KR100541676B1 - 하이브리드 조명을 이용한 패터닝방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하이브리드 조명을 이용한 패터닝방법은, 반도체소자 제조시의 포토리소그라피공정시 노광 조명계에 있어서, 노광시에 기존 조명계와 오프-축 조명계를 결합한 형태의 하이브리드조명계를 이용하여 진행하도록 구성되어 있으며, 것으로서, 노광공정시에 기존의 모든 Off-축 조명계에 일반적인 조명을 함께 조사 하여 오프축(off-axis) 조명의 장점을 살리면서도 오프축 단점인 ID 바이어스의 차이를 줄이고 근접효과(proximity effect)의 영향을 최소화할 수 있는 것이다.

Description

하이브리드 조명을 이용한 패터닝방법{Method for patterning for hybrid illuminaton}
도 1a는 기존의 렌즈계에 광이 원형으로 조사되는 경우이고, 도 1b는 렌즈계에 광이 여러 부분의 원형 형태로 조사되는 경우의 쿼드조명계인 경우,
도 3a는 기존의 오프축 조명중의 하나인 쿼드조명인 경우이고, 도 3b는 종래의 일반적인 조명인 경우로서, 마스크 CD에 따른 DICD(nm)값을 비교한 그래프, 도 4a 내지 도 4c는 기존 조명계에서 나타나는 근접효과로 인해 실제 패턴에서 브릿지 발생을 설명하기 위한 평면도로서, 도 4a는 마스크의 레이아웃도이고, 도 4b는 회절현상에 의한 흐린 마스크 이미지를 나타낸 도면이며, 도 4c는 패턴 브릿지가 발생된 부분을 보여 주는 CD SEM사진,
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 하이브리드 조명계를 이용한 패터닝방법을 설명하기 위한 하이브리드 조명계의 실시예들로서, 도 5는 본 발명에 따른 일반 조명계와 고리형태의 조명계가 결합된 형태의 하이브리드 조명계이고, 도 6은 본 발명에 따른 일반조명계와 쿼드조명계가 결합된 형태의 조명계이며, 도 7은 본 발명에 따른 일반조명계와 다이폴 조명계의 결합된 형태의 조명계,
도 8은 본 발명에 따른 오프축 조명중의 하나인 쿼드조명과 일반조명계를 결합한 형태의 조명계의 경우로서, 마스크 CD에 따른 DICD(nm)값을 비교한 그래프.
[도면부호의설명]
51 : 렌즈계 53 : 제1광(원형광)
55 : 제2광(환형광) 57 : 쿼드광
59 : 다이폴광
본 발명은 반도체소자의 제조시의 노광방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 노광공정시에 기존의 모든 Off-축 조명계에 일반적인 조명을 함께 조사하여 오프축(off-axis) 조명의 장점을 살리면서도 오프축 단점인 ID 바이어스의 차이를 줄이고 근접효과(proximity effect)의 영향을 최소화할 수 있는 반도체소자 제조시의 하이브리드 조명을 이용한 패터닝방법에 관한 것이다.
기존의 일반적인 조명은, 도 1a에서와 같이, 렌즈계(11)에 광이 원형(13)으로 조사되는 경우이고, 쿼드조명은 도 1b에서와 같이 렌즈계(21)에 광이 여러 부분의 원형 형태로 조사되는 경우이다.
또한, 오프-축 조명(즉, 변형조명)(off-axis)이란 광축을 벗어난 사입사 조명을 말하는데 여기에는 도 1b에 도시된 쿼드(quad)조명, 도 2a에 도시된 광이 렌즈계(31)에 고리 모양(annular)(33)으로 조사되는 조명, 다이폴(dipole) 조명 등 많은 변형 조명이 있다. 여기서, 상기 다이폴 조명은, 도 2b에 도시된 렌즈계(41)에 렌즈중앙을 기준으로 좌우측인 X 방향으로 광(43a)이 조사되는 경우와, 렌즈계941)에 렌즈중앙을 기준으로 상하측인 Y방향으로 광(43b)이 조사되는 경우로 구분되어진다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와같이, 이들 조명계로 종래의 조명계의 한계를 넘어 더 넓은 공정마진, 즉 DOF, EL 등을 키울 수가 있으며, 또한 더 작은 패턴을 구현할 수 있는 잇점도 있다.
그러나, 사입사의 특성상 ID 바이어스와 근접효과(proximity effect)가 종래의 조명보다 크다. 이러한 단점은 디바이스가 감소(shrink)되면서 포토공정을 어렵게 한다.
한편, 도 3a는 기존의 오프축 조명중의 하나인 쿼드조명인 경우이고, 도 3b는 종래의 일반적인 조명인 경우로서, 마스크 CD에 따른 DICD(nm)값을 비교한 그래프이다.
도 3a 및 도 3b에서 알 수 있는 바와같이, 도 3a의 오프 축 조명계의 경우 의 ID 바이어스가 도 3b의 종래의 일반적인 조명계에 비해 크고, 미세 패턴으로 갈수록 이 현상은 더욱 심해진다.
따라서, 디바이스가 작아지면 라인/스페이스패턴(L/S)뿐만 아니라 분리된 라인(I/L) 및 분리 스페이스패턴(I/S)이 복합적으로 많은 분리막/게이트/비트라인 등의 임계층(critical layer), 즉 기준라인패턴(R/L)에서 패터닝이 어려워지거나 소자/설계에서 원하는 타겟을 맞출 수 없어 디바이스 개발이 불가능해진다.
한편, 기존의 조명계에서 나타나는 문제점인 근접효과에 대해 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4a 내지 도 4c는 기존 조명계에서 나타나는 근접효과로 인해 실제 패턴에서 브릿지 발생을 설명하기 위한 평면도로서, 도 4a는 마스크의 레이아웃도이고, 도 4b는 회절현상에 의한 흐린 마스크 이미지를 나타낸 도면이며, 도 4c는 패턴 브릿지가 발생된 부분을 보여 주는 CD SEM사진이다.
또한, 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와같이, 빛의 근접효과(proximity effect)로 인해 실제 패턴에서 도 4c의 "A"와 같은 브릿지가 발생할 우려가 높은데, 이를 막기 위해 OPC를 제대로 수행해야 한다. 그런데 근접효과(proximity effect) 현상은 미세패턴을 구현하기 위해 개발된 오프축 조명에서 더욱 심해진다.
따라서, 디바이스가 작아지면서 OPC를 통한 근접효과 감소가 어려워지고, 때로는 패턴이 불가능하게 된다.
또한, 그와는 반대로 종래(conventional) 조명은 근접효과가 오프축보다 작으나 미세패턴 구현 및 공정마진 측면에서 오프축보다 불리하다.
이에 본 발명은 상기 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 노광공정시에 기존의 모든 Off-축 조명계에 일반적인 조명을 함께 조사 하여 오프축(off-axis) 조명의 장점을 살리면서도 오프축 단점인 ID 바이어스의 차이를 줄이고 근접효과(proximity effect)의 영향을 최소화할 수 있는 반도체소자 제조시의 하이브리드 조명을 이용한 패터닝방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 조명을 이용한 패터 닝방법은, 반도체소자 제조시의 포토리소그라피공정시 노광 조명계에 있어서,
노광시에 기존 조명계와 오프-축 조명계를 결합한 형태의 하이브리드조명계를 이용하여 진행하는 것을 특징으로한다.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 조명을 이용한 패터닝방법은, 하이브리드조명계는 DOE와 매뉴얼 블레이드를 포함한 모든 조명방식에 적용되는 것을 특징으로한다.
그리고, 본 발명에 따른 하이브리드 조명을 이용한 패터닝방법은, 상기 오프축 조명계는 고리모양의 조명계, 쿼드조명계 및 다이폴(dipole) 조명계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
(실시예)
이하, 본 발명에 따른 하이브리드 조명을 이용한 패터닝방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 하이브리드 조명계를 이용한 패터닝방법을 설명하기 위한 하이브리드 조명계의 실시예들이다.
본 발명에 따른 하이브리드 조명계는, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와같이, 기존의 오프-축 조명계에 일반적인 조명계를 결합한 형태의 조명계이다. 즉, 본 발명에 따른 하이브리드 조명계의 일실시예는, 도 5에서와 같이, 렌즈계(51)의 중앙에 기존의 제1광(53)이 조사되고 그 주위에 고리모양의 제2광(55)이 조사되는 경우이다. 또한, 본 발명에 따른 하이브리드 조명계의 다른 실시예는, 도 6에서와 같이, 렌즈계(51)의 중앙에 기존의 제1광(53)이 조사되고 그 주위에 쿼드모양의 제2 광(57)이 조사되는 경우이다. 그리고, 본 발명의 또다른 실시예는, 도 7에서와 같이, 렌즈계(51)의 중앙에 기존의 제1광(53)이 조사되고 좌우측, 또는 상하측에 제2광(59)이 조사되는 경우이다.
도 8에서와 같이, 기존의 일반 조명계에 오프축 조명계인 쿼드조명계를 결합한 형태의 조명계를 사용하므로써 오프축에서의 ID 바이어스를 감소시킬 수가 있다.
기존 오프축과 마찬가지로 DOE를 사용해서 만들 수 있고, 매뉴얼 브레이드(manual blade)를 사용하여 만들 수도 있다.
매뉴얼 블레이드(manual blade)의 예를 들어 설명하면, 고리모양(annular)의 조명계의 경우 기존 내부 시그마(inner sigma)와 외부 시그마(outer sigma)를 조정하면서 동시에 종래의 시그마(conventional sigma)를 적절히 조정해 원하는 패터닝 결과를 얻을 수가 있다.
이와 같이 만들어진 매뉴얼 블레이드(manual blade)를 스텝퍼 또는 스캐너의 조사부(illumination part)에 끼워 사용한다.
상기에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 하이브리드 조명을 이용한 패터닝방법에 의하면, 종래의 모든 오프축(off-axis)조명계의 일반적인(conventional) 조명을 함께 조사해 주므로써 오프-축 조명의 장점을 살리면서도 오프축의 단점인 ID 바이어스의 차이를 줄이고, 근접효과(proximity effect)의 영향도 최소화할 수 있다.
따라서, 리소그라피 공정의 마진을 넓히고, OPC 수행의 어려움을 덜어 주므로써 레티클 교정(reticle revision) 횟수를 줄이는 효과를 가져와 디바이스의 조기개발에 기여할 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (3)

  1. 반도체소자 제조시의 포토리소그라피공정시 노광 조명계에 있어서,
    노광시에 기존 조명계와 오프-축 조명계를 결합한 형태의 하이브리드조명계를 이용하여 진행하는 것을 특징으로하는 하이브리드 조명을 이용한 패터닝방법.
  2. 제1항에 있어서, 하이브리드조명계는 DOE와 매뉴얼 블레이드를 포함한 모든 조명방식에 적용되는 것을 특징으로하는 하이브리드 조명을 이용한 패터닝방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 오프축 조명계는 고리모양의 조명계, 쿼드조명계 및 다이폴(dipole) 조명계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 조명을 이용한 패터닝방법.
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