KR102649174B1 - 협소화 대역폭을 이용한 이미징 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

리소그래피 시스템에 대하여 콘트라스트를 증가시키기 위한 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램이 개시된다. 일 양태에서, 상기 방법은 포토리소그래피 시스템을 사용하여 기판 상의 피처를 이미징하기 위한 방법을 최적화하는 방법을 포함하고, 상기 방법은 이미징을 위한 광 빔의 광학 스펙트럼을 획득하는 단계를 포함하며, 광 빔은 복수의 상이한 파장을 가지는 펄스를 포함하여, 이미징의 품질 메트릭을 개선하기 위해 이미징을 위한 광 빔의 펄스의 광학 스펙트럼을 협소화시킨다.

Description

협소화 대역폭을 이용한 이미징 방법 및 장치

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2019년 3월 3일에 출원된 미국 출원 62/813,079에 대해 우선권을 주장하며, 그 전문은 본 명세서에 참조로서 포함된다.

본 발명은 일반적으로 리소그래피 공정을 개선하고 최적화하는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 콘트라스트를 개선하기 위해 이미징에 사용되는 레이저 광의 대역폭을 협소화하는 장치, 방법, 및 컴퓨터 프로그램을 포함한다.

리소그래피 투영 장치는 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이러한 경우, 패터닝 디바이스(예: 마스크)는 IC의 개별 레이어(“디자인 레이아웃”)에 대응하는 패턴을 포함하거나 이를 제공할 수 있으며, 이 패턴은 패터닝 디바이스 상의 패턴을 통해 타겟부를 조사하는 것과 같은 방법에 의해 방사선 민감성 물질(“레지스트”)의 레이어로 코팅된 기판(예: 실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(예: 하나 이상의 다이를 포함)로 전사될 수 있다. 일반적으로, 단일 기판은 리소그래피 투영 장치에 의해 패턴이 한 번에 하나의 타겟부로 연속적으로 전사되는, 복수의 인접한 타겟부를 포함한다. 일 유형의 리소그래피 투영 장치에서, 전체 패터닝 디바이스 상의 패턴은 한 번에 하나의 타겟부로 전사되며; 이러한 장치를 스테퍼(stepper)라고 지칭하기도 한다. 대안적인 장치에서, 스텝-앤드-스캔(step-and-scan) 장치는 투영 빔으로 하여금 기판을 기준 방향에 평행하거나 역평행하게 동시 이동시키면서 이러한 기준 방향(“스캐닝” 방향)으로 패터닝 디바이스를 스캔하도록 할 수 있다. 패터닝 디바이스 상 패턴의 상이한 부분들은, 일 타겟부로 점진적으로 전사된다. 일반적으로, 리소그래피 투영 장치는 축소비 M(예: 4)을 가질 것이기에, 기판 이동 속도 F는 투영 빔이 패터닝 디바이스를 스캔하는 속도의 1/M배가 될 것이다. 리소그래피 장치에 관한 더 많은 정보는, 예를 들어 본 명세서에 참조로 포함된 US 6,046,792에서 찾을 수 있다.

패터닝 디바이스부터 기판으로 패턴을 전사하기 전에, 상기 기판은 전처리(priming), 레지스트 코팅 및 소프트 베이크와 같은 다양한 절차를 거칠 수 있다. 노광 이후, 기판은 노광 후 베이킹(post-exposure bake, PEB), 현상, 하드 베이크 및 전사된 패턴의 측정/검사와 같은 기타 절차(“노광 후 절차”)를 거칠 수 있다. 이러한 일련의 절차는 예를 들어 IC와 같은 디바이스의 개별 레이어를 만들기 위한 기반으로 사용된다. 이후, 기판은 에칭, 이온 주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 연마 등과 같은 다양한 공정을 겪을 수 있으며, 이는 모두 디바이스의 개별 레이어의 마무리를 위한 것이다. 디바이스에 복수의 레이어가 필요한 경우, 전체 절차 또는 이의 변형이 각 레이어에 대해 반복적으로 행해진다. 결과적으로, 디바이스는 기판 상의 각 타겟부에 존재하게 된다. 이후, 개별 디바이스가 핀 등에 연결되어 캐리어에 장착되면 다이싱 또는 소잉(sawing)과 같은 기술로 이러한 디바이스를 서로 분리한다.

따라서, 반도체 디바이스와 같은 디바이스의 제조는, 일반적으로 디바이스의 다양한 피처 및 다중 레이어를 형성하기 위하여 복수의 제조 공정을 사용하여 기판(예: 반도체 웨이퍼)을 처리하는 단계를 포함한다. 일반적으로, 이러한 레이어 및 피처는 예를 들어 증착, 리소그래피, 에칭, 화학-기계적 연마 및 이온 주입을 사용하여 제조 및 처리된다. 기판 상의 복수의 다이 상에서 복수의 디바이스가 제조된 다음, 개별 디바이스로 분리될 수 있다. 이러한 디바이스 제조 공정은 패터닝 공정으로 간주될 수 있다. 패터닝 공정은 패터닝 디바이스 상의 패턴을 기판으로 전사하기 위해 리소그래피 장치의 패터닝 디바이스를 사용하는 광학 및/또는 나노임프린트(nanoimprint) 리소그래피와 같은 패터닝 단계를 포함하며, 일반적으로 그러나 선택적으로, 현상 장치에 의한 레지스트 현상, 베이크 툴을 사용한 기판의 베이킹, 에칭 기기를 사용한 패턴을 사용한 에칭 중 하나 이상의 관련 패턴 처리 단계를 포함한다.

전술된 바와 같이, 리소그래피는 기판 상에 형성된 패턴이 마이크로프로세서, 메모리 칩 등과 같은 디바이스의 기능성 소자를 정의하는 IC와 같은 디바이스 제조의 중심 단계이다. 평판(flat panel) 디스플레이, MEMS(micro-electro mechanical systems) 및 기타 디바이스의 형성에도 유사한 리소그래피 기술이 사용된다.

반도체 제조 공정이 계속 발전함에 따라 기능성 소자의 치수는 지속적으로 감소하는 반면, 트랜지스터와 같은 기능성 소자의 디바이스당 수량은 “무어의 법칙(Moore's law)”이라고 하는 추세에 따라 수십 년에 걸쳐 꾸준히 증가하고 있다. 현재 기술 상태에서 디바이스 레이어는 심자외선(deep-ultraviolet) 조명원의 조명을 사용하여 기판에 디자인 레이아웃을 투영하는 리소그래피 투영 장치를 사용하여 제조되어, 100nm 미만, 즉 조명원(예를 들어, 193nm 조명원)으로부터의 방사선의 파장의 절반 미만의 치수를 가지는 개별 기능성 소자를 생성한다.

리소그래피 투영 장치의 종래 해상도 한계보다 작은 치수를 가지는 피처가 인쇄되는 이 공정은, 해상도 공식 CD = k1×λ/NA에 따라 low-k1 리소그래피로 지칭될 수 있으며, 여기서 λ는 는 사용된 방사선의 파장(예: 248nm 또는 193nm)이고, NA는 리소그래피 투영 장치의 투영 광학계의 개구 수이며, CD는 “임계 치수”(일반적으로 인쇄되는 가장 작은 피처 크기)이며, k1은 경험적 해상도 계수이다. 일반적으로 k1이 작을수록 특정 전기적 기능 및 성능을 달성하기 위해 설계자가 계획한 형상 및 치수와 유사한 기판의 패턴을 재현하기가 더욱 어려워진다. 이러한 어려움을 극복하기 위해, 리소그래피 투영 장치, 디자인 레이아웃 또는 패터닝 디바이스에 정교한 미세 조정 단계가 적용된다. 예를 들어, NA 및 광학 간섭 설정의 최적화, 맞춤형 조명 방식, 위상 변이 패터닝 디바이스의 사용, 디자인 레이아웃의 광학 근접 보정(optical proximity correction, OPC, “광학 및 공정 보정”이라고도 함) 또는 일반적으로 “해상도 향상 기술”(RET)로 정의되는 기타 방법들이 여기에 포함되나 이에 한정되지 않는다. 본 명세서에 사용된 용어 “투영 광학계”는 예를 들어 굴절 광학계, 반사 광학계, 개구 및 반사굴절 광학계를 포함하는 다양한 유형의 광학 시스템을 포괄하는 것으로서 광범위하게 해석되어야 한다. “투영 광학계”라는 용어는 또한 방사선의 투영 빔을 집합적으로 또는 개별적으로 지향, 형상화 또는 제어하기 위해 이러한 디자인 유형 중 임의의 유형에 따라 작동하는 구성요소를 포함할 수 있다. “투영 광학계”라는 용어는, 광학 구성요소가 리소그래피 투영 장치의 광학 경로 상의 어느 곳에 위치하는지에 관계없이, 리소그래피 투영 장치 내의 임의의 광학 구성요소를 포함할 수 있다. 투영 광학계는 방사선이 패터닝 디바이스를 통과하기 전에 소스로부터 방사선을 성형, 조정 및/또는 투영하기 위한 광학 구성요소, 및/또는 방사선이 패터닝 디바이스를 통과한 후 방사선을 성형, 조정 및/또는 투영하기 위한 광학 구성요소를 포함할 수 있다. 일반적으로, 소스 및 패터닝 장치는 투영 광학계에서 제외된다.

콘트라스트를 개선하기 위해 이미징에 사용되는 레이저 광의 대역폭을 협소화하는 장치, 방법, 및 컴퓨터 프로그램이 설명되어 있다.

일 실시예에 따르면, 포토리소그래피(photolithography) 시스템을 사용하여 기판 상의 피처를 이미징하기 위한 방법을 최적화하는 방법은, 이미징을 위한 광 빔(상기 광 빔은 복수의 상이한 파장을 가지는 펄스를 포함함)의 광학 스펙트럼을 획득하는 단계 및 이미징의 품질 메트릭을 개선하기 위해 이미징을 위한 광 빔의 펄스의 광학 스펙트럼을 협소화하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 방법은 기판 상에 피처를 생성하도록 구성된 패터닝 디바이스(patterning device)에 대한 디자인을 획득하는 단계, 이미징을 위한 광원 디자인을 획득하는 단계 및 최적화된 광학 스펙트럼, 최적화된 마스크 디자인 및 최적화된 광원 디자인을 제공하기 위하여, 광 빔의 광학 스펙트럼, 마스크 디자인 및 광원 디자인을 동시에 반복적으로 변화시키는 단계를 더 포함한다.

일 실시예에 따르면, 포토리소그래피 시스템에서 콘트라스트를 개선하는 방법은, 광 펄스의 대역폭을 협소화하는 복수의 상이한 파장의 펄스를 가지는 광을 사용하여 기판 상의 패턴을 이미징하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 포토리소그래피 시스템을 사용해 기판 상의 피처를 이미징하는 방법은, 복수의 광 펄스를 포함하는 펄스 광 빔을 전파 방향을 따라 패터닝 디바이스를 향해 지향시키는 단계, 패터닝된 광 빔을 생성하기 위해 패터닝 디바이스로 펄스 광 빔 내의 광 펄스 세트를 패터닝하는 단계, 단일 노광 패스 동안 패터닝된 광 빔을 기판을 향해 지향시키는 단계, 단일 노광 패스 동안 기판 상의 적어도 제1 에어리얼 이미지 및 제2 에어리얼 이미지(상기 제1 에어리얼 이미지는 기판 상의 제1 평면에 존재하고, 상기 제2 에어리얼 이미지는 기판 상의 제2 평면에 존재하며, 제1 평면 및 제2 평면은 서로 공간적으로 구분되고 전파 방향을 따른 이격 거리만큼 서로 분리됨)를 생성하는 단계, 제1 에어리얼 이미지의 광과 기판의 제1 부분 내의 물질 간의 상호작용 및 제2 에어리얼 이미지의 광과 기판의 제2 부분 내의 물질 간의 상호작용에 기반하여 3차원 반도체 컴포넌트를 형성하되, 펄스 세트의 펄스 중 적어도 하나는 제1 파장을 가지고 펄스 세트의 다른 펄스 중 적어도 하나는 제1 파장과 상이한 제2 파장을 가져, 제1 파장과 제2 파장 사이의 차이에 기반하여 단일 노광 패스 동안 이격 거리가 형성되고, 펄스 세트의 대역폭은 협소화되는 단계를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 각 펄스의 대역폭은 50fm 내지 275fm이다.

일 실시예에 따르면, 광 빔은 300fm의 공칭 대역폭(nominal bandwidth)을 가지는 레이저에서 생성되고, 레이저의 라인 협소화 모듈(line narrowing module)은 50fm 내지 275fm의 대역폭을 생성하도록 조정된다.

일 실시예에 따르면, 상기 방법은 이미징 공정의 품질 메트릭을 개선하기 위한 대역폭을 선택하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 품질 메트릭은 콘트라스트, 이미지 로그 기울기(image log slope), 노광 관용도 및/또는 정규화된 이미지 로그 기울기 중에서 선택된다.

일 실시예에 따르면, 상기 방법은, 이미징 이전에 펄스의 대역폭에 적어도 부분적으로 기반하여 광원 디자인 및/또는 마스크 디자인을 최적화하는 단계를 더 포함한다. 상기 최적화하는 단계는, 최적화된 광학 스펙트럼, 최적화된 마스크 디자인 및 최적화된 광원 디자인을 제공하기 위하여, 광 빔의 광학 스펙트럼, 마스크 디자인 및 광원 디자인을 동시에 반복적으로 변화시키는 단계를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 포토리소그래피 시스템은 상기 방법 중 어느 하나를 수행하도록 구성된 시스템이다.

또한, 일 실시예에 따르면, 기계 실행 가능 명령어가 기록되어 있는 비일시적 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 명령어 실행 시 제 1 항에 따른 방법을 구현하는, 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.

본 명세서에 통합되고 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 명세서에 개시된 주제의 특정 양태를 나타내며, 설명과 함께 개시된 구현과 관련된 원리의 일부를 설명하는 것을 돕는다. 도면에서:
도 1은 일 실시예에 따른 리소그래피 투영 장치의 다양한 서브시스템의 블록도를 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 리소그래피 투영 장치에서 리소그래피를 시뮬레이션하기 위한 예시적인 흐름도를 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 다중 광 파장의 예시적인 적용을 도시하는 도표이다.
도 4는 일 실시예에 따른 광 패턴을 형성하는 예시적인 퓨필(pupil) 디자인을 도시하는 도표이다.
도 5는 일 실시예에 따른 예시적인 마스크 패턴을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 2색 광을 이용한 예시적인 효과를 나타내는 도표이다.
도 7은 일 실시예에 따른, 광학 스펙트럼에 기반한 서브-해상도 어시스트 피처의 예시적인 분리를 도시하는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 광학 스펙트럼, 마스크 패턴 및 퓨필 디자인을 동시에 최적화하는 제1 예를 도시하는 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 광학 스펙트럼, 마스크 패턴 및 퓨필 디자인을 동시에 최적화하는 제2 예를 도시하는 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른, 광학 스펙트럼의 대역폭에 대한 변화에 기반한 마스크 패턴 및 퓨필 디자인에 대한 변화를 도시하는 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른, 초점 심도를 증가시키기 위한 예시적인 방법을 도시하는 프로세스 흐름도이다.
도 12는 일 실시예에 따른, 수정된 광학 스펙트럼 및 수정된 마스크 패턴에 기반하여 초점 심도를 증가시키기 위한 예시적인 방법을 도시하는 프로세스 흐름도이다.
도 13은 일 실시예에 따른, 초점 심도를 증가시키기 위한 예시적인 반복 방법을 도시하는 프로세스 흐름도이다.
도 14는 일 실시예에 따른, 도 13에 도시된 프로세스에 대응하는 퓨필 디자인 및 마스크 패턴의 예를 도시하는 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른 협대역폭 광원의 사용에 의해 생성된 정규화된 이미지 로그 기울기(NILS)의 시뮬레이션된 개선을 도시하는 도면이다.
도 16은 실시예에 따른 협대역폭 광원의 사용에 의해 생성된 NILS의 시뮬레이션된 개선을 도시하는 도면이다.
도 17은 일 실시예에 따른 협대역폭 광원의 사용에 의해 생성된 노광 관용도(EL)의 시뮬레이션된 개선을 도시하는 도면이다.
도 18은 일 실시예에 따른 예시적인 컴퓨터 시스템의 블록도이다.
도 19는 일 실시예에 따른 리소그래피 투영 장치의 개략도이다.

본 명세서에서 IC의 제조에 대해 특정한 참조가 이루어질 수 있지만, 본 명세서의 설명은 다양한 응용이 가능하다는 사실이 명백히 이해될 것이다. 예를 들어, 통합 광학 시스템, 자구 메모리(magnetic domain)용 안내 및 검출 패턴, 액정 디스플레이 패널, 박막 자기 헤드 등의 제조에 사용될 수 있다. 당업자는 본 명세서에서 “레티클(reticle)”, “웨이퍼” 또는 “다이”라는 용어의 사용은 각각 “마스크”, “기판” 및 “타겟부” 등의 보다 일반적인 용어와 상호 교환 가능한 것으로 간주된다는 사실을 이해할 것이다.

본 명세서에서, “방사선” 및 “빔”이라는 용어는 자외선(예: 365, 248, 193, 157 또는 126nm의 파장) 및 극자외선(EUV, 예: 약 5 내지 100nm 범위의 파장)을 포함하는, 모든 유형의 전자기 방사선을 아울러 사용된다.

패터닝 디바이스는 하나 이상의 디자인 레이아웃을 포함하거나 이를 형성할 수 있다. 디자인 레이아웃은 CAD(Computer-Aided Design) 프로그램을 사용하여 생성할 수 있으며, 이 공정을 종종 EDA(전자 디자인 자동화)라고 한다. 대부분의 CAD 프로그램은 기능적인 디자인 레이아웃/패터닝 디바이스를 생성하기 위해 기결정된 디자인 규칙 세트를 따른다. 이러한 규칙은 처리 및 디자인 제한에 의해 설정된다. 예를 들어, 디자인 규칙은 디바이스 또는 라인이 바람직하지 않은 방식으로 서로 상호작용하지 않을 것을 보장하기 위해, 디바이스들(예: 게이트, 커패시터 등) 또는 상호 연결 라인들 사이의 간격 공차(space tolerance)를 정의한다. 디자인 규칙 제한 중 하나 이상을 “임계 치수”(CD)라고 칭할 수 있다. 디바이스의 임계 치수는 라인 또는 홀의 최소 폭, 또는 두 라인 또는 두 홀들 간의 최소 간격으로 정의할 수 있다. 따라서, CD는 디자인된 디바이스의 전체 크기 및 밀도를 결정한다. 물론, 디바이스 제작의 목표 중 하나는 (패터닝 디바이스를 통해) 기판 상에 본래의 디자인 의도를 충실하게 재현하는 것이다.

본 명세서에서 사용되는 용어 "마스크" 또는 "패터닝 디바이스"는 기판의 타겟부에 생성될 패턴에 대응하는 패턴화된 단면을 가지는 입사 방사선 빔을 부여하는 데 사용될 수 있는, 일반적인 패터닝 디바이스를 지칭하는 것으로 광범위하게 해석될 수 있으며; "광 밸브"라는 용어도 이러한 맥락에서 사용될 수 있다. 기존 마스크(투과형 또는 반사형, 바이너리, 위상 변화형, 하이브리드 등) 외 이러한 다른 패터닝 디바이스의 예에는 프로그래밍 가능한 미러 어레이 및 프로그래밍 가능한 LCD 어레이가 포함된다.

프로그래밍 가능한 미러 어레이의 예는 점탄성 제어 레이어 및 반사 표면을 가지는, 매트릭스-어드레서블(matrix-addressable) 표면일 수 있다. 이러한 장치의 기본 원리는, (예를 들어) 반사 표면의 어드레스된 영역(addressed area)이 입사 방사선을 회절 방사선으로 반사하는 반면 어드레싱되지 않은 영역은 입사 방사선을 비(非)회절 방사선으로 반사한다는 것이다. 적절한 필터를 사용하여, 상기 비회절 방사선은 반사된 빔에서 필터링되어, 회절 방사선만을 남길 수 있으며; 이러한 방식으로, 빔은 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 적절한 전자적 방법을 사용하여 필요한 매트릭스 어드레싱을 수행할 수 있다.

프로그래밍 가능한 LCD 어레이의 예는 미국 특허 제5,229,872호에 개시되어 있으며, 이는 본 명세서에 참조로서 포함된다.

도 1은 일 실시예에 따른 리소그래피 투영 장치(10A)의 다양한 서브시스템의 블록도를 도시한다. 주요 구성요소는 심자외선 엑시머 레이저 소스(deep-ultraviolet excimer laser source) 또는 극자외선(EUV) 소스를 포함하는 기타 유형의 소스일 수 있는 방사선 소스(12A)(전술된 바와 같이, 리소그래피 투영 장치 자체는 방사선 소스를 가질 필요가 없음), 예를 들어 부분 간섭성(partial coherence)(시그마로 표시됨)을 정의하고 소스(12A)로부터의 방사선을 형성하는 광학계(14A, 16Aa, 16Ab)를 포함할 수 있는 조명 광학계; 패터닝 디바이스(또는 마스크)(18A); 및 패터닝 디바이스 패턴의 이미지를 기판 평면(22A) 상으로 투영하는 투과 광학계(16Ac)를 포함한다.

퓨필(20A)은 투과 광학계(16Ac)에 포함될 수 있다. 일부 실시예에서, 마스크(18A) 전 및/또는 후에 하나 이상의 퓨필이 있을 수 있다. 본 명세서에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 퓨필(20A)은 궁극적으로 기판 평면(22A)에 도달하는 광의 패터닝을 제공할 수 있다. 투영 광학계의 퓨필 평면에서 조정 가능한 필터 또는 조리개는 기판 평면(22A)에 충돌하는 빔 각도의 범위를 제한할 수 있으며, 가능한 가장 큰 각도는 투영 광학계의 개구 수인 NA=n sin(Θmax)를 정의하며, n은 기판과 투영 광학계의 마지막 요소 사이 매개의 굴절률이고, Θmax는 기판 평면(22A)에 여전히 충돌 가능한, 투영 광학계로부터 방사되는 빔의 가장 큰 각도이다.

리소그래피 투영 장치에서, 소스는 패터닝 디바이스에 조명(즉, 방사선)을 제공하고, 투영 광학계는 패터닝 디바이스를 통해 기판 상으로 조명을 지향하고 형상화한다. 투영 광학계는 구성요소(14A, 16Aa, 16Ab, 16Ac) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 에어리얼 이미지(AI)는 기판 레벨에서의 복사 강도 분포이다. 레지스트 모델을 사용하여 에어리얼 이미지로부터의 레지스트 이미지를 계산할 수 있으며, 그 예는 미국 특허 출원 공개 번호 US 2009-0157630에서 찾을 수 있고, 이의 개시 내용 전체는 본 명세서에 참조로서 포함된다. 레지스트 모델은 레지스트 레이어의 특성(예: 노광, 노광 후 베이킹(PEB) 및 현상 중에 발생하는 화학 공정의 영향)에만 관련된다. 리소그래피 투영 장치의 광학적 특성(예를 들어, 조명, 패터닝 디바이스 및 투영 광학계의 특성)은 에어리얼 이미지에 영향을 미치고 광학 모델에서 정의될 수 있다. 리소그래피 투영 장치에 사용되는 패터닝 디바이스가 변경될 수 있기 때문에, 적어도 소스 및 투영 광학계를 포함하는 리소그래피 투영 장치의 나머지 부분의 광학적 특성으로부터 패터닝 디바이스의 광학적 특성을 분리하는 것이 바람직하다. 디자인 레이아웃을 다양한 리소그래피 이미지(예: 에어리얼 이미지, 레지스트 이미지 등)로 변환하는 데 사용되는 기술 및 모델에 대한 세부 정보 및 이러한 기술 및 모델을 사용하여 OPC를 적용하고 성능(예: 공정 윈도우 측면에서)을 평가하는 데 사용되는 세부 정보는 미국 특허 출원 공개 번호 US 2008-0301620, 2007-0050749, 2007-0031745, 2008-0309897, 2010-0162197, 및 2010-0180251에 기재되어 있으며, 이의 개시 내용 전체는 본 명세서에 참조로서 포함된다.

리소그래피 공정을 이해하는 일 양태는 방사선과 패터닝 디바이스의 상호작용을 이해하는 것이다. 방사선이 패터닝 디바이스를 통과한 이후 방사선의 전자기장은, 방사선이 패터닝 디바이스에 도달하기 전 방사선의 전자기장 및 상호작용을 특징짓는 함수로부터 결정될 수 있다. 이러한 함수는 마스크 투과 함수(투과형 패터닝 디바이스 및/또는 반사형 패터닝 디바이스에 의한 상호작용을 설명하는 데 사용될 수 있음)이라고 지칭될 수 있다.

마스크 전달 함수는 여러 가지 상이한 형태를 가질 수 있다. 일 형태는 바이너리(binary)이다. 바이너리 마스크 전송 함수는 패터닝 디바이스의 주어진 위치에서 두 값(예: 0 및 양의 상수) 중 하나를 가진다. 바이너리 형태의 마스크 전달 함수는 바이너리 마스크로 지칭될 수 있다. 또 다른 형태는 연속형(continuous)이다. 즉, 패터닝 디바이스의 투과율(또는 반사율)의 모듈러스는 패터닝 디바이스 상의 위치의 연속적인 함수이다. 투과율(또는 반사율)의 위상은 또한 패터닝 디바이스 상의 위치의 연속적인 함수일 수 있다. 연속형 마스크 투과 함수는 연속 톤(tone) 마스크 또는 연속 투과 마스크(continuous transmission mask, CTM)로 지칭될 수 있다. 예를 들어, CTM은 픽셀화된 이미지로 표현될 수 있으며, 여기서 각 픽셀에는 0 또는 1의 바이너리 값 대신 0과 1 사이의 값(예: 0.1, 0.2, 0.3 등)이 할당될 수 있다. 일 실시예에서, CTM은 픽셀화된 그레이스케일 이미지일 수 있으며, 여기서 각 픽셀은 값(예: 범위 [-255, 255], 범위 [0, 1] 또는 [-1, 1] 또는 기타 적절한 범위 내의 정규화된 값)을 가진다. .

키르히호프 경계 조건(Kirchhoff boundary condition)이라고도 지칭되는 박형 마스크 근사(thin-mask approximation)는 방사선과 패터닝 디바이스의 상호작용의 결정을 단순화하기 위하여 폭넓게 사용된다. 박형 마스크 근사는 패터닝 디바이스 상 구조체의 두께가 파장에 비해 매우 얇고 마스크 상의 구조체의 폭이 파장에 비해 매우 넓다고 가정한다. 따라서, 박형 마스크 근사는 패터닝 디바이스 이후 전자기장이 마스크 투과 함수와 입사 전자기장의 곱이라고 가정한다. 그러나, 리소그래피 공정들이 점점 더 짧은 파장들의 방사선을 사용하고, 패터닝 디바이스 상의 구조체들이 점점 더 작아짐에 따라, 박형 마스크 근사의 가정이 무너질 수 있다. 예를 들어, 구조체(예를 들어, 최상부 표면과 측벽 사이의 에지들)의 한정된 두께로 인하여, 이들과 방사선의 상호작용("마스크 3D 효과" 또는 "M3D")이 중요해질 수 있다. 이러한 산란을 마스크 투과 함수에 포함하여, 마스크 투과 함수는 패터닝 디바이스와 방사선의 상호작용을 더 잘 포착할 수 있다. 박형 마스크 근사 하에서의 마스크 투과 함수는 박형 마스크 투과 함수라고 지칭될 수 있다. M3D를 포함하는 마스크 투과 함수는 M3D 마스크 투과 함수라고 지칭될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나 이상의 이미지가 생성될 수 있다. 이미지들은 픽셀 값 또는 각 픽셀의 세기 값에 의해 특징지어질 수 있는 다양한 타입의 신호를 포함한다. 이미지 내의 픽셀의 상대 값들에 따라, 신호는 예를 들어, 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 약한 신호 또는 강한 신호라고 지칭될 수 있다. "강한" 및 "약한"이라는 용어는 이미지 내의 픽셀들의 세기 값들에 기반한 상대적 용어이며, 특정 세기 값들이 본 발명의 범위를 한정하지 않는다. 일 실시예에서, 강한 및 약한 신호는 선택된 임계값에 기반하여 식별될 수 있다. 일 실시예에서, 임계값은 (예를 들어, 이미지 내의 픽셀의 최고 세기 및 최저 세기의 중간점으로) 고정될 수 있다. 일 실시예에서, 강한 신호는 이미지에 걸친 평균 신호 값보다 크거나 같은 값을 갖는 신호를 지칭할 수 있고, 약한 신호는 평균 신호 값보다 작은 값을 갖는 신호를 지칭할 수 있다. 일 실시예에서, 상대 세기 값은 백분율에 기반할 수 있다. 예를 들어, 약한 신호는 이미지 내의 픽셀의 최고 세기의 50 % 미만의 세기를 갖는 신호일 수 있다(예를 들어, 타겟 디자인에 대응하는 픽셀들이 최고 세기를 갖는 픽셀들로 간주될 수 있음). 또한, 이미지 내의 각각의 픽셀이 변수로서 고려될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 도함수 또는 편도함수가 이미지 내의 각각의 픽셀에 대해 결정될 수 있고, 각각의 픽셀의 값들은 비용 함수 기반 평가 및/또는 비용 함수의 기울기 기반 연산(gradient based computation)에 따라 결정 또는 수정될 수 있다. 예를 들어, CTM 이미지는 픽셀을 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 픽셀은 임의의 실수 값을 취할 수 있는 변수이다.

도 2는 일 실시예에 따른, 리소그래피 투영 장치에서 리소그래피를 시뮬레이션하는 예시적인 흐름도를 나타낸다. 소스 모델(31)은 소스의 광학적 특성(방사선 세기 분포 및/또는 위상 분포를 포함함)을 나타낸다. 투영 광학계 모델(32)은 투영 광학계의 광학적 특성(투영 광학계에 의해 야기된 방사선 세기 분포 및/또는 위상 분포에 대한 변화들을 포함함)을 나타낸다. 디자인 레이아웃 모델(35)은 패터닝 디바이스에 의해 형성되는, 또는 패터닝 디바이스에 의해 형성된 피처들의 배열을 나타내는 디자인 레이아웃의 광학적 특성들(디자인 레이아웃(33)에 의해 야기된 방사선 세기 분포 및/또는 위상 분포에 대한 변화들을 포함함)을 나타낸다. 소스 모델(31), 투영 광학계 모델(32) 및 디자인 레이아웃 모델(35)로부터 에어리얼 이미지(36)가 시뮬레이션될 수 있다. 레지스트 모델(37)을 이용하여 에어리얼 이미지(36)로부터 레지스트 이미지(38)가 시뮬레이션될 수 있다. 리소그래피의 시뮬레이션으로, 예를 들어 레지스트 이미지 내의 윤곽 및 CD를 예측할 수 있다.

더욱 명확하게는, 소스 모델(31)은 개구수 세팅, 조명 시그마(σ) 및 임의의 특정 조명 형상(예: 환형, 쿼드러폴(quadrupole), 다이폴(dipole) 등과 같은 오프-액시스(off-axis) 방사선 소스)세팅을 포함하는 소스의 광학적 특성들을 나타내되 이에 한정되지 않는다는 점이 이해될 것이다. 투영 광학계 모델(32)은 수차, 왜곡, 1 이상의 굴절률, 1 이상의 물리적 크기, 1 이상의 물리적 치수 등을 포함하는 투영 광학계의 광학적 특성들을 나타낼 수 있다. 디자인 레이아웃 모델(35)은, 예를 들어 그 전문이 본 명세서에 참조로서 포함되는 미국 특허 제 7,587,704호에서 설명되는 바와 같은 물리적 패터닝 디바이스의 하나 이상의 물리적 속성을 나타낼 수 있다. 시뮬레이션의 목적은, 예를 들어 이후 의도된 디자인과 비교될 수 있는 에지 배치, 에어리얼 이미지 세기 기울기, 및/또는 CD를 정확히 예측하는 것이다. 의도된 디자인은 일반적으로 OPC-전 디자인 레이아웃으로서 정의되며, 이는 GDSII 또는 OASIS와 같은 표준화된 디지털 파일 포맷 또는 다른 파일 포맷으로 제공될 수 있다.

이 디자인 레이아웃으로부터 하나 이상의 부분이 식별될 수 있으며, 이는 "클립(clip)"이라고 칭해진다. 일 실시예에서, 클립의 일 세트가 추출되고, 이는 디자인 레이아웃 내의 복잡한 패턴들을 나타낸다(일반적으로 약 50 내지 1000 개의 클립이 사용되지만, 임의의 수의 클립들이 사용될 수 있음). 이러한 패턴 또는 클립은 디자인의 작은 부분(즉, 회로, 셀 또는 패턴)을 나타내며, 특히 클립은 일반적으로 특정 주의 및/또는 검증이 요구되는 작은 부분들을 나타낸다. 즉, 클립은 디자인 레이아웃의 부분일 수 있거나, 경험에 의해(고객에 의해 제공된 클립을 포함함), 시행착오에 의해, 또는 풀-칩 시뮬레이션 실행에 의해 하나 이상의 임계 피처가 식별되는, 디자인 레이아웃의 부분과 유사하거나 이와 유사한 성질을 가질 수 있다. 클립은 하나 이상의 테스트 패턴 또는 게이지(gauge) 패턴을 포함할 수 있다.

클립들의 더 큰 초기 세트는 특정 이미지 최적화를 필요로 하는 디자인 레이아웃 내 하나 이상의 알려진 임계 피처 영역에 기반하여 고객에 의해 선험적으로(a priori) 제공될 수 있다. 대안적으로, 또 다른 실시예에서, 클립들의 더 큰 초기 세트는 하나 이상의 임계 피처 영역을 식별하는 일부 종류의 자동화(예: 머신 비전(machine vision)) 또는 수동 알고리즘을 이용함으로써 전체 디자인 레이아웃으로부터 추출될 수 있다.

리소그래피 투영 장치에서, 일 예로서 비용 함수는 다음과 같이 표현될 수 있다:

이때, (z₁,z₂,…,z_N)는 N 개의 디자인 변수 또는 그 값이다. fp(z₁,z₂,…,z_N)은 (z₁,z₂,…,z_N)의 디자인 변수의 값의 일 세트에 대한 특성의 실제 값과 의도된 값 간의 차이와 같은 디자인 변수(z₁,z₂,…,z_N)의 함수일 수 있다. wp는 fp(z₁,z₂,…,z_N)와 연계된 가중치 상수이다. 예를 들어, 특성은 에지 상의 주어진 지점에서 측정된 패턴의 에지의 위치일 수 있다. 상이한 fp(z₁,z₂,…,z_N)은 상이한 가중치(wp)를 가질 수 있다. 예를 들어, 특정 에지가 좁은 범위의 허용된 위치를 가지는 경우, 에지의 실제 위치와 의도된 위치 간의 차이를 나타내는 fp(z₁,z₂,…,z_N)에 대한 가중치(wp)에 더 높은 값이 주어질 수 있다. 또한, fp(z₁,z₂,…,z_N)은 디자인 변수들(z₁,z₂,…,z_N)의 함수인 중간층 특성의 함수일 수 있다. 물론, CF(z₁,z₂,…,z_N)는 수학식 1의 형태에 제한되지 않는다. CF(z₁,z₂,…,z_N)는 임의의 다른 적절한 형태일 수 있다.

비용 함수는 리소그래피 투영 장치, 리소그래피 공정 또는 기판의 임의의 하나 이상의 적절한 특성, 예를 들어 포커스, CD, 이미지 시프트, 이미지 왜곡, 이미지 회전, 확률적 변동, 스루풋(throughput), 국부적 CD 변동, 공정 윈도우, 중간층 특성, 또는 그 조합을 나타낼 수 있다. 일 실시예에서, 디자인 변수 (z₁,z₂,…,z_N)는 도즈, 패터닝 디바이스의 전역적 편향, 및/또는 조명의 형상으로부터 하나 이상을 선택하여 포함한다. 흔히 레지스트 이미지가 기판 상의 패턴을 좌우하기 때문에, 비용 함수는 레지스트 이미지의 하나 이상의 특성을 나타내는 함수를 포함할 수 있다. 예를 들어, fp(z₁,z₂,…,z_N)는 단순히 레지스트 이미지 내의 지점과 그 지점의 의도된 위치 간의 거리(즉, 에지 배치 오차 EPE _p (z₁,z₂,…,z_N))일 수 있다. 디자인 변수는 소스, 패터닝 디바이스, 투영 광학계, 도즈, 포커스 등의 조정 가능한 파라미터와 같은, 임의의 조정 가능한 파라미터를 포함할 수 있다.

리소그래피 장치는 집합적으로 "파면 머니퓰레이터(wavefront manipulator)"라고 지칭되는 구성요소를 포함할 수 있으며, 이는 방사선 빔의 위상 시프트 및/또는 세기 분포 및 파면의 형상들을 조정하는 데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 리소그래피 장치는 패터닝 디바이스 전, 퓨필 평면 부근, 이미지 평면 부근, 및/또는 초점면 부근과 같은 리소그래피 투영 장치의 광학 경로를 따르는 임의의 위치에서 파면 및 세기 분포를 조정할 수 있다. 파면 머니퓰레이터는, 예를 들어 소스, 패터닝 디바이스, 리소그래피 투영 장치 내의 온도 변동, 리소그래피 투영 장치의 구성요소들의 열팽창 등에 의해 야기되는 위상 시프트 및/또는 파면 및 세기 분포의 소정의 왜곡들을 보정 또는 보상하는 데 사용될 수 있다. 파면 및 세기 분포 및/또는 위상 시프트를 조정하는 것이 비용 함수에 의해 표현되는 특성들의 값들을 변화시킬 수 있다. 이러한 변화들은 모델로부터 시뮬레이션되거나, 또는 실제로 측정될 수 있다. 디자인 변수들은 파면 머니퓰레이터의 파라미터들을 포함할 수 있다.

디자인 변수들은 제약을 가질 수 있으며, 이는 (z₁,z₂,…,z_N) ∈ Z로서 표현될 수 있고, 여기서 Z는 디자인 변수의 가능한 값들의 일 세트이다. 디자인 변수에 대한 한 가지 가능한 제약은 리소그래피 투영 장치의 요구되는 스루풋에 의해 가해질 수 있다. 요구되는 스루풋에 의해 가해지는 이러한 제약이 없으면, 최적화는 비현실적인 디자인 변수들의 값들의 세트를 산출할 수 있다. 예를 들어, 도즈가 이러한 제약이 없는 디자인 변수인 경우, 최적화는 경제적으로 불가능한 스루풋을 구성하는 도즈 값을 산출할 수 있다. 그러나, 제약들의 유용성이 필요성으로 해석되어서는 안 된다. 예를 들어, 스루풋은 퓨필 충진율(pupil fill ratio)에 의해 영향을 받을 수 있다. 일부 조명 디자인에 대해, 낮은 퓨필 충진율은 방사선을 제외하여 더 낮은 스루풋을 초래할 수 있다. 또한, 스루풋은 레지스트 화학적 성질에 의해 영향을 받을 수 있다. 더욱 느린 레지스트(예를 들어, 적절히 노광되기 위해 더 높은 양의 방사선을 필요로 하는 레지스트)는 더욱 낮은 스루풋을 초래한다.

본 명세서에서 사용되는 “공정 모델”이라는 용어는 패터닝 공정을 시뮬레이션하는 하나 이상의 모델을 포함하는 모델을 의미한다. 예를 들어, 공정 모델은 광학 모델(예를 들어, 리소그래피 공정에서 광을 전달하는 데 사용되는 렌즈 시스템/프로젝션 시스템을 모델링하고 포토레지스트로 가는 광의 최종 광학 이미지를 모델링하는 것을 포함할 수 있음), 레지스트 모델(예: 광으로 인한 화학적 효과와 같은 레지스트의 물리적 효과를 모델링함), 광학 근접 보정(OPC) 모델(예: 마스크 또는 레티클을 생성에 사용할 수 있고 하위 해상도 레지스트 피처(SRAFs)를 포함할 수 있음) 등의 임의의 조합을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 사용되는, 예를 들어 “동시에 변화한다”를 언급할 때의 용어 “동시에”는, 두 개 이상의 일이 반드시 정확하게는 아니지만 대략적으로 동시에 발생하고 있음을 의미한다. 예를 들어, 마스크 패턴과 퓨필 디자인을 동시에 변화시키는 것은, 퓨필 디자인을 다소 수정한 다음 마스크 패턴을 약간 조정하고, 이후 퓨필 디자인에 또 다른 수정을 가하는 것 등을 의미할 수 있다. 그러나, 본 발명은 일부 병렬 처리 애플리케이션에서, 동시성은 동시에 발생하거나 시간이 약간 겹치는 작업을 나타낼 수 있음을 고려한다.

서론으로서, 본 발명은 무엇보다도 성능 및 제조 효율을 증가시키기 위하여 리소그래피 시스템의 특징을 수정하거나 최적화하는 것과 관련된 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품을 제공한다. 수정 가능한 특징은, 리소그래피 공정에 사용되는 광의 광학 스펙트럼, 마스크, 퓨필 등을 포함할 수 있다. 이러한 특징(및 가능한 다른 것)의 임의의 조합이, 예를 들어 리소그래피 시스템의 초점 심도, 공정 윈도우, 콘트라스트 등을 개선하기 위해 이루어질 수 있다. 특히 중요한 것은, 일부 실시예에서 일 특징의 수정이 다른 특징에 영향을 미친다는 사실이다. 이러한 방식으로, 원하는 개선 사항을 달성하기 위하여 이하에 설명되는 대로 복수의 기능을 동시에 수정/변형할 수 있다.

도 3은 일 실시예에 따른, 다중 광 파장의 예시적인 적용을 도시하는 도표이다.

일 실시예에서, 단일 파장의 광(즉, 중심 파장을 가짐)을 가지는 레이저 광 또는 플라즈마 방출이 리소그래피 공정에 사용될 수 있다. 이러한 단일 파장 광학 스펙트럼(310)의 한 예가 도 3의 상부 패널에 의해 도시된다. 여기에서, 단일 파장의 광에 대한 단순화된 표현이 진폭(320), 중심 파장 및 대역폭(330)을 포함할 수 있음을 알 수 있다(광학 스펙트럼(310)의 형상은 임의의 값의 중심 파장에 대해 상대적으로 도시됨). 본 명세서에 설명된 예시적인 광 스펙트럼(또는 그 일부)은 대략적으로 로렌츠(Lorentzian), 가우시안(Gaussian), 또는 광 빔을 나타내는 기타 프로파일일 수 있다.

다른 실시예에서, 다중 파장 광학 스펙트럼(340)(본 명세서에서는 다중 색상 광학 스펙트럼으로도 지칭됨)을 가지는 광이 사용될 수 있다. 이러한 예가 제1 중심 파장(342) 및 제1 중심 파장(342)과 다른 제2 중심 파장(344)을 가지는 두 개의 상이한 광 빔을 나타내는 두 개의 피크를 도시하는 중간 패널에 의해, 도 3에 예시되어 있다. 이러한 방식으로, 광학 스펙트럼(340)은 다중 색상 광학 스펙트럼이 될 수 있고, 상기 다중 색상 광학 스펙트럼은 피크 분리(peak separation)(346)를 가지는 적어도 두 개의 상이한 피크를 포함한다. 광은 본 명세서에서 일반적으로 두 개의 중심 파장을 가지는 것으로 논의되지만, 이는 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다. 예를 들어, 본 개시 전체에 걸쳐 논의된 2색 광에 대해 설명된 것과 유사한 방식으로, 4, 5, 10 등의 임의의 개수의 중심 파장을 갖는 광이 구현될 수 있다. 이와 유사하게, 더욱 복잡한 패턴이나 광의 파형을 결합하여, 원하는 주요 광 피크를 실질적으로 재현할 수 있다.

도 3의 하부는 다중 색상 스펙트럼(340)에 대응하는 광이, 다중 색상의 광이 상이한 시간에 전달되는 광원으로부터 나올 수 있음을 도시한다. 예를 들어, 광의 두 개의 상이한 파장은 버스트(350)로 전달될 수 있으며, 여기서 광의 중심 파장은 버스트에서 버스트로 교대한다. 다른 실시예에서, 광의 두 개의 파장은 실질적으로 동시에 전달될 수 있다(예를 들어, 다중 레이저 시스템 또는 다중 파장 플라즈마 방출에 의해 결합되어 2색 광 패턴을 형성함). 광의 전달은 리소그래피 시스템의 임의의 부분에서 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서, 광은 렌즈 또는 퓨필과 같은 구성요소로 전달될 수 있다. 또한, 광은 개구, 마스크, 레티클, 기판 등과 같은 다른 구성요소로 전달될 수 있다. 예시적인 리소그래피 시스템을 통한 광의 광학 경로의 일 예가 도 1에 도시되어 있다.

일부 실시예에서, 광은 중심 파장의 추가 변화로 전달될 수 있다(스펙트럼을 단순히 “2색”으로 만드는 것 이상으로). 이는 전달된 광을 “흐리게”하는 효과가 있지만, 초점 심도에 약간의 비용만 들이면 노광 관용도를 증가시키는 유익한 효과를 발생시킬 수도 있다. 예를 들어, 광학 스펙트럼의 피크의 임의의 중심 파장은 대략 1fm, 10fm, 50fm, 100fm 200fm, 500fm, 1000fm 등으로 변화(예: 증가 또는 감소)할 수 있다. 변화는 특정 값으로 설정하거나 초점 심도 감소에 비해 노광 관용도 증가가 최대화되도록 선택할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 변화는 다른 모든 펄스(즉, 교번)에 적용될 수 있지만, 또한 모든 세 번째 펄스, 네 번째 펄스 등에 적용될 수 있다. 이러한 방식으로, 광학 스펙트럼은 일련의 펄스로 제공될 수 있으며, 광학 스펙트럼의 적어도 하나의 피크의 중심 파장은 다른 모든 펄스가 약 500fm만큼 이동하도록 추가적으로 변화한다.

도 4는 일 실시예에 따른 광 패턴을 형성하는 예시적인 퓨필 디자인(410)을 도시하는 도면이다.

일 실시예에서, 리소그래피 시스템은 하나 이상의 퓨필을 포함할 수 있다. 리소그래피 공정의 일부로서, 광은 마스크를 통과하기 전에 미리 정해진 패턴(예: 강도 및/또는 위상의 특정 공간 분포를 가짐)으로 변환될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는, “퓨필 디자인”이라는 용어는, 퓨필의 물리적 구성 또는 배열에 의해 생성되는 광의 패턴을 지칭한다. 본 개시 전체에 걸쳐, 퓨필 디자인은 퓨필 디자인의 광의 강도를 나타내는 이미지와 함께 참조된다. 퓨필 디자인(410)의 일 예가 도 4의 상부에 도시되어 있다. 여기에서 원형 영역은 상이한 색상으로 표시되는 다양한 강도의 광을 나타낸다. 본 명세서에 예시된 퓨필 디자인은 단지 예로서 의도된 것이며 어떤 면에서도 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다.

일 실시예에서, 퓨필은 본 명세서에서 회절 광학 요소(DOE)(420)로 지칭되는 유리 디스크일 수 있다. DOE(420)의 물질 구조는 광이 편향되고 결합하여 특정 퓨필 디자인을 형성하도록 할 수 있다. 퓨필 디자인이 DOE(420)의 구조에 의해 설정되기 때문에, 각각의 원하는 퓨필 디자인은 상이한 DOE(420)를 요구할 수 있다.

다른 실시예에서, 퓨필은 퓨필 디자인을 생성하도록 개별적으로 제어될 수 있는 다수의 작은 미러로 구성된, 미러 어레이(430)일 수 있다. DOE(420) 및 미러 어레이(430)의 예는 도 4의 하부에 도시되어 있다. DOE(420)는 광 빔을 수신한 후 도시된 퓨필 디자인(410)을 방출하는 것으로 왼쪽에 도시되어 있다. 오른쪽은, 광이 미러 집합체에 입사하는 예시적인 미러 어레이(430)이다. 미러 어레이(430)의 특정 구성에 의해, 퓨필 디자인(410)이 또한 형성될 수 있다(여기서는 DOE(420)에 의해 형성된 것과 등가인 것으로 도시됨).

도 5는 일 실시예에 따른 예시적인 마스크 패턴을 도시하는 도면이다.

많은 리소그래피 공정에서, 포토레지스트 또는 기판 상의 특정 패턴에 영향을 미치기 위해, 광의 선택적 차단을 수행하기 위하여 마스크를 사용하는 것이 바람직하다. 본 명세서에서 사용된 “마스크”는 실제 물리적 마스크 자체를 의미한다. 대조적으로, 본 명세서에 사용된 “마스크 패턴”은 마스크의 피처의 형상을 지칭한다. 이러한 피처는 예를 들어 채널, 슬롯, 홀, 융기, 상이한 광 전송(예: 연속형 전송 마스크에서)의 가변 영역 등을 포함할 수 있다. 이상적인 마스크 패턴(510)은 도 5의 상부에 도시되어 있다. 여기에서, 이상적인 마스크 패턴(510)은 온전한 가로선과 세로선으로 구성되며, 이를 주요 특징부(512)라고 지칭한다. 그러나, 실제 리소그래피 공정에서는 회절 효과 및 전달되는 광의 해상도의 제한이 없기 때문에, 기판에서 이러한 이상적인 마스크 패턴(510)이 생성될 수 없게끔 한다. 이러한 한계를 보완하기, 위해 OPC(광근접 보정)라는 공정을 구현할 수 있다. OPC는 마스크에 작은 피처(어시스트 피처(520)라고 함)를 추가하여, 마스크에 입사하는 광의 패턴과 결합할 때 기판에서 개선된 패턴(에어리얼 이미지라고도 함)을 생성한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 이러한 어시스트 피처(520)는 주요 피처(512)에 추가되며 이상적인 마스크 패턴(510)으로부터의 약간의 편차로 보일 수 있다. 또한, 일부 경우에, 회절 효과를 추가로 보상(또는 이용)하기 위해 완전히 새로운 피처가 추가될 수 있다. 이들은 본 명세서 도 5의 하단부에도 서브 해상도 어시스트 피처(SRAF)로서 언급된다. 본 명세서에서 사용되는 용어 “어시스트 피처”는, 주요 피처(512)에 대한 변형으로서 도시된 어시스트 피처(520), 또는 SRAF(522)를 지칭하는 것일 수 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 2색 광을 이용한 예시적인 효과를 나타내는 도표이다.

본 발명은 무엇보다도 리소그래피 시스템에 대한 초점 심도를 증가시키는 방법을 제공한다. 이러한 방법은 리소그래피 시스템에 초점 심도를 제공하도록 함께 구성된 광학 스펙트럼, 마스크 패턴 및 퓨필 디자인을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 수정된 광학 스펙트럼 및 초점 심도를 증가시키는 수정된 퓨필 디자인을 제공하기 위해 미러 어레이 내 광학 스펙트럼 및 하나 이상의 미러의 구성을 반복적으로 변화시키는 단계를 포함할 수 있다. 이후, 미러 어레이의 미러들 중 하나 이상은 초점 심도를 증가시키는 수정된 퓨필 디자인 및 수정된 마스크 패턴에 기반하여 구성될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 “초점 심도”는 원하는 위치(예를 들어, 기판, 포토레지스트 등)에서 광이 “초점이 맞춰진”것으로 간주되는 거리를 의미한다. 광의 초점이 맞는지 여부에 해당하는 특정 숫자는 사용자가 자동으로 정의할 수 있으며, 주어진 애플리케이션에 대해 요청에 따라 달라질 수 있고, 이를 “사양(specification)”이라고 지칭할 수 있다.

도 6에서, 노광 관용도 대 초점 심도의 플롯은 1색 광학 스펙트럼(610)(원형 기호) 및 2색 광학 스펙트럼(620)(삼각형 기호)에 대하여 도시된다. 여기서, 광학 스펙트럼을 1색에서 2색으로 변경함으로써(예: OPC, 레지스트, 소스 등과 같이 본 명세서에 설명된 모델 중 하나 이상에 따라 수행되는 시뮬레이션에서), 노광 관용도의 변화와 함께 초점 심도가 증가하는 결과가 나타난다.

수정된 광학 스펙트럼(또는 임의의 “수정된” 피처)은 최종 또는 최적화된 피처일 수 있으나 반드시 그러할 필요는 없다. 예를 들어, 수정된 광학 스펙트럼은 초기 광학 스펙트럼이 수정된 상태이지만 최종 솔루션은 아닐 수 있는, 중간 단계일 수 있다. 그러나, 본 명세서에 기술된 바와 같이, 수정된 피처는 관련된 특정 양태(예를 들어, 수정된 광학 스펙트럼, 수정된 마스크 패턴, 또는 수정된 퓨필 디자인)의 최적화된 또는 최상의 솔루션일 수 있다. 이는 도 13을 참조하여 더 논의된다.

본 개시의 일부 실시예에서, 동시 변화는, 본 명세서에서 최적화 모듈로 집합적으로 지칭되는 컴퓨터 구현 프로세스에 의해 구현될 수 있다. 최적화 모듈은 리소그래피 시스템의 여러 양태(예: 광학 스펙트럼, 마스크 패턴, 퓨필 디자인, 주요 기능, SRAF 등)을 공동 최적화하고 분석할 수 있다. 최적화 모듈은 임의의 수의 컴퓨팅 시스템에 배열된 임의의 수의 컴퓨터 시스템을 포함할 수 있다. 예측 모델링 및 머신 러닝 기술(예: 최적화 모듈의 일부인 트레이닝된 모델)도 포함될 수 있다. 최적화 모듈은 그래픽 디스플레이, 데이터 파일 등의 형태로 개선된 솔루션을 제공할 수 있다. 이러한 솔루션에는 예를 들어 마스크 패턴, 포토레지스트 파라미터, 광원 설정, 퓨필 구성 등이 포함될 수 있다.

일부 실시예에서, 최적화 모듈은 예를 들어 초점 심도를 증가시키거나 최대화하기 위해, 광학 스펙트럼을 수정 및/또는 최적화할 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, 반복적인 변화는 광학 스펙트럼(340)에서 피크의 대역폭을 변화시키는 것을 포함할 수 있다. 유사하게, 다른 실시예에서, 반복적인 변화는 광학 스펙트럼(340)에서 두 개(또는 그 이상)의 피크들 사이의 피크 간격(346)을 변화시키는 것을 더 포함할 수 있다.

리소그래피 시스템의 일부 구성요소 사이의 상호 의존성으로 인해, 또한 최적화 모듈에 의한 공동 최적화로서 설명되는 바와 같이, 리소그래피 시스템의 일 양태를 변경하면 다른 양태에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 초점 심도를 증가시킬 때, 광학 스펙트럼(340)을 변경하면 퓨필 디자인(410)이 변경되어, 예를 들어 콘트라스트 손실이 감소될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 광학 스펙트럼, 퓨필 디자인 및 마스크 패턴의 예시는 동일하게 초기 버전 또는 수정된 버전을 참조할 수 있으며, 본 명세서에서는 단순화를 위해 두 버전 모두 유사한 참조 번호로 인용한다. 수정된 퓨필 디자인(410)은 미러 어레이의 프로그래밍 명령어 또는 동작 시퀀스를 포함하는 데이터 파일로서 실현될 수 있다. 예를 들어, 수정된 퓨필 디자인은, 원하는 수정된 퓨필 디자인(410)이 생성되도록 미러 어레이(430)에서 미러의 각도 또는 배향을 지정할 수 있다.

도 7은 일 실시예에 따른, 광학 스펙트럼에 기반한 서브 해상도 어시스트 피처의 예시적인 분리를 도시하는 도면이다.

마스크 패턴(710)의 일부의 단순화된 예가 도 7의 상부 패널에 도시되어 있다. 여기서, 마스크 패턴(710)은 주요 피처(720), 임계 치수(730), 마스크 바이어스(740), 및 SRAF 분리(760)에 의해 주요 피처의 중심으로부터 분리된 두 개의 SRAF(750)를 도시한다.

상기 방법은, 광학 스펙트럼의 변화가 퓨필 디자인의 변화를 초래할 수 있는 전술된 실시예와 유사하게, 함께 초점 심도를 가지는 리소그래피 시스템을 제공하도록 구성된 광학 스펙트럼, 마스크 패턴(710), 및 퓨필 디자인을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 수정된 광학 스펙트럼 및, 초점 심도를 증가시키는 수정된 마스크 패턴을 제공하기 위해 마스크 패턴에서 광학 스펙트럼 및 어시스트 피처를 반복적으로 변화시키는 단계를 포함할 수 있다. 리소그래피 시스템의 구성요소는, 수정된 광학 스펙트럼 및 초점 심도를 증가시키는 수정된 마스크 패턴(710)에 기반하여 구성될 수 있다. 구성요소는 예를 들어 마스크, 광원, 퓨필, 또는 리소그래피 시스템의 다른 구성요소의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명 광 스펙트럼, 퓨필 및 마스크를 최적화하는 공정을 소스-마스크 최적화(SMO)라고 일컫는다.

마스크 패턴(710)은 수정된 광학 스펙트럼 및 수정된 마스크 패턴(710)을 제공하도록 광학 스펙트럼과 동시에 반복적으로 변경될 수 있다. 주요 피처(720)는 에지 위치 및/또는 마스크 바이어스(740)를 포함할 수 있고, 반복적인 변화는 또한 에지 위치 또는 마스크 바이어스 위치 중 적어도 하나를 변경할 수 있다. 일부 실시예에서, 두 개의 마스크 바이어스 위치는 주요 피처(720)의 중심(735)을 중심으로 대칭적으로 변경될 수 있다. 이러한 실시예에서 사용되는 바와 같이, 대칭적인 변경은 주요 피처(720)의 중심(735)의 어느 한 측에서 마스크 바이어스 위치에 대응하는 변경을 가하여, 마스크 바이어스 위치가 주요 피처(720)의 중심(735)으로부터 동일한 거리를 가지도록 한다.

수정된 마스크 패턴(710)은 마스크(도 5에 도시된 것과 유사함) 또는 SRAF에 대해 OPC를 수행함으로써 추가된 피처에 대한 변경을 포함할 수 있다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 반복적인 변화는 초점 심도를 증가시키기 위해 마스크 패턴(710)에서 서브-해상도 어시스트 피처를 변화시키는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 반복적인 변화는, 서브-해상도 어시스트 피처(750)의 위치 또는 폭 중 적어도 하나를 변경함으로써 서브-해상도 어시스트 피처(750)를 변경하는 것을 포함할 수 있다. 도 7의 하단 패널에 도시된 바와 같이, 1색 광학 스펙트럼(원형)(770)과 2색 광학 스펙트럼(삼각형)(780)을 비교할 때, 에어리얼 이미지 품질의 척도인 정규화된 이미지 로그 기울기(NILS)는 상이한 SRAF 분리(760)로써 최대화된다. 상기 예에서, 피크 NILS의 경우, 분리(760)는 125nm(단색 광학 스펙트럼 사용)에서 130nm(2색 광학 스펙트럼 사용)로 변경된다. 이러한 방식으로, 최적화 모듈은 에어리얼 이미지의 품질을 증가시키는 SRAF(750)의 분리(760), 위치 등을 결정할 수 있다.

도 8은 일 실시예에 따른 광학 스펙트럼, 마스크 패턴, 및 퓨필 디자인을 동시에 최적화하는 제1 예를 도시하는 도면이다.

본 명세서에 설명된 리소그래피 시스템의 양태들의 조합의 최적화는, 도 8에 도시된 바와 같이 리소그래피 시스템의 성능에 대한 이점을 초래할 수 있다. 시뮬레이션된 단색 광학 스펙트럼(810)(임의의 작은 대역폭을 가짐) 및 시뮬레이션된 2색 광학 스펙트럼(850)이 표시된다. 수정된 퓨필 디자인(812, 852)의 예는 단색 광학 스펙트럼(810) 및 2색 광학 스펙트럼(850)으로 각각 표시된다. 단색 광학 스펙트럼(810)의 경우, 도 8은 시뮬레이션된 연속 투과 마스크(CTM)(814), 마스크(816)(예: 주요 피처 및 어시스트 피처에 대응하는 슬롯이 있는 마스크의 피처) 및 결과적인 에어리얼 이미지(818)를 도시한다. 유사하게, 2색 광학 스펙트럼(852)에 대한, CTM(854), 마스크(856) 및 에어리얼 이미지(858)도 도시되어 있다. 일반적으로 모양은 비슷하지만, 두 솔루션 사이에는 차이점이 있다(마스크(816, 856) 내에서 SRAF의 분리의 변경으로 가장 쉽게 알 수 있음). 솔루션의 결과는 도 8의 하단 패널 2개에 도시되어 있으며, 여기서 최적화는 공정 윈도우(PW)를 증가시킨다. 공정 윈도우는 곡선 사이의 영역으로 표시되며, 주어진 초점에서 제공된 도즈(dose)의 함수이다. 2색 광학 스펙트럼에 해당하는 도즈-초점 곡선은 삼각형 점(820)으로 표시되고, 1색 광학 스펙트럼은 원형 점(860)으로 표시된다. 각각의 곡선에 접하는 두 개의 타원(822, 862)은 이상적인 PW에 해당한다. 오른쪽 아래 패널에서, 두 가지 색상의 광학 스펙트럼이 마스크 패턴 및 퓨필 디자인의 최적화와 함께 구현될 때 공정 윈도우가 증가하는 것을 볼 수 있다. 유사하게, 이 예에서, 2색 초점 심도(864)(하단 우측 패널의 삼각형으로 표시됨)는 1색 초점 심도(824)에 비해 약 144nm내지 320nm 증가하며, 노광 관용도의 감소는 미미하다.

본 명세서에 개시된 방법에 의해, 임의의 종류 또는 수의 메트릭이 증가되거나 최적화될 수 있다. 변화의 결과로, 증가하는 일부 파라미터와 감소하는 다른 파라미터(예: DOF 대 EF) 사이에 트레이드오프가 있을 수 있지만, 일부 실시예에서, 반복적인 변화는 적어도 초점 심도와 노광 관용도의 곱이 증가할 때까지 변화를 수행하는 것을 포함할 수 있다. 유사하게, 반복적인 변화는, 적어도 부분적으로 도즈 및 노광 관용도에 의해 정의된 영역에 기반하여, 공정 윈도우가 증가될 때까지 반복적인 변화를 수행하는 것을 포함할 수 있다.

도 9는 일 실시예에 따른 광학 스펙트럼, 마스크 패턴, 및 퓨필 디자인을 동시에 최적화하는 제3 예를 도시하는 도면이다.

도 9에 도시된 실시예는 수정된 광학 스펙트럼(950), 수정된 마스크 패턴(954), 및 수정된 퓨필 디자인(952)을 제공하기 위해 광학 스펙트럼(910), 마스크 패턴(914), 및 퓨필 디자인(912)을 반복적으로 동시에 변화시키는 것을 포함할 수 있다. 도 8 및 도 9는 주요 피처를 따라 작은 피처가 변경되었을 뿐만 아니라 완전히 새로운 SRAF가 개선된 솔루션의 일부로 등장하는(또는 사라지는), 마스크 패턴(914) 및 수정된 마스크 패턴(954)을 도시한다. 이처럼 눈에 띄는 변화 영역은 점선으로 표시된다. 도 8의 예와 유사하게, 2색 광학 스펙트럼에 대한 초점 심도는 1색 광학 스펙트럼을 사용할 때의 노광 관용도를 약간 감소시키는 것만으로도 상당히 증가한다.

도 10은 일 실시예에 따른, 광학 스펙트럼의 대역폭에 대한 변화에 기반한 마스크 패턴 및 퓨필 디자인에 대한 변화를 도시하는 도면이다.

2색 광학 스펙트럼의 중심 파장을 변화시키는 것에 더하여, 광학 스펙트럼의 하나 이상의 피크의 대역폭 또한 최적화 공정의 일부로서 변화될 수 있다. 단순화된 예로서, 도 10은 단색 광학 스펙트럼의 대역폭(예를 들어, 300fm, 900fm, 1300fm, 2000fm)이 변화된 4개의 퓨필 디자인(1010)을 도시한다. 최적화 모듈은 에어리얼 이미지에서 콘트라스트를 유지하거나 증가시키는 것을 시도하기 위해 수정된 마스크 패턴(1010) 및 수정된 퓨필 디자인(1020)을 생성할 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 반복적인 변화는 광학 스펙트럼의 변화가 광학 스펙트럼에서 피크의 대역폭의 증가를 초래할 때 에어리얼 이미지에서 콘트라스트를 증가시키기 위해 변화를 제한하는 것을 포함할 수 있다. 단색 광학 스펙트럼을 도시하고 있지만, 2색 광학 스펙트럼을 사용하여 유사한 공정을 적용할 수 있다.

본 개시에 명백하게 드러나는 바와 같이, 리소그래피 시스템의 여러 양태로부터 다양한 최적화가 동시에 일어날 수 있다. 모든 순열이 상세하게 설명된 것은 아니지만, 이러한 모든 순열은 본 개시의 범위 내에서 고려된다. 예를 들어, 광학 스펙트럼, 대역폭, 피크 분리, 마스크 패턴, 주요 피처, 어시스트 피처, 퓨필 디자인, 프로세스 모델(OPC, 레지스트 등)은 리소그래피 시스템을 개선하기 위해 임의의 조합으로 변경될 수 있다. 유사하게, 초점 심도, 노광 관용도, 도즈, 초점, 콘트라스트, NILS, 공정 윈도우 등의 조합을 개선하기 위해 변형을 수행할 수 있다. 또한, 에지 배치 오류, 마스크 오류 향상 인자(MEEF) 등의 임의의 조합을 줄이기 위해 변형을 수행할 수 있다.

본 명세서에 기재된 바와 같이, 본 개시의 실시예는 리소그래피 시스템의 구성을 위한 정의를 제공하는 데 사용될 수 있다. 이와 같이, 최적화 공정에 의해 제공되는 솔루션에 기반하여, 광학 시스템의 구성요소는 결정된 이점을 실현하도록 구성 및/또는 구현될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 구성요소는 수정된 광학 스펙트럼에 기반하여 광을 제공하도록 구성된 레이저일 수 있다. 일 실시예에서, 구성요소는 변경된 마스크 패턴에 기반하여 제조된 마스크일 수 있다. 일 실시예에서, 구성요소는 수정된 퓨필 디자인에 기반하여 제조된, 회절된 광학 요소 형태의 퓨필일 수 있다. 다른 실시예에서, 퓨필은 수정된 퓨필 디자인에 기반하여 구성된 미러 어레이일 수 있다. 다른 실시예는 수정된 퓨필 디자인에 기반하여 미러 어레이를 구성하는 것과, 수정된 마스크 패턴에 기반하여 마스크를 제조하는 것 모두를 포함할 수 있다.

도 11은 일 실시예에 따른, 초점 심도를 증가시키기 위한 예시적인 방법을 도시하는 프로세스 흐름도이다.

일 실시예에서, 리소그래피 시스템에 대한 초점 심도를 증가시키는 방법은, 함께 리소그래피 시스템에 초점 심도를 제공하도록 구성되는 광학 스펙트럼, 마스크 패턴 및 퓨필 디자인을 제공하는 단계(1110)를 포함한다. 상기 방법은, 광학 스펙트럼 및 마스크 패턴의 어시스트 피처를 반복적으로 변화시켜 초점 심도를 증가시키는 수정된 광학 스펙트럼 및 수정된 마스크 패턴을 제공(1120)할 수 있다. 1120에서, 리소그래피 시스템의 구성요소는 수정된 광학 스펙트럼 및 초점 심도를 증가시키는 수정된 마스크 패턴에 기반할 수 있다.

도 12는 일 실시예에 따른, 수정된 광학 스펙트럼 및 수정된 마스크 패턴에 기반하여 초점 심도를 증가시키기 위한 예시적인 방법을 도시하는 프로세스 흐름도이다.

일 실시예에서, 리소그래피 시스템에 대한 초점 심도를 증가시키는 방법은, 함께 리소그래피 시스템에 초점 심도를 제공하도록 구성되는 광학 스펙트럼, 마스크 패턴 및 퓨필 디자인을 제공하는 단계(1210)를 포함한다. 상기 방법은, 1220에서 광학 스펙트럼 및, 미러 어레이의 하나 이상의 미러 구성을 반복적으로 변화시켜 초점 심도를 증가시키는, 수정된 광학 스펙트럼 및 수정된 퓨필 디자인을 제공(1220)할 수 있다. 1220에서, 미러 어레이의 하나 이상의 미러는 수정된 광학 스펙트럼 및, 초점 심도를 증가시키는 수정된 퓨필 디자인에 기반하여 구성될 수 있다.

도 13은 일 실시예에 따른, 초점 심도를 증가시키기 위한 예시적인 반복 방법을 도시하는 프로세스 흐름도이다. 도 14는 일 실시예에 따른, 도 13에 도시된 프로세스에 대응하는 퓨필 디자인 및 마스크 패턴의 예를 도시하는 도면이다.

광학 스펙트럼, 퓨필 디자인 또는 마스크 패턴 중 두 개 이상의 다양한 피처를 포함하는 공동 최적화(또는 동시 최적화 공정)를 수행하는 것은, 예를 들어 초점 심도의 증가를 야기할, 수정된 광학 스펙트럼, 수정된 퓨필 디자인 또는 수정된 마스크 패턴을 생성하기 위해 반복적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 원하는 메트릭이 충족되지 않는 경우(예: 5% EL에서 150nm DOF), 광학 스펙트럼에서 두 개 이상의 피크 사이의 간격을 변경하여, 원하는 메트릭을 달성하기 위한 간격을 결정할 수 있다. 또한, 광학 스펙트럼, 퓨필 디자인 및 마스크 패턴이 특정 투과율을 가지는 마스크 또는 특정 물리적 특성을 가지는 퓨필과 같은 특정 프로세스 요구 사항을 충족하도록, 제약 조건이 적용될 수 있다. 이러한 제약의 예를 포함하여, 스펙트럼, 퓨필 디자인, 및 마스크 패턴의 공동 최적화의 하나의 예시적인 구현이 이하에 설명되어 있다.

1310에서, 리소그래피 시스템의 양태들을 지정하는 설정 파라미터들이 본 명세서에 설명된 바와 같이(예를 들어, 공동 최적화 공정을 수행하기 위해) 계산 시뮬레이션을 위해 획득/설정될 수 있다. 설정 파라미터에는 광원으로부터 나오는 광의 편광, 포토레지스트가 코팅되는 필름 스택의 구성, MRC(마스크 규칙 검사) 파라미터, 포토레지스트, 포토레지스트 두께, 포토레지스트가 코팅되는 필름 스택, 스캐너의 기능(예: 개구수, 편광, Zernike 계수) 등의 이미징 조건의 임의의 조합이 포함될 수 있다. 이러한 파라미터는 다른 컴퓨터에서 수신할 수 있고 데이터 파일 형식일 수 있으며 전술된 것 중 임의의 기본값을 포함하는 기본 설정 파라미터도 포함할 수 있다. 선택적으로, 설정 파라미터는 사용자가 정의하고 데이터 파일이나 임시 컴퓨터 메모리에 저장할 수 있다.

1320에서, 광학 스펙트럼(예: 도 3의 요소(310 또는 340)에 의해 도시됨)이 생성될 수 있다. 초기에, 광학 스펙트럼은 단일 파장(단일 중심 파장/피크를 가짐을 의미)을 포함할 수 있다. 다른 구현들에서, 본 명세서에 기재된 바와 같이, 다중 파장 광학 스펙트럼(예: 2, 3, 또는 그 이상의 중심 파장/피크)이 생성될 수 있다. 일부 실시예에서, 임의의 광학 스펙트럼(단일 또는 다중)의 대역폭은 초기에 예를 들어 200fm, 300fm, 400fm 등으로 설정될 수 있고, 이후 반복 공정 전반에 걸쳐 변경될 수 있다.

1330에서, 공정 윈도우 기반 포인트-소스 모델이 생성될 수 있다. 이는 광원을 점광원(point source)으로 모델링할 수 있지만, 일부 구현에서는 유한 크기의 광원 근사와 같은 더욱 복잡한 광원 모델을 포함할 수 있다. 공정 윈도우 조건은, 예를 들어 5% 노광 관용도에서 공정 윈도우가 150nm의 초점 심도를 가지도록 최적화하거나, 시뮬레이션의 기타 제약 조건을 기반으로 최상의 수렴에 도달할 때까지 이러한 타겟 공정 윈도우에 접근하도록 정의될 수 있다. 공정 윈도우는, 예를 들어 1, 5, 10, 20, 50, 75, 150, 200, 300, 500 또는 1000nm 이상의 초점 심도를 가지는 공정 윈도우들의 임의의 조합에 기반할 수 있되, 상기 숫자는 단지 예로서 의도된 것이다. 이와 유사하게, 노광 관용도는 1%, 3%, 8%, 10%, 15%, 20%, 30% 또는 50% 미만으로 정의될 수 있다.

1340에서, 비제약 퓨필 디자인(1440)(도 14에 도시된 것과 같은 그래픽 예)이 반복 공정으로의 통합을 위해 생성될 수 있다. 비제약 퓨필 디자인(1440)은 퓨필의 임의의 픽셀에서 임의의 강도의 광을 허용한다. 비제약 퓨필은 임의의 값을 가질 수 있고 (반복의 이 단계에서) 마스크 제약이 아직 적용되지 않았기 때문에, 연속 (또는 원활하게 변화하는) 전송 특성(연속 전송 마스크(CTM) 에서 발견되는 것과 유사함)을 가지는 마스크 패턴이 생성될 수 있다. 일 예는 그레이스케일 CTM 패턴(1445)으로 표시된다.

1350에서, 비제약 퓨필 디자인(1440)에 퓨필 맵이 적용될 수 있다. 퓨필 맵은 현재 비제약 상태인 퓨필의 피처(아래 예 참조)를 정의할 수 있다. 퓨필 맵의 두 가지 예는 프리폼 퓨필 맵(1450) 또는 파라메트릭 퓨필 맵(1455)이며, 이를 적용하면 퓨필 디자인이 제약될 수 있다.

프리폼 최적화는 예를 들어, 퓨필 해상도를 지정하기 위해 프리폼 퓨필 맵(1450)을 적용하는 것을 포함할 수 있다(예: 각각의 퓨필 맵 내의 픽셀과 일치하는, 수백 또는 수천 개의 미러로 구성될 수 있는 회절 광학 요소의 해상도에 의해 설정됨). 이는 정제되지 않은 비제약 퓨필 디자인(1440)의 예를 프리폼 퓨필 맵(1450)과 비교함으로써 설명된다. 여기에서, 프리폼 최적화가 퓨필에서 일반적인 광 패턴을 변경하지 않고 해상도를 증가시킨다는 것을 알 수 있다.

파라메트릭 최적화는, 파라메트릭 퓨필 맵(1455)에 의해 예시된 바와 같이 퓨필의 피처를 제약하는 것을 포함할 수 있다. 제약으로 지정될 수 있는 피처의 한 예는 시그마 또는 퓨필 필 팩터(pupil fill factor)의 값이다. 파라미터 퓨필 맵(1455)의 다양한 영역(극점(1457)으로도 지칭됨)은 예를 들어, 극 강도(즉, 해당 영역의 시그마 값), 극 각도(즉, 영역 중심의 각도), 극 너비(즉, 영역의 각도 범위), sigma_in(즉, 내부 반경) 및 sigma_out(즉, 외부 반경)으로 표현된 시그마 값을 가지는 것으로 도시되어 있다. 도 14에 도시된 예는 단지 예일 뿐이며, 임의의 퓨필 패턴(프리폼 또는 파라메트릭)이 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 다른 실시예에서, 퓨필에 대한 제약은 또한 회절 광학 요소의 물리적 특징에 기반할 수 있고, 예를 들어 미러 반사율, 해상도, 미러 위치 등을 포함할 수 있다.

마스크 및/또는 물리적 퓨필 제약은 또한 프리폼 또는 파라미터 최적화와 함께 생성 및 적용될 수 있다. 마스크 제약은 본 명세서에 설명된 바와 같이 수정된 마스크 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 마스크 제약에는 예를 들어 마스크 전송, 마스크에 대한 위상 효과, SRAF 시드 위치, OPC 기능 등이 포함될 수 있다.

1360(프리폼 소스가 1350에서 정의되었을 때)에서, 제약된 퓨필 디자인의 동시 수정(또는 최적화) 및 적용된 마스크 제약은 수정된 퓨필 디자인 및 수정된 마스크 패턴을 생성할 수 있다. 도 14는 또한 결과적으로 공동 최적화된 퓨필(1460) 및 마스크 패턴(1465)의 일 예를 보여준다. 이 단계에서, 마스크 패턴은 선택적으로 이진화될 수 있다(공동 최적화 이전의 초기 CTM 패턴 대신, 마스크 패턴 상 이산 투과 값을 가짐).

이와 유사하게, 1370에서(파라메트릭 소스 맵이 1350에서 정의되었을 때), 수정된 퓨필 디자인 및 수정된 마스크 패턴을 생성하기 위해, 적용된 마스크 제약으로 제한된 퓨필 디자인의 동시 수정(또는 최적화)이 발생할 수 있다. 결과적으로 수정된 퓨필 및 수정된 마스크 패턴의 한 예가 도시된다. 선택된 공동 최적화 모드의 차이로 인해, 결과적 퓨필(1460, 1470) 및 마스크 패턴(1465, 1475)이 상이한 것을 알 수 있다.

1380에서, 공정 윈도우 및/또는 선택적으로 MEEF는, 수정된 마스크 패턴 및 퓨필 디자인에 기반하여 계산될 수 있다. 예시적인 원하는 메트릭(예: 공정 윈도우)과 관련하여 전술된 바와 같이, 공정 윈도우가 1320에서 초기에 정의된 공정 윈도우 조건을 충족하지 않는 경우, 광학 스펙트럼은 예를 들어 대역폭, 피크 분리, 피크의 수 등을 변경함으로써 수정될 수 있다. 수정된 광학 스펙트럼은 원하는 공정 윈도우에 더 가깝게 일치하도록 공정을 반복하기 위한 설정 파라미터로 입력할 수 있다. 기타 임의의 설정 파라미터도 선택적으로 변경할 수 있다. 이러한 방식으로, 1380 이후에, 반복 공정은 예를 들어 1310 또는 1320과 같이 전술된 임의의 이전 단계로 돌아갈 수 있다.

공정 윈도우가 충족될 때, 수정된 광학 스펙트럼, 마스크 패턴 및/또는 퓨필 디자인의 결과는 하나 이상의 컴퓨팅 시스템에 데이터 출력으로 제공될 수 있다. 일부 구현에서, 공정은 기정의된 수의 반복 후에 지정된 공정 윈도우를 향한 최상의 수렴에서 멈출 수 있다.

전술된 다중 색상 또는 2색 이미징 공정이 사용될 때, 두 개의 상이한 광의 파장 사이의 초점면의 차이로 인해 이미지 블러링이 어느 정도 발생할 수 있다. 또한, 투영 광학계는 특정 파장에 최적화되어 있기 때문에, 최적 파장에서 벗어나면 렌즈 오차가 발생하여 블러링에 더욱 기여할 수 있다. 이로 인해 결과적인 이미지 피처의 콘트라스트 손실이 발생할 수 있다.

이러한 이미지 품질의 손실을 상쇄하기 위해, 어느 정도까지는, 소스-마스크 최적화와 관련하여 전술된 방법들이 사용될 수 있다. 마찬가지로, 광학적 근접 보정 기술을 사용하여 피처를 디자인된 대로 이미징하는 것을 도울 수 있다. 상기 도 8은 2색 이미징을 사용하여 초점 심도가 크게 개선된 것을 나타내지만, 그에 따른 콘트라스트 손실도 도시한다.

콘트라스트와 관련된 두 개의 이미지 품질 메트릭은 이미지 로그 기울기(ILS) 또는 정규화된 이미지 로그 기울기(NILS)이다. NILS가 높을수록 이미지 콘트라스트가 더욱 좋아지고, 노광 관용도가 향상된다.

콘트라스트는 이미지의 어두운 부분과 밝은 부분 사이의 비율로 생각할 수 있다. 반면, 이미지 로그 기울기는 이미지의 어두운 영역과 밝은 영역 사이의 가장자리에서의 밝기의 변화율과 관련 있다고 생각할 수 있다. 따라서, 둘 모두 밝은 부분과 어두운 부분을 비교하는 것과 관련이 있지만, ILS는 특히 전환 영역(transition area)과 관련이 있으므로, 콘트라스트보다는 라인 가장자리 위치, 즉 라인 폭 및 기타 이미지 품질 메트릭과 더 구체적으로 관련된다. 초점 흐림 및 블러링(예: 2색 이미징 사용으로 인해 발생할 수 있음)은 ILS에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.

ILS는 임계 치수(라인 폭과 같은)의 역에 비례하기 때문에, ILS의 정규화는 NILS=ILS*x=dI/dx*1/x*x=dI/dx 가 되도록 임계 치수를 곱함으로써 계산될 수 있다. ILS 및 NILS는 당업자가 이해하는 방식으로 시뮬레이션 및/또는 경험적 방법에 의해 노광 관용도와 관련될 수 있다.

도 15는 일 실시예에 따른 대역폭 협소화 적용의 시뮬레이션된 효과를 도시한다. 특히, 그래프는 400nm 피치에서 100nm 라인에 대한 NILS를 표시하며, 양의 방향과 음의 방향 모두에서 최적 초점의 편차에 대해 플롯된다. 회색 선은 300fm 대역폭(E95)을 사용하는 광원에 대한 시뮬레이션된 NILS 곡선을 나타내고, 검은색 선은 200fm 대역폭 사용의 효과를 나타낸다. 도면에 도시된 바와 같이, NILS는 디포커스 범위에서 다소 높다.

유사하게, 도 16은 실시예에 따른 대역폭 협소화 적용의 시뮬레이션된 효과를 도시한다. 이 그래프는 90nm 피치에서 38nm 라인에 대한 NILS를 표시한다. 즉, 제2 그래프는 도 15의 그래프에 비해, 더욱 미세한 피치에서의 더욱 미세한 피처와 관련된다. 도시된 바와 같이 다시 디포커스 범위에 걸쳐 대역폭을 협소화하면, NILS 값이 향상된다.

도 17은 일반(300fm 대역폭 - 검은색으로 표시) 및 협소화된(200fm 대역폭 - 회색으로 표시) 조명 광을 사용하는 2색 이미지에서 노광 관용도(EL) 대 초점 심도의 시뮬레이션된 그래프를 도시한다. 도시된 바와 같이, 대역폭 협소화의 결과로, EL은 초점 심도 범위에 걸쳐 개선된다.

DUV 포토리소그래피 시스템을 위한 일반적인 레이저 광원에서, 레이저는 레이저 광 대역폭의 협소화에 영향을 미치도록 작동 가능한 라인 협소화 모듈을 포함한다. 일 실시예에서, 대역폭은 일반적인 300fm으로부터 50fm 내지 275fm의 범위, 보다 구체적으로 100fm 내지 250fm의 범위, 더욱 구체적으로 150fm 내지 225fm의 범위로 축소될 수 있다. 일 실시예에서, 대역폭은 200fm으로 선택된다.

일 실시예에서, 공지된 원리에 따라, 레이저는 작동 가능한 프리즘, 또는 프리즘 및 격자를 포함할 수 있다. 예를 들어 스테퍼 모터 및/또는 PZT일 수 있는 액추에이터는, 빔 폭을 조정하고 그에 따라 레이저 소스의 대역폭을 변경하기 위해 적어도 하나의 프리즘을 회전시키도록 구성된다. 이와 유사하게, 일 프리즘 또는 다른 프리즘 또한 회전 운동을 위해 액추에이터가 장착되어 각 펄스의 중심 파장의 미세 조정이 가능할 수 있으며, 이러한 조정은 예를 들어 펨토미터(femtometer)의 10분의 1 정도로 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 라인 협소화 모듈은 소스의 대역폭의 피드백 및/또는 피드포워드 제어를 가능하게 하는 대역폭 측정 모듈을 포함할 수 있다. 일부 경우에는 미세 제어에 영향을 미치기 위한 차등 작동 시간이 사용될 수 있는 반면, 액츄에이터는 총체적 제어에 사용된다. 이러한 시스템의 추가적인 세부사항은 예를 들어 미국 특허 공개번호 20080253413에 기재되어 있으며, 그 전체가 본 명세서에 참조로서 포함된다.

애플리케이션에서, 피처를 이미징하는 방법은 도 16과 관련하여 후술될 바와 같이 진행된다. 상기 방법은 펄스 빔에 패턴을 부여하도록 구성된 마스크를 향해 펄스 광 빔을 지향시키는 단계를 포함한다. 상세히 전술된 바와 같이, 펄스는 웨이퍼 상의 레지스트에 두 개의 에어리얼 이미지를 생성하는 단일 노광 패스에서 2색 프린팅이 가능하도록, 상이한 파장을 가진다. 초점 심도가 선택될 수 있고, 선택된 초점 심도는 두 파장 사이의 차이를 선택하는 데 사용될 수 있다. 개시된 방법의 원리로부터 벗어나지 않고 두 개 이상의 에어리얼 이미지를 생성하기 위해 두 개 이상의 색상이 사용될 수 있다는 사실이 이해될 것이다.

두 개(또는 그 이상)의 에어리얼 이미지는 여러 펄스 간의 파장 차이에 의해 결정되는 거리만큼 광축을 따라 분리된, 초점면에 위치한다. 펄스의 대역폭은 50fm 내지 275fm 로 제어된다. 또한, 대역폭은 이미징 공정의 품질 메트릭을 개선하기 위해 선택된다.

특히, 품질 메트릭은 예를 들어 콘트라스트, ILS, NILS, EL, 및/또는 공정 윈도우를 설명하는 메트릭일 수 있다.

일 실시예에서, 상세히 전술된 바와 같이, 소스 마스크 최적화는 협소화된 대역폭이 선택된 후에 사용될 수 있다. 따라서, 협소화된 대역폭은 SMO 공정에 대한 입력 변수가 되며, 일정하도록 또는 최적화를 수행할 때 다른 파라미터와 함께 변경되도록 선택될 수 있다. 즉, 광학 스펙트럼(340)이 협소화됨에 따라, 퓨필 디자인, 광학 스펙트럼, 마스크 패턴(710)을 반복적으로 시뮬레이션 및 조정하는 방법은 전술된 것과 동일한 방식으로 진행된다. 상기 방법은 또한 수정된 광학 스펙트럼 및 초점 심도를 증가시키는 수정된 마스크 패턴을 제공하기 위해 마스크 패턴 내 광학 스펙트럼 및 어시스트 피처를 반복적으로 변화시키는 단계를 포함할 수 있다. 이후 리소그래피 시스템의 구성요소는 수정된 광학 스펙트럼 및 초점 심도를 증가시키는 수정된 마스크 패턴(710)에 기반하여 구성될 수 있다. 구성요소는 예를 들어 마스크, 광원, 퓨필, 또는 리소그래피 시스템의 다른 구성요소들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.

도 15는 일 실시예에 따른 예시적인 컴퓨터 시스템(CS)의 블록 다이어그램이다.

컴퓨터 시스템(CS)은 정보를 전달하는 버스(BS) 또는 다른 통신 기구, 및 정보를 처리하는 버스(BS)와 커플링된 프로세서(PRO)(또는 다중 프로세서)를 포함한다. 또한, 컴퓨터 시스템(CS)은 프로세서(PRO)에 의해 실행될 정보 및 명령어들을 저장하는 RAM(random access memory) 또는 다른 동적 저장 디바이스와 같은, 버스(BS)에 커플링된 주 메모리(MM)를 포함한다. 또한, 주 메모리(MM)는 프로세서(PRO)에 의해 실행될 명령어들의 실행 시 임시 변수들 또는 다른 매개 정보(intermediate information)를 저장하는 데 사용될 수 있다. 컴퓨터 시스템(CS)은 프로세서(PRO)에 대한 정적 정보 및 명령어들을 저장하는 버스(BS)에 커플링된 ROM(read only memory: ROM) 또는 다른 정적 저장 디바이스를 더 포함한다. 자기 디스크 또는 광학 디스크와 같은 저장 디바이스(SD)가 제공되고 버스(BS)에 커플링되어 정보 및 명령어들을 저장한다.

컴퓨터 시스템(CS)은 버스(BS)를 통해, 컴퓨터 사용자에게 정보를 보여주는 CRT(cathode ray tube) 또는 평판 또는 터치 패널 디스플레이(touch panel display)와 같은 디스플레이(DS)에 커플링될 수 있다. 영숫자 및 다른 키들을 포함한 입력 디바이스(ID)는 정보 및 명령 선택(command selection)들을 프로세서(PRO)로 전달하기 위해 버스(BS)에 커플링된다. 또 다른 타입의 사용자 입력 디바이스는 방향 정보 및 명령 선택들을 프로세서(PRO)로 전달하고, 디스플레이(DS) 상의 커서 움직임을 제어하기 위한 마우스, 트랙볼(trackball) 또는 커서 방향키들과 같은 커서 제어부(cursor control: CC)이다. 이 입력 디바이스는, 통상적으로 디바이스로 하여금 평면에서의 위치들을 특정하게 하는 2 개의 축선인 제 1 축선(예를 들어, x) 및 제 2 축선(예를 들어, y)에서 2 자유도를 갖는다. 또한, 입력 디바이스로서 터치 패널(스크린) 디스플레이가 사용될 수도 있다.

일 실시예에 따르면, 주 메모리(MM)에 포함된 1 이상의 명령어들의 1 이상의 시퀀스를 실행하는 프로세서(PRO)에 응답하여 컴퓨터 시스템(CS)에 의해 본 명세서에 설명된 1 이상의 방법의 부분들이 수행될 수 있다. 이러한 명령어들은 저장 디바이스(SD)와 같은 또 다른 컴퓨터 판독가능한 매체로부터 주 메모리(MM)로 읽혀질 수 있다. 주 메모리(MM) 내에 포함된 명령어들의 시퀀스들의 실행은, 프로세서(PRO)가 본 명세서에 설명된 공정 단계들을 수행하게 한다. 또한, 주 메모리(MM) 내에 포함된 명령어들의 시퀀스들을 실행하기 위해 다중 처리 구성(multi-processing arrangement)의 1 이상의 프로세서가 채택될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 하드웨어에 내장된 회로(hard-wired circuitry)가 소프트웨어 명령어들과 조합하거나 그를 대신하여 사용될 수 있다. 따라서, 본 명세서의 기재내용은 하드웨어 회로와 소프트웨어의 임의의 특정 조합에 제한되지 않는다.

본 명세서에서 사용된 "컴퓨터 판독가능한 매체"라는 용어는 실행을 위해 프로세서(PRO)에 명령어를 제공하는 데 관여하는 임의의 매체를 칭한다. 이러한 매체는 비휘발성 매체(non-volatile media), 휘발성 매체 및 전송 매체를 포함하는 다수의 형태를 취할 수 있으며, 이에 제한되지는 않는다. 비휘발성 매체는, 예를 들어 저장 디바이스(SD)와 같은 광학 또는 자기 디스크를 포함한다. 휘발성 매체는 주 메모리(MM)와 같은 동적 메모리를 포함한다. 전송 매체는 버스(BS)를 포함하는 와이어들을 포함하여, 동축 케이블(coaxial cable), 구리선 및 광섬유를 포함한다. 또한, 전송 매체는 무선 주파수(RF) 및 적외선(IR) 데이터 통신 시 발생되는 파장들과 같이 음파(acoustic wave) 또는 광파의 형태를 취할 수도 있다. 컴퓨터 판독가능한 매체는

비-일시적, 예를 들어 플로피 디스크(floppy disk), 플렉시블 디스크(flexible disk), 하드 디스크, 자기 테이프, 임의의 다른 자기 매체, CD-ROM, DVD, 임의의 다른 광학 매체, 펀치 카드(punch card), 종이 테이프(paper tape), 홀(hole)들의 패턴을 갖는 임의의 다른 물리적 매체, RAM, PROM, 및 EPROM, FLASH-EPROM, 임의의 다른 메모리 칩 또는 카트리지(cartridge)일 수 있다. 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체는 그 안에 명령어들이 기록되어 있을 수 있다. 명령어들은 컴퓨터에 의해 실행될 때, 본 명세서에 설명된 임의의 특징들을 구현할 수 있다. 일시적 컴퓨터 판독가능한 매체는 반송파 또는 다른 전파 전자기 신호를 포함할 수 있다.

다양한 형태의 컴퓨터 판독가능한 매체는 실행을 위해 1 이상의 명령어들의 1 이상의 시퀀스를 프로세서(PRO)로 전달하는 데 관련될 수 있다. 예를 들어, 명령어들은 초기에 원격 컴퓨터의 자기 디스크 상에 저장되어 있을 수 있다(bear). 원격 컴퓨터는 그 동적 메모리로 명령어들을 로딩하고, 모뎀을 이용하여 전화선을 통해 명령어들을 보낼 수 있다. 컴퓨터 시스템(CS)에 로컬인 모뎀이 전화선 상의 데이터를 수신하고, 상기 데이터를 적외선 신호로 전환하기 위해 적외선 송신기를 사용할 수 있다. 버스(BS)에 커플링된 적외선 검출기는 적외선 신호로 전달된 데이터를 수신하고, 상기 데이터를 버스(BS)에 놓을 수 있다. 버스(BS)는, 프로세서(PRO)가 명령어들을 회수하고 실행하는 주 메모리(MM)로 상기 데이터를 전달한다. 주 메모리(MM)에 의해 수신된 명령어들은 프로세서(PRO)에 의한 실행 전이나 후에 저장 디바이스(SD)에 선택적으로 저장될 수 있다.

또한, 컴퓨터 시스템(CS)은 버스(BS)에 커플링된 통신 인터페이스(CI)를 포함할 수 있다. 통신 인터페이스(CI)는 로컬 네트워크(LAN)에 연결되는 네트워크 링크(NDL)에 커플링하여 양방향(two-way) 데이터 통신을 제공한다. 예를 들어, 통신 인터페이스(CI)는 ISDN(integrated services digital network) 카드 또는 대응하는 타입의 전화선에 데이터 통신 연결을 제공하는 모뎀일 수 있다. 또 다른 예시로서, 통신 인터페이스(CI)는 호환성 LAN에 데이터 통신 연결을 제공하는 LAN(local area network) 카드일 수 있다. 또한, 무선 링크가 구현될 수도 있다. 임의의 이러한 구현에서, 통신 인터페이스(CI)는 다양한 타입의 정보를 나타내는 디지털 데이터 스트림들을 전달하는 전기적, 전자기적 또는 광학적 신호들을 송신하고 수신한다.

통상적으로, 네트워크 링크(NDL)는 1 이상의 네트워크를 통해 다른 데이터 디바이스에 데이터 통신을 제공한다. 예를 들어, 네트워크 링크(NDL)는 로컬 네트워크(LAN)를 통해 호스트 컴퓨터(host computer: HC)로의 연결을 제공할 수 있다. 이는 이제 보편적으로 "인터넷"(INT)이라고 칭하는 월드와이드 패킷 데이터 통신 네트워크를 통해 제공되는 데이터 통신 서비스들을 포함할 수 있다. 로컬 네트워크(LAN)(인터넷)는 디지털 데이터 스트림들을 전달하는 전기적, 전자기적 또는 광학적 신호들을 사용한다. 다양한 네트워크를 통한 신호들, 및 컴퓨터 시스템(CS)에 또한 그로부터 디지털 데이터를 전달하는 통신 인터페이스(CI)를 통한 네트워크 데이터 링크(NDL) 상의 신호들은 정보를 전달하는 반송파의 예시적인 형태들이다.

컴퓨터 시스템(CS)은 네트워크(들), 네트워크 데이터 링크(NDL) 및 통신 인터페이스(CI)를 통해 메시지들을 송신하고, 프로그램 코드를 포함한 데이터를 수신할 수 있다. 인터넷 예시에서는, 호스트 컴퓨터(HC)가 인터넷(INT), 네트워크 데이터 링크(NDL), 로컬 네트워크(LAN) 및 통신 인터페이스(CI)를 통해 어플리케이션 프로그램에 대한 요청된 코드를 전송할 수 있다. 하나의 이러한 다운로드된 어플리케이션은, 예를 들어 본 명세서에 설명된 방법의 일부 또는 전부를 제공할 수 있다. 수신된 코드는 수신될 때 프로세서(PRO)에 의해 실행될 수 있고, 및/또는 추후 실행을 위해 저장 디바이스(SD) 또는 다른 비휘발성 저장소에 저장될 수 있다. 이 방식으로, 컴퓨터 시스템(CS)은 반송파의 형태로 어플리케이션 코드를 얻을 수 있다.

도 16은 일 실시예에 따른 리소그래피 투영 장치의 개략적인 다이어그램이다.

리소그래피 투영 장치는 조명 시스템(IL), 제 1 대상물 테이블(MT), 제 2 대상물 테이블(WT), 및 투영 시스템(PS)을 포함할 수 있다.

조명 시스템(IL)은 방사선 빔(B)을 컨디셔닝(condition)할 수 있다. 이러한 특정한 경우, 조명 시스템은 방사선 소스(SO)도 포함한다.

제 1 대상물 테이블(예를 들어, 패터닝 디바이스 테이블)(MT)은 패터닝 디바이스(MA)(예를 들어, 레티클)를 유지하는 패터닝 디바이스 홀더가 제공되고, 아이템(PS)에 대하여 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키는 제 1 위치설정기에 연결될 수 있다.

제 2 대상물 테이블(기판 테이블)(WT)은 기판(W)(예를 들어, 레지스트-코팅된 실리콘 웨이퍼)을 유지하는 기판 홀더가 제공되고, 아이템(PS)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제 2 위치설정기에 연결될 수 있다.

투영 시스템("렌즈")(PS)[예를 들어, 굴절, 카톱트릭(catoptric) 또는 카타디옵트릭 광학 시스템]은 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)의 조사된 부분을 이미징할 수 있다.

본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 투과형으로 구성될 수 있다(즉, 투과 패터닝 디바이스를 가짐). 하지만, 일반적으로 이는 예를 들어 (반사 패터닝 디바이스를 갖는) 반사형으로 구성될 수도 있다. 상기 장치는 전형적인 마스크로 상이한 종류의 패터닝 디바이스를 채택할 수 있다; 예시들로는 프로그래밍 가능한 미러 어레이 또는 LCD 매트릭스를 포함한다.

소스(SO)[예를 들어, 수은 램프 또는 엑시머 레이저, LPP(레이저 생성 플라즈마) EUV 소스]는 방사선 빔을 생성한다. 예를 들어, 이 빔은 곧바로 또는 빔 익스팬더(beam expander: Ex)와 같은 컨디셔닝 장치들을 가로지른 후 조명 시스템(일루미네이터)(IL)으로 공급된다. 일루미네이터(IL)는 상기 빔 내의 세기 분포의 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)를 설정하는 조정 디바이스(AD)를 포함할 수 있다. 또한, 이는 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 다양한 다른 구성요소들을 포함할 것이다. 이 방식으로, 패터닝 디바이스(MA)에 입사하는 빔(B)은 그 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖는다.

일부 실시예들에서, 소스(SO)는 [흔히 소스(SO)가, 예를 들어 수은 램프인 경우와 같이] 리소그래피 투영 장치의 하우징 내에 있을 수 있지만, 리소그래피 투영 장치로부터 멀리 떨어져 있을 수도 있으며, 그것이 생성하는 방사선 빔은 (예를 들어, 적절한 지향 미러들의 도움으로) 장치 내부로 들어올 수 있다; 이 후자의 시나리오는 소스(SO)가 [예를 들어, KrF, ArF 또는 F2 레이징(lasing)에 기초한] 엑시머 레이저인 경우이다.

이후, 상기 빔(B)은 패터닝 디바이스 테이블(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(MA)를 통과할 수 있다(intercept). 패터닝 디바이스(MA)를 가로질렀으면, 상기 빔(B)은 렌즈(PS)를 통과할 수 있으며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 빔(B)을 포커스한다. 제 2 위치설정 장치[및 간섭 측정 장치(IF)]의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 상기 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정 장치는 예를 들어 패터닝 디바이스 라이브러리(patterning device library)로부터의 패터닝 디바이스(MA)의 기계적인 회수 후에 또는 스캔하는 동안, 상기 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키는 데 사용될 수 있다. 일반적으로, 대상물 테이블들(MT, WT)의 이동은 장-행정 모듈(long-stroke module)(개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module)(미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있다. 하지만, (스텝-앤드-스캔 툴과는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 패터닝 디바이스 테이블(MT)은 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다.

도시된 툴은 두 가지 상이한 모드, 스텝 모드 및 스캔 모드로 사용될 수 있다. 스텝 모드에서, 패터닝 디바이스 테이블(MT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되며, 전체 패터닝 디바이스 이미지가 한 번에 [즉, 단일 "플래시(flash)"로] 타겟부(C) 상으로 투영된다. 기판 테이블(WT)은 상이한 타겟부(C)가 빔(B)에 의해 조사될 수 있도록 x 및/또는 y 방향들로 시프트될 수 있다.

스캔 모드에서는, 주어진 타겟부(C)가 단일 "플래시"로 노광되지 않는 것을 제외하고는 기본적으로 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 패터닝 디바이스 테이블(MT)은 v의 속도로 주어진 방향(소위 "스캔 방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동 가능하여, 투영 빔(B)이 패터닝 디바이스 이미지에 걸쳐 스캐닝하도록 유도되며; 동시에, 기판 테이블(WT)은 속도 V = Mv로 동일한 방향 또는 그 반대 방향으로 동시에 이동되고, 여기서 M은 렌즈(PS)의 배율이다(통상적으로, M = 1/4 또는 1/5). 이러한 방식으로, 분해능을 떨어뜨리지 않고도 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.

본 실시예들은 다음 항목들을 이용하여 더 설명될 수 있다:

1. 포토리소그래피 시스템을 사용하여 기판 상의 피처를 이미징하기 위한 방법을 최적화하는 방법으로서, 상기 방법은:

이미징을 위한 광 빔 - 상기 광 빔은 복수의 상이한 파장을 가지는 펄스를 포함함 - 의 광학 스펙트럼을 획득하는 단계; 및

이미징의 품질 메트릭을 개선하기 위해, 이미징을 위한 광 빔의 펄스의 광학 스펙트럼을 협소화하는 단계를 포함하는, 방법.

2. 1 항에 있어서, 기판 상에 피처를 생성하도록 구성된 패터닝 디바이스에 대한 디자인을 획득하는 단계;

이미징을 위한 광원 디자인을 획득하는 단계; 및

최적화된 광학 스펙트럼, 최적화된 마스크 디자인 및 최적화된 광원 디자인을 제공하기 위하여, 광 빔의 광학 스펙트럼, 마스크 디자인 및 광원 디자인을 동시에 반복적으로 변화시키는 단계를 더 포함하는, 방법.

3. 1 항 또는 2 항에 있어서,

각 펄스의 대역폭은 50fm 내지 275fm 인, 방법.

4. 1 항 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

광 빔은 300fm의 공칭 대역폭을 가지는 레이저에서 생성되고, 레이저의 라인 협소화 모듈은 50fm 내지 275fm의 대역폭을 생성하도록 조정되는, 방법.

5. 1 항 내지 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 방법은 이미징 공정의 품질 메트릭을 개선하기 위한 대역폭을 선택하는 단계를 포함하는, 방법.

6. 5 항에 있어서, 품질 메트릭은 콘트라스트인, 방법.

7. 5 항에 있어서, 품질 메트릭은 이미지 로그 기울기 또는 정규화된 이미지 로그 기울기인, 방법.

8. 5 항에 있어서, 품질 메트릭은 노광 관용도인, 방법.

9. 1 항 내지 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 펄스의 대역폭에 적어도 부분적으로 기반하여 광원 디자인 및/또는 마스크 디자인을 최적화하는 단계를 더 포함하는, 방법.

10. 1 항 내지 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 최적화하는 단계는, 최적화된 광학 스펙트럼, 최적화된 마스크 디자인 및 최적화된 광원 디자인을 제공하기 위하여, 광 빔의 광학 스펙트럼, 마스크 디자인 및 광원 디자인을 동시에 반복적으로 변화시키는 단계를 포함하는, 방법.

11. 1 항 내지 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 선택된 초점 심도에 따라 제1 파장과 제2 파장 사이의 차이를 선택하는 단계를 더 포함하는, 방법.

12. 1 항 내지 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 기판 상의 피처를 이미징하는 단계를 더 포함하는, 방법.

13. 포토리소그래피 시스템을 사용해 기판 상의 피처를 이미징하는 방법으로서,

복수의 광 펄스를 포함하는 펄스 광 빔을 전파 방향을 따라 패터닝 디바이스를 향해 지향시키는 단계;

패터닝된 광 빔을 생성하기 위해 패터닝 디바이스로 펄스 광 빔 내의 광 펄스 세트를 패터닝하는 단계;

단일 노광 패스 동안 패터닝된 광 빔을 기판을 향해 지향시키는 단계;

단일 노광 패스 동안 기판 상의 적어도 제1 에어리얼 이미지 및 제2 에어리얼 이미지(제1 에어리얼 이미지는 기판 상의 제1 평면에 존재하고, 제2 에어리얼 이미지는 기판 상의 제2 평면에 존재하며, 제1 평면 및 제2 평면은 서로 공간적으로 구분되고 전파 방향을 따른 이격 거리만큼 서로 분리됨)를 생성하는 단계: 및

제1 에어리얼 이미지의 광과 기판의 제1 부분 내의 물질 간의 상호작용 및 제2 에어리얼 이미지의 광과 기판의 제2 부분 내의 물질 간의 상호작용에 기반하여 3차원 반도체 컴포넌트를 형성하되, 펄스 세트의 펄스 중 적어도 하나는 제1 파장을 가지고 펄스 세트의 다른 펄스 중 적어도 하나는 제1 파장과 상이한 제2 파장을 가져, 제1 파장과 제2 파장 사이의 차이에 기반하여 단일 노광 패스 동안 이격 거리가 형성되고, 펄스 세트의 대역폭은 협소화되는 단계를 포함하는, 방법.

14. 포토리소그래피 시스템으로서, 복수의 상이한 파장을 가지는 광 펄스를 생성하도록 구성되고 배열된 광원; 및

광 펄스의 대역폭을 협소화시키도록 구성되고 배열된 대역폭 협소화 모듈을 포함하는, 포토리소그래피 시스템.

15. 14 항에 있어서, 기판을 고정하도록 구성된 기판 테이블; 및

기판 상에 이미지를 형성하기 위해 기판의 타겟 영역 상으로 광 펄스를 포함하는 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함하는, 포토리소그래피 시스템.

16. 15항에 있어서, 상기 시스템은, 단일 노광 패스 동안, 웨이퍼 상에 적어도 제1 에어리얼 이미지(aerial image) 및 제2 에어리얼 이미지 - 제1 에어리얼 이미지는 기판 상의 제1 평면에 존재하고, 제2 에어리얼 이미지는 기판 상의 제2 평면에 존재하며, 제1 평면 및 제2 평면은 서로 공간적으로 구분되고 패터닝된 방사선 빔의 전파 방향을 따른 이격 거리만큼 서로 분리됨 - 를 생성하고;

제1 에어리얼 이미지의 광과 기판의 제1 부분 내의 물질 간의 상호작용 및 제2 에어리얼 이미지의 광과 기판의 제2 부분 내의 물질 간의 상호작용에 기반하여 반도체 컴포넌트를 형성하도록 더 구성 및 배열되며,

펄스 세트의 펄스 중 적어도 하나는 제1 파장을 가지고 펄스 세트의 다른 펄스 중 적어도 하나는 제1 파장과 상이한 제2 파장을 가져, 제1 파장과 제2 파장 사이의 차이에 기반하여 단일 노광 패스 동안 이격 거리가 형성되고, 펄스 세트의 대역폭은 협소화되는, 포토리소그래피 시스템.

17. 14 항 내지 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 광 펄스의 대역폭을 조정하도록 구성되고 배열된 라인 협소화 모듈을 더 포함하는, 포토리소그래피 시스템.

18. 14 항 내지 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 레이저의 라인 협소화 모듈이 50fm 내지 275fm의 대역폭을 생성하도록 조정되는, 포토리소그래피 장치.

19. 기계 실행 가능 명령어가 기록되어 있는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 명령어는 실행 시 1 항 내지 13 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 구현하는, 컴퓨터 프로그램 제품.

본 명세서에 개시된 개념들은 서브 파장 피처들을 이미징하는 임의의 일반적인 이미징 시스템을 시뮬레이션하거나 수학적으로 모델링할 수 있으며, 특히 점점 더 짧은 파장들을 생성할 수 있는 신흥 이미징 기술들에 유용할 수 있다. 이미 사용중인 신흥 기술들로는 ArF 레이저를 사용하여 193 nm의 파장을 생성하고, 심지어 플루오린 레이저를 사용하여 157 nm의 파장도 생성할 수 있는 EUV(극자외), DUV 리소그래피를 포함한다. 또한, EUV 리소그래피가 이 범위 내의 광자들을 생성하기 위해 고에너지 전자로 재료(고체 또는 플라즈마)를 가격(hit)하거나, 싱크로트론(synchrotron)을 이용함으로써 20 내지 50 nm 범위 내의 파장들을 생성할 수 있다.

본 명세서에 개시된 개념들은 실리콘 웨이퍼와 같은 기판 상에 이미징하기 위해 사용될 수 있지만, 개시된 개념들은 임의의 타입의 리소그래피 이미징 시스템들, 예를 들어 실리콘 웨이퍼들 이외의 기판들 상에 이미징하는 데 이용되는 것들로 사용될 수도 있다는 것을 이해하여야 한다.

상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자는 아래에 설명되는 청구범위를 벗어나지 않고 서술된 바와 같이 변형예가 행해질 수도 있음을 이해할 것이다.

Claims (14)

1. 포토리소그래피(photolithography) 시스템을 사용하여 기판 상의 피처를 이미징하기 위한 방법을 최적화하는 방법으로서, 상기 방법은:
   상기 이미징을 위한 광 빔 - 상기 이미징을 위한 광 빔은 복수의 상이한 파장을 가지는 펄스를 포함함 - 의 광학 스펙트럼을 획득하는 단계; 및
   상기 이미징의 품질 메트릭을 개선하기 위해, 상기 이미징을 위한 상기 광 빔의 상기 펄스의 상기 광학 스펙트럼을 협소화하는 단계를 포함하는, 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 기판 상에 상기 피처를 생성하도록 구성된 패터닝 디바이스(patterning device)에 대한 디자인을 획득하는 단계;
   상기 이미징을 위한 광원 디자인을 획득하는 단계; 및
   최적화된 광학 스펙트럼, 최적화된 마스크 디자인 및 최적화된 광원 디자인을 제공하기 위하여, 상기 광 빔의 상기 광학 스펙트럼, 상기 마스크 디자인 및 상기 광원 디자인을 동시에 반복적으로 변화시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   각 펄스의 대역폭은 50fm 내지 275fm 인, 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 광 빔은 300fm의 공칭 대역폭(nominal bandwidth)을 가지는 레이저에서 생성되고, 상기 레이저의 라인 협소화 모듈(line narrowing module)은 50fm 내지 275fm의 상기 대역폭을 생성하도록 조정되는, 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 방법은 이미징 공정의 품질 메트릭을 개선하기 위한 대역폭을 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 품질 메트릭은 콘트라스트인, 방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 품질 메트릭은 이미지 로그 기울기(image log slope) 또는 정규화된 이미지 로그 기울기인, 방법.
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 품질 메트릭은 노광 관용도(exposure latitude)인, 방법.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 펄스의 대역폭에 적어도 부분적으로 기반하여 광원 디자인 또는 마스크 디자인을 최적화하는 단계를 더 포함하는, 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 최적화하는 단계는, 최적화된 광학 스펙트럼, 최적화된 마스크 디자인 및 최적화된 광원 디자인을 제공하기 위하여, 상기 광 빔의 상기 광학 스펙트럼, 상기 마스크 디자인 및 상기 광원 디자인을 동시에 반복적으로 변화시키는 단계를 포함하는, 방법.
11. 제 1 항에 있어서,
    선택된 초점 심도에 따라 제1 파장과 제2 파장 사이의 차이를 선택하는 단계를 더 포함하는, 방법.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 상의 상기 피처를 이미징하는 단계를 더 포함하는, 방법.
13. 제 1 항에 있어서,
    단일 노광 패스 동안, 상기 기판 상에 적어도 제1 에어리얼 이미지(aerial image) 및 제2 에어리얼 이미지 - 상기 제1 에어리얼 이미지는 상기 기판 상의 제1 평면에 존재하고, 상기 제2 에어리얼 이미지는 상기 기판 상의 제2 평면에 존재하며, 상기 제1 평면 및 상기 제2 평면은 서로 공간적으로 구분되고 전파 방향을 따른 이격 거리만큼 서로 분리됨 - 를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 에어리얼 이미지의 광과 상기 기판의 제1 부분 내의 물질 간의 상호작용 및 상기 제2 에어리얼 이미지의 광과 상기 기판의 제2 부분 내의 물질 간의 상호작용에 기반하여 3차원 반도체 컴포넌트를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
14. 비일시적 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은 기계 실행 가능 명령어들을 포함하고, 상기 명령어들은 실행 시 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 구현하는, 컴퓨터 프로그램.