KR20190032225A - 제한된 배치 그리드를 이용하여 타겟을 조사하는 방법 - Google Patents
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Abstract
에너지로 전기 하전된 입자의 빔으로 타겟을 조광하는 방법으로서, 상기 타겟은 상기 빔에 의한 노광이 수행되는 노광 영역을 포함하고, 원하는 패턴의 노광이 상기 타겟 상의 다수의 노광 위치(px2')를 사용하여 수행되는 방법, 각각의 노광 위치는 균일한 크기 및 형상을 갖는 다수의 노광 스폿 중 하나의 위치를 나타내며, 각 노광 스폿은 원하는 패턴의 적어도 하나의 패턴 픽셀을 커버한다. 노광 위치는 상기 타겟 상의 각각의 고정된 위치에 정의된 다수의 서로 분리된 클러스터 영역(L4) 내에 위치한다. 각각의 클러스터 영역에서, 노광 위치(px2')는 다음의 이웃하는 노광 위치로 주어진 이웃하는 거리(ex, ey) 내에 있는 반면, 클러스터 영역은 노광 위치가 없는 공간(LV)에 의해 서로 분리되고, 이 공간은 이웃하는 거리(ex, ey)의 적어도 두 배인 폭(vx, vy)을 갖는다.
Description
본 발명은 전기 하전 입자, 특히 전자 또는 이온으로 형성된 빔을 이용하는 리소그래피 처리 방법 분야에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명은 전기 하전 입자로 구성된 에너지 방사선의 빔으로 타겟을 조사하는 방법에 관한 것으로, 여기서 상기 타겟은 상기 빔에 의한 노광이 수행되는 노광 영역을 포함하며, 상기 방법은:
- 상기 노광 영역 내의 고정 픽셀 위치에 위치하는 다수의 패턴 픽셀을 정의하는 단계;
- 상기 노광 영역을 미리 정의된 폭의 다수의 스트라이프들로 분할하는 단계(따라서 함께 취해진 스트라이프들이 상기 노광 영역을 커버함);
- 각 스트라이프에 대해, 상기 타겟 상의 다수의 노광 위치들을 정의하는 단계로서, 각각의 노광 위치는 균일한 크기 및 형상을 갖는 다수의 노광 스폿들 중 하나의 위치를 나타내고, 각각의 노광 스폿은 적어도 하나의 패턴 픽셀, 바람직하게는 다수의 직접 인접한 패턴 픽셀(예를 들어, 0xx0x 픽셀의 직사각형)을 커버하는 상기 정의하는 단계;
- 상기 방사선에 대해 투명한 복수의 개구를 갖는 패턴 정의 장치를 제공하는 단계;
- 상기 개구들을 통해 상기 패턴 정의 장치를 횡단하여 대응하는 복수의 빔렛들로 구성된 패터닝된 빔을 형성하는, 조명 폭이 넓은 빔에 의해 상기 패턴 정의 장치를 조사하는 단계;
- 상기 패터닝된 빔을 상기 타겟의 위치상의 패턴 이미지로 형성하는 단계로서, 상기 패턴 이미지는 상기 복수의 개구의 적어도 일부의 이미지를 포함하고, 상기 이미지는 원하는 패턴에 따라 상기 노광 스폿을 순차적으로 노광하는 단계; 및
- 상기 스트라이프에 대응하는 경로에 따라 상기 타겟 상의 상기 패턴 이미지의 이동을 산출하면서 상기 타겟과 상기 패턴 정의 장치 사이의 상대 이동을 생성하는 단계로서, 상기 이동의 방향을 가로 질러 취해진 상기 패턴 이미지의 폭은 적어도 각각의 스트라이프의 폭인 단계;
를 포함한다.
상술한 유형의 방법 및 이러한 방법을 채택한 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 리소그래프, EUV 리소그래피용 마스크 및 임프린트 리소그래피용 템플릿(1x 마스크들)의 최첨단 복합 포토 마스크를 구현할 수 있는 50keV 전자 멀티-빔 기록기가 구현되었으며, 6인치 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 구현하는 50keV 전자 기록기를 실현했다. 이후 "MBMW 툴"이라고 부르는 이 기록기 툴에 관한 추가 정보는 참조에 의해 본원에 통합된 출원인의 US9,653,263 B2에서 볼 수 있다. 이 시스템에서, 일반적으로 기판은 전자빔 감광성 레지스트로 덮인 6인치 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.
많은 애플리케이션에서 기판 상에 생성되는 구조물은 미리 정의된 영역의 세트로 한정된다. 예시는 미리 정의된 라인 패턴이, 미리 정의된 규칙적인 격자 상에 공통으로 놓인 컨택트 구멍의 노광, 또는 한정된 세트의 격자(gridded) 위치에서 선택적으로 절단되는 상보적 리소그래피(하기에 더 상술됨)를 포함한다. 양 경우 모두에서, 노광될 필요가 있는 그리드 위치(실제 패턴에 따라 달라질 수 있음)는 항상 노광되지 않는 영역(기록되어야 할 구조의 디자인과 무관)으로 둘러싸여 있다. 종래의 멀티 빔 노광 전략은 그러나, 예를 들어, 출원인의 미국 특허 제9,653,263 B2, 미국 특허 제9,053,906호, 미국 특허 제8,222,621호 및 미국 특허 제7,276,714호에 개시된 바와 같이, 타겟의 모든 부분이 가능한 노광에 대해 처리된다는 것을 의미하며, 노광되지 않는 영역(예를 들어, 오프 그리드 영역)의 경우, 해당 부분은 0% 노광 선량으로 처리된다. 출원인은, 노광 시스템은 결코 구조물을 운반할 수 없는 기판 부분을 스캐닝한다는 사실로부터, 이것이 잠재적으로 비효율적인 노광 성능(특히 노광 시간의 낭비)뿐만 아니라 데이터 전송 대역(래스터화된 데이터에 대해) 및 계산 자원(래스터화에 대해)의 오버 헤드를 가져온다는 것을 인식했다. 본 출원인은 오리지널 기록 속도에서 동일한 품질로, 또는 대안적으로 증가된 정확도로 기록 기간 단축을 달성하기 위해 기록 방법에 대한 변경을 개발하여 이러한 미리 정의된 영역에 기록 방법을 적절하게 제한할 수 있게 했다.
따라서, 이러한 기록 방법을 수행하기 위한 기록 방법 및 하전 입자 노광 툴로부터 시작하여, 본 발명의 목적은, 상기 구조의 위치를 정의하는 높은 정밀도를 유지하면서 임의의 위치 편차를 수정하면서 처리 시간을 감소시킬 수 있는 적합한 장치를 찾는 것이다.
이 목적은 각각의 고정 위치에서의 타겟 상에 정의된 다수의 상호 분리된 클러스터 영역에 대하여 수행되는 처음에 설명된 방법에 의해 충족되며, 다수의 노광 위치를 정의하는 단계는 각각의 상기 클러스터 영역이 다수의 노광 위치들을 포함하는 클러스터 영역들 중 하나의 클러스터 영역 내에 상기 노광 위치들 각각이 있도록 상기 노광 위치들의 위치를 정의하는 단계를 포함하고; 상기 노광 위치는 각각이 동일한 클러스터 영역의 적어도 하나의 다른 것에 대해 주어진 이웃하는 거리 내에 있도록 배치되며, 여기서 상기 클러스터 영역은 상기 노광 영역 내의, 즉 X 및 Y 방향 중 하나, 또는 그 둘 다와 같이, 상기 타겟의 평면 내의 적어도 하나의 방향을 따라, 상기 이웃하는 거리의 적어도 두 배인 폭을 가지는 "휴면" 공간, 즉 노광 위치가 없는 공간에 의해 서로 분리된다. 예를 들어, 클러스터 영역들은 언급된 이동 방향에 평행한 방향 및 그에 가로지르는 방향 모두를 따라 "휴면" 공간에 의해 서로 분리될 수 있다.
본 발명에 따른 이 해결책은 노광에 대한 유일한 관심의 영역인 타겟 표면상의 미리 정의된 영역의 존재, 타겟의 표면상에 분포된 별개의 복수의 유한 영역을 고려하고; 및 상기 미리 정해진 영역들로 (관련 처리 단계에서)노광 프로세스를 제한하는 단계를 제공한다. 따라서, 타겟 표면의 나머지 부분은 노광 프로세스로부터 제외된다. 즉, (관련 프로세스 단계 동안 수행되는) 모든 노광은 이러한 "패치" 또는 "클러스터 영역"으로 제한된다. 이 제한은 원하는 처리 시간 감소를 제공하지만; 그러나, 동시에, 본 발명은, 제한된 배치 격자에 속하는 공칭 노광 위치에서의 선량을 조정함으로써, 예를 들어, 빔 필드의 왜곡에 기인할 수 있는 위치 편차의 미세한 위치 설정 및 보정을 여전히 허용할 수 있다.
이 혁신적인 방법은 타겟상의 개구 이미지가 서로 중첩되는 상황, 즉 이웃하는 거리가 타겟 상에 생성된 개구의 이미지의 크기보다 작다는 조건하에서 특히 이점이 있다. 다른 클러스터들에 대하여, 다른 한편으로, 그러한 중첩은 없고, 클러스터 영역들은 서로 일정 거리에 있어서, 상이한 클러스터 영역들의 개구의 이미지들이 전혀 중첩되지 않고, 바람직하게는 그들 사이의 유한한 자유 공간에 의해 분리되도록 한다.
본 발명의 다른 양태에서, 각각의 스트라이프가 각각의 스트라이프 내의 클러스터 영역에 대한 노광 위치의 그리드 위치의 서브 세트와 연관되는 다수의 스트라이프를 기록함으로써 기록 방법을 수행하는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우에, 상이한 스트라이프에 관련된 서브 세트들이 서로 상이할 때 대개 이점이 있지만, 함께 취해질 때, 상기 클러스터 영역들에 속하는 노광 위치들의 완전한 커버로 결합된다. 바람직하게는, 각 스트라이프는 상기 주 방향을 따라 배열된 클러스터 영역의 적어도 2개의 열을 포함할 수 있다.
이 양태의 바람직한 일 실시 예에서, 클러스터 영역들 각각은 그리드 위치들의 각각의 서브 세트와 관련된 적어도 2세트의 노광 위치들을 포함하고, 또한 상기 노광 위치들의 세트들 각각은 최소 개수의 노광 위치들을 포함하며, 상기 최소 개수는 모든 클러스터 영역에 대해 유효하며, 상기 최소 개수는 적어도 4, 바람직하게는 5 이상이고; 실제 구현 예에 따라 훨씬 더 높아질 수 있다. 상기 노광 위치들의 세트들 각각에 대해, 상이한 클러스터 영역들의, 그러나 그리드 위치들의 동일한 서브 세트와 연관되는 노광 위치들의 공간적 배치는 각각의 클러스터 영역의 중심 위치에 대해 보았을 때 동일한, 계산 시간의 더 단순화 및 감소가 가능하다.
보다 일반적으로, 각각의 클러스터 영역은 다수의 노광 위치를 포함하고, 상기 노광 위치의 수는 모든 클러스터 영역에 공통인 최소 개수 이상이고, 상기 최소 개수는 적어도 4, 바람직하게는 5 이상, 및 더욱 바람직하게는 적어도 9인 것이 바람직하다.
유사한 양태에서, 클러스터 영역의 크기는 클러스터 영역을 노광하기 위해 사용된 개구 이미지보다 크고, 대개 현저하게 클 수 있다. 일반적으로, 각 클러스터 영역의 크기는 타겟 상에 이미징된 개구들의 이미지 크기보다 적어도 3/2 배, 바람직하게는 2배 더 클 수 있다. 이는 타겟 표면의 위치 상의 한 방향에 관한 것뿐만 아니라, 양 방향, 즉 이동 방향에 평행한 방향 및 그에 횡단 방향에 관한 것이다.
채택된 특정 구현 예 및 타겟 유형에 따라, 클러스터 영역 내에서 노광 위치가 정규 그리드를 따라 배열될 때 적합할 수 있다. 대안적으로 또는 조합하여, 클러스터 영역 내에서, 노광 위치는 상술한 이동 방향에 대해 비스듬한 각도로 서로 배치될 수 있다.
타겟상의 특정 형상의 구조를 정의하는 것을 목적으로 하는 본 발명의 다른 실시 예에서, 클러스터 영역 내에서, 노광 위치들의 세트는 정의된 공간 배열로 배열된 노광 위치들의 그룹을 포함하는 것이 적합할 수 있고, 상기 정의된 공간 배열은 상기 노광 위치들의 그룹의 각각이 노광될 때 미리 정해진 형상을 생성하도록 설계된다.
예를 들어, 상기 클러스터 영역은 다수의 라인을 따라 배열될 수 있고, 상기 라인은 균일한 오프셋으로 위치되며, 상기 라인은 바람직하게는 타겟 상에 미리 형성된 라인 패턴의 라인에 대응한다. 특히, 클러스터 영역은 규칙적인 간격으로 상기 라인을 따라 배열될 수 있다.
상술한 이웃하는 거리(클러스터 영역 내의 다음 이웃들 사이)의 적절한 선택으로서, 그것은 바람직하게는 개구들의 이미지들의 공칭 크기보다 크지 않다.
본 발명의 통상적인 경우에, 패턴 픽셀 및 그에 따른 (패턴 픽셀을 커버하는) 노광 위치는 노광될 실제 패턴에 따라 각각의 노광 선량에서 선택적으로 노광되고, 상기 노광 위치의 위치는 실제 패턴에 독립적이다.
본 발명의 방법을 사용하기 위한 툴의 적절한 구현에서, 각각의 패턴 픽셀이 타겟상에 노광되는 동안의 균일하게 타이밍된 노광 단계 동안, 패턴 이미지의 위치가 적어도 주 방향을 따른 상대적인 이동에 대해 타겟과 함께 이동되는 것이 이로울 수 있고, 여기서, 일반적으로 패턴 정의 장치의 위치에 대한 상기 패턴 이미지의 위치의 이동을 보상하면서, 노광 단계들 사이에, 상기 패턴 이미지의 위치가 타겟에 대해 변경되고, 상기 노광 단계들의 지속 기간은 상기 주 방향을 따라 진행하는 균일한 거리에 대응하고, 상기 진행 거리는 상기 주 방향을 따라 동일한 부분 그리드 내의 개구 이미지의 크기보다 크다.
다수의 실시 예에서, 동시에 노광되는 노광 위치에 대해(즉, 하나의 개별 노광 단계 내에서) 타겟상의 이러한 노광 위치의 위치가 상기 패턴 정의 장치에 제공된 2차원의 규칙적인 배열의 개구의 투영된 이미지에 직접 대응하는 2차원 그리드에 따라 배열되도록, 그 노광 위치의 위치를 제공함으로써 구조 데이터 및 데이터경로의 사전 계산의 간략화를 가져온다. 클러스터 영역의 그리드가 (타겟상의 표면에 대하여) 빔렛들의 그리드와 호환 가능한 경우, 더 단순화가 가능하고; 보다 정확하게 하면, 상기 클러스터 영역이 미리 정의된 위치에 위치하는 경우로서, 상기 미리 정의된 위치는 상기 노광 영역 내의 타겟 상에 규칙적인 배열을 형성하는 경우로부터 시작하여, 상기 클러스터 영역 위치의 이러한 규칙적인 배열이 상술한 2차원 배치 그리드(즉, 개구들의 이미지들의 위치)의 수퍼 세트에 대응할 때, 이것은 상기 클러스터 영역의 레이아웃 및 정의를 단순화할 수 있다. 보다 구체적으로, 상이한 클러스터 영역 내의 위치의 배열이 하나의 클러스터 영역에서 다음 클러스터 영역으로 반복되는 경우 및/또는 클러스터 영역 센터의 세트가 다수의 배치 그리드(개구의 이미지의 위치)의 합집합(또는 중첩)인 경우 이점이 있을 수 있고, 이는 모든 개구가 동시에 클러스터 영역 내에서 동일한 위치를 기록할 수 있도록 보장한다. 이러한 상황은 각각의 클러스터 영역에 대하여, 그리고 각각의 클러스터 영역의 중심 위치에 대해 볼 때, 상이한 클러스터 영역에 대해 노광 위치의 공간적 배열이 동일하고, 원하거나 필요하다면, 빔렛과 클러스터 영역 피치를 일치시켜 적응시킴으로써 구현될 수 있다.
또한, 그리드 위치의 서브 세트를 패턴 픽셀의 공칭 위치와 관련하여 상호 분리된 것으로 하는 것이 이로울 수 있고, 바람직하게는 상기 그리드 서브 세트는 바람직하게는 상기 타겟상의 개구의 이미지 폭과 같거나 더 작은, 더 바람직하게는 타겟 배수 1/2ke(여기서 ke는 양의 정수)에 대한 개구의 이미지의 폭과 같은 피치를 갖고, 여기서 규칙적인 그리드 서브 세트는 오버 샘플링 인자 o> 1을 갖는 오버 샘플링을 사용하는 배치 그리드인 것이 바람직하다.
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 = 2인 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 및 도 8b는 "상보적 리소그래피"가 수행되는 1차원 회로 설계의 예를 도시한다.
도 9는 도 8b의 "상보적 리소그래피" 설계를 갖는 "패치"의 세트에 대한 노광 위치의 제한을 예시한다.
도 10은 도 9의 하나의 패치를 도시한다.
도 11a, 11b는 하나의 노광 셀 내의 패치들의 배열 및 그에 관련된 배치 그리드를 도시한다.
도 12는 패치를 이용하는 다른 실시 예를 도시한다.
도 13a, 도 13b는 각각 상이한 배치 그리드와 관련된 도 12의 하나의 패치를 각각 도시한다.
도 14는 다른 타겟 형상을 생성하기 위한 노광 위치 세트의 다양한 예들을 도시한다.
도 15는 도 14B+E의 노광 위치 세트에 대응하는 다른 실시 예에 따른 패치를 도시한다.
도 16은 도 14C+F의 노광 위치 세트에 대응하는 또 다른 실시 예에 따른 패치를 도시한다.
도 17a, 도 17b 및 도 17c는 패치 내의 상이한 선량 할당이 노광된 구조의 시프트를 가져오는 방법을 도시한다.
도 18은 패치를 이용하는 또 다른 실시 예를 도시한다..
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 = 2인 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 및 도 8b는 "상보적 리소그래피"가 수행되는 1차원 회로 설계의 예를 도시한다.
도 9는 도 8b의 "상보적 리소그래피" 설계를 갖는 "패치"의 세트에 대한 노광 위치의 제한을 예시한다.
도 10은 도 9의 하나의 패치를 도시한다.
도 11a, 11b는 하나의 노광 셀 내의 패치들의 배열 및 그에 관련된 배치 그리드를 도시한다.
도 12는 패치를 이용하는 다른 실시 예를 도시한다.
도 13a, 도 13b는 각각 상이한 배치 그리드와 관련된 도 12의 하나의 패치를 각각 도시한다.
도 14는 다른 타겟 형상을 생성하기 위한 노광 위치 세트의 다양한 예들을 도시한다.
도 15는 도 14B+E의 노광 위치 세트에 대응하는 다른 실시 예에 따른 패치를 도시한다.
도 16은 도 14C+F의 노광 위치 세트에 대응하는 또 다른 실시 예에 따른 패치를 도시한다.
도 17a, 도 17b 및 도 17c는 패치 내의 상이한 선량 할당이 노광된 구조의 시프트를 가져오는 방법을 도시한다.
도 18은 패치를 이용하는 또 다른 실시 예를 도시한다..
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 조합하고; 유사하게, 첨부된 청구범위들이 조합이 적절한 청구범위들과 서로 자유롭게 조합되는 것이 명백할 것이다. 본 명세서 전반에 걸쳐, "유리한","전형적인", 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 있다는 것에 유의하라. 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 개구 및/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 출원인의 US9,653,263 B2의 "데이터 경로" 섹션에서 볼 수 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 되도록 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(10a, 10b, 10c)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 단면 상세는 "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 플레이트가 단일 플레이트 구성 요소로 구현되었음을 나타내는 것은 아니며, 여전히, 특정 실시 예에서, 개구 어레이 플레이트와 같은 '플레이트'는 다수의 서브 플레이트로 구성될 수 있다는 것에 유의하라. 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 어레이일 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 위치의 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, 22의 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 각각 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 수천 개를 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 82㎛×82㎛의 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 균일할 수 있거나, 하나의 스트라이프에서 다음 스트라이프로 교번할 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 엘리먼트는 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, 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.
이웃하는 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 파라미터 o=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 a인 영역이 인쇄되지만 더 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 어드레싱되어야할 (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 =2.828과 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)을 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 발명에 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 = 6인 직사각형 빔 어레이가 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 이미지는 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 엘리먼트들이 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 엘리먼트들의 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(p71)은 100%의 그레이 음영(즉, "검정")에서 노광되고, 제2 픽셀(p72)은 60%의 그레이 음영에서 노광된다. 픽셀(p72)의 경우, 해당 블랭킹 전극의 두 개의 시간 슬롯은 그레이 음영 픽셀을 생성하고(본 예시에서, 60%는 5개 중 2개가 있는 그레이 음영에 해당하므로), 시간 슬롯 중 두 개는 임의의 순서로 스위칭 온되도록 설정된다. 반면에, 픽셀(p71)에 대해, 각각의 블랭킹 전극은 5개의 시간 슬롯 모두 동안 활성화되어, Tu 동안 적용될 수 있는 최대 선량을 갖는 검정 픽셀을 생성한다.
상보적
리소그래피
도 8a는 "상보적 리소그래피(complementary lithography)"에 적합한 타겟 상에 구축된 전형적인 사전 형성된 패턴을 나타내는 1차원 설계를 도시한다. 예를 들어, 적절한 타겟 상에, 193nm(물)의 침지 광학 리소그래피, 층 증착 및 에칭 단계를 이용하여 제조될 수 있는 규칙적인 라인 패턴(110)이 제공된다. 라인 패턴(110)은 균일한 "라인 그리드 방향"(D1)을 따라 연장되고 라인 폭 L 및 피치 P를 갖는 복수의 라인(111)을 포함한다. L, P의 전형적인 값은 수 nm, 예를 들어 L = 20nm 및 P = 40nm이고, 10nm 노드를 가진다.
이 타겟 상에, 도 8b에 도시된 바와 같이, "상보적 리소그래피" 노광이 수행되어 더 어두운 해칭을 갖는 사각형으로 표시된 측면 길이 CA 및 CB를 갖는 컷(112)을 유도한다. 적절한 레지스트 노광 및 레지스트 현상, 및 후속하는 에칭 단계를 사용함으로써 라인 그리드 방향(D1)에 대해 경사지거나 바람직하게는 수직 인, "절단 방향"이라고도 하는 방향(D2)을 따라 배향된 이들 컷(112)이 생성되어, 규칙적인 라인 패턴으로 컷을 달성한다. 컷(112)은 일반적으로 도 8b에 직사각형(빗금이 칠해서 채우거나 또는 파선 테두리)으로 표시된 복수의 "컷 위치"(113)를 정의하는 기본적인 수평 및 수직 피치(CPx 및 CPy)를 갖는 규칙적인 그리드 상에 놓일 것이다. 즉, 2개의 컷(112) 사이의 위치 오프셋은 각각 방향(D1 및 D2)을 따라 보여지는 기본적인 수평 및 수직 피치(CPx 및 CPy)의 배수이다. 일부 애플리케션에서, 컷 패턴이 하나 또는 두 축 방향으로 라인 패턴을 가로 질러 간헐적으로 배치되어, CPx >> CA 및/또는 CPy >> CB가 되도록 한다. CA, CB의 값은 양 L 및 P의 치수와 관련하여 적절하게 선택되며, 예를 들어 CA = 20nm 및 CB = 24nm이고, 10nm 노드를 가진다.
다음에서, 본 발명의 다양한 양태는 상보적 리소그래피와 관련하여 논의될 것이다. 그러나, 이러한 고려 사항은 또한 "휴면" 자유 영역을 포함하는 주기적 패턴으로 배치된 구조가 그 사이에 노광되어야 하는 다른 상황(예를 들어, 접촉 홀의 노광)에서도 유효하다는 점에 유의해야 한다.
노광 제한
본 발명의 제1 양태에 따르면, 노광 위치는 가능한 노광의 특정 영역으로 제한되고; 이는 도 7a에 도시된 바와 같이 전체 노광 셀을 채우는 종래의 접근 방식(예를 들어, 출원인의 미국 특허 제9,653,263 B2 참조)과 대조적이다. 특히, "상보적 리소그래피" 노광과 관련하여, 노광은 컷 위치(113)에 대응하는 영역으로 제한된다. 따라서, 노광 절차는 원래의 타겟 표면의 일부분에 대해서만 발생하여, 이는 처리 시간을 단축시키고, 더 중요한 점은 기록 프로세스에서 패턴을 인코딩하는 데 필요한 단위 면적당 데이터양을 감소시킨다는 것이다. 데이터 전송속도(초당 전송되는 데이터의 양, 예를 들어 최첨단 기술의 기록 툴에서 120Gbit/s)가 종종 노광 프로세스의 주요 성능 병목 현상 중 하나라는 관찰을 고려할 때 이것은 중요한 이점이다. 따라서, 본 발명은 기록 효율 및 기록 속도를 증가시켜 더 높은 처리량을 가져온다.
도 9는 도 8a 및 8b에 도시된 바와 같이, N = 16이고 패턴 픽셀(o = 1)의 오버 샘플링이 없는 빔렛 배열에 대해, "상보적 리소그래피" 노광과 관련하여 본 발명의 간단한 제1 실시 예에서의 본 발명의 원리를 예시한다. 도 9는 치수 bX × bY = b × b의 다수의 패턴 픽셀이 규칙적인 그리드(114)에 따라 중첩되는, 타겟 표면상의 1차원 회로 구조의 복수의 가능한 컷 위치(113)를 나타낸다. 픽셀의 일 부분 만이 컷 위치(113)의 영역과 겹쳐 있음이 명백하다. 또한, cX = NX·bX 및 cY = NY·b 치수를 갖는, 하나의 노광 셀의 치수(C9로 표시됨)가 도시되고; 이 특수한 경우에 cX = cY = N·b = 160nm이다. 노광 프로세스 동안, 노광 셀(C9)은 도 9의 X 축을 따라 이동될 것이고, 따라서 주사 방향(sd)(도 3)을 따라 트레이스(t1)를 노광시킨다. 노광 셀은 패턴 이미지(pm)(도 3)의 일부일 뿐이고 함께 취해진 모든 셀의 트레이스의 합은 스트라이프를 기록할 것(도 7a 및 관련 설명을 참조)이라는 점을 상기하라.
도 9의 묘사는 노광 셀(C9)에서, 도트 해칭으로 표시된 픽셀은 전혀 노광되지 않을 것("휴면 픽셀")이라는 점을 도시하고; 노광 셀(C9) 내의 백색으로 표시된 픽셀만이 컷 구조를 노광시키는데 사용된다(각각의 컷 구조가 실제 패턴에 따라 노광될 때, 또는 그 경우). 도 9의 특별한 예에서, 3×3 픽셀의 8개의 "패치"(L9)가 있고, 패치(L9)는 "휴면 픽셀"의 적어도 하나의 행 또는 열에 의해 상호 분리되어, 이는 함께 모든 패치를 둘러싸는 인접한 "주변" 영역 L0을 형성한다.
보다 일반적으로는, 본 발명은 노광을 위한 후보가 되는 타겟 표면상의 미리 정해진 영역, 타겟의 표면에 걸쳐 분포된 복수의 별개의 유한 영역을 정의하는 단계; 및 상기 미리 정해진 영역들로 (관련 처리 단계에서) 노광 프로세스를 제한하는 단계를 제공한다. 따라서, 타겟 표면의 나머지 부분은 노광 프로세스로부터 제외된다. 즉, 임의의 노광(관련 처리 단계 동안 수행)은, 노광이 이들 영역(그것들 전부, 또는 그것들 중 선택된 것들, 순간적인 애플리케이션에 따라) 내에서만 수행된다는 점에서 이들 미리 정해진 후보 영역으로 제한된다. 본 발명과 관련하여, 이러한 미리 정해진 영역은 "패치" 또는 "클러스터 영역"으로 지칭되고; 노광되지 않은 나머지 부분은 "주변 환경"이라고 한다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 "상보적 리소그래피"의 경우에, 이들 별개의 유한 영역은 직사각형 그리드를 따라 배열된, 컷 직사각형의 가능한 위치(113)에 대응하는 패치(L9)이다. 다른 애플리케이션 및/또는 다른 처리 유형은 전체적으로 임의의 적합한 기하학적 형태일 수 있는 특정 그리드를 따라 배열된 유한 크기의 복수의 개별 영역을 형성하는 "패치"의 다른 유형의 배열을 상상할 수 있음이 명백할 것이다.
당업자에게는 도 8b의 컷 구조와 같은 제한된 타겟 영역의 간헐성을 활용하면서, 공지된 기록 기술(출원인의 미국 특허 제7,777,201호 및 미국 특허 제8,222,621호에 기재된 바와 같음)과 같이 배치 정밀도 및 기록 모드 리던던시를 달성함으로써 본 발명이 상당한 성능 향상을 제공한다는 것이 명백할 것이다.
도 10은 예를 들어 3×3 픽셀을 포함하는 패치(L9) 중 하나를 도시한다. 각각의 픽셀에 대해, 그 위치는 도 10에 각각의 도트(116)로서 도 10에 표시된 노광 위치에 의해 정의된다. 패치(L9) 내의 노광 위치는 각각의 다음 이웃 픽셀의 노광 위치까지 거리(ub)로 배열되고; 이 예시에서는 ub = b이다. 도 11a에서 알 수 있는 바와 같이, 패치(L9)는 프리(즉, "휴면") 노광 위치의 적어도 하나의 행 또는 열에 대응하는 폭을 갖는 공간(u0)에 의해 서로 분리된다. 즉, 패치(클러스터 영역)(L9)는 노광 위치의 위치에 대해 패치 내의 다음 이웃 거리(ub)의 적어도 2배인 간격(ux, uy) 만큼 서로 분리된다.
도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 적절한 구현 예는 패치의 패턴 픽셀(보다 정확히, 노광 위치)이 상이한 스트라이프 노광 중에 노광되는 상이한 배치 그리드와 연관된다는 점에서 부분 배치 그리드를 사용한다. 예를 들어, 도 11a에 도시된 바와 같은 제1 스트라이프(s91)의 노광 동안, 해칭으로 표시된 패턴 픽셀이 노광되고, 이 노광 위치의 세트는 제1 배치 그리드(G1)에 대응한다. 나중에, 제2 스트라이프(s92)가 노광되어, 이는 도 11b에서 사선으로 표시된 픽셀로 표시된 제2 배치 그리드(G2)를 실현한다. 따라서, 2개의 스트라이프가 함께 패치(L9)의 패턴 픽셀의 전체 세트를 노광하는 역할을 한다. 대조적으로, "주변" 영역(L0)에 속하는 "휴면" 노광 위치의 픽셀은 기록되지 않으므로, 전혀 노광되지 않는다. 직사각형(C91, C92)은 스트라이프(s91, s92)와 관련하여 (도 9에서와 동일한 치수의)동일한 노광 셀의 위치를 각각 나타낸다. 이 실시 예에서, 스트라이프(s91, s92)는 완전히 중첩되도록 배열되고; 다른 실시 예에서, 스트라이프는 자신의 폭의 단지 절반만큼 중첩될 수 있고, 패치 및 대응하는 배치 그리드의 위치는 그에 따라 적응된다.
도 12 및 도 13a 및 도 13b는 도 8a 및 8b의 "상보적 리소그래피" 노광의 기본적으로 동일한 단위 셀을 에뮬레이트하면서 o=2의 오버 샘플링을 이용하는 노광 프로세스에 관한 본 발명의 또 다른 실시 예를 도시한다. 구체적으로, 이 실시 예는, 빔렛 스폿 크기 b = 20nm 및 NX = NY = 8인 개구 어레이 플레이 플레이트를 사용하여, 도 6b에서 상술한 바와 같은 "이중 그리드" 기록 모드에 기초해 빔렛 피치(즉, 이웃하는 빔렛들 사이의 위치 오프셋) cX = cY = N·b = 160nm을 가져온다. o> 1인 경우, 픽셀 및 노광 위치의 개념은, 각각의 노광 위치가 다수의 픽셀을 커버하는 대응하는 노광 스폿; 즉 일반적으로 o2 픽셀의 위치를 정의하기 때문에, (이전 실시 예에서 논의된 바와 같이 o = 1의 상황과 대조적으로) 더 이상 일치하지 않는다는 것에 유의하는 것이 중요하다.
도 12는 하나의 노광 셀(C8) 내의 패치(L4) 및 관련 패턴 픽셀 위치의 위치를 도시한다. 파선 직사각형(bi2)은 치수(cX×cY)의 노광 셀(C8)과 관련하여 보여지는 크기 b×b를 갖는 타겟 상에 형성된 빔렛 스폿의 하나의 예(즉, 개구 이미지)의 크기를 나타낸다. 도 12에서 점들과 작은 개방 원(그 중 일부는 참조 부호 px0, px1로 표시됨)은 "노광 위치"라고도 하는 빔렛 스폿의 개별(중심) 위치를 나타낸다. 본 발명에 따르면, 노광 위치는 서로 분리되어 휴면 영역(LV)에 매립된 하나 또는 수 개의 개별 영역, 즉 "패치"(L4)로 제한된다. 파선 직사각형(bi2')은 작은 교차점(px2')을 갖는 점으로 표시된 노광 위치에 대응하는 빔렛 스폿 위치의 또 다른 예를 나타낸다.
오버 샘플링 파라미터 o>1이 사용되기 때문에, 위치 오프셋 e("배치 그리드 피치", 즉, 빔렛이 타겟에 대해 취할 수 있는 이웃하는 노광 위치들 간의 위치 오프셋이라고도 함)은 빔렛 스폿 크기(b)보다 작다. 오버 샘플링 매개 변수 o = 2를 갖는 이 실시 예에서, 위치 오프셋은 e = b/o = ex = ey = 10nm이다. 도시된 실시 예에서, ex = ey이지만, 상이한 값을 갖는 ex 및 ey에 대한 수정은 직접적이다.
도 12의 배열은 규칙적인 직사각형 그리드에서 CPx = 80nm 및 CPy = 40nm에 따라 배열된 패치의 그리드(L4)를 구현하고, 여기서 각 패치는 20x20nm 크기의 컷(및 개구 이미지)에 대한 컷 위치에 대응한다. 노광 위치는 수평 및 수직 방향으로 Gx=Gy=20nm까지 확산된다. 각 패치(L4)는 바람직하게는 컷 위치의 중심 위치를 중심으로 하고, 각각의 중심 노광 위치(px0)는 (도 12에서 작은 열린 원으로 표시됨) 다수의 추가 노광 위치(px1)로 둘러싸인다. 패치(L4)는 2개의 축 방향 중 적어도 하나에서 중첩되지 않으며 노광 위치가 만들어지지 않은 영역들("휴면 공간")에 의해 분리된다; 예를 들어, 도 12의 실시 예에서, 이들 자유 영역들은 전체 그리드에서 노광 위치들로서 사용될 "사용되지 않는" 위치들의 열들 및 행들에 대응한다. 이러한 자유 지역은 함께 고려할 때 주변 지역(LV)을 나타낸다.
패치(L4) 각각에서, 픽셀 위치는(다음 이웃에 대해) 서로에 대해 거리(ex, ey)로 배열된다. 패치(L4)는 "휴면" 패턴 픽셀의 적어도 하나의 행 또는 열에 대응하는 공간에 의해 서로 분리된다. 따라서, 패치(L4)는 각 패치 내의 적어도 다음 이웃 거리(ex, ey)의 두 배인 간격(vx, vy)만큼 서로 분리된다.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 도 12a의 셀(C8) 내의 모든 패치(L4)의 노광 위치(px0, px1)는 상이한 배치 그리드(G21, G22)에 따라 노광된다. 배치 그리드는 노광 과정 중에 타겟 상에 형성된 빔렛 이미지 위치에 할당된 위치와 관련된다. 이 실시 예의 오버 샘플링 o = 2와 일치하여, 각각의 패치(L4)는 그 각각이 o×o = 2×2 = 4의 패턴 픽셀 위치를 커버하는 다수의 빔렛 이미지에 의해 노광된다. 예를 들어, 제1 배치 그리드(G21)는 도 13a에 도시된 5개의 배치 그리드 위치(g10, g11, g12, g13, g14)를 포함하고, 반면에, 제2 배치 그리드(G22)는 도 13b에 도시된 4개의 다른 배치 그리드 위치(g21,..., g24)를 포함한다. 각각의 배치 그리드 위치(g10 - g24)(대응하는 노광 스폿의 영역을 나타내는 점선의 직사각형에 의해 표시됨)에 대해, 대응하는 노광 위치가 각각의 도트(위치(g11-g24)에 대해) 또는 각 직사각형의 중심을 나타내는 작은 개방 원(위치(g10)에 대해)에 의해 도 13a 및 13b에 표시된다. 각각의 배치 그리드(G21, G22)는 상이한 스트라이프 동안 노광되며, 스트라이프는 적절한 방식으로 중첩된다; 중첩 스트라이프에 기초한 노광 방법이 본 출원인의 미국 특허 제8,222,621호 및 미국 특허 제9,053,906호에 더 상세히 설명되어있다. 배치 그리드는 패치(클러스터 영역)로 제한된 위치로만 구성되기 때문에, 그것들은 제한된 배치 격자를 나타낸다.
따라서, 본 예시에서 가능한 비아/컷 위치의 중심을 중심으로 Gx=Gy=20nm의 정사각형 이웃으로 실현되는, 패치(L4)에 대한 노광 위치 제한에 의해, 도 12에 도시된 제한된 배치 그리드가 남는다. 전체 그리드(도 6b)의 상황과 비교하여, 단지 노광 위치의 분수 
가 유지된다. 따라서, s-1 = 72%만큼 데이터/면적의 감소가 달성된다.
전체 오버 샘플링된 그리드에서와 같이, 추가 노광 위치는 잉여 리던던시를 허용한다(오버랩하는 빔렛의 배치 오차는 평균화된다). 또한, 패치 내의 노광 위치들 사이에 선량을 재분배함으로써, 컷의 배치 및 크기가 수정될 수 있으며, 이는 공지된 배치 또는 스케일 에러(예를 들어, 투영 광학기기의 타겟 변형 또는 왜곡으로 인한)를 보정하는데 유용하다. 이 절차의 실례가 도 17a 내지 17c에 주어져 있다. 도 17a의 선량 분포는, 50% 선량 윤곽선을 따라 노광 및 현상한 후, 최대의 리던던시를 갖는 중심 컷(단색 직사각형으로 표시)을 가져온다. 도 12a의 실시 예에서, 도 17b 및 도 17c의 2개의 분배는 패치 내에서 컷을 이동시키기 위해 선량의 재분배가 어떻게 활용될 수 있는지(각각 도 17b 및 17c에서 우측으로 및 우측 하단으로) 예시한다. 상부의 중심 위치와 하부 상의 최대 편차 사이를 보간함으로써(미국 특허 제7,276,714호에 개시된 바와 같이), 패치 내의 정확한 위치 설정이 달성될 수 있다.
도 17a 및 도 17c는 본 발명의 제한된 배치 그리드가 여전히 예를 들어 제한된 배치 그리드에 속한 공칭 노광 위치에서의 선량을 조정함으로써 빔 필드를 가로지르는 왜곡에 기인할 수 있는 위치 편차의 보정을 허용한다는 것을 예시한다. 이는 특히 타겟 상의에 빔렛 스폿 중첩을 가져오는 오버 샘플링 파라미터 o>1에 해당하는 거리에 패치 내의 노광 위치를 유지함으로써 가능하다. 보정될 수 있는 최대 편차는 각 패치의 폭 또는 높이의 분율로 주어지고, 도 12에 도시된 예에서는, 양 좌표 방향에서 Gx/2= Gy/2=10nm이다.
클러스터 구성의 또 다른 예는 도 18에 도시된 실시 예에서 다시 20x20nm 컷/개구 이미지 크기에 대해 주어진다. 도 12와는 대조적으로, 패치(L3)는 X 방향을 따라 컷 구조를 임의로 배치할 수 있도록 X 방향(도 18의 수평 방향)으로 완전히 겹치지만, 주변 영역(LV3)의 스트라이프에 의해 분리되어, Y 방향을 따라서 분리를 제공한다. 빔렛 스폿의 크기는 빔렛 스폿 위치의 예시적인 예들(bi3')을 각각 나타내는 점선의 직사각형에 의해 표시된다; 각각의 노광 위치(px3')는 작은 십자가의 점으로 표시된다. 여기서, o=4 및 ex=ey=5nm, 즉 "쿼드 그리드" 오버샘플링은보다 높은 리던던시 및 보다 정확한 배치를 위해 사용된다. 수직 방향에서, 중심 위치(예를 들어, bi3')로부터 Gy/2=5nm까지의 위치 편차가 보정될 수 있고 패치 거리는 CPy=40nm에 의해 주어진다(도 12a에서와 같이). 전체적으로, 총 "쿼드 그리드"에 비해 37.5 %의 노광 위치가 유지된다.
또한, 개구 이미지들(cX, cY)의 피치는 일반적으로 자유롭게 선택될 수 있지만, "상보적 노광"의 문맥에서 적절한 선택은 노광 셀 내에서 상응하는 주기성을 얻기 위해 이러한 피치가 비아/컷-구조 피치들(CPx, CPy)의 정수배가 되도록 한다. 다른 파라미터(Gx, Gy, ex, ey)는 자유롭게 선택되어, 기록 프로세스의 특정 구현에서 요구되는 바와 같이 원하는 리던던시 및 최대 정정 가능한 변위를 달성할 수 있도록 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 패치 내의 노광 위치는 규칙적인 직사각형 또는 정사각형 그리드(패치의 제한된 영역으로 제한됨)로 배열될 필요는 없지만, 일반적인 위치 세트에 따라 위치될 수 있다. 일부 경우에, 규칙적인 그리드 구조에서 어느 정도 벗어나는 것이 바람직할 수 있으며, 다른 경우, 그리드 구조는 전체적으로 랜덤형 위치 세트로 대체될 수 있다. 노광 위치는 예를 들어, 특정 비아/컷 형상(개구 이미지 형상과 다를 수 있는)을 기록하도록 최적화될 수 있다. 도 14는 상이한 타겟 형상을 생성하기 위해 최적화된 다양한 노광 위치 세트의 적절한 선택의 예를 도시한다. 구체적으로는, 도 14A-14C(좌측 열)의 프레임은 5개의 노광 위치(120-124, 130-134 및 140-144)의 각각의 세트(좌측 열의 도트) 및 각 프레임에서 음영으로 표시된 바와 같이 시뮬레이션 계산에 의해 얻어진 선량 프로파일을 각각 도시한다. 선량 프로파일을 얻기 위해, 단일 노광 위치에 대해 흐릿해진(blurred) 개구 이미지(111)(도 14G)의 복사본은 할당된 선량과 함께 타겟 형상을 최적으로 재현하도록 선택된 노광 위치에서 0.1nm 그리드(노광 프로세스를 시뮬레이트하기 위해) 상에 중첩된다. 도 14G의 흐릿해진 개구 이미지(111)는 리소그래피 장치의 이미징 기능을 모델링하기 위해, 도 14H에 도시된 가우시안 포인트 확산 함수(Gaussian point spread function)(110)와 컨볼루션함으로써 얻어진다. 도 14D-F(우측 열)의 프레임은 선량 프로파일의 0.5레벨에서 얻어진 선량-클리어 윤곽선(125, 135, 145)을 나타내고; 이들은 점선 박스 라인(126, 136, 146)으로 표시된 바와 같이 이상적인 타겟 형상에 대한 매우 양호한 근사를 나타낸다. 도 14E+F의 평행사변형 비아/컷은 라인을 대각선으로 자를 때 사용될 수 있다. 도 14A-C의 각각에서, 중심 위치(120, 130, 140)는 이상적인 타겟 형상의 중심과 일치하고; 시뮬레이션된 타겟 형상(125, 135, 145)의 충실도가 이상적인 타겟 형상(126, 136, 146)에 대해 최대가 되도록 위치 및 선량을 변화시킴으로써 4개의 외부 형상 보정 노광 위치(121-124, 131-134, 및 141-144)(및 그에 할당된 선량들)가 얻어지고; 이는 개구 스폿 및 이상적인 타겟 형상(126, 136, 146)의 대칭성을 고려함으로써 이루어진다.
도 15는 도 13b 및 도 13e에 도시된 직사각형 구조를 에뮬레이트하도록 구성된, 다른 실시 예에 따른 다수의 픽셀 위치를 포함하는 패치(L5)를 도시한다. 유사한 방식으로, 도 16은 도 13c 및 13f에 도시된 평행 사변형의 구조를 에뮬레이트 하도록 구성된 다른 실시 예에 따른 다수의 픽셀 위치를 포함하는 다른 패치(L6)를 나타낸다. 두 예 모두 피치 CPx=CPy=80 nm 및 개구 이미지 피치 cX=cY=160 nm인 15nmx30nm 크기의 비아/컷을 기록하기 위한 것이다. 각 패치에 대해, 중심점 위치(굵은 기호로 표시)와 모양 수정 위치(얇은 기호)는 각각 정사각형 그리드(자신의 각각의 공칭 위치 주변)에 ex=ey=10nm, Gx=Gy=20nm로 배열된다. 이러한 배치는 선량 변화에 의한 위치 편차의 보정을 허용할 것이다. 앞에서와 같이, 최대 교정 가능 위치 편차는 두 좌표 방향 모두에서 e=Gx/2=Gy/2=10 nm이다. 개별 패치(L5, L6)는 도 12a의 것과 유사한 n 개의 노광 셀 내에 배치될 수 있지만, Y 방향을 따라서 거리가 적절하게 증가(예를 들어, 2배)된다. 따라서, 고도의 정확한 형상 표현이 가능함에도 불구하고, 노광 셀은 N=8 및 o=2인 종래 기술의 "완전 이중 그리드"에 대한(No)2=256 위치와 비교하여, 180 픽셀 위치에 대응하는 4개의 패치를 포함할 수 있다.
Claims (22)
- 전기 하전 입자로 구성된 에너지 방사선의 빔으로 타겟을 조사하는 방법으로서, 상기 타겟은 상기 빔에 의한 노광이 수행되는 노광 영역(r1)을 포함하는 방법으로서,
- 상기 노광 영역 내의 고정 픽셀 위치(px, px0, px1)에 위치하는 다수의 패턴 픽셀을 정의하는 단계;
- 상기 노광 영역(r1)을 미리 정의된 폭(y0)의 다수의 스트라이프들(s1, s2, s3)로 분할하는 단계;
- 각 스트라이프에 대해, 상기 타겟 상의 다수의 노광 위치(px0, px1)를 정의하는 단계로서, 각각의 노광 위치는 균일한 크기 및 형상을 갖는 다수의 노광 스폿들 중 하나의 위치를 나타내고, 각각의 노광 스폿은 적어도 하나의 패턴 픽셀을 커버하는 상기 정의하는 단계;
- 상기 방사선에 대해 투명한 복수의 개구(26)를 갖는 패턴 정의 장치(4)를 제공하는 단계;
- 상기 개구들을 통해 상기 패턴 정의 장치를 횡단하여, 대응하는 복수의 빔렛들로 구성된 패터닝된 빔(pb)을 형성하는, 조명 폭이 넓은 빔(lb)에 의해 상기 패턴 정의 장치를 조명하는 단계;
- 상기 패터닝된 빔을 상기 타겟(16)의 위치상의 패턴 이미지(pm)로 형성하는 단계로서, 상기 패턴 이미지는 상기 복수의 개구의 적어도 일부의 이미지(b1)를 포함하고, 상기 이미지는 원하는 패턴에 따라 상기 노광 스폿을 순차적으로 노광하는 단계; 및
- 상기 스트라이프에 대응하는 경로에 따라 상기 타겟 상에 상기 패턴 이미지의 이동을 산출하면서 상기 타겟(16)과 상기 패턴 정의 장치(4) 사이의 상대 이동을 생성하는 단계로서, 상기 이동의 방향(sd)을 가로 질러 취해진 상기 패턴 이미지(pm)의 폭은 적어도 각각의 스트라이프의 폭(y0)인 단계;
를 포함하고,
다수의 노광 위치(px0, px1)를 정의하는 단계는 상기 타겟상의 각각의 고정된 위치에 정의된 다수의 서로 분리된 클러스터 영역(L4, L9)에 대해 수행되고, 상기 다수의 노광 위치(px0, px1)를 정의하는 단계는:
- 각각의 노광 위치가 상기 클러스터 영역(L4, L9) 중 하나 내에 있도록 상기 노광 위치의 위치를 정의하는 단계로서, 상기 클러스터 영역 각각은 각각의 노광 위치(px0, px1)가 동일한 클러스터 영역의 적어도 하나의 노광 위치에 대해 주어진 이웃하는 거리(ub, ex, ey) 내에 있도록 배열된 다수의 노광 위치를 포함하고, 상기 이웃하는 거리는 상기 타겟에 생성된 개구의 이미지의 크기보다 작은 상기 정의하는 단계,
를 포함하고,
상기 클러스터 영역은 노광 위치가 없는 공간에 의해 서로 분리되고, 상기 공간은 상기 노광 영역 내의 적어도 하나의 방향을 따라서 적어도 상기 이웃하는 거리(ub, ex, ey)의 2배인 폭(ux, uy; vx, vy)을 가지는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1 항에 있어서, 각각의 스트라이프(s91, s92)가 상기 각각의 스트라이프 내의 클러스터 영역에 대한 노광 위치의 그리드 위치들의 서브 세트(G1, G2, G21, G22)와 연관되는 다수의 스트라이프(s1, s2 ... sn, s91, s92)가 기록되고, 상이한 스트라이프의 서브 세트는 서로 상이하고, 함께 취해질 때 상기 클러스터 영역 내에서 상기 노광 위치(px0, px1)의 완전한 커버에 결합되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제2 항에 있어서, 상기 클러스터 영역들 각각은 그리드 위치들의 각각의 서브 세트와 연관된 적어도 2개 세트의 노광 위치들을 포함하고, 상기 노광 위치들의 상기 세트들 각각은 최소 개수의 노광 위치들을 포함하며, 상기 최소 개수는 모든 클러스터 영역에 유효하며, 상기 최소 개수는 4, 5 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제3 항에 있어서, 상기 노광 위치들의 상기 세트들 각각에 대해, 상이한 클러스터 영역들의, 그러나 그리드 위치들의 동일한 서브 세트에 연관된 노광 위치들의 공간 배열은 상기 각각의 클러스터 영역의 중심 위치에 대해 보여질 때 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 클러스터 영역 각각은 다수의 노광 위치를 포함하고, 상기 노광 위치의 개수는 모든 클러스터 영역에 공통인 최소 개수 이상이며, 상기 최소 개수는 4, 5 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1 항에 있어서, 각각의 클러스터 영역의 크기는, 상기 이동 방향에 대해 평행인 방향 및 그에 대해 가로지르는 방향 모두에 대해, 상기 타겟 상으로 이미징된 개구들의 이미지(b1)의 크기보다 적어도 3/2의 인자(factor)만큼 큰 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 클러스터 영역 내의 위치 배열은 하나의 클러스터 영역에서 다음 클러스터 영역으로 반복되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 타겟 상에 동시에 노광되는 노광 위치들의 상기 위치는 상기 패턴 정의 장치(4) 내의 상기 개구의 2차원의 규칙적인 배열의 투영된 이미지에 직접 대응하는 2차원 그리드에 따라 정렬되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제8 항에 있어서, 상기 클러스터 영역들 각각에 대해, 그리고 상기 각각의 클러스터 영역의 중심 위치에 대해 보았을 때, 상기 노광 위치들의 공간 배열은 상기 상이한 클러스터 영역들에 대해 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
- 제9 항에 있어서, 상기 클러스터 영역들의 중심 위치들의 세트는 상기 타겟상의 개구들의 이미지들의 위치들에 의해 표현된 바와 같은 다수의 배치 그리드들의 합집합인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제9 항에 있어서, 상기 클러스터 영역은 미리 정의된 위치에 배치되고, 상기 미리 정의된 위치는 상기 노광 영역 내의 타겟 상에 규칙적인 배열을 형성하고, 상기 규칙적인 배열은 상기 2차원 그리드의 수퍼 세트에 대응하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제2 항에 있어서, 각각의 스트라이프(s91, s92)는 상기 주 방향(sd)을 따라 배열된 클러스터 영역의 적어도 2개의 열을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1 항에 있어서, 클러스터 영역 내에서 상기 노광 위치(120-124, 131-134)는 규칙적인 그리드를 따라 배열되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1 항에 있어서, 클러스터 영역 내에서, 상기 노광 위치(141 내지 144)는 상기 이동 방향(sd)에 대해 경사각으로 서로 배열되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1 항에 있어서, 클러스터 영역 내에서, 상기 노광 위치들의 세트는 정의된 공간 배열로 배열되는 노광 위치들의 그룹을 포함하고, 상기 정의된 공간 배열은 상기 노광 위치들의 그룹의 각각이 노광될 때 미리 정해진 형상(125, 135, 145)을 생성하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 클러스터 영역은 다수의 라인을 따라 배열되고, 상기 라인은 균일한 오프셋(P)으로 위치하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제16 항에 있어서, 상기 다수 라인들의 라인들은 상기 타겟 상에 미리 형성된 라인 패턴의 라인들(L)에 대응하고, 상기 클러스터 영역들은 상기 라인들을 따라 규칙적인 간격으로 배열되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 이웃하는 거리(ub, ex, ey)는 개구들의 이미지들의 공칭 크기(b)보다 크지 않은 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 노광 위치는 노광될 패턴 픽셀(px)의 실제 패턴(ps)에 따라 각각의 노광 선량으로 선택적으로 노광되고, 상기 노광 위치(px0, px1)의 위치는 상기 실제 패턴과 독립적인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1 항에 있어서, 균일하게 타이밍된 노광 단계(T1)는 상기 타겟상의 노광 위치에서 각각의 패턴 픽셀을 노광하는데 사용되고, 상기 노광 단계(T1) 동안 상기 패턴 이미지의 위치는 상기 타겟과 함께 적어도 상기 주 방향을 따라서 있는 상대적인 이동에 대해 이동되고, 노광 단계(T1) 사이에서, 상기 패턴 이미지의 위치는 상기 타겟에 대해 변경되어, 전체적으로 상기 패턴 정의 장치의 위치와 관련하여 상기 패턴 이미지의 위치의 이동을 보상하고, 상기 노광 단계들의 지속 기간은 상기 주 방향을 따라 균일한 진행 거리(LG)에 대응하고, 상기 진행 거리는 상기 주 방향을 따라 동일한 부분 그리드 내에서 개구 이미지의 크기보다 큰 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 클러스터 영역들은 상기 이동 방향에 평행한 방향 및 그에 가로지르는 방향 모두를 따라 노광 위치가 없는 공간들에 의해 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제6 항에 있어서, 상기 인자는 상기 타겟 상에 이미징된 개구들의 이미지(b1) 크기의 적어도 두 배인 것을 특징으로 하는 방법.
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