KR20200047381A - 포토리소그래피 마스크의 기판에 도입될 복수의 픽셀의 위치를 결정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

포토리소그래피 마스크의 기판에 도입될 복수의 픽셀의 위치를 결정하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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쿠잔 고르하드
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칼 짜이스 에스엠에스 엘티디
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Abstract

본 발명은 레이저 시스템(370)에 의해 포토리소그래피 마스크(100, 600)의 기판(110) 내에 도입될 복수의 픽셀의 위치를 결정하기 위한 방법으로서, 상기 픽셀은 상기 포토리소그래피 마스크(100, 600)의 하나 이상의 에러(140, 145)를 적어도 부분적으로 교정하는 역할을 한다. 상기 방법은: (a) 상기 하나 이상의 에러(140, 145)와 관련된 에러 데이터를 획득하는 단계; (b) 조명 시스템(350)의 제 1 파라미터를 획득하는 단계 - 상기 제 1 파라미터는 상기 포토리소그래피 마스크(600)를 사용하여 상기 조명 시스템(350)에 의해 조명함으로써 웨이퍼(460)를 처리할 때, 상기 조명 시스템(350)의 상기 포토리소그래피 마스크(100, 600)의 조명을 결정함 - ; 및 (c) 상기 에러 데이터 및 상기 제 1 파라미터에 기초하여 상기 복수의 픽셀의 위치를 결정하는 단계를 포함한다.

Description

포토리소그래피 마스크의 기판에 도입될 복수의 픽셀의 위치를 결정하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING POSITIONS OF A PLURALITY OF PIXELS TO BE INTRODUCED IN A SUBSTRATE OF A PHOTOLITHOGRAPHIC MASK}
본 출원은 2018년 10월 23일에 출원된 독일 특허 출원 DE 10 2018 218 129.2에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 발명은 포토리소그래피 마스크의 하나 이상의 에러를 교정하는 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 포토리소그래피 마스크의 기판에 도입될 복수의 픽셀의 위치를 결정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체 산업에서 지속적으로 증가하는 집적 밀도의 결과로, 포토리소그래피 마스크는 감광성 층, 즉 웨이퍼 상의 포토레지스트 상에 작고 더 작은 구조를 투영해야 한다. 이러한 요구를 충족시키기 위해, 포토리소그래피 마스크의 노광 파장은 근자외선으로부터 평균 자외선을 가로질러 전자기 스펙트럼의 원자외선 영역으로 이동되었다. 현재, 웨이퍼 상의 포토레지스트의 노광을 위해 193nm의 파장이 통상적으로 사용된다. 결과적으로, 증가하는 해상도 요건을 충족시키는 포토리소그래피 마스크의 제조는 점점 더 복잡해지고 있으며, 따라서 점점 더 비싸지고 있다. 포토리소그래피 마스크, 포토마스크 또는 단순히 마스크가 제조 프로세스의 끝에 결함을 갖는 것은 드문 일이 아니다. 시간이 많이 걸리는 마스크 제조 프로세스로 인해, 포토마스크의 결함은 가능할 때마다 수리해야 한다.
예를 들어, 투과형 포토리소그래피 마스크에 있어서, 마스크 영역에 걸친 광학적 전송의 균일성(homogeneity of the optical transmission)는 중요한 파라미터이다. 포토리소그래피 마스크의 영역에 걸친 광학적 전송의 편차는 마스크를 통해 웨이퍼를 조명할 때 웨이퍼 상의 포토레지스트에 적용되는 국부적인 광학적 강도 선량에 상응하는 편차를 초래한다. 국부적으로 적용된 광학 강도 선량 또는 단순히 선량의 변화는 현상된 포토레지스트에서 패턴 요소의 구조 치수의 편차 또는 변동을 초래한다. 포토리소그래피 마스크의 영역에 걸친 패턴 요소의 균일도는 소위 임계 치수 균일도(CDU)이다. 논문 "마스크 레벨 계측 및 프로세스를 활용하는 로직을 위한 웨이퍼 레벨 균일도 개선(Photomask Technology, Proc SPIE Vol. 8880, 0888025-1 - 0888025-7, 2013)"에서, 저자 A.코헨 외는, 다양한 픽셀 배열에 의해 생성된 CDCR(임계 치수 교정비)는 포토리소그래피 마스크의 상이한 특징 유형에 대한 선형 거동을 도시함을 나타내는 연구를 제시한다.
광학적 전송 불균일성과는 별도로, 포토리소그래피 마스크는 다른 종류 또는 유형의 에러를 가질 수 있다. 포토리소그래피 마스크의 중요한 결함 유형은 마스크 이미지 배치 에러 또는 레지스트레이션 에러이다. 포토리소그래피 마스크에 배열된 패턴의 하나 이상의 패턴 요소가 마스크의 레이아웃 데이터에 의해 미리 결정된 그 위치에서 정확하지 않을 경우 이러한 유형의 에러 또는 결함이 발생한다. 다른 유형의 결함은 포토마스크의 기판의 벤딩이다. 포토리소그래피 마스크의 또 다른 중요한 결함 카테고리는 오버레이 에러이다.
출원인은 포토마스크의 기판에 픽셀을 도입하거나 기록함으로써 포토리소그래피 마스크의 이들 및 다른 에러를 교정하는 방법을 개시하였다. 예를 들어, 이 방법은 출원인의 미국 특허 US 9 658 527 B2에 기재되어 있다. 이 방법은 이미 여러 가지 에러 유형의 포토마스크를 안정적으로 교정하기 위해 이미 일상적으로 사용되고 있다. 그럼에도 불구하고, 이 결함 교정 프로세스의 추가 개선의 여지가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 포토리소그래피 마스크의 결함을 교정하는 상기 언급된 방법을 개선하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 특허 청구항 1에 따른 방법이 제공된다. 일 실시예에서, 레이저 시스템에 의해 포토리소그래피 마스크의 기판 내에 도입될 복수의 픽셀의 위치를 결정하기 위한 방법으로서, 상기 픽셀은 상기 포토리소그래피 마스크의 하나 이상의 에러를 적어도 부분적으로 교정하는 역할을 하고, 상기 방법은: (a) 상기 하나 이상의 에러와 관련된 에러 데이터를 획득하는 단계; (b) 조명 시스템의 제 1 파라미터를 획득하는 단계 - 제 1 파라미터는 상기 포토리소그래피 마스크를 사용하여 상기 조명 시스템에 의해 조명함으로써 웨이퍼를 처리할 때, 상기 조명 시스템의 상기 포토리소그래피 마스크의 조명을 결정함 - ; 및 (c) 상기 에러 데이터 및 상기 제 1 파라미터에 기초하여 상기 복수의 픽셀의 위치를 결정하는 단계를 포함한다.
포토리소그래피 마스크의 다양한 에러 또는 결함을 교정하기 위해 포토리소그래피 마스크의 기판에 도입되는 픽셀은 마스크 기판의 광학적 전송을 국부적으로 변형시킨다. 이하에서, 본 발명의 방법의 이점은 주로 마스크의 임계 치수(CD) 에러를 교정하는 예를 위해 예시된다. 그러나, 본 발명의 방법은 포토리소그래피 마스크의 CD 에러의 교정으로 제한되지 않는다.
예를 들어 레지스트레이션 에러를 교정하기 위해 마스크 기판에 도입되거나 기록된 픽셀은 마스크 기판을 투과하는 광학 방사선을 위한 작은 산란 중심을 생성한다. 예를 들어, 하나 이상의 레지스트레이션 결함을 교정하는 픽셀은 기판에 픽셀을 갖는 리페어된 마스크가 조명 시스템에서 동작될 때 마스크의 광학적 전송에 국부적 불균일성을 도입한다. 따라서, 레지스트레이션 에러를 교정하는 픽셀의 도입은 포토마스크에 걸친 임계 치수(CD) 편차 또는 포토리소그래피 마스크의 임계 치수 균일성(CDU) 문제를 야기할 것이다.
레지스트레이션 에러를 교정할 때 CDU 문제를 피하기 위해, 레지스트레이션 에러를 교정하는 제 1 유형의 픽셀의 결정과 동시에 제 2 유형의 픽셀의 분포가 결정될 수 있다. 제 2 유형의 픽셀은 주로 정의된 방식으로 픽셀에 영향을 미치는 광학 방사선을 국부적으로 산란시킨다. 제 2 유형의 픽셀은 본질적으로 기판의 밀도를 국부적으로 변화시키지 않는다. 전형적으로, 제 2 유형의 픽셀은 제 1 유형의 픽셀과 함께 마스크 기판에 도입되어, 예를 들어 포토리소그래피 마스크의 에러(들)를 교정한다.
제 1 유형의 픽셀 및 제 2 유형의 픽셀 모두는 교정될 포토리소그래피 마스크의 기판에 균질하게 분포되지 않는다. 따라서, 마스크에 걸쳐 상이한 위치에 배열된 패턴 요소의 이미지를 생성하기 위해 마스크 기판을 투과하는 광학 방사선은 포토리소그래피 마스크에 걸쳐 다양한 위치에서 마스크 기판의 픽셀에 의해 상이한 교란의 대상이 된다. 이것은 마스크에 걸친 다양한 위치에서 광학 방사선 이미징 패턴 요소에 의해 "인식된(seen)" 다수의 픽셀이 포토리소그래피 마스크에 걸친 패턴 요소의 CD 편차를 초래한다는 것을 의미한다.
그러나, 픽셀이 마스크 기판 내에 균질하게 분산되더라도, 조명 시스템의 상이한 조명 세팅은, 개별적인 광학 방사선 분포가 포토리소그래피 마스크를 통해 그 경로를 따라 픽셀 또는 산란 중심의 상이한 양을 "인식(see)"하여, 조명 시스템의 상이한 조명 세팅은 마스크 기판상에 배치된 패턴 요소의 상이한 CD 편차를 생성하는 것을 유발한다.
본 발명의 방법은 포토리소그래피 마스크의 하나 이상의 결함을 교정하기 위해 마스크 기판에 도입될 픽셀의 위치를 결정할 때 반도체 장치의 제조 프로세스에서 교정된 포토리소그래피 마스크를 조명하는데 사용되는 조명 시스템의 광학적 분포를 고려한다. 따라서, 교정된 포토마스크의 광학 방사선 분포는 그 동작 동안, 픽셀의 위치가 결정된 후에 인지할 것이다. 따라서, 본 발명의 방법은 예를 들어 집적 회로와 같은 장치를 제조하기 위한 웨이퍼의 조명 프로세스에서 교정된 포토리소그래피 마스크의 동작 동안 사용되는 특정 광학 방사선 분포에 대한 결함 교정을 개선 또는 최적화한다.
픽셀의 적어도 하나의 제 1 유형은 기판의 밀도를 국부적으로 변형할 수 있으며, 픽셀의 상기 적어도 하나의 제 2 유형은 기판의 광학적 전송을 국부적으로 변형할 수 있다. 포토리소그래피 마스크의 국부적으로 변형된 밀도 및/또는 국부적 광학적 전송은 포토리소그래피 마스크의 복수의 작은 볼륨 내에서 불연속적으로 변형될 수 있고, 각각의 작은 볼륨은 픽셀로 불린다. 국부적으로 수정된 밀도 및/또는 특히 포토리소그래피 마스크의 광학적 전송 분포는 복수의 픽셀에 의해 포토리소그래피 마스크에 걸쳐 연속적으로 수정되는 것이 또한 가능하다.
하나 이상의 에러는: 상기 포토리소그래피 마스크의 패턴의 적어도 하나의 레지스트레이션 에러, 상기 포토리소그래피 마스크의 기판의 적어도 하나의 광학적 전송 에러, 상기 포토리소그래피 마스크의 상기 기판의 적어도 하나의 평탄도 에러 및 적어도 하나의 오버레이 에러 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
레지스트레이션 에러 외에, 본 발명의 방법은 레지스트레이션 에러에 대해 전술한 바와 유사한 프로세스에서 포토리소그래피 마스크의 다른 유형의 결함의 교정을 허용한다. 일반적으로, 레지스트레이션 에러, 마스크 기판의 평탄도 에러 및/또는 오버레이 에러의 교정은 픽셀 중 적어도 두 가지 유형을 요한다. 포토마스크의 광학적 전송 결함의 교정은, 2개 이상의 유형의 픽셀이 또한 마스크 기판의 광학적 전송 불균일성을 교정하기 위하여 사용될 수 있더라도, 단일 픽셀 유형을 사용하여 교정될 수 있다.
디바이스, 예를 들어 집적 회로의 제조에 있어서, 일반적으로 일련의 포토리소그래피 마스크는 웨이퍼 상에 복잡한 구조를 생성하도록 제조 프로세스 동안 동일한 웨이퍼 상에 연속적으로 적용된다. 많은 응용에서, 광학 축에 대한 패턴 요소(들)의 절대 위치는 서로에 대한 둘 이상의 마스크의 배향만큼 중요하지 않으므로, 오버레이 임계 구조가 미리 결정된 위치에서 웨이퍼 상에 확실하게 인쇄될 수 있다. 따라서, 제 1 포토리소그래피 마스크를 미리 정해진 설계와 가장 잘 매치시키는 것이 아니라, 제 2 마스크와 가장 잘 어울리는 것이 목표이다. 본 발명의 방법은 또한 2개 이상의 포토리소그래피 마스크의 이러한 오버레이 에러를 교정하는데 사용될 수 있다. 특히, 제 1 포토마스크의 기판으로 도입될 복수의 픽셀 및 제 2 포토마스크의 기판으로 도입될 복수의 픽셀의 위치는 조인트 최적화 프로세스에서 결정될 수 있다.
레지스트레이션 결함의 경우, 에러 데이터는 포토리소그래피 마스크의 패턴 요소의 결정된 위치와 레이아웃 데이터와 연관된 패턴 요소의 미리 결정된 위치 사이의 차이를 포함할 수 있다. 오버레이 에러의 경우, 에러 데이터는 포토리소그래피 마스크를 사용하여 조명 시스템으로 조명된 웨이퍼 상의 패턴 요소의 결정된 위치와 웨이퍼 상의 패턴 요소의 미리 결정된 위치 사이의 차이를 포함할 수 있다. 에러 데이터는, 예를 들어, 마스크에 걸친 특징 요소의 변화하는 사이즈로서, 포토리소그래피 마스크의 결정된 광학적 전송 분포와 마스크에 걸친 특징 요소의 균일한 사이즈로서, 포토리소그래피 마스크의 미리 결정된 광학적 전송 분포 사이의 차이, 및 포토리소그래피 마스크를 사용하여 조명된 웨이퍼 상의 또는 포토리소그래피 마스크 상의 패턴 요소의 결정된 위치와 포토리소그래피 마스크를 사용하는 조명 시스템에 의해 조명된 웨이퍼 상의 또는 포토리소그래피 마스크 상의 패턴 요소의 미리 결정된 위치 사이의 차이를 포함할 수 있는 것이 또한 가능하다.
복수의 픽셀은 기판의 공통 층에 배치될 수 있으며, 본 발명의 방법의 단계 c.는 기판 내의 층의 깊이를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
레지스트레이션 에러를 교정하기 위해, 픽셀은 일반적으로 마스크 기판의 깊이의 중심 또는 절반에 배열된 층에 도입된다. 마스크 기판의 중앙에 배열된 픽셀은 본질적으로 마스크 기판의 구부러짐을 야기하지 않는다. 한편, 벤딩 기판을 갖는 포토리소그래피 마스크는 벤딩의 종류에 따라 기판의 상반부 또는 하반부에 픽셀을 도입함으로써 교정될 수 있음을 의미한다. 물론, 레지스트레이션 에러 및 벤딩된 기판을 동시에 갖는 포토리소그래피 마스크를 교정하는 것도 가능하다. 이것은 복수의 픽셀에 의해 2개 이상의 에러 유형이 동시에 교정될 수 있음을 의미한다.
픽셀의 산란 효과가 마스크 기판의 그 배열에 의존하기 때문에, 픽셀이 기판 내에 도입되는 깊이(z-위치)와 마스크 기판의 층(x- 및 y-위치) 내의 그 위치를 필수적으로 알아야 한다.
큰 국부 픽셀 밀도를 얻기 위해, 기판의 깊이 내에 2개 이상의 층으로 픽셀을 배열하는 것이 가능하다. 깊이를 따른 2개의 층 사이의 최소 거리는 CDC(임계 치수 교정) 유형 픽셀에 대하여 약 10㎛일 수 있으며 RegC(레지스트레이션 교정) 유형 픽셀에 대하여 약 25㎛일 수 있다.
상기 정의된 본 방법의 단계 c.는 에러 데이터에 기초하여 복수의 픽셀의 위치, 조명 시스템에 의해 수행된 선형 이미징 변환과 관련된 제 1 및 제 2 파라미터를 결정할 수 있다.
마스크 결함의 교정은 포토리소그래피 마스크를 통해 웨이퍼를 조명하는데 사용되는 조명 시스템의 유연성(flexibility)을 고려하고 사용함으로써 개선될 수 있다.
제 2 파라미터 및 복수의 픽셀의 위치는 조인트 최적화 프로세스에서 결정될 수 있다.
복수의 픽셀의 위치와 조명 시스템의 제 2 파라미터의 동시 변화는 이들 파라미터의 단계적 또는 연속적인 최적화와 비교하여 최적화 프로세스의 변화 공간의 크기를 확장시킨다. 픽셀의 위치 및 조명 시스템의 제 2 파라미터에 대한 조인트 최적화 프로세스의 확장된 솔루션 공간은, 포토리소그래피 마스크의 잔류 에러를 감소시키며, 이는 조명 시스템의 제 2 파라미터의 결정 및 복수의 픽셀의 위치의 결정을 위한 2개의 연속적인 별개의 최적화 프로세스에 의해 달성될 수 없다. 따라서, 정의된 결함 교정 방법의 적용은 포토마스크 제조 프로세스의 수율을 증가시킨다.
복수의 픽셀 및 상기 제 1 파라미터의 위치는 조인트 최적화 프로세스에서 결정될 수 있다.
일반적으로, 조명 시스템의 제 1 파라미터는 미리 결정된 파라미터이며, 포토리소그래피 마스크의 에러(들)를 교정하기 위해 픽셀의 위치를 결정할 때 변화되지 않지만, 조명 시스템의 제 2 파라미터는 포토리소그래피 마스크의 최상의 결함 교정을 결정하도록 변화한다. 그러나, 조명 시스템의 제 1 파라미터가 포토마스크 조명 프로세스의 제약에 의해 고정되지 않으면, 제 1 파라미터는 포토리소그래피 마스크에 대한 결함 교정을 최적화하기 위해 복수의 픽셀의 위치와 함께 조인트 최적화 프로세스에서 결정될 수 있다. 따라서, 포토리소그래피 마스크의 에러는 교정된 포토마스크를 통해 웨이퍼를 조명하는데 사용되는 조명 시스템의 특정 조명 세팅에 대해 최적으로 교정된다.
복수의 픽셀, 제 1 파라미터 및 제 2 파라미터의 위치는 조인트 최적화 프로세스에서 결정될 수 있다.
조명 시스템의 제 1 및 제 2 파라미터뿐만 아니라 복수의 픽셀의 위치를 동시에 결정함으로써, 결함이 있는 포토리소그래피 마스크에 대해 최상의 에러 교정이 달성될 수 있다. 이것은 조명 시스템의 유연성을 희생시키며; 교정된 포토리소그래피 마스크는 제 1 및 제 2 파라미터의 특정 세트를 갖는 조명 시스템으로 조명될 때 최적으로 작동한다.
제 1 파라미터는 온-축(on-axis) 조명 세팅, 환형 세팅, 이중극 세팅, 4중극 세팅, 디사르(disar) 세팅, 퀘이사 세팅 및 소스 마스크 최적화(SMO) 세팅 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
조명 시스템의 조명 세팅은 포토마스크의 패턴 요소를 이미징하기 위하여 사용된 광학 방사선 또는 조명을 결정한다. 따라서, 조명 세팅은 광학 방사선이 마스크 기판을 통과하는 도중에 통과하는 픽셀의 수에 영향을 미친다. 또한, 조명을 결정하는 조명 세팅 또는 조명 시스템의 어퍼쳐는 픽셀이 조명되는 각도에 영향을 미치므로, 마스크 기판에서 픽셀의 작용에 영향을 미친다.
선형 이미징 변환과 관련된 제 2 파라미터는 포토리소그래피 마스크 시프트를 위한 2개의 파라미터, 포토리소그래피 마스크 스케일링을 위한 2개의 파라미터 및 포토리소그래피 마스크의 일반화된 회전을 위한 2개의 파라미터를 포함할 수 있다.
조명 시스템의 조명은 포토리소그래피 마스크의 조명을 결정하는 적어도 하나의 어퍼쳐를 포함할 수 있다. 이하에서, 조명은 소위 조명 세팅으로 불린다.
제 1 파라미터를 획득하는 단계는: 조명 픽셀 전송을 포함하는 디콘볼루션 커널(deconvolution kernel)을 이용하여 오류 교정 맵을 디콘볼루션하는 단계를 포함할 수 있다.
조명 픽셀 전송은 조명 및 픽셀 전송을 포함할 수 있다.
이하의 고려에 있어서, 포토마스크는 예를 들어 CD(임계 치수) 결함으로서 다수의 에러 또는 결함을 갖는 것으로 가정된다. CD 결함은 CD 에러 맵 CDE(x,y)에서 요약될 수 있다. xy-평면은 포토리소그래피 마스크에 평행하는 평면이다. z-방향은 조명 시스템의 광학 축에 평행하거나 포토리소그래피 마스크의 평면에 수직인 방향이다. 마스크의 CD 결함을 교정하는 CD 에러 교정 맵 CDC(x,y)은 CD 에러 맵CDE(x,y)으로부터 결정된다. 이하에서, 최적으로 에러 교정 맵 CDC(x,y)을 재현하는 CD 변경
Figure pat00001
CD(x,y)을 야기하는 복수의 픽셀 또는 픽셀 배열이 결정된다. 따라서, CDC(x,y) 및
Figure pat00002
CD(x,y)는 수행될 교정을 기재한다.
제 2 섹션에서 개략적으로 설명된 바와 같이, 픽셀 밀도 PD(x,y,z)를 갖는 하나 이상의 픽셀 배열의 도입은 포토마스크가 화학적 파장에서 광학 방사선에 의해 조명될 때 포토리소그래피 마스크의 광학적 전송의 광학적 전송 ΔT(x,y)의 비례 변화를 초래한다는 것이 밝혀졌다. 위에서 이미 언급된 바와 같이, 픽셀 기록 프로세스에 의해 교정될 에러 유형에 따라 픽셀은 마스크의 깊이 d 또는 높이 내 어디에서나 기록될 수 있다. 레지스트레이션 및/또는 CD 에러의 교정을 위해, 픽셀은 마스크 기판의 벤딩을 피하기 위해 마스크 기판 깊이의 절반으로, 즉 z=d/2로 기록된다. 패턴 요소가 배치되는 마스크 기판의 측면은 이하에서 평면 z=0로 표시된다. 픽셀 밀도 PD(x,y,z)는 다음에서 기록 맵 PD(x,y,z)으로도 불린다. 이는 ΔCD(x,y) 또는 ΔCDC(x,y)를 생성하는 기록 맵을 결정하는 작업이다.
또한, CD 에러, 즉 하나 이상의 픽셀 배열을 갖는 포토마스크에 의해 유도된 ΔCD(x,y)의 교정에 사용된 CD의 변화 또는 편차가 웨이퍼에서 픽셀 밀도 PD(x,y,z)에 비례한다는 것이 또한 검출되었다 :
Figure pat00003
(1)
전술한 바와 같이, 유도된 CD 편차, 즉 ΔCD(x,y)는 본질적으로 에러 교정 맵 CDC(x,y)를 재현하도록 선택된다.
식(1)을 기반으로 식(2)를 공식화할 수 있다:
Figure pat00004
(2)
여기서 비례 상수 CDCR(Critical Dimension Correction Ratio)은 광학적 감쇠의 % 당 nm의 단위를 가지며, ΔCD(x,y)는 마스크 레벨에서의 임계 치수 편차를 기술한다.
광학적 전송 ΔT(x,y)의 편차는 웨이퍼 상의 마스크의 특징 요소들, 정확하게는 웨이퍼에 배열된 포토레지스트 층(xW, yW)의 특징 요소들에 의해 생성된 이미지의 크기의 변화를 초래하며, 이는 웨이퍼 상에 마스크의 특징 요소들의 패턴을 이미징하는데 사용되는 투영 오브젝티브의 배율 또는 감소 인수에 의해 곱해진다. 전형적으로, 4 또는 5의 감소 인수가 현재 사용된다. 4의 감소 인수가 가정되면, 이는 이하의 관계를 야기한다:
Figure pat00005
(3)
본 출원에서 설명된 방법의 목적은, 하나 이상의 픽셀 배열이 포토리소그래피 마스크의 기판에 기록되거나 도입될 때, 예를 들어 CD 에러 맵 CDE(x,y)에 의해 기술된, 포토리소그래피 마스크의 하나 이상의 에러를 교정하는 픽셀의 하나 이상의 배열의 위치를 기술하는 기록 맵 PD(x,y,z)을 결정하는 것이다.
일반적으로 조명 시스템의 어퍼쳐에 의해 결정되는 광학 조명
Figure pat00006
은 포토리소그래피 마스크를 투과할 때 픽셀의 기록 맵 PD(x,y,z)에 대한 2개의 효과를 갖는다: (I) 픽셀 밀도 PD(x,y,z=0)는 마스크 기판의 패턴 요소로서 동일 평면에 픽셀이 배치될 때 조명
Figure pat00007
의 광학적 감쇠를 기술한다. PD(x,y,z=0) 또는 PD(x,y)는 에어리얼 밀도 또는 영역당 픽셀의 치수를 가지며, z=0는 패턴 요소가 배열되는 포토리소그래피 마스크의 평면이다. (II) 함수 픽셀 전송
Figure pat00008
는 픽셀이 마스크 기판의 어느 곳에 기록될 때 마스크 기판의 픽셀의 산란 거동의 각도 의존도가 된다. 픽셀 전송은 동공에 걸쳐 변화하며 조명 세팅에 의존하지 않는다.
Figure pat00009
의 단위는 픽셀 에어리얼 밀도 당 광학적 감쇠 퍼센트이다.
이전 단락에서, 광학적 조명
Figure pat00010
및 픽셀 전송
Figure pat00011
는 치수가 없는(dimensionless) 동공 좌표
Figure pat00012
,
Figure pat00013
로 표시되고, n은 마스크 기판의 굴절률이며,
Figure pat00014
및
Figure pat00015
은 광학 축 또는 z-축에 관한 조명의 각도이다.
Figure pat00016
및
Figure pat00017
는 조명 세팅에 의해 교정된다. 광학적 조명
Figure pat00018
및 픽셀 전송
Figure pat00019
는 마스크 좌표 x,y로 전환될 수 있다(이하의 도 7의 설명 참조):
Figure pat00020
, (4)
및
Figure pat00021
, (5)
여기서 d는 상기 지시된 바와 같은 마스크 기판 내의 높이이다. d = 0의 경우, 예를 들어 픽셀은 패턴 요소의 평면에 배열되고 픽셀 전송은 일정한 수치 값을 갖는다는 것을 식(5)로부터 알 수 있다:
Figure pat00022
(6)
기록 맵 PD(x,y,z)에 의해 야기되는 광학적 전송의 편차
Figure pat00023
는 수량 조명 세팅, 픽셀 전송 및 픽셀 밀도를 결합한 식으로 표현될 수 있다:
Figure pat00024
(7)
"*"는 콘볼루션을 나타내며, 여기서
Figure pat00025
(8)
IPT를 조명 픽셀 전송이라고 한다. 이 양은 가중 조명을 나타내거나 투과된 광학적 강도의 정수로 간주될 수 있다. 픽셀 밀도 PD(x,y,z)를 조명하는 조명의 콘볼루션 커널로 간주될 수도 있다. 조명 Iopt 및 픽셀 전송 PT가 행렬 형태로 이용가능한 경우, 식(8)에서의 곱셈은 요소 별 곱셈이다:
Figure pat00026
. 식 (8)은 광학적 전송 편차 ΔT(x,y)가 픽셀 밀도 또는 기록 맵 PD(x,y,z)을 이용하는 조명 픽셀 전송의 콘볼루션임을 나타낸다.
식 (7)에서, ΔT(x,y)는 식(2)를 사용하여 대체될 수 있다.
Figure pat00027
(9)
식 (9)는 픽셀 밀도 또는 기록 맵 PD(x,y,z)이 콘볼루션 커널 IPT(x,y)을 CD 편차 ΔCD(x,y) 및 상수 CDCR의 몫 또는 광학적 전송 편차 ΔT(x,y)를 이용하여 디콘볼루션하여 얻어질 수 있다.
콘볼루션은 식(9)에서 각각의 수량을 푸리에 변환하고 수량의 곱셈을 수행함으로써 수행될 수 있다:
Figure pat00028
(10)
따라서, 픽셀 밀도 PD(x,y,z)는 식 (10)을 변환함으로써 결정될 수 있다 :
Figure pat00029
(11)
여기서 FT는 브래킷에서 수량의 푸리에 변환을 나타내고, FT-1은 역푸리에 변환을 나타낸다. 역푸리에 변환을 적용함으로써, 식 (11)의 양은 위치-공간에서 재투과될 수 있다.
근사 없이 기록 맵 PD(x,y,z)을 결정하도록, 일정한 CDCR, CD 편차 ΔCD(x,y) 및 조명 픽셀 전송 또는 콘볼루션 커널 IPT(x,y)은 캘리브레이션 프로세스에서 결정되어야 한다. 캘리브레이션 프로세스의 일반적인 경우를 설명하기 전에, 다양한 근사가 캘리브레이션 프로세스을 간소화하도록 논의된다.
제 1 근사의 캘리브레이션 프로세스을 수행하기 위해, 픽셀 밀도 PD(x,y,z)는 마스크 기판의 xy-평면의 낮은 편차를 갖는 캘리브레이션 마스크 기판내에 기록된다. 픽셀 밀도 PD(x,y,z)의 낮은 편차는, 픽셀 평면 또는 xy-평면의 픽셀 밀도의 편차가 조명 세팅에 의해 정의된 캘리브레이션 마스크의 조명 영역내에서 무시될 수 있음을 의미한다.
캘리브레이션 마스크의 조명 영역 내에서 일정한 픽셀 밀도 및 픽셀의 조명 효과가 픽셀이 포토리소그래피 마스크의 패턴 요소의 평면(즉, z=0)에 배치되는 것처럼 간주된다는 추가 가정에 있어서, 픽셀의 전송은 일정한 수치 값, PT(x,y)=k를 갖고, 식 (7)의 콘볼루션이 수행될 수 있다:
Figure pat00030
(12),
C1는 치수를 갖는 상수이다:
Figure pat00031
=
Figure pat00032
.
식 (7)에서 콘볼루션을 수행하는 것은 캘리브레이션 마스크의 픽셀 평면에서 조명 세팅에 의해 조명된 영역 내의 각 포인트의 기여를 고려하는 것과 동등하다.
식 (12)은 관계 (1)를 따른다. 이것은, 관계 (1)가 상기 언급된 가정을 기초로 한다. 식 (12)는 픽셀 밀도 PD(x,y,z)와 마스크 기판내에 배치된 픽셀 밀도에 의해 유발되는 광학적 전송 편차 ΔT(x,y)의 편차 사이의 단순 변형을 허용한다. 다시 말해서, 조명 세팅에 걸쳐 본질적으로 균일하고 패턴 요소의 평면에 배치되도록 가정되는 픽셀 밀도는 상수 C1의 결정을 가능하게 하며 관련된 또는 전용 픽셀 밀도 PD(x,y,z)의 광학적 전송 ΔT(x,y)의 편차를 변형하는 것이 가능하며 그 반대도 가능하다. 따라서, 논의된 가정을 기초로, 식 (12)은 픽셀 기록 프로세스의 캘리브레이션을 허용한다(식 (13)).
식 (2) 및 식 (12)를 결합하는 것
Figure pat00033
은
Figure pat00034
(13)
결과를 야기한다.
상수의 곱
Figure pat00035
은 치수
Figure pat00036
를 갖는다.
패턴 요소들의 평면에 픽셀들이 배열되는 것으로 간주되는 가정은 이제 중단된다. 오히려, 포토리소그래피 마스크의 기판 및 조명 세팅의 각도 의존도가 고려되는 어떤 곳에서 픽셀이 배열된다는 것이 이제 가정된다. 그러나, 이러한 제 2 근사에서, 픽셀은 완벽한 산란 중심의 역할을 하도록 가정되고, 즉, 픽셀은 완벽한 구면 형상을 갖는 것으로 가정된다. 이 가정은 어퍼쳐의 동공 평면에서 일정한 픽셀 전송 PT'(xp,yp)로 이어진다.
식(5)에 따르면, 동공 평면의 일정한 픽셀 전송은 픽셀이 배치되어 있는 층의 일정한 픽셀 전송를 초래한다 :
Figure pat00037
이 가정은 식 (7)을 단순화한다.
Figure pat00038
(14)
제 1 파라미터를 획득하는 단계는 조명 시스템의 조명을 포함하는 디콘볼루션 커널을 이용하여 에러 교정 맵을 디콘볼루션하는 단계를 포함할 수 있다.
픽셀 밀도 또는 기록 맵 PD(x,y,z)은 식 (11)을 사용하여 결정될 수 있다:
Figure pat00039
(15)
이 제 2 근사에서, 픽셀 밀도 또는 기록 맵 PD(x,y,z)은 광학 강도 Iopt(x,y) 의 푸리에 변환 및 CD 편차 ΔCD(x,y)의 푸리에 변환의 몫의 역 푸리에 변환으로부터 결정된다.
마지막으로, 픽셀이 완벽한 산란 중심의 역할을 한다는 가정이 중단된다. 불완전한 구면 형상은 조명 조명 시스템의 광학 축 또는 z-방향에 관하여 광학적 방사선이 픽셀 상에 입사하는 각도에 따라 픽셀의 산란 거동을 야기한다. 따라서, 고려되는 일반적인 경우는 이제 픽셀의 산란 거동의 각도 의존성을 고려한다. 어퍼쳐의 하나 이상의 개구를 투과하는 광학적 방사선은 어퍼쳐의 개구 내의 광학적 방사선의 위치와 관련 없이 마스크의 픽셀에 대한 동일한 효과를 갖는 것으로 가정하지 않는다. 따라서, 이 측면은 포토리소그래피 마스크를 통한 경로상의 픽셀에 대한 효과에 대한 어퍼쳐의 하나 이상의 개구 내에서의 광학 방사선의 위치를 고려한다. 어퍼쳐의 개구 내의 각도가 포토리소그래피 마스크상의 공간 주파수에 대응하기 때문에, 상기 정의된 관계는 조명 또는 광학 방사선에 대한 픽셀 응답의 공간 주파수 의존성으로 간주될 수 있다. 이 효과는 조명 시스템의 광학 축에 대응하는 z-방향에 대해 조명 각도가 증가할 때 증가한다. 그러므로, 더 큰 조명 세팅을 사용하는 것의 2가지 효과가 존재한다. 첫 번째는 광학 축에 대한 더 큰 각도에 의해 증가하는 픽셀 레벨 또는 픽셀 평면의 조명의 연장이다. 두 번째는 광학 축에 대해 더 큰 각도에 대한 조명 동공에 걸친 픽셀 전송 PT(x,y)의 편차의 증대(augmentation)다.
현재 논의되는 일반적인 경우에, 식 (7) 및 식 (11)은 임의의 가정 없이 해결된다. 이러한 일반적인 경우에 대한 기록 맵 PD(x,y,z)을 획득하기 위하여, 콘볼루션 커널 IPT(x,y) 또는 조명 픽셀 변형이 임의의 가정 없이 결정되어야 한다.
식 (2) 및 식 (7)를 결합하는 것은:
Figure pat00040
을 야기한다.
조명 픽셀 전송를 결정하는 단계는: 광학적 전송 편차를 갖는 픽셀 밀도를 디콘볼루션하는 단계를 포함할 수 있다. 조명 픽셀 전송를 결정하는 단계는 또한 에러 교정 맵을 사용하여 픽셀 밀도를 디콘볼루션하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 식은 이하와 같이 변형될 수 있다:
Figure pat00041
또는
Figure pat00042
(16)
따라서, 조명 픽셀 변형 또는 콘볼루션 커널 IPT(x,y)은 캘리브레이션 마스크의 마스크 기판의 정의된 픽셀 밀도 또는 기록 맵 PD(x,y,z)을 기록하고 생성된 CD 편차를 측정함으로써 결정될 수 있다. 콘볼루션 커널의 결정에 있어서, 하나 또는 2개의 방향에서 가파른 그라디언트를 갖고 변화하는 마스크 기판내에 픽셀 밀도를 기록하는 것이 유리하다.
콘볼루션 커널 IPT(x,y)을 고정한 후에 조명 세팅에 의해 결정된 캘리브레이션 마스크 Iopt(x,y)의 조명에 의해 콘볼루션 커널 IPT(x,y)을 나눔으로써 픽셀 전송이 결정될 수 있다. 이것은 이하를 초래한다:
Figure pat00043
(17)
양 IPT 및 Iopt가 행렬의 형태로 존재할 경우, 식 (17)은 요소 별 분할로 변형된다:
Figure pat00044
Figure pat00045
.
조명의 디콘볼루션 커널을 결정하는 단계는: (a) 변화하는 픽셀 밀도로 배열된 복수의 픽셀을 갖는 기준 마스크를 생성하는 단계; (b) 단극(monopole) 세팅을 사용하여 상기 기준 마스크로 다수의 웨이퍼를 조명하는 단계 - 각각의 웨이퍼는 상기 기준 마스크의 광학 축에 대하여 상기 단극 세팅의 상이한 각도로 조명됨 - ; 및 (c) 조명된 상기 다수의 웨이퍼의 임계 치수의 편차로부터 상기 조명의 상기 디콘볼루션 커널을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 조명 세팅에 대한 디콘볼루션 커널을 계산할 수 있게 하는 조명의 디콘볼루션 커널 또는 조명 세팅을 결정하는 이러한 종류의 효과는 유리하다. 이것은, 캘리브레이션 프로세스는 모든 통상적으로 사용되는 조명 세팅에 대한 디콘볼루션 커널의 결정을 가능하게 함을 의미한다. 그러나, 이 방법은 많은 수의 웨이퍼 프린트를 필요로하므로 값 비싼 방법이다.
동공 평면의 단극 세팅의 치수는 0.1mm 내지 100mm, 바람직하게는 0.5mm 내지 50mm, 더욱 바람직하게는 1mm 내지 20mm, 그리고 가장 바람직하게는 2mm 내지 10mm의 범위를 포함할 수 있다. 조명 각도는 조명 시스템의 광학 축에 관하여 ±10°로부터, 바람직하게는 ±15°, 가장 바람직한 ±20°의 범위에서 변화할 수 있다. 변화하는 조명 각도를 갖는 웨이퍼 프린트의 수는 2 내지 100, 바람직하게는 5 내지 50, 더 바람직하게는 10 내지 30의 범위를 포함할 수 있다.
조명의 디콘볼루션 커널을 결정하는 단계는: (a) 상기 조명 시스템의 조명으로 포토리소그래피 마스크 - 상기 포토리소그래피 마스크는 복수의 픽셀을 갖지 않음 - 에 의해 웨이퍼를 조명하고 상기 웨이퍼의 임계 치수를 결정하는 단계 ; (b) 상기 포토리소그래피 마스크의 상기 기판에 픽셀 밀도를 기록하는 단계; (c) 상기 조명 시스템의 조명으로 상기 포토리소그래피 마스크에 의해 상기 웨이퍼를 조명하고 임계 치수를 결정하는 단계; (d) 단계 (c)의 임계 치수로부터 단계 (a)의 임계 치수를 감산함으로써 임계 치수의 편차를 결정하는 단계; 및 (e) 기록된 상기 픽셀 밀도를 이용하여 임계 치수의 편차를 디콘볼루션함으로써 상기 디콘볼루션 커널을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 측면은 단일 웨이퍼 인쇄가 특정 조명 세팅 또는 특정 조명을 위한 콘볼루션 커널의 실험적 결정을 위해 필요한 유리한 효과를 갖는다. 직전에 기재된 측면은 조명 시스템의 각 조명 세팅에 대한 하나의 캘리브레이션 측정을 요한다. 따라서 캘리브레이션 노력은 사용된 조명 세팅 수에 비례한다.
조명 픽셀 전송 IPT(x,y) 및 조명 동공 Iopt(x,y)이 행렬 형태로 이용가능한 경우, 광학 투과 PT(x,y)는 조명 동공 Iopt(x,y) 및 디콘볼루션 커널의 요소별 분할에 의해 결정될 수 있다.
콘볼루션 결과와 관측된 CD 편차 ΔCD(x,y) 사이의 최상의 일치를 획득하기 위해 알고리즘을 사용하여 커널 함수의 항목을 변경하여 디콘볼루션 연산을 대체할 수 있다.
상이한 조명은 조명 시스템의 상이한 조명 세팅을 사용하는 것을 포함할 수 있다. 상이한 조명 세팅을 사용하는 것은 조명 시스템의 상이한 개구를 사용하는 것을 포함할 수 있다.
기준 마스크를 조명하는 것은 상이한 조명을 사용하여 기준 이미지로 에어리얼 이미지 측정 시스템(AIMSTM)을 조명하는 것으로 대체되거나 추가로 포함할 수 있다. 포토리소그래피 마스크를 조명하는 단계는: 마스크 기판내에 변화하는 픽셀 밀도의 픽셀을 도입하기 전/후에 에어리얼 이미지 측정 시스템에 의해 취해진 포토리소그래피 마스크의 이미지들을 비교함으로써 픽셀에 대한 조명의 효과를 결정하는 단계로 대체될 수 있거나 이 단계를 추가로 포함할 수 있다.
정의된 방법은 복수의 픽셀 각각의 유형을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
픽셀의 유형은 픽셀 파라미터의 특정 세트를 특징으로 한다. 픽셀 파라미터의 특정 세트는 픽셀의 주요 동작을 결정한다. 예를 들어, 본질적으로 국부적으로 마스크 기판의 밀도를 변경하고 포토리소그래피 마스크의 하나 이상의 패턴 요소를 이동시키는 픽셀의 제 1 유형이 설계될 수 있다. 또한, 픽셀 파라미터들의 제 2 세트를 갖는 픽셀의 제 2 유형은 기판 물질의 밀도를 본질적으로 국부적으로 변경하지 않고도 마스크 기판의 광학적 전송을 본질적으로 국부적으로 변형할 수 있다.
"본질적으로"라는 용어는 이 출원의 맥락에서 측정된 변수의 측정을 위하여 최신 계측 도구을 사용할 때 그 에러내에서 측정된 변수의 지정을 의미한다.
복수의 픽셀의 위치, 그 유형, 및 제 1 및/또는 제 2 파라미터의 위치는 조인트 최적화 프로세스에서 결정될 수 있다.
조명 시스템의 일부 또는 모든 파라미터와 조합하여 복수의 픽셀의 유형 및 위치의 동시 결정은 포토리소그래피 마스크의 최적 교정을 위한 전제 조건을 제공한다.
조인트 최적화 프로세스는: (a) 포토리소그래피 마스크의 에러 데이터, 복수의 픽셀의 위치 데이터 및 조명 시스템의 제 1 파라미터를 포함하는 표적 기능(target functional)을 설정하는 단계; 및 (b) 복수의 픽셀의 위치 데이터를 동시에 변경함으로써 표적 기능을 최소화하는 단계를 포함할 수 있다.
표적 기능은 조명 시스템의 제 2 파라미터 및/또는 픽셀의 유형을 더 포함할 수 있다. 또한, 표적 기능은 포토리소그래피 마스크의 에러 데이터, 복수의 픽셀의 위치 데이터, 픽셀의 유형, 제 1 파라미터 및/또는 제 2 파라미터를 포함할 수 있다. 표적 기능을 최소화하는 것은 복수의 픽셀의 위치 데이터 및 픽셀의 유형을 동시에 변화시키는 것을 포함할 수 있다. 또한, 표적 기능을 최소화하는 것은 복수의 픽셀의 위치 데이터, 픽셀의 유형 및 제 2 파라미터를 최소화하는 것을 포함할 수 있다. 마지막으로, 표적 기능을 최소화하는 것은 복수의 픽셀의 위치 데이터, 픽셀의 유형, 제 1 파라미터 및/또는 제 2 파라미터를 최소화하는 것을 포함할 수 있다.
라그랑주 변분 원리(Lagrange variational principle)는 표적 기능을 설정하는데 사용될 수 있다. 표적 기능을 설정하고 표적 기능을 최소화하는 것의 상세는 출원인의 미국 특허 US 9 658 527 B2에 기재되어 있다.
포토리소그래피 마스크는 나노임프린트 리소그래피용 탬플릿을 포함할 수 있고, 또는 포토리소그래피 마스크는 투과형 광학 요소를 포함할 수 있다.
정의된 방법은 포토리소그래피 마스크로 제한되지 않는다. 오히려, 복수의 픽셀을 도입함으로써 교정될 모든 투과형 광학 요소에 적용될 수 있다. 특히, 교정된 투과형 광학 요소가 오프-축 광학적 강도 분포를 갖는 조명 세팅으로 작동되는 경우 본 발명의 방법은 중요하다.
정의된 방법은 결정된 위치 및 복수의 픽셀 각각의 유형에 기초하여 레이저 시스템의 레이저 빔 파라미터를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 각 유형의 픽셀은 특정 픽셀 파라미터 세트와 관련된다. 특정 유형의 픽셀을 포토리소그래피 마스크의 기판에 기록하거나 도입하기 위해, 각각의 유형의 픽셀과 관련된 특정 세트의 레이저 빔 파라미터, 즉 각각의 픽셀 파라미터 세트를 갖는 레이저 빔이 필요하다.
레이저 빔 파라미터는 레이저 빔의 에너지, 개구수, 초점 크기, 빔 편광, 파면 형상, 예를 들면 비점수차, 펄스 길이, 반복율, 포토리소그래피 마스크의 기판의 하나의 위치내로 지향되는 복수의 펄스 및 레이저 빔이 포토리소그래피 마스크의 기판내로 지향되는 2개의 위치사이의 거리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
복수의 픽셀의 각각의 유형은, 레지스트레이션 에러, 평탄도 에러 및 오버레이 에러를 적어도 부분적으로 교정하도록 적응된 적어도 하나의 제 1 유형의 픽셀 및 기판의 광학적 전송 에러를 적어도 부분적으로 교정하도록 적응된 적어도 하나의 제 2 유형의 픽셀을 포함할 수 있다.
제 1 유형의 픽셀을 도입하기 위한 레이저 빔 파라미터는 : 0.05μJ 내지 5μJ의 펄스 에너지, 0.05ps 내지 100ps의 펄스 길이, 1 kHz 내지 10MHz의 반복률, 1000mm2당 펄스 내지 10000000 mm2당 펄스의 펄스 밀도, 0.1 내지 0.9의 오브젝티브의 NA, 5x 내지 40x의 오브젝티브의 배율을 포함할 수 있다. 제 2 유형의 픽셀을 도입하기 위한 레이저 빔 파라미터는: 0.45μJ 내지 0.55μJ의 펄스 에너지, 5ps 내지 10ps의 펄스 지속시간, 10 kHz 내지 100 kHz의 반복률, 0.3 내지 0.4의 오브젝티브의 NA, 10x 내지 20x의 오브젝티브의 배율 및 1000 내지 100000 mm2당 펄스의 펄스 밀도를 포함할 수 있다.
정의된 방법은 결정된 픽셀의 위치 및 유형에 기초하여 기록 맵을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있고, 기록 맵은 포토리소그래피 마스크의 기판에 도입될 복수의 픽셀의 분포를 기술할 수 있다.
기록 맵 PD(x,y,z)의 생성은 복수의 픽셀의 위치를 결정하기 위한 방법의 출력 또는 결과일 수 있다. 기록 맵은 마스크 기판에 픽셀이 기록되는 깊이, 결함이 있는 마스크의 기판내에 도입될 픽셀의 유형 및 위치를 포함한다. 따라서, 기록 맵은 복수의 픽셀을 마스크 기판 내로 도입하는데 사용되는 레이저 빔의 파라미터를 정의한다.
상기 정의된 방법은 레이저 시스템의 초단 레이저 펄스를 사용하여 복수의 픽셀을 포토리소그래피 마스크의 기판으로 도입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
기판에 복수의 픽셀을 도입하는 것은 기록 맵에 기초할 수 있다.
기록 맵은 픽셀의 제 2 유형의 제 2 복수의 픽셀 배열 및 픽셀의 제 1 유형 또는 유형의 제 1 복수의 픽셀 배열을 포함할 수 있다.
픽셀 배열은 일정한 밀도로 배열된 복수의 픽셀을 포함하는데, 즉 픽셀 배열에서 동일한 픽셀의 거리는 1, 2 또는 3차원으로 등거리이다. 픽셀 배열은 일반적으로 단일 픽셀 유형의 픽셀을 포함한다. 예를 들어, 픽셀 배열은 제 1 픽셀 유형의 제 1 복수의 픽셀 또는 제 2 픽셀 유형의 제 2 복수의 픽셀을 포함한다.
기록 맵 PD(x,y,z)은 2개 이상의 픽셀 유형의 픽셀을 포함할 수 있다. 따라서, 단일 기록 맵은 포토리소그래피 마스크의 하나 이상의 에러를 교정하기 위한 전체 정보를 포함할 수 있다. 각 유형의 픽셀에 대해 별도의 기록 맵을 설정할 수도 있다. 예를 들어, 포토리소그래피 마스크의 상기 기판의 밀도는 구체적으로, 제 1 픽셀 유형의 픽셀들 또는 픽셀 배열을 갖는 제 1 기록 맵에 따라 마스크 기판내로 픽셀을 국부적으로 도입함으로써 변형될 수 있으며, 마스크의 광학적 전송 분포는 제 2 픽셀 유형의 픽셀을 갖는 복수의 제 2 픽셀 배열 또는 제 2 픽셀 유형의 복수의 픽셀을 기록하는 제 2 기록 맵을 사용하여 연속적으로 또는 불연속적으로 변형될 수 있다. 따라서, 포토리소그래피 마스크의 광학적 전송 분포의 레지스트레이션 에러 및 교정 에러의 교정도 분리될 수 있다.
기록 맵은 웨이퍼를 처리할 때 복수의 픽셀들 상에 제 1 및/또는 제 2 파라미터들을 갖는 조명 시스템에 의한 포토리소그래피 마스크의 조명의 평균화 효과를 보상할 수 있다.
종래 기술과 비교하여, 본 출원에 기술된 교정 방법은 포토리소그래피 마스크의 에러를 교정하기 위해 제공되는 복수의 픽셀의 분포를 결정할 때 교정된 포토마스크가 이후에 적용되는 광학적 방사선 분포를 고려하는 수정된 기록 맵을 결정한다.
정의된 방법은 조명 시스템의 조명의 평균화 효과를 보상하기 위해 기록 맵의 픽셀 배열의 픽셀 밀도를 감소시키고 그리고/또는 기록 맵의 픽셀 배열 내의 픽셀 밀도를 증가시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 기록 맵에서 픽셀 배열의 밀도를 증가시킴으로써, 기록 맵에서 더 높은 공간 주파수 구성요소가 고려된다. 이러한 더 높은 주파수 구성요소는 국부적으로 증가되거나 감소된 픽셀 밀도를 초래한다.
컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 시스템으로 하여금 전술한 임의의 측면의 단계를 수행하게 하기 위한 명령을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 언급된 문제는 청구항 17의 장치에 의해 해결된다. 일 실시예에서, 레이저 시스템에 의해 포토리소그래피 마스크의 기판 내에 도입될 복수의 픽셀의 위치를 결정하기 위한 장치로서, 상기 픽셀은 상기 포토리소그래피 마스크의 하나 이상의 에러를 적어도 부분적으로 교정하는 역할을 하고, 상기 장치는: (a) 상기 하나 이상의 에러와 관련된 에러 데이터를 획득하기 위한 수단; (b) 조명 시스템의 제 1 파라미터를 획득하기 위한 수단 - 상기 제 1 파라미터는 상기 포토리소그래피 마스크를 사용하여 상기 조명 시스템에 의해 조명함으로써 웨이퍼를 처리할 때 상기 조명 시스템에 의해 상기 포토리소그래피 마스크의 조명을 결정함 - ; 및 (c) 상기 제 1 파라미터 및 상기 에러 데이터를 기초로 하는 복수의 픽셀의 위치를 결정하기 위한 수단을 포함한다.
이 장치는 초단기 레이저 펄스를 생성하도록 구성된 레이저 시스템을 더 포함할 수 있다.
에러 데이터를 획득하기 위한 수단은 포토리소그래피 마스크의 에러 데이터를 측정하기 위한 수단을 포함할 수 있다.
정의된 장치는 포토리소그래피 마스크에 걸친 광학적 전송 편차를 결정하기 위한 수단을 더 포함할 수 있다.
패턴의 하나 이상의 레지스트레이션 에러를 결정하기 위한 수단은 PROVE® 도구를 포함할 수 있다.
조명 시스템은 포토리소그래피 노광 장치의 스캐너 또는 스텝퍼를 포함할 수 있다.
마지막으로, 상기 정의된 장치는 전술한 측면 중 임의의 단계를 실행하도록 구성될 수 있다.
본 발명을 더 잘 이해하고 그 실제 적용을 이해하기 위해, 이하의 도면이 제공되고 이하에서 참조된다. 도면은 단지 예로서 제공된 것으로 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
도 1은 투과형 포토리소그래피 마스크의 개략도를 단면으로 도시한다.
도 2는 나노임프린트 리소그래피에 사용된 템플릿의 단면도를 개략적으로 도시한다.
도 3은 포토리소그래피 마스크의 기판에 도입될 복수의 픽셀의 위치를 결정 하기 위한 장치의 블록도를 개략적으로 도시한다.
도 4는 조명 시스템의 일부 구성 요소의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 5는 도 1의 포토리소그래피 마스크의 기판 및 도 2의 템플릿을 수정하기위한 에러 교정 장치의 블록도를 개략적으로 도시한다.
도 6은 선행 기술에 따라 교정된 포토리소그래피 마스크를 통한 단면을 개략적으로 도시한다.
도 7은 픽셀 배열이 포토리소그래피 마스크의 전방 측에서의 광학적 전송의 변화에 기여하는 거리를 개략적으로 도시한다.
도 8은, 포토리소그래피 마스크 패턴의 단일 패턴 요소의 이미징에 다수의 픽셀 배열의 효과를 개략적으로 나타낸다.
도 9는 개략적으로, 포토리소그래피 마스크 패턴의 패턴 요소의 임계 치수(CD) 편차에 대한 조명 시스템의 조명 환경의 영향을 도시한다.
도 10은 포토리소그래피 마스크의 패턴 요소의 임계 치수 균일도(CDU)에 대한 조명 세팅 및 단일 픽셀 배열의 효과 모두를 개략적으로 도시한다.
도 11은 오프-축 광학 강도 분포로 포토리소그래피 마스크가 조명되는, 포토리소그래피 마스크를 가로질러 불균일한 광학적 전송을 교정하기 위한 기록 맵을 도시한다.
도 12는 패턴이 배치되는 포토리소그래피 마스크의 정면에서 조명 방사선에 의해 이미징되는 바와 같이 도 11의 기록 맵을 표시한다.
도 13은 도 11의 기록 맵에 의해 미리 결정된 광학적 감쇠 대 측정된 광학적 감쇠의 선형 회귀(linear regression)를 도시한다.
도 14에 교정된 포토리소그래피 마스크를 조명할 때 픽셀 배열의 효과 및 조명 시스템의 광학 방사선을 갖는 도 11의 기록 맵의 콘볼루션을 개략적으로 도시한다.
도 15는 포토리소그래피 마스크를 조명하는 광학 방사선의 특정 분포에 대한, 마스크 기판에 도입된 픽셀 배열의 효과를 원상태로 만들도록 도 11의 기록 맵의 디콘볼루션을 개략적으로 도시한다.
도 16은 포토리소그래피 마스크의 하나 이상의 에러를 교정하기 위해 포토리소그래피 마스크의 기판에 도입된 픽셀 배열에 대한 특정 광학 방사선 분포의 효과 및 디콘볼루션되거나 최적화된 기록 맵의 콘볼루션을 개략적으로 도시한다.
도 17는, 디콘볼루션된 기록 맵은 교정된 포토리소그래피 마스크를 조명하기 위하여 사용되는 조명 시스템의 특정 조명 세팅을 위한 최적화된 기록 맵인, 도 11의 디콘볼루션된 기록 맵을 나타낸다.
도 18은 패턴이 배치되는 포토리소그래피 마스크의 패턴의 평면의 도 17의 디콘볼루션 기록 맵 - 기록 맵은 도 11의 타겟 기록 맵과 본질적으로 일치함 - 을 도시한다.
도 19은 도 17의 디콘볼루션된 또는 최적화된 기록 맵의 광학적 감쇠 대 측정된 광학적 감쇠의 선형 회귀를 나타낸다.
도 20은 본 출원의 본 발명의 방법의 흐름도를 도시한다.
이하에서, 본 발명의 예시적인 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 이하에서 더 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명은 여러 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 오히려, 이들 실시예가 제공되어 본 개시가 완전하고 당업자에게 본 발명의 권리 범위를 전할 것이다.
특히, 본 발명의 방법은 포토리소그래피 마스크와 관련하여 설명된다. 그러나, 당업자는 정의된 방법이 결함이 있는 포토리소그래피 마스크의 적용에 제한되지 않음을 이해할 것이다. 오히려, 본 발명의 방법은 복수의 픽셀의 도입에 의해 교정되는 모든 투과형 광학 요소에 적용될 수 있다. 또한, 본 출원에 기재된 방법은 나노임프린트 리소그래피를 위한 탬플릿을 교정하는데 또한 적용될 수 있다.
도 1은, 투과형 포토리소그래피 마스크(100)의 개략적 단면도를 나타낸다. 마스크(100)는 제 1 또는 전면(150) 및 제 2 또는 후면(160)을 갖는 기판(110)을 포함한다. 기판(110)은 웨이퍼 상의 포토레지스트의 조명에 사용되는 파장에 투명해야 한다. 이 파장을 화학적(actinic) 파장이라고 한다. 노광 파장은 전자기 스펙트럼의 심자외선(DUV) 스펙트럼 범위, 특히 약 193nm일 수 있다. 전형적으로, 기판 재료는 석영을 포함한다. 기판(110)은 전형적으로 152mm × 152mm 및 측방 치수 및 본질적으로 6.35mm의 깊이 또는 높이를 갖는다. 포토리소그래피 마스크(100)의 기판(110)은 웨이퍼 상에 배치된 포토레지스트의 레이아웃 데이터에 의해 미리 결정된 패턴 요소(120)를 이미징하는, 일반적으로 크롬으로 제조되는 패턴(130)의 패턴 요소(120)를 그 정면(150) 상에 갖는다. 도 1에 도시된 예에서, 마스크(100)는 레지스트레이션 에러 형태의 에러(140), 즉 2개 이상의 패턴 요소(120)의 거리가 레이아웃 데이터에 의해 미리 결정된 위치로부터 벗어난다. 에러(140)는 마스크 기판(110)의 평탄도 에러, 오버레이 에러, 또는 마스크 기판(110)에 걸친 광학적 전송의 비균질성일 수도 있다.
패턴 요소(120)을 갖는 포토리소그래피 마스크(100)의 기판(110)의 부분은, 마스크(100)의 활성 영역(170)으로 불리고, 반면에 패턴 요소(120)를 갖지 않는 경계 부분은 비활성 영역(180)이라 불린다. 화학적 노광 또는 조명 파장을 갖는 레이저 빔은 기판(110)의 제 2 또는 후면(160)을 통해 마스크(100)의 기판(110)을 조명한다.
도 2는 웨이퍼 상의 패턴 요소를 전사하기 위해 나노임프린트 리소그래피에 사용되는 탬플릿(200)을 개략적으로 도시한다. 템플릿(200)은 UV 및 DUV 스펙트럼 범위에서 투명한 재료(210)를 포함하고, 종종 용융 실리카가 탬플릿 재료로서 사용된다. 도 2의 예시적인 탬플릿(200)은 에러(240)를 갖는다. 전방 탬플릿 측(220) 상의 패턴 요소는 도 1의 포토리소그래피 마스크(100)의 패턴 요소(120)의 제조와 상당히 유사한 프로세스으로 제조된다. 따라서, 본 발명의 원리는 또한 나노임프린트 리소그래피에 사용되는 템플릿(200)의 다양한 종류의 에러를 교정하기 위해 적용될 수 있다. 템플릿(200)은 탬플릿 후방 측(230)을 통하여 전자기 방사선(2)에 의해 조명된다.
도 3은, 개별적으로, 탬플릿(200) 및 포토마스크(100)의 하나 이상의 에러(140, 240)를 교정하기 위한 탬플릿(200) 또는 포토리소그래피 마스크(100)에 도입될 복수의 픽셀의 위치를 결정하기 위하여 사용될 수 있는 장치(300)를 개략적으로 도시한다. 장치(300)는 연결(315)을 통해 장치(300)를 계측 도구(340)에 연결하는 제 1 인터페이스(310)를 포함한다. 외부 계측 도구(340)는 개별적으로 포토리소그래피 마스크(100) 및/또는 템플릿(200)의 에러(들)(140, 240)을 결정하도록 포토리소그래피 마스크(100) 및/또는 템플릿(200)을 분석할 수 있다. 장치(300)는 인터페이스(310)에 의해 외부 계측 도구(340)로부터 에러 데이터를 획득한다. 따라서,도 3에 도시된 예에서, 장치(300)의 인터페이스(310)는 하나 이상의 에러(140, 240)와 관련된 에러 데이터를 획득하기 위한 수단(310)을 실현한다.
포토리소그래피 마스크(100) 및 탬플릿(200)의 에러(들)(140, 240)을 각각 측정하는 계측 도구(340)는 마스크(100)에 걸친 패턴 요소(120)의 CD(임계 치수) 편차 또는 임계 치수 균일도(CDU)을 결정할 수 있는 레이저 시스템일 수 있으므로, 예를 들어 포토마스크(100)의 레지스트레이션 에러(140)를 결정할 수 있다. 예를 들면, 계측 시스템(340)은 레지스트레이션 에러 및/또는 오버레이 에러를 측정하기 위하여 사용될 수 있는 PROVE® 도구일 수 있다.
계측 도구(340)에 더하여, 장치(300)의 제 1 인터페이스(310)는 예를 들어 WLCD 도구(도 3에 미도시)로서 포토리소그래피 마스크(100) 및/또는 템플릿(200)을 통한 광학적 전송의 편차를 측정할 수 있는 계측 도구에 연결될 수 있다. 또한, 제 1 인터페이스(310)는 오버레이 에러(도 3에 미도시)를 교정하는데 사용될 수 있는 포토마스크 디자인 센터로부터 레이아웃 데이터를 얻을 수 있다. 예를 들어, e-빔 시그니처, 렌즈 핑거프린트와 같은 시스템적인 효과가 존재할 경우, 레이아웃 데이터를 추가로 분석하여 예측될 수 있다.
다른 실시예에서, 계측 도구(340)를 장치(300)(도 3에 미도시)에 통합할 수 있다.
또한, 장치(300)는 연결부(325)를 통해 장치(300)를 조명 시스템(350)에 연결하는 제 2 인터페이스(320)를 포함한다. 따라서, 도 3에 도시된 예에서, 인터페이스(320)는 조명 시스템(350)으로부터 파라미터를 획득하기 위한 수단(320)을 구현한다. 도 4의 다이어그램(400)은 조명 시스템(350)의 일부 구성 요소의 단면을 개략적으로 도시한다. 레이저 시스템일 수 있는 광원(410)은 조명 시스템(350)의 화학적 파장에서 광을 생성한다. 어퍼쳐(420)는 광원(410)에 의해 생성된 광(415)에 대한 공간 필터링을 수행한다. 어퍼쳐(420)는 조명 시스템(350)의 조명 세팅을 결정한다. 도 4에 제시된 예에서, 어퍼쳐(420)는 환형 조명 세팅을 실현한다. 어퍼쳐(420)는 조명 시스템(350)의 출사 동공을 실현한다.
조명 시스템(350)에서, 어퍼쳐(420)는 조명 시스템(350)의 상이한 조명 세팅을 생성하는 상이한 개구를 갖는 다른 어퍼쳐에 의해 교체될 수 있다. 조명 시스템(350)은 웨이퍼 상에 배열된 포토레지스트 내로 포토마스크(100)의 패턴(130)을 최상으로 이미징하는 온-축(on-axis) 또는 오프-축(off-axis) 조명 세팅을 설정할 수 있다. 조명 시스템(350)은 어퍼쳐(420)를 변경함으로써 임의의 요청된 조명 세팅을 구현할 수 있다. 예를 들어, 환형 조명 세팅 이외에, 조명 시스템(350)은 이중극 조명 세팅, 4중극 조명 세팅, 디사르 조명 세팅, 퀘이사 조명 세팅 및 소스 마스크 최적화(SMO) 세팅을 조정할 수 있다. 또한, 조명 세팅의 어퍼쳐 유형 대신에, 마이크로 미러 기반 또는 패싯 미러 기반 모듈과 같이 더 플렉서블한 조명 기법을 허용하는 모듈이 사용될 수 있다.
어퍼쳐(420)의 개구(425)(들)에 투과된 광(415)은 콘덴서(430)상에 영향을 미친다. 콘덴서(430)는 포토마스크(100)의 후방 측(160)에 광(415)을 보낸다. 포토마스크(100)는 조명 시스템(350)의 일부가 아니다. 마스크(100)는 조명 시스템(350)의 척(440)에 고정된다. 척(440)은 3차원으로 이동 가능할 수 있다. 또한, 척(440)은 서로 직교하는 2개의 축을 통해 포토마스크(110)를 회전시킬 수 있다. 따라서, 척(440)은 포토마스크(100)의 선형 이미징 변환을 실현한다. 포토리소그래피 마스크의 선형 이미징 변환은 마스크 시프트를 위한 2개의 파라미터, 마스크 스케일링을 위한 2개의 파라미터 및 일반화된 마스크 회전을 위한 2개의 파라미터를 포함한다.
마스크(100)의 패턴(130)에 의해 구조화된 광(415)은 오브젝티브(450)에 입사한다. 오브젝티브(450)는 웨이퍼(460) 상에 배치된 포토레지스트(470) 상에 마스크(100)의 패턴 요소(120)를 이미지화한다. 전형적으로, 오브젝티브(450)는 웨이퍼(460)의 포토레지스트(470)의 4 또는 5의 인수만큼 마스크(100)의 패턴 요소(130)의 사이즈를 감소시킨다. 상기 먼저 언급된 바와 같이, 웨이퍼(460)는 조명 시스템(350)의 일부가 아니다. 웨이퍼(460)는 제 2 척(480)에 의해 조명 시스템(350)에 고정된다.
조명 시스템(350)은 장치(300)의 제 2 인터페이스(320)에 대한 연결부(325)를 갖는다. 조명 시스템(350)은 가능한 조명 세팅을 제 1 파라미터로서 장치(300)에 전송할 수 있다. 제 1 파라미터는 어퍼쳐(420)에 의해 결정된 고정 조명 세팅일 수 있다. 조명 세팅이 가변적일 수 도 있다. 이 경우, 조명 세팅은 이용 가능한 조명 세팅을 장치(300)에 전송할 수 있다. 제 1 파라미터는 또한 어퍼쳐(425)의 하나 이상의 개구(525) 내의 조명의 위치 의존성을 포함할 수 있다.
일반적으로, 조명 세팅의 결정은 마스크 설계 프로세스의 일부이다. 이는 마스크 레이아웃 프로세스 중에 수정되었음을 의미한다. 따라서, 조명 시스템(350)의 조명 세팅은 종종 마스크 디자인 소프트웨어로부터 또는 마스크 디자인이 저장되는 데이터베이스로부터 얻어진다.
또한, 조명 시스템(350)은 장치(300)에 척(440)이 수행할 수 있는 선형 이미징 변환의 범위를 통신한다. 선형 이미징 변환의 가용 범위는 조명 시스템(350)의 제 2 파라미터의 가용 범위의 형태로 전송된다. 다른 실시예에서, 조명 시스템(350)은 장치(300)에 제 2 파라미터들의 고정된 세트를 통신한다. 조명 시스템(350)의 하나, 여러개 또는 모든 파라미터가 조명 시스템(350)이 충족시켜야 하는 하나 이상의 제약에 의해 결정될 경우 이것이 수행될 수 있다.
조명 시스템(350)은 스캐너라고도하는 리소그래피 스캐너 또는 스탭퍼로도 알려진 리소그래피 스탭퍼의 형태로 실현될 수 있다.
다시, 도 3과 관련하여, 장치(300)는 제 1 인터페이스(310)를 통해 획득된 에러 데이터 및 제 2 인터페이스(320)를 통해 조명 시스템(350)의 제 1 및 제 2 파라미터를 장치(300)의 처리 유닛(330)에 제공한다. 처리 유닛(330)은 획득된 에러 데이터를 기초로 에러 데이터를 교정하는 픽셀의 위치를 결정하도록 복수의 픽셀의 위치 데이터를 변화시킨다. 복수의 픽셀은 교정될 에러(140, 240)의 유형에 따라 둘 이상의 종류 또는 유형의 픽셀을 포함할 수 있다. 픽셀 유형은 특정 세트의 파라미터들을 특징으로 한다. 프로세싱 유닛(350)은 제 1 인터페이스(310)를 통해 얻어진 에러 맵 CDE(x,y)를 결정할 수 있다. 에러 맵은 포토레지스트를 갖는 웨이퍼의 표면에서 측정된 CD 편차의 로컬 양을 포함한다.
처리 유닛(330)은 또한 픽셀의 위치를 결정할 때 픽셀의 유형을 변화시킬 수 있다. 위치 데이터 및 다양한 종류의 픽셀은 조인트 최적화 프로세스에서 동시에 변경될 수 있다. 또한, 조명 세팅과 관련된 조명 시스템(350)의 제 1 파라미터 및/또는 선형 이미징 변환과 관련된 조명 시스템의 제 2 파라미터는 조명 시스템(350)에 의해 이들 파라미터가 고정되는지 여부에 따라 변할 수 있다. 픽셀의 유형 및 위치 뿐만 아니라 조명 시스템(350)의 제 1 및 제 2 파라미터는 조인트 최적화 프로세스에서 결정될 수 있다. 조인트 최적화 프로세스의 세부 사항은 출원인의 미국 특허 US 9 658 527 B2에 기재되어 있다.
조인트 최적화 프로세스에서 결정된 픽셀의 위치는 기록 맵 PD(x,y,z)(360)에 요약될 수 있다. 기록 맵 PD(x,y,z)(360)은 마스크(100)의 에러(140)를 교정하는데 필수적인 모든 픽셀의 유형 및 위치를 포함할 수 있다. 이 경우, 기록 맵(360)은 2개 이상의 픽셀 유형의 픽셀을 통상적으로 포함한다. 그러나, 픽셀의 개별적인 유형에 대한 별개의 기록 맵 PDi(x,y,z)을 생성하는 것이 가능하다.
프로세싱 유닛(330)에 의해 결정된 픽셀은 다수의 픽셀 배열로 배열될 수 있다. 픽셀 배열은 픽셀 배열 내에서 픽셀의 밀도가 일정하고 픽셀 배열은 한 유형의 픽셀만을 포함하는 것을 특징으로 한다. 통상적으로, 픽셀 또는 픽셀 배열은, 포토리소그래피 마스크(100)의 기판(110)내의 층에 배열된다. 따라서, 픽셀 밀도 PD(x,y,z) 또는 픽셀 배열 밀도는 2차원 밀도 PD(x,y,z=const.)이다. 그러나, 픽셀 또는 픽셀 배열을 1차원 구조 또는 3차원 볼륨 PD(x,y,z)로 배열하는 것도 가능하다.
처리 유닛(330)은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 처리 유닛(330)은 마이크로 프로세서, 범용 프로세서, 특수 목적 프로세서, CPU(중앙 처리 유닛) 등일 수 있다. 컴퓨터 시스템, 예를 들어 장치(300)를 구현하는 컴퓨터 시스템의 일부일 수 있다. 대안적으로, 처리 유닛(330)은 PC(개인용 컴퓨터), 워크스테이션, 메인프레임 등(도 3에 미도시)과 같은 별도의 유닛으로서의 셋업일 수 있다.
장치(330)는 에러 교정 장치(370)에 연결부(335)를 통해 기록 맵 PD(x,y,z)을 출력할 수 있다. 도 5는 도 2의 탬플릿(200)뿐만 아니라 도 1의 포토리소그래피 마스크(100)의 에러를 교정하도록 사용될 수 있는 예시적인 에러 교정 장치(370)의 개별적인 블록도를 도시한다. 에러 교정 장치(370)는 3차원으로 이동가능할 수 있는 척(520)을 포함한다. 포토리소그래피 마스크(100)는 예를 들어 클램핑과 같은 다양한 기법을 사용하여 척(520)에 고정될 수 있다. 포토리소그래피 마스크(100)는 척(520)을 향하여 거꾸로 장착될 수 있으므로 그 기판 후면(160)은 오브젝티브(540)를 향하거나 도 2의 탬플릿(200)일 수 있다. 특정 조건에 있어서, 포토리소그래피 마스크(100)의 전방 측(150)을 통해 픽셀 배열을 도입하는 것도 고려할 수 있다.
에러 교정 장치(370)는 펄스 또는 광 펄스의 광 빔(535) 또는 빔을 생성하는 펄스 레이저 소스(530)를 포함한다. 레이저 소스(530)는 가변 기간의 광 펄스를 생성한다. 펄스 지속 시간은 10 fs(펨토초) 만큼 낮을 수 있지만 또한 100 ps(피코 초)까지 연속적으로 증가될 수 있다. 펄스 레이저 소스(530)에 의해 생성된 광 펄스의 펄스 에너지는 또한 펄스 당 0.01 μJ 내지 펄스 당 10 mJ에 이르는 넓은 범위에 걸쳐 조정될 수 있다. 또한, 광 펄스의 반복 속도는 1Hz 내지 100MHz의 범위를 포함한다. 예를 들어, 광 펄스는 800nm의 파장에서 작동하는 Ti:사파이어 레이저에 의해 생성될 수 있다. 그러나, 에러 교정 방법이 이러한 레이저 유형에 한정되지 않으며, 원칙적으로, 포토리소그래피 마스크(100)의 기판(100)의 밴드 갭보다 작고 팸토초 범위의 지속 시간을 갖는 펄스를 생성할 수 있는 광자 에너지를 갖는 모든 레이저 유형이 사용될 수 있다. 그러므로, 예를 들어, Nd-YAG 레이저 또는 염료 레이저 시스템이 적용될 수 있다(도 4에 미도시).
스티어링 미러(590)는 펄스 레이저 빔(535)을 포커싱 오브젝티브(540)내에 보낸다. 오브젝티브(540)는 포토리소그래피 마스크(100)의 기판(110)내에 기판 후면(160)을 통해 펄스 레이저 빔(535)을 집속시킨다. 적용된 오브젝티브(540)의 NA(개구수)는 기판 후면(1600에 대한 포토리소그래피 마스크(100)의 기판(110)내에 초점의 위치 및 초점의 미리 결정된 스폿 사이즈를 따른다. 오브젝티브(540)의 NA는 본질적으로 1020 W/cm2의 최대 강도 및 본질적으로 1㎛의 초점 스폿 직경을 야기하는, 최대 0.9일 수 있다. 오브젝티브(540)의 NA는 0.9보다 훨씬 높을 수 있지만, NA가 높을수록 오브젝티브(540)의 설계에 더 많은 제약이 있다. 또한, 오브젝티브(540)가 큰 작업 거리를 가져서 마스크(100)의 중심 또는 심지어 포토리소그래피 마스크(100)의 기판(110)의 전방 측(150)에 초점을 맞출 수 있게 하는 것이 유리하다.
오류 교정 장치(370)는, x-방향 및 y-방향의 평면에서 샘플 홀더(520)의 2개의 축 포지셔닝 스테이지의 병진(translation)을 관리하는 컴퓨터 시스템(560) 및 컨트롤러(580)를 또한 포함한다. 컴퓨터 시스템(560) 및 컨트롤러(580)는 오브젝티브(540)가 고정되는 1축 포지셔닝 스테이지(550)를 통해 척(520)의 평면에 수직(z-축)인 오브젝티브(540)의 병진을 제어한다. 에러 교정 장치(370)의 다른 실시예에서, 척(520)은 타겟 위치로 포토리소그래피 마스크(100)를 이동시키기 위하여 3축 포지셔닝 시스템을 탑재할 수 있고, 오브젝티브(540)가 고정될 수 있으며 척(520)은 고정될 수 있으며 오브젝티브(540)는 3차원으로 이동가능할 수 있음이 주목되어야 한다.
컴퓨터 시스템(560)은 마이크로 프로세서, 범용 프로세서, 특수 목적 프로세서, CPU(중앙 처리 유닛) 등일 수 있다. 이는 컨트롤러(580)에 배치될 수 있거나 PC(개인용 컴퓨터), 워크스테이션, 메인프레임 등과 같은 별도의 유닛일 수 있다. 컴퓨터 시스템(560)은 연결부(335)를 통해 도 3의 장치(300)와 컴퓨터 시스템(560)를 연결하는 인터페이스를 더 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(560)은 레이저 소스(530)(도 5에 미도시)를 제어할 수 있다.
또한, 에러 교정 장치(370)는 다이크로익(dichroic) 미러(545)를 통해 척(520)에 배치된 조명 소스로부터 광을 수광하는 CCD(Charge-Coupled Device) 카메라(565)를 포함하는 뷰잉 시스템(viewing system)을 또한 포함할 수 있다. 뷰잉 시스템은 타겟 위치에 포토리소그래피 마스크(100)의 네비게이션(navigation)을 가능하게 한다. 또한, 뷰잉 시스템은 광원(530)의 펄스 레이저 빔(535)에 의해 포토리소그래피 마스크(100)의 기판 후면(160) 상의 변형된 영역의 형성을 관찰하도록 사용될 수 있다.
도 3 및 도 5에 도시되지 않은 구성에서, 에러 교정 장치(370)는 장치(300)와 결합될 수 있다. 이 구성이 실현되면, 장치(300)의 처리 유닛(330)은 에러 교정 장치(370)의 컴퓨터 시스템(560)에서 구현될 수 있다.
도 6은 CD(임계 치수) 에러의 교정에 현재 사용되는 픽셀의 위치 결정을 도시한다. 구체적으로, 도 6은 포토마스크(600)의 섹션을 나타낸다. 마스크(600)의 섹션의 좌측부에서, 패턴(130)은 CD 에러(140)를 갖는다. 포토마스크(600)의 섹션의 우측부에서, 패턴(130)의 패턴 요소(120)는 미리결정된 레이아웃 데이터로부터 패턴(130)의 편차의 상이한 양을 도시하는 제 2 CD 에러(145)를 갖는다. CD 에러(140, 145)를 교정하기 위하여, CD 데이터는 웨이퍼 레벨 CDU 측정으로부터 취해진다. 이러한 데이터는 결함(140, 145)을 갖는 CD 장소 바로 위에서 마스크 기판(110)내에 도입될 픽셀의 원하는 감쇠 값을 결정하도록 더 조밀한 그리드로 보간된다. 결함(140, 145)를 교정하기 위해, 다수의 픽셀 배열(610 및 620)이 결정된다. 픽셀 배열(610 및 620)은 모두 50×50㎛2의 영역을 가지며 일정한 밀도로 한 유형의 픽셀을 포함한다. 픽셀 배열(610 및 620)은 더 작거나 더 큰 영역을 가질 수 있다. 도 6의 픽셀 배열(610 및 620)의 크기는 해상도, 파일 크기 및 계산 속도 사이의 절충이다. 더 작은 크기를 갖는 픽셀 배열(610, 620)을 사용하는 주요 기술적 제한은 없다. 픽셀 배열(610)의 픽셀은 본질적으로 CD 에러(140, 145)를 교정하도록 설계되며, 픽셀 배열(620)의 픽셀은 픽셀 배열(610)에 의해 마스크 기판(110)에 도입된 투과 불균질성을 본질적으로 보상하도록 설계된다.
또한, 과도한 양의 CDU를 도입하지 않고 레지스트레이션 에러를 교정할 수 있다. 이 경우, 패턴 요소가 배치된 평면에 가능한 한 가까운 z-방향으로 픽셀을 기록하는 대신 마스크 기판의 중앙에 픽셀을 기록함으로써 발생하는 결함의 일부가 발생하지 않는다. 대안적인 접근법에서, 양호한 CDU를 복구하기 위해 픽셀 배열의 추가 층(620)을 도입함으로써 후속적으로 교정될 수 있는 더 많은 양의 레지스트레이션 교정을 수용하는 것도 고려될 수 있다. 레지스트레이션 에러를 교정하기 위해, 픽셀은 일반적으로 높이가 10㎛ 내지 15㎛일 수 있다. 투과 편차 또는 CDU를 교정하기 위해, 픽셀 높이는 대략 5㎛일 수 있다.
상이한 픽셀 배열 밀도를 갖는 픽셀 배열(630 및 640)의 결정은 픽셀 배열(630 및 640) 바로 아래의 패턴 요소(120)의 CD를 고려한다. 그러나, 현재의 CD 교정 방법은 교정된 포토리소그래피 마스크(600)를 통해 웨이퍼(470)를 조명할 때 사용된 조명 시스템(350)의 조명 세팅을 고려하지 않는다.
도 7은 이 접근법에서 발생하는 단점을 설명한다. 도 7은 포토리소그래피 마스크(600)의 단면도를 도시한다. 상술된 바와 같이, 픽셀 또는 픽셀 배열(720)은 레지스트레이션 에러 또는 CD 에러(140, 145)의 교정을 위한 마스크 기판(110)의 중간으로 즉, 마스크 기판(110)의 전방 측(150)으로부터 3175㎛의 높이로 통상적으로 도입된다. 이것은 픽셀 배열(720)이 마스크 기판(110)내에 도입되거나 기록될 때 마스크 기판(110)의 벤딩을 회피한다.
마스크 기판(110)의 픽셀 또는 픽셀 배열(720)이 없을 때, 패턴 요소(120)는 광학 방사선(710)에 의해 균질하게 조명된다. 마스크 기판(110)의 픽셀 또는 픽셀 배열(720)의 존재는 이러한 상황을 변화시킨다. 이하에서는, 단일 픽셀 배열(720)의 효과는 기판(110)의 전방 측(150)에 배치된 패턴 요소(120)에 대해 추산된다. 현대 조명 시스템(370)은 액침 리소그래피를 사용하므로, 웨이퍼(460)의 조명에 대한 NA(개구수)은 NA W =1.35이다. 투영 오브젝티브(450)가 패턴 요소 크기를 4의 인수만큼 감소시키는 것으로 가정하면, 포토마스크(600)의 레벨에서의 NA는: NA M =NA W /4=1.35/4=0.34. 주변 광선(770)과 광축(780) 사이의 각도는, 스넬의 법칙으로부터 결정될 수 있다:
Figure pat00046
및
Figure pat00047
로 가정하고, 각도
Figure pat00048
는
Figure pat00049
로 표현될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 포토마스크(600)의 석영 기판(110)의 굴절률은
Figure pat00050
이다. 이러한 고려를 기초로, 기판(110)의 전방 측(150) 상에 로컬 광학 투과에 픽셀 배열(720)이 영향을 미치는 거리
Figure pat00051
(740)가 추산될 수 있다. 직경(740)은 이하와 같이 계산될 수 있다:
Figure pat00052
㎛. 거리(740)는 스필 오버 크기
Figure pat00053
로도 불린다. 입사 광학적 방사선(710)이 원형 형상인 것으로 가정하면, 픽셀 배열이 영향을 미치는 영역 또는 스필 오버 영역이 추정될 수 있다:
Figure pat00054
.
도 8은 상기 고려 사항을 개략적으로 도시한다. 도 8은 포토마스크(600)의 일부의 단면을 도시한다. 마스크(600)는 그 전방 측(150)상에 패턴 요소(118, 120 및 122)를 갖는다. 마스크 기판(110)의 중앙에서, 픽셀 배열(810, 820 및 830)이 도입되었다. 픽셀 배열(810, 820 및 830)은 50×50㎛2의 측면 치수를 갖는다. 각각의 픽셀 배열(810, 820 및 830)은 한 유형의 픽셀을 포함한다. 픽셀 배열(810, 820 및 830)은 동일한 유형의 픽셀을 포함하거나 상이한 유형의 픽셀을 포함할 수 있다. 도 7의 맥락에서, 픽셀 배열(810, 820 및 830)은 각각 거리 D s
Figure pat00055
1400㎛ 및 영역 A s
Figure pat00056
1.6mm2에 걸쳐서 이러한 픽셀 배열(810, 820 및 830) 상에 입사하는 광학적 방사선에 영향을 미치는 것으로 기재된다. 따라서, 도 8에 도시된 예에서, 픽셀 배열(810)은 참조 부호(840)로 상징된 거리 내에서 산란함으로써 광학적 감쇠를 생성한다. 따라서, 픽셀 배열(810)은 패턴 요소(118 및 120)의 이미지 생성에 영향을 미치며, 따라서 이러한 패턴 요소의 CD에 영향을 미친다. 픽셀 배열(820)에 입사하는 화학적 파장의 광학적 방사선은 참조 부호(850)로 상징되는 거리 내에 광학 방사선을 감쇠시킨다. 도시된 예시에서, 픽셀 배열(820)은 패턴 요소(120 및 122)의 CD에 대한 효과를 갖는다.
이는, 패턴 요소(120)가 픽셀 배열(810, 820 및 830)의 평균화 효과의 대상이 되는 광학 방사선을 수광하는 것을 의미한다. 선행 기술에서, 픽셀 배열(820)의 효과는 패턴 요소(120)의 이미지 생성에 대해서만 고려되었다. 유사한 방식으로, 픽셀 배열(810 및 830)의 감쇠의 효과는 개별적으로, 패턴 요소(118 및 122)에 제한되었다.
도 9의 다이어그램(900)은 마스크 기판(110)의 중앙에 픽셀 배열(950, 960)을 갖는 포토리소그래피 마스크(600)의 패턴의 패턴 요소(120)의 이미징을 개략적으로 도시한다. 도 9는 조명 시스템(350)의 동공 평면(910)내에 투영되는 개구(425)를 갖는 어퍼쳐(420)를 나타낸다. 도 9에 도시된 예에서, 다시, 조명 시스템(350)은 개구(425)을 갖는 환형 조명 세팅을 갖는다. 평면(750)은 마스크 기판(110)의 중앙을 나타낸다. 어퍼쳐(420)의 개구(425)를 통과한 광학 방사선(920)은 픽셀 배열(950 및 960)이 위치된 평면(750) 상으로 조명 영역(925)을 투영한다. 광학 방사선(920)은 포토리소그래피 마스크(600)의 전방 측(150) 상에 배열된 패턴 요소(120)를 조명한다. 어퍼쳐(420)의 투영 영역(925) 내에 있는 픽셀 배열(950)은 광학 방사선(920)에 의해 생성된 패턴 요소(120)의 이미지에 기여한다. 어퍼쳐(420)에 의해 형성된 광학 방사선(920)을 필수적으로 보지 않도록 투영된 영역(925)의 외측인 픽셀 배열(960)은 개별적인 패턴 요소(120)의 이미징에 기여하지 않는다. 에러 교정을 위해 기록 맵 PD(x,y,z)을 도입함으로써 포토리소그래피 마스크(600)상에 도입되는 CD 편차를 개선하기 위하여, 픽셀 배열(950)의 스필오버 효과(spillover effect)를 고려하는 것이 요구된다.
픽셀 배열(950, 960)의 밀도와 포토리소그래피 마스크(600)를 조명하기 위하여 사용된 광학 방사선(920)의 분포 모두는, 광학 방사선의 지역적으로 생성된 양에 그리고 따라서 교정된 포토리소그래피 마스크에 의해 이미징된 패턴 요소(120)의 CD 편차에 영향을 미치는 것을 도 9로부터 명확하게 알 수 있다. 따라서, 포토리소그래피 마스크(100, 600)상으로의 픽셀 배열(950, 960)의 도입에 의해 결함(140, 145)의 교정을 유발하는 CD 편차를 결정할 때 조명 시스템(350)의 조명 세팅의 영향을 고려하는 것이 필수적이다.
CD 에러 맵 CDE(x,y)의 교정에 있어서, 상이한 근사가 사용될 수 있다. 제 1 근사에서, 픽셀은 픽셀에 입사하는 광학 방사선(920)에 대한 구 형상을 갖는 산란 센터의 역할을 하는 것이 가정된다. 이러한 관계는 상기 표시된 식 (14) 및 (15)에 설명된다. 제 2 근사에서, 픽셀의 산란 거동의 이러한 제한이 제거된다. 위에서 이미 언급한 바와 같이, 픽셀 또는 픽셀 배열의 산란 효과는 픽셀 또는 픽셀 배열에 대한 광학 방사선 입사 각도에 의존한다. 이 효과는 비구면 모양의 픽셀로 인해 발생한다. 따라서, 일반적인 경우, 픽셀의 효과의 투영된 영역(925) 내의 투영된 영역(925)에 입사하는 광학적 방사선의 각도의 편차가 고려된다. 식 (7) 및 (11)은 일반적인 경우를 설명한다.
도 10의 다이어그램(1000)은 도 8 및 도 9의 효과를 결합한다. 도 10은 그 전방 측(150) 상에 패턴 요소(118, 120, 122, 124, 126, 128, 132, 134)를 갖는 포토마스크(600)의 섹션을 개략적으로 나타낸다. 픽셀 배열(950 및 960)은 층(750)의 마스크 기판(110)의 중앙에 배치된다. 픽셀 배열(950 및 960)은 층(750)에 비균질하게 분포된다. 하나의 단일 픽셀 배열(952)은 도 10에서 화살표(740)로 설명된 바와 같이 다수의 패턴 요소(188, 120 및 122)상에 영향을 가질 수 있다. 또한, 도 10의 패턴 요소(118)인 특정 패턴 요소의 유효 감쇠는, 광학적 방사선이 픽셀 배열(50)에 입사하는 각도 분포 및 투영된 영역(925)에 조명된 픽셀 배열(950)의 수에 의해 결정된다.
투영된 영역(925) 내의 픽셀 배열(950)의 수는 픽셀 배열(950)의 국부적 밀도 및 조명 시스템(350)의 조명 세팅 모두에 의존한다.
도 11은 종래의 기록 맵 PD(x,y,z)의 효과를 도시하고, 이는, 포토리소그래피 마스크(600) PD(x,y,z=d/2)의 기판(110)의 중간에 도입되며 마스크 기판(110)의 광학적 전송 ΔT(x,y)(1100)의 편차를 유발한다. 기록 맵 PD(x,y,z)은 픽셀 배열(610, 620)의 단일 유형을 포함할 수 있거나 2개 이상의 유형의 픽셀을 갖는 픽셀 배열(610, 620)을 포함할 수 있다. 도 11에 표시된 예시에서, 기록 맵은 마스크(600)의 기판(610)의 국부적인 광학적 전송 불균일도, 즉 CD 에러 교정 맵 CDE(x,y)을 교정 하는 픽셀 배열(620)을 독점적으로 포함한다. 기록 맵 PD(x,y,z=d/2)의 픽셀 배열(620)에 의해 유발되는 마스크 기판(610)의 광학적 전송 ΔTmax의 감소 또는 최대 허용된 국부적 편차는 도 11의 우측 상에 그레이스케일로 표시된 바와 같이 6%이다. 광학적 전송의 편차는 식 12에 따라 계산된다.
도 12는 조명 시스템(350)에 의해 기록 맵 또는 픽셀 밀도 PD(x,y,z)를 갖는 포토리소그래피 마스크(600)를 통해 조명된 웨이퍼에 의해 "인식"되는 바와 같이 도 11의 기록 맵을 도시한다. 포토리소그래피 마스크(600)의 전방 측(150)에서의 유효 감쇠 ΔTC(x,y)(1200)는 기록 맵에 의해 미리 결정된 감쇠 ΔT(x,y)(1100)와 상이하다. 특히, 기록 맵 ΔTC(x,y)(1200)의 감쇠 패턴은 패턴의 패턴 요소(120)가 배치되는 마스크(600)의 평면(150)에서 평활화된다. 따라서, 마스크(600)의 전방 측(150)에서 기록 맵에 의해 생성된 광학적 감쇠 ΔTC(x,y)(1200)는 기록 맵에 의해 미리 결정된 의도된 감쇠 또는 광학적 감쇠 ΔT(x,y)(1100)를 완전히 나타내지 않는다. 도 12로부터 인지될 수 있는 바와 같이, 픽셀 배열(620)은 도 1의 계산된 기록 맵 ΔT(x,y)(1100)과 비교된 마스크(600)의 전방 측(150)에서 평탄화된 또는 평균화된 기록 맵 ΔTC(x,y)(1200)을 생성한다.
기록 맵 PD(x,y,z)에 의해 야기된 CD 에러 교정 맵 CDC(x,y)에 의해 교정될 CDU 범위는 도 11의 특정 예에서 대략 6nm이고, 따라서 다소 높다. 또한, CDC(임계 치수 교정) 속도는 마스크 기판(110)에 입사하는 광학적 방사선의 1% 광학적 감쇠 당 0.5nm의 CDC 변화의 범위이다. 도 11의 특정 예시는, CD 편차의 교정은 마스크 기판(110)에 다수의 CDC 층의 도입을 필요로 한다. 따라서, 픽셀 배열(620)의 여러 개의 이격된 층의 기록은 레지스트레이션 에러를 유발할 수 있다. 기록 맵PD(x,y,z)를 결정할 때 이 효과를 고려해야 한다.
도 13은 기록 맵 PD(x,y,z)를 포토리소그래피 마스크(600)의 기판(110)에 도입한 결과를 도시한다. 도 13에서 알 수 있는 바와 같이, 조명 시스템(350)으로 포토리소그래피 마스크(600)를 조명할 때 픽셀 배열(620)에 의해 유발된 기록 맵의 평활화 또는 평균화 효과는 포토마스크(600)에 걸친 측정된 광학적 감쇠 TC(x,y)(1200)에 관하여 기록 맵에 표시되는 결정된 광학적 감쇠 ΔT(x,y)(1100)의 편차를 야기한다. 측정된 광학적 감쇠 TC(x,y)(1200)는 도 13의 표적 감쇠 T(x,y)(1100)와 동일하지 않다. 또한 분포의 너비가 다소 높고 경사가 정확하지 않다. 두 결과는 식 (9)에 나타낸 바와 같이 조명 픽셀 전송 및 기록 맵 PD(x,y,z)의 콘볼루션에 의해 야기되는 평활화 효과를 나타낸다.
따라서, 패턴 요소(120)상의 포토마스크(600)의 전방 측(150)에서 작용하는도 12의 효과적인 필기 맵 PDC(x,y,z)는, 마스크 기판(110)의 기판의 픽셀 배열(620, 630)의 효과 및 도 11이 기록 맵 PD(x,y,z)의 콘볼루션으로서 고려될 수 있다. 이러한 관계가 도 14에 설명된다. 기록 맵 PD(x,y,z)의 함수 f는 픽셀 배열(620, 630)이 작용 g로 콘볼루션된다(PD(x,y,z) -> PDC(x,y,z)). 이 결과는 도 12의 유효 기록 맵 PDC(x,y,z)에 의해 재현된 유효 함수 y이다.
도 10의 맥락에서 논의된 바와 같이, 광학 방사선(920)은 대략 Ds
Figure pat00057
1400㎛ 거리 및 As
Figure pat00058
1.6mm2 면적을 갖는 픽셀 배열(610 및 620)이 위치되는 층(750)에서 투영 영역(925)을 덮는다. 도 6의 맥락에서 설명된 바와 같이, 픽셀 배열(610, 620)은 일반적으로 50×50㎛2의 면적을 갖는다. 상이한 픽셀 배열(610, 620) 사이의 거리(620)가 픽셀 배열(610, 620)의 직경에 상응하는 것으로 가정할 경우, 100개 이상의 픽셀 배열(610, 620)의 직경은 픽셀 요소(120)의 위치에서 광학적 강도에 기여한다. 잠재적으로 각각의 픽셀 배열(610, 620)은 각각의 개별 픽셀 배열이 자신의 산란 특성을 가질 수 있도록 자신의 픽셀 유형을 가질 수 있다. 또한, 어퍼쳐(420)의 개구(425)를 통하는 광학적 방사선은 통상적으로 조명 시스템(350)의 광학 축에 관하여 상이한 각도를 갖는 픽셀 배열에 입사한다.
최적 기록 맵을 생성하기 위해, 조명 시스템(350)의 조명 세팅은 마스크 기판(110)에 도입될 픽셀의 타입 및 위치를 결정할 때 고려되어야 한다. 조명 세팅은 조명 시스템(350)의 제 1 파라미터에 의해 표시된다. 픽셀의 유형 및/또는 위치를 결정할 때, 포토마스크(600)의 타겟 CD ΔCDC(x,y)이 또한 고려되어야 한다. 제 1 접근에서, 최적 기록 맵은 각각의 픽셀 배열(950)의 광학적 감쇠를 반복적으로 변경함으로써 생성되고, 이는 최적 교정 수행 ΔCD(x,y)을 획득하기 위하여 광학적 방사선(920)에 의해 충돌된다. 대안적으로 또는 추가적으로 픽셀 배열(620)의 밀도는 최적 기록 맵을 결정하도록 변경될 수 있다.
제 2 접근에서, 최적 기록 맵 PD(x,y,z)은 식 (11)으로부터 얻어질 수 있다. 광학적 기록 맵을 획득하기 위하여, 디콘볼루션은 식 (9)에 표시된 바와 같이 기록 맵 PD(x,y,z) 및 조명 픽셀 전송 IPT(x,y)의 콘볼루션을 위하여 생성된다. 식 (11)에 의해 표시된 바와 같이, 광학적 기록 맵 PD(x,y,z)은 콘볼루션 커널 IPT(x,y) 또는 조명 픽셀 전송의 푸리에 변형 및 CD 편차의 푸링 변형의 몫의 역 푸리에 변형에 의해 결정될 수 있다. 콘볼루션 커널 IPT(x,y)은 식 (16)으로부터 획득될 수 있다.
조명 또는 조명 세팅의 디콘볼루션 커널 IPT(x,y)은 2개의 상이한 방법으로 결정될 수 있다. 제 1 접근에서, 기준 마스크 또는 캘리브레이션 마스크의 기판(110)에 복수의 픽셀 또는 픽셀 배열(610, 620)을 기록하는 것이 가능하다. 기준 마스크는 다양한 조명 세팅을 사용하여 다양한 웨이퍼(460)를 조명하는데 사용된다. 바람직하게는, 다양한 웨이퍼가 단극 설정을 사용하여 조명되고, 광축에 대한 단극 세팅의 각도를 체계적으로 변화시킨다. 다양한 웨이퍼(460)의 CD 변형을 분석함으로써, 다양한 조명 세팅의 디콘볼루션 커널이 결정될 수 있다.
조명 세팅의 디콘볼루션 커널 IPT(x,y)을 결정하기 위한 제 2 접근에서, 복수의 픽셀의 CD 변화 ΔCD(x,y)는 기준 또는 캘리브레이션 마스크(100, 600)의 기판(110)내에 픽셀의 도입 전/후에 웨이퍼(460)를 측정함으로써 결정된다. 제 2 접근을 사용할 때, x- 및/또는 y-방향의 가파르게 변하는 픽셀 밀도를 갖는 픽셀 또는 픽셀 배열(610, 620)를 기준 마스크가 가질 경우 유리하다.
도 15는 디콘볼루션 프로세스를 나타낸다. 디콘볼루션은 콘볼루션의 효과를 원상태로 만드는(undo) 프로세스이다. 기록 맵 PDC(x,y,z)(1100)이 효과를 기술하는 함수 f는 픽셀 배열(610, 620)의 작용 g를 이용하여 디콘볼루션된다. 이것은 최적화된 기록 맵을 생성하는 변형된 함수 f'를 야기한다. 최적화된 기록 맵 PD(x,y,z)은 포토리소그래피 마스크의 패턴(130)의 평면(150)의 표적 광학적 감쇠 맵 ΔT(x,y) 또는 기록 맵 PD(x,y,z)의 의도된 효과를 생성하는 디콘볼루션된 기록 맵 PDC(x,y,z)이다. 도 16은 이러한 관계를 설명한다. 디콘볼루션된 함수 f'로 시작하여, 함수 g의 작용, 즉, 평면(750)의 픽셀 배열(610, 620)의 효과는 함수 f, 즉, 포토리소그래피 마스크(600)의 패턴(130)의 평면(150)의 의도된 또는 표적 기록 맵 PD(x,y,z)을 생성할 것이다.
도 17은 도 11의 의도된 또는 표적 기록 맵 PD(x,y,z)의 디콘볼루션된 기록 맵PDC(x,y,z)의 광학적 전송 편차ΔT(x,y)(1700)의 효과를 도시한다. 도 17로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 타겟 기록 맵 PD(x,y,z)에 대응하는 광학적 편차 ΔT(x,y)(1700)은 도 11의 광학적 전송 편차 ΔT(x,y)(1100)보다 현저히 작은 구조를 포함한다. 이 차이는 도 17의 광학적 전송 편차 ΔTD(x,y)(1700)에 속하는 기록 맵 PD(x,y,z)을 결정할 때 각각의 패턴 요소(120)의 이미지 상의 투영된 영역(925)내의 픽셀 배열(950)에 대한 특정 광학적 방사선 분포의 효과를 고려함으로써 유발된다. 이러한 의미에서, 디콘볼루션된 기록 맵 PD(x,y,z)은 포토리소그래피 마스크(100)의 결함(140)을 교정하기 위한 최적화된 기록 맵이다. 디콘볼루션되거나 최적화된 기록 맵 PD(x,y,z)에 의해 결정된 픽셀 배열(620)은 에러(들)(140)를 교정하기 위해 포토리소그래피 마스크(600)의 기판(110)으로 도입되거나 기록된다.
당업자는 디콘볼루션되거나 최적화된 기록 맵 PD(x,y,z)(1700)이 포토리소그래피 마스크(100)의 모든 유형의 결함에 대하여 결정될 수 있음을 이해한다. 특히, 포토리소그래피 마스크(100)의 에러의 2개 이상의 상이한 유형을 교정하는 디콘볼루션된 기록 맵 PDD(x,y,z)이 결정될 수 있다.
디콘볼루션된 기록 맵 PD(x,y,z=const.)은 단 하나의 층(750)으로 기록된 픽셀 배열(620)을 포함한다. 최적화된 기록 맵 PD(x,y,z)의 추가 개선은 2개 이상의 층에서 픽셀 배열(620)을 도입함으로써 달성될 수 있다.
도 18은 최적화된 기록 맵 PD(x,y,z)에 따른 픽셀 배열(620)이 마스크 기판(110)내에 도입될 때 포토리소그래피 마스크(600의 패턴(130)의 평면(150)에서 생성되는 광학적 감쇠 또는 광학적 전송 편차 ΔT(x,y)(1800)를 도시한다. 조명 시스템(350)의 조명 세팅에 의해 공간적으로 필터링된 광학적 방사선(920)은 포토리소그래피 마스크(600)의 기판(110)의 전방 측(150) 상에서 도 11의 표적 감쇠 또는 광학적 감쇠 편차 ΔT(x,y)(1100)에 최적화된 기록 맵 PD(x,y,z)의 미세 픽셀 배열(620)을 평탄화하거나 평균화한다. 도 18의 광학적 감쇠 또는 광학적 전송 편차 ΔT(x,y)(1800)는 도 11의 표적 감쇠 또는 광학적 감쇠 편차 ΔT(x,y)(1100)를 재현한다.
도 19는 포토리소그래피 마스크(600)의 기판(110)내에 최적화된 기록 맵 PD(x,y,z)을 도입하는 것의 결과를 도시한다. 도 13에 비해, 최적화된 기록 맵 PD(x,y,z)을 기초로 하는 에러 교정은 측정된 광학적 감쇠 또는 투과 편차 및 포토리소그래피 마스크(600)에 걸친 광학적 전송 편차 또는 표적화된 또는 의도된 광학적 감쇠 편차 사이의 상당히 개선된 일치(agreement)를 갖는다.
도 20은 본 발명의 방법의 흐름도(2000)를 제시한다. 방법은 2010에서 시작한다. 제 1 단계(2020)에서, 포토리소그래피 마스크(100, 600)의 하나 이상의 에러(140, 145)와 관련된 에러 데이터가 획득된다. 에러 데이터는 계측 도구(320)로부터 획득될 수 있다. 다음 단계(2030)에서, 조명 시스템(350)의 제 1 파라미터가 획득된다. 제 1 파라미터는 포토리소그래피 마스크(100, 600)를 사용하여 조명 시스템(350)으로 조명함으로써 웨이퍼(460)가 처리될 때 조명 시스템(350)에 의해 포토리소그래피 마스크(100, 600)의 조명을 결정한다. 제 1 파라미터는 조명 시스템(350)으로부터 획득될 수 있다. 그 다음 단계(2040)에서, 복수의 픽셀의 위치는 에러 데이터 및 제 1 파라미터에 기초하여 결정된다. 방법은 단계(2050)에서 종료된다.

Claims (20)

  1. 레이저 시스템(370)에 의해 포토리소그래피 마스크(100, 600)의 기판(110) 내에 도입될 복수의 픽셀의 위치를 결정하기 위한 방법으로서, 상기 픽셀은 상기 포토리소그래피 마스크(100, 600)의 하나 이상의 에러(140, 145)를 적어도 부분적으로 교정하는 역할을 하고, 상기 방법은:
    a. 상기 하나 이상의 에러(140, 145)와 관련된 에러 데이터를 획득하는 단계;
    b. 조명 시스템(350)의 제 1 파라미터를 획득하는 단계 - 상기 제 1 파라미터는 상기 포토리소그래피 마스크(600)를 사용하여 상기 조명 시스템(350)에 의해 조명함으로써 웨이퍼(460)를 처리할 때, 상기 조명 시스템(350)의 상기 포토리소그래피 마스크(100, 600)의 조명을 결정함 - ; 및
    c. 상기 에러 데이터 및 상기 제 1 파라미터에 기초하여 상기 복수의 픽셀의 위치를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 하나 이상의 에러(140, 145)는: 상기 포토리소그래피 마스크(100)의 패턴(120)의 적어도 하나의 레지스트레이션 에러, 상기 포토리소그래피 마스크(100, 600)의 기판(110)의 적어도 하나의 광학적 전송 에러(140, 145), 상기 포토리소그래피 마스크(100, 600)의 상기 기판(110)의 적어도 하나의 평탄도 에러 및 적어도 하나의 오버레이 에러 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 단계 c.는 상기 에러 데이터, 상기 제 1 파라미터 및 상기 조명 시스템(350)에 의해 수행된 선형 이미징 변환과 관련된 제 2 파라미터를 기초로 상기 복수의 픽셀의 위치를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제 1 파라미터는: 온-축(on-axis) 조명 세팅, 환형 조명 세팅, 이중극 조명 세팅, 4중극 조명 세팅, 디사르(disar) 조명 세팅, 퀘이사 조명 세팅 및 소스 마스크 최적화(Source Mask Optimization; "SMO") 세팅 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 조명 시스템(350)은 상기 포토리소그래피 마스크(100, 600)의 조명을 결정하는 적어도 하나의 어퍼쳐(420)를 포함하는, 방법.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제 1 파라미터를 획득하는 단계는 조명 픽셀 전송을 포함하는 디콘볼루션 커널(deconvolution kernel)을 이용하여 오류 교정 맵을 디콘볼루션하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제 1 파라미터를 획득하는 단계는: 상기 조명 시스템(350)의 상기 조명을 포함하는 상기 디콘볼루션 커널을 이용하여 상기 오류 교정 맵을 디콘볼루션하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 조명 픽셀 전송을 결정하는 단계는 픽셀 밀도를 이용하여 상기 오류 교정 맵을 디콘볼루션하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 청구항 6에 있어서, 상기 조명의 상기 디콘볼루션 커널을 결정하는 단계는:
    a. 변화하는 픽셀 밀도로 배열된 복수의 픽셀을 갖는 기준 마스크를 생성하는 단계;
    b. 단극(monopole) 세팅을 사용하여 상기 기준 마스크로 다수의 웨이퍼(460)를 조명하는 단계 - 각각의 웨이퍼(460)는 상기 기준 마스크의 광학 축에 대하여 상기 단극 세팅의 상이한 각도로 조명됨 - ; 및
    c. 조명된 상기 다수의 웨이퍼의 임계 치수의 편차로부터 상기 조명의 상기 디콘볼루션 커널을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 청구항 6에 있어서, 상기 조명의 상기 디콘볼루션 커널을 결정하는 단계는:
    a. 상기 조명 시스템(350)의 조명으로 포토리소그래피 마스크(100, 600) - 상기 포토리소그래피 마스크(100, 600)는 복수의 픽셀을 갖지 않음 - 에 의해 웨이퍼(460)를 조명하고 상기 웨이퍼(460)의 임계 치수를 결정하는 단계;
    b. 상기 포토리소그래피 마스크(100, 600)의 상기 기판(110)에 픽셀 밀도를 기록하는 단계;
    c. 상기 조명 시스템(350)의 조명으로 상기 포토리소그래피 마스크(100, 600)에 의해 상기 웨이퍼(460)를 조명하고 임계 치수를 결정하는 단계;
    d. 단계 c.의 임계 치수로부터 단계 a.의 임계 치수를 감산함으로써 임계 치수의 편차를 결정하는 단계; 및
    e. 기록된 상기 픽셀 밀도를 이용하여 임계 치수의 편차를 디콘볼루션함으로써 상기 디콘볼루션 커널을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 복수의 픽셀의 각각의 유형을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  12. 청구항 11에 있어서, 복수의 픽셀의 각각의 유형 및 결정된 위치를 기초로 상기 레이저 시스템(370)의 레이저 빔 파라미터를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  13. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 결정된 상기 픽셀의 유형 및 위치를 기초로 기록 맵을 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 기록 맵은 상기 포토리소그래피 마스크(100, 600)의 상기 기판(110)내에 도입될 상기 복수의 픽셀의 분포를 기술하는(describe), 방법.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 기록 맵은 상기 웨이퍼(460)를 처리할 때 상기 복수의 픽셀에 대한 상기 제 1 파라미터 및/또는 상기 제 2 파라미터를 갖는 상기 조명 시스템(350)에 의해 상기 포토리소그래피 마스크(100, 600)의 조명의 평균화 효과를 보상하는, 방법.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 기록 맵의 픽셀 배열(610, 620)의 밀도를 증가시키고 그리고/또는 상기 조명 시스템(350)의 조명의 평균화 효과를 보상하기 위한 상기 기록 맵의 상기 픽셀 배열(610, 620) 내의 픽셀 밀도를 감소시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  16. 컴퓨터 시스템이 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 단계를 수행하게끔 하기 위한 명령을 포함하는, 컴퓨터 판독가능한 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  17. 레이저 시스템(370)에 의해 포토리소그래피 마스크(100, 600)의 기판(110) 내에 도입될 복수의 픽셀의 위치를 결정하기 위한 장치(300)로서, 상기 픽셀은 상기 포토리소그래피 마스크(100, 600)의 하나 이상의 에러(140, 145)를 적어도 부분적으로 교정하는 역할을 하고, 상기 장치(300)는:
    a. 상기 하나 이상의 에러(140, 145)와 관련된 에러 데이터를 획득하기 위한 수단(310);
    b. 조명 시스템(350)의 제 1 파라미터를 획득하기 위한 수단(320) - 상기 제 1 파라미터는 상기 포토리소그래피 마스크(100, 600)를 사용하여 상기 조명 시스템(350)에 의해 조명함으로써 웨이퍼(460)를 처리할 때 상기 조명 시스템(350)에 의해 상기 포토리소그래피 마스크(100, 600)의 조명을 결정함 - ; 및
    c. 상기 제 1 파라미터 및 상기 에러 데이터에 기초하여 복수의 픽셀의 위치를 결정하기 위한 수단(330)을 포함하는, 장치(300).
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 에러 데이터를 획득하기 위한 수단(310)은 상기 포토리소그래피 마스크(100, 600)의 에러 데이터를 측정하기 위한 수단(340)을 포함하는, 장치(300).
  19. 청구항 17 또는 청구항 18에 있어서, 상기 포토리소그래피 마스크(100, 600)에 걸친 광학적 전송 편차를 결정하기 위한 수단을 더 포함하는, 장치(300).
  20. 청구항 17 또는 청구항 18에 있어서, 상기 장치(300)는 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 단계를 실행하도록 되어 있는, 장치(300).
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