KR0166396B1 - 방사 입사빔의 패턴화를 위한 레티클 - Google Patents

방사 입사빔의 패턴화를 위한 레티클 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직접 작성을 위한 전자빔 시스템용 레티클에 관한 것으로, 이 레티클은 리티클 패턴(reticle pattern)을 포함하는 기저층과, 기저층에 접속되어 기저층을 한 세트의 비인접 서브필드로 분리하는 한 세트의 보강 스트러트를 포함하고, 상기 레티클 패턴은 상기 기저층내의 한 세트의 개구부 영역에 의해 전사되고, 상기 한 세트의 비인접 서브필드는 중첩 림 부분을 가지며, 이러한 중첩 림에 있어서 대응하는 라인들의 중첩 부분은 상기 서브필드가 정확히 정렬될 때 정확한 정렬을 발생하고 서브필드가 오정렬될 때 패턴 도형부의 단절을 최소화하는 패턴을 갖는다. 본 발명을 제조하기 위한 방법은 필드 또는 서브필드 경계에서 페티클을 중첩시키는 단계와, 중첩된 영역내에 포함된 패턴 엘리먼트의 공간적 차단 영역 또는 부분 투과 영역을 형성하는 단계와, 라인 또는 패턴 도형부의 단락이나 개방의 결함을 방지하는 단계와, 인접하는 필드 또는 서브필드의 정렬을 위해 추가적인 허용오차를 제공하는 단계로 이루어진다.

Description

방사 입사빔의 패턴화를 위한 레티클
제1도는 본 발명에 이용되는 전자빔 시스템을 부분 및 개략적으로 타나낸 도면.
제2도는 웨이퍼상의 왜곡된 인접 서브필드의 일예에 대한 확대도.
제3도, 제4a 및 제4b도, 제5a 내지 제5c도는 본 발명의 응용예를 상세히 도시한 도면.
제6도는 본 발명에 사용하기에 적합한 레티클의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
32, 34 : 편향 수단 43, 45 : 축 쉬프팅 요크
66, 68 : 편향기 70 : 콘트라스트 개구부
100 : 제어기 110 : 보정 데이터
본 발명은 집적 회로 웨이퍼(integrated circuit wafer)상에 패턴(patterns)을 형성하기 위해 사용되는 레티클(reticles)에 관한 것으로서, 특히 전자법 시스템(electron beam system)에 사용하기에 적합한 레티클에 관한 것이다.
에스.디.비거 및 제이. 엠. 깁슨(S.D.Breger J.M.Gibson)의 공저에 의해 APPL.PHYS.LETTERS 57 (2) (1990) 153에 기술된 바와 같이, 레티클상의 한 세트의 소형 서브필드(subfield)를 웨이퍼상에 함께 결합(combine) 또는 스티칭(stitching)하는 시스템에 있어서는 인접 서브필드상의 대응하는 라인(lines)또는 패턴 도형부(pattern features)를 접속하는 문제가 존재한다. 또한 이러한 스티칭 문제(stitching problem)는 필드를 또는 서브필드들이 인접되고 필드를 또는 서브필드들을 연결하는 패턴 도형부들이 함께 스티칭되는 모든 리소그래피 시스템(lithographic system)에도 존재한다. 패턴 도형부들의 불완전한 스티칭은 형성될 집적 회로에 치명적인 결함(hard failure)을 야기할 단락 또는 개방 회로(inshort or open circuit)의 결과를 가져 올 수 있다. 또한, 중첩부(overlap)가 최대 크기로 노출되면, 여분의 세기(extra intensity)는 레지스트 부분을 소정의 영역을 초과하게 임계치 이상으로 확장시켜 구정될 패턴 도형부의 크기가 의도된 도형부보다 크게 되는 “블루밍(blooming)”현상을 유발한다. 종래 기술의 전자빔 직접 작성 노출 기법(electron-beam direct writing exposures)은, 주영역의 절반의 노출과 함께 대응하는 동형부들의 경계(boundary)에서 1/2선량(1/2 dose)으로 중첩 및 노출되는 그레이 스플라이싱(grey spilcing)일 불리우는 기법을 사용하였다.
결과적으로, 당해 기술분야 기술자들은 정확한 정렬(correct alignment)의 보장과 마스크의 복잡성(mask complexity)간의 수용가능한 균형점(acceptabletradeoff)을 제공할 스티칭용 레티클을 추구해 왔다.
본 발명은, 예를 들어, 중첩 림 부분(overlapping rim portions)을 가질 수 있는 한 세트의 비인접 서브필드들을 구비한 레티클에 관한 것으로, 대응하는 도형부들의 중첩 부분은 서브필드들이 정확히 정렬될 때 정확한 노출(correct exposure)을 발생하며 서브필드들이 오정렬될 때 패턴 도형부들의 단절(pattern feature discontinuities)을 최소화하는 패턴을 갖는다.
제1도를 참조하면, 본 발명의 실시예를 채용한 전자빔 시스템이 부분 및 개략적인 형태로 도시되어 있다. 도면의 상부에 있어서, 전자총 소스(electron gun source)(10)는, 본 실시예에서 1평방 mm의 공칭 치수(nominal dimension)를 갖는 조명 개구부(illuminating aperture)(20)를 통해 전자의 발산빔(divergingbeam)을 시스템측(102)을 따라 Z 방향의 하방으로 100 kev의 공칭 에너지로 방출 한다. 개구부의 크기는 웨이퍼상의 서브필드 전체의 세기 변화(intensityvariation)를 수용할 수 있는 한계 범위내에서 이 개구부를 통과하는 전자의 분포(electron distribution)가 균일하도록 선택된다.
매우 큰 필드에 대한 시스템의 요구를 수용하기 위해, 빔은 레티클(204)의 표면 전체에 걸쳐 순차적인 단계로 주사될 것이다. 빔은 통상의 편향 수단(32,34)에 의해서 편향되는데, 이들 편향 수단은 빔을 Z축에 대해 수직인 X축 방향(도면에서 좌측 및 우측방향) 및/또는 Y축 방향(도면에서 평면의 내부 및 외부방향)으로 편향시키는 능력을 갖는다. 빔은, 상부 및 하부 자극편(upper and lower pole pieces)(42,44)을 구비한 제1가변축렌즈(first variable axis lens)를 통해 제2축(104)을 따라 하방으로 연장된다(편의상, 레티클의 n번째 서브필드에서의 빔축은 레티클 축으로 지칭될 것이다). 축 쉬프팅 요크(axis shifting yokes)(43,45)(통상, 축 쉬프팅 수단으로 지칭됨)는 그들의 필드를 상부 자극편(42)과 하부 자극편(44)사이의 렌즈 필드(lens fields)에 중첩함으로써, 결합된 필드가 미국 특허 제 4,376,249호에 개시된 바와 같이 빔 보다 큰 영역에서 축(104)에 대해 방위 대칭(azimuthally symmetric)을 이루도록 한다. 이러한 구성(arrangement)에 의하면, 렌즈에 의해 도입된 축외 수차(off-axis aberrations)가 크게 감소되므로, 10mm를 초과할 수도 있는 큰 주사 필드(large scan field)의 사용이 가능하게 한다. 렌즈의 광축(optical axis of the lens)이 제어가능하게 쉬프트되기 때문에, 이러한 유형의 렌즈들은 가변축 렌즈(variable axis lens : VAL)로서 지칭된다. 가변축 렌즈의 사용은 레티클 영역 및 웨이퍼 영역의 고해상도 전자 주사(high resolution electronic scanning)를 제공하지만, 젠체 칩 실영역(entire chip real estate)을 커버할 필요가 있는 경우에는 레티클 및 웨이퍼의 기계적 주사에 의해 보완된다.
빔(104)이 제1가변축 렌즈(40)의 상부를 통해 레티클(204)상에 집속됨에 따라, 레티클상에 레티클 서브필드의 크기와 동일한 개구부(20)의 상(image)이 생성된다. 빔(104)은 레티클(204)의 n번째 서브필드에 충돌하고 Z축에 평행하게 자극편(44)의 구멍(bore)을 통과한다. 빔이 레티클을 통과하면, 빔은 레티클내의 서브필드에 포함된 정보에 따라 패턴화된다. 통상의 흡수 레티클(absorbing reticle)의 경우, 빔은 본질적으로 두꺼운 불투명 영역(thick opaque areas)내에 흡수되고 방해받지 않은 채로 개방 영역(open areas)을 통과한다. 에이치. 볼렌(H.Bohlen)등이 저술한 Solid State Technollogy, 1984년 9월, 210쪽에 기술된 바와 같이, 링 형(도우넛)패턴(ring-shaped(doughnut)patterns)은 상보적인 레티클의 중첩부에 순차적인 노출되어 원하는 도형부를 형성한다.
제1가변축 렌즈(40)의 하부는 본 실시예에서 또한 편향기(66)와 연계하에 빔을 다시 시준하고, 그 빔을 후술하는 바와 같은 여러 가지 기능을 수행하는 콘트라스트 개구부(contrast aperture)(70)로 향하도록 한다. 전자들간의 상호작용(interaction)을 감소시키기 위해, 빔은 렌즈(40)와 렌즈(50)간의 공간내에서 시준되는 것이 바람직하다. 시준되는 빔에 대한 조작(operating on the beam)이란 용어는 시준(colliminating), 집속(focusing) 및 역집속(defocusing)을 망라하는 것으로 사용될 것이다. 렌즈(40)의 하부는 렌즈(40)의 상부를 비롯한 선행 렌즈와 연계하여 전자총 소스(10)의 상을 개구부(70)에 집속할 뿐만 아니라 레티클의 상을 시준한다. 당업자는 이러한 요구사항(requiremint)에 의해 부과되는 제약(constraints)또는 구성요소의 위치(element position) 및 초점 거리(focal length)를 쉽게 이해할 것이다.
본 발명의 중요한 특징은 웨이퍼상의 서브필드의 상이 전칩 투사 시스템(full-chip projection system)에 의해 배치될 위치로부터 변환될 수 있다는 것이다. 따라서, 레티클의 서브필드는 상기 시스템에 의해 본질직으로 서로 독립적으로 웨이퍼위로 투사될 수 있다. 결과적으로, 상기 시스템의 노출(exposure)이전 및 심지어 노출중에 각 서브필드의 위치에 대해 약간의 보정을 행할 수 있기 때문에, 정확성 및 안정성의 측면에 있어서 레티클에 대한 요구사항이 크게 감소될 수 있다. 더욱이, 서브필드 단위로 보정을 행할 수 있는 능력(이는 프로브 형성 시스템(probe-forming systems)의 중요한 장점임)에 따라, 전체 칩 영역(entire chip area)에 걸쳐 레티클 패턴이 연속적으로 배치되어야 할 필요성이 없어진다. 결과적으로, 에스. 디. 버거 등(S.D. Burger et al.)의 논문 J. Vac. Sci. Technol. B 9 (6)(1991) 2996쪽에 기재되거나 또는 제이. 에이. 리들 등(J.A.Liddle et al)의 논문 Ibid., P.3000에 기재되어 있는 바와 같이, 서브필드가 물리적으로 분리되며, 레티클을 지지하며, 또한 이 레티클에 의해 흡수된 열의 왜곡현상을 저지하는데 보강 스트러트(reinforcing struts)가 사용되는 보다 강도높은 레티클이 사용될 수 있다. 웨이퍼상의 서브필드들은 시스템의 스티칭 능력을 이용하여 이들 서브필드가 연속하도록 X-Y평면에서 소정의 위치가 조절된다. 이러한 스티칭은 완벽하지 않으며, 당연히, 이러한 개별적인 서브필드 방식은 웨이퍼상의 인접하는 서브필드들의 상을 접속해야 하는 고유의 문제점을 갖는다.
편향기(66,68)는 레티클(204)상에서 행해진 변환의 역변환을 수행하여, 빔 (104)을 개구부(70)에서 시스템 축(102)쪽으로 되돌린 다음에 그 빔을 최종 빔 (final beam)(106)으로 휘게 하여(편의상, 웨이퍼상의 n번째 서브필드 상의 빔축은 웨이퍼 축(wafer axis)으로 지칭됨), 빔(104)의 반대측상에서 시스템 축(102)에 대해 평행하게 나아가게 한다. 빔이 시스템 축(102)과 교차되는 지점은 피봇점(pivot point)으로 지칭되는데, 그 이유는 빔이 다양한 서브필드의 상을 만들 때, 그 빔은 그 피봇점을 통해 회전하기 때문이다. 가변축 액침 렌즈(variable axis immersion lens: VAIL) (50)는 가변축 렌즈(40)의 하반부와 연계하여 빔(106)을 웨이퍼(224)상에 집속하여, 레티클 서브필드(reticle subfield)내에 포함된 패턴을 갖는 축소된 상(demagnified image)을 웨이퍼상에 발생시킨다. 렌즈(50)는 웨이퍼(224)의 하부에 위치한 자기 투과성 플레이트(magnetically permeable plate)(56)가 빔을 웨이퍼(224)상에 집속하는 자계(magnetic fields)에 대한 복귀 경로(return path)를 제공하는 특정 형태의 가변축 액침 렌즈(VAIL)이다. 일반적으로, VAIL은 빔의 통과를 허용할 수 있다. 레티클(204)이 자계내에 액침(immerse)되어 있기 때문에, 렌즈(40)도 또한 가변축 액침렌즈이다. 이 렌즈는 2가지의 집속작용, 즉, 하나는 시준된 빔을 레티클(204)상에 집속하는 작용을 수행하고, 다른 하나는 레티클(204)에서 나온 빔을 시준하는 작용을 수행하기 때문에 이중(dual) 가변축 액침렌즈로 지칭되거나, 또는 렌즈가 빔을 차단시키는 대신에 빔을 다음 구성요소(next elemint)로 전사시키기 때문에 투과성(transmissive) 가 변축 액침렌즈로 지칭될 수도 있다.
축의 교차(axis crossover)는 본 발명의 몇가지 유리한 특징을 제공한다. 당업자는 축 쉬프링 요크(axis-shifting yokes)(43,45)에 의해 축외 수차(off-axis aberrations)를 감소시키면, 웨이퍼상의 서브필드를 함께 스티칭하기 위해 단지 변위를 약간 보정함으로써 빔축(104)이 줄곧 웨이퍼(224)하방으로 향하도록 지속시키기에 충분한 것이라고 생각할 것이다. 이떠한 구성요소도 완벽하지 않기 때무에, 어떠한 구성요소를 추가하여도 변함없이 수차(aberration)가 발생할 것이다. 따라서, 당업자는 단지 단일의 오프셋(편위) 축(single offset axis)을 가지며 편향기(66,68)와 같은 추가 구성요소의 사용을 회피하는 것을 선호할 것이다. 그러나, 편향기(66,68)를 추가하고 또한 피봇점을 통해 편향시키면, 두 렌즈 시스템(40,50)을 서로 효과적으로 분리시키게 되므로, 각각의 렌즈 시스템은 그의 독립적인 광학 축을 가질 수 있으며, 빔이 이들 각각의 가변축상에 머무르게 할 수 있다.
이러한 독립성의 첫번째 장점은, 빔이 자유자재로 선택될 수 있는 위치에서 항상 렌즈 시스템의 대칭축(102)상의 한 고정 피봇점을 통해 조종될 수 있다는 것이다. 따라서, 각각의 서브필드에 대한 하나의 개구부 대신에, 피봇점상의 단일 다목적 개구부(single multi-purpose aperture)(70)가 제공될 수 있다. 빔이 시스템축의 동일측에 머무르면, 각각의 서브필드에 하나의 개구부를 포함하는 개구 플레이트(an aperture plate)가 요구될 것이다. 이것은 비실용적인 바, 그 이유는 X선 마스크상에 부과되는 정확성 및 안정성에 대한 요구사항에 비교할 만한 엄격한 요구사항이 연속적인 고출력 전자 충격(continuous high power electron bombardmint)하에서 이러한 다공성 개구 플레이트(multi-hole aperture plate)상에 제공되어야 하기 때문이다. 개구부(70)는 다음의 여러 가지 목적을 갖는다. 즉, 전자 분포의 꼬리부분을 잘라냄으로써 전자총 소스(10)의 상의 크기를 제한하고, 전자가 레티클내에서 산란되는 것을 차단하고, 타겟상에 상 콘트라스트(image contrast)를 생성하고, 빔 전류(beam current)를 감지하여 정렬 및 다른 보정을 행하는 수단을 제공하는 여러 목적을 갖는다. 따라서, 개구부(70)는 때때로 다목적 개구부(multi-purpose aperture)로 지칭될 것이다.
두 번째 장점은 수차(자계 곡률(field curvature), 비점수차(astigmatism), 왜곡(distortion)의 동적 보정(dynamic correction)용 구성요소를 고정 피봇점 주위에 대칭적으로 배치할 수 있다는 것이며, 그 에 따라 빔이 보정용 구성요소를 동심으로 통과하기 때문에 빔의 주사 운동(scanning motion)으로부터 발생되는 추가적인 수차는 최소화된다.
렌즈(40)는 또한 광학 렌즈와 유사하게 액침 렌즈(immersion lens)로 지칭되는데, 그 이유는 물체(레티클)가 렌즈를 정의하는 집속 필드(focussing field)내에 액침되어 있기 때문이다. 액침(immersion)이 요구되는 것은 아니며, Z축상의 물리적인 위치와 자계의 형상은 설정될 수도 있다. 레티클은 제1도에 도시된 바와 같이 렌즈(40)의 대칭면상에 정확히 배치될 필요는 없다. 렌즈(40)의 하부는 렌즈(50)와 연계하여 시스템을 전체적으로 축소시키기 때문에, 전체 시스템 성능을 최적화하기 위해 레티클의 상이한 축 위치가 선택될 수도 있다. 예를 들어, 레티클은 렌즈(40)의 필드의 상류(upstream) 및 외부(outside)에 배치될수도 있으며, 그 경우 렌즈(40)의 두 부분은 하나의 렌즈로서 기능할 것이다.
[전기적 및 기계적 주사(Electrical and mechanical scanning)]
노출 프로세스(exposure process)는 다음 4개의 독립 주사 운동의 동기화를 요구한다. 즉, 1. 레티클상의 전기적 빔 주사 운동
2. 레티클의 기계적 주사 운동
3. 웨이퍼상의 전기적 빔 주사 운동
4. 웨이퍼의 기계적 주사 운동
두 전기적 빔 주사 운동은 레티클 및 웨이퍼의 기계적 주사 운동의 오차를 보정하기 위해 수정될 수 있고, 또한 회전지점에서 오버헤드 시간(overhead times)을 최소화하기 위해 기계적 주사 운동으로부터 의도적으로 벗어나도록 수정할 수 있다.
제1도에 있어서, 빔(104)은 예시된 바와 같이 레티클(204)위로 도면의 우측에서 좌측으로 X축 방향으로 진행(빔(106)은 동시에 웨이퍼(224)위로 도면의 좌측에서 우측으로 진행함)하는 반면에, 레티클 및 웨이퍼는 기계적으로 Y축 방향(도면의 내부 및 외부 방향)으로 주사된다. 기계적 주사 운동은 노출을 위해 중단되지 않는다. 노출중에 주사 운동으로 인한 상의 흐림(blurring)은, 스테이지의 이동을 보상하도록 노출 동안 빔을 편향시킴으로써(스테이지 이동(stage motion)을 버킹(bucking)하는 것으로 지칭함), 방지된다. 빔은 X-Z 평면에 수직인 Y축 방향에 있어서 작은 영역, 즉 수개의 서브필드 열(subfield rows)로 효과적으로 제한될 수 있다. 연속적으로 이동하는 스테이지가 사용되는 경우, 소망의 결과를 달성하기 위해 전기적으로 Y축 방향으로 크게 주사할 필요는 없다. 그러나, X 및 Y축 방향의 전기적 주사는 본 명세서에 예시된 것 보다 작은 편향을 갖는 편향 시스템을 채용하기 위해 기계적인 스텝 앤드 리피트(step and repeat) 동작과 조합될 수 있다.
제2도를 참조하면, 본 발명의 시스템에 의해 작성된 웨이퍼의 확대부가 도시되는데, 여기에는 두 인접 서브필드(n 및 n+1)의 교차부(intersection)가 도시되고 있다. 공통 경계의 엣지(edges of the common boundary)와 직교하는 라인은 서브필드가 그 모서리의 영역에서 중첩됨에 따라 모서리의 영역세서 접속되지만, 이러한 라인은 경계의 중심부에서는 접속되지 않는다는 것에 주목해야 한다. 역으로 경계와 평행한 라인은 중첩 영역에서 중첩될 수도 있고 단락(short out)될 수도 있는 반면에, 이러한 평행한 라인은 중앙 지역에서는 필요 이상으로 분리될 것이다. 그 결과, 본 발명에 따라 구성된 레티클은 공칭 치수(nominal dimension)를 벗어나 연장되는 중복 림(overlap rim)을 가져, 상들이 정확히 정렬될 때 상은 중첩된다. 이러한 중첩은 왜곡되지 않은 서브필드의 정렬 오차(alignment error)와, 정확히 설정된 서브필드의 왜곡 오차와, 이들 둘의 조합을 고려하여 경험적으로 설정될 것이다.
본 발명의 한 실시예가 제3도에 되시되어 있으며, 라인(310,320)은 인접한 서브필드의 부분을 이룬다. 이들 라인은 정렬되겠지만, 보다 명확히 하기 위해 도면에서 변위된 것으로 도시된다. 중첩 영역(overlap area)은 체커보드 패턴(checkerboard patterns)을 가지는데, 이 체커보드 패턴에서 엘리먼트(316)는 불투명하게 도시되고 엘리먼트(318)는 투명하게 도시되어 있다. 당업자는 정렬이 정확한 경우 과도한 노출이 존재하지 않을 것이고, 그에 따라 블루밍(blooming)이 존재하지 않을 것이라는 것을 이해할 것이다. 정렬이 흐트러질 때, 약간의 이중 노출(double exposure) 및 약간의 노출부족(underexposure)이 존재할 것이지만, 노출 과다는 작은 영역에 한정될 것이다. 빗금친 영역의 교차는 불완전할 것이며 구조적 이유로 인해 의도적으로 적당한 두께로 제조될 것이다. 이것은 중첩이 오정렬 허용오차(misalignment tolerance)를 증가시키므로 실용적이다.
제3도의 빗금친 영역(shaded area)은 포토 레지스트의 유형 및 정의되는 도형에 따라 레티클의 불투명한 부분 또는 투명 부분(transparent portion)일 수 있다. 복잡(non-simply)하게 연결된 개구부(도우넛형의 문제)는 지지 스트러트(supporting struts)와 상보형 마스크(complementary masks)의 사용 또는 차분 산란 레티클(differential scattering reticle)을 사용하므로서 처리될 수 있다.
제4a 및 4b도에는 개선된 체커보드 방식(improved checkerboard system)이 도시되어 있으며, 밋금친 영역은 투명한 영역(transparent areas)(418)이며, 동시에 고체 또는 차단 영역(solid or blocking areas)(416)은 제4a도에서 빗금치지 않은 영역으로 도시된다. 예로서, 라인(410,420)은 본 기술분야에 있어 최소폭(minimum width)인 것으로 가정된다. 체커브드 패턴의 개구부는 의도적으로 실험량(예시적으로 폭의 1/3)만큼 지나치게 큰 크기로 제조되었으며, 이것은 이들 체커보드 영역을 인쇄시키는 결과를 초래할 것이다(리소그래픽 시스템용 최소 선폭 이하의 도형부는 특히 노출이 광학적일 때 레티클의 상 보다 작게 인쇄될 수 있다). 따라서, 정렬이 정확할 때, 다수의 툴(tool) 및 프로세스 파라미터에 따라, 약간의 이중 노출(double exposure)이 있게 될 중첩 영역(overlap area)이 존재하지만, 이들 중첩 영역은 작기 때문에 약간의 오정렬은 허용될 수 있다. 중첩 영역은 표시의 명확성을 위해 오직 제4b도에서 빗금쳐진 영역이다.
제5a도를 참조하면, 서브필드 경계(subfield boundary)에서 접속되도록 의도된 한쌍의 라인(412,412′)이 도시되어 있다. 이들 라인은 명확성을 위해 본 도면에서 변위된 것으로 도시되어 있다. (412,413′)은 레티클의 서브필드내에 설계되는 공칭 중첩부(nominal overlap)를 나타낸다. 공칭 정렬 오차가 20nm인 경우, 서브필드는 라인 접속시 간극(gaps)이 존재하지 않도록 하기 위해 거리(413)(예시적으로 100nm)만큼 중첩되어야 한다. 공칭 중첩부의 폭을 갖는 상보적으로 패턴화된 영역(complementary patterned areas)은 서브필드 경계에서 라인의 단부(ends)에 형성된다. 이러한 특정 실시예에 있어서, 패턴은 비대칭이다. 제5b도에서 주목해야 할 것은 라인이 덩확히 정렬될 때, 단일 노출부를 갖는 사각형 영역과 교변하는 이중 노출부를 갖는(빗금으로 도시된)격자 라인(grid of lines)이 존재한다는 것이다. 이러한 정렬은 과도한 노출로 인한 패텬의 블루밍이 전체 중첩 영역이 이중 노출부를 갖는 경우에 존재할 패턴의 블루밍 보다 훨신 감소되는 장점을 갖는다. 제5C도를 참조하면, 라인(412,412′)의 축을 따라 종방향 변위(longitudinal displacement)가 존재하는 한 실시예가 도시 되어 있다. 제 5C도로부터 실질적인 중첩부는 여전히 단순한 테커보드 패턴이 사용되는 경우에 존재할 중첩부 보다 크다는 것을 알 수 있다.
종래 기술의 스텐슬 레티클(stencil reticle)에 있어서, 빔은 개구부(open aperture)를 통과하여 “불투명한”부분에 의해 완전히 흡수된다. 레티클이 매우 두껍지 않다면, 전자의 산란으로 특징지어지는 광범위한 스트래글링(extensivestraggling)으로 인해 약간의 전자가 공칭 두께(nominal thickness)를 통과하게 될 것이다. 완전한 흡수는 매우 두꺼운 레티클을 사용함으로써 보장될 수도 있지만, 이러한 두꺼운 레티클은 개구부의 벽상에서 전자의 산란을 유발하고 또한 보다 큰 질량을 지지하기에는 곤란한 점을 가지고 있다. 산란 레티클(scattering reticles)에 있어서, 고-Z 두꺼운 영역(high-Z thick area)내에서 산란된 전자와 저-Z 얇은 영역(low-Zthin area) 내에서의 산란된 전자를 구별함으로써 콘트라스트가 제공된다. 이러한 얇은 영역은 강도를 위한 최소한의 두께를 가지므로 전자의 산란이 항상 크게 발생한다. 따라서, 종래의 산란 레티클은 스텐슬 레티클과 비교할 때 낮은 콘트라스트로 인해 곤란을 겪는다. 스텐슬 레티클 및 산란 레티클은 레티클 설계의 두 극단(two extremes)을 대표한다. 스텐슬 레티클은 레티클상의 열 부하(heat load)와 관련된 문제로 인해 곤란을 겪는다. 산란 레티클은 레티클의 (때때로 본 명세서에서 “통과”영역으로 지칭되는)“통과”영역에 있어서 조차 제어 개구부(control aperture)에서의 상당한 전류 손실로 인해 곤란을 겪고, 또한 레티클의 고-Z 영역에 상당한 에너지가 축적됨으로 인한 열 문제를 갖게 될 것이다. 본 발명은 또한 계류중인 미국 특허 출원제 08/173,304호의 원리에 따라 구성된 레티클과 함께 사용될 수 있으며, 소정의 두께를 갖는 얇은 층의 개구부에 위해 패턴이 형성됨으로써 100KeV 전자의 상당수(예를 들어, 90%)는 콘트라스트 개구부(contrast aperture)에 의해 차단되기에 충분한 먼곳까지 산란된다. Si의 경우, 이 두께는 대략 0.05μm이다.
특허청구범위에 있어서 편의상,“방해(hindering)”란 용어 및 방해에 대한 용어의 변화는 (전자(electrons),이온(ions) 또는 광자(photon)의)방사를 흡수하는 것 뿐만 아니라 방사를 산란(탄성 산란과 비탄성 산란)시키는 것을 포괄하는 범용용어로서 사용될 것이다. “방사에 대한 저항값(resistance to radiation)이란”용어는 두께 및 원자 번호를 포괄하는 범용 용어로서 사용될 것이다. 당업자에 주지된 바와 같이, 산란은 물질이 두꺼워지고 낮은 원자 번호를 갖는 물질이 보다 높은 원자 번호를 갖는 물질로 대체됨에 따라 증가한다.
제6도에는 본 발명에 따라 구성되는 샘플 레티클(sample reticle)의 단면도가 도시된다. 층(610)은 레티클의 주된 재료로서, 예를 들어 실리콘으로 이루어져 있다. 본 발명은 모든 형태의 레티클을 대상으로 하므로 층(610)의 두께는 레티클이 흡수 원리로 동작하는지 혹은 차분 산란 원리(differential scattering principle)로 동작하는지에 따라 달라진다. 스트러트(620,622)는 도시된 서브필드를 지지한다. 이들 스트러트는 화살표(620)로 표시된 공칭 거리(nominal distance)만큼 분리된다. 서브필드의 이용가능한 공칭 치수는 화살표(604)로 표시되어 있고 본 실예에서는 1mm이다. 스트러트(620)는 약 0.2mm의 공칭 폭(nominal width) 및 본래의 웨이퍼의 두께(약 0.5mm)를 가진다. 이들은 종래의 에칭 기법(etching techniques),예를 들어, 선택적인 후방 에칭(preferential backside etch)에 의해 제조될 수 있다. 본 명세서에서 단일로 접속된 영역의 공통 위치 (common sitration)로 표시된 개구부(618)는 층(610)의 개구부이다. 보다 복잡한 기하학적 구조도 종래의 기법에 의해 다루어질 수 있다.
[레티클 사전 왜곡]
시스템의 편향 왜곡을 보상하기 위해, 레키클의 패턴은 시스템 왜곡이 알려지고 불변인 경우에 제공된 코스의 반대 방향으로 사전 왜곡된 채로 놓여질 수 있다. 예를 들어, 광학 시스템의 잔류 배럴 왜곡(residual barel distortion)의 경우, 레티클은 서부필드 마다 변화하는 적절한 양의 핀쿠션(pin-cushion)헌상으로 형성될 것이다. 그러나, 대칭 또는 다항식 차수(polynominal order)와 관련한 허용가능한 왜곡에 대해서는 엄격한 제약이 가해지지 않을 것이다. 따라서, 서브필드내의 비선형 왜곡 까지도 다루어질 수 있다. 빔 조사(beam irradiation)하에서 마스크의 반복적인 열 왜곡(repetive thermal distortion)은 보정 될 수 있을 뿐만 아니라 전역적인 열 왜곡(global thermal distortion)에 대한 요구사항을 감소시킬 수 있다.
본 발명은 전자빔 시스템(electron beam system)에 대해 예시되었지만, 본발명은 광자,X선 또는 이온빔 시스템과 함께 사용될 수도 있다. 예를 들어,레티클은 이원적일 필요는 없으며, 전체 및 부분 노출의 조합이 빔을 패턴화하기위해 사용될 수 있다. 이들 레티클은 투명(투과)영역, 불투명(비투과)영역 및 부분 투과 영역을 포함하고 있으므로 경계에서 중첩부의 도형에 의해 요구되는 부분 선량(dose)(예를 들어,1/2의 선량)을 얻을 수 있다. 예를들어, 제3도의 실시예는 (예를 들어, 방사(radiation)의 절반을 투과시키는)부분 투과 물질(partially transnissive materials)의 균일 영역(uniform area)에 의해 대체된 체커보드 영역과 함께 사용될 수 있다. 마스크 제조 프로세스(mask making)process)는 보다 복잡할 것이지만, 스티칭이 개선되는 잇점이 있다. “방사 변조패턴(rakiation modulation pattern)”이란 용어는 이원적 및 비이원적 레티클 모두를 포함할 뿐만 아니라 입사 방사(incident radiation)를 흡수함으로써 빔은 패턴화하는 레티클과 입사 방사를 산란시킴으로써 빔을 패턴화하는 레티클을 포함하는 총괄적인 기술로서 사용된다.
당업자는 본 명세서에서 예시된 실시예와는 다른 본 발명의 다른 실시예를 생각해낼 수 있으며 첨부되는 특허청구범위의 범주는 예시된 실시예에 국한되지 않음을 이해해야 한다.

Claims (5)

  1. 기준 두께를 가지며 레티클 패턴을 포함하는 기저층과, 자신의 제1측면상에서 상기 기저층에 접속되어, 상기 기저층을 한 세트의 비인접 서브필드로 분리하는 한 세트의 보강 스트러트를 구비하는 하전 입자 방사 입사빔을 패턴화가기 위한 레티클에 있어서, 상기 레티클 패턴은 상기 기저층내의 한 세트의 엘리먼트에 의해 전사되고, 각각의 서브필드는 중첩 림 부분을 갖는 경계에 의해 둘러싸이며, 경계의 중첩 림 부분내에 속하는 상기 한 세트의 비인접 서브필드중 상기 엘리먼트는 방사 방해 영역과, 상기 엘리먼트가 정확히 정렬될 때 원하는 노출을 제공하는 비방해 방사 통과를 허용가능케하는 개구부를 포함한 방사 변조 패턴에 따라 패턴화되며, 상기 한 세트의 비인접 서브필드중 제1서브세트내의 상기 방사 변조 패턴은 한 세트의 교번하는 방사 방해 영역과 한 세트의 개구부를 가지되, 상기 방사 방해 영역은 상기 한 세트의 개구부의 영역보다 상당히 크며, 상기 한 세트의 비인접 서브필드중 제2서브세트내의 중첩 림 부분내의 상기 엘리먼트는 한 세트의 교번하는 방사 방해 영역과 한 세트의 개구부로 이루어지는 상보적 방사 변조 패텬을 가지되, 상기 방사 방해 영역은 상기 한 세트의 개구부의 영역보다 상당히 크며, 상기 상보적 방사 변조 패턴내의 상기 방사 방해 영역은, 상기 방사 변조 패턴으로부터의 상기 한 세트의 개구부의 상과 상기 상보적 방사 변조 패턴으로부터의 상기 방사 방해 영역의 상이 정렬될 경우, 상기 한 세트의 개구부의 상과 상기 방사 방해 변조 패턴의 상이 정렬되도록 배치되어 원하는 패턴을 형성시키는 것을 특징으로 하는 하전 입자 방사 입사빔을 패턴화하기 위한 레티클.
  2. 방사 입사빔을 패턴화하기 위한 레티클로서, 기준 두께를 가지되, 한 세트의 서브필드를 갖는 레티클 패턴을 포함한 기저층을 구비하는 레티클에 있어서,상기 레티클 패턴은 상기 지저층내의 한 세트의 엘리먼트에 의해 전사되고, 각각의 서브필드는 중첩 림 부분을 갖는 경계에 의해 둘러싸이며, 서브필드의 중첨 림 부분내에 속하는 상기 엘리면트는 방사 방해 영역과, 상기 엘리먼트가 정확히 정렬될 때 원하는 노출을 제공하는 비방해 방사 통과를 허용가능케하는 개부구를 포함한 방사 변조 패턴에 따라 패턴화되며, 상기 한 세트의 비인접 서브필드중 제1서브세트내의 상기 방사 변조 패턴은 한 세트의 교번하는 방사 방해 영역과 한 세트의 개구부를 가지되, 상기 방사 방해 영역은 상기 한 세트의 개구부의 영역보다 상당히 크며, 상기 한 세트의 비인접 서브필드중 제2세브세트재의 중첩 림 부분내의상기 엘리먼트는 한 세트의 교번하는 방사 방해 영역과 한 세트의 개구부로 이루어지는 상보적 방사 변조 패턴을 가지되, 상기 방사 방해 영역은 상기 한 세트의 개구부의 영역보다 상당히 크며, 상기 상보적 방사 변조 패턴내의 상기 방사 방해 영역은, 상기 방사 변조 패턴으로부터의 상기 한 세트의 개구부의 상과 상기 상보적, 방사 변조 패턴으로부터의 상기 방사 방해 영역의 상이 정렬될 경우, 상기 한세트의 개구부의 상과 상기 방사 방해 변조 패턴의 상이 정렬되도록 배치되어 원하는 패턴을 형성시키는 것을 특징으로 하는 방사 입사빔을 패턴화하기 위한 레티클.
  3. 기준 두께를 가지며 레티클 패턴을 포함하는 기저층과, 자신의 제1측면상에서 상기 기저층에 접속되어, 상기 기저층을 한 세트의 비인접 서브필드로 분리하는 한 세트의 보강 스트러트를 구비하는 방사 입사빔을 패턴화하기 위한 레티클에 있어서, 상기 레티클 패턴은 상기 기저층내의 한 세트의 엘리먼트에 의해 전사되고, 각각의 서브필드는 중첩 림 부분을 갖는 경계에 의해 둘러싸이며, 경계의 중첩 림 부분내에 속하는 상기 한 세트의 비인접 서브필드중 상기 엘리먼트는 방사에 대한 제1의 저항값을 갖는 방사 방해 영역과, 상기 엘리먼트가 정확히 정렬될 때 원하는 노출을 제공하는, 적은 방해로 방사 통과를 허용가능케 하는 한 세트의 통과 영역을 포함한 방사 변조 패턴에 따라 패턴화되며, 상기 한 세트의 비인접 서브필드중 제1서브세트내의 상기 방사 변조 패턴은 한 세트의 교번하는 방사 방해 영역과 한 세트의 통과 영역을 가지되, 상기 방사 방해 영역은 상기 한 세트의 통과 영역보다 상당히 크며, 상기 한 세트의 비인접 서브필드중 제2서브세트내의 중첩 림 부분내의 상기 엘리먼트는 한 세트의 교번하는 방사 방해 영역과 한 세트의 통과 영역으로 이루어지는 상보적 방사 변조 패턴을 가지되, 상기 방사 방해 영역은 상기 한 세트의 통과 영역보다 상당히 크며, 상기 상보적 방사 변조 패턴내의 상기 방사 방해 영역은, 상기 방사 변조 패턴으로부터의 상기 한 세트의 통과 영역의 상과 상기 상보적 방사 변조 패턴으로부터의 상기 방사 방해 영역의 상이 정렬될 경우, 상기 한 세트의 통과 영역의 상과 상기 방사 방해 변조 패턴의 상이 정렬되도록 배치되어 원하는 패턴을 형성시키는 것을 특징으로 하는 방사 입사빔을 패턴화하기 위한 레티클.
  4. 방사 입사빔을 패턴화하기 위한 레티클로서, 기준 두께를 가지며, 한 세트의 비인접 서브필드를 갖는 레티클 패턴을 포함한 기저층을 구비하는 레티클에 있어서, 상기 레티클 패턴은 상기 기저층내의 한 세트의 엘리먼트에 의해 전사되고, 각각의 서브필드는 중첩 림 부분을 갖는 경계에 의해 둘러싸이며, 서브필드의 중첩 림 부분내에 속하는 상기 엘리먼트는, 상기 엘리먼트가 정확히 정렬될 때, 원하는 노출을 제공하는 비방해 방사 통과를 허용가능케하는 방사 변조 패턴에 따라 패턴화되며, 상기 한 세트의 비인접 서브필드중 제1서브세트내의 상기방사 변조 패턴은 한 세트의 교번하는 방사 방해 영역과 비방해 방사 통과를 허용가능케하는 한 세트의 개구부를 가지되, 상기 방사 방해 영역은 상기 한 세트의 개구부의 영역보다 상당히 크며, 상기 한 세트의 비인접 서브필드중 제2서브필드내의 중첩 부분내의 상기 엘리먼트는 한 세트의 교번하는 방사 방해 영역과 한 세트의 개구부로 이루어지는 상보적 방사 변조 패턴을 가지되, 상기 방사 방해 영역은 상기 한 세트의 개구부의 영역보다 상당히 크며, 상기 상보적 방사 변조 패턴내의 상기 방사 방해 영역은, 상기 방사 변조 패턴으로부터의 상기 한 세트의 개구부의 상과 상기 상보적 방사 변조 패턴으로부터의 상기 방사 방해 영역의 상이 정렬될 경우, 상기 한 세트의 개구부의 상과 상기 방사 방해 변조 패턴의 상이 정렬되도록 배치되어 원하는 패턴을 형성시키는 것을 특징으로 하는 방사 입사빔을 패턴화하기 위한 레티클.
  5. 방사 입사빔을 패턴하기 위한 레티클로서, 기준 두께를 가지되, 한 세트의 비인접 서브필드를 갖는 레티클 패턴을 포함한 기저층을 구비하는 레티클에 있어서, 상기 레티클 패턴을 상기 기저층내의 한 세트의 엘리먼트에 의해 전사되고, 각각의 서브필드는 중첩 림 부분을 갖는 경계에 의해 둘러싸이며, 서브필드의 중첩 림 부분내에 속하는 상기 엘리먼트는 방사에 대한 제1의 저항값을 갖는 방사 방해 영역과, 상기 엘리먼트가 정확히 정렬될 때 원하는 노출을 제공하는, 적은 방해로 방사 통과를 허용가능케하는 한 세트의 통과 영역을 포함한 방사 변조 패턴에 따라 패턴화되며, 상기 한 세트의 비인접 서브필드중 제1서브세트내의 상기 방사변조 패턴은 한 세트의 교번하는 방사 방해 영역과 한 세트의 통과 영역을 가지되, 상기 방사 방해 영역은 상기 한 세트의 통과 영역보다 상당히 크며, 상기 한 세트의 비인접 서브필드중 제2서브세트내의 중첩 림 부분내의 상기 엘리먼트는 한 세트의 교번하는 방사 방해 영역과 한 세트의 통과 영역으로 이루어지는 상보적 방사 변조 패턴을 가지되, 상기 방사 방해 영역은 상기 한 세트의 통과 영역보다 상당히 크며, 상기 상보적 방사 변조 패턴내의 상기 방사 방해 영역은, 상기 방사 변조 패턴으로부터의 상기 한 세트의 통과 영역의 상과 상기 상보적 방사 변조 패턴으로부터의 상기 방사 방해 영역의 상이 정렬될 경우, 상기 한 세트의 통과 영역의 상과 상기 방사 방해 변조 패턴의 상이 정렬되도록 배치되어 원하는 패턴을 형성시키는 것을 특징으로 하는 방사 입사빔을 패턴화하기 위한 레티클.
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