KR100459090B1

KR100459090B1 - 극단상호작용피치영역을 확인하는 방법, 마스크패턴을설계하고 마스크를 제조하는 방법, 디바이스제조방법 및컴퓨터프로그램

Info

Publication number: KR100459090B1
Application number: KR10-2002-0010681A
Authority: KR
Inventors: 쉬슈에롱; 첸장풍; 흐스두안-푸스티븐
Original assignee: 에이에스엠엘 마스크툴즈 비.브이.
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2004-12-03
Also published as: EP1237046A3; EP1237046A2; DE60209306D1; US6519760B2; JP4430595B2; JP2003015273A; KR20020070157A; EP1237046B1; TW539912B; DE60209306T2; US20020152451A1; JP2006048067A; JP3779637B2

Abstract

광근접성효과(OPE)는 포토리소그래피에서 잘 알려진 현상이다. OPE는 메인 피처와 주변피처간의 구조적 상호작용으로부터 초래된다. 본 발명자는 그러한 구조적 상호작용은 메인 피처의 공정관용도에 영향을 미칠 뿐만 아니라 이미지 평면에서의 메인 피처의 선폭(CD)에도 영향을 준다고 판단하였다. 더욱이, 메인 피처의 노광 관용도의 변화와 마찬가지로 선폭의 변화도 메인 피처와 주변피처간의 광 필드 간섭으로 직결된다. 주변피처에 의하여 만들어진 필드의 위상에 따라, 메인 피처 선폭 및 공정관용도가 보강광필드간섭에 의하여 향상될 수도 있고 상쇄 광 필드간섭에 의하여 저하될 수도 있다. 주변피처에 의하여 만들어진 필드의 위상은 조명각뿐만 아니라 피치에도 좌우된다. 주어진 조명에 대하여, 금지된 피치영역은 주변피처에 의하여 만들어진 필드가 메인 피처의 필드와 상쇄적으로 간섭하는 위치이다. 본 발명은 임의의 피처 크기 및 조명 조건에 대하여 금지된 피치영역을 결정하고 제거하는 방법을 제공한다. 또한 본 발명은 금지된 피치현상을 억제하기 위한 조명설계를 수행하고 스캐터링바 어시스트 피처의 배치를 최적화하는 방법을 제공한다.

Description

극단상호작용피치영역을 확인하는 방법, 마스크패턴을 설계하고 마스크를 제조하는 방법, 디바이스제조방법 및 컴퓨터프로그램{METHOD OF IDENTIFYING AN EXTREME INTERACTION PITCH REGION, METHODS OF DESIGNING MASK PATTERNS AND MANUFACTURING MASKS, DEVICE MANUFACTURING METHODS AND COMPUTER PROGRAMS}

본 발명은 포토리소그래피에 관한 것이며, 보다 특별하게는,

- 방사선 투영빔을 공급하는 방사시스템;

- 소정 패턴에 따라 상기 투영빔을 패터닝하도록 작용하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;

- 기판을 잡아주는 기판테이블; 및

- 패터닝된 빔을 상기 기판의 목표영역상에 투영하는 투영시스템을 포함하는 리소그래피 장치에 사용하기 위한 포토리소그래피 마스크의 현상시 사용되는 광학근접성교정방법에 관한 것이다.

여기서 채용된 바와 같이 "패터닝 수단(patterning means)"이라는 용어는 기판의 목표영역에 형성되어야 할 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 입사하는 방사선 빔에 부여 하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 "광 밸브(light valve)"라는 용어로도 사용될 수 있다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로 또는 기타 디바이스와 같이 목표영역에 형성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다(이하 참조). 그러한 패터닝 수단의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.

- 마스크. 이 마스크의 개념은 리소그래피 분야에서 이미 잘 알려져 있고, 바이너리(binary)형, 교번 위상교체 -쉬프트(alternating phase-shift)형 및 감쇠 위상-쉬프트형 마스크와 다양한 하이브리드 마스크 형식도 포함된다. 방사선 빔 내에 이러한 마스크가 놓이면, 마스크의 패턴에 따라 마스크에 입사되는 방사선의 선택적인 투과(투과형 마스크의 경우) 또는 반사(반사형 마스크의 경우)가 이루어진다. 마스크의 경우에, 지지구조체는 일반적으로 마스크 테이블이 되며, 입사되는투영 빔 내의 소정 위치에 마스크가 고정될 수 있게 하고, 필요한 경우에는 마스크를 상기 빔에 대하여 상대적으로 이동시킬 수 있도록 확보해 준다.

- 프로그래밍 가능한 거울 배열. 이러한 장치의 1 예로는, 점탄성 제어 층(viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본원리는, (예를 들어) 반사면의 어드레스된 영역(addressed area)에서는 입사광이 회절광으로 반사되는 한편, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광이 비회절광으로 반사되는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 반사된 빔 중에서 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 다시 한번, 상기 거울은 매트릭스-어드레서블하여 상기 어드레스된 거울은 어드레스되지 않은 거울과는 다른 방향으로 입사하는 방사선 빔을 반사시킬 것이다. 이러한 방식으로, 반사빔은 매트리스-어드레서블한 거울의 어드레싱패턴에 따라 패턴닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어스레싱은 적당한 전자수단을 사용하여 수행될 수 있다. 상술된 상황 모두에서, 상기 패터닝 수단은 1개 이상의 프로그래밍 가능한 거울 배열을 포함할 수 있다. 거울 배열에 대한 더 많은 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참고자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,296,891호 및 US 5,523,193호 및 PCT 특허 출원 WO 98/38597호 및 WO 98/33096호로부터 얻을 수 있다. 프로그래밍 가능한 거울 배열의 경우에, 상기 지지구조체는 예를 들어, 프레임 또는 테이블로서 채용될 수 있으며, 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있다.

- 프로그래밍 가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참고자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다. 상술된 바와 같이, 이 경우의 지지구조체는 예를 들어 프레임 또는 테이블로서 채용될 수 있으며, 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있다.

설명을 간단히 하기 위하여, 본 명세서의 나머지 부분 중 어느 곳에서는 그 자체가 마스크 및 마스크 테이블을 포함하는 예시적인 용어로서 지칭될 수도 있다. 하지만, 그러한 예시에서 논의된 일반적인 원리는 상술한 바와 같은 패터닝 수단의 광의의 개념으로 이해되어야 한다.

예를 들어, 리소그래피 투영장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이 경우에, 패터닝 수단에는 집적회로의 개별 층에 대응되는 회로 패턴이 형성될 수 있으며, 이 패턴은 이후에 감광 물질(레지스트) 층으로 도포된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 목표영역(예를 들어, 1이상의 다이로 구성되는)에 묘화될 수 있다. 일반적으로, 한 장의 웨이퍼에는 인접해 있는 여러 개의 목표영역들로 구성된 전체적인 네트워크가 형성되며, 이들 목표영역은 투영 시스템을 통하여 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 현재 통용되는 장치에서, 마스크테이블상의 마스크에 의한 패터닝을 채용하는 데에는, 두 가지의 서로 다른 형식의 기계로 구분될 수 있다. 특정 형태의 리소그래피 투영장치에서는 목표영역상에 전체 마스크 패턴을 한번에 노광함으로써 각 목표영역이 조사되는데, 이러한 장치를 통상 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라고 한다. 통상, 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)라고 불리워지는 대체 장치에서는 투영 빔 하에서 소정의 기준 방향("스캐닝" 방향)으로 레티클 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝 방향과 같은 방향 또는반대 방향으로 기판을 동기화 시켜 스캐닝함으로써 각 목표영역이 조사된다. 일반적으로 투영 시스템은 배율 인자(magnification factor) Ｍ(일반적으로 <1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도(V)는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 Ｍ배가 된다. 여기에 서술된 리소그래피 장치와 관련된 보다 상세한 정보는 예를 들어, 본 명세서에서 참조로 채용된 US 6,046,792호에서 찾을 수 있다.

리소그래피 투영장치를 사용하는 제조 공정에서, (예를 들어, 마스크의) 패턴은 방사선 감지 재료(레지스트)층이 최소한의 부분에라도 도포된 기판상에 묘화된다. 이 묘화 단계에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트 도포 및 소프트 베이크와 같은 여러가지 과정을 거칠 수 있다. 노광 후에는, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 묘화된 형상의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC 디바이스의 각각의 층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 그런 다음 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온 주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 연마 등과 같은, 각각의 층을 가공하기 위한 여러 공정을 거친다. 여러 개의 층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체 공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어져야만 할 것이다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 디바이스의 배열이 존재하게 될 것이다. 이들 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의해 서로 분리되고, 이들 각각의 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 접속될 수 있다. 이와 같은 공정에 관한 추가 정보는 예를 들어, "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing (3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill출판사, 1997, ISBN 0-07-067250-4)"으로 부터 얻을 수 있다.

설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영 시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급될 것이다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절 광학, 반사 광학 및 카타디옵트릭 (catadioptric) 시스템 포함한 다양한 형태의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭 넓게 해석되어야 한다. 또한 상기 방사선 시스템은 방사 투영 빔의 지향, 성형 또는 제어하는 설계 형태 중의 어느 하나에 따라 동작하는 구성 요소를 포함할 수 있고, 이후의 설명에서는 이러한 구성 요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 또한, 상기 리소그래피 장치는 2이상의 기판테이블(및/또는 2이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "복수 스테이지" 장치에서, 추가 테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안, 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 참조로 포함된 US 5,969,441호 및 WO 98/40791호에는 듀얼스테이지 리소그래피 장치가 개시되어 있다.

반도체 제조기술이 광리소그래피의 한계에 다다름에 따라, 지금의 최신 공정은 노광파장("λ") 보다 낮은 선폭("CD")을 나타내는 피처를 가지는 IC 를 정기적으로 생산하고 있다. 회로의 "선폭"은 두 피처들 사이의 가장 작은 공간 또는 피처의 가장 작은 너비로 정의된다. λ보다 더 작아지도록 설계된 피처패턴에서는, 광근접성효과(OPE)가 더욱 엄격해지고, 사실상 최신의 에지 서브-λ 생산 공정에서는 허용되지 않는다고 인식되고 있다.

광근접성효과는 광투영노광도구에서 이미 잘 알려진 특성이다. 더욱 상세하게는, 근접성효과는 매우 인접하게 이격된 회로패턴이 웨이퍼상의 레지스트층에 전사적으로 이송될 때 발생한다. 인접하게 이격된 회로패턴의 광파가 상호작용하고, 이것에 의하여, 최종 이송된 패턴피처를 왜곡시킨다. 다시 말하자면, 회절은 패턴의존변화를 발생시키는 방법으로 인접한 피처를 서로 상호작용시킨다. 소정 피처상의 OPE의 크기는 나머지 다른 피처에 대한 마스크상의 상기 피처의 배치에 의존한다.

이러한 근접성 효과에 의하여 발생된 주요 문제점들 중 하나는 피처 CD에서의 바람직하지 못한 변화이다. 최신 반도체공정에서, 피처(즉, 회로요소 및 인터커넥트)의 CD에 대한 엄격한 제어를 달성하는 것은, 최종 생성물의 스피드비닝 (speed-binning) 및 웨이퍼분류수율(wafer sort yield)에 직접적인 영향을 주기 때문에 일반적으로 주요 제조목표가 된다.

OPE에 의하여 발생된 회로피처 CD 에서의 변화는 여러가지 방법에 의해 감소될 수 있다고 알려져 있다. 이러한 기술법중 하나는 노광도구의 조명 특성을 조정하는 방식과 관련된다. 더욱 상세히 말하자면, 묘화 대물렌즈의 개구수("NAo") 대 조명 콘덴서의 개구수("NAc")의 비(이러한 비를 부분코히어런스비라 칭한다)를 주의깊게 선택함으로써, OPE 정도가 소정 범위내에서 조작될 수 있다.

상술된 바와 같은 비교적 인코히어런트 조명을 사용하는 방법 뿐만 아니라, 마스크 피처를 "미리 교정하는(pre-correcting)방법" 의해서도 OPE가 보상될 수 있다. 이러한 기술법들은 일반적으로 광근접성 교정법(OPC)으로 알려져있다.

예를 들어, 본 명세서에서 참조로 포함된 미국특허 제 5,242,770호에서, OPC용스캐터링바(SB)를 사용하는 방식이 기술된다. 상기 미국특허는, SB 방식이 고립된 피처를 수정하는데 있어 매우 효과적이기 때문에, 상기 고립된 피처가 밀도가 높은 피처일 때처럼 작용한다는 것을 설명한다. 그렇게 함으로써 고립된 피처의 초점깊이(DOF)가 또한 개선될 수 있고, 이것에 의하여 공정관용도를 상당히 증가시킬 수 있다. (또한 세기균일화바(intensity leveling bar) 또는 어시스트바로 알려진) 스캐터링바는, 고립에지의 에지세기기울기를 조정하기 위하여 마스크상의 고립된 피처에지 옆에 위치되는(일반적으로 노광도구에 의하여 분해 불가능한) 보정피처이다. 바람직하게는, 고립에지의 조정에지세기기울기는 밀도가 높은 피처에지의 에지세기기울기를 매칭시키고, 이것에 의하여, SB 어시스트된 고립피처는 밀도가 높게 네스트(nest)된 피처와 거의 동일한 너비를 가지게 된다.

일반적으로, 밀도가 높은 구조체와 관련된 공정관용도(process latitude)는 큰 피처크기를 위한 종래의 조명하에서의 고립된 구조체와 관련된 공정관용도보다 더 좋다. 그러나, 최근에, 각조명과 다극성조명등의 더욱 적극적인 조명계획안 (aggressive illumination shemes)은 해상도를 개선시키는 수단으로서 구현되고있고, 공지된 OPC 기술이 이러한 조명계획안에서는 소정효과를 항상 얻는 것은 아니다.

본 발명의 목적은 여러가지 상이한 조명계획안과 함께 사용하는 마스크패턴을 최적화하시키는 방법을 제공하는 것이다.

도 1a는 대표적인 묘화시스템을 예시하는 도면,

도 1b 및 도 1c는 출구퓨필의 on-축 이미지점을 2차원주파수평면의 대응점으로 변환시키는 것을 예시하는 도면,

도 2는 웨이퍼상에 프린트될 예시적인 마스크패턴을 나타내는 도면,

도 3a 내지 도 3d는 on-축조명 및 off-축조명 모두에 대한 예시적인 결과를 나타내는 도면,

도 4a 및 도 4b는 특정조명각하의 2가지 상이한 피치에서 사이드피처와 메인피처 사이에서의 예시적인 상호작용을 나타내는 도면,

도 5는 2차원조명을 나타내는 그래프,

도 6은 수직 및 수평피처성능밸런스에 요구되는 켤레조명계획안(conjugated illumination scheme)을 나타내는 그래프,

도 7은 금지된 피치영역을 형성/확인하는 공정을 상세히 나타낸 플로우차트를 예시한 도면,

도 8은 도 7의 공정에서 기인하는 플롯이며, 극단상호작용피치영역(extreme interaction pitch regions)을 나타내는 도면,

도 9는 소정피치에 대한 조명맵을 발생시키는 공정을 상세히 나타낸 플로우차트를 예시한 도면,

도 10a 내지 도 10c는 각각 도 8에 예시된 480nm, 560nm, 635nm의 극단상호작용피치영역에 대응하는 조명맵을 나타내는 도면,

도 10d는 310nm의 피치에 대응하는 조명맵을 나타내는 도면,

도 11은 480nm 피치영역에서는 노광관용도를 개선시키는 한편 나머지 피치영역에서는 강한 보강구조상호작용(constructive structural interactions)을 유지시키는 조명설계를 예시하는 도면,

도 12는 각조명, 4중극조명 및 수정된 4중극조명과 관련된 로그-슬로프값의 비교를 예시하는 그래프,

도 13은 고립된 주라인 주위에 스캐터링바의 극단상호작용 에지 대 에지 배치위치(extreme interaction edge-to-edge placement positions)를 나타내는 도면,

도 14a 내지 도 14d는 메인피처로부터 변화하는 분리(varying separation)를 가지는 스캐터링바에 대한 조명맵이다.

따라서, 본 발명은 최근에 공지된 포토리소그래피 도구와 기술을 활용하여얻을 수 있는 공정관용도와 CD의 개선을 허용하기 위하여 전체 프린팅성능을 저하시키는 금지된 피치영역을 확인하고 제거하는 기술 및 방법을 제공하는 것이다. 상기 "금지된 피치(forbidden pitch)" 영역은 피처의 임계치수와 상기 피처의 공정관용도 모두가 부정적인 영향을 받는 영역이다.

상기 조명계획안을 이용할 때, 본 발명의 발명자는 소정 광학현상이 더욱 두드러진다는 것에 주목했다. 특히, 본 발명의 발명자는 금지된 피치현상을 인식하게 되었다. 더욱 상세히 말하자면, "밀도가 높게 위치된" 메인피처(main feature)의 공정관용도, 특히, 노광관용도가 동일한 크기를 가지는 고립된 피처의 노광관용도보다 더 나쁜 피처범위가 존재한다. 이러한 중요한 관측은 주변피처의 존재가 메인피처프린팅에 항상 유익한 것은 아니다라는 것을 나타내며, 이것은 본 발명의 발명자가 발견하기 전에는 통상 반박되어왔던 개념이다. 게다가, 본 발명의 발명자는 금지된 피치현상이 진보된 포토리소그래피에서의 제한인자가 된다고 믿는다. 이와 같이, 금지된 피치현상을 억제하는 것은 최근에 공지된 반도체디바이스 제조도구 및 기술을 이용하여 얻어질 수 있는 CD 및 공정관용도를 더욱 개선시키기 위해서 필요할 것이다.

더욱 상세히 말하자면, 본 발명은 리소그래피노광도구를 사용하여 기판위에 형성될 집적회로(또는 기타 디바이스)를 설계할 때 피처들 사이에서 바람직하지 못한 피치를 확인하는 방법에 관한 것이다. 예시적인 실시예에서, 상기 방법은 (a) 피치 범위 전체에 걸쳐 소정 조명각에서의 조명세기레벨을 결정함으로써 극단상호작용피치영역을 확인하는 단계; 및 (b)조명각 범위전체에 걸쳐 소정 극단상호작용피치영역에서의 조명세기를 결정함으로써 단계(a)에서 확인된 각각의 극단상호작용피치영역에서의 바람직하지 못한 피치를 확인하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 메인피처의 공정관용도 뿐만 아니라 선폭(critical dimension)의 변화는 메인피처와 주변피처 사이에서 광필드간섭의 직접적인 결과가 됨을 보여준다. 주변피처에 의해 생성된 필드의 위상에 의존하여, 메인피처선폭 및 공정관용도는 보강광필드간섭(constructive light field interference)에 의해서 개선될 수 있거나 상쇄광필드 간섭(destructive light field interference)에 의해서 저하될 수 있다. 주변피처에 의해서 생성된 필드의 위상은 상기 조명각 뿐만 아니라 상기 피치에 의존함을 보여줄 수 있다. 소정 조명각에서, 금지된 피치는 주변피처에 의해 생성된 필드가 메인피처의 필드를 상쇄적으로 간섭하는 위치에 놓여진다. 본 발명은 어떠한 조명조건과 어떠한 피처크기에 대해서도 금지된피치영역(즉, 위치)을 확인하는 방법을 제공한다. 더욱 중요하게는, 본 발명은 금지된 피치현상을 억제하기 위한 조명설계를 수행하는 방법을 제공하고 이것에 의하여 그것과 관련된 부정적인 영향들을 억제시킨다. 또한, 본 발명은 광근접성효과를 더욱 최소화시키고 전체 프린팅성능을 더욱 최적화시키기 위해서 금지된 피치현상의 억제와 관련하여 스캐터링바배치를 활용하는 방법을 제공한다.

이하에서 더욱 상세히 기술되는 바와 같이, 본 발명은 종래의 기술 전반에 걸쳐 상당한 이점을 제공한다. 가장 중요하게는, 본 발명은 전체 프린팅성능을 저하시키는 금지된피치영역을 확인하고 제거하는 방법을 제공하고, 이것에 의하여 최근에 공지된 포토리소그래피 도구 및 기술을 활용하여 얻어질 수 있는 공정관용도및 CD 를 개선시킨다.

본 발명에서는, "마스크 패턴"이 마스크내에서 채용될 수 있지만, 상술된 예시인, 다른 형태의 패터닝수단을 사용하여 적용될 수도 있다. 상기 용어 "마스크 패턴"은 편의를 위하여 사용되었지만, 상기 문맥이 필요하지 않다면, 마스크의 존재를 필요로 하는 것으로 추정해서는 안된다.

본 명세서에서는 집적회로의 제조에 있어서의 본 발명에 따른 장치의 특정한 적용례에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 여러 가능한 응용례를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학 시스템, 자기 영역 메모리용 유도 및 검출 패턴, 액정 표시 패널, 박막 자기 헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용 예와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어가 각각 "마스크", "기판" 및 "목표영역" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 고려하여야 할 것이다.

본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 이온빔 또는 전자빔과 같은 입자빔 뿐만 아니라 (예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126nm의 파장을 갖는) 자외선 및 (예를 들어, 5 - 20 nm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외선(EUV)을 포함하는, 모든 형태의 전자기 방사선을 포함하여 사용되고 있다.

본 발명의 부가적인 이점들은, 당업자들에게는 본 발명의 예시적 실시예에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 명백하게 이해될 것이다.

이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 금지된 피치현상은 주변피처들사이의 광상호작용(optical interaction)의 직접적인 결과이다. 더욱 상세히 말하자면, 메인피처의 필드위상에 대한 주변피처의 필드위상은 상기 피처들 사이의 분리간격(separation distance) 및 조명각(illumination angle)에 의존한다. 소정 조명각에서, 주변피처에 의해서 생성된 필드위상은 메인피처의 필드위상에 대해 실질적으로 180°다른 위상인 범위가 존재하고, 이것에 의해 상쇄간섭이 일어난다. 상기 상쇄간섭은 메인피처의 이미지 콘트라스트를 감소시켜, 결과적으로 노광관용도의 손실을 초래한다. 상쇄간섭을 일으키는 이들 피치범위는 금지된피치범위(forbidden pitch ranges)라 언급되며 본 발명의 방법에 의해서 확인 및 제거된다.

본 발명의 방법에 따르고, 이하에서 상술된 바와 같이, 금지된피치영역(즉, 극단구조상호작용피치영역(extreme structural interaction pitch regions))은 조명맵을 이용하여 확인되거나 상세히 나타난다. 일실시예에서, 각각의 극단구조상호작용피치에 대하여, 대응하는 조명맵이 얻어지며, 상기 조명맵은 유리한 조명영역 및 불리한 조명영역을 나타낸다. 이와같이, 조명맵을 이용하여, 바람직하지 못한 금지된피치영역이 제거될 수 있다. 또한, 주변피처크기가 스캐터링바크기로 변할 때, 유사한 보강 및 상쇄간섭영역이 위치될 수 있고 그것들의 대응하는 조명맵이 또한 얻어질 수 있다. 이들 조명맵을 기초로하여, 본 발명은 또한 광스캐터링바 배치가 소정 조명조건을 위하여 결정되도록 한다.

본 발명의 상세한 설명을 기술하기에 앞서, 본 발명의 방법과 관련된 이론의 간단한 재검토가 주어진다. 푸리에광학법(Fourier optics)을 참조로, 묘화공정은코히어런트조명하에서의 이중회절공정과 같이 나타날 수 있다. 렌즈는 물체(즉, 레티클)의 기하학적정보를 주파수도메인내의 물체의 공간주파수정보로 변환시키는 푸리에변환디바이스와 같은 역할을 한다. 물체의 공간주파수정보(즉, 주파수 성분과 그들의 진폭)는 광묘화시스템의 출구퓨필(exit pupil)에서 표시된다. 상기 물체의 기하학적형상의 리니어크기가 조명파장보다 더 크고, 상기 물체의 위상기하학 (topology)적형상의 리니어크기가 조명파장보다 더 작다면, 상기 물체가 순수한 기하학적 및 스칼라회절이론이 응용가능한 것으로 볼 수 있다.

상술된 가정은 일반적으로 바이너리크롬레티클(binary chrome reticle)을 가지는 축소투영광묘화시스템(reduction projection optical imaging system)에서 유효하다고 간주된다. 이러한 경우에, 출구퓨필에서의 전기장은 푸리에변환(Fourier transformation)을 통한 물체의 투과함수와 관련된다. 4X 또는 5X 축소투영시스템은 실제 포토리소그래피에 이용되지만, 다음의 설명은 그 분석을 간단히 하기 위하여 1X 시스템을 이용한다. 상기 1X 광학시스템은 4X 또는 5X 축소광묘화시스템에서 요구되는 입구퓨필(entrance pupil)부터 출구퓨필까지의 정보변환, 즉, 공간주파수변환, 필드크기변환 및 편광트래킹(polarization tracking)에 대한 복잡성을 제거한다. 하지만, 본 발명은 4X 또는 5X 축소광묘화시스템 또는 다른 응용가능한 시스템을 포함하는 기타 시스템에서 동일하게 응용될 수 있다.

도 1a는 본 발명의 조작을 기술하는데 유용한 대표적인 묘화시스템(10)을 예시한다. 도시한 바와 같이, 묘화시스템(10)은 단색광원(12), 콘덴서(14), 레티클 (16) 및 투영렌즈(18)를 포함한다. 또한 도시된 바와 같이, 묘화공정은 출구퓨필(20)과 이미지평면(22)을 생성한다. 상기 소정 시스템에서, 상기 조명계획안이조명이므로 균일한 조명을 얻을 수 있다. 또한, 조정가능한 어퍼처 스톱(aperture stop)이 투영렌즈(18)의 후방초점면에 위치된다면, 상기 후방초점면과 이미지면 사이에 광학요소가 없기 때문에 상기 후방초점면은 출구퓨필이 된다. on-축 이미지점으로부터 출구퓨필을 검사할 때, 출구퓨필(20)에서 각각의 기하학적으로형상화된점(geometrical point)은 한 쌍의 각도좌표(θ, φ)에 대응하고, 이는 도 1(b) 및 도 1(c)에 도시되고 수학식(1)로 기술되는 다음변환을 통해 2차원주파수평면에서의 대응점으로 변환될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같은 투과함수로 대상을 고려해보면, 이러한 물체는 다음 수학식(2)로 표현되는 투과함수를 가지고 1차원 물체로 취급될 수 있다.

여기서,

a는 메인피처(중심피처)의 너비이고, c는 사이드피처(들)의 너비이고, b는 메인피처와 사이드피처 사이의 에지대에지 분리간격이다. 도 2에서 예시된 대상은 일반화된 마스크패턴을 나타낸다. α= 0일 때는 바이너리마스크이고, α= sqrt(0.06) = 0.24 일 때는 60% 감쇠위상시프트마스크이고, α=1.0 일때는 크롬리스(chrome-less) 위상시프트마스크가 된다.

준단색광원(quasi-monochromatic light source)을 가지는 on-축 코히어런트조명(sinθ=0)하에서, 출구퓨필에서의 필드는 다음과 같다.

여기서 k_x=sinθ는 k_x축을 따르는 주파수평면에서의 공간주파수이다. 준단색광원에 의해서, 빛의 코히어런스 길이가 고려되는 빛광선들의 어떠한 쌍 사이의 광학경로차보다 더 길다는 것을 의미한다는 점에 유의한다. 이러한 근사법은 포토리소그래피에 사용된 광원, 특히 그것의 대역폭이 1.0 피코미터보다 작을 때의 KrF 엑시머광원에 대하여 효력이 있다.

도 3a 내지 도 3d는 x축을 따르는 off-축과 on-축 조명 모두의 결과를 예시한다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, on-축 조명하에서, 상기 물체의 스펙트럼이 중심에 있다(center). 하지만, 도 3c 및 도 3d에 도시된 바와 같이, x축을 따르는 off-축조명하에서, 상기 물체의 스펙트럼은 출구퓨필에 대하여 시프트되고, 출구퓨필에서의 필드는 다음식으로 나타난다.

여기서 k_x0=sinθ₀이고 θ₀는 조명각이다. 위상항(phase term)은 간단한 기하학적해석을 가지며, 도 3c에 도시된 바와 같이 상이한 물체점에서의 조명필드의 위상차이를 설명한다.

수학식(2)를 수학식(5)에 삽입함으로써, 다음 결과가 나타난다.

여기서 p=b+a/2+c/2는 패턴의 피치로서 정의된다.

푸리에광학법에 따른 이미지평면에서의 전기장은 다음과 같다.

수학식(6)과 (7)에서 나타난 크기는 모든 기하학적 치수가 λ/NA 로 정규화되고, k_x및 k_x0는 NA로 정규화되도록 재스케일(rescale)된다. 특히, 이들의 재스케일된 크기는 다음과 같이 나타날 수 있다.

이들 재스케일화된 크기를 사용하는, 이미지평면에서의 전기장은 다음과 같다.

즉,

여기서 s는 조명각에 관한 것이다. 수학식(9a)에서, 사이드피처에 의하여 생성된 필드는 위상항을 갖는다는 것이 명백해진다. 상기 위상항은 금지된 피치영역의 제거 및 결정에서 중심역할을 한다.

수학식(9) 또는 수학식(9a)는 1차원조명에 적용된다는 점에 유의한다. 하지만, 다음에서 나타나는 바와 같이, 포토리소그래피에 사용되는 2차원조명은 긴라인 또는 트렌치구조(long lines or trench structures)에서 1차원조명으로 근사될 수있다.

상술된 바와 같이, 어떤조명조건하에서는, 메인피처의 노광관용도는 매우 작은, 심지어 고립된 피처의 노광관용도보다도 더 작은 피치영역이 존재한다. 상기 피치영역을 금지된피치영역이라 칭하고, 이들 조명조건하에서 메인피처와 사이드피처 사이의 상쇄상호작용으로 인하여 발생한다. 상기 사이드피처의 존재가 메인피처의 공정관용도를 개선시킬지 또는 메인피처의 공정관용도를 저하시킬지에 대한 여부는 메인피처 가우시안이미지점(Gaussion image point)에서 이들 사이드피처에 의하여 생성되는 필드에 의존한다. 사이드피처의 필드가 메인피처이미지위치에서의 메인피처필드와 동일한 위상을 가진다면, 이들 필드사이의 보강간섭은 메인피처의 공정관용도를 개선시킨다. 상기 사이드피처의 필드가 메인피처이미지위치에서의 메인피처필드에 대하여 180°위상차를 가진다면,상기 필드 사이의 상쇄간섭은 메인피처에서의 공정관용도를 저하시킨다. 금지된피치영역은 소정조명조건하에서 상쇄간섭이 일어나는 위치에 놓이게 된다. 상기 상황이 발생하면, 메인피처의 공정관용도는 고립된피처의 공정관용도보다 악화된다. (위상에 의존하는) 필드사인(field sign)과 사이드피처로부터의 그것의 크기는 상기 피처에 의하여 결정되기 때문에, 조명각(s)과 개구수(NA), 보강간섭 및 상쇄간섭의피치영역은 수학식(9a)를 이용하여 알아낼 수 있다. 도 4(a) 및 4(b)는 특정조명각하의 2가지 상이한 피치에서의 사이드피처와 메인피처 사이의 상호작용의 예시를 나타낸다. 소정 예시에서, 바이너리 마스크(α= 0) 에 대한 피처크기는 130nm, NA=0.65 이고 s=0.4가 된다. 도 4a 에서 예시된 바와 같이, 대략 470nm 의 피치에서, 그것의 가우시안이미지점에서의메인피처의 최소세기(점선)는 고립된 피처의 최소세기(실선)보다 더 커서, 더 낮은 이미지콘트라스트와 더 작은 노광관용도를 초래한다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 대략 680nm의 피치에서, 가우시안이미지점에서의 메인피처의 최소세기(점선)는 고립된 피처의 최소세기(실선)보다 더 커서, 더 낮은 이미지콘트라스트와 더 작은 노광관용도를 초래한다.

상술된 바와 같이, 금지된 피치영역의 상술된 분석은 1차원조명 즉,(k_y=0)을 기초로 한다. 실질적으로, 포토리소그래피에서 구현된 조명계획안은 2차원이다. 하지만, 매우 긴 라인 또는 트렌치와 같이 1차원으로 근사될 수 있는 구조에서, 2차원조명문제는 1차원조명문제로 줄어들 수 있다. 상술된 바는 도 5를 활용하여 예시화된다. 도 5를 참조로, 상기 구조가 y방향으로 무한대라고 가정하면, 출구퓨필에서의 구조의 푸리에변환 스펙트럼은 k_y방향에서 0의 너비를 가질것이다. 이러한 구성에서, 2차원조명(NA, k_x, k_y)은 1차원조명(NA_effective, s_effective)과 등가이다. 상기 2차원조명과 그것과 대등한 1차원조명사이의 관계는 쉽게 유도될 수 있다.

여기서 수학식(10)에서의 NA는 리소그래피투영장치에서 이용되도록 설정된 개구수이다.

또한, 금지된피치현상과 금지된피치영역을 억제하는 광학조명설계에 대한 상세한 분석은 "수직" 및 "수평" 피처(즉, y방향 및 x방향에서의 피처) 사이의 성능밸런스를 고려해야만 한다. 상기 성능밸런스를 달성하기 위하여, 도 6에 도시된 바와 같이, (k_x>0, k_y>0) 조명공간에서의 조명소스점(α, β)은 (k_x<0, k_y>0) 에서의 대응하는 켤레조명소스점(-β, α)을 가져야한다. "수직" 및 "수평" 피처들 사이의 이러한 성능밸런스는 오늘날 널리 사용되는 단일의 노광계획안에 요구된다. 하지만, 쌍극자조명등의 다중노광계획안과 이중노광계획안에서는, 켤레조명소스점이 요구되지 않는다. 그럼에도 불구하고, 상기 이론과 이하에서 약술되는 방법론은 또한 조명계획안을 기초로하는 수정법이 채용될 때 다중노광계획안에 적용된다. 단일노광계획안에서, 제1사분면에서의 각각의 조명점은 제2사분면에서 대응하는 조명점과 90°회전대칭을 나타낸다. 다시 말하자면, 제1사분면에서의 각각의 조명점은 제2사분면에서의 대응조명점과 90°회전대칭을 나타낸다. 유사하게는, 감소된 1차원조명공간에서, 조명소스점(NA_effective, s_effective)은 켤레조명소스점 () 을 가져야 한다.

상기 켤레조명계획안을 이용하여 금지된피치영역이 확인되고 제거될 수 있다. 도 7은 금지된피치영역을 형성/확인하는 공정을 상세히 나타낸 플로우차트를 예시한다. 상기 공정의 제1부분은 소정의 (α, β)에 대한 상호작용피치를 결정하는 단계를 수반한다. 도 7를 참조로, 이것은 수학식(9) 또는 (9a)을 이용하여 수행될 수 있고, 상술된 바와 같이, 1차원조명과 관련된 계산엔진(calculation engine)을 나타낸다. 더욱 상세하게는, (즉 α, β가 고정되는) 소정조명점에서, 수학식(9) 또는 수학식(9a)는 소정피치에서 조명세기 I(α, β, pitch)를 계산하기 위하여 이용된다(스텝 70). 또한, 수학식(9) 또는 수학식(9a)는 동일한 피치에서의 90°회전대칭점의 세기 I(-β, α, pitch)를 계산하는데 이용된다(스텝72). 그 다음, 상기 두 조명세기가 함께 더해져(스텝74) I_total(α, β, pitch)이 얻어지고, 그 다음, I_total의 로그-슬로프(log-slope)가 계산된다 (스텝76). 그 후, 이러한 공정은 각각의 해당피치 I_total(α, β, pitch)에서 반복된다(스텝 78,80).

도 8은 도 7의 공정의 결과에 대한 플롯(plot)을 예시하고, 극단상호피치영역을 갖는 영역을 나타낸다. 도 8를 참조로, 극단피치상호작용위치는 상당한 양의 서클(circle)을 포함하는 이들 영역에 의하여 확인된다. 더욱 상세히 말하자면, 극단피치상호작용위치는 다음 수학식을 이용하여 확인될 수 있다.

특히, 상기 수학식을 만족하는 위치에 실질적으로 근접한 위치는 극단피치상호작용위치이다. 다시말하자면, 극단피치상호작용위치를 찾아내는 상기 조건은 특정위치를 상세화하고, 실제금지된피치는 상기 위치 주위의 범위에 있다. 실제범위는 노광장치의 NA 및 파장에 따른다. 실험연구를 통해서, 소정의 특정위치 주위의 금지된 피치범위는 대략 +/-0.12파장/NA 가 된다. 예를 들어, 노광장치가 248nm 소스와 NA= 0.65 를 이용한다면, 극단상호작용피치범위는 대략 +/-45nm 가 된다. 극단상호작용피치위치가 비교적 안정화되어 있는 한편, 그것들은 정지되어 있지 않다. 극단상호작용피치위치는 조명각에서의 변화를 가지고 약간 시프트될 수 있다.

도 8을 다시 보면, 도 8에서의 예시는 130nm의 세트피처크기, 스캐너 NA=0.65 이고s_effective=0.65 를 이용하여 수행되었다. 도시된 바와 같이, 상기 극단상호작용피치범위(300nm 내지 700nm)에서는 4개의 독특한 극단상호작용피치영역이 존재하고, 대략 370nm, 480nm, 560nm 및 630nm 에 위치된다. 도 8은 극단상호작용피치영역이 보강영역인지 또는 상쇄영역인지를 나타내고 있지 않지만, 그러한 영역이 존재하는지 또는 존재하지 않는지는 나타내고 있다. 또한, 일반적으로 극단상호피치영역은 상기 조명각으로는 뚜렷하게 변화하지는 않는다. 상기 영역은 조명각에 매우 민감하지 않는 경향이 있다.

일단 극단상호작용피치영역이 확인되면, 공정의 다음부분은 해당하는 피치(즉, 극단상호작용피치영역)에서 조명맵을 생성하는 단계를 수반한다. 요약해보면, 각각의 극단상호작용피치영역에서, 마스크에지에서의 메인피처이미지의 로그-슬로프는 조명각의 함수로 계산한다. 도 9는 소정극단상호작용피치의 조명맵을 생성하는 단계를 상세화한 플로우차트를 예시한다.

도 9를 참조하여, 다시 수학식(9) 및 수학식(9a)을 이용하면, 제1조명각(α, β)과 고정피치에 대한 조명세기가 계산되고(스텝 90), 동일한 피치에서 대응하는 90°회전대칭점의 조명세기가 계산된다(스텝 92). 그 다음, 두 조명세기가 함께 더해져(스텝 94) I_total(α, β, pitch)가 얻어진 후, I_total의 로그-슬로프가 계산된다(스텝 96). 그 다음, 이러한 공정은 복수의 조명각에서 조명맵이 적어도 하나의 사분면(즉,)을 포함하도록 반복된다(스텝98, 스텝100). 도 10a 내지 도 10c는 도 8에 각각 예시된 480nm, 560nm, 635nm의 극단상호작용피치영역에 대응하는 조명맵을 나타낸다. 도 10d는 310nm의 최소피치에 대응하는 조명맵을 예시한다.

도 10a 내지 도 10d를 다시 참조해보면, I_total의 로그-슬로프의 더 큰 값에 대응하는 조명각은 소정피치에서 최적성능을 제공하는 조명각이다. 다시 말하자면, I_total의 로그-슬로프가 더 크면 클수록 최적성능도 더 좋아진다. 예를 들어, 도 10a를 참조로, 이러한 피치(즉,480nm)에서의 최적조명각은 대략 0이 된다. k_x> 0.2 및 k_y> 0.2 인 값에 대응하는 조명각은 I_total의 로그-슬로프의 낮은값을 초래하므로 바람직하지 않다. 도 10a 에 도시된 바와 같이, k_x및 k_y모두가 대략 0이 될 때 로그-슬로프의 값이 가장 커진다. 도 10b를 참조로, 560nm 피치에서의 최적조명각은 대략 k_x=0.5 와 k_y=0 또는 k_x=0 과 k_y=0.5 중 어느 하나에 대응하는 각이 된다. 도 10c를 참조로, 635nm 피치에서의 최적조명각은 대략 k_x=0.3 과 k_y=0.3 에 대응하는 각이 된다. 최종적으로 도 10d를 참조로, 310nm 의 최적조명각은 k_x=0.5 와 k_y=0.5 에 대응하는 값이다.

따라서, 상기 조명맵으로부터 극단 상호작용 피치가 금지된 피치영역이 되는지 또는 적합한 피치영역이 되는지는 채용된 조명에 의존한다는 것을 알 수 있다. 조명맵의 또 다른 검사에 의하면 피치 480nm에서의 조명맵이 635nm 및 310nm에서의 조명맵과 상보적이라는 것이 드러난다. 보다 상세하게, 피치 480nm에서는 바람직한 조명각은 대략 0 인 k_x및 k_y에 대응하며, 바람직하지 않은 면적은 대략 0.5 인 k_x및 k_y에 대응한다. 역으로, 635nm 및 310nm의 피치에서는, 바람직한 조명각은 대략 0.5 인 k_x및 k_y에 대응하고 바람직하지 않은 면적은 대략 0 인 k_x및 k_y에 대응한다. 이 고유한 상보적 성질은 상기 층 위에 480nm 부근의 피치 구조가 없지 않다면 130nm 모드 포토리소그래피용 4중극 조명의 장점을 취하지 못하게 한다. 전술한 조명맵의 분석은 설계자가 프린팅 성능을 최적화하고, 더 나아가서 상쇄간섭을 초래하는 극단 상호작용 피치를 피하도록 조명각을 선택하여 이용할 수 있게 한다.

받아들일 수 있는 성능과 연관된 I_total의 로그슬로프의 최소값은 사용되는 레지스트에 일부 의존한다. 예를 들어, 서로 다른 레지스트는 서로 다른 콘트라스트를 보이며, 이것은 최적의 성능영역에 대응하는 I_total의 로그슬로프의 서로 다른 최소값을 요구한다. 하지만 일반적인 규칙에 따라, I_total의 로그슬로프의 값이 대략 15보다 크면 받아들일 수 있는 프로세스가 된다.

프린팅 성능을 최적화하는 것에 관하여, 도 10a 내지 도 10d에서 전술한 예시적인 조명맵을 참조하면, 4중극 조명과 비교하여 고리형 조명(가령, σ_in = 0.55 이고 σ_out = 0.85인)은 그 밖의 피치영역에서 이미지 콘트라스트를 저하시킴으로써 480nm 주변 피치영역에서 이미지 콘트라스트를 향상시킬 수 있다. 이러한 접근은 조명공간내에서 보강상호작용과 상쇄상호작용을 평준화함으로써 서로 다른 피치에서의 구조 상호작용을 감소시킨다.

예컨대, 도 11은 그 밖의 피치영역에서는 강한 보강 구조 상호작용은 유지하면서 480nm 피치영역에서는 노광 관용도를 향상시키는 조명설계를 예시한다. 더욱 상세하게는, 도 11은 480nm 피치영역에 적합한 조명이 중심부(k_x=0, k_y=0)에 있어서 조명 중심에 특정 조명을 제공하는 조명설계를 예시한다. 하지만, 중심에 조명이 부가되는 때에는 성능 균형이 고려되어야 하는데, 이는 중심에서의 조명이 불가피하게도 310nm인 최소의 피치영역에서 이미지 콘트라스트를 저하시킬 것이기 때문이다. Solid-C 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 고리형, 4중극 및 개조된 4중극 조명(σ_center = 0.15 이고 σ_center = 0.2 인)에 대한 로그슬로프를 비교한 것이 도 12에 도시된다. 피처는 6% 감쇠위상반전마스크상의 130nm 라인이다. 시뮬레이션 결과로부터 볼 수 있듯이, 중심 σ= 0.2 인 개조된 4중극은 전반적으로 더 양호한 프로세스를 제공할 것이며, 또한 어시스트 피처로 얻을 수 있는 이점을 모두 취하게 한다.

도면에서 사용된 QUASAR 라는 용어는 회절광요소(DOE)를 사용하는 4중극 조명의 발생을 의미하며, 이것은 차단/통과하는 것이 아닌 들어오는 방사선 플럭스의재분배를 의미한다. 특히, 30˚QUASAR는 4개의 극이 고리모양의 일부이고 각각은 고리모양의 중심과 30˚의 각에 대응하는(subtend) 4중극 패턴을 의미한다.

전술한 조명맵을 스캐터링바의 배치에 도움을 주도록 이용하는 것도 가능하며, 이것은 광근접성영향을 완화하도록 작용한다. 이러한 스캐터링바의 사용은 상기 언급된 USP 제 5,242,770호에 서술되었다. 상기 '770호 특허에 상술된 바와 같이, 제조 가능한 프로세스를 달성하기 위해서 포토리소그래피에서 적극적 프린팅을 하려면 고립된(즉, 아이솔레이션된) 피처의 주변에 어시스트 피처를 부가할 필요가 있음이 알려졌다. 하지만, 그러한 어시스트 피처의 배치는 최적의 소정 효과를 내기에는 너무 위험스럽다. 보다 상세하게는, 인접한 피처들과 유사하게 메인 피처의 주변에 스캐터링바를 잘못 배치하면 메인 피처의 공정관용도를 저하시킬 가능성이 있다. 예를 들어, 스캐터링바가 금지된 피치영역에 놓이는 경우이다. 본 발명은 스캐터링바가 주어진 조명각에 대하여 금지된 피처영역내에 위치되지 않도록 스캐터링바를 배치하는 데에도 활용될 수 있다.

스캐터링바 기법의 구현은 스캐터링바 크기 및 배치의 결정을 수반한다. 레지스트 콘트라스트 능력 이내에서 가장 큰 스캐터링바 크기가 사용되어야 하지만, 실제의 설계에서는 마스크제작공정으로부터 초래되는 스캐터링바의 치수 에러와 같은 그 밖의 요인들도 고려되어야 한다. 현재의 스캐터링바 크기는 통상 60-80nm 부근이다. 스캐터링바 배치는 MaskTool사의 LINESWEEPER^TM레티클과 같은 특별히 설계된 레티클을 사용한 실험을 통해 발전된 배치규칙에 주로 기초한다. 스캐터링바 배치의 원칙은 상기 서술된 금지된 피치현상의 그것과 유사하다.

보다 상세하게는, 제1단계는 스캐터링바와 메인 피처간에 극단 상호작용 위치를 확인하는 단계를 요한다. 극단 상호작용 위치를 확인하는 과정은 상기 서술된 극단 상호작용 피치영역을 확인하는 과정과 동일하다. 하지만, 금지된 피치영역의 확인을 위하여 필요한 작은 로그슬로프영역을 확인하는 대신에, 메인 피처에 대하여 큰 로그슬로프를 보이는 영역이 확인된다. 도 13은 아이솔레이션된 메인 피치 라인주변의 스캐터링바의 극단 상호작용 에지 대 에지 배치위치를 도시한다. 도시된 바와 같이, 이들 극단 에지 대 에지 위치는 235nm, 375nm, 510nm, 655nm 등의 부근이다.

일단 극단 상호작용 위치가 확인되면, 다음 단계는 공정을 위하여 이미 선정된 조명조건과 유사한 조명맵을 구비한 것을 선정하는 것이다. 메인 아이솔레이션된 피처 주변에 더 가깝게 놓인 스캐터링바일수록 더 우수한 것이 항상 사실인 것은 아닌데, 이것은 각 배치위치가 그 자신에게 적합한 조명영역을 갖기 때문이다. 도 14a 내지 도 14d는 메인 피처로부터의 떨어진 거리가 다른 스캐터링바에 대하여 생성된 조명맵이다. 도 14a 내지 도 14d를 참조하면, 스캐터링바가 235nm 또는 510nm 주변에 배치될 때 강한 스캐터링바 효과가 기대된다. 하지만 375nm 또는 650nm 주변의 스캐터링바의 부적합한 배치는 4중극 조명하에서 메인 아이솔레이션된 피처의 이미지 콘트라스트를 저하시킬 것이다. 고립된 피처의 주변에 공간이 마련되면, 제2쌍의 스캐터링바가 부가될 수 있다. 고리형 조명이 사용될 때에는, 스캐터링바로부터의 보강상호작용 및 상쇄상호작용은 어느 정도 평준화될 것이며따라서 어시스트 피처로부터의 이득은 크게 감소된다. 따라서, 전술한 내용으로부터 스캐터링바의 배치는 선택된 조명에 따라 크게 좌우된다는 것을 알 수 있다. 또한 복수의 스캐터링바가 요구될 때에는 그들의 조명맵은 같은 부류에 속해야 한다(즉, 조명맵이 유사해야 한다).

요컨대, 금지된 피치현상 및 스캐터링바 기법은 모두 주변피처들간의 광학적 상호작용의 직접적인 결과이기 때문에, 그것들은 일체화된 틀(unified framework)안에서 처리되고 이해될 수 있다. 전술한 내용은 메인 피처의 필드 위상에 대한 주변피처의 필드 위상은 조명 및 이격거리에 의존한다는 것을 명확히 한다. 주어진 조명각에 대하여, 주변피처에 의하여 만들어진 필드 위상이 메인 피처의 필드 위상에 대하여 180˚위상차를 보이는 피치영역내에서는 상쇄간섭이 일어난다. 그러한 상쇄간섭은 메인 피처의 이미지 콘트라스트를 감소시키고 따라서 노광 관용도의 손실을 야기한다. 금지된 피치영역 즉, 보다 정확하게는 극단 구조 상호작용 피치영역은 상기 서술된 바와 같이 쉽게 맵핑되어 나올 수 있고 결정될 수 있다. 각 극단 구조 상호작용 피치에 대하여 대응하는 조명맵을 얻을 수 있고 이것은 그것의 적합한 조명영역 및 그것의 부적합한 조명영역을 보여준다. 그러면 그 조명맵은 조명설계를 위한 지침으로 활용될 수 있다. 주변피처 크기가 스캐터링바 크기로 바뀌면, 유사한 보강상호작용 간섭영역 및 상쇄상호작용 간섭영역이 위치될 수 있고 그들에 대응하는 조명맵도 얻을 수 있다. 이들 조명맵을 기초로 하여, 주어진 조명조건에 대하여 최적의 스캐터링바 배치가 결정될 수 있다. 따라서 일반적으로, 스캐터링바는 스캐터링바로부터의 필드가 주어진 조명조건하에 메인 피처가우시안 이미지 포인트에서의 메인 피처로부터의 필드와 위상이 일치되는 피치영역에 놓여야 한다. 사용된 조명전략이 바뀌면 스캐터링바 배치도 그에 따라 조정되어야 한다. 복수의 스캐터링바가 요구될 때에는 그들의 조명맵은 최대의 이득을 내도록 유사성을 가져야 한다.

상기 서술한 바와 같이, 본 발명의 방법은 종래기술을 능가하는 현저한 장점을 제공한다. 가장 중요한 것은 본 발명은 전반적인 프린팅 성능을 저하시키는 금지된 피치영역을 확인하고 제거함으로써 기존의 포토리소그래피도구와 기술을 이용하여 CD 및 공정관용도의 향상을 얻을 수 있게 한다는 것이다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 관하여만 개시되었지만, 본 발명은 그 원리나 기본 특성을 벗어나지 않고도 다른 형태로 구현될 수 있다. 그를 위하여 제시된 실시예는 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로서 모든 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 기재되며 따라서 청구항과 균등한 의미나 범위에 속하는 모든 변형을 모두 포괄하고 있다.

Claims

리소그래피장치를 사용하여 기판상으로 리소그래피 패턴을 전사하는 마스크 패턴을 설계할 때 극단 상호작용 피치영역을 확인하는 방법에 있어서,

(a) 제1피치 및 제1조명각에 대한 조명세기를 결정하는 단계;

(b) 상기 제1피치, 및 상기 제1조명각에 대하여 회전대칭인 제2조명각에 대한 조명세기를 결정하는 단계;

(c) 상기 제1조명각 및 상기 제2조명각과 연관된 조명세기를 조합하여 상기 제1피치에 대한 총 조명세기를 결정하는 단계;

(d) 상기 총 조명세기의 로그슬로프를 결정하는 단계; 및

(e) 피치에 대하여 상기 총 조명세기의 로그슬로프의 도함수값이 대략 0 이면 상기 제1피치가 속한 피치영역을 극단 상호작용 피치영역이라고 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 극단 상호작용 피치영역을 확인하는 방법.
제1항에 있어서,

복수의 서로 다른 피치에 대하여 상기 (a)단계 내지 (d)단계를 반복하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 극단 상호작용 피치영역을 확인하는 방법.
제2항에 있어서,

복수의 조명각에 대하여 상기 (a)단계 내지 (d)단계를 반복하는 단계를 포함하며, 상기 복수의 조명각 각각에 대해서 피치에 대한 상기 총 조명세기의 로그슬로프의 도함수값이 대략 0 이면 피치가 극단 상호작용 피치영역이라고 확인되는 것을 특징으로 하는 극단 상호작용 피치영역을 확인하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제2조명각은 상기 제1조명각에 대하여 90°회전대칭을 보이는 것을 특징으로 하는 극단 상호작용 피치영역을 확인하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 피치영역은 특정 피치의 +/- 0.12 x λ/NA 이내에 있는 피치의 영역이며, 여기서 λ는 상기 리소그래피장치의 노광 방사선의 파장이고 NA는 상기 리소그래피장치의 투영시스템의 개구수인 것을 특징으로 하는 극단 상호작용 피치영역을 확인하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

극단 피치영역에 있는 것으로 확인된 주어진 피치에 대해서,

(f) 상기 주어진 피치 및 제1조명각에 대한 조명세기를 결정하는 단계;

(g) 상기 주어진 피치, 및 상기 제1조명각에 대하여 회전대칭인 제2조명각에 대한 조명세기를 결정하는 단계;

(h) 상기 제1조명각 및 상기 제2조명각과 연관된 조명세기를 조합하여 상기 주어진 피치에 대한 제2의 총 조명세기를 결정하는 단계;

(i) 상기 제2의 총 조명세기의 로그슬로프를 결정하는 단계;

(j) 상기 제2의 총 조명세기의 상기 로그슬로프가 소정값보다 작으면 주어진 조명각을 상기 주어진 피치에 대하여 바람직하지 않은 것으로 확인하는 단계; 및

(k) 복수의 서로 다른 조명각에 대하여 상기 (f)단계 내지 (j)단계를 반복하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 극단 상호작용 피치영역을 확인하는 방법.
제6항에 있어서,

상기 소정값은 15인 것을 특징으로 하는 극단 상호작용 피치영역을 확인하는 방법.
소정의 조명전략으로 리소그래피장치를 사용하여 기판상으로 리소그래피 패턴을 전사하는 마스크 패턴을 설계하는 방법에 있어서,

제6항의 방법에 따라 극단 상호작용 피치영역 및 대응하는 바람직하지 않은 조명각을 확인하는 단계; 및

상기 마스크 패턴내의 피처의 조합이 상기 소정의 조명전략상 조명각이 바람직하지 않은 극단 상호작용 피치영역에 있는 피치를 갖지 않도록 피처를 배열하여 상기 마스크 패턴을 설계하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 패턴을 설계하는 방법.
제8항에 있어서,

상기 마스크 패턴은 메인 피처 및 광근접성교정 요소를 구비하며, 상기 설계하는 단계는 상기 소정의 조명전략상 조명각이 바람직하지 않은 극단 상호작용 피치영역에 속하는 광근접성교정 요소와 메인 피처간에 피치를 만들지 않도록 상기 광근접성교정 요소를 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 패턴을 설계하는 방법.
마스크를 제조하는 방법에 있어서,

제8항의 방법에 따라 마스크 패턴을 설계하는 단계, 및

상기 설계된 마스크 패턴을 구현하는 마스크를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크를 제조하는 방법.
적어도 부분적으로 한층의 방사선감응재로 도포된기판을 제공하는 단계;

방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;

투영빔의 단면에 패턴을 부여하도록 패터닝수단을 사용하는 단계; 및

상기 방사선감응재 층의 타겟부상으로 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법에 있어서,

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 방법에 따라 상기 소정의 패턴내의 극단 상호작용 피치영역을 확인하는 단계;

상기 소정의 패턴내의 상기 극단 상호작용 피치영역에 대하여, 조명각의 함수로서 상기 총 조명세기의 로그슬로프를 포함하는 조명맵을 만드는 단계; 및

상기 조명맵으로부터 적합한 조명각을 확인하는 단계를 더욱 포함하고,

상기 투영빔을 제공하는 단계에서 상기 투영빔은 실질적으로 모든 상기 조명맵에서 적합한 조명각으로 확인된 각도로만 상기 마스크를 조명하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제11항에 있어서,

상기 극단 상호작용 피치영역을 확인하는 단계에서는, 적어도 제1 및 제2의 극단 상호작용 피치영역이 확인되고,

상기 적합한 조명각을 확인하는 단계에서는, 상기 제1 및 제2의 극단 상호작용 피치영역에 대하여 제1세트 및 제2세트의 적합한 조명각이 확인되고,

상기 투영빔을 제공하는 단계, 상기 패터닝수단을 사용하는 단계 및 상기 패터닝된 빔을 투영하는 단계는, 한번은 상기 제1세트의 적합한 조명각을 사용하고 한번은 상기 제2세트의 적합한 조명각을 사용하여, 두번 수행되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제12항에 있어서,

상기 적합한 조명각을 확인하는 단계는 조명세기의 로그슬로프의 가장 큰 값을 갖는 조명각을 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제11항에 있어서,

상기 적합한 조명각을 확인하는 단계는 조명세기의 로그슬로프의 값이 소정량보다 큰 조명각을 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
컴퓨터상에 실행되면, 상기 컴퓨터에 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 명령하는 프로그램코드수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
제11항의 방법을 수행하도록 리소그래피 투영장치를 제어하는 프로그램코드수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
리소그래피장치를 사용하여 기판상에 형성될 집적소자를 설계할 때 피처들간의 바람직하지 않은 피치를 확인하는 방법에 있어서,

(a) 피치의 범위 전반에 걸쳐 주어진 조명각에 대하여 조명세기레벨을 결정함으로써 극단 상호작용 피치영역을 확인하는 단계; 및

(b) 조명각의 범위 전반에 걸쳐 주어진 극단 상호작용 피치영역에 대하여 조명세기를 결정함으로써 (a)단계에서 확인된 각 극단 상호작용 피치영역에 대하여 상기 바람직하지 않은 피치를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피처들간의 바람직하지 않은 피치를 확인하는 방법.
제17항에 있어서,

상기 극단용 피치영역은 실질적인 보강 광간섭 또는 실질적인 상쇄 광간섭 중 하나를 보이는 영역을 한정하는 것을 특징으로 하는 피처들간의 바람직하지 않은 피치를 확인하는 방법.
제17항 또는 제18항에 있어서,

상기 바람직하지 않는 피치는 소정값을 초과하는 대응하는 조명세기를 갖는 것을 특징으로 하는 피처들간의 바람직하지 않은 피치를 확인하는 방법.
제17항 또는 제18항에 있어서,

상기 피처는 메인 피처 및 광근접성교정 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 피처들간의 바람직하지 않은 피치를 확인하는 방법.
컴퓨터상에 실행되면, 상기 컴퓨터에 제6항의 방법을 수행하도록 명령하는 프로그램코드수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.