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레지스트에 대한 멀티-스케일(multi-scale) 시뮬레이션에 기초하여 가상 레지스트 패턴의 형상을 예측하는 단계;상기 시뮬레이션의 결과에 기초하여 선택한 레지스트에 노광을 수행하여 테스트 레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 테스트 레지스트 패턴과 상기 가상 레지스트 패턴을 비교하는 단계; 및상기 테스트 레지스트 패턴과 상기 가상 레지스트 패턴의 오차 범위가 허용 범위 내인 경우, 상기 레지스트를 이용하여 패터닝 대상 상에 레지스트 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 멀티-스케일 시뮬레이션을 이용한 리소그라피 방법
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제1 항에 있어서,상기 가상 레지스트 패턴의 형상을 예측하는 단계는,상기 레지스트의 재료 조성을 선택하는 단계;분자 스케일(molecular scale) 시뮬레이션을 이용하여, 상기 레지스트의 단위 격자 셀을 모델링하는 단계;양자 스케일(quantum scale) 시뮬레이션을 이용하여, 노광 영역에서의 PAG(Photo-Acid Generator)의 해리 에너지 곡선과 디프로텍션(deprotection)의 반응속도 상수를 계산하는 단계;연속체 스케일(continuum scale) 시뮬레이션을 이용하여, 산 확산 및 디프로텍션을 시뮬레이션하는 단계;상기 디프로텍션에 따른 상기 단위 격자 셀 내의 고분자 사슬의 용해도를 계산하는 단계;상기 용해도에 따라 용해성이 있는 고분자 사슬을 상기 단위 격자 셀로부터 제거 후 생성된 패턴을 안정화하여 상기 가상 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 가상 레지스트 패턴의 형상에 대한 예측 및 수치를 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-스케일 시뮬레이션을 이용한 리소그라피 방법
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제2 항에 있어서,상기 레지스트의 재료 조성을 선택하는 단계에서,상기 고분자 사슬의 분자량, 프로텍션(protection) 그룹의 종류, PAG의 종류와 배합비, 및 레지스트 재료의 종류와 배합비를 선택하는 것을 특징으로 하는 멀티-스케일 시뮬레이션을 이용한 리소그라피 방법
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제2 항에 있어서,상기 분자 스케일 시뮬레이션은 MD(Molecular Dynamics) 시뮬레이션이고,상기 레지스트의 단위 격자 셀을 모델링하는 단계에서, 상기 고분자 사슬 및 PAG를 혼합하여 상기 단위 격자 셀을 분자 수준에서 모델링하고, 상기 단위 격자 셀에 켤레 기울기(conjugate gradient) 법을 적용하여 안정화시킨 뒤, 해당 공정 조건에서 평행 상태에 되도록 하는 것을 특징으로 하는 멀티-스케일 시뮬레이션을 이용한 리소그라피 방법
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제4 항에 있어서,상기 해리 에너지 곡선을 이용하여 상기 PAG의 해리 반응을 시뮬레이션하고, 산 농도 분포와 상기 프로텍션 그룹의 위치 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 멀티-스케일 시뮬레이션을 이용한 리소그라피 방법
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제2 항에 있어서,상기 양자 스케일 시뮬레이션은 DFT(Density function Theory) 시뮬레이션이고,상기 노광 영역에서의 PAG의 해리 에너지 곡선과 상기 디프로텍션의 반응속도 상수를 계산하는 단계에서,노광에서 발생한 이차 전자 흡수에 따른 상기 해리 에너지 곡선을 계산하되, 분자 구조를 안정화하여 상기 해리 에너지 곡선을 계산하고,주요 분자들에서의 에너지 및 진동 주파수(vibrational frequency)를 전이 상태 이론(transition state theory)에 적용하여 상기 반응속도 상수를 계산하는 것을 특징으로 하는 멀티-스케일 시뮬레이션을 이용한 리소그라피 방법
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제6 항에 있어서,상기 해리 에너지 곡선은, 상기 레지스트의 단위 격자 셀을 모델링하는 단계에서 상기 단위 격자 셀의 노광 영역 내부의 PAG 양이온과 음이온 간의 포스 필드(force field)에 적용되며, 노광 영역의 상기 PAG의 해리 반응으로 재현되는 것을 특징으로 하는 멀티-스케일 시뮬레이션을 이용한 리소그라피 방법
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제2 항에 있어서,상기 연속체 스케일 시뮬레이션은 FDM(Finite Difference Method) 시뮬레이션이고,상기 산 확산 및 디프로텍션을 시뮬레이션하는 단계에서,상기 PAG의 음이온으로부터 상기 산 농도의 분포가 정량화되어 상기 연속체 스케일 시뮬레이션에 적용되고, 또한 상기 단위 격자 셀의 내부의 프로텍션 그룹의 위치도 상기 연속체 스케일 시뮬레이션에 적용되는 것을 특징으로 하는 멀티-스케일 시뮬레이션을 이용한 리소그라피 방법
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제8 항에 있어서,상기 산 농도는 하기 식(1)에 의해 연속체 셀의 내부에서 확산하며, 상기 식(2)에 따라 프로텍션 비율을 변화시키며,
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제2 항에 있어서,상기 디프로텍션에 따른 상기 단위 격자 셀 내의 고분자 사슬의 용해도를 계산하는 단계에서,상기 고분자 사슬에 달린 프로텍션 그룹의 프로텍션 비율에 대한 산술평균값을 취하여 고분자 사슬별 용해도를 계산하되, 상기 고분자 사슬의 프로텍션 비율이 특정 기준값 이하일 때 현상(develop) 용매에 용해성이 있는 것을 설정하는 것을 특징으로 하는 멀티-스케일 시뮬레이션을 이용한 리소그라피 방법
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제2 항에 있어서,상기 가상 레지스트 패턴의 형상에 대한 예측 및 수치를 계산하는 단계에서,상기 가상 레지스트 패턴의 형상에 대해 CD(Critical Dimension), LER(Line Edge Roughness), LWR(Line Width Roughness), 및 LCDU(Local CD Uniformity) 중 적어도 하나의 값을 계산하여, 선택한 재료 조성의 패터닝 성능을 정량화하는 것을 특징으로 하는 멀티-스케일 시뮬레이션을 이용한 리소그라피 방법
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제1 항에 있어서,상기 레지스트는 EUV(Extreme Ultra-Violet), ArF-Immersion, ArF, KrF, 전자 빔, 이온 빔, 또는 중성자 빔용 레지스트이고,상기 레지스트를 이용하여 패터닝 대상 상에 레지스트 패턴을 형성하는 단계는,상기 패터닝 대상 상에 상기 레지스트를 도포하는 단계;EUV로 상기 레지스트를 노광하는 단계;상기 레지스트에 노광 후 베이크(PEB: Post-Exposure Bake)를 수행하는 단계; 및상기 레지스트를 현상하여 상기 레지스트 패턴을 완성하는 단계;를 포함하는 멀티-스케일 시뮬레이션을 이용한 리소그라피 방법
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레지스트에 대한 멀티-스케일 시뮬레이션에 기초하여 가상 레지스트 패턴의 형상을 예측하는 단계;상기 시뮬레이션의 결과에 기초하여 선택한 레지스트에 노광을 수행하여 테스트 레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 테스트 레지스트 패턴과 상기 가상 레지스트 패턴을 비교하는 단계;상기 테스트 레지스트 패턴과 상기 가상 레지스트 패턴의 오차 범위가 허용 범위 내인 경우, 상기 레지스트를 이용하여 패터닝 대상 상에 레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 패터닝 대상에 패턴을 형성하는 단계; 및상기 패터닝 대상에 후속 반도체 공정을 수행하는 단계;를 포함하는 반도체 소자 제조방법
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제13 항에 있어서,상기 가상 레지스트 패턴의 형상을 예측하는 단계는,상기 레지스트의 재료 조성을 선택하는 단계;분자 스케일 시뮬레이션을 이용하여, 상기 레지스트의 단위 격자 셀을 모델링하는 단계;양자 스케일 시뮬레이션을 이용하여, 노광 영역에서의 PAG의 해리 에너지 곡선과 디프로텍션의 반응속도 상수를 계산하는 단계;연속체 스케일 시뮬레이션을 이용하여, 산 확산 및 디프로텍션을 시뮬레이션하는 단계;상기 디프로텍션에 따른 상기 단위 격자 셀 내의 고분자 사슬의 용해도를 계산하는 단계;상기 용해도에 따라 용해성이 있는 고분자 사슬을 상기 단위 격자 셀로부터 제거 후 생성된 패턴을 안정화하여 상기 가상 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및상기 가상 레지스트 패턴의 형상에 대한 예측 및 수치를 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법
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제14 항에 있어서,상기 레지스트는 EUV, ArF-Immersion, ArF, KrF, 전자 빔, 이온 빔, 또는 중성자 빔용 레지스트이고,상기 분자 스케일 시뮬레이션은 MD 시뮬레이션이며,스케일 시뮬레이션은 DFT 시뮬레이션이며,상기 연속체 스케일 시뮬레이션은 FDM 시뮬레이션이며,상기 가상 레지스트 패턴의 형상에 대한 예측 및 수치를 계산하는 단계에서, 상기 가상 레지스트 패턴의 형상에 대해 CD, LER, LWR, 및 LCDU 중 적어도 하나의 값을 계산하여, 선택한 재료 조성의 패터닝 성능을 정량화하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법
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제14 항에 있어서,상기 레지스트의 재료 조성을 선택하는 단계에서, 상기 고분자 사슬의 분자량, 프로텍션 그룹의 종류, PAG의 종류와 배합비, 및 레지스트 재료의 종류와 배합비를 선택하며,상기 레지스트의 단위 격자 셀을 모델링하는 단계에서, 상기 고분자 사슬 및 PAG를 포함한 재료들을 혼합하여 상기 단위 격자 셀을 분자 수준에서 모델링하며,상기 노광 영역에서의 PAG의 해리 에너지 곡선과 상기 디프로텍션의 반응속도 상수를 계산하는 단계에서, 이차 전자 흡수에 따른 상기 해리 에너지 곡선을 계산하고, 주요 분자들에서의 에너지 및 진동 주파수를 전이 상태 이론에 적용하여 상기 반응속도 상수를 계산하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법
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레지스트 대한 멀티-스케일 시뮬레이션을 수행하는 시뮬레이션 장치; 및상기 시뮬레이션 장치로부터 결과를 기초하여 선택한 레지스트를 이용하여 노광 공정을 수행하는 노광 장치;를 포함하고,상기 노광 장치를 통해 형성된 테스트 레지스트 패턴과 상기 시뮬레이션 장치를 통해 예측한 가상 레지스트 패턴을 비교하여, 오차 범위가 허용 범위 내인 경우에, 상기 레지스트를 이용하여 패터닝 대상 상에 레지스트 패턴을 형성하는, 노광 설비
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제17 항에 있어서,상기 시뮬레이션 장치는,양자 스케일의 시뮬레이션을 수행하는 제1 시뮬레이션부;분자 스케일의 시뮬레이션을 수행하는 제2 시뮬레이션부; 및연속체 스케일의 시뮬레이션을 수행하는 제3 시뮬레이션부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 설비
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제18 항에 있어서,상기 시뮬레이션 장치는,상기 가상 레지스트 패턴의 형상을 예측하는 형상 예측부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 노광 설비
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제17 항에 있어서,상기 테스트 레지스트 패턴을 측정하는 측정장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 노광 설비
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