의 변화를 포함하는, 분할 또는 마스크 데이터 준비를 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 레지스트 노출에서의 변화는 상기 레지스트에 전달되는 하전 입자 조사량에서의 변화를 포함하는, 분할 또는 마스크 데이터 준비를 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하전 입자 빔 기록기는 성형 빔 하전 입자 빔 기록기이고, 상기 패턴 노출 정보는 상기 성형 빔 하전 입자 빔 기록기에 대한 복수의 샷(shot)들을 포함하는, 분할 또는 마스크 데이터 준비를 위한 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 샷들의 각각의 샷의 샷 조사량은, 근접 효과 보정(PEC)이 행해지기 전에 특정되지 않는, 분할 또는 마스크 데이터 준비를 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하전 입자 빔 기록기는 멀티-빔 하전 입자 빔 시스템이고, 상기 패턴 노출 정보는 상기 멀티-빔 하전 입자 빔 노출 시스템에 대한 노출 명령들을 포함하는, 분할 또는 마스크 데이터 준비를 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 패턴의 감도를 계산하는 단계는, 상기 레지스트 노출에서의 주어진 변화에 대해 상기 레티클 패턴 상의 피쳐의 치수에서의 변화를 계산하는 단계를 포함하는, 분할 또는 마스크 데이터 준비를 위한 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 레지스트 노출에서의 주어진 변화에 대해 상기 레티클 패턴 상의 피쳐의 치수에서의 변화를 계산하는 단계는 하전 입자 빔 시뮬레이션을 포함하는, 분할 또는 마스크 데이터 준비를 위한 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 하전 입자 빔 시뮬레이션은, 전방 산란(forward scattering), 후방 산란(backward scattering), 레지스트 확산(resist diffusion), 쿨롱 효과, 에칭, 포깅(fogging), 로딩(loading) 및 레지스트 하전으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나를 포함하는, 분할 또는 마스크 데이터 준비를 위한 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 패턴의 감도를 계산하는 단계는, 상기 레티클 패턴 상의 피쳐의 치수에서의 주어진 변화에 대해 상기 웨이퍼 패턴 상의 피쳐의 치수에서의 변화를 계산하는 단계를 포함하는, 분할 또는 마스크 데이터 준비를 위한 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 레티클 패턴 상의 피쳐의 치수에서의 주어진 변화에 대해 상기 웨이퍼 패턴의 감도를 계산하는 단계는 리소그래피 시뮬레이션을 포함하는, 분할 또는 마스크 데이터 준비를 위한 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴 노출 정보는, 계산된 감도가 최적화되도록 결정되는, 분할 또는 마스크 데이터 준비를 위한 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 결정은, 상기 계산된 감도가 미리 결정된 한계 미만이 되도록, 상기 레티클 패턴의 둘레 근처의 레티클에, 정규의 조사량보다 더 높은 조사량을 제공하는 것을 포함하는, 분할 또는 마스크 데이터 준비를 위한 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 한계는, nm 당 정규의 조사량의 1.49% 내지 nm 당 정규의 조사량의 1.75%의 범위 내인, 분할 또는 마스크 데이터 준비를 위한 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 패턴 노출 정보는 성형 빔 하전 입자 입 기록기에 대한 복수의 샷들을 포함하고, 상기 정규의 조사량보다 더 높은 레티클 조사량은 중첩하는 샷들을 이용하여 제공되는, 분할 또는 마스크 데이터 준비를 위한 방법.
  16. 마스크 프로세스 보정(MPC) 또는 레지스트-코팅된 레티클 상에 레티클 패턴의 형성을 위한 방법으로서,
    하전 입자 빔 기록기에 대한 패턴 노출 정보를 입력하는 단계 ―상기 패턴 노출 정보는, 광학 리소그래피를 이용하여 기판 상에 웨이퍼 패턴을 형성하기 위해 이용될 레티클 상에 레티클 패턴을 형성할 수 있음―;
    상기 레티클에 대한 레지스트 노출 정보를 입력하는 단계;
    상기 레티클의 레지스트 노출에서의 변화들에 대한 상기 웨이퍼 패턴의 감도를 계산하는 단계 ―상기 계산하는 단계는 컴퓨팅 하드웨어 디바이스를 이용하여 수행됨―; 및
    계산된 감도를 감소시키기 위해 상기 패턴 노출 정보를 변형시키는 단계를 포함하는,
    마스크 프로세스 보정(MPC) 또는 레지스트-코팅된 레티클 상에 레티클 패턴의 형성을 위한 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 레지스트 노출에서의 변화는 상기 레지스트의 임계치에서의 변화를 포함하는, 마스크 프로세스 보정(MPC) 또는 레지스트-코팅된 레티클 상에 레티클 패턴의 형성을 위한 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 레지스트 노출에서의 변화는 상기 레지스트에 전달되는 하전 입자 조사량에서의 변화를 포함하는, 마스크 프로세스 보정(MPC) 또는 레지스트-코팅된 레티클 상에 레티클 패턴의 형성을 위한 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 하전 입자 빔 기록기는 성형 빔 하전 입자 빔 기록기이고, 상기 하전 입자 빔 노출 정보는 상기 성형 빔 하전 입자 빔 기록기에 대한 복수의 샷(shot)들을 포함하는, 마스크 프로세스 보정(MPC) 또는 레지스트-코팅된 레티클 상에 레티클 패턴의 형성을 위한 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 변형시키는 단계는, 상기 샷들의 세트 내의 다른 샷과 중첩하는 샷을 생성하는 단계를 포함하는, 마스크 프로세스 보정(MPC) 또는 레지스트-코팅된 레티클 상에 레티클 패턴의 형성을 위한 방법.
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 하전 입자 빔 기록기는 멀티-빔 하전 입자 빔 시스템이고, 상기 하전 입자 빔 노출 정보는 상기 멀티-빔 하전 입자 빔 노출 시스템에 대한 노출 명령들을 포함하는, 마스크 프로세스 보정(MPC) 또는 레지스트-코팅된 레티클 상에 레티클 패턴의 형성을 위한 방법.
  22. 제 16 항에 있어서,
    변형된 패턴 노출 정보 및 상기 하전 입자 빔 기록기를 이용하여 상기 레티클 상에 상기 레티클 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는, 마스크 프로세스 보정(MPC) 또는 레지스트-코팅된 레티클 상에 레티클 패턴의 형성을 위한 방법.
  23. 제 16 항에 있어서,
    상기 변형시키는 단계는, 상기 레티클 패턴의 둘레 근처의 레티클에 전달되는 조사량을 증가시키는 단계를 포함하는, 마스크 프로세스 보정(MPC) 또는 레지스트-코팅된 레티클 상에 레티클 패턴의 형성을 위한 방법.
  24. 제 16 항에 있어서,
    웨이퍼 패턴의 어느 영역들이 높은 치수 균일도 요건을 갖는지에 대한 정보를 입력하는 단계를 더 포함하고, 상기 변형시키는 단계는, 상기 높은 치수 균일도 요건을 갖는 웨이퍼 패턴의 영역들의 계산된 감도를, 상기 웨이퍼 패턴의 다른 영역들에 비해 더 낮은 값으로 감소시키는 단계를 포함하는, 마스크 프로세스 보정(MPC) 또는 레지스트-코팅된 레티클 상에 레티클 패턴의 형성을 위한 방법.
  25. 마스크 프로세스 보정을 위한 시스템으로서,
    하전 입자 빔 기록기에 대한 패턴 노출 정보를 입력하도록 구성되는 디바이스 ―상기 패턴 노출 정보는, 광학 리소그래피를 이용하여 기판 상에 웨이퍼 패턴을 형성하기 위해 이용될 레티클 상에 레티클 패턴을 형성할 수 있음―;
    레지스트 노출 정보를 입력하도록 구성되는 디바이스;
    상기 레티클의 레지스트 노출에서의 변화들에 대한 상기 웨이퍼 패턴의 감도를 계산하도록 구성되는 디바이스; 및
    계산된 감도를 감소시키기 위해 상기 패턴 노출 정보를 변형시키도록 구성되는 디바이스를 포함하는,
    마스크 프로세스 보정을 위한 시스템.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 변형시키도록 구성되는 디바이스는, 상기 레티클 패턴의 둘레 근처의 레티클에 전달되는 조사량을 증가시키는, 마스크 프로세스 보정을 위한 시스템.
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