KR100542268B1 - 서브해상도 어시스트피처로서 위상에지를 이용하는 광근접보정방법 - Google Patents

서브해상도 어시스트피처로서 위상에지를 이용하는 광근접보정방법 Download PDF

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반덴브로에크더글라스
첸제이.풍
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에이에스엠엘 마스크툴즈 비.브이.
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Abstract

본 발명은 마스크에 형성된 패턴을 광학적으로 기판으로 전사하고, 광근접효과를 제거하기 위한 포토리소그래피 마스크에 관한 것이다. 상기 마스크는 기판상에 프린트될 복수의 분해가능한 피처 및 적어도 하나의 분해불가능한 광근접보정피처를 포함하며, 여기서 분해불가능한 광근접보정피처는 위상에지이다.

Description

서브해상도 어시스트피처로서 위상에지를 이용하는 광근접보정방법 {An Optical Proximity Correction Method Utilizing Phase-edges As Sub-Resolution Assist Features}
도 1은 종래의 조명을 이용하고 시그마(σ)를 달리하여 180°위상에지의 에어리얼세기 프로파일의 예를 도시한 도면,
도 2는 오프액시스 조명을 이용한 180°위상에지의 에어리얼세기 프로파일의 예를 도시한 도면,
도 3은 종래의 조명 및 오프액시스 QUASAR 조명으로 조명되었을 때 200nm 떨어진 2개의 위상에지의 에어리얼 이미지 세기를 도시한 도면,
도 4는 주어진 세트의 공정조건의 경우 피처에지에 대한 위상에지의 다양한 배치로부터 초래되는 Imin 의 변동을 나타내는 에어리얼 이미지들의 세트를 도시한 도면,
도 5는 고립된 라인에 대한 포커스/노광 메트릭스(FEM)의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면,
도 6은 광근접보정(Optical Proximity Correction) 피처로서 이용된 위상에지의 예시적 실시예를 도시한 도면,
도 7은 OPC 피처로서 이용된 서브해상도 위상에지를 가진 고립된 라인에 대한 포커스/노광 메트릭스의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면,
도 8은 위상에지가 고립된 라인으로부터 160nm 및 360nm 떨어져 배치된 때 130nm 타겟된 고립된 라인의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면,
도 9는 50nm 무크롬 스캐터링바(50nm chromeless scattering bar), 40nm 무크롬 스캐터링바, 및 5개의 100nm 바 패턴에 인접하여 배치된 때의 단일 위상에지의 인쇄도(printalbility)간의 비교를 예시한 도면,
도 10은 종래의 스캐터링바의 배치를 위한 충분한 공간을 주지 않는 중간 피치값에 대한 서브해상도 OPC 피처로서 단일 위상에지를 이용한 예를 도시한 도면,
도 11은 도 10에 도시된 크롬라인들 사이에 단일 위상에지가 배치된 때의 400nm 피치인 100nm 크롬라인 패턴상의 포커스/노광 시뮬레이션의 결과를 도시한 도면,
도 12는 무크롬 피처들간에 단일 위상에지를 배치한 예를 도시한 도면,
도 13은 서브해상도 위상에지를 이용한 역 베셀 라인(inverse Bessel line)의 형성의 예를 도시한 도면,
도 14는 무크롬 위상시프트마스크 구조를 이용한, 도 13의 역 베셀 라인의 형성을 도시한 도면,
도 15는 고립된 100nm CLM 역 베셀 라인의 시뮬레이션 결과 및 위상에지의 적절한 배치에 의해 어떻게 아이소포컬 포인트(iso-focal point)가 제어될 수 있는 지를 도시한 도면,
도 16은 80nm 크롬 피처에 관한 포커스/노광 시뮬레이션의 결과를 도시한 도면,
도 17은 0.80 NA KrF 묘화시스템 및 0.85/0.55/30 QUASAR 조명으로 노광된 80nm 고립된 라인에 대한 초점심도를 나타내는 ED(exposure/dose) 관용도 도표,
도 18은 50nm 크롬 피처에 관한 포커스/노광 시뮬레이션의 결과를 도시한 도면.
도 19는 0.80 NA KrF 묘화시스템 및 0.85/0.55/30 QUASAR 조명으로 노광된 50nm 고립된 라인에 대한 초점심도를 나타내는 ED(exposure/dose) 관용도 도표,
도 20은 35nm 크롬 피처에 관한 포커스/노광 시뮬레이션의 결과를 도시한 도면.
도 21a 및 도 21b는 서브해상도 어시스트 피처가 회절패턴에 미치는 영향을 도시한 도면,
도 22는 라인엔드 단축(line end shortening)을 제어하는 데 서브해상도 위상에지가 어떻게 이용될 수 있는지의 예를 도시한 도면,
도 23은 예시적인 리소그래피 투영장치를 도시한 도면.
본 발명은 포토리소그래피, 특히 광근접효과를 보정하도록 작용하는 서브해상도 광학근접보정("OPC")피처를 갖는 포토마스크("마스크")의 설계 및 생성에 관한 것이다. 본 발명은 또한,
-방사선의 투영빔을 공급하는 방사시스템;
-소정의 패턴에 따라 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단(예를 들어, 마스크)을 지지하는 지지구조체;
-기판을 잡아주는 기판테이블; 및
-기판의 타겟부상으로 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템을 일반적으로 포함하는 리소그래피투영장치내에서 이러한 마스크의 사용에 관한 것이다.
예를 들어, 리소그래피 투영장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이러한 경우, 상기 마스크는 IC의 개별층에 해당하는 회로패턴을 포함할 수 있으며, 상기 패턴은 방사선감응재(레지스트)의 층으로 코팅된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(예를 들면, 1이상의 다이로 구성되는)에 묘화될 수 있다. 일반적으로 한장의 웨이퍼에는 인접하여 있는 여러 개의 타겟부로 구성된 전체적인 네트워크를 포함하며, 이들 타겟부는 투영시스템을 통하여 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 한 가지 형태의 리소그래피 투영장치에서는 타겟부상에 전체 마스크패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는데, 이러한 장치를 통상 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라고 한다. 통상, 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)라고 불리워지는 대체장치에서는 투영빔하에서 소정의 기준방향("스캐닝" 방향)으로 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 이 방향과 같은 방향 또는 반대방향으로 기판테이블을 동기화시켜 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된 다. 일반적으로 투영시스템은 배율인자 Ｍ(일반적으로 <1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도 V는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 Ｍ배가 된다. 여기에 서술된 리소그래피장치와 관련된 보다 많은 정보는 예를 들어, US 6,046,792호로부터 얻을 수 있으며 본 명세서에서도 참조자료로 채용된다.
리소그래피 투영장치를 사용하는 제조공정에서, 패턴은 방사선감응재(레지스트)의 층이 최소한의 부분에라도 도포된 기판상에 묘화된다. 이 묘화단계에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트도포 및 소프트 베이크와 같은 여러가지 과정을 거칠 수 있다. 노광 후에는, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 묘화된 피처의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC 디바이스의 개별층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 그런 다음 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 폴리싱 등과 같은, 모두가 개별층을 마무르도록 하는 여러 공정을 거친다. 여러 개의 층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어야만 할 것이다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 디바이스의 배열이 존재하게 될 것이다. 이들 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의하여 서로 분리되고, 이들 각각의 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 접속될 수 있다. 이와 같은 공정에 관한 추가 정보는, 예를 들어, 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing" (3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill출판사, 1997년, ISBN 0-07-067250-4)으로부터 얻을 수 있다.
설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급될 것이다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절광학기, 반사광학기 및 카타디옵트릭 (catadioptric) 시스템을 포함한 다양한 형태의 투영시스템을 포괄하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 또한 상기 방사선시스템은 방사선 투영빔의 지향, 성형 또는 제어를 위한 임의의 설계방식에 따라 동작하는 구성요소를 포함할 수 있고, 이후의 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 더 나아가, 상기 리소그래피장치는 2이상의 기판테이블(및/또는 2 이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 장치에서는 추가 테이블이 병행으로 사용되거나 또는 1이상의 테이블이 노광에서 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다. 예를 들어 US 5,969,441호 및 WO 98/40791호에는 트윈스테이지 리소그래피장치가 개시되어 있으며, 본 명세서에서도 인용참조되고 있다.
상기에 언급된 포토리소그래피 마스크는 실리콘웨이퍼상으로 집적될 회로구성요소에 대응하는 기하패턴을 포함한다. 이러한 마스크를 생성하는데 사용되는 패턴은 CAD(computer-aided design)프로그램을 이용하여 만들어질 수 있으며, 이 공정은 종종 EDA(electronic design automation)이라 불리기도 한다. 대부분의 CAD프로그램은 기능적인 마스크를 생성하기 위하여 한 세트의 소정의 설계규칙을 따른다. 이러한 규칙들은 공정 및 설계제약에 의하여 설정된다. 예를 들어, 설계규칙은 회로디바이스 또는 라인들이 바람직하지 않은 방법으로 서로에게 영향을 미치지 않게 보증하도록 (게이트, 캐패시터 등과 같은)회로디바이스와 배선 라인들간의 공간공차를 한정한다. 이 설계규칙제약은 일반적으로 "임계치수"(CD)라 불려진 다. 회로의 임계치수는 라인의 최소선폭 또는 2개의 라인간의 최소간격으로 정의될 수 있다. 따라서, 상기 CD는 설계된 회로의 전체 크기 및 밀도를 결정한다.
물론, 집적회로제조에서의 목적중의 하나는 (마스크를 통하여)웨이퍼상에 원래의 회로설계를 정확하게 재현하는 것이다. 또 하나의 목적은 가능한 한 반도체웨이퍼의 가용면적을 크게 사용하는 것이다. 하지만, 집적회로의 크기가 작아지고, 그것의 밀도가 증가함에 따라, 그 대응하는 마스크패턴의 CD는 광학노광툴의 해상도 한계에 가까워진다. 노광툴의 해상도는 노광툴이 반복적으로 웨이퍼상에 노광할 수 있는 최소피처로서 정의된다. 현재 노광장비의 해상도 값은 다수의 첨단 IC회로설계를 위한 CD를 제약한다.
회로레이아웃의 임계치수가 작아지고 노광툴의 해상도값에 가까워짐에 따라, 마스크패턴과 포토레지스트층위에 현상된 실제회로패턴과의 일치가 상당히 감소될 수 있다. 상기 마스크와 실제회로패턴의 상이함의 정도 및 양은 회로피처의 서로에 대한 근접성에 따라 좌우된다. 따라서, 패턴전사문제는 "근접효과"로도 일컬어진다.
근접효과의 중요한 문제를 극복하고자, 마스크패턴에 서브리소그래피피처를 추가하기 위한 다양한 기술이 사용된다. 서브리소그래피피처는 노광툴의 해상도보다 낮은 치수를 가지므로, 포토레지스트층으로 전사될 수 없다. 대신에, 서브리소그래피피처는 원래의 마스크패턴과 상호작용하고, 근접효과를 보상하여, 최종 전사회로패턴을 개선시킨다.
이러한 서브리소그래피피처의 예로는 근접효과에 의하여 생성된 마스크패턴내의 피처들간의 상이함을 감소시키도록 마스크패턴에 추가되는 스캐터링 바(scattering bar) 및 안티스캐터링 바(anti-scattering bar)가 있으며, 이는 (본 명세서에서 참조되고 있는)미국특허 US 5,821,014호에 개시되어 있다. 더욱 상세하게는, 서브해상도 어시스트피처 즉, 스캐터링 바는 광근접효과를 보정하는 수단으로 사용되었으며, 전체 프로세스윈도우(즉, 상기 피처가 고립되어 있는지 또는 인접 피처에 대하여 조밀하게 모여 있는지에 관계없이 특정 CD를 갖는 피처를 일정하게 프린트할 수 있는 능력)를 향상시키는데 효과적인 것으로 알려져 있다. '014특허에 따르면, 일반적으로, 이들 피처의 근처에 스캐터링 바를 배치하여, 덜 조밀한 피처의 초점심도를 고립된 피처(isolated feature)로 향상시킴으로써, 광학근접보정이 일어난다. 상기 스캐터링 바는 (고립된 또는 덜 조밀한 피처의)유효패턴밀도를 더 조밀해지도록 변화시키는 기능을 하여, 고립된 또는 덜 조밀한 피처의 프린트와 관련된 바람직하지 않은 근접효과를 상쇄시킨다. 그러나, 스캐터링 바 자체는 웨이퍼상에 프린트되지 않는다는 점이 중요하다. 따라서, 스캐터링 바의 크기가 묘화시스템의 분해능(resolution capability) 이하로 유지되어야 할 필요가 있다.
따라서, 광학리소그래피의 한계가 서브파장성능으로 더욱 나아감에 따라, 어시스트피처가 묘화시스템의 분해능이하로 유지되도록 스캐터링 바와 같은 어시스트피처가 점점 더 작게 만들어져야 한다. 그러나, 묘화시스템이 더 작은 파장 및 더 큰 개구수로 이동함에 따라, 충분히 작은 서브해상도 스캐터링 바를 가진 포토마스크를 제조할 수 있는 능력이 중요한 쟁점이자 심각한 문제가 되었다.
또한, 분해능이 향상됨에 따라, 피처들간의 최소거리(즉, 피치)가 감소된다. 이러한 피치의 감소는 근접하게 배치된 피처들 사이에 놓여진 서브해상도 어시스트피처를 갖는 포토마스크의 생성을 점점 더 어렵게 만든다. 달리 말하면, 피처들이 너무 근접해 있으면, 이러한 피처들 사이에, 스캐터링바와 같은 서브해상도 어시스트피처를 형성하는 것이 대단히 어려워(지거나 심지어는 불가능해)질 수 있다.
따라서, 어시스트피처를 현재 묘화시스템의 분해능 이하로 유지하기 위하여 필요한 미세한 지오메트리의 생성과 관련된 상술된 문제를 배제하는, 포토마스크내의 어시스트피처를 제공하는 방법이 필요하다.
상술한 문제를 해결하기 위한 노력으로, 본 발명의 목적은, 해상도가 높은 묘화시스템을 사용할 때, 포토마스크에 서브해상도 어시스트피처를 생성하는 것과 관련된 상술된 문제들을 제거하기 위하여, (제한된 폭을 가지며, 포토마스크내에서의 피처로서 형성되어야만 하는 스캐터링 바와는 반대로)"무치수(dimension-less)"인 서브해상도 어시스트피처를 제공하는 것이다. 본 발명에 따르면, 후술되는 바와 같이, "무치수" 위상에지가 서브해상도 어시스트피처로서 이용된다.
더욱 상세하게는, 본 발명은 마스크에 형성된 패턴을 광학적으로 기판상에 전사하기 위한 포토리소그래피 마스크에 관한 것이다. 상기 마스크는 기판상에 프린트될 복수의 분해가능한 피처 및 적어도 하나의 분해불가능한 광근접보정피처를 포함하며, 여기서, 분해불가능한 광근접보정피처는 위상에지이다.
본 발명은 또한, 리소그래피 노광장치를 사용하여, 포토리소그래피마스크로부터 리소그래피 패턴을 기판상으로 전사하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 기판상에 프린트될 복수의 분해가능한 피처를 형성하는 단계 및 위상에지인 적어도 하나의 분해불가능한 광근접보정피처를 형성하는 단계를 포함한다.
상세히 후술되는 바와 같이, 본 발명은 종래의 기술보다 현저한 이점을 제공한다. 가장 중요하게는, 상기 위상에지는 위상에지와 관련된 폭치수(즉, CD)가 없는 본질적으로 무치수이므로, 위상에지의 사용은 마스크상에 대단히 작은 피처(즉, 스캐터링 바)를 생성하도록 하는 필요성이 배제된다. 또한, 위상에지는 피처들간의 피치에 관계없이 피처들 사이에 쉽게 배치될 수 있다. 따라서, OPC피처로서 위상에지를 이용하면, 스캐터링 바와 같은 공지된 OPC기술을 수용할 수 없는 소정의 마스크 환경에 OPC를 제공할 수 있다.
당업자들은 본 발명의 예시적인 실시예에 관한 이하의 상세한 설명으로, 본 발명의 추가적인 이점을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에서는 IC의 제조에 본 발명을 사용하는 것에 대하여만 서술되고 있으나, 본 발명은 다른 여러 가능한 응용예를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 한다. 예를 들어, 상기 장치는 집적광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시패널, 박막자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어가 각각 "마스크", "기판" 또는 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 고려하여야 할 것이다.
본 명세서에서, "방사선" 및 "빔" 과 같은 용어는(예를 들어, 365nm, 248nm, 193nm, 157nm 또는 126nm 파장의)자외선(UV) 및 (예를 들어, 5~20nm 범위의 파장을 갖는)극자외선(EUV)을 포함하는 모든 형식의 전자기 방사선을 포괄하는 것으로 사용된다.
본 명세서에 채택된 마스크라는 용어는, 기판의 타겟부에 형성되어야 할 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 입사하는 방사빔에 부여하도록 사용될 수 있는 일반적인 패터닝수단을 의미하는 것으로서 폭넓게 해석될 수 있으며, 본 명세서에서는 "광 밸브(light valve)"라는 용어로도 사용될 수 있다. 고전적인 마스크(투과 또는 반사마스크; 바이너리형, 위상시프트형, 하이브리드형 등)외에, 이러한 패터닝수단의 다른 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.
- 프로그래밍 가능한 거울배열. 이러한 장치의 예로는, 점탄성 제어층 (viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본원리는, (예를 들어)반사면의 어드레스된 영역(addressed area)에서는 입사광이 회절광으로 반사되는 반면, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광이 비회절광으로 반사되는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어드레싱은 적당한 전자수단을 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 거울배열에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,296,891호 및 US 5,523,193호로부터 얻을 수 있다.
- 프로그래밍 가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다.
이하의 상세한 설명 및 첨부된 개략적인 도면을 참조하여, 본 발명의 또 다른 목적 및 이점이 더 쉽게 이해될 수 있다.
본 발명의 광근접보정 기술에 따라, 분해 불가능한 위상에지가 서브해상도 어시스트 피처로 이용된다. 본 발명의 이전에는 위상에지가 통상 가간섭성(coherent)이 큰 노광파장을 사용하여 매우 작은 피처를 프린트하는 데 사용되어왔다. 이것은, 180°위상에지가 이론적으로는 가간섭성이 큰 광으로 위상에지를 조명할 때 0과 같은 Imin (즉, 최소 광세기) 및 무한대 콘트라스트를 가지는 에어리얼 이미지를 제공할 것이므로, 가능하다. 상기 매우 강한 다크 이미지 콘트라스트는 조명이 가간섭성이 크고 매우 작은 다크 피처를 프린트하기 위해서 웨이퍼의 과-노광(over-expose)을 고려할 때에만 생긴다. 종래의 조명으로 시그마 (σ)를 증가시키는 경우에서 처럼 조명이 가간섭성이 적어짐에 따라, 위상에지 에어리얼 이미지의 콘트라스트는 감소되고 Imim은 증가하여 더이상 0이 아니다. 상기 내용은 도 1에 예시된다. 도시된 바와 같이, σ의 각각의 증분에 대하여 Imin의 값은 증가한다. 하지만, 도 1에서 설명하는 5개 예시의 각각에 대하여, Imin의 값이 도 1에 예시된 점선의 수평라인으로 (프로세스 의존성인) 프린팅 임계보다 아래에 있을 때 위상에지가 웨이퍼상에 프린트된다는 것을 유의하여야 한다. 또한 위상에지의 위치는 도 1의 수평축선으로 정의된 바와 같이 800nm임을 유의하여야 한다.
도 2를 참조하여, 180°위상에지를 조명하기 위해서 오프액시스 조명이 이용되며, 콘트라스트는 더욱 감소되고 Imin은 계속 증가하는 것을 보여준다. 하지만, 강한 오프액시스 조명으로 인한 단일 위상에지의 이미지 콘트라스트 저하는 위상에지가 프린트되지 않을 것임을 보증하기에는 충분치 않을 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 오프액시스 조명상태에 대하여, Imin의 값이 도 2에 점선으로 도시된 수평라인으로 프린팅 임계보다 아래에 머무는 때에는 웨이퍼상에 여전히 위상에지가 프린트된다.
2개의 위상에지를 서로 매우 근접하게 배치하면 콘트라스트는 더욱 감소된다(즉, Imin이 더욱 증가된다)는 것이 발견되었다. 도 3은 종래의 조명 및 오프액시스 QUASAR 조명(4중극 조명에 해당)으로 조명된 때의 200nm 떨어져 있는 2개의 위상에지의 에어리얼 이미지세기를 도시한다. 2개의 위상에지는 도 3의 수평축선으로 형성되는 대략 650nm 및 850nm에 놓여 있다. 도시된 바와 같이, 종래의 조명은 각각의 위상에지에서 2개의 높은 콘트라스트 다크 이미지를 초래하고, 그 결과 2개의 위상에지가 프린트(즉, Imin이 프린팅 임계의 아래임)된다. 하지만, QUASAR 조명을 이용하면, 그 결과는 각각의 위상에지 위치에서 매우 낮은 콘트라스트 이미지와 높은 Imin이다. 도시된 바와 같이 도 3에서, 각각의 오프액시스 QUASAR 조명은 프린팅 임계보다 위에 있는 Imin을 초래한다. 따라서, 위상에지는 웨이퍼상에 프린트되지 않는다. 상술한 결과를 얻기 위해 필요한 위상에지들간의 거리(본 예시 에서는 200nm)는 프로세스 의존성이어서 예를 들어, 묘화시스템에서 이용되는 파장(λ), 개구수(NA) 및 조명기술에 따라 변화한다는 것을 밝혀둔다. 주어진 세트의 공정조건을 위한 최적의 이격거리는 쉽게 경험적인 방법으로 결정된다. 하지만 유의할 것은, 일반적인 원칙으로서 위상에지들이 대략 0.42λ/NA 보다 크게 이격되는 때에는 위상에지의 이미지가 크게 저하되어 통상적으로 위상에지들이 더이상 프린트되지 않을 것이라는 점이다.
또한 본 발명자는 단일 위상에지를 크롬 피처에지에 근접하게 놓을 때에도 유사한 효과(즉, 낮은 콘트라스트 이미지 및 증가된 Imin)가 생긴다는 것을 발견하였다. 환언하면, 크롬 피처의 에지로부터 미리 정한 거리만큼 위상에지를 떨어뜨려 배치하고 강한 오프액시스 조명을 이용하면, 위상에지가 웨이퍼상에 프린트되는 것을 방지할 수 있다. 도 4는 주어진 세트의 공정조건을 위하여 피처에지에 대하여 위상에지의 배치를 다르게 하여 초래되는 Imin의 변화를 나타내는 에어리얼 이미지의 세트를 도시한다.
도 4를 참조하면, 크롬 피처의 에지는 도 4의 수평축선으로 정의된 바와 같이 대략 1000nm에 위치된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 위상에지가 피처에지로부터 800nm, 600nm, 400nm 또는 300nm에 위치될 때에는, 각각의 대응하는 Imin의 값이 (도 4에 점선으로 정해진) 프린트 임계보다 아래에 있음에 따라 위상에지가 웨이퍼상에 프린트된다. 하지만 위상에지가 피처에지로부터 200nm, 175nm 또는 150nm에 위치될 때에는, 대응하는 Imin의 값이 프린트 임계보다 위에 있으므로 위상에지가 프린트되 지 않는다. 특히, 위상에지가 크롬 피처에지로부터 220nm 내지 180nm의 사이에 있으면 Imin는 그것의 최대값(본 예시에서 사용된 6.0 프린팅 임계보다 위)에 이른다. 위상에지와 피처에지간의 거리가 계속해서 감소함에 따라, Imin는 다시 감소하기 시작하여 150nm에서 Imin는 6.0의 프린트 임계와 같음을 알 수 있다. 125nm의 거리에서 Imin는 프린트 임계의 아래에 있으며 그 결과, 위상에지는 웨이퍼상에 프린트된다. 위상에지가 웨이퍼상에 프린트되지 않게 하는 데 필요한, 위상에지와 크롬 피처의 에지간의 거리는 프로세스에 의존하여 예를 들어, 묘화시스템이 이용하는 파장(λ), 개구수(NA) 및 조명기술에 따라 그것이 변한다는 것을 다시 유의하여야 한다.
위상에지의 프린트 가능성을 제어(즉, 결과로 나타나는 에어리얼 이미지의 변화)하는 또 다른 방법은 180°가 아닌 위상시프트를 사용하는 것이다. 위상에지의 어느 한쪽 광이 180°만큼 시프트될 때 생기는 총 소멸간섭으로 인하여 위상에지는 강한 다크 이미지의 생성을 초래한다는 것을 유의한다. 하지만, 광의 위상이 180°가 아닌 90°만큼 시프트되었다면, 부분적인 소멸간섭만이 존재할 것이라는 사실로 인하여, 결과로 나타나는 이미지의 세기는 감소할(즉, Imin가 증가할) 것이다. 이와 같이, 위상시프트의 양을 변경함으로써, 위상에지가 분해 불가능하도록(즉, Imin이 프린팅 임계보다 크도록), 주어진 위상에지와 관련된 Imin값을 증가시킬 수 있다.
따라서, 상술한 방법으로 결과로 나타나는 위상에지의 에어리얼 이미지를 제어함으로써, 광범위한 묘화조건하에서 위상에지 서브해상도를 만들 수 있다. 그 결과, 하기에 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 서브해상도 위상에지가 광근접보정 피처로서 이용될 수 있다.
광근접효과를 보정하는 주된 목적 중 하나는 주어진 피처사이즈 스루피치(feature size through pitch)에 대한 충분한 "오버래핑 프로세스 윈도우"를 달성하는 것이다. 즉, 동일한 CD를 가진 피처가 주어진 피처들간의 피치와 무관하게 동일한 방식으로 웨이퍼상에 재생산되어야 한다. 본 발명의 이전에는 이러한 CD 타겟팅 스루피치의 문제를 해결하는 수단으로서 서브해상도 스캐터링바를 이용해왔다. 여기에는 필시 이러한 스루피치 CD 변동(pitch CD variation)을 일으키는 2가지 주요인이 있다. 첫째는 피처를 단순히 바이어스하여 보정될 수 있는 최적의 포커스에서 공칭 CD를 달성하기 위한 노광 도즈이다. 둘째는 스루피치 CD 성능에 영향을 미치는 훨씬 더 복잡한 거동으로서, 포커스 및 노광변화로서 CD의 거동이다. 상기 두번째 요인은 스캐터링바를 추가함으로써 제어될 수 있다.
도 5는 광근접보정 기술의 필요성을 예시한다. 보다 상세하게, 도 5는 0.80NA 및 0.85/0.55/30 QUASAR 조명을 이용하여 타겟 CD가 130nm인 고립된 라인에 대한 포커스/노광 매트릭스의 시뮬레이션 결과를 예시한다. 상기 시뮬레이션은 어떠한 광근접보정 기술도 이용함이 없이 행해졌다. 포커스 거동으로부터, 생성이미지가 아이소포컬(iso-focal) 상태와는 거리가 멀고 초점심도(DOF)가 작다(대략 200nm)는 것을 알 수 있다. 이러한 DOF의 결여는 고립된 라인이 스루피치 오버래핑 프로세스 윈도우에서의 제약요인이 되게 한다. 이와 같이, 전반적인 프로세스 윈도우를 증가시키기 위해서는 고립된 라인과 연관된 DOF의 증가가 요망된다는 것이 분명해진다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 이전에는 이것은 스캐터링바와 같은 서브해상도 피처를 이용함으로써 달성되어 왔다. 실제로, 적절하게 배치된 서브해상도 스캐터링바를 추가함으로써 고립된 라인과 연관된 DOF가 실질적으로 증가되고 오버래핑 프로세스 윈도우는 크게 증가된다. 하지만, 본 발명에 따르면 서브해상도 스캐터링바와는 대조적으로 광근접보정 피처로서 서브해상도 위상에지가 이용된다. 서브해상도 위상에지는 스캐터링바와 같은 공지의 OPC 피처를 능가하는 확실한 장점을 제공한다. 예를 들어, 각각의 위상에지는 필히 그 위상에지와 연관된 폭치수(또는 CD)가 없는 무치수(dimension-less)이다. 이와 같이, 위상에지의 사용은 마스크상에 매우 작은 피처(즉, 스캐터링바)를 만들어낼 수 있어야 하는 필요성을 배제한다. 또한, 위상에지는 무치수이기 때문에 피처들간의 피치와 무관하게 피처들의 사이에 쉽게 배치될 수 있다.
도 6은 광근접보정 피치로서 위상에지가 어떻게 이용될 수 있는지의 예시적인 실시예를 도시한다. 도 6을 참조하면, 주어진 예시에서는 고립된 크롬라인(12)의 양측에 2개씩의 위상에지가 생겨 있다. 더욱 상세하게는, 크롬라인(12)의 좌측에는 크롬라인(12)의 좌측 에지로부터 140nm의 거리에 제1위상에지(14)가 있고 크롬라인의 좌측 에지로부터 340nm의 거리에 제2위상에지(16)가 있다. 유사하게 크롬라인(12)의 우측에는 크롬라인(12)의 우측에지로부터 140nm의 거리에 제1위상에지(18)가 있고 크롬라인의 우측에지로부터 340nm의 거리에 제2위상에지(20)가 있다. 소정의 보정을 성취하기 위해서 서로에 대하여 그리고 피처에 대한 위상에지의 최적의 배치는 프로세스 의존적이라는 것을 다시 강조한다. 실제로, 스케터링바와 마찬가지로 위상에지의 최적의 배치는 경험적인 방법에 의하여 쉽게 결정될 수 있다.
도 7은 130nm 라인에 대한 OPC 피처로서 도 6에 도시된 위상에지를 이용하여 얻은 개선사항을 도시한다. 시뮬레이션에서 이용된 공정조건은 도 5에 도시된 시뮬레이션에서 이용된 것과 동일하다. 도 7을 참조하면, 위상에지를 구비한 결과 130nm 라인에 대한 초점심도가 현저히 개선된다는 것을 알 수 있다. 도시된 바와 같이, 도 5에 도시된 시뮬레이션에서 얻어진 대략 200nm 초점심도와는 대조적으로 초점심도는 대략 600nm가 된다.
상술한 바와 같이, 피처에 대한 그리고 서로에 대한 서브해상도 위상에지의 위치는 고립된 130nm 피처의 묘화에 영향을 미칠 것이다. 도 8은 위상에지가 크롬라인에지로부터 160nm 및 360nm 떨어져 배치된 경우 동일한 130nm 고립된 라인의 시뮬레이션 결과를 도시한다. 도시된 바와 같이, 이러한 위상에지의 배치를 이용하면 타겟에 대한 도즈는 대략 33mJ 이고 스루포커스거동(through focus behavior)은 이상적인 아이소포컬 거동을 능가하여 보정되었다. 따라서, 이러한 배치는 최적이 아니다.
도 6에 도시된 위상에지는 다양한 공정방법을 이용하여 제작될 수 있다. 예를 들어, 단일 크롬피처를 이용하여 마스크 설계시 2개의 위상에지가 생성될 수 있다. 더욱 상세하게는, 프로세스 단계에 쿼츠기판상에 소정 이격거리의 2개의 위상 에지와 동일한 폭을 가진 크롬피처를 형성하는 단계가 포함될 것이다. 다음에, 차폐물로서 크롬피처를 이용하여 쿼츠기판은 기판의 에칭된 부분과 기판의 에칭되지 않은 부분간에 소정의 위상차를 만드는 데 필요한 깊이로 에칭된다. 그러면 크롬피처(즉, 차폐물)는 제거되고 그 결과 크롬피처의 폭과 같은 거리만큼 이격된 2개의 위상에지가 생긴다. 물론, 위상에지를 형성하는 데 이용되는 크롬피처는 프린트될 피처에 대하여 필요한 대로 위치될 수 있다. 단일 위상에지만이 요구될 경우에, 이것은 크롬 차폐물의 한쪽이 프린트될 인접한 피치에 닿을 때까지 크롬 차폐물의 한쪽을 연장하여 달성될 수 있다. 상기 예시에서는 크롬 차폐물의 반대쪽 에지(즉, 프린트될 피치에 닿지 않는 차폐물의 에지)의 위치에 단일 위상에지가 형성될 것이다.
본 발명의 이점의 또 다른 예로서, 무크롬 스캐터링바의 대신에 어떻게 단일 위상에지 OPC 피처의 사용이 이용될 수 있는지를 보여준다. 주지하다시피, 무크롬 위상시프트 마스크(CLM) 기술은 λ/5 만큼 작은 피처를 묘화하는 옵션으로서 유망성을 보이고 있다. CLM은 2개의 위상에지가 서로 매우 근접하게, 예를 들어 248nm의 파장에 대하여 120nm 내지 50nm의 범위에 있게 될 때 형성되는 높은 콘트라스트 다크 이미지의 장점을 가진다. 상기 이미지 강화는 묘화시스템의 해상도를 증가시키기 위한 수단으로서는 유리한 반면, 서브해상도가 되게 하려는 피처의 프린트 가능성도 증가시킨다. 그 결과, 프린트되지 않아야 하는 무크롬 스캐터링바의 경우에, 스캐터링바가 매우 작아야(즉, 50nm 보다 작아야) 하거나 스캐터링바가 50nm 보다 작은 유효크기가 되게 하는 방식으로 하프톤(half-tone)되어야 한다. 하지만, 50nm 보다 작은 폭을 가진 스캐터링바를 제작하기는 대단히 어렵다.
본 발명의 결과로서, 그러한 폭을 가진 스캐터링바를 제작할 필요가 없게 된다. 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 이전에 하프톤된 무크롬 스캐터바가 형성될 자리에 한 쌍의 위상에지가 배치될 수 있다. 상술한 방식에서 위상에지들은 그들이 주어진 묘화조건하에서 프린트되지 않는 방식으로 서로로부터 그리고 주 피처의 위상에지로부터 격리된다. 따라서, OPC 피처로서 이러한 위상에지를 이용하면, 그러한 작은 폭치수를 가지는 스캐터링바를 만들 필요가 없다.
도 9는 50nm 무크롬 스캐터링바, 40nm 무크롬 스캐터링바 및 5개의 100nm 바 패턴에 인접하여 배치된 때의 단일 위상에지의 프린트 가능성을 비교한 것이다. 도 9를 참조하면, 상기 5개의 바(즉, 프린트될 피처)는 도 9의 수평축선으로 형성되는 바와 같이 대략 1000nm, 1300nm, 1600nm, 1900nm 및 2200nm에 배치된다. 상기 시뮬레이션으로부터 알 수 있듯이, 40nm 무크롬 스캐터링바와 50nm 무크롬 스캐터링바는 둘다 프린트임계의 아래로 떨어지는 Imin값을 가지기 때문에 모두 웨이퍼상에 프린트될 것이다. 하지만, 단일 위상에지는 프린트 임계를 초과하는 Imin값을 유지하고 따라서 웨이퍼상에 프린트되지 않는다. 실제로, 도 9에 도시된 시뮬레이션에서 이용된 조건하에서, 프린트되지 않는 무크롬 스캐터링바를 얻으려면 스캐터링바가 대략 35nm 폭(4X 에서 140nm)이 되어야 한다고 판단되는데, 이것은 현재 포토마스크 제작능력을 넘는 것이다. 따라서, 본 발명은 이전에는 종래기술을 이용하면, OPC 피처의 프린팅을 초래할 수도 있었던 묘화조건하에서 서브해상도 OPC 피처의 배치 및 사용을 가능하게 한다.
서브해상도 어시스트피처로서 위상에지를 사용하는 또 다른 이점은 종래의 스캐터링바를 수용할 만큼 폭이 넓지 않은 공간에 위상에지를 배치시킬 수 있다는 것이다. 도 10은 상당히 조밀한 피처(dense feature)들의 사이에 위상에지를 배치시키는 상기 구상을 예시한다. 도 10을 참조하면, 웨이퍼상에 프린트될 크롬피처(22)는 400nm의 피치를 가지는데, 이것은 너무 좁아서 그 피처들의 사이에 스캐터링바를 배치할 수가 없다. 하지만, 각 피처(22)의 사이에 위상에지(24)를 배치하는 것은 가능하다. 실제로, 강한 근접효과가 존재하고 위상에지가 이들 근접효과를 보정할 수 있기 때문에, 상기 피처들 사이에 위상에지를 배치하는 것이 바람직하다. 도 11은 도 10에 도시된 크롬라인들 사이에 단일 위상에지가 배치된 때의 400nm 피치에서 100nm 크롬라인 패턴에 대한 포커스/노광 시뮬레이션의 결과를 도시한다. 도 11의 도표로부터 알 수 있듯이, 생성된 100nm 크롬라인은 실질적으로 아이소포컬 조건과 현저한 초점심도(대략 600nm)를 보인다. 위상에지가 없었으면 이러한 성능 결과는 가능하지 못했을 것이 분명하다.
도 10에 예시된 크롬피처들(22)의 사이에 배치된 위상에지(24)는 도 6을 참조로 상기 서술된 바와 실질적으로 동일한 방식으로 제작될 수 있다. 예를 들어, 우선 쿼츠기판의 최상부면에 크롬을 퇴적시킨다. 다음에, 에칭될 기판의 부분으로부터 크롬을 제거한 후 기판의 에칭된 부분과 에칭되지 않은 부분간에 소정의 위상차를 형성하는 데 필요한 깊이로 쿼츠기판을 에칭한다. 그 다음, 크롬피처(22)는 보호되고 쿼츠기판의 표면상에 잔류한 크롬은 제거된다. 그 결과는 도 10에 도시된 구조인데, 여기에서 위상에지(24)는 크롬피처들(22)의 사이에 형성된다. 물론 크롬피처들(22)의 사이에 위상에지(24)를 형성하는 기타 다른 방법이 이용될 수도 있다.
도 12는 무크롬 피처들의 사이에 단일 위상에지를 배치한 일례를 도시한다. 이 예시에서, 100nm 라인들은 0°위상필드로 둘러싸인 180°위상라인 및 180°위상필드로 둘러싸인 0°위상라인으로 형성된다. 서브해상도 위상에지는 0°위상필드영역과 180°위상필드영역의 사이에 천이부(transition)를 형성한다. 서브해상도 위상에지의 사용은 스루피치 오버래핑 프로세스 윈도우를 증가시킬 수 있도록 여러 피치에서 라인들의 스루포커스 거동을 제어할 수 있는 추가 기능을 제공한다.
보다 상세하게, 도 12를 참조하면 본 발명에 따라, 하나는 트렌치(34)이고 하나는 메사(mesa)(36)인 2개의 무크롬 피처들의 사이에 위상에지(32)를 배치시킬 수 있다. 트렌치 피처(34)와 메사 피처(36)는 모두 프린트될 것이다. 위상에지(34)는 프린트되지 않지만 광근접보정 피처로서 기능한다.
또한 서브해상도 피처로서 위상에지를 사용한 결과로서, 에어리얼 이미지 형성에 영향을 주는 2개의 효과가 나타난다. 첫 번째 효과는 유효 패턴밀도를 변화시키는 위치에 다크 피처가 놓이는 것인데, 이에 따라 고립된 또는 거의 고립된 라인의 묘화 거동을 준조밀한 라인(semi-dense line)의 거동으로 변화시킨다. 이 효과는 상기 서술된 방식으로 스루포커스 거동을 변화시키기 위해서 이용되었다. 두 번째 효과는 서브해상도 위상에지들 사이의 영역에서 발생하는 위상시프팅이다. 활용될 위상 패턴이 추가적인 장점을 얻게 하는 것이 이 효과이다.
예를 들어, 고립된 라인의 주변에 다수의 위상에지들을 적절히 배치함으로써, 역 베셀 이미지로서 특징을 보일 수 있는 거동(즉, 이론적으로 무한대의 초점심도를 갖는 다크 라인)을 생성하는 방식으로 위상시프팅 영역이 형성될 수 있다. 이것은 이 경우에 강한 오프액시스 조명이 사용되는 것을 제외하고는 가간섭성광(coherent light)으로 위상에지를 프린팅하는 것과 유사하다.
도 13은 라인(41)의 양쪽에 4개의 위상에지(42, 43, 44, 45)로 둘러싸인 고립된 크롬라인(41)을 도시한다. 위상에지들은 타겟 CD 피처 사이즈에 아이소포컬 포인트가 놓이도록 하는 방식으로 배치된다. 이를 달성하기 위해서, 위상에지는 균일한 이격거리로 배치되지 않는다. 도 13에 도시된 바와 같이, 서브해상도 위상에지들간의 이격거리는 중심 크롬피처(41)로부터의 거리가 증가함에 따라 증가한다. 이전에 설명되었던 바와 같이, 위상에지의 배치는 크롬라인의 스루포커스 묘화거동을 변하게 한다. 본 예시에서, 위상에지들은 크롬라인의 에지로부터 150nm, 350nm, 620nm 및 920nm에 배치된다. 이 방법은 크롬피처가 도 14에 도시된 유사한 서브해상도 위상에지 배치를 가진 무크롬 위상시프트구조(51)(CLM)로 대체되는 때에도 동일한 효과를 나타낸다.
도 15는 고립된 100nm CLM 역 베셀 라인의 시뮬레이션 결과 및, 특별한 조명조건으로 역 베셀 거동을 형성하기 위하여 위상에지를 적절히 배치함으로써, 아이소포컬 포인트가 타겟 CD값에 놓이게 하는 방식으로 어떻게 제어될 수 있는지를 보여준다. 도시된 바와 같이, 그 결과는 초점심도에서의 현저한 증가이다. FEM 시뮬레이션은 역 베셀 위상에지 설계에 의한 80nm, 50nm 및 35nm의 타겟 CD 사이즈에서 크롬 주 피처에 대하여 실행되었다. 도 16, 18 및 20에 도시된 바와 같은 모든 경우에서, 아이소포컬 포인트의 위치가 특정 타겟 CD의 부근에 놓일 수 있었다. 도 17 및 도 19는 0.80NA KrF 묘화시스템 및 0.85/0.55/30 QUASAR 조명으로 노광된, 80nm 및 50nm 고립된 라인에 대한 초점심도가 10%의 노광공차(exposure tolerance)에서 각각 900nm 및 675nm의 DOF를 가졌음을 나타내는 ED(노광/도즈) 관용도 도표를 도시한다.
상술한 도면들로부터 명백하게 개선된 DOF는 서브해상도 어시스트 피쳐가 이미지평면에서 대물을 통과한 노광에너지에 의하여 생긴 회절패턴에 미치는 영향때문이라고 볼 수 있다. 도 21a 및 21b는 서브해상도 어시스트 피처가 회절패턴에 미치는 효과를 도시한다. 고립된 라인의 경우에, 실제로 모든 노광에너지는 0차 회절차수에 속한다(도 21a 참조). 서브해상도 위상에지를 적절히 배치함으로써, 상기 에너지는 DOF를 증가시키는 방식으로 0차로부터 더 높은 회절차수로 전환된다(도 21b 참조). 피처 부근 임의의 위치에 서브해상도 피처를 배치하면 노광에너지가 더 높은 회절차수로 지향되게 하는 한편, 상술한 바와 같이 DOF 개선을 달성하기 위한 적절한 배치는 묘화시스템의 노광파장, 조명조건 및 개구수에 달려있다.
광근접보정 피처로서 프린트되지 않는 위상에지를 이용하는 능력은 완전히 새로운 보정방법의 카테고리를 허용한다. 예로서, 현재 사용되는 동일한 방식의 세리프(serif)로 묘화되는 코너라운딩을 개선하기 위하여 불투명피처의 코너로부터 밖으로 연장되는 위상에지가 사용될 수 있다. 주 피처와 서브해상도 위상에지간의 거리를 피처를 따라 변경함에 따라 지오메트리의 에지에 조그(jog)를 배치시킴으로써 현재 성취되는 것과 유사한 효과를 가질 수 있다.
서브해상도 위상에지의 유용성의 예로서, 도 22는 라인엔드 단축이 보정되어야 하는 라인(61)에 직각으로 위상에지(62)를 배치함으로써 어떻게 라인엔드 단축을 보정할 수 있는지를 보여준다. 묘화조건과 다른 위상에지까지의 거리가 위상에지를 서브해상도가 되게 하므로, 라인들의 사이에 있는 영역에서는 위상에지가 프린트되지 않을 것이다. 하지만, 위상에지가 라인의 끝 부근에 있을 때에는, 라인의 끝의 위상에지와 보정 피처의 위상에지간의 상호작용으로 인하여 상기 라인의 끝이 위상에지 쪽으로 당겨진다. 그리하여, 매우 미세한 라인엔드 제어가 달성될 수 있다.
또 다른 변형례로서, 서브해상도 위상에지가 직선일 필요없이 서브해상도 조깅(jogging)을 포함할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 60°, 90°또는 120°와 같은 180°이외의 시프트를 가진 위상에지를 사용할 수도 있다.
도 23은 본 발명의 지원으로 설계된 마스크를 사용하기에 적합한 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,
- 방사선의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(Ex, IL)(이 경우에는 특별히 방사선시스템이 방사원(LA)도 포함한다);
- 마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크 홀더가 마련된, 아이템(PL)에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);
- 기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판 홀 더가 마련된, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WT); 및
- 기판(W)의 타겟부(C)(1이상의 다이를 포함)에 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화하는 투영시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 굴절, 반사(catoptric) 또는 커타디옵트릭(catadioptric) 광시스템)을 포함하여 이루어진다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 (투과마스크를 구비한) 투과형(transmissive type)이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (반사마스크를 구비한) 반사형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 마스크를 사용하는 대안으로서 예를 들어, 프로그램 가능한 미러어레이 또는 LCD 매트릭스를 구비한 다른 종류의 패터닝수단을 채용할 수도 있다.
방사원(LA)(예를 들어, 수은램프 또는 엑시머레이저)은 방사선의 빔을 생성한다. 상기 빔은 곧바로 조명시스템(일루미네이터)(IL)에 들어 가거나, 예를 들어 빔 익스펜더(Ex)와 같은 컨디셔닝 수단을 거친 다음에 조명시스템으로 들어간다. 상기 일루미네이터(IL)는 빔내의 세기 분포의 외반경 및/또는 내반경 크기(통상 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)를 설정하는 조정수단(AM)을 포함하여 이루어진다. 또한 그것은 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 그 밖의 다른 다양한 구성요소들을 포함하고 있다. 이러한 방식으로, 마스크(MA)에 도달하는 빔(PB)은 그 단면에 소정의 균일성과 세기 분포를 갖게 된다.
도 23과 관련하여, 상기 방사원(LA)은 리소그패피 투영장치의 하우징내에 놓이지만(흔히 예를 들어, 방사원(LA)이 수은램프인 경우에서처럼), 그것이 리소그래 피 투영장치로부터 멀리 떨어져 있어서 그것이 만들어 낸 방사선빔이 (가령, 적절한 지향 거울에 의해) 장치 내부로 들어오게 할 수도 있다. 후자의 시나리오는 방사원(LA)이 흔히 (예를 들어, KrF, ArF 또는 F2 레이저계) 엑시머레이저인 때의 경우이다. 본 발명은 이들 시나리오를 모두 포함하고 있다.
이후, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀있는 마스크(MA)를 통과한다. 마스크(MA)를 지난 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)위에 빔(PB)을 포커스한다. 제2위치설정수단(및 간섭계측정수단(IF))에 의하여, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단은 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)를 기계적으로 회수한 후에, 또는 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 23에 명확히 도시되지는 않았지만, 장행정모듈(long-stroke module)(개략 위치설정) 및 단행정모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스텝앤드스캔 툴과는 대조적으로) 웨이퍼스테퍼의 경우에 마스크테이블(MT)은 단행정액추에이터에만 연결되거나 아니면 고정될 수도 있다.
도시된 툴은 다음의 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.
- 스텝 모드에서는, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 전체 마스크 이미지는 한번에(즉, 단일 "섬광"으로) 타겟부(C)에 투영된다. 이후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 쉬프트되어 다른 타겟부(C)가 빔(PB)에 의하여 조사될 수 있다.
- 스캔 모드에서는, 소정 타겟부(C)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는 기본적으로 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이 v의 속도로 소정 방향(소위 "스캔방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동 가능해서, 투영빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하도록 되고, 이와 함께 기판테이블(WT)은 속도 V=Mv로, 동일한 방향 또는 그 반대 방향으로 동시에 이동하는 데, 이 때 M은 렌즈(PL)의 배율(통상 M=1/4 또는 M=1/5)이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고도 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.
이상 본 발명의 어떤 특정한 실시예가 개시되었지만, 본 발명은 그 기술적 사상이나 필수 특징요소를 벗어나지 않으면서 다른 형태로 실현될 수도 있음이 이해되어야 한다. 따라서 본 실시예는 예시로서 또한 제약요소가 아닌 것으로 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 기재된 내용이며, 따라서 청구항과 균등한 의미 및 범위에 포함되는 모든 변경은 범위내에 속하는 것이다.
본 발명에 따른 무치수인 서브해상도 어시스트피처를 제공하면, 해상도가 높은 묘화시스템을 사용할 때, 포토마스크에 서브해상도 어시스트피처를 생성하는 것과 관련된 상술된 문제들을 해결할 수 있다.

Claims (32)

  1. 마스크에 형성된 패턴을 광학적으로 기판상에 전사하는 포토리소그래피 마스크에 있어서,
    상기 기판상에 프린트될 복수의 분해가능한 피처; 및
    위상에지인 하나 이상의 분해불가능한 광근접보정피처를 포함하여 이루어지고,
    상기 하나 이상의 분해불가능한 위상에지는, 제1의 분해가능한 피처와 제2의 분해가능한 피처 사이에 위치하는 유일한 광근접보정피처인 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위상에지는 실질적으로 0과 같은 폭치수를 갖는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 위상에지는 180°의 위상시프트를 일으키는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 위상에지는 0°보다 큰 위상시프트를 일으키는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  5. 제1항에 있어서,
    복수의 상기 분해불가능한 위상에지 광근접보정피처를 더욱 포함하고, 다수의 상기 분해불가능한 위상에지 광근접보정피처는 상기 분해가능한 피처들 중에 주어진 하나의 에지에 인접하여 위치되는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 분해불가능한 피처는, 주어진 피처크기에 대하여 묘화시스템의 초점심도를 최대로 하기 위하여, 상기 분해가능한 피처들 중에 주어진 하나와 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 마스크는 쿼츠기판을 포함하고, 상기 하나 이상의 분해불가능한 위상에지는 상기 쿼츠기판을 에칭하여 형성되는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 마스크는 무크롬 위상시프트 마스크를 형성하는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 마스크는 오프액시스 조명을 사용하여 조명되는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  11. 마스크에 형성된 패턴을 광학적으로 기판상에 전사하기 위하여, 하나의 포토리소그래피 마스크에 대응하는 하나 이상의 파일을 생성하도록 컴퓨터를 제어하기 위한 컴퓨터프로그램을 기록한 기록매체에 있어서, 상기 마스크는,
    상기 기판상에 프린트될 복수의 분해가능한 피처; 및
    위상에지인 하나 이상의 분해불가능한 광근접보정피처를 포함하여 이루어지고,
    상기 하나 이상의 분해불가능한 위상에지는, 제1의 분해가능한 피처와 제2의 분해가능한 피처 사이에 위치하는 유일한 광근접보정피처인 것을 특징으로 하는 컴퓨터프로그램을 기록한 기록매체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 위상에지는 실질적으로 0과 같은 폭치수를 갖는 것을 특징으로 하는 컴퓨터프로그램을 기록한 기록매체.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 위상에지는 180°의 위상시프트를 일으키는 것을 특징으로 하는 컴퓨터프로그램을 기록한 기록매체.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 위상에지는 0°보다 큰 위상시프트를 일으키는 것을 특징으로 하는 컴퓨터프로그램을 기록한 기록매체.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 마스크는 복수의 상기 분해불가능한 위상에지 광근접보정피처를 더욱 포함하고, 다수의 상기 분해불가능한 위상에지 광근접보정피처는 상기 분해가능한 피처들 중에 주어진 하나의 에지에 인접하여 위치되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터프로그램을 기록한 기록매체.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 분해불가능한 피처는, 주어진 피처크기에 대하여 묘화시스템의 초점심도를 최대로 하기 위하여, 상기 분해가능한 피처들 중에 주어진 하나와 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터프로그램을 기록한 기록매체.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 마스크는 쿼츠기판을 포함하고, 상기 하나 이상의 분해불가능한 위상에지는 상기 쿼츠기판을 에칭하여 형성되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터프로그램을 기록한 기록매체.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 마스크는 무크롬 위상시프트 마스크를 형성하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터프로그램을 기록한 기록매체.
  19. 삭제
  20. 제11항에 있어서,
    상기 마스크는 오프액시스 조명을 사용하여 조명되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터프로그램을 기록한 기록매체.
  21. 리소그래피노광장치를 사용하여, 포토그래피 마스크로부터 리소그래피 패턴을 기판상으로 전사하는 방법에 있어서, 상기 방법은,
    상기 기판상에 프린트될 복수의 분해가능한 피처를 형성하는 단계; 및
    위상에지인 상기 하나 이상의 분해불가능한 광근접보정피처를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지고,
    상기 하나 이상의 분해불가능한 위상에지는, 제1의 분해가능한 피처와 제2의 분해가능한 피처 사이에 위치하는 유일한 광근접보정피처인 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 위상에지는 실질적으로 0과 같은 폭치수를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 위상에지는 0°보다 큰 위상시프트를 일으키는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 위상에지는 180°의 위상시프트를 일으키는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 삭제
  26. 제21항에 있어서,
    상기 마스크는 오프액시스 조명을 사용하여 조명되는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. (a) 적어도 부분적으로는 방사선감응재의 층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;
    (b) 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
    (c) 마스크상의 패턴을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
    (d) 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스제조방법에 있어서, (c)단계에서
    상기 기판상에 프린트될 복수의 분해가능한 피처; 및
    위상에지인 하나 이상의 분해불가능한 광근접보정피처를 포함하는 마스크가 사용되며,
    상기 하나 이상의 분해불가능한 위상에지는, 제1의 분해가능한 피처와 제2의 분해가능한 피처 사이에 위치하는 유일한 광근접보정피처인 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 방사선의 투영빔은 오프액시스 조명을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  29. 제1항에 있어서,
    상기 위상에지에 의해 실행되는 위상시프트는, 상기 위상에지의 서브해상도를 유지하기 위하여 선택되는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  30. 제11항에 있어서,
    상기 위상에지에 의해 실행되는 위상시프트는, 상기 위상에지의 서브해상도를 유지하기 위하여 선택되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터프로그램을 기록한 기록매체.
  31. 제21항에 있어서,
    상기 위상에지에 의해 실행되는 위상시프트는, 상기 위상에지의 서브해상도를 유지하기 위하여 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제27항에 있어서,
    상기 위상에지에 의해 실행되는 위상시프트는, 상기 위상에지의 서브해상도를 유지하기 위하여 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
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