KR100377206B1 - 패턴형성방법및이방법을이용한반도체디바이스제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 반도체 디바이스를 제작할때에 그 마스크 패턴이 미세한 것이라도 양호하게 안정한 레지스트 패턴이 형성될 수 있도록 초점심도를 확대하는 방법을 결정하고, 이것에 의해 양호한 레지스트 패터닝을 가능하게 한 반도체 디바이스 제작방법을 제공하는 것이다.
그 구성은 광원으로부터의 빛을 복수의 렌즈의 집합체인 곤충의 눈렌즈(37)를 통하여 위상 시프트 마스크(39)에 대고 위상 시프트 마스트(39)의 패턴을 기판상에 전사하고, 기판상에 패턴을 형성하는 방법에 있어서, 곤충의 눈렌즈(37)의 중앙부에 입사하는 빛의 광량을 곤충의 눈렌즈(37)의 주변부에 입사하는 광의 광량에 대하여 2∼90% 바람직하기는 10∼90% 더욱 바람직하기는 20∼80%, 또는 20∼60% 낮춘다.

Description

패턴형성방법 및 이 방법을 이용한 반도체 디바이스 제조방법
본 발명은 패턴형성방법 및 이 방법을 이용한 반도체 디바이스 제조방법에 관계되고 더욱 상세하게는 위상 시프트 마스크를 이용하여도 2차피크의 문제가 없고, 양호한 패턴을 형성할 수 있는 노광방법에 관한 것이다.
현재 반도체 집적회로의 연구개발에 있어서, 서브 하프 미크론 영역의 디자인룰의 디바이스가 연구개발되고 있다. 이들 디바이스 개발에 있어서는 포토리소그래피 기술이 필수이다. 이 포토리소그래피 기술에 사용되고 있는 노광장치, 소취 축소 투영 장치의 해상성능이 반도체 디바이스의 연구 개발의 성부 및 양산의 가부를 좌우하고 있다고 하여도 과언은 아니다.
종래 축소 투영 노광장치의 해상성능은 이하의 레이레의 식
[수1]
단, R: 해상도 λ: 노광파장
NA: 개구수 K1: 프로세스 계수
에 의거하여, 축소투영렌즈의 개구수(NA)를 크게하고, 혹은 노광파장을 짧게함으로써 향상되어오고 있다. 그렇지만 반도체 디바이스제작에 있어서는 반도체 디바이스의 토포그래피, 웨이퍼 플랫니스(flatness)등에 기인한 단차가 존재하고 있으므로 해상성능과 동시에 초점심도의 확보도 중요한 파라미터이다. 반도체 디바이스 제작시의 포토리소그래피 공정에 있어서의 레지스트 패턴의 치수정밀도는 일반적으로 ±5%이다. 실디바이스에 있어서는 제1도에 나타내는 바와같이 반도체기판(s)의 면에는 필히 요철이 존재한다. 예를들면 폴리Si등의 볼록부(In)가존재한다. 그 결과 동일초점면에서 레지스트(PR)의 패턴이 형성되지는 않는다. 그때문에 레지스트(PR)의 패턴의 치수가 단차의 상부와 하부에서 달라진다. 당연히 이것은 동일파장, 동일 개구수의 스테퍼를 이용한 경우, 패턴이 가늘면 가늘수록 현저화한다. 이 경향은 어떤종류의 레지스트에 대해서도 공통으로 보여지는 경향이다.
초점심도는 노광파장에 일차로 비례하고 개구수(NA)의 자승에 반비례하여 작게된다. 양산단계에 있어서 초점심도는 1.54㎛정도가 필요하다. 그때문에 필요하게 되는 해상성능 및 초점심도의 쌍방을 만족하기에는 한계가 있다.
제 2도 (A), (B)에 최선단의 노광방법인 KrF엑시머 레이저 리소그래피에 있어서의 초점심도(D.O.F)의 해상성능을 파라미터로 하였을때의 개구수(NA) 의 존성을 나타내었다. 도면에서도 이해되는 바와같이 필요로 되는 초점심도 1.5㎛를 충족시킨 위에서 얻어지는 최고의 해상력은 약0.35㎛정도이다. 따라서 0.35㎛이하의 선폭을 1.5㎛이상의 초점심도를 가지고 해상하는 것은 극히 곤란하다. 초점심도의 확대를 도모하는 어떠한 기술이 필요하다.
이와같은 요구에 답하기 위해 최근 하프톤형 위상시프트법이 제안되고 있다. 동 노광법은 접촉홀과 같은 고립패턴의 해상도, 초점심도를 향상시키기에 지극히 유력한 방법이다. 하프톤 위상시프트법은 제 3도에 나타내는 바와같이 노광용 빛에 대한 투과율이 수%~20% 정도이하의 즉, 약간의 노광용 빛을 투과시키도록 반투명한 Cr, SixNy, SiOxNy, MoxSiy막등을 어두운부(1)에 상당하는 하프톤막(2)으로서 이용하고 밝은부(3)에서는 이막(2)및 투명기반의 쌍방(오목부(5)가 형성되는) 혹은 이막(2)만을 에칭하여 마스크로서 기능시키고 있다. 그때 밝은부(3)와 반투명막에 의해 형성되는 어두운부(1)와의 위상차를 180° 로 설정함으로써 제 4도(B)에 나타내는 바와같이 고립패턴(예를들면 0.6λ/NA의 홀패턴)에 있어서의 광강도 분포의 구배를 급하게 할 수 있다. 또, 제 4도 (A)는 종래의 크롬마스크를 이용한 고립패턴에 있어서의 광강도 분포이다.
이 위상 시프트 마스크의 설계에 있어서, 하프톤막(2)의 투과율이 중요한 요소이다. 즉, 고립패턴에 있어서의 광강도 분포의 구배를 보다 급하게 하기 위해서는 이 하프톤막(2)의 투과율을 올리면 좋다. 그렇지만 투과율을 올림으로써 하프톤막(2)에 의한 차광효과가 얇어지고, 레지스트가 전면적으로 노광된다.
또, 통상 패턴형성시에는 광강도 분포에 있어서 소망하는 패턴위치의 양측에 차광위치에도 불구하고 제 5도(A)에 나타내는 바와같이 근접효과에 의해 사이드로브로 불리우는 2차피크가 발생하고 있다. 이 2차피크는 하프톤 투과율을 올림으로써 강조되고, 제 5도 (B)에 나타내는 바와같이 예를들면 홀패턴(6)의 설계치수를 W로 하여 서로 이웃하는 패턴간의 거리가 3W이상 떨어져 있는 소위 완전고립의 접촉홀에 있어서도, 주변부가 "도려낸" 형태(부호(8)부분)로 된다. 제 5도 (B)에 나타내는 형태에서는 에칭공정에 있어서 접촉지름이 확대되는 것이 염려된다.
또한 하프톤 위상 시프트 마스크법을 패턴밀도가 높은, 소위 반복패턴부에 응용코저하면 2차피크는 패턴밀도가 높은 소위 반복패턴부에 있어서 서로 이웃하는 패턴간끼리의 간섭, 즉 상호 근접효과에 의해 강조되고, 보다 현저하게 된다.
따라서 하프톤 위상시프트 마스크법을 이용하여 디바이스패턴을 형성코저 하면, 패턴간의 거리를 충분하게 배려하여 설계 및 CAD공정을 행하지 않으면 아니되고, 설계 및 CAD공정에 다대한 부하를 거는 것이되어 실용화를 방해하고 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 현재 각 방면에서 근접효과를 현저화 시키지 않고, 또 마스크의 설계에 부하를 걸지 않고 초점심도를 확대하기 위한 검토가 정리적으로 행하여지고 있다. 그렇지만 상기 문제점을 가지지 않고 초점심도를 확대하기 위한 효과적인 노광방법은 아직 발견되고 있지 않다. 따라서 근접효과를 현저화 시키지 않고 또 마스크의 설계에 부하를 걸지 않고 초점심도를 확대하기 위한 노광기술을 조급히 확립하는 것이 필요불가결이다.
현재 디바이스 작성에 있어서 실용적인 초점심도가 얻어지지 않는 경우, 다충레지스트법 혹은 전자빔 조광법등을 이용하여 패턴형성을 행하고 있다. 그렇지만 충분히 만족하는 효과가 얻어지고 있지 않다. 따라서 근접효과를 현저화시키지 않고, 또 마스크의 설계에 부하를 걸지않고, 그리고 상기에 기술한 이외의 방법으로 결상특성에 영향을 주지 않고 초점심도를 확대하기 위한 노광기술을 조급히 확립하는 것이 필요불가결이다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이룬것으로, 반도체 디바이스등을 제작할 때에 그 마스크패턴이 미세한 것이라도 양호하게 안정한 레지스트 패턴이 형성될 수 있도록 초점심도를 확대하는 방법을 결정하고, 이것에 의해 양호한 레지스트 패터닝을 가능하게 한 패턴의 작성방법 및 반도제 디바이스 제작방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 반도체 디바이스를 제작할때에 그 마스크 패턴이 미세한 것이라도임의의 패턴밀도를 가지는 하프톤위상 시프트 마스크를 이용하여 결상특성에 영향을 주지않고 초점심도를 확대하는 방법으로써, 이것에 의해 상기 목적을 달성하는 것이다. 이것은 노광장치의 광학계를 해석함으로써 이해된다.
즉, 본 발명자는 본 발명자에 의한 다음의 지식에 의해 얻어진 것이다.
임의의 패턴밀도를 가지는 하프톤위상 시프트 마스크를 이용하여 결상특성에 영향을 주지 않고, 초점심도의 확대를 이하의 수단을 이용하여 행하였다.
(1) 설계 및 CAD공정에 다대한 부하를 걸지않고 임의의 패턴밀도를 가지는 설계패턴에 대하여 하프톤위상 시프트 마스크법을 이용하는 것을 가능하게 하기 위해서는 패턴밀도가 높은, 소위 반복패턴부에 응용할 수 있으면 좋다. 패턴밀도가 높은, 소위 반복패턴부에 서로 이웃하는 패턴간끼리의 간섭에 의해 패턴이 형성되어 있는고로, 상호 근접효과에 의한 광강도 분포에 있어서의 2차피크를 저감할 수 있으면 좋다.
(2) 광강도 분포는 노광장치의 유효광원에 있어서의 광강도 분포에 의존한다. 즉, 노광장치 소위 스테퍼의 투영광학계는 제 6도에 나타내는 바와같이 전계통의 조리개(10)는 제 1군, 제 2군의 초점면에 배치되어 있고, 양 텔레센트릭(telecentric)한 결상계이고, 또 전계통으로서 어포칼(afocal)한 계통이다. 즉, 마스크면(12)과 눈동자면(조리개(10)와 대략 같다) 눈동자면과 웨이퍼면(14)은 푸리에 변환의 관계이다, 또, 마스크를 조명하는 조명광학계로부터의 빛은 모두 평면파로 전개함으로써 표시된다. 어포칼한 특성때문에 하나하나의 평면파는 2차 광원(16)인 곤충의 눈렌즈의 발광점 하나하나에 대응하고 있다.
(3) (2)에 나타낸 특징에 의해 마스크면, 눈동자면, 웨이퍼면의 각각의 좌표계를 (x, y)(ξ, n)(α, β)로 하고, 1군, 2군의 초점거리를 f1, f2로 한다. 또, 마스크의 투과함수를 O(x,y)로 하면, 눈동자면상에서의 진폭분포 f(ξ, η, θ1, θ2)는 이하의 수식으로 표시된다.
[수2]
단, θ1, θ2는 마스크에 입사하는 평면파의 x,y방향의 입사각으로 한다.
웨이퍼면상에서의 진폭분포를 g(α, β, θ1, θ2) 눈동자 함수를 p(ξ, η)으로 하면 이하의 수식이 성립된다.
[수3]
θ1, θ2에서 입사한 평면파의 웨이퍼면상에서의 강도분포 I(α, β, θ1,θ2)는 이하의 수식으로 표시된다.
[수4]
그러므로 전체의 강도분포 I(α, β)는 각 평면파가 겹쳐서 합치게 되므로, 겹치는 함수를 ω(θ1, θ2)로 하면 이하의 수식이 성립된다.
[수5]
여기서 "마스크는 y축에 평행한 등간격의 격자패턴"으로 하면, 마스크의 투과함수O(x, y)는 마스크 주변수를 (ω)로서 다음의 식으로 표시된다.
[수6]
따라서 눈동자면상에서의 진폭분포 f(ξ, η, θ1, θ2) 는 이하의 수식으로 표시된다.
[수7]
눈동자면에서의 파면수차를 ω(ξ, η)로 하면, 웨이퍼면상에서의 진폭분포 g(α, β, θ1, θ2) 는 이하의 수식으로 표시된다.
[수8]
여기서 상기 식(7)에서 명백하게 되는 바와같이 눈동자면에서의 물체의 스텍트럼 분포는 δ함수의 합계이다. 따라서 n번째의 회절광이 눈동자에 들어가는지 들어가지 않는지의 판정은 명확하다. 그래서 식(8)에서 회절광의 게라레의 함수를 나타내는 Vignetting factor Pn을 이용하였다.
[수9]
이상에서 웨이퍼면상에서의 개개의 평면파의 강도분포 i(α, β, θ1, θ2)는 이하의 수식으로 표시된다.
[수10]
수차등을 무시한 이상 결상의 경우는 다음의 식이 성립된다.
[수11]
그러므로 개개의 평면파의 강도분포를 I(α, β, θ1, θ2)는 이하의 수식으로 표시된다.
[수12]
즉, 상기식을 곤충의 눈렌즈 각점의 강도비에 따른 겹쳐 붙임을 하여 겹쳐합침으로써 웨이퍼면상에서의 전체의 광강도분포 I(α, β)가 구하여진다.
(4) 상기 수식(11)이 이상결상을 행할때의 기본식이다. 이하 실제로 상기 수식(11)을 해석하여 본다. 엄밀한 해석을 얻기에는 회절광의 모든 차수를 겹쳐 합칠필요가 있으나, 사실상 0차와 ±1차 빛만을 착한하여도 문제가 되는 미세한 선폭에 있어서는 고차의 회절광을 눈동자에서 찍히지 않으므로 해석결과의 일반성은 잃지 않는다.
(5) 0차와 ±1차만의 빛을 고려하면, 제 7도에 나타내는 회절광의 게라레의 위치관계에서 식(12)에는 이하의 4개의 경우밖에 존재하지 않는다.
[수13]
[수14]
[수15]
[수16]
상기(I)의 케이스(수식(12))는 0차, ±1차 빛 전부가 거둬들여지는 케이스이고, 3광속간섭에 의해 결상한다. 상기(11)의 케이스(수식(13))는 0차와 ±1차빛의 한편이 거둬들여지는 케이스이고, 2광속간섭에 의해 결상한다. 상기 (III)의 케이스(상기 수식(14))는 0차빛만이 거둬들여지는 케이스이고 해상한계 이하의 즉 공간주파수가 높을때에 생긴다. 상기(IV)의 케이스(상기 수식(15))는 ±1차 빛의 한쪽만이 거둬들어지는 케이스이고, 광원이 극히 클때에 생긴다.
(6) 상기 수식(12)∼(15)의 각각을 상기 수식(4)에 대입하면, 전체의 강도 분포I(α, β)는 구하여진다. 그러나 상기식(12)∼(15)를 해석함으로써, 어떻게 하면 임의의 패턴밀도를 가지는 설계패턴에 대하여, 하프톤 위상 시프트 마스크법을 이용하는 것을 가능하게 하는지를 시사하고 있다. 즉, 수식(12)을 미분하면 cos항 sin항 각각이 0으로 되는 해석은 존재한다. 이것은 3광속 간섭에 의해 결상한 경우는 필히 2차 피크가 발생하는 것을 의미하고 있다. 또, 상기 수식(13)을 미분하여도 sin항이 0으로 되는 해석밖에 존재하지 않는다. 이것은 2광속 간섭에 의해 결상한 경우는 2차피크가 발생하지 않는 것을 시사하고 있다. 즉 통상의 스테퍼와 같이 곤충의 눈렌즈의 중심부 광강도가 강한 광원을 이용하였을때에는 3광속 간섭이 지배적으로 되어 2차피크가 발생하고, 소위 비스듬한 입사조명과 같은 곤충의 눈렌즈의 주변부 광강도가 강한 광원을 이용하였을때에는 2광속 간섭이 되어, 2차피크가 발생하지 않는 것을 시사하고 있다.
(7) 비스듬한 입사조명기술을 마스크면에 조명광을 경사방향에서 조사하고, 그 결과로서 제 8도 및 제 9도(B)에 나타내는 바와같이 0차 빛, 및 ±1차 빛의 어느것을 눈동자면에 입사시키고, 다른편의 1차 빛은 렌즈경, 통등에서 게라시켜, 그 광속간섭에서 패턴을 형성한다. 그 곁과 외관상 렌즈의 개구수(NA)를 작게할 수 있고, 초점심도의 향상에 다대한 효과를 갖는다. 그러나 한편으로 유효광원이 작게됨에 따라 근접효과의 증대, 조도의 저하, 조도 불균일의 증대, 노광마진의 저하, 텔레센의 영향을 강하게 받는 등의 문제점을 가지고 있다.
또, 제 8도중 부호(20)는 램프 또는 레이저를 나타내고, 부호(21)는 콜리메이터를 나타내고, 부호(22)는 곤충의 눈렌즈를 나타내고, 부호(23)는 콘덴서렌즈를 나타내고, 부호(24)는 레티클(마스크)를 나타낸다. 제 9도(A)는 3광속 간섭의 경우를 나타내고, 제 9도(B)는 2광속간섭의 경우를 나타낸다.
(8) 상기(6) 및 (7)의 사정을 감안하면, 하프톤 위상 시프트 마스크에 있어서의 문제점인 2차 피크가 발생하지 않는 정도로 비스듬한 입사성분을 강조하고, 또한 비스듬한 입사노광법이 가지는 문제점을 발생시키지 않도록 수직 입사성분을갖는, 곤충의 눈렌즈상의 광강도 분포가 바람직하다는 것을 알 수 있다.
(9) 상기 개념에 의거해서 모든 방향의 패턴에 있어서 반복패턴의 초점심도, 고립패턴의 초점심도, 2차피크의 발생, 근접효과의 정도, 조도, 조도불균일, 디스토션(distortion)변화 등을 고려하여, 곤충의 눈면상에서의 광량분포로서 제 10도 (A), (B)에 나타내는 형태가 적절하다는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시킨 것이다. 제 10도 (A)는 곤충의 눈렌즈에 입사하는 빛의 광량분포를 숫자로 나타낸 것이고, *부가광량의 피크부분을 나타내고, 0∼9의 숫자는 피크부분을 10으로한 경우의 광량의 비율을 나타내고, 중앙부에서 낮고, 주변부에서 높은 광량분포로 되어 있다. 또, 제 10도(B)는 제 10도 (A)에 나타내는 광량분포를 입체적으로 나타낸 것이다.
본 발명은 광리소그래피를 이용해서 반도체 디바이스의 마스크패턴을 레지스트에 전사하는 경우등에 알맞게 이용할 수 있다.
구체적으로는 본 발명에 관계되는 패턴의 형성방법을 광원으로부터의 빛을 복수의 렌즈의 집합체인 곤충의 눈렌즈를 통하여 위상시프트 마스크에 대고, 위상시프트 마스크의 패턴을 기판상에 전사하고 기판상에 패턴을 형성하는 방법에 있어서, 상기 곤충의 눈렌즈의 중앙부에 출사하는 빛의 광량을 곤충의 눈렌즈의 주변부에서 출사하는 빛의 광량의 피크치에 대해서 2~90% 낮게하는 것을 특징으로 한다.
광량이 저하하는 상기 곤충의 눈렌즈의 중앙부의 영역은, 예를들면 곤충의 눈렌즈의 외경의 20~40%의 영역이다.
상기 곤충의 눈렌즈의 주변부에서의 광량의 피크는 예를들면 곤충의 눈렌즈의 주변부의 회전대칭위치의 수점에 나타난다.
빔스플리터 및 프리즘렌즈를 이용함으로써, 상기 곤충의 눈렌즈의 중앙부에 입사하는 빛의 광량을 곤충의 눈렌즈의 주변부에 입사하는 빛의 광량의 피크치에 대하여 낮출수도 있다.
중앙부에 대하여 주변부에서 투과성이 높은 필터를 이용함으로써, 상기 곤충의 눈렌즈의 중앙부에 입사하는 빛의 광량을 곤충의 눈렌즈의 주변부에 입사하는 빛의 광량의 피크치에 대하여 낮출수도 있다.
곤충의 눈렌즈의 개개의 렌즈에 대응하는 개구부를 가지며, 중앙부에 대하여 주변부에서 당해 개구부의 지름이 큰 매카니칼 필터를 사용함으로써 상기 곤충의 눈렌즈의 중앙부에서 출사하는 빛의 광량을 곤충의 눈렌즈의 주변부에서 출사하는 빛의 광량의 피크치에 대하여 낮출 수도 있다.
프리즘과 이 프리즘에 대하여 광도축 방향에 접근 이반이동 가능하게 배치된 광학부품과를 이용함으로써 상기 곤충의 눈렌즈의 중앙부에 입사하는 빛의 광량을 곤충의 눈렌즈의 중앙부에 입사하는 빛의 광량을 곤충의 눈렌즈의 주변부에 입사하는 빛의 광량의 피크치에 대하여 낮출 수도 있다.
상기 곤충의 눈렌즈에 입사하는 빔을 2이상으로 분할하고, 분할된 2이상의 광속을 가동미러를 이용해서, 상기 곤충의 눈렌즈상에 조사하고, 상기 가동미러의 표면형태에 의존하는 곤충의 눈렌즈의 표면의 각점에 있어서의 스캔속도차를 이용하고, 상기 곤충의 눈렌즈의 중앙부에서 출사하는 빛의 광량을 곤충의 눈렌즈의 주변부에서 출사하는 빛의 광량의 피크치에 대하여 낮출수도 있다.
(실시예)
이하 본 발명의 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다. 단, 당연한 것이지만, 본 발명은 이하의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
이 실시예는 하프톤 위상시프트 마스크를 이용해서 반도체 디바이스 패턴을 안정하게 전사하기 위해 제 11도에 나타내는 노광장치의 곤충의 눈렌즈(37)의 입사면 위에서 제 10도(A), (B)에 나타내는 광량분포를 형성하여 초점 심도를 향상시킨 예이다. 또, 제 10도 (A), (B)는 조금이지만 4중극을 형성한 형태로 되어 있으나 윤대형태 및 다른 형태라도 상관은 없다. 본 실시예에 나타낸 결과는 KrF엑시머 레이저 스테퍼를 이용하여서 얻은 결과인바, 본 결과는 일반성이고 이용하는 파장에 의해서는 얻을 수 없는 것은 아니고 종래 이용된 g선 i선에도 그대로 적용할 수 있는 결과이다. 또, 장래적인 ArF엑시머 레이저나 그 다른 파장에 대해서도 적절하게 이용할 수 있다.
먼저, 노광장치의 전체구성에 대해서 설명한다.
제 11도에 나타내는 바와같이 이 노광장치는 레이저장치와 스테퍼장치로 이룬다. 레이저장치는 엑시머 제이저(30)와 도즈량 제어유닛(31)과 시프팅 유닛(33)과 발사광학계(34)로 구성된다.
스테퍼장치는 빔스플리터(35)와 프리즘유닛(36)과 곤충의 눈렌즈(37)와 마스킹 블레이드(38)와 레티클(39)과 프로젝션렌즈(40)로 구성된다. 엑시머 레이저(30)에서 발사된 노광용 빛은 상기 여러가지의 광학계를 통하여 곤충의 눈렌즈(37)에입사하고 곤충의 눈렌즈(37)가 2차 광원으로 되고, 그 노광용 빛은 마스크패턴이 형성된 레티클(39)을 통하여 웨이퍼(41)면상에 이르고, 레티클(39)의 패턴이 웨이퍼 면상에 전사된다.
곤충의 눈렌즈(37)는 복수(예를들면 100개)의 렌즈의 집합체이고 전체로서의 외경은 통상 5㎝~20㎝이다.
다음에 상기 곤충의 눈렌즈(37)에의 입사면에 있어서 제 10도에 나타내는 광량분포를 선정한 순서에 대해서 설명한다. 다음의(1)∼(3)의 순서를 행하였다.
(1) 종래의 스테퍼의 곤충의 눈면에서의 광량분포는 제 12도(c)에 나타내는 바와같이 중심부가 높고 주변부가 낮은 가우스 광량분포로 되어 있다. 이것은 제 12도(A)에 나타내는 바와같이 빔스플리터(35)에서 구분된 빛을 동일도면(B)에 나타내는 바와같이 프리즘에 의해 합성하기 때문이다.
제 12도(C)에 나타내는 광량분포로 되는 것에서, 거친 패턴에 유효한 조명빛이 강하고, 동시에 웨이퍼(41)면상에서 2차 피크를 발생시켜 미세한 패턴에 유효한 조명빛이 약하다고 하는 문제점이 있었다.
(2) 이점을 해결하기 위해 곤충의 눈렌즈의 중심부 광강도를 서서히 차광하여가고, 하프톤위상 시프트 마스크에 있어서의 문제점인 2차피크가 발생하지 않는 정도로 비스듬한 입사성분을 강조하였다.
(3) 이결과 곤충의 눈렌즈 상에 있어서 주변부에 존재하는 최대광 강도를 1로 하였을때, 중심부 강도가 0.9이하, 바람직하게는 0.8이하의 강도분포에 있어서 2차피크가 발생하지 않는 것을 발견하였다. 제 13도(A)는 통상의 크롬마스크로 이루는 레티클을 이용하고, 더구나 곤충의 눈렌즈 상에서의 광량분포가 가우스 분포인 경우의 고밀도 패턴에 있어서의 광강도 분포를 나타낸다. 제 13도 (B)는 통상의 크롬마스크로 이루는 레티클을 이용하고, 더구나 곤충의 눈렌즈 상에서의 광량분포가 제 10도 (A), (B)에 나타내는 분포인 경우의 고밀도 패턴에 있어서의 광강도분포를 나타낸다.
제 14도 (A)는 위상시프트 하프톤 마스크로 이루는 레티클을 이용하고, 더구나 곤충의 눈렌즈 상에서의 광량분포가 가우스 분포인 경우의 고밀도 패턴에 있어서의 광강도 분포를 나타낸다. 제 14도 (B)는 위상시프트 하프톤 마스크로 이루는 레티클을 이용하고, 더구나 곤충의 눈렌즈 상에서의 광량분포가 제 10도(A), (B)에 나타내는 분포인 경우의 고밀도 패턴에 있어서의 광강도 분포를 나타낸다.
제 13도 제 14도에 있어서 노광용 빛의 파장(λ)은 248nm이고 개구수(NA)는 0.45이고 σ는 0.7이고 선폭대 간격의 비가 1:1이고 0.35㎛의 해상도의 조건이고, 포커스(F)를 0.0, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0㎛로 변화시켰다.
제 13도 (B)및 제 14도 (B)에 나타내는 바와같이, 본 발명의 방법을 이용하면 2차피크가 저감된다. 제 10도 (A), (B)에 나타내는 결과는 약간이지만 4중극을 형성한 형태로 되어 있으나 윤대형태 및 다른 형태라도 지장은 없다.
어디까지나 곤충의 눈렌즈상에 있어서 주변부에 존재하는 최대광강도를 1로 하였을때 중심부 강도가 0.9이하 바람직하기는 0.8이하면 좋다.
(4) 이상 본 실시예를 이용함으로써 2차피크의 영향을 받지않고 하프톤 위상 시프트 마스크를 이용해서 또 마스크의 설계에 부하를 걸지않고 초점심도를 확대하기 위한 노광기술을 확립하였다.
(실시예 2)
본 실시예는 본 발명을 하프톤 위상 시프트 마스크를 이용한 KrF엑시머 리소그래피를 이용해서 반도체 디바이스 패턴을 안정하게 전사함에 있어서, 본 발명에 있어서의 소망의 곤충의 눈렌즈강의 광강도 분포를 형성한 예이다. 이하의 (1)∼(3)의 순서로 행하였다.
(1) 제 11도에 나타낸 KrF엑시머 레이저 스테퍼의 조명광학계내에 있어서, 레이저빔은 빔스플리터를 통하여 4개로 광속이 분할되어 있다. 그래서 이들 분할된 빔을 재차 중합시킬때에 있어서 빔의 여는 각, 빔간격을 조정함으로써 소망의 광량분포를 곤충의 눈면상에서 재현하였다.
(2) 즉 제 11도에 나타내는 빔스플리터(35)에 의해 제 15도(A)에 나타내는 바와같이 빔(42)을 분할하고 이들 빔을 제 11도에 나타내는 프리즘 유닛(36)을 이용하여 중합시킴으로써(제 15도 (B)참조)본 실시예에 있어서의 소망의 광량분포를 곤충의 눈렌즈면상에서 재현하였다.
제 15도 (A)에 있어서, 중합시키기 전의 각 빔(42)을 내측에 얼마만큼 시프트 시키느냐 혹은 각 빔의 짧은쪽 방향의 치수를 어느정도로 하느냐에서 중합시킨후의 광원형태가 결정한다. 제 15도 (B)에 있어서, 4모서리부(43)는 빛의 중합부이고, 광량의 피크부분이 되는 부분이고, 중앙부(44)에서는 각 빔의 얼룩내기에 의해 빛은 존재하나 광량은 낮다.
본 방법을 이용하여 빔을 중합하였을때에 얻어지는 곤충의 눈면상에서의 광량분포는 제 10도(A)(B)에 나타내는 결과와 동일이다.
(3) 이상에 의해 본 발명의 실시예에서는 2차피크가 발생하지 않는 정도로 비스듬한 입사성분을 강조한 광원형태를 확립하였다.
(실시예 3)
상기 실시예 2에 있어서, 2차피크가 발생하지 않는 정도로 비스듬한 입사성분을 강조한 광원형태를 형성할때. 곤충의 눈렌즈 상에 있어서의 중심부 광강도를 너무 작게 설정하면 2차피크는 발생하지 않는 것의 이미 기술한 비스듬한 입사노광법 고유의 문제점이 현저화된다. 본 실시예는 곤충의 눈렌즈상에 있어서의 중심부 광강도의 하한(2%)을 이하의 최적화에 의거해서 구한예이다.
(1) 곤충의 눈렌즈상에 있어서의 중심부 광강도를 변화시켰을때의 해상성능에 미치는 영향을 표1에 나타낸다.
[표1]
표 1은 0.35㎛선폭에서의 초점심도, 선폭균일성 조도, 조도불균일 디스토션 변화를 표시하고 있다. 표중 "전체"로 나타내고 있는 부분이 이들 모든 그룹에 있어서의 공통의 초점심도이다. 즉, "전체"로 나타내고 있는 초점심도의 값이 다양한 패턴형태, 패턴의 소밀성, 방향성이 포함되어 있는 실제의 반도체 디바이스를 제작할때에 중요한 초점심도이다.
또, 비교예 1에 곤충의 눈렌즈 면에서 가우스 분포의 광강도 분포를 가지는 종래 노광법을 나타내고, 비교예 2가 비스듬한 입사조명중 4점소명을 나타내고, 비교예 3이 윤대조명을 나타내고 있다.
그리고 실시예 A, B, C, D가 곤충의 눈렌즈상에 있어서의 중심부 광강도에 있어서, 비스듬한 입사성분을 서서히 강조하고, 또한 비스듬한 입사노광법이 가지는 문제점을 발생시키지 않도록 수직입사성분을 가지는 광강도 분포를 이용하였을때의 초점심도이다. 이들 실시예 A, B, C, D에서는 곤충의 눈렌즈의 입사면 상에서의 중심부의 광량을 주변부의 피크치에 대하여 각각 90%, 50%, 30%, 2%로한 이외는 동일조건이다.
전체의 초점심도는 종래 노광법(비교예 1)에 있어서는 0.42㎛이고, 비스듬한 입사조명(비교예 2)에 있어서는 1.02㎛, 윤대조명(비교예 3)에 있어서는 1.2㎛의 초점심도이다. 즉, 비스듬한 입사조명이나 윤대조명을 이용한 경우에 있어서는 5개 바차트의 중심부에 있어서의 초점심도의 향상효과는 현저한 것이나, 이미 설명한 문제점, 즉 근접효과등이 원인으로 되어 있는 모든 패턴을 포함한 초점심도는 그런 정도는 아니다.
한편, 곤충의 눈렌즈상에 있어서의 중심부 광강도에 있어서, 비스듬한 입사성분을 서서히 강조하고, 또한 비스듬한 입사노광법이 가지는 문제점을 발생시키지않도록 수직입사성분을 가지는 광강도 분포를 이용하였을(실시예 A∼D)때에 있어서는 5개 바차트의 중심선에 있어서의 초점심도의 향상효과에 있어서도 윤대조명(비교예 3)과 동등의 초점심도 향상 효과가 얻어지고 종래법(비교예 1)과 비교하여 2.5배이상 초점심도가 향상한다.
상기 실시예 A, B, C에 대해서 웨이퍼면상에서의 광강도 분포를 측정한 결과를 제 17도∼제 19도에 나타내고, 종래법(비교예 1)의 그것을 제 16도에 나타낸다. 제 17도∼제 19도에 나타내는 바와같이 제 16도에 나타내는 종래법과 비교하고, 본 실시예 A, B, C에서는 2차피크(P)를 저감할 수 있었다.
실제로 상기 비교예1 및 실시예 C에 있어서 반도체 웨이퍼의 표면에 패턴을 형성한 경우의 해상성능의 차를 제 20도 (A)(B)에 나타낸다. 제 20도(A)는 비교예1의 통상조명상태에서 하프톤 위상 시프트 마스크를 이용하고, 0.30㎛ 선폭의 선패턴을 실제로 형성한 경우의 웨이퍼의 단면도이다. 이용한 노광장치는 개구수(NA)0.45의 KrF 엑시머 레이저 스테퍼이다. 레지스트는 화학중폭형 포지레지스트를 이용하였다. 라인: 스페이스=1:1.5의 소밀비를 가지는 패턴에 착안하였다.
제 20도 (B)는 실시예C의 광량분포에서 곤충의 눈렌즈상에 조명하고, 그것을 2차광원으로서 하프톤 위상시프트 마스크를 이용하여 0.30㎛선폭의 선패턴을 실제로 형성한 경우의 웨이퍼의 단면도이다. 기타의 조건은 제 20도(A)의 경우와 동일이다.
종래법(비교예1)에 있어서는, 소망하는 패턴부(50)이외의 2차피크에 의한 패턴(52)이 해상하고 있다. 한편 본 실시예C에 의한 노광방법에서는 2차피크에 의한영향없이 적절하게 패펀(50)이 형성되어 있다. 또, ±0.6㎛에 포커스가 엇갈려도 양호한 패턴(50)이 형성되어 있다.
제 21도 (A)는 상기 비교예1의 통상 조명상태에서 하프톤 위상시프트 마스크를 이용하여 0.3㎛의 접촉홀을 실제로 형성한 경우의 반도체 웨이퍼의 정면도이다. 이용한 노광장치는 개구수(NA)0.45의 KrF엑시머 레이저 스테퍼이다. 레지스터는 화학증폭형 포지레지스트를 이용하였다, 소밀비 1:1의 패턴에 착안하였다.
제 21도 (B)는 실시예C의 광량분포에서 곤충의 눈렌즈상에 조명하고, 이것을 2차광원으로서 하프톤 위상 시프트 마스크를 이용하여 0.30㎛의 접촉홀을 실제로 형성한 경우의 웨이퍼의 평면도이다. 기타의 조건은 제 20도(A)의 경우와 동일이다.
종래법(비교예1)에 있어서는 소망하는 패턴부(50a) 이외에, 2차피크에 의한 패턴(52a)이 해상하고 있다. 한편 본 실시예C에 의한 노광방법에서는 2차피크에 의한 영향없이 적절하게 패턴(50a)이 형성되어 있다. 또, ±0.6㎛에 포커스가 엇갈려도 양호한 패턴(50a)이 형성되어 있다.
제 22도 (A),(B)는 0.30㎛ 선폭에서의 초점심도 향상효과를 나타내고 있다. 이용한 노광장치는 NA0.45의 KrF 엑시머 레이저 스테퍼이다. 레지스트는 화학증폭형 포지레지스트를 이용하였다. 라인: 스페이스=1:1, 3:1의 소밀비를 가지는 패턴에 착안하였다. 하프톤 위상시프트 마스크를 이용하지 않고, 또, 종래(비교예1)의 곤충의 눈렌즈강의 광강도 분포를 이용하였을 때에는 불과 0.98㎛ 정도의 초점심도 밖에 얻어지고 있지 않았다. 한편 본 실시예C에 의한 노광방법에 있어서는, 2배이상의 1.86㎛의 초점심도가 얻어지고 있었다. 또한 이미 기술하였는바, 종래의 곤충의 눈렌즈상의 광강도 분포와 하프톤위상 시프트 마스크를 조합시키면 2차피크에 의한 패턴이 해당하여 허용할 수 있는 결상이 되지 않는다.
본 실시예C에 의하면 2차 피크의 영향을 받지않고 하프톤위상 시프트 마스그를 이용하여 마스크의 설계에 부하를 걸지않고 초점심도를 확대할 수 있는 것이 확인되었다.
(2) 표 1에 나타내는 바와같이 조도(조명출력)는 비스듬한 입사조명(비교예2)법이나 윤대조명 (비교예3)법을 이용하면 종래법(비교예1)과 비교하여 실제로 3할 정도로 저하한다. 한편 본 실시예 A∼D에서는 조도(조명출력)는 약 1할 정도의 저하로 끝난다. 또, 조도 불균일(조명균일성)에 관해서도 비스듬한 입사법(비교예2)이나 윤대조명법(비교예3)을 이용하면 5% 정도 이상으로 열화하고, 레지스트의 감도를 고려하면 조도 불균일에 기인하는 센폭 불균일이 생긴다. 한편 본 발명의 실시예를 이용하였을때에 있어서는 조도 불균일은 종래법과 비교하여 같은 정도이고, 본 발명에 의한 악영향은 없다.
(3) 곤충의 눈렌즈상 주변부의 강도를 100으로 하였을때, 중심부 강도가 2%, 바람직하기는 20%이상의 강도분포에 있어서는 비스듬한 입사노광법이 가지는 문제점, 즉 유효광원이 작게되므로서 근접효과의 증대, 조명의 저하, 조도 불균일의 증대, 노광마진의 저하, 텔레센성의 영향을 강하게 받는 등의 문제점을 가지지 않는 것을 발견하였다.
즉, 비스듬한 입사노광법이 가지는 문제점을 발생시키지 않도록 2%, 바람직하기는 20%정도 이상의 수직입사성분을 가지는 곤충의 눈렌즈상의 광강도분포가 바람직한 것을 알 수 있다.
(4) 이상 실시예1및 본 실시예에서 곤충의 눈렌즈상의 광강도 분포에 있어서의 최대광강도를 100으로 하였을때, 중심부의 광강도를 2∼90% 바람직하기는 20-80%로 설정함으로써, 웨이퍼면 상에서의 광강도 분포에 있어서 2차 피크가 발생하지 않고 또한 비스듬한 입사노광법 고유의 문제점을 가지지 않는 것을 발견하였다.
본 실시예에 나타낸 결과는 KrF 엑시머 레이저 스테퍼를 이용하여서 얻은 결과이나, 본 결과는 일반성이 있고, 종래 이용되고 있던 g선, i선에도 그대로 적용할 수 있는 결과이다. 또, 장래적인 ArF 엑시머 레이저나 기타 파장에 대하여도 적절하게 이용할 수 있다.
(실시예4)
본 실시예에는 하프톤 위상 시프트 마스크를 이용하여서 반도체 디바이스 패턴을 안정하게 전사하는데 있어서 본 발명에 있어서의 소망의 곤충의 눈렌즈 상의 광강도 분포를 곤충의 눈렌즈상에 장착하는 흡수성 혹은 반사형 필터를 이용하여서 형성한 예이다.
스테퍼의 조명광학계 내에 있어서, 제 23도에 나타내는 곤충의 눈렌즈(37)에 입사직전의 광강도 Io(x,y)로 하면, 투과율T(x,y)를 가지는 흡수 혹은 반사형 필터를 곤충의 눈렌즈 입사직전 혹은 직후의 위치에 장착하여 소망의 광강도 분포를 얻었다. 즉, 각 위치마다 투과율이 다른 필터를 합성 석영 등의 소재표면에 반투명막을 중착함으로써 얻었다. 단 곤충의 눈렌즈면에 있어서의 좌표를 (x,y)로 한다.
이상에 의해 2차피크는 발생하지 않을 정도로 비스듬한 입사성분을 강조하고, 또한 비스듬한 입사노광법 고유의 문제점을 가지지 않는 광원상태를 확립하였다.
(실시예5)
본 실시예는 하프톤위상 시프트 마스크를 이용하여서 반도체 디바이스 패턴을 안정하게 전사함에 있어서, 제 24도에 나타내는 바와같은 메카니칼한 필터(60)를 이용하여서 소망의 광량분포를 곤충의 눈렌즈면 상에서 형성한 예이다.
곤충의 눈렌즈에 입사직전의 광강도 분포에 있어서 중앙부가 강한 광강도를 가지는 소위 "가우스 분포" 조명의 경우는 곤충의 눈렌즈 투과직후의 광강도 분포가 소망하는 광강도 분포로 되도록 비스듬한 입사성분을 강조하고저 하는 주변영역에 대해서는 개개의 곤충의 눈렌즈와 같은 정도의 크기의 개구부를 설치하고, 중앙영역으로 향해서 서서히 개개의 곤충의 눈렌즈보다도 작은 개구를 가지는 금속판을 곤충의 눈렌즈의 직전에 삽입한다.
또한 곤충의 눈렌즈에 입사직전의 광강도 분포가 평탄한 소위 "플랙" 조명의 경우는 곤충의 눈렌즈 투과직후의 광강도 분포가 소망하는 광강도 분포로 되도록 비스듬한 입사성분을 강조하고저 하는 영역에 대해서는 개개의 곤충의 눈렌즈와 같은 정도의 크기의 개구부를 설치하고, 광강도를 떨어뜨리고저 하는 중앙부에 있어서는 개개의 곤충의 눈렌즈 보다도 작은 개구를 가지는 금속판을 곤충의 눈렌즈 직전에 삽입한다.
이상에 의해 2차피크는 발생하지 않을 정도로 비스듬한 입사성분을 강조하고, 또한 비스듬한 입사노광법 고유의 문제점을 가지지 않는 광원형태를 확립하였다.
(실시예6)
본 실시예에는 하프톤위상 시트크 마스크를 이용하여서 반도체 디바이스패턴을 안정하게 전사함에 있어서, 본 발명에 있어서의 소망의 곤충의 눈렌즈상의 광강도 분포를 광도가 분할되어 있지 않는 조명계내에 4각추 프리즘 혹은 원추 프리즘을 장착하여 얻었다. 이들의 프리즘은 단일체로 이동하여도 좋고, 또 제 25도에 나타내는 바와같이 프리즘(70)과 쌍의 형태를 가지는 광학파츠(72)의 일체화하여 이용하여도 좋다. 일체화하여 이용하였을때에는 본 발명에 의한 노광방법을 이용할때에는 프리즘(70)과 쌍의 형태를 가지는 광학파츠(72)와의 사이의 거리를 광축방향으로 가변으로 하여 사용함으로써 소망하는 곤충의 눈렌즈상의 광강도 분포는 얻어진다.
또, 통상조명을 이용하여서 패턴을 형성할때에 있어서도 프리즘(70)과 쌍의 형태를 가지는 광학파츠(72)를 밀착하여 이용하면 좋다. 즉, 프리즘(70) 혹은 프리즘과 쌍의 형태를 가지는 광학파츠(72)의 어느것으로 줌기능을 가지게 하여 줌기능의 제어를 콘솔측에서 입력하여 행하였다.
이상에 의해 2차피크는 발생하지 않을 정도로 비스듬한 입사성분을 강조하고 또한 비스듬한 입사노광법 고유의 문제점을 가지지 않는 광원형태를 확립하였다.
(실시예7)
본 실시예는 하프톤위상 시프트 마스크를 이용하여서 반도체 디바이스 패턴을 안정하게 전사함에 있어서, 광도를 2개 이상으로 분할하고 개개의 광로 내에 오목형의 표면형태를 가지는 진동미러 혹은 회전하는 폴리곤형 미러를 이용하여서 조명 빛을 곤충의 눈렌즈상에 조사하고 미러표면형태에 의존하는 곤충의 눈의 각점의 표면에 있어서의 스캔속도차를 이용하여서 노광시간 전체를 통해서 비스듬한 입사성분 및 수직입사성분을 제어하고 마스크에 있어서의 회절광의 배분을 제어한다. 단 분할된 2개이상의 광속을 이용한 스캔방향을 직교하는 것으로 한다. 또한 스캔속도는 레지스트 노광시간과 동기시킴으로써 행하였다.
이상에 의해 2차피크는 발생하지 않을 정도로 비스듬한 입사성분을 강조하고 또한 비스듬한 입사노광법 고유의 문제점을 가지지 않는 광원형태를 확립하였다.
본 발명에 의하면 반도체 디바이스 제작시에 있어서 마스크패턴이 미세라도 필요충분한 초점심도를 가지고 양호하게 디바이스 패턴을 형성할 수 있다.
제 1도는 실디바이스에 있어서의 기판면에 반드시 요철이 존재하는 것을 나타낸 도면이다.
제 2도 (A)는 KrF엑시머 레이저 리소그래피에 있어서의 초점심도의 해상성능을 파라미터로 하였을때의 개구수(NA) 의존성을 나타내는 그래프,
(B)는 그 표이다.
제 3도는 하프톤형 위상 시프트법에 이용하는 위상시프트 마스크의 단면도이다.
제 4도 (A)는 크롬마스크법에 의한 웨이퍼 표면에서의 광강도 분포를 나타내는 그래프,
(B)는 하프톤 위상 시프트법에 의한 웨이퍼 표면에서의 광강도
분포를 나타내는 그래프이다.
제 5도 (A)는 하프톤형 위상시프트법에 의한 2차피크의 존재를 나타내는 그래프,
(B)는 고립접촉홀에 있어서도, 2차 피크에 의해 주변부가 "도려낸" 형태로 되는 것을 나타내는 단면도이다.
제 6도는 스테퍼의 투영광학계의 개념도이다.
제 7도는 회절광의 게라레의 위치관계를 나타내는 도면이다.
제 8도는 비스듬히 입사하는 조명기술의 개념을 나타내는 도면이다.
제 9도 (A)는 3광속간섭의 경우를 나타내고,
(B)는 2 광속간섭의 경우를 나타내는 개념도이다.
제 10도 (A)는 곤충의 눈렌즈면상에서의 광량분포를 수치로 나타내는 도면이고,
(B)는 곤충의 눈렌즈면상에서의 광량분포를 입체적으로 나타내는 도면이다.
제 11도는 KrF 엑시머 레이저 스테퍼의 조명광학계의 예를 나타내는 도면이다.
제 12도 (A)는 프리즘상에서의 빔상태를 나타내는 도면이고,
(B)는 곤충의 눈렌즈 상에서의 빔의 겹침을 나타내는 도면이고,
(C)는 광량의 가우스 분포를 나타내는 도면이다.
제 13도 (A)는 통상의 크롬마스크로 이루는 레터클을 이용하고, 더구나 곤충의 눈렌즈상에서의 광량분포가 가우스 분포인 경우의 고밀도 패턴에 있어서의 광강도 분포를 나타내는 도면이고,
(B)는 통상의 크롬마스크로 되는 레티클을 이용하고, 더구나 곤충의 눈렌즈상에서의 광량분포가 제 10도(A), (B)에 나타내는 분포인 경우의 고밀도 패턴에 있어서의 광강도 분포를 나타내는 도면이다.
제 14도 (A)는 위상 시프트 하프톤 마스크로 되는 레티클을 이용하고,
더구나 곤충의 눈렌즈상에서의 광량분포가 가우스 분포인 경우의 고밀도 패턴에 있어서의 광강도 분포를 나타내는 도면이고,
(B)는 위상시프트 하프톤 마스크로 되는 레티클을 이용하고, 더구나 곤충의 눈렌즈상에서의 광량분포가 제 10도 (A), (B)에 나타내는 분포인 경우의 고밀도 패턴에 있어서의 광강도 분포를 나타내는 도면이다.
제 15도 (A), (B)는 빔의 중합 방법을 나타내는 도면이고,
(A)는 중합 전의 상태를 나타내고,
(B)는 중합 후의 상태를 나타내는 도면이다.
제 16도는 비교예1에 대한 웨이퍼면상에서의 광강도 분포를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
제 17도는 실시예 A에 대한 웨이퍼면상에서의 광강도 분포를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
제 18도는 실시예 B에 대한 웨이퍼면상에서의 광강도 분포를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
제 19도는 실시예 C에 대한 웨이퍼면상에서의 광강도 분포를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
제 20도 (A)는 비교예 1의 통상 조명상태에서 하프톤 위상 시프트 마스크를 이용한 경우에 형성되는 패턴의 단면도이고,
(B)는 실시예 C에 의한 노광방법을 이용한 경우에 형성되는 패턴의 단면도이다.
제 21도 (A)는 비교예 1의 통상 조명상태에서 하프톤 위상 시프트 마스크를이용한 경우에 형성되는 접촉홀 패턴의 평면도이고,
(B)는 실시예 C에 의한 노광방법을 이용한 경우에 형성되는 접촉홀 패턴의 평면도이다.
제 22도 (A), (B)는 0.30㎛선폭에서의 초점심도 향상효과를 나타내고,
(A)는 하프톤 위상 시프트 마스크를 이용하지 않고, 또 종래(비교예 1)의 곤충의 눈렌즈상의 광강도 분포를 이용하였을때의 초점심도를 나타내는 그래프이고,
(B)는 실시예 C에 의한 노광방법을 이용하였을때의 초점심도를 나타내는 그래프이다.
제 23도는 곤충의 눈렌즈의 평면도이다.
제 24도는 매카니칼 필터의 개념을 나타내는 도면이다.
제 25도는 4각추 프리즘 혹은 원추프리즘을 이용하였을때의 광선상태를 나타내는 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명
35. 빔 스플리터 36. 프리즘유닛
37. 곤충의 눈렌즈 39. 레티클
41. 웨이퍼 60. 필터
70. 프리즘 72. 광학파츠

Claims (3)

  1. 광원으로부터의 빛을 복수의 렌즈의 집합체인 곤충의 눈렌즈를 통하여 위상시프트 마스크에 대고, 위상시프트 마스크의 패턴을 기판상에 전사하고 기판상에 패턴을 형성하는 방법에 있어서,
    상기 곤충의 눈렌즈의 개개의 렌즈에 대응하는 개구부를 가지고, 중앙부에 대하여 주변부에서 당해 개구부의 지름이 큰 메카니칼 필터를 이용함으로써, 상기 곤충의 눈렌즈의 중앙부에서 출사하는 빛의 광량을 곤충의 눈렌즈의 주변부에서 출사하는 빛의 광량의 피크치에 대하여 2-90% 낮추는 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 곤충의 눈렌즈의 개개의 렌즈에 대응하는 개구부를 가지고, 중앙부에 대하여 주변부에서 당해 개구부의 지름이 큰 메카니칼 필터를 이용함으로써, 상기 곤충의 눈렌즈의 증앙부에서 출사하는 빛의 광량을 곤충의 눈렌즈의 주변부에서 출사하는 빛의 광량의 피크치에 대하여 낮추고, 광량이 저하하는 상기 곤충의 눈렌즈의 중앙부의 영역이 곤충의 눈렌즈의 외경의 20∼40%의 영역인 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 곤충의 눈렌즈의 개개의 렌즈에 대응하는 개구부를 가지고, 중앙부에 대하여 주변부에서 당해 개구부의 지름이 큰 메카니칼 필터를 이용함으로써, 상기 곤충의 눈렌즈의 중앙부에서 출사하는 빛의 광량을 곤충의 눈렌즈의 주변부에서 출사하는 빛의 광량의 피크치에 대하여 낮추고, 상기 곤충의 눈렌즈의 주변부에서의 광량의 피크가 곤충의 눈렌즈의 주변부의 회전대칭 위치의 수점에 나타나는 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.
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