KR100993851B1

KR100993851B1 - 원판 데이터 작성방법, 원판 작성방법, 노광방법, 디바이스제조방법, 및 원판 데이터를 작성하기 위한 컴퓨터 판독가능한 기억매체

Info

Publication number: KR100993851B1
Application number: KR1020080071506A
Authority: KR
Inventors: 켄지 야마조에
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2007-07-24
Filing date: 2008-07-23
Publication date: 2010-11-11
Also published as: EP2019332A1; KR20090010916A; CN101354529A; TW200912522A; JP2009031320A; US8239787B2; TWI412880B; CN101354529B; DE602008001533D1; EP2019332B1; US20090027650A1; JP4484909B2

Abstract

원판 데이터 작성방법은, 조명 광이 투영 광학계의 동공면에 형성된 광의 강도 분포를 나타내는 함수와 투영 광학계의 동공 함수에 근거해서 2차원 상호 투과 계수를 산출하는 공정과, 산출한 2차원 상호 투과 계수와 투영 광학계의 물체면에 있어서의 제 1 패턴에 근거해, 투영 광학계의 상면에 있어서의 공중 상을 공중 상의 복수 성분의 적어도 1개의 성분으로 근사해서 얻는 근사 공중 상을 산출하는 공정과, 근사 공중 상에 근거해, 물체면에 있어서의 제1 패턴 및 보조 패턴을 갖는 또 다른 패턴을 작성하는 공정과, 작성공정에 의해 작성된 또 다른 패턴을 물체면에 있어서의 제 1 패턴으로서 사용해서 근사 공중상 산출공정 및 상기 작성공정을 반복해서 실행함으로써 작성된 패턴을 포함한 원판의 데이터를 작성하는 공정을 포함한다.

기억매체, 투영 광학계, 상호투과계수, 노광장치

Description

원판 데이터 작성방법, 원판 작성방법, 노광방법, 디바이스 제조방법, 및 원판 데이터를 작성하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기억매체{ORIGINAL PLATE DATA GENERATION METHOD, ORIGINAL PLATE GENERATION METHOD, EXPOSURE METHOD, DEVICE MANUFACTURING METHOD, AND COMPUTER-READABLE STORAGE MEDIUM FOR GENERATING ORIGINAL PLATE DATA}

본 발명은 원판 데이터 작성 방법, 원판 작성 방법, 노광 방법, 및 원판 데이터를 작성하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기억매체에 관한 것이다.

IC(integrated circuit) 등의 반도체 디바이스를 제조하기 위한 포토리소그래픽 프로세스에 대해서는, 노광 장치가 사용되고 있다. 노광 장치는, 원판("마스크"나 "레티클"이라고도 한다)을 조명하고, 그 원판에 묘화된 회로 패턴을 투영 광학계를 통해서 기판(웨이퍼)에 노광한다.

반도체 디바이스의 제조 프로세스를 간소화하고, 노광 장치의 성능을 향상시키는 것이 바람직하다.

노광 장치에 있어서는, 어느 정도 미세한 패턴이 기판상에 형성될 수 있는지 를 나타내는 해상도와, 일정 시간 내에 노광 처리가 완전히 가능한 기판의 매수로 나타낸 스루풋이, 그 노광장치의 성능을 나타내는 지표로서 사용된다. 노광장치의 스루풋을 향상시키는 방법으로서, 종래의 방법은, 기판을 지지하는 스테이지의 구동속도를 고속화하거나 기판의 표면 상의 광 강도의 양을 크게 하다.

한편, 노광장치의 해상도를 향상시키는 방법으로서, 종래의 방법은 투영 광학계의 개구수(NA)를 크게 하거나, 노광 파장 λ을 작게 하거나, k1 팩터(factor)를 작게 한다. 또한, 또 다른 종래의 방법은, 원판의 패턴을 변형하거나 다양한 패턴의 배치를 이용해서 노광장치의 해상도를 향상시킨다.

대표적인 종래의 방법은, 전사해야 할 콘택트 홀 패턴이 묘화된 원판에, 보조 패턴이 해상되지 않는 크기의 보조 패턴을 삽입한다. 이 방법은, k1 팩터를 작게 하는 종래의 방법의 하나이다.

일본국 공개특허공보　특개 2004－221594호에는, 어떻게 보조 패턴을 삽입하는 것인가를 수치계산으로 도출하는 방법이 개시되어 있다.

일본국 공개특허공보　특개 2004－221594호에 개시된 방법은, 근사적인 상면(image plane) 강도(진폭)의 분포를 수치계산으로 얻어서, 근사적인 상면 강도(진폭)의 분포를 나타내는 간섭 맵을 도출하고 있다. 일본국 공개특허공보　특개 2004－221594호에 개시된 방법은, 간섭 맵을 이용해서 전사해야 할 패턴의 주변에 보조 패턴을 배치한다.

일본국 공개특허공보 특개 2004－221594호에는, 초점 심도를 향상시키는 보조 패턴 배치 방법과, 노광 가능성(exposure likelihood)을 향상시키는 보조 패턴 배치 방법에 관해서 개시되어 있지만, 노광장치의 스루풋을 향상시키는 방법에 관해서는 개시되어 있지 않다.

본 발명은, 노광장치의 해상도 및 스루풋을 향상시킬 수가 있는 원판의 데이터를 작성하는 방법을 지향한다.

본 발명에 의하면, 원판을 조명 광으로 조명해서, 투영 광학계를 통해서 상기 원판 위의 패턴의 상을 기판에 투영할 때에 사용하는 상기 원판의 데이터를 작성하는 방법이 제공된다. 이 방법은, 상기 조명 광이 상기 투영 광학계의 동공면 상에 형성된 광의 강도 분포를 나타내는 함수와 상기 투영 광학계의 동공 함수에 근거해 2차원 상호 투과 계수를 산출하는 공정과, 산출된 2차원 상호 투과 계수와 상기 투영 광학계의 물체면에 있어서의 제 1 패턴에 근거하여, 상기 투영 광학계의 상면에 있어서의 공중 상(aerial image)을 상기 공중 상의 복수의 성분 중의 적어도 1개의 성분으로 근사해서, 근사 공중 상을 산출하는 공정과, 상기 근사 공중 상에 근거하여 상기 물체면에 있어서의 패턴과 보조 패턴을 갖는 또 다른 패턴을 작성하는 공정과, 상기 물체면에 있어서의 상기 1 제 1 패턴으로서 상기 작성공정에 의해 작성된 또 다른 패턴을 이용해서 상기 근사 공중상 산출공정 및 상기 작성공정을 반복해 실행함으로써 작성된 제 1 패턴을 포함한 원판의 데이터를 작성하는 공정을 포함한다.

본 발명의 또 다른 국면에 의하면, 원판을 조명 광으로 조명하고, 투영 광학계를 통해서 상기 원판 위의 패턴의 상을 기판에 투영할 때에 사용하는 상기 원판의 데이터를 작성하는 방법을 컴퓨터에 실행시키는 명령들을 기억한 컴퓨터 판독가능한 기억 매체가 제공된다. 상기 방법은, 상기 조명 광이 상기 투영 광학계의 동공면에 형성된 광의 강도 분포를 나타내는 함수와 상기 투영 광학계의 동공 함수에 근거해 2차원 상호 투과 계수를 산출하는 공정과, 산출된 2차원 상호 투과 계수와 상기 투영 광학계의 물체면에 있어서의 패턴에 근거해, 상기 투영 광학계의 상면에 있어서의 공중 상을 상기 공중 상의 복수의 성분 중의 적어도 1개의 성분으로 근사해서 근사 공중 상을 산출하는 공정과, 상기 근사 공중 상에 근거해, 상기 물체면에 있어서의 제 1 패턴과 보조 패턴을 갖는 또 다른 패턴을 작성하는 공정과, 상기 작성 공정에서 작성된 또 다른 패턴을 상기 물체면에 있어서의 패턴으로서 이용해서 상기 근사 공중상 산출공정 및 상기 작성공정을 반복해서 행함으로써 작성된 패턴을 포함한 원판 데이터를 작성하는 공정을 포함한다.

본 발명의 또 다른 국면에 의하면, 원판을 조명 광으로 조명하고, 투영 광학계를 통해서 상기 원판 위의 패턴의 상을 기판에 투영할 때에 사용하는 상기 원판의 데이터를 작성하는 방법이 제공된다. 이 방법은, 상기 조명 광이 상기 투영 광학계의 동공면에 형성된 광의 강도 분포를 나타내는 함수와 상기 투영 광학계의 동공 함수에 근거해 상호 투과 계수를 산출하는 공정과, 산출된 상호 투과 계수의 고유값 및 고유 함수와 상기 투영 광학계의 물체면에 있어서의 패턴에 근거해서 간섭 맵을 산출하는 공정과, 상기 간섭 맵에 근거해서 상기 물체면에 있어서의 제 1 패턴과 보조 패턴을 갖는 또 다른 패턴을 작성하는 공정과, 상기 작성공정에 의해 작성된 또 다른 패턴을 상기 물체면에 있어서의 제 1 패턴으로서 이용해서 상기 근사 공중상 산출공정 및 상기 작성공정을 반복해서 실행함으로써 작성된 패턴을 포함한 원판의 데이터를 작성하는 공정을 포함한다.

본 발명의 또 다른 국면에 의하면, 원판을 조명 광으로 조명하고, 투영 광학계를 통해서 상기 원판 위의 패턴의 상을 기판에 투영할 때에 사용하는 상기 원판의 데이터를 작성하는 방법을 컴퓨터에 실행시키는 명령들을 기억한 컴퓨터 판독가능한 기억매체가 제공된다. 상기 방법은, 상기 조명 광이 상기 투영 광학계의 동공면에 형성된 광의 강도 분포를 나타내는 함수와 상기 투영 광학계의 동공 함수에 근거해서 상호 투과 계수를 산출하는 공정과, 상기 상호 투과 계수의 고유값 및 고유 함수와 상기 투영 광학계의 물체면에 있어서의 패턴에 근거해서 간섭 맵을 산출하는 공정과, 상기 간섭 맵에 근거해서 상기 물체면에 있어서의 제 1 패턴과 보조 패턴을 갖는 또 다른 패턴을 작성하는 공정과, 상기 작성공정에 의해 작성된 제 1 패턴을 상기 물체면에 있어서의 패턴으로서 이용해서 상기 근사 공중상 산출공정 및 상기 작성공정을 반복해서 실행시킴으로써 작성된 또 다른 패턴을 포함한 원판의 데이터를 작성하는 공정을 포함한다.

본 발명의 그 외의 특징과 국면들은, 첨부도면을 참조하면서 이하의 예시적인 실시 예의 상세한 설명으로부터 밝혀질 것이다.

본 발명의 다양한 예시적인 실시 예, 특징 및 국면들은 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 이들 실시 예에서 설명하는 구성소자들, 수치적 표현, 및 수치는 명확히 설명되지 않았지만, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 개념은, 하드웨어로서 표현될 수 있고, 또는 수학적으로 모델화될 수가 있다. 그 때문에, 본 발명의 예시적인 실시 예는 프로그램으로서 컴퓨터 시스템 내에 설치될 수 있다.

본 예시적인 실시 예에 따른 컴퓨터 시스템의 소프트웨어 기능은, 컴퓨터 실행 가능한 프로그램 코드를 갖는 프로그램을 포함하고, 원판인 마스크의 패턴을 결정해서, 원판 데이터를 작성할 수가 있다. 소프트웨어 코드는, 1개 이상의 모듈로서, 적어도 1개의 기계 판독가능한 매체나 메모리 등의 기억 매체에 기억될 수 있다. 이하에 설명하는, 본 발명의 예시적인 실시 예는, 프로그램 코드의 형식으로 기술될 수 있고, 1개 이상의 소프트웨어 제품으로서 기능을 할 수가 있다.

본 예시적인 실시 예에 따른 원판 데이터 작성 프로그램을 실행하기 위한 컴퓨터의 예시적인 구성을, 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1을 참조하면, 컴퓨터(1)는, 버스(10), 제어부(20), 표시부(30), 기억부(40), 입력부(60) 및 기억매체 인터페이스(70)를 포함한다. 제어부(20), 표시부(30), 기억부(40), 입력부(60) 및 기억매체 인터페이스(70)는, 버스(10)를 통해서 서로 접속되어 있다. 기억매체 인터페이스(70)에는, 기억 매체(80)가 접속 가능하다.

기억부(40)에는, 패턴 데이터 40a, 간섭 맵 40b, 근사 공중 상(approximate aerial image) 40c, 원판(마스크 또는 레티클) 데이터 40d, 유효 광원 정보 40e, NA 정보 40f, λ 정보 40g, 수차 정보 40h, 편광 정보 40i, 레지스트 정보 40j, 및 원판 데이터 작성 프로그램 40k이 기억되어 있다.

패턴 데이터 40a는, 투영 광학계의 마스크면(물체면)에 배치되는 패턴에 대한 정보이다. 이 패턴 데이터 40a는, 후술의 간섭 맵 혹은 근사 공중 상을 계산하기 위해서 필요하다. 이 패턴 데이터 40a는, 집적회로(IC)의 설계 프로세스에 있어서 레이아웃이 설계된 패턴(이하, 레이아웃 패턴)의 데이터 그 자체 또는 보조 패턴을 포함한 패턴일 수 있다.

근사 공중 상 40c는, 후술하는, 웨이퍼 평면에 있어서의 근사적인 공중 상의 분포를 나타낸다. 원판 데이터 40d는, 마스크면에 크롬(Cr) 등의 패턴을 묘화하기 위한 데이터이다.

유효 광원 정보 40e는, 후술의 노광 장치(100)의 투영 광학계(140)의 동공면(142)에 형성되는 빛의 강도 분포에 관한 정보이다(도 9 참조). 또, 유효 광원 40e는, 투영 광학계(140)의 마스크면에 입사하는 광속의 각도 분포이기도 하다.

NA 정보 40f는, 투영 광학계(140)의 상측 개구수 NA에 관한 정보이다. λ정보 40g는, 노광 장치(100)로부터 방출된 노광 광의 파장λ에 관한 정보이다.

수차 정보 40h는, 투영 광학계(140)에서 발생하는 수차에 관한 정보이다. 투영 광학계(140)에 복굴절이 발생하는 경우, 복굴절에 의해 위상 차가 생긴다. 여기서, 이 위상 차도 수차의 일종으로서 생각할 수가 있다.

편광 정보 40i는, 노광 장치(100)의 조명 장치(110)로부터 방출되는 조명 광의 편광에 관한 정보이다. 레지스트 정보 40j는, 웨이퍼에 도포되는 감광성 레지스트에 관한 정보이다.

간섭 맵 40b는, 일본국 공개특허공보 특개 2004－221594호에 기재되어 있는 간섭 맵이다. 원판 데이터 작성 프로그램 40k는, 원판의 패턴 등의 데이터를 작성하기 위한 프로그램이다.

제어부(20)는, CPU(central processing unit), GPU(graphical processing unit), DSP(digital singal processor) 또는 마이크로 컴퓨터이다. 제어부(20)는 데이터 또는 정보를 일시 기억하기 위한 캐시 메모리를 포함한다.

표시부(30)는, CRT(cathode ray tube) 디스플레이나 액정 디스플레이 등의 표시 디바이스이다. 기억부(40)는, 메모리나 하드 디스크 등이다. 입력부(60)는 키보드 등의 입력 디바이스나 마우스 등의 포인팅 디바이스이다.

기억매체 인터페이스(70)는, 예를 들면, 플로피 디스크 드라이브나, CD-ROM(compact disk read only memory) 드라이브나 USB(universal serial bus) 인터페이스이다. 기억 매체(80)는, 플로피 디스크, CD-ROM나 USB 메모리이다.

다음에, 본 예시적인 실시 예에 따른 간섭 맵 또는 근사 공중 상을 이용해 보조 패턴을 배치해서, 원판의 패턴을 작성하는 방법에 대해 설명한다. 덧붙여 마스크면 상의 패턴의 치수와 웨이퍼면 상의 패턴의 치수는 투영 광학계(140)의 배율만큼 다르다. 그렇지만, 이하에서는 좀더 쉽게 이해를 하기 위해서, 마스크면 상의 패턴의 치수를 배율과 곱해서, 웨이퍼면 상의 패턴의 치수와 1：1로 대응시킨다. 그 때문에, 마스크면의 좌표계와 웨이퍼면의 좌표계도 1：1로 대응한다.

간섭 맵은, 일본국 공개특허공보 특개 2004－221594호에 기재된 대로, 상호 투과 계수(Transmission　Cross　Coeffient；TCC)의 고유 함수(eigenfunction)와 고유값으로부터 도출 가능하다(고유값 분해법). 즉, 간섭 맵 e(x, y)는 아래와 같 이 표현된다.

　　 (1)

여기서, i번째의 고유 함수를 "Φ_i"(x, y)로 나타냈고, i번째의 고유값을 "λ_i"로 나타냈으며, 푸리에 변환을 "FT"로 나타냈으며, 마스크면 상의 패턴의 회절광 분포를 "a(f,g)"로 나타냈다. 함수로 표현하면, 간섭 맵은 마스크면 상의 패턴을 나타내는 함수(마스크 함수)의 푸리에 변환이다. 통상, "N'"은 1이다.

여기서, 간섭 맵이 가리키는 값에 대해 설명한다. 광학계의 물체면(마스크면)에 있는 패턴 A에 대해서 간섭 맵을 산출하면, 그 간섭 맵의 각 위치에 있어서의 값은, 각 위치로부터의 빛과 패턴 A로부터 반사된 빛 간의 간섭 정도를 나타낸다. 그 값이 커질수록, 각 위치로부터의 빛이 패턴 A로부터의 빛과 강하게 되기 때문에, 패턴 A의 해상도를 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 간섭 맵이 가리키는 값이 "0"인 위치로부터의 빛은, 패턴 A로부터의 회절 광을 간섭하지 않는다.

다음에, 근사 공중 상의 도출 방법에 대해 설명한다. 반도체 노광 장치에 있어서의 마스크 패턴과 웨이퍼 패턴(마스크 패턴의 상)은, 부분 코히런트(coherent) 결상의 상호 관계에 있다. 부분 코히런트 결상은, TCC를 이용해서 계산할 수가 있다.

일반적으로, TCC는 투영 광학계의 동공면에서 계수로서 정의된다. 즉, TCC는 유효 광원, 투영 광학계의 동공 함수, 및, 투영 광학계의 공동 함수의 복소 공역 (complex conjugate)의 겹쳐진 부분이다.

TCC는 이하의 식으로 표현될 수 있다.

(2)

여기서, 동공면의 좌표를 "(f, g)"로 하고, 유효 광원을 표현하는 함수를 "S(f, g)"로 하며, 동공 함수를 "P(f, g)"로 하고, 복소 공역을 "*"로 하며, 적분 범위는 "-∞"로부터 "∞"까지이다.

투영 광학계의 수차, 조명 광의 편광, 및 레지스트 정보 등은 공동 함수 P(f, g)에 포함될 수 있다. 그러므로, 본 명세서에 사용된 "동공 함수"는 편광, 수차, 및 레지스트 정보를 포함할 수 있다.

아래와 같이 TCC를 이용해서 4중 적분을 행함으로써 공중 상 I(x, y)를 산출할 수 있다.

　(3)

여기서, "a(f, g)"은 물체면에 있는 패턴의 회절광 분포를 나타내는 함수(물체면의 패턴을 푸리에 변환함으로써 얻은 함수)를 나타낸다.

컴퓨터를 이용해서 식(3)으로 계산을 하기 위해서는, 아래와 같은 데이터를 이산화하는 것이 유용한다.

(4)

여기서, 햇(hat)이 있는 변수는 컴퓨터로 계산을 하기 위해서 이산화된 변수를 나타낸다. 이하에서는, 간략화를 위해, 햇을 갖지 않아도 변수가 이산화된다고 생각한다.

식(4)는, 푸리에 변환 형식과 비슷한 항을 포함하고, 식(4)에서는 단지 단순한 덧셈을 반복하고 있다. 식(4)을 변형해서, 이하의 식(5)에 표현된 바와 같이, 푸리에 변환과 덧셈 루프를 조합하는 계산을 행하는 것이 유용하다.

(5)

다만, "F^-1"은 역푸리에 변환을 나타낸다.

식(5)에서의 "W_f', _g'(f'', g'')"는, 어느 고정된 항목 "(f', g')"에 대해서, 아래와 같이 정의될 수 있다.

　　　　　(6)

항목 "(f', g')가 고정이므로, 함수 "W_f' _, _g'(f'', g'')"는 2차원 함수이고, 본 명세서에서는 "2차원 상호 투과 계수"라고 부른다. 2차원 상호 투과 계수 "W_f' _, _g'(f'', g'')"는 덧셈의 루프이며, 항목(f', g')의 값이 변할 때마다 다시 계산된다. 식(5)에서는, 식(2)에 나타낸 바와 같이 4차원 함수인 TCC는 필요 없고, 식(5)는 2중 루프만의 행한다. 대신, 식(5)을 아래와 같이 표현할 수도 있다.

　　　　　　　 (7)

단,

(8)

본 명세서에서는, 식(7) 및 (8)으로 표현한 공중 상의 계산방법을 공중 상의 분해법이라고 부른다. 각 좌표(f', g') 마다 정의되는 함수 Y_f' _, _g'(x, y)를 공중 상의 성분을 표현하는 함수(공중 상 성분)라고 부른다.

여기서, 항목(f', g') 의 조합의 수를 전부 "M"으로 하고, "M'"은 M이하의 정수이다. 게다가, "m"은 항목 "(f', g')" 의 조합을 나타낸다. m=1인 경우, f'= g' = 0으로 한다. 이 조건하에서, M개의 공중 상으로부터 m = 1-M'까지의 성분으로 근사한 공중 상을 아래의 식과 같이 정의할 수 있다.

　　　　　　　　(9)

만약, M"=1인 경우, 근사 공중 상은 "Y₀ _{, 0}(x, y)"을 나타낸다. M'=M인 경우에는, 식(5)을 이용하는 계산을 적용할 수 있어, 완전한 공중 상을 얻을 수 있다.

함수 "W_f' _, _g'(f'', g'')"는, 식(5)으로부터 알 수 있듯이, 마스크의 회절광 분포(스펙트럼 분포)에 중량을 할당한다. 만약, (f', g')=(0, 0)이면, 투영 광학계의 동공 함수와 유효 광원이 겹치기 때문에 함수 "W₀ _{, 0}(f'', g'')"이 모든 2차원 상호 투과 계수 중에서 제일 큰 영향을 갖는 것은 분명하다. 그 때문에, 식(9)에서 M'=1인 경우에는, 특히 중요한 근사 공중 상을 얻을 수 있다.

공중 상의 물리적 의미에 대해 자세히 설명한다. 코히런트 결상의 경우에는, 포인트 분포 함수(점 상(point image)의 강도 분포를 나타내는 함수)를 결정할 수가 있다. 포인트 분포 함수가 포지티브인 위치를 개구부로서 취하고, 포인트 분포 함수가 네거티브인 위치를 차광부(혹은, 위상이 180도인 개구부)로서 취하면, 프레넬(Fresnel) 렌즈와 같은 작용을 갖는 패턴을 작성할 수가 있다. 이렇게 해서 작성한 패턴을 마스크로서 이용해서 코히런트 조명을 하면, 고립 콘택트 홀을 노광할 수가 있다.

프레넬 렌즈는, 포인트 분포 함수에 근거해 코히런트 조명시에 정의될 수 있다. 그러나, 부분 코히런트 결상의 경우에는, 상면(image plane) 진폭을 부분 코히런트 결상 중에 계산할 수 없기 때문에 포인트 분포 함수를 계산할 수 없다.

우선, 포인트 분포 함수는, MTF(Modulation　Transfer　Function)의 푸리에 변환으로 계산될 수 있다. 코히런트 조명시의 MFT는, 공동 함수와 유효 광원의 콘 볼루션(convolution) 적분으로 계산될 수 있어, 눈동자 함수 그 자체가 된다.

또, 인코히런트 조명시의 MTF는 동공 함수의 자기상관으로 계산될 수 있다는 것이 잘 알려져 있다. 노광 장치에 있어서 인코히런트 조명이 σ=1의 조명이라고 하면, 인코히런트 조명시에도, MTF는 동공 함수의 유효 광원에 의해 취득될 수 있다.

부분 코히런트 조명시의 MTF는, 동공 함수와 유효 광원의 콘볼루션 적분으로 근사될 수 있다. 즉, "W₀ _,0(f'', g'')"이 MFT로서 근사될 수 있다. 따라서, 함수 "W_0,0(f'', g'')"의 푸리에 변환에 의해, 부분 코히런트 조명시의 포인트 분포 함수를 계산할 수 있다.

상술한 방식으로 계산된 포인트 분포 함수에 따라 마스크의 개구부와 차광부를 결정하면, 프레넬 렌즈와 같은 효과를 생성하여 고립 콘택트 홀을 노광할 수가 있다.

임의의 마스크 패턴에 대해서 결상 특성을 향상시키려면, 포인트 분포 함수와 마스크 함수의 콘볼루션 적분의 결과에 근거해 마스크 패턴을 결정하는 것이 유용하다.

식(8)을 면밀히 조사하면, 회절 광과 "W₀ _{, 0}(f'', g'')"의 적을 푸리에 변환한 결과가 "Y₀ _,0(x, y)"이라는 것을 알 수 있다. 여기서, 회절 광은 마스크 함수의 푸리에 변환이며, 함수 "W₀ _,0(f'', g'')"은 포인트 분포 함수의 푸리에 변환이다. 그 결과, 함수 "Y₀ _,0(x, y)"은 마스크 함수와 포인트 분포 함수의 콘볼루션 적분이 된다.

상술한 바와 같이, 본 예시적인 실시 예에 따른 근사 공중 상 "Y₀ _,0(x, y)"을 도출하는 것은, 부분 코히런트 결상시에 있어서의 포인트 분포 함수와 마스크 함수의 콘볼루션 적분의 계산과 동일하다.

상술한 바와 같이, 함수 "W₀ _,0(f'', g'')"은 부분 코히런트 조명시의 MTF의 근사이다. 함수 "W₀ _,0(f'', g'')" 이외의 함수 "W_f' _, _g'(f'', g'')"는, 부분 코히런트 조명시의 MTF을 근사할 때에 생략한 MFT이다. 그 때문에, 함수 "Y₀ _,0(x, y)" 이외의 함수 "Y_f' _, _g'(x, y)"는, 부분 코히런트 조명시의 포인트 분포 함수와 마스크 패턴의 콘볼루션 적분 시에 생략된 성분이다. 그러므로, 식(9)에서 M' ≥ 1이면, 근사의 정밀도가 향상할 수 있다.

여기서, 근사 공중 상이 가리키는 값에 대해 설명한다. 물체면(마스크면) 상의 패턴 B에 대해서 근사 공중 상을 계산하면, 그 근사 공중 상의 각 위치에 있어서의 값은, 각 위치로부터의 빛과 패턴 B로부터의 빛 간의 간섭 및 강화(intensification)의 정도를 나타낸다. 즉, 상술한 간섭 맵을 이용하는 경우와 같이 패턴 A의 해상도를 향상시킬 수 있다.

따라서, 근사 공중 상 또는 간섭 맵을 이용해 마스크면에 있어서의 패턴(마스크의 패턴)을 결정하려면, 근사 공중 상 또는 간섭 맵의 값이 피크(극값)가 되는 위치에 패턴을 배치하는 것이 유용하다. 근사 공중 상 또는 간섭 맵의 값이 최대치가 되는 위치에는 주 패턴 SP를 배치하고, 근사 공중 상 및 간섭 맵의 값이 피크에 도달하는 위치에, 해상되지 않는 보조 패턴 HP를 배치하는 것이 유용하다. 그처럼 배치한 패턴의 데이터를 원판의 데이터로서 이용하는 마스크를 작성하면, 보조 패턴에 의한 회절 광이 주 패턴에 의한 회절 광에 작용해, 목표 패턴을 고정밀하게 형성할 수가 있다.

다음에, 원판의 데이터를 작성하는 원판 데이터 작성 방법에 있어서의 처리의 흐름을, 도 2의 플로차트를 이용해 설명한다.

도 2를 참조하면, 스텝 S201에서, 컴퓨터(1)의 제어부(20)는, 노광장치의 각종 데이터의 초기치를 설정한다. 구체적으로는, 제어부(20)는, 패턴 데이터 40a, 유효 광원 정보 40e, NA 정보 40f, λ 정보 40g, 수차 정보 40h, 편광 정보 40i, 및 레지스트 정보 40j를 결정해서 설정한다.

유저는 입력부(60)를 통해서 미리 패턴 데이터 40a(예를 들면 도 3a), 유효 광원 40e(예를 들면 도 3b), λ 정보 40g(예를 들면 248nm), 편광 정보 40i(예를 들면 "무편광")를 입력한다. 또, 유저는 레지스트 정보 40j(예를 들면, "고려하지 않는다"), NA 정보 40f(예를 들면 "0.73") 및 수차 정보 40h(예를 들면 "무수차")를 미리 입력한다. 제어부(20)는, 입력부(60)로부터 정보를 수신하고, 수신한 정보를 기억부(40)에 기억시킨다.

패턴 데이터 40a, 유효 광원 40e, λ정보 40g, 편광 정보 40i, 레지스트 정보 40j, NA 정보 40f 및 수차 정보 40h를 이후에는 총체적으로 간섭 맵 40b 또는 근사 공중 상 40c의 계산하기 위한 "계산 정보"라고 부른다.

원판 데이터 작성 프로그램 40k가 기억된 기억 매체(80)는, 기록매체 인터페이스(70)에 접속되어 있다. 그 때문에, 원판 데이터 작성 프로그램 40k는 인스톨될 때에 제어부(20)를 통해서 기억부(40)에 기억된다.

입력부(60)에는, 이용자에 의해, 원판 데이터 작성 처리를 기동하기 위한 명령이 입력된다. 제어부(20)는, 원판 데이터 작성 프로그램 40k을 기동하기 위한 명령을 수신하면, 기억부(40)를 참조해서, 원판 데이터 작성 프로그램 40k를 기동한다. 제어부(20)는, 원판 데이터 작성 프로그램 40k에 따라, 간섭 맵 40b 또는 근사 공중 상 40c을 계산하기 위한 계산 정보를 표시부(30)에 표시한다. 또, 제어부(20)는, 유저 명령에 근거해, 간섭 맵 40b 또는 근사 공중 상 40c의 계산용 정보를 결정해, 기억한다.

스텝 S202에서, 제어부(20)는, 연산자 "i"에 초기치로서 "1"을 할당한다. 여기서, 연산자 i에는 1 이상의 포지티브 정수가 할당될 수 있다.

스텝 S203에서, 제어부(20)는, 간섭 맵 40b 또는 근사 공중 상 40c를 생성한다. 입력부(60)에는, 이용자에 의해, 간섭 맵 40b 또는 근사 공중 상 40c의 계산 명령이 입력된다.

제어부(20)는, 간섭 맵 40b 또는 근사 공중 상 40c의 계산 명령을 수신해서, 그 수신한 계산 명령에 근거해 기억부(40)를 참조한다. 제어부(20)는, 계산용 정보를 기억부(40)로부터 수신한다. 제어부(20)는, 식(1) 또는 식(2)~(9)를 이용해서, 기억부(40)에 기억된 정보에 근거하여 간섭 맵 40b 또는 근사 공중 상 40c를 계산 한다.

여기서, 투영 광학계의 물체면에 있어서의 패턴을 패턴 데이터 40a가 나타내는 레이아웃 패턴으로서 이용해서 간섭 맵 40b와 근사 공중 상 40c를 계산한다. 게다가, 제어부(20)는 계산된 간섭 맵 40b 또는 근사 공중 상 40c를 표시부(30)에 표시한다.

스텝 S204에서, 패턴 데이터 40a와 근사 공중 상 40c를 열람한 이용자에 의해, 제어부(20)가 계산한 간섭 맵 40b 또는 근사 공중 상 40c에 근거해, 주 패턴과 보조 패턴을 배치한다.

전술한 것처럼, 간섭 맵 40b 또는 근사 공중 상 40c의 값이 피크에 도달하는 위치 또는, 일정한 조건을 충족하는 영역에, 빛을 투과하는 주 패턴과 보조 패턴을 배치한다. 투영 광학계의 물체면에 있어서의 패턴의 위치에 대응하는 위치(통상은 거의 동일한 위치)에는 주 패턴이 배치된다. 간섭 맵 40b 또는 근사 공중 상 40c의 값이 피크에 도달하는 위치에 해상되지 않는 보조 패턴을 배치한다. 주 패턴으로서는 패턴 데이터가 나타내는 레이아웃 패턴 그 자체와, 그 치수를 변경하는 레이아웃 패턴과, 그 위치를 변경하는 레이아웃 패턴을 이용할 수 있다.

제어부(20)는, 주 패턴 및 보조 패턴의 배치 명령을 수신해서, 그 수신한 배치 명령에 근거하여 주 패턴 및 보조 패턴을 배치한다. 또, 마스크면에 있어서의 패턴이 묘화되지 않는 부분의 투과율(즉, 배경 투과율)도 결정한다. 제어부(20)는 기억부(40)를 참조해서, 주 패턴, 보조 패턴 및 마스크의 배경 투과율의 정보를 포함한 제 1 패턴을 발생한다.

스텝 S205에서, 제어부(20)는, 연산자 i가 미리 결정한 회수 n(2이상의 포지티브 정수)이상인지를 판단한다. 스텝 S205에서, 연산자 i가 n이상이면(스텝 S205에 있어서 YES), 처리는 스텝 S208로 이행한다. 한편, 스텝 S205에서, 연산자 i가 n보다 작다고 판정되면(스텝 S205에 있어서 NO), 처리는 스텝 S206로 이행한다. 본 예시적인 실시 예에 있어서, n=2, i=1인 경우, 처리는 스텝 S206로 이행한다.

스텝 S206에서, 제어부(20)는, 패턴 데이터 40a를 스텝 S204에서 작성한 i번째 패턴으로 대체한다. 스텝 S207에서, 제어부(20)는, 연산자 i에 1을 더해서, i=2을 설정한다.

그리고, 처리가 스텝 S203로 되돌아가서 제어부(20)는, 제 1 패턴의 데이터인 패턴 데이터 40a를 이용해, 다시 간섭 맵 40b 또는 근사 공중 상 40c을 산출한다. 스텝 S204에 있어서, 제어부(20)는, 스텝 S203에서 계산된 근사 공중 상 40c 또는 간섭 맵 40b에 근거해서, 값이 피크에 도달하는 위치, 또는, 일정한 조건을 충족하는 부분에, 한층 더 보조 패턴을 포함한 제 2 패턴을 작성한다.

스텝 S205에 있어서, 제어부(20)는, 연산자 i가 n이상인지를 판단한다. 스텝 S205에서, n = 2(즉, n = i = 2)이라고 판정되면(스텝 S205에 있어서 YES), 처리는 루프 처리를 끝내고, 스텝 S208로 진행한다. 스텝 S208에서, 제어부(20)는, 제 2 패턴을 원판의 패턴으로서 이용해서 원판 데이터 40d를 작성한다. 그리고, 제어부(20)는, 원판 데이터 40d를 표시부(30)에 표시하고, 원판 데이터 40d를 기억부(40)에 기억시킨다.

이상과 같이, 본 예시적인 실시 예에 따른 원판 데이터 작성 프로그램 40k를 이용한 처리에서는, 간섭 맵 또는 근사 공중 상의 계산과 보조 패턴의 배치를 반복해서, 원판 데이터 40d를 작성한다. 반복 계산의 회수는 특히 한정되지 않는다. 즉, 반복 계산의 회수는 원판의 작성 코스트와 노광장치의 스루풋 향상의 효과를 고려해서 결정될 수 있다. 이 반복 계산은 반복되는 처리를 포함한다.

원판 데이터 40d로서는, 반복 계산의 최종회에서 얻은 데이터 대신에, 반복 계산의 도중에 얻은 데이터, 예를 들면, 반복 계산의 최종회의 전회에 얻은 데이터를 사용할 수 있다.

게다가, 원판 데이터 40d는, 상기와 같은 간섭 맵 또는 근사 공중 상에 근거해 작성된 데이터뿐만 아니라 다른 데이터를 포함할 수 있다. 다른 데이터는, 보조 패턴으로서 배치되지 않는 레이아웃 패턴이나 스캐터링 바(scattering bar)나 OPC(optical process correction)에 의해 배치된 패턴을 포함할 수 있다.

게다가, 원판 작성 방법으로서, EB(electron beam) 리소그래피 장치에 의해 작성된 입력 원판 데이터 40d에 근거한 Cr로 이루어진 패턴을 갖는 원판을 작성하는 것이 유용하다.

여기서, 스텝 S204에 있어서의 보조 패턴 배치에 대해 설명한다. 보조 패턴을 배치하기 위해서 다양한 방법이 사용될 수 있다. 첫 번째는, 간섭 맵 또는 근사 공중 상의 피크 위치에 보조 패턴을 배치하는 방법을 사용할 수 있다. 두 번째는, 간섭 맵 또는 근사 공중 상의 미분한 값이 0이 되는 위치에 보조 패턴을 배치하는 방법을 이용할 수 있다.

또, 간섭 맵 또는 근사 공중 상이 일정한 임계값 이상(혹은, 이하)인 값을 갖는 영역의 중심 위치에 보조 패턴을 배치할 수 있다. 이 경우에, 간섭 맵 또는 근사 공중 상이 일정한 임계값 이상(혹은, 이하)인 값을 갖는 영역을 폐쇄 영역으로서 처리함으로써 중심 위치를 계산할 수 있다.

이상과 같이 배치된 보조 패턴으로부터의 광속과 주 패턴으로부터의 광속이 서로 강해져서, 감광제 상에 목표 패턴을 형성할 수가 있다.

게다가, 한 번 보조 패턴이 배치된 패턴에 근거해서 간섭 맵 또는 근사 공중 상을 계산하고, 한층 더 다른 보조 패턴을 배치하는 것이 유용하다. 이 경우에, 목표 패턴이 형성되는 위치의 광 강도가 커진다. 그 결과, 상술한 방식으로 배치된 보조 패턴을 설치한 마스크를 이용해서 패턴 노광을 행함으로써 노광장치(100)의 해상도를 향상시킬 수 있다. 게다가, 광 강도의 증대에 의해 노광장치(100)의 스루풋이 향상할 수 있다.

이하의 예시적인 실시 예에서는, 간섭 맵 또는 공중 상 성분을 이용한 원판 데이터 작성 방법과, 본 발명의 효과, 및 본 발명의 그외의 국면에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

이하, 본 발명의 제 1 예시적인 실시 예에 대해 설명한다. 본 예시적인 실시 예에 있어서, 노광 장치의 광원의 파장을 248nm, 투영 광학계의 NA를 0.86이라고 가정한다. 또, 투영 광학계에서는 수차가 발생하지 않고, 조명 광이 편광되지 않으며, 게다가 레지스트가 고려하지 않는다고 가정한다.

웨이퍼 상에 형성하고 싶은 목표 패턴에 대해서는, 100nm의 직경을 각각 갖는 5개의 콘택트 홀이 일렬로 배치되어 있다. 따라서, 레이아웃 패턴은 도 3a에 나 타낸 바와 같이, 일례로 배열된 100nm × 100nm 패턴을 포함한다. 그 패턴의 데이터를 패턴 데이터 40a로서 사용한다. 유효 광원에 근거해서 도 3b에 나타낸 바와 같이, 유효 광원 정보 40e를 결정한다.

도 3b를 참조하면, 종축 및 횡축은 투영 광학계의 동공면에 있어서의 서로 직교하는 좌표축을 나타낸다. 밝고 어두움의 정도는 광 강도에 해당한다.

본 예시적인 실시 예에 있어서, NA 정보 40f에 대해서는 NA 값 "0.86"이 설정된다. λ 정보 40g에 대해서는 파장 값 "248nm"이 설정된다. 수차 정보 40h, 편광 정보 40i, 및 레지스트 정보 40j는, "null"로 설정된다.

도 3c는 근사 공중 상으로서 함수 "Y₀ _,0(x, y)"의 계산 결과를 나타낸다. 도 3c 및 도 3e의 종축 및 횡축은 상 면에 있어서의 직교하는 좌표축을 나타낸다. 각 위치에 있어서의 밝고 어두움의 정도는 도 3c 및 3e의 우측부의 수치로 나타낸 바와 같이, 상 강도의 값을 나타낸다.

근사 공중 상의 피크 위치(도 3c)에 주 패턴 SP1~SP5(도 3a의 패턴 그 자체) 및 보조 패턴(주 패턴 SP1~5 이외의 흑색 정사각형으로 둘러싸인 패턴)을 배치하면, 제 1 패턴(도 3d)을 얻을 수 있다. 본 예시적인 실시 예에서는, 주 패턴 및 보조 패턴을, 빛의 투과율 100%의 투과부이다. 배경 투과율은 0%로 한다.

투영 광학계의 물체면에 있어서의 패턴을 제 1 패턴(도 3d)으로 교체하고, 제 1 패턴의 데이터로서 패턴 데이터 40a를 사용한다. 도 3e는, 그 패턴 데이터 40a에 근거해, 함수 "Y₀ _,0(x, y)"의 계산 결과를 나타낸다.

그리고, 도 3e에 나타낸 근사 공중 상의 피크 위치를 검출하고, 그 검출한 피크 위치에 보조 패턴을 배치한다. 이렇게 함으로써, 제 1 패턴(도 3f) 주위에 배치된 보조 패턴 HP1~HP10를 포함한 제 2 패턴을 얻을 수 있다. 최종적으로 얻은 제 2 패턴을 원판 데이터 40d로서 사용한다. 본 예시적인 실시 예에 있어서는, 보조 패턴 HP1~HP10의 광 투과율을 100%로 한다.

도 4a는 도 3d에 나타낸 마스크 패턴을 이용해서 행한 공중 상 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도 4b는, 도 3f에 나타낸 마스크 패턴을 이용해서 행한 공중 상 시뮬레이션의 결과를 나타낸다.

여기서, 도 4a 및 4b의 종축 및 횡축은 상면에 있어서의 서로 직교하는 좌표축을 나타낸다. 각 위치에 있어서의 밝고 어두움의 정도는 도 4a 및 4b의 우측부의 수치로 나타낸 바와 같이, 광 강도의 값을 나타낸다. 도 4a 및 4b의 예에 있어서 흰색의 정사각형은 도 3d 및 3f에 나타낸 주 패턴 및 보조 패턴에 대응해서, 패턴과 산출 결과를 알기 쉽게 표시하고 있다. 다만, 본 예시적인 실시 예에서는, 마스크면의 치수와 웨이퍼면의 치수를 1：1로 대응시키고 있기 때문에, 실제의 축소 투영 광학계의 경우, 마스크면 상의 패턴의 위치와 웨이퍼면 상의 위치는 적당히 축소될 수 있다.

도 5는, 본 발명의 제 1 예시적인 실시 예에 따른 도 4a 및 도 4b에 나타낸 계산 결과를 그래프로 나타낸 것이다. 도 5에 있어서, 횡축은 위치 x를 나타내고, 종축은 y=0인 경우에 얻은 광 강도를 나타내며, 점선은 도 4a에 나타낸 계산 결과를 나타내고, 실선은 도 4b에 나타낸 계산 결과를 나타낸다.

도 5로부터 알 수 있듯이, 도 4b에 있어서의 최대 강도가 도 4a에 있어서의 최대 강도보다 크다. 특히, 도 4b에 있어서의 최대 강도는 도 4a에 있어서의 최대 강도의 약 6%만큼 크다. 즉, 목표 패턴이 형성되는 위치의 광 강도(광량)가 커진다.

그 때문에, 도 3f의 패턴을 이용해서 원판 데이터 40d로서 원판(마스크)을 작성하면, 본 예시적인 실시 예는 해상도를 향상시킬 수 있고, 또 도 3d의 패턴을 원판 데이터 40d로서 이용하는 경우보다도 노광장치의 스루풋을 향상시킬 수가 있다.

이하, 본 발명의 제 2 예시적인 실시 예에 대해 설명한다. 본 예시적인 실시 예에 있어서, 노광 장치의 광원의 파장이 248nm이고, 투영 광학계의 NA가 0.86이라고 가정한다. 투영 광학계에서는 수차가 발생하지 않고, 조명 광은 편광되지 않으며, 또 레지스트를 고려하지 않는다고 가정한다.

본 예시적인 실시 예에 있어서, 제 1 예시적인 실시 예와 같이, 웨이퍼 상에 형성되는 목표 패턴에 관해서는, 직경이 100nm인 5개의 콘택트 홀이 일렬로 배열되어 있다. 따라서, 레이아웃 패턴은, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 일렬로 배열된 5개의 100nm × 100nm 패턴을 포함한다. 그 패턴의 데이터를 패턴 데이터 40a로서 사용한다. 도 6b는 유효 광원을 나타낸다. 이 유효 광원에 근거해서 유효 광원 정보 40e를 결정한다.

도 6b를 참조하면, 종축 및 횡축은 투영 광학계의 동공 면에 있어서의 서로 직교하는 좌표축을 나타낸다. 밝고 어두움의 정도는 광 강도를 나타낸다.

본 예시적인 실시 예에 있어서, NA 정보 40f에 대해서는 NA 값 "0.86"이 설정되고, λ정보 40g에 대해서는 파장 값 "248nm"이 설정된다. 수차 정보 40h, 편광 정보 40i, 및 레지스트 정보 40j는 "null"로 설정된다.

이와 같이 간섭 맵의 계산용 정보가 설정된다. 도 6c는 그러한 정보를 이용해 간섭 맵을 계산한 결과를 나타낸다.

도 6c 및 6e의 종축 및 횡축은 물체면에 있어서의 서로 직교하는 좌표축을 나타낸다. 각 위치에 있어서의 밝고 어두운 정도는 도 6c 및 6e의 우측부의 수치로 나타낸 바와 같이, 상면 강도(진폭)의 값을 나타낸다.

피크 위치(도 6c)에 주 패턴 SP6~SP10(도 6a의 패턴 그 자체) 및 보조 패턴(주 패턴 SP6~10 이외의 흑색 라인의 정사각형으로 둘러싸인 패턴)을 배치하면, 제 1 패턴(도 6d)을 얻을 수 있다. 본 예시적인 실시 예에 있어서, 주 패턴 및 보조 패턴은 빛의 투과율 100%의 투과부들이다. 배경 투과율은 0%이다.

투영 광학계의 물체면에 있어서의 패턴을, 제 1 패턴(도 6d)으로 교체하고, 제 1 패턴의 데이터를 패턴 데이터 40a로서 사용한다. 도 6e는 그 패턴 데이터 40a에 근거해, 간섭 맵의 계산 결과를 나타낸다.

게다가, 도 6e의 간섭 맵의 피크 위치를 검출하고, 검출한 피크 위치에 보조 패턴을 배치한다. 이렇게 함으로써, 제 1 패턴(도 6f)의 주위에 보조 패턴 HP11~HP22를 배치한 제 2 패턴을 얻을 수 있다. 본 예시적인 실시 예에 있어서, 최종적으로 얻은 제 2 패턴을 원판 데이터 40d로서 사용한다. 보조 패턴 HP11~HP22의 각각의 광투과율은 100%이다.

도 7a는 도 6d의 마스크 패턴을 이용해서 행한 공중 상 시뮬레이션의 결과를 나타낸다. 도 7b는, 도 6f의 마스크 패턴을 이용해서 행한 공중 상 시뮬레이션의 결과를 나타낸다.

도 7a 및 7b의 종축 및 횡축은 상 면에 있어서의 서로 직교하는 좌표축을 나타낸다. 각 위치에 있어서의 밝고 어두운 정도는 도 7a 및 7b의 우측부의 수치로 나타낸 바와 같이 광 강도의 값을 나타낸다. 도 7a 및 7b의 예에 있어서, 흰색라인의 정사각형은 도 6d 및 6f의 주 패턴 및 보조 패턴에 대응해서, 패턴과 산출 결과를 알기 쉽게 표시하고 있다.

도 8은, 본 발명의 제 2 예시적인 실시 예에 따른 도 7a 및 도 7b의 산출결과를 그래프로 나타낸 것이다. 도 8에 있어서, 횡축은 위치 x를 나타내고, 종축은 y=0인 경우에 얻은 광 강도를 나타내며, 점선은 도 7a의 산출결과를 나타내며, 실선은 도 7b의 산출결과를 나타낸다.

도 8로부터 알 수 있듯이, 도 7b에 있어서의 최대 강도가 도 7a에 있어서의 최대 강도보다 크다. 특히, 도 7b에 있어서의 최대 강도는 도 7a에 있어서의 최대 강도의 약 6%만큼 크다. 즉, 목표 패턴이 형성되는 위치에 있어서의 광 강도(광량)가 증대한다.

상술한 바와 같이, 본 예시적인 실시 예는 도 6f의 패턴의 데이터를 원판 데이터 40d로서 이용해서 원판(마스크)을 작성함으로써, 제 1 예시적인 실시 예와 같이, 노광장치의 스루풋을 향상시킬 수가 있다.

본 예시적인 실시 예에서도, 도 2의 플로차트에 따라 처리를 진행시키는 것 으로 원판 데이터 40d를 작성할 수가 있다. 다만, 본 예시적인 실시 예에서는, 미리 정한 수 n를 2로 설정하고 있다.

다음에, 본 발명의 제 3 예시적인 실시 예에 대해서 설명한다. 본 예시적인 실시 예에 따른 처리에 의해 작성된 마스크(130)와, 유효 광원이 적용되는 노광 장치(100)에 대해서 도 9를 참조하여 자세히 설명한다.

도 9는 노광 장치(100)의 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 9를 참조하면, 노광 장치(100)는, 조명 장치(110)와, 마스크 스테이지(132)와, 투영 광학계(140)와, 주제어부(150)와, 모니터 및 입력장치(152)와, 기판 스테이지(176)와, 매질로서의 액체(180)를 포함한다.

이 노광 장치(100)는, 투영 광학계(140)의 최종면과 기판(170)을 액체(180)에 침지해서, 액체(180)를 통해서 원판인 마스크(130)의 패턴에 기판(170)을 노광하는 액침 노광장치이다. 노광 장치(100)는, 스텝 앤드 스캔 방식의 투영 노광장치이다. 그렇지만, 본 실시 예는 스텝 앤드 리피트 방식의 노광장치 또는 그 외의 노광장치에도 적용될 수 있다.

조명 장치(110)는, 전사용의 회로 패턴이 형성된 마스크(130)를 조명하고, 광원부와 조명 광학계를 포함한다. 광원부는, 광원으로서의 레이저(112)와 빔 정형계(114)를 포함한다.

빔 정형계(114)는, 예를 들면, 복수의 원통형의 렌즈를 갖는 빔 익스팬더(expander) 등을 사용할 수가 있다. 빔 정형계(114)는, 레이저(112)로부터의 평행 빔의 단면의 종횡 비율을 소망한 값으로 변환해서 빔을 소망한 것으로 성형한 다.

빔 정형계(114)는, 옵티컬 인테그레이터(optical integrator; 118)를 조명하는데 필요한 치수와 발산 각을 갖는 광속을 형성한다.

조명 광학계는 마스크(130)를 조명한다. 본 예시적인 실시 예에서는, 조명 광학계는 집광 광학계(116), 편광 제어부(117), 옵티컬 인테그레이터(118), 개구 조리개(120), 집광렌즈(122), 폴딩 미러(folding mirror; 124), 마스킹 블레이드(126), 및 결상 렌즈(128)를 포함한다.

조명 광학계는, 통상의 원형 조명, 환형(annular) 조명, 다중극(multipolar) 조명 등의 다양한 조명 모드를 실현할 수가 있다.

집광 광학계(116)는, 복수의 광학 소자로 구성된다. 집광 광학계(116)는 옵티컬 인테그레이터(118)에 소망한 형상의 광속을 효율적으로 도입할 수 있다. 예를 들면, 집광 광학계(116)는 줌 렌즈 시스템을 포함하고, 옵티컬 인테그레이터(118)에의 입사 빔의 형상 및 각도의 분배를 제어한다.

집광 광학계(116)는, 마스크(130)에의 조명 광의 노광량을 조명동작마다 변경 가능한 노광량 조정부를 포함한다. 노광량 조정부는, 주제어부(150)에 의해 제어된다. 노광량 모니터를, 옵티컬 인테그레이터(118)와 마스크(130)와의 사이나 그 외의 적정 위치에 설치해서 노광량을 계측하고 그 계측결과를 피드백한다.

편광 제어부(117)는, 예를 들면, 편광 소자를 포함한다. 편광 제어부(117)가 투영 광학계(140)의 동공(142)과 거의 공역인 위치에 편광 제어부(117)가 배치된다. 편광 제어부(117)는 동공(142)에 형성되는 유효 광원의 소정의 영역의 편광 상 태를 제어한다.

복수 종류의 편광 소자를 포함하는 편광 제어부(117)가 액추에이터(미도시)에 의해 회전 가능한 터릿(turret) 상에 설치되고, 주제어부(150)가 액추에이터의 구동을 제어하는 것이 유용하다.

옵티컬 인테그레이터(118)는 마스크(130)를 조명하는 조명 광을 균일화한다. 또, 옵티컬 인테그레이터(118)는 입사 광의 각도 분포를 위치 분포로 변환하고, 그 광을 출사하는 플라이-아이(fly-eye) 렌즈로서 구성된다. 플라이-아이 렌즈는, 다수의 로드(rod) 렌즈(미소 렌즈 소자들)들의 조합을 포함하고, 광 입사면과 광 출사면과의 사이에 푸리에 변환 관계가 유지된다.

단, 옵티컬 인테그레이터(118)는 플라이-아인 렌즈에 한정되지 않는다. 옵티컬 인테그레이터(118)는 광학 로드(rod), 회절 격자, 각 쌍이 서로 직교하도록 배치된 복수의 쌍의 원통형의 렌즈 어레이판 등을 포함한다.

옵티컬 인테그레이터(118)의 광 출사면의 직후에는, 형상 및 직경이 고정된 개구 조리개(120)가 설치되어 있다. 개구 조리개(120)는, 투영 광학계(140)의 동공(142)과 거의 공역인 위치에 배치되어 있다. 개구 조리개(120)의 개구 형상은 투영 광학계(140)의 동공(142)의 광 강도 분포(유효 광원)의 외형에 상당한다. 개구 조리개(120)는 유효 광원의 형상을 결정할 수 있다.

조명 조건에 따라 개구 조리개(120)가 광로 중에 위치하도록 개구 교환기구(액추에이터)(121)에 의해, 개구 조리개(120)가 교환될 수 있다. 액추에이터(121)의 구동은, 주제어부(150)에 의해 제어되는 구동 제어부(151)에 의해 제어된다. 덧 붙여, 개구 조리개(120)는, 편광 제어부(117)와 일체화될 수 있다.

집광렌즈(122)는 옵티컬 인테그레이터(118)의 광 사출면 근방에 설치된 2차 광원으로부터 사출해, 개구 조리개(120)를 투과한 복수의 광속을 집광한다. 그리고, 빛을 폴딩 미러(124)에서 반사시킨다. 집광렌즈(122)는 조명 타겟면인 마스킹 블레이드(126)의 면을 균일하게 Kohler 조명에 의해 조명한다.

마스킹 블레이드(126)는 복수의 가동 차광판으로 구성된다. 마스킹 블레이드(126)는 투영 광학계(140)의 유효 면적에 대응하는 거의 구형의 임의의 개구 형상을 갖는다. 마스킹 블레이드(126)의 개구부를 투과한 광속을 이용해서 마스크(130)를 조명한다. 마스킹 블레이드(126)는 개구 폭을 자동적으로 가변할 수 있는 개구여서, 전사 영역을 변경할 수 있다.

결상 렌즈(128)는, 광으로 마스크(130)의 면을 조사해서 마스킹 블레이드(126)의 개구 형상을 전사해, 마스크(130) 상의 패턴을 기판(170) 상에 축소 투영한다.

마스크(130) 상에는, 전사되어야 할 패턴과 보조 패턴이 형성된다. 마스크 스테이지(132)에 의해 마스크(130)가 지지 및 구동된다. 회절 광이 마스크(130)로부터 투영 광학계(140)를 통해서 전달된 후에 기판(170)에 투영된다. 마스크(130)와 기판(170)은 광학적으로 공역의 위치적 관계를 확립하는 위치에 배치된다.

노광 장치(100), 즉 스캐너는, 마스크(130)와 기판(170)을 동기 주사함으로써 마스크(130) 상의 패턴을 기판(170)에 전사한다. 스텝 앤드 리피트 방식의 노광 장치의 경우에는, 마스크(130)와 기판(170)을 정지시킨 상태로 노광을 행한다.

마스크(130)는, 바이너리 마스크, 하프톤 마스크, 위상 시프트 마스크 모두를 사용할 수가 있다.

마스크 스테이지(132)는 마스크(130)를 지지해, X방향 및 X방향과 직교하는 Y방향으로 마스크(130)를 이동시킨다. 마스크 스테이지(132)는 리니어 모터 등의 이동 기구에 접속되어 있다. 노광 장치(100)는, 마스크(130)와 기판(170)을 주제어부(150)를 이용해서 동기한 상태로 주사한다.

투영 광학계(140)는, 마스크(130)에 형성된 패턴을 얻기 위해서 마스크(130)를 통과한 회절 광을 기판(170)상에 결상하는 기능을 갖는다. 투영 광학계(140)로서, 복수의 렌즈 소자를 포함한 광학계 또는 복수의 렌즈 소자와 적어도 한 장의 요면경을 포함한 광학계(반사 굴절의 광학계)를 사용할 수가 있다. 또, 복수의 렌즈 소자와 적어도 한 장의 키노폼 등의 회절 광학 소자를 갖는 광학계 등도 사용할 수가 있다.

주제어부(150)는, 각 부의 구동 및 제어를 행한다. 특히, 주제어부(150)는 모니터링 및 입력장치(152)의 입력부를 통해서 입력되는 정보와, 조명 장치(110)로부터의 정보에 근거해 조명을 제어한다. 주제어부(150)의 제어 정보와 그 외의 정보는 모니터링 및 입력장치(152)의 모니터에 표시된다.

기판(170) 상에서는, 포토레지스트(172)가 웨이퍼(174) 상에 도포되어 있다. 덧붙여, 웨이퍼(174) 대신에 액정 기판을 사용할 수도 있다. 기판(170)은 기판 스테이지(176)에 의해 지지된다.

액체(180)에 대해서는, 노광 파장에 관한 투과율이 높고, 투영 광학계에 더 러움을 부착시키지 않고, 레지스트 프로세스와의 매칭이 좋은 물질이 사용된다.

노광 중에 레이저(112)로부터 방출된 광속은, 빔 정형계(114)에 의해 그 빔 형상이 정형된 후에, 집광 광학계(116)를 통해서, 옵티컬 인테그레이터(118)에 도입된다.

옵티컬 인테그레이터(118)는 조명 광을 균일화하고, 개구 조리개(120)는 유효 광원의 강도 분포를 설정한다. 조명 광은 집광렌즈(122), 폴딩 미러(124), 마스킹 블레이드(126), 및 결상 렌즈(128)를 통해서 마스크(130)를 최적의 조명 조건 하에서 조명한다. 마스크(130)를 통과한 광속은 투영 광학계(140)에 의해, 기판(170) 상에 소정 배율로 축소 투영된다.

투영 광학계(140)의 기판(170)에의 최종면은 굴절률이 높은 액체(180)에 침지되어 있다. 따라서, 투영 광학계(140)의 NA 값이 높아지고, 기판(170)에 형성되는 해상도도 높아진다. 또, 편광 제어에 의해, 레지스트(172) 상에는 콘트라스트(contrast)가 높은 상이 형성된다.

본 예시적인 실시 예에 의하면, 노광 장치(100)는 고정밀도로 레지스트에 패턴을 전사함으로써 고품위인 디바이스(반도체소자, LCD(liquid crystal display) 소자, 촬상 소자(CCD;charge-coupled device), 또는 박막 자기 헤드)를 제공할 수가 있다.

다음에, 본 발명의 예시적인 실시 예에 의해 작성된 마스크(130)가 적용되는 노광 장치(100)를 이용한 디바이스(반도체 IC 소자, 또는 액정 표시 소자)의 제조 방법을 설명한다.

우선, 디바이스의 회로를 설계한다. 구체적으로는, 디바이스의 기능 사양을 기본으로, 스케마틱(schematic) 레벨로 디바이스를 설계한다. 그 후, 디바이스의 레이아웃을 설계한다.

레이아웃 설계에서는, CAD(computer aided design) 소프트웨어를 이용해, 상술한 레이아웃 패턴을 설계해서, 패턴 데이터 40a를 생성한다.

다음에, 설계한 회로 패턴 형성에 적절한 마스크를 제작한다. 구체적으로는, 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 방법에 의해, 원판 데이터 40d를 작성한다.

그리고, EB 리소그래피 장치에 원판 데이터 40d를 입력하여 원판 데이터 40d에 근거해 Cr의 패턴을 마스크(130)에 묘화한다. 이것에 의해, 마스크(130)를 작성한다.

그리고, 노광 장치(100)는 감광제가 도포된 기판(웨이퍼 또는 유리 기판)을 노광하는 공정과, 그 기판(감광제)을 현상하는 공정과, 다른 주지의 공정을 수행한다. 이와 같이 함으로써, 디바이스가 제조된다. 그 주지의 공정은, 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 및 패키징을 포함한다.

본 예시적인 실시 예에 따른 디바이스 제조 방법에 의하면, 종래의 디바이스보다 고품위의 디바이스를 제조할 수가 있다. 또한,　본 예시적인 실시 예는, 노광장치의 스루풋 향상에 적절한 마스크의 데이터를 생성할 수가 있다. 이것에 의해, 반도체 디바이스의 제조 시간을 단축할 수 있다.

본 예시적인 실시 예에서는, 바이너리 마스크를 이용한 노광 방법을 이용한다. 그렇지만, 하프톤 마스크를 사용하면 같은 원판 데이터 작성법이 적용 가능하 다. 하프톤 마스크는, 바이너리 마스크의 차광부가 반투광 부재이고, 마스크의 개구부에 180도 위상 차를 제공하는 마스크이다.

본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 다양한 변경 및 변형은 본 발명의 정신 및 범주 내에서 이루어진다. 따라서, 본 발명의 범주를 공공연히 알리기 위해 이하의 청구항들을 작성했다.

도 1은, 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 컴퓨터의 구성을 나타낸다.

도 2는, 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 원판 데이터 작성 처리를 나타내는 플로차트이다.

도 3a ~ 3f는, 본 발명의 제 1 예시적인 실시 예에 따른 원판 데이터 작성 처리를 설명한다.

도 4a 및 4b는, 본 발명의 제 1 예시적인 실시 예에 따른 공중 상의 시뮬레이션 결과를 나타낸다.

도 5는, 본 발명의 제 1 예시적인 실시 예에 따른 도 4a 및 4b의 결과를 나타내는 그래프를 예시한다.

도 6a ~ 6f는, 본 발명의 제 2 예시적인 실시 예에 따른 원판 데이터 작성 처리를 설명한다.

도 7a 및 7b는, 본 발명의 제 2 예시적인 실시 예에 따른 공중 상 시뮬레이션 결과를 나타낸다.

도 8은, 본 발명의 제 2 예시적인 실시 예에 따른 도 7a 및 7b의 결과를 나타내는 그래프를 예시한다.

도 9는, 노광 장치의 하드웨어 구성을 나타낸다.

Claims

원판을 조명 광으로 조명해서, 투영 광학계를 통해서 상기 원판 위의 패턴의 상을 기판에 투영할 때에 사용하는 상기 원판의 데이터를 작성하는 방법으로서,

상기 조명 광이 상기 투영 광학계의 동공면 상에 형성된 광의 강도 분포를 나타내는 함수와 상기 투영 광학계의 동공 함수에 근거해 2차원 상호 투과 계수를 산출하는 공정과,

산출된 2차원 상호 투과 계수와 상기 투영 광학계의 물체면에 있어서의 제 1 패턴에 근거하여, 상기 투영 광학계의 상면에 있어서의 공중 상을 상기 공중 상의 복수의 성분 중의 적어도 1개의 성분으로 근사해서 얻은 근사 공중 상을 산출하는 공정과,

상기 근사 공중 상에 근거하여 상기 물체면에 있어서의 제 1 패턴과 보조 패턴을 갖는 또 다른 패턴을 작성하는 공정과,

상기 물체면에 있어서의 상기 제 1 패턴으로서 상기 작성공정에 의해 작성된 또 다른 패턴을 이용해서 상기 근사 공중 상 산출공정 및 상기 작성공정을 반복해 실행함으로써 작성된 패턴을 포함한 원판의 데이터를 작성하는 공정을 포함한 것을 특징으로 하는 원판 데이터 작성방법.
원판을 조명 광으로 조명하고, 투영 광학계를 통해서 상기 원판 위의 패턴의 상을 기판에 투영할 때에 사용하는 상기 원판의 데이터를 작성하는 방법을 컴퓨터에 실행시키는 명령들을 기억한 컴퓨터 판독가능한 기억 매체로서, 상기 방법은,

상기 조명 광이 상기 투영 광학계의 동공면 상에 형성된 광의 강도 분포를 나타내는 함수와 상기 투영 광학계의 동공 함수에 근거해 2차원 상호 투과 계수를 산출하는 공정과,

산출된 2차원 상호 투과 계수와 상기 투영 광학계의 물체면에 있어서의 패턴에 근거해, 상기 투영 광학계의 상면에 있어서의 공중 상을, 상기 공중 상의 복수의 성분 중의 적어도 1개의 성분으로 근사해서 얻은 근사 공중 상을 산출하는 공정과,

상기 근사 공중 상에 근거해, 상기 물체면에 있어서의 제 1 패턴과 보조 패턴을 갖는 또 다른 패턴을 작성하는 공정과,

상기 작성 공정에서 작성된 또 다른 패턴을 상기 물체면에 있어서의 제 1 패턴으로서 이용해서 상기 근사 공중 상 산출공정 및 상기 작성공정을 반복해서 행함으로써 작성된 패턴을 포함한 원판 데이터를 작성하는 공정을 포함한 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능한 기억매체.
원판을 조명 광으로 조명하고, 투영 광학계를 통해서 상기 원판 위의 패턴의 상을 기판에 투영할 때에 사용하는 상기 원판의 데이터를 작성하는 방법으로서,

상기 조명 광이 상기 투영 광학계의 동공면 상에 형성된 광의 강도 분포를 나타내는 함수와 상기 투영 광학계의 동공 함수에 근거해 상호 투과 계수를 산출하는 공정과,

산출된 상호 투과 계수의 고유값 및 고유 함수와 상기 투영 광학계의 물체면에 있어서의 제 1 패턴에 근거해서 간섭 맵을 산출하는 공정과,

상기 간섭 맵에 근거해서 상기 물체면에 있어서의 제 1 패턴과 보조 패턴을 갖는 또 다른 패턴을 작성하는 공정과,

상기 작성공정에 의해 작성된 또 다른 패턴을 상기 물체면에 있어서의 제 1 패턴으로서 이용해서 상기 근사 공중 상 산출공정 및 상기 작성공정을 반복해서 실행함으로써 작성된 패턴을 포함한 원판의 데이터를 작성하는 공정을 포함한 것을 특징으로 하는 원판 데이터 작성방법.
원판을 조명 광으로 조명하고, 투영 광학계를 통해서 상기 원판 위의 패턴의 상을 기판에 투영할 때에 사용하는 상기 원판의 데이터를 작성하는 방법을 컴퓨터에 실행시키는 명령들을 기억한 컴퓨터 판독가능한 기억매체로서, 상기 방법은,

상기 조명 광이 상기 투영 광학계의 동공면 상에 형성된 광의 강도 분포를 나타내는 함수와 상기 투영 광학계의 동공 함수에 근거해서 상호 투과 계수를 산출하는 공정과,

상기 상호 투과 계수의 고유값 및 고유 함수와 상기 투영 광학계의 물체면에 있어서의 제 1 패턴에 근거해서 간섭 맵을 산출하는 공정과,

상기 간섭 맵에 근거해서 상기 물체면에 있어서의 제 1 패턴과 보조 패턴을 갖는 또 다른 패턴을 작성하는 공정과,

상기 작성공정에 의해 작성된 또 다른 패턴을 상기 물체면에 있어서의 제 1 패턴으로서 이용해서 상기 근사 공중 상 산출공정 및 상기 작성공정을 반복해서 실행시킴으로써 작성된 패턴을 포함한 원판의 데이터를 작성하는 공정을 포함한 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능한 기억매체.
청구항 1 또는 3에 기재된 방법에 의해 원판의 데이터를 작성하는 것과, 작성된 원판의 데이터를 이용해서 원판을 제조하는 것을 포함한 것을 특징으로 하는 원판 작성방법.
청구항 5에 기재된 방법에 의해 작성된 원판을 조명하는 것과,

투영 광학계를 통해서 상기 원판 위의 패턴의 상을 기판에 투영하여 상기 기판을 노광하는 것을 포함한 것을 특징으로 하는 기판 노광방법.
청구항 6에 기재된 방법에 의해 원판 위의 패턴의 상에 상기 기판을 노광하는 것과,

노광된 기판을 현상하는 것과,

현상한 기판으로부터 디바이스를 형성하는 것을 포함한 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.