KR100585466B1 - 고 투과성 “감쇠” 위상 시프트 마스크를 갖는서브-0.25λ 라인 피쳐를 패터닝하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광학 노광 도구를 사용하여 마스크로부터 반도체 기판 상으로 집적 회로에 대응하는 리소그래픽 패턴을 광학적으로 전사하기 위한 마스크를 제작하는 방법에 관한 것이다. 본원 발명의 마스크 제작 방법에서는 존재하는 마스크 패턴을 "묘화 요소(imaging elements)"의 어레이로 분해하는 단계를 포함한다. 묘화 요소는 π-위상 시프트되며 산란 방지바(anti-scattering bars : ASBs)로 통칭되는 비-위상 시프팅 및 서브-레졸루션 요소에 의해 분리된다. ASBs는 최소폭 이상의 마스크 피쳐를 분해하여 하프톤형 묘화 패턴을 형성하는데 사용된다. 필연적으로, ASBs의 위치와 그 폭은 π-위상 시프팅 요소의 어느 것도 개별적으로 분해되지 않지만, 결합되면 의도한 마스크 피쳐에 유사한 패턴을 형성하도록 되어 있다.
광학 노광 도구, 포토리소그래피, 묘화 요소, 위상 시프트, 마스크 피쳐(mask feature), 해상도

Description

고 투과성 “감쇠” 위상 시프트 마스크를 갖는 서브-0.25λ 라인 피쳐를 패터닝하는 방법{METHOD OF PATTERNING SUB-0.25λ LINE FEATURES WITH HIGH TRANSMISSION, “ATTENUATED” PHASE SHIFT MASKS}
본 발명은 마이크로 리소그래피(micro-lithography)에 관한 것이며, 특히 반도체 장치 제조를 위한 포토리소그래피의 분야에 사용되는 해상도 향상 및 근접 보정 피쳐에 관한 것이다.
최근까지, 광학 리소그래피 공정의 해상도 향상은 보다 짧은 노광 파장(λ)을 갖는 깊은 자외선(DUV) 노광원을 사용함으로써 이루어져 왔다. 현재 이용 가능한 DUV 노광원은 (1) 248 nm의 λ를 갖는 크립톤 플로라이드(KrF)와 (2) 193 nm의 λ를 갖는 아르곤 플로라이드(ArF)인 2가지 형태의 엑시머 레이저를 포함한다. 그러나, 0.18 ㎛ (180 nm) 이하의 디바이스 세대를 제조하기 위해서는, 전술한 2가지 노광원이 사용된다면 λ 미만의 외형 치수를 해결할 필요가 있을 것이다.
전술한 엑시머 레이저들의 대안은 극자외선(EUV), X선, 또는 전자 빔(E 빔)과 같은 최단 파장 노광원을 사용한 비광학적 리소그래피이다. 불행히도, 모든 비광학 리소그래피 기술은 "가치있는 상품", 즉 상업적으로 적합하도록 하기 위해 적당한 기본 지원 시설과 결합된 몇가지 형태의 기술적인 타개책을 필요로 한다. 필요한 기술적 타개책과 기본 시설의 증강은 결과적으로 필요한 때에 얻을 수 없을 것이다. 이와 같이, 0.18 ㎛ 이하 0.10 ㎛까지의 범위에서의 설계 규칙을 갖는 반도체 디바이스 제조를 위해서는, 광학적 리소그래피가 현재 가장 경제적이고 바람직한 공정 기술로서 고려되고 있다. 따라서, 광학적 리소그래피를 사용하여 서브-λ 디바이스 피쳐를 일관적으로 패터닝할 수 있는 혁신적인 방법을 찾을 필요가 있다.
서브-λ 디바이스 피쳐를 위해서는, 마스크 패턴 이미지 형성이 바로 인접한 패턴과의 광학적 회절에 매우 종속적이게 된다. 석영 유리 기판 상의 크롬 패턴과 같은 바이너리형 마스크에 대해, 해상도는 노출 도구에 의해 강제되는 제한된 회절이 존재한다. 그러나, 마스크 패턴을 통한 노광 파면 통로로서 π위상 시프트를 도입함으로써, 광학적 해상도 제한은 상당히 확장될 수 있음이 증명되었다. 마스크 상의 위상 시프팅 효과의 정도에 따라, 마스크 패턴에 대한 공간 주파수 해상도를 두배로 하는 것이 가능하게 된다. 위상 시프트 마스크(PSM)를 사용하여 달성할 수 있는 패턴해상도는 1/2λ에 도달할 수 있다.
광학적 리소그래피에 있어서의 첫 번째 PSM 응용은 M. D. Levenson에 의해 1982년에 보고되었다. (IEEE Trans, Electron. Devices 29, 1828, 1982) 이 때 이래로, PSM 기술을 개발하고 발전시키기 위한 계속적인 노력이 있어 왔다. 그러나, 마스크 설계 고유의 복잡성으로 인해, PSM을 제조하고 응용하기 위한 학습 곡선은 길어지고 가파르게 되었다. 그럼에도 불구하고, 여러 형태의 실용적인 PSM 기술이 개발되어 왔다. 라인과 공간 패턴을 제작하는데 있어서, 세가지 형태, 즉 1) 교번 PSM(Levenson에 의해 원래 제안된 바와 같은), 2) 감쇠된 PSM, 및 3) 무크롬 PSM인 3가지 주 형태가 존재한다.
교번 PSM에 따르면, 0-위상 및 π-위상 교번 영역들이 크롬 마스크 피쳐들 사이에 형성된다. 교번 PSM 설계에 관현된 풀리지 않는 두 가지 주요 이슈가 있다. 첫째, 위상 정렬의 피할 수 없는 상충이 있으며, 둘째, 마스크 상에서 0 내지 π 위상 천이에 의해 발생된 원하지 않은 레지스트 패턴이다. 이러한 문제점들에 대해 현재 제안된 해결책은 마스크 설계를 보다 복잡하게 하거나 1 보다 많은 마스크를 사용하는 것이다. 이와 같이, 제안된 해결책들 중 어느 것도 "상용화" 또는 "제조 비용"의 관점에서 대안이 되지 못한다.
설계 관점에서, 교번 PSM은 감쇠된 PSM보다 훨씬 더 모험적이다. 감쇠된 PSM은 전형적으로 석영 기판 상에 퇴적된 에너지 흡수 박막층을 사용한다. 이 에너지 흡수막은 마스크를 통한 노광 파면 통로로서 전기(E) 장에서의 180도 (π) 위상 변화를 야기하는 특성을 갖는다. 마스크 패턴의 윤곽이 그려진 후에, 감쇠된 막 영역들과 비패터닝 유리만의 영역들 간에 π 위상 시프트가 존재하게 된다. 전통적인 크롬 마스크와 달리, PSM 형태는 전형적으로 화학선(또는 효과적인) 노광 λ에 의한 일정한 량의 감쇠를 야기한다. 감쇠 정도는 주로 위상 시프팅막 구조 및/또는 유리 기판 상에 퇴적된 층간 크롬 박막에 달려 있다. 감쇠는 마스크의 위상 시프팅 영역을 통해 "누설"하는 일정한 퍼센트의 화학선 노광 λ를 허용한다. 통상적으로 감쇠량은 퍼센트 투과(%T)로서 설명된다.
도 1a-1c는 각각 100%, 25%, 및 5%와 동일한 세기 프로파일(%T)을 갖는 전형적인 감쇠된 PSM의 일련의 이미지를 도시하고 있다. 도 1a-1c로부터 관찰될 수 있는 바와 같이, 비교적 높은 세기 레벨은 감쇠된 위상 시프팅 영역으로부터 발생한다. 그 세기 레벨의 강도는 %T에 관련된 것 같다. 특히, %T가 높아질수록, 세기 레벨은 강해지게 된다. 비위상 시프팅 (유리만의) 영역을 위해, 세기 레벨은 변화되지 않은 채로 유지된다. 감쇠로부터 야기된 이러한 "원하지 않는" 세기 레벨을 최소화하기 위해, 산업 표준은 DUV 노광 λ에 대해 최소한 5%로 %T를 제한하고 있다.
마지막으로 무크롬 PSM에 있어서, π 위상 시프트 영역은 석영 기판에 정확한 깊이로 간단히 에칭함으로써 이루어질 수 있다. 비에칭 영역과 에칭 영역은 마스크를 통한 노광 파면 통로로서 π 위상 시프트를 야기할 수 있는 광학적 경로차(OPD)를 갖는다. 광학적으로, 무크롬 PSM 구상은 실질적으로 감쇠된 PSM의 연장이다. 즉, 무크롬 PSM은 100% 투과를 갖는 감쇠된 PSM의 개념일 수 있다. 도 1에서 관찰되는 바와 같이, 높은 %T에 대해, 화학선 노광 λ의 "누설"은 매우 강한 에어리얼 이미지 세기 프로파일을 야기한다.
지금까지, "원하지 않는" 세기 레벨을 제어하기 위한 표준 방법은 %T를 제한하는 것이었다. 불행히도, 매우 낮은 %T는 위상 시프팅막을 사용함으로써 얻어질 수 있는 잠재적인 해상도 장점을 제한한다. %T가 낮아질수록, 최종막은 점점 더 비위상 시프트 크롬막과 같이 작용할 것이다. 따라서, 보다 높은 해상도를 달성하기 위해, 높은 %T의 감쇠된 PSM을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 전술한 문제점에 대한 한가지 해결책은 누설하기 쉬운 위상 시프팅 영역을 "차단"하는 불투명막층을 사용하는 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 크롬 불투명막은 "원하지 않는" 세기를 효과적으로 최소화할 수 있다. 크롬 차단층의 폭은 높은 %T의 감쇠된 위상 시프팅 영역보다 작아질 필요가 있다. 이러한 크롬 차단층을 제작하기 위해, 제2 레지스트 코팅, 정렬, 및 묘화 공정을 수행하는 것이 필요하다. 이러한 제2 단계는 크롬 차단층이 효과적이고 위상 시프팅 패턴 영역과 간섭되지 않을 것을 보장하기 위해 크롬 차단층의 폭의 세밀한 제어와 정렬 마진을 필요로 한다.
크롬 차단층을 사용하는 한 가지 단점은 레티클을 제작하기 위한 2개의 정렬 공정을 수행할 필요가 있다는 것임이 명백하다. 크롬 차단층은 광학적 레이저 패턴 생성기에 의해 통상적으로 묘화(imaging)된다. 이와 같이, 종종 보다 낮은 해상도와 제한된 정렬 정확도를 겪게 된다. 또한, 제2 공정 단계는 복잡성과 마스크 비용 모두를 발생시킨다.
더욱이, 설명된 바와 같이, 크롬 차단층은 높은 %T의 위상 시프팅 영역에 의해 형성된 "원하지 않은" 에어리얼 이미지 세기를 "차단"하는데 이용된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 나머지 에어리얼 이미지는 비위상 시프팅 패턴에 의해 주로 형성된다. 그러나, 에어리얼 이미지 세기 레벨은 높은 %T 위상 시프팅 영역에 의해 형성되는 만큼 높지 않다. 그 결과, 전통적인 크롬 차단 PSM으로부터 예측되는 해상도 향상은 실질적으로 부정된다.
따라서, 높은 %T 위상 시프팅 영역에 의해 형성된 높은 세기 레벨의 사용을 가능하게 하고 (세기 레벨이 높아질수록 고유의 해상도 포텐셜이 높아지기 때문에), 전체 복잡성과 마스크의 비용을 감소시키도록 크롬 차단층의 사용을 필요로 하지 않는 마스크에 대한 필요성이 존재한다.
<발명의 요약>
따라서, 본 발명의 목적은 100% 투과의 "감쇠된" PSM의 한 형태를 사용하여 서브-0.25λ 레지스트 라인 피쳐를 패터닝하기 위한 비용 효율적이고 실용적인 방법을 제공하는 것이다.
특히, 본 발명은 광학적 노광 도구를 사용함으로써 마스크로부터 반도체 기판으로 집적 회로에 대응하는 리소그래피 패턴을 선택적으로 전사하기 위한 마스크를 제작하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 기존의 마스크 패턴을 "묘화요소(imaging element)"의 어레이로 분해하는 단계를 포함한다. 이러한 묘화 요소는 π-위상 시프팅되고 안티-스캐터링 바(ASB)로 불리는 비위상 시프팅 및 서브 해상도 요소에 의해 분리된다. 기본적으로, ASB는 하프톤계 이미지 패턴을 형성하도록 최소폭보다 큰 마스크 피쳐를 분해하는데 사용된다. ASB의 위치와 그 폭은 π-위상 시프팅 요소들 중 어느것도 개별적으로 분해되지 않지만, 이들이 함께 의도된 마스크 피쳐와 실질적으로 유사한 패턴을 형성하도록 한다. 분리된 최소폭 라인 피쳐는 단일 π-위상 묘화 요소에 의해 형성될 수 있다.
이하 상세히 설명되는 바와 같이, 본 발명에 따른 방법은 종래 기술 이상의 중요한 장점을 제공한다. 가장 중요하게, 본 발명은 100% 투과의 "감쇠된" PSM의 한 형태를 사용하여 서브-0.25λ 레지스트 라인 피쳐를 패터닝하기 위한 방법을 개시하고 있다. 본 발명에 따르면, 높은 투과 π-위상 패턴 영역에 의해 야기된 이미지 세기를 제거하려는 시도 대신에, 우수한 프린팅 해상도를 달성하도록 고 대비 에어리얼 이미지의 사용을 이룬다.
또한, ASB의 개념을 확장하여, π-위상 피쳐 패턴을 "분해"하는 것이 가능해진다. 분해된 π-위상 시프팅 요소를 사용하여, 랜덤 형태의 디바이스 패턴을 재구성하는 것이 가능하며, 동시에 분해된 π-위상 시프팅 요소의 크기, 형상, 및 위치를 조작함으로써 광학적 근접 보정을 행하는 것이 가능하다.
또한, 고 투과를 위한 묘화 구상에서와 같이, 본 발명의 감쇠된 PSM 방법은 종래의 비위상 시프팅 크롬 마스크 패터닝 방법과 매우 유사하며, 따라서 본 산업 분야에 의한 이 기술의 채용은 교번 PSM 기술에 비해 훨씬 용이할 것이다. 마스크 레이아웃 관점에서, 본 발명의 방법을 사용함으로써, 위상 상충과 웨이퍼로 위상 천이를 프린팅하는 것을 피하는 것이 필요없게 된다. 따라서, 마스크 레이아웃 복잡성은 매우 감소된다. 더욱이, 불투명 크롬 차단층을 사용할 필요가 없게 됨에 따라, 마스크 제작 공정은 훨씬 간소화된다.
또한, 본 발명의 방법은 최소 라인 피쳐를 π-위상 시프팅 요소의 어레이로 분해하는 방법을 제공하여 웨이퍼 상에서 0.25λ 피쳐를 프린팅하도록 4X 마스크 상에서 보다 넓은 디멘젼 요소를 사용하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 부가적인 장점은 본 발명의 예시적인 실시예들에 대한 다음의 설명으로부터 당업자에게 명백해질 것이다.
본 발명과, 그 부가적인 목적 및 장점은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면을 참조함으로써 보다 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1a-1c는 각각 100%, 25%, 및 5%와 동일한 세기 프로파일 (%T)를 갖는 전형적인 감쇠된 PSM의 에어리얼 이미지를 도시한 도면.
도 2는 불투명 크롬막층을 사용한 전형적인 감쇠된 PSM의 에어리얼 이미지를 도시한 도면.
도 3a-3c는 비위상 시프팅 피쳐의 폭이 더 작아짐에 따라, 비위상 시프팅 피쳐의 세기 레벨이 0으로 되는 경향을 도시한 에어리얼 이미지 도면.
도 4a는 1㎛ 피쳐를 위해 종래 기술의 레이아웃을 도시한 도면.
도 4b는 100%T 감쇠된 PSM을 사용한 도 4a의 1 ㎛ 피쳐를 위한 에어리얼 이미지를 도시한 도면.
도 4c는 본 발명에 따른 ASB를 사용한 1㎛ 피쳐의 "하프톤"을 위한 예시적인 레이아웃을 도시한 도면.
도 4d는 100%T의 감쇠된 PSM을 사용한 도 4 c의 1㎛ 피쳐를 위한 에어리얼 이미지를 도시한 도면.
도 5a는 100%T 감쇠된 (무크롬) PSM으로 사용되는 무작위형 논리 게이트 피쳐를 위한 마스크 패턴을 형성하기 위한 본 발명의 사용을 도시한 도면.
도 5b는 도 5a의 마스크 패턴을 사용하여 형성된 최종적으로 프린트된 레지스트 패턴을 도시한 도면.
도 6은 ASB 폭에 따라 OPE가 어떻게 변하는지의 예를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 π-위상 시트팅 요소의 어레이로 최소 라인 피쳐를 분해하는 예시적인 방법을 도시한 도면.
도 8은 비하프톤 0.40 ㎛ 라인 피쳐의 에어리얼 이미지 뿐만 아니라 도 6의 "하프톤" 및 "비하프톤" 라인 피쳐에 대한 에어리얼 이미지의 비교를 도시한 도면.
도 9는 DOF 향상을 위한 2중 크롬-SB를 포함하는 예시적인 마스크 레이아웃을 도시한 도면.
도 10은 온-액시스(on-axis) 대 오프-액시스(환형)(off-axis) 조명을 위한 에어리얼 이미지들 간의 비교를 도시한 도면.
도 11은 최대 조명 설정에 의해 에어리얼 이미지 콘트라스트에 대한 영향을 도시한 도면.
다음의 상세한 설명은 100% 투과의 "감쇠된" PSM의 한 형태를 사용하여 서브-0.25λ 레지스트 피쳐를 패터닝하기 위한 신규한 방법에 관한 것이다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 이 신규한 방법은 광학적 근접 보정(OPC) 지원 피쳐를 사용하여 위상 시프팅 영역 내의 세기 레벨을 변조시킨다. 본 발명의 결과로서, 모든 마스크 피쳐 패터닝은 높은 해상도의 전자 빔 마스크 라이터에 의해 한 경로에서 행해질 수 있어, 크롬 차단층을 사용할 필요가 없다.
도 1a-1c에, 비위상 시프팅 피쳐의 일정한 폭에 대해 에어리얼 이미지 세기 피크의 강도가 가용 가능하였음이 도시되어 있다. 그러나, 비위상 시프팅 피쳐의 폭이 보다 작아짐에 따라 (즉, 2개의 위상 시프팅 피쳐가 함께 근접하여 이동함에 따라), 비위상 시프팅 피쳐에 대한 세기 레벨은 도 3a-3c에 도시된 바와 같이 100%T에 대해 거의 0이 된다.
또한, 도 3a-3c에 도시된 바와 같이, 위상 시프팅 피쳐에 대한 세기 레벨이 감소된다. 보다 낮은 %T에서, 위상 시프팅 피쳐의 세기 레벨에 대한 네거티브 효과는 훨씬 더 분명하고 비위상 시프팅 피쳐에 대한 세기 레벨은 약간 상승한다. 네트 효과는 위상 시프팅 피쳐에 대한 에어리얼 이미지 콘트라스트의 전체적인 감소이다. 전술한 세기 레벨에 대한 네거티브 충격은 광학적 근접 효과(OPE)에 의해 야기된다고 생각된다. OPE로부터 발생된 전술한 네거티브 효과를 제거하기 위해, 본 발명은 큰 위상 시프팅 폭 피쳐를 위해 세기 레벨을 제어하는 신규한 서브 해상도 클리어 OPC 지원 피쳐를 사용한다.
보다 상세하게, 본 발명에 따른 마스크 형성 시에, 1.22(λ/NAo) 보다 큰 폭을 갖는 각각의 피쳐는 안티 스캐터링 바(ASB)를 사용한 "하프톤"이 된다. 미국 특허 제5,447,810호에 개시된 안티 스캐터링 바는 클리어 서브 해상도 지원 피쳐들이다. 도 4a-4d는 종래 기술의 피쳐 패터닝과 본 발명의 "하프톤" 기술 간의 비교를 도시하고 있다.
도 4a는 1㎛ 피쳐(12)를 위한 예시적인 (종래 기술의) 레이아웃을 도시하고 있다. 도 4b는 100%T의 감쇠된 PSM을 사용한 1 ㎛ 피쳐(12)를 위한 에어리얼 이미지를 도시하고 있다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 피쳐(12)와 연관된 위상 시프팅 영역(14)은 실질적인 세기 레벨을 나타내고 있다. 상술한 바와 같이, 지금까지는 세기 레벨이 부가적인 크롬 차단층을 사용하여 차단되었다.
도 4c는 크롬 차단층의 필요없이 OPE의 효과를 제거하는 본 발명을 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 1 ㎛ 피쳐가 ASB(16)를 사용하여 "하프톤"된다. 즉, 이 피쳐는 π-위상 시프팅 요소(18)가 ASB(16)에 의해 분리되도록 형성된다(즉, π-위상 시프팅 요소가 "하프톤"된다). 도 4d를 참조하면, "하프톤" 피쳐에 대한 최종적인 에어리얼 이미지는 100%T의 감쇠된 PSM이 사용된다해도 원하지 않은 세기 레벨을 제거하게 된다는 것이 도시되어 있다.
π-위상 시프팅 요소(18) 및 ASB(16)의 양호한 치수는 다음과 같다.
a) 각각의 π 위상 피쳐의 폭(W1)은 바람직하게는 0.20 내지 0.35(λ/NAo)이다.
b) 각각의 ASB 피쳐의 폭(W2)은 바람직하게는 0.35(λ/NAo)보다 크지 않다.
여기서 NAo는 노광원의 대물 렌즈에 대한 개구 수이다. 또한, π-위상 시프팅 요소(18)의 단부와 인접한 π-위상 시프팅 요소(18)의 동일 단부 간의 거리로서 정의되는 "하프톤" 피쳐의 하프톤 주기(HTP)는 서브 해상도로 유지되어 개별 요소들이 포토리소그래피 공정에서 사용된 광학적 노광 도구에 의해 분해되지 않게 된다. 도 4c에서, 하프톤 주기는 W1+W2와 동일하다. 하프톤 주기가 서브 해상도로 유지되기 위해, Rayleigh의 표준에 따르면, 다음의 방정식이 만족되어야 한다.
HTP < k1 (λ/NAo)
여기서, k1 = 0.61이고, λ는 광학적 노광원의 파장과 동일하고, NAo는 노광원의 대물 렌즈의 개구수와 동일하다.
본래 π-위상 시프팅 요소들 간에 "갭" 또는 ASB를 배치하는 본 발명의 "하프톤" 개념은 랜덤 형태를 갖는 피쳐에도 적용될 수 있다. 특히, 본 발명을 이용할 때 랜덤 피쳐를 일련의 π-위상 시프팅 요소로 분해할 수 있다. 클리어 필드인 무크롬(100%T 감쇠) PSM의 경우에서, 마스크 상의 "π-위상" 요소에 의해 주 회로 피쳐가 형성된다. 이러한 기술은 유리 상에 크롬 주 피쳐를 형성하기 위한 종래 기술과 매우 유사함을 알 수 있다. 이러한 유사성 때문에, 교번 PSM에 대향되는 것으로서 이러한 스타일의 PSM을 적용하는 것이 산업상 비교적 용이함을 알 수 있다. 가장 중요하게는, 위상 충돌 문제가 없다는 것이고, 그래서 PSM 설계 복잡성이 매우 감소된다는 것이다. 더욱이, 0 내지 π-위상 천이가 패턴 설계(delineation)에 사용될 때, 매우 높은 해상도를 얻는 것이 가능하다.
도 5a는 본 발명을 이용하여 100%T 감쇠된 (무크롬) PSM을 갖는 랜덤한 형태의 논리 게이트 피쳐용 마스크 패턴을 형성하기 위한 도면을 도시한다. 도시된 바와 같이, 피쳐(21, 22) 모두는 마스크 상에 일련의 π-위상 시프팅 요소(18)로 분해된다. 도 5b는 최종 프린트된 레지스트 패턴(23, 24)(즉 도 5b에서 짙은 실선)을 도시하는 도면이다. 특히, 도 5b에 도시된 바와 같이, 0.103 ㎛ 게이트 피쳐(23)가 양호하게 프린트되고, 피쳐 폭은 KrF 노광 λ의 단지 40%뿐이다.
상기 지적된 바와 같이, 100%T 감쇠된 PSM은 피쳐의 코너 및 라인 끝에서 강한 OPE를 전형적으로 보여준다. 이러한 OPE는 피쳐를 형성하는 π-위상 시프팅 요소(18)의 형상, 디멘젼, 및 배치를 조정함으로써 효과적으로 보상될 수 있다. 도 5a 및 5b를 다시 참조하면, 랜덤한 형태의 게이트 장치 피쳐를 형성하는 두가지 예가 있다. 출원인은 코너와 같은 강한 전계 영역에서, 보다 짧고/작은 π-위상 시프팅 요소(18)가 사용되어야 함을 발견했다. 복잡한 OPC 알고리즘으로서, PSM 기술의 상기 스타일을 갖는 서브-하프 파장 패터닝에 대한 포괄적인 OPC 처리가 가능하게 될 수 있다.
더 구체적으로는, 상기 언급된 OPE는 ASB 폭(즉, π-위상 시프팅 요소 간의 갭)의 함수로서의 π-위상 시프팅 요소의 최소 세기 레벨의 항목으로 표현될 수 있다는 것이 알려졌다. 이에 대해 도 6에 도시되어 있다. 예시적인 경우와 같이, 포지티브 포토레지스트 공정으로 레지스트 라인 피쳐를 프린트할 때, 최소 세기 레벨은 레지스트 피쳐 폭에 관련될 수 있다. 하프톤 주기(0.24 ㎛) 내의 범위에서, 도 6은 ASB 폭(0.06 ㎛에서 0.18 ㎛까지의 범위)에 명확히 좌우되는 0.06 ㎛ 폭 π-위상 시프팅 요소의 최소 에어리얼 이미지 세기의 예를 도시하는 도면이다. 다시 말해, OPE는 ASB 폭(또는 간단히 π-위상 시프팅 요소의 단부 간의 이격거리)에 의해 변조될 수 있다. OPE가 시뮬레이션 또는 실제 웨이퍼 프린트 실험에 의해 미리 설정될 수 있을 때, OPE에 대해 마스크 패턴의 소정 위치로 교정하기 위해 최적의 ASB 폭을 사용하는 것이 가능하다.
주 피쳐를 π-위상 시프팅 요소로 분해하기 위한 설계 가이드라인은 다음과 같다. 최적의 π-위상 시프팅 요소 디맨젼은 바람직하게 0.20 내지 0.35(λ/NAO) 사이이다. ASB 폭이 π-위상 시프팅 요소와 동일하게 되고 0.35(λ/NAO)미만이 되는 것이 바람직함이 결정되었다. 그러나, 상기 설명한 바와 같이, ASB 폭은 OPE를 교정하도록 조절된다. 이론에서, 훨씬 미세한 OPC 스킴(scheme)이 구현될 수 있도록 π-위상 시프팅 요소가 가능한 한 작게 되어야 함을 알 수 있다. 그러나, 현재 마스크 제조 한계가 주어지는 상황에서, 0.20(λ/NAO)의 최소 디맨젼이 4X 위상 시프트 마스크 상에서 제조가능한 것으로 이해된다. KrF 노광 λ를 갖는 0.57NA 스텝퍼에 대해, 최소 4X 마스크 디멘젼은 대략 0.35 ㎛이다. 이러한 크기의 피쳐는 현재 공지되고 개선된 OPC 바이너리 크롬 마스크를 이용하여 형성된다.
100%T 감쇠된 (무크롬) PSM으로 0.25λ 가까이 프린트하기 위한 주 제약 중 하나가 마스크 공정 해상도이다. KrF 노광 도구를 가지고 0.25λ피쳐의 프린트를 수행하기 위해, 전형적인 4X DUV 마스크 상의 마스크 피쳐가 대략 0.25 ㎛가 되어야 한다. 이러한 것이 이루어질 수 있는 반면, 어려우며 아마도 수율 불량을 야기할 수 있다. 제조에 알맞는 마스크 제조 공정에 대해, 마스크 피쳐가 가능한 한 크게 제조될 수 있는 한편 웨이퍼 상의 0.25λ 레지스트 피쳐를 정확하게 프린트할 만큼 충분히 작게 제조될 수 있다면 보다 용이하다.
그러나, 본 발명에 따라 π-위상 시프팅 요소의 어레이로 최소 라인 피쳐를 분해함으로써, 웨이퍼 상의 0.25λ 피쳐의 프린트를 수행하기 위해 4X 마스크 상의 보다 넓은 디맨젼 요소를 사용하는 것이 가능하다. 이와 같은 마스크 레이아웃의 예가 도 7에 도시되어 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 프린트될 오리지날 라인 피쳐(31)는 0.26㎛ 라인 CD이다. 본 발명에 따라서, 라인 피쳐는 "하프톤" 라인 피쳐를 형성하도록 π-위상 시프팅 요소(18)의 어레이로 분해된다. 각각의 π-위상 시프팅 요소(18)는 0.4 ㎛ 마스크 CD를 갖는데, 이는 오리지널 0.26㎛ 라인 CD보다 상당히 커서 더 용이하게 프린트된다. π-위상 시프팅 요소 어레이는 또한 상기 진술된 HTP 요건을 만족한다. 주의깊게 조절된 하프톤 라인 어레이 요소가 도 8에 도시된 바와 같이 보다 작은 라인 피쳐를 갖는 에어리얼 이미지와 동일한 에어리얼 이미지를 생성할 수 있다는 것이 결정되었다.
하프톤 라인 π-위상 어레이의 에어리얼 이미지 프로파일이 ASB 폭(또는 두개의 인접 π-위상 시프팅 요소의 단부 간의 이격거리) 및 π-위상 시프팅 요소의 디멘젼을 조절함으로써 조정될 수 있다는 것이 결정되었다. 동일 에어리얼 이미지 프로파일에 대해, 보다 넓은 ASB 폭을 갖는 보다 큰 π-위상 시프팅 요소 또는 보다 좁은 ASB 폭을 갖는 보다 작은 π-위상 시프팅 요소가 사용될 수 있다. 다양한 실험 결과로서, π-위상 시프팅 요소의 디멘젼을 50% 만큼 많이 증가시키는 것이 허용가능함이 발견되었다. 이는 대응하는 하프톤 주기 범위 내에서 행해져야 한다. 이러한 방법의 결과로서, 하프톤 어레이가 보다 작은 비-하프톤 π-위상 피쳐를 갖는 에어리얼 이미지 프로파일과 동일한 에어리얼 이미지 프로파일을 갖게 하는 것이 가능하다.
도 8은 비-하프톤 0.40 ㎛ 라인 피쳐의 에어리얼 이미지 뿐만 아니라, 도 7에 설명된 "하프톤" 및 "비-하프톤" 라인 피쳐에 대한 에어리얼 이미지의 비교를 도시하는 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 0.4 ㎛ 하프톤 라인 피쳐는 0.26 ㎛ 비하프톤 라인 피쳐의 레지스트 CD와 거의 동일한 레지스트 CD로 프린트하는데, 그 이유는 두개의 피쳐가 거의 동일한 에어리얼 이미지 프로파일을 갖기 때문이다.
도 7에 도시된 하프톤 라인 피쳐의 하프톤 듀티 사이클은 대략 67%이다. 하프톤 듀티 사이클(%H)은 (d/HTP)*100이다. 도 7에 도시된 예에서 HTP는 D+S이며, 여기서 D는 π-위상 시프팅 요소의 길이이며, S는 π-위상 시프팅 요소(18) 간의 이격거리(separation)이다. 50% 듀티 사이클을 얻기 위해 하프톤 주기를 조절함으로써, 보다 작은 비하프톤 마스크 라인 폭과 등가인 에어리얼 이미지를 얻는 것이 가능하다. 그래서, 이와 같이 신규한 방법은 0.25λ보다 작은 레지스트 피쳐를 프린트하기 위해 용이하게 제조가능한 마스크 피쳐 CD(4X 마스크 상의 0.40 ㎛)의 사용을 가능하게 한다.
도 7의 예에 도시된 바와 같이 이와 같이 작은 피쳐를 프린트할 때, 또 다른 주요한 관점은 초점 성능의 깊이 유지이다. 크롬 스캐터링바(SB)의 사용이 초점 윈도우 전체에 레지스트 CD를 유지하도록 돕는다는 것이 발견되었다. 도 9는 하프톤 π-위상 라인 피쳐를 조력하도록 듀얼 크롬 SB의 응용을 도시하는 예시적인 마스크 레이아웃이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 예에서 사용된 SB(41)는 4X 마스크 상의 0.24 ㎛의 CD를 갖는다. 이는 비-위상 시프팅 피쳐이기 때문에, SB(41)는 충분히 프린트가능한 해상도 이하이다. 듀얼 SB(41)의 주 기능은 초점 흐림(de-focus) 상태에 있는 동안 "격리된(isolated)" 하프톤 π-위상 시프팅 요소(18)에 대한 에어리얼 이미지의 로그-슬로프를 유지하도록 돕는다. 표 1은 0.57 NAO, 0.75σ를 갖는 KrF 노광 및 0.42 ㎛의 레지스트 두께(σ는 부분적 코히어런스 비 NAc/NAo, 여기서 NAc는 조명 콘덴서의 개구 수와 같음)를 이용한 시뮬레이션을 통해 얻어진 CD 데이타를 설명한다.
4X 마스크 CD 0.40 ㎛ 하프톤 0.40 ㎛ 하프톤 0.26 ㎛ 라인
OPC 듀얼 SB를 갖춤 SB 없음 SB 없음
초점(㎛) 레지스트 CD(㎛) 레지스트 CD(㎛) 레지스트 CD(㎛)
-0.5 0.039
-0.4 0.057 0.045 0.049
-0.3 0.067 0.064 0.067
-0.2 0.070 0.071 0.072
-0.1 0.069 0.068 0.070
0 0.062 0.053 0.059
+0.1 0.046 0.020 0.030
+0.2 0.020
노광 이용 15.6 mJ/cm2 14.4 mJ/cm2 14.4 mJ/cm2
추정 DOF ≒0.45 ㎛ ≒0.30 ㎛ ≒0.30 ㎛
표 1에 설명된 데이터로부터, SB(41)의 사용이 DOF를 개선시킨다는 것이 명백하다. 그러나, SB(41)이 없을 때에도, DOF 성능은 레지스트 라인 폭이 0.25λ 미만에서 여전히 개선적이다.
크롬 SB(41)의 사용이 DOF를 향상시키는 한편, "무크롬" PSM 상의 크롬 SB의 구현은 추가적인 마스크 공정 단계를 필요로 함을 알아야 한다.
제2 마스크 제조 공정의 재-정렬 정확성은 SB를 배치하기 위해 고려해야할 중요한 요소이다. 실험적으로, 재-정렬 정확성은 SB의 효과를 보장하기 위해서 +/-50 nm(4X 레티클에 대해) 또는 그 이상일 필요가 있다. 다행히, 이와 같은 재-정렬 정확성은 현재 마스크 제조 공정에 의해 달성된다. SBs의 사용은 표 1에 가리켜진 바와 같이 λ/4 피쳐 가까이 또는 이하로 프린트하려고 시도할 때 가장 유익한 것으로 나타난다. 이 경우에, SB의 적용은 보다 많이 격리된 π-위상 피쳐(단일 요소 또는 하프톤), 또는 π-위상 피쳐 대 피쳐에 대해 상기 장점을 얻도록 SB를 삽입할 만큼 충분한 공간을 갖는 스페이스를 주로 지원한다.
단일 SB(즉, 하프톤 π-위상 피쳐의 각 측당 하나의 SB)의 배치(placement)가 λ 또는 NAo의 함수인 것이 경험적으로 결정되고, 다음 식이 도출된다.
하프톤 π-위상 피쳐 단부에 대한 SB 단부 이격거리 = Ks(λ/NAo)(여기서 Ks는 0.55 내지 0.70의 범위)
Ks는 조명기 설정에 의해 영향을 받는다. 보다 많은 인코히어런트 조명(σ> 0.60) 또는 환형 또는 4극자 타입과 같은 오프-액시스 조명에 대해, Ks가 0.55 내지 0.63을 사용하는 것이 보다 효과적이다. 대안적으로, σ< 0.60에 대해, 0.63 내지 0.70에 더 가까운 Ks를 사용하는 것이 보다 유익하다. 예로서, 0.75σ에서의 조명 설정으로 0.61NA를 갖는 KrF 노광 툴에 대해, 이상적인 SB 배치는 하프톤 π-위상 시프팅 피쳐 단부로부터 떨어져 ≒ 0.24 ㎛(또는 4X 레티클 상의 ≒ 0.96 ㎛)가 된다. 하프톤 π-위상 시프팅 피쳐의 각 측당 하나 보다 많은 SB를 배치함으로써 DOF를 더욱 개선할 수 있다. 제2 SB는 하프톤 π-위상 시프팅 피쳐의 단부로부터 떨어져 대략 1.05 내지 1.2(λ/NAo)로 바람직하게 배치된다. 동일한 노광 툴 예를 사용하면, 제2 SB는 제1 SB의 가장 가까운 단부로부터 대략 0.18 ㎛(또는 4X 레티클 상의 0.72 ㎛) 떨어져 바람직하게 배치된다. 제3(및 그 이상의) SB의 배치는 덜 중요하다. 예를 들어, 제3 SB는 제1 SB 및 제2 SB 사이와 동일한 이격거리를 이용하여 제2 SB로부터 이격되어 배치될 수 있다.
단일 SB의 폭이 다음과 같음이 경험적으로 결정되었다.
SB 폭 = kw(λ/NAo),(kw는 0.20에서 0.25까지의 범위)
kw는 레지스트 공정의 콘트라스트에 의해 주로 영향받는다. 보다 높은 콘트라스트 레지스트 공정을 위해, 0.25근방의 kw(또는 보다 넓은 SB 폭)를 사용할 수 있다. 종래 KrF 레지스트 공정의 현상태에 있어서, 전형적인 SB 폭은 0.08 ㎛(또는 4X 레티클 상의 ≒ 0.32 ㎛)이다. ArF 레지스트 공정에 대해, SB는 0.06 ㎛(4X 레티클 상의 0.24 ㎛)가 예상된다.
서브-0.25λ 레지스트 라인 폭을 프린트하는 것에 대한 또 다른 제약은 최소 피쳐 피치이다. 이러한 기술을 위해 사용될 수 있는 가장 작은 피쳐 대 피쳐 스페이스가 대략 0.70(λ/NAo)로 제한된다는 것이 측정되었다. 이러한 피쳐 대 피쳐 스페이스 범위 미만에서는, 에러리얼 이미지 콘트라스트가 너무 낮아져 프린트 가능한 레지스트 패턴을 형성할 수 없다. 예를 들어, 0.57NA 스텝퍼 및 KrF 노광에 대해, 프린트가능한 최소 피쳐 대 피쳐 스페이스는 약 0.30 ㎛이다. 0.05 ㎛ 라인 피쳐를 프린트하기 위한 최소 라인/스페이스 비는 거의 1:6이다.
보다 작은 λ 및 보다 큰 NAo를 이용하면 에어리얼 이미지 콘트라스트를 확실히 개선시킨다. 그러나, 소정의 λ 및 NAo에 대해, 에어리얼 이미지 콘트라스트는 또한 오프-액시스 조명을 이용함으로써 개선될 수 있다. 도 10은 이러한 효과를 나타낸다.
도 10은 온-액시스 대 오프-액시스 (환형) 조명에 대한 에어리얼 이미지 간의 비교를 도시하는 도면이다. π-위상 라인 피쳐는 0.05 ㎛이며 스페이스는 0.25 ㎛이고, 디맨젼은 모두 1X 웨이퍼 스케일내에 있다. 도 10에 도시된 것과 같은 최적화된 오프-액시스 조명으로, 프린트가능한 피쳐 대 피쳐 스페이스를 0.60(λ/NAo)보다 약간 작게 줄일 수 있음을 알 수 있다. 이러한 오프-액시스 조명의 경우에 대해, 프린트가능한 피쳐 스페이스는 거의 KrFλ 또는 0.248 ㎛ 이다. 이것은 프린트가능한 라인 대 스페이스 비를 1 : 5로 감소시킨다.
OAI의 사용은 보다 작은 피쳐 피치를 필요로 하는 회로 설계에 더 유익하다. OAI의 사용은 본질적으로 최소 피쳐 피치에 대한 필요에 의해 결정된다. 예를 들어, 만약 설계시 0.30 ㎛의 최소 피쳐 피치를 갖는 0.06 ㎛ 회로 폭이 요구된다면, 프린트 공정에 OAI의 사용이 바람직하다. 전술 사항이 도 11에 도시되어 있다. 특히, 도 11은 최대 조명 σ 설정에 대한 0.3 ㎛ 피치 피쳐의 에어리얼 이미지 콘트라스트를 작성한다. 최대 조명 σ는 도 10에 가리켜진 바와 같이 σ(c) 또는 σ1로 언급한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 보다 높은 조명 σ(즉, 보다 높은 NAc)은 에어리얼 이미지 콘트라스트를 개선한다. 종래 온-액시스 조명에 대해, 이와 같은 피쳐의 에어리얼 이미지 콘트라스트는 NAc 및 NAo의 비가 1(σ는 최대 1임)일 때 0.5에 결코 이르지 않는다. 0.5 이상의 에어리얼 이미지 콘트라스트는 적어도 분해가능하도록 고려되어 왔다. 만약 도 11에 도시된 환형 타입과 같은 OAI가 사용되면, 에어리얼 이미지 콘트라스트는 0.2에서 0.4까지의 환형 타입에 대해 0.5를 넘도록 개선될 수 있다. 환형 폭은 도 10에서 σ1 및 σ2 간의 델타로서 규정된다. 도 11에 있어서, 에어리얼 이미지 콘트라스트는 최대 조명 σ에 의해 더 영향을 받고, 환형 폭에 의해 덜 영향받는다는 것 또한 알려져 왔다. 보다 넓은 환형 폭은 더 많은 "광"을 통과시키기 때문에, 필요한 노광 시간이 감소되고 보다 많은 처리량이 제공된다. 이에 기초하여, 최적의 조명 설정은 0.4 약간 미만의 환형 폭을 갖는 0.8 및 0.9 간에서 최대 σ을 설정하는 것이 바람직하다.
도 11은 OAI가 유효 λ/4 피쳐 폭에서 하프톤 π-위상 시프팅 피쳐로 잘 작동하는 것을 도시하는 도면이다. OAI는 피쳐 피치에 더 많은 상관이 있고 피쳐 폭에 덜 상관한다. 도 11에 도시되지 않았지만, OAI의 4극자 형태가 또한 잘 작동할것임을 알 수 있다. 이는 모두 조명의 중앙에 차단되는 오프-액시스 조명인 사실에 기인한다. 상기 기술된 바와 같이, 4극자 조명을 최적화하는데 동일 방법이 이용될 수 있다.
본 발명은 고 투과 "감쇠" 위상 시프트 마스크에 이용할 수 있도록 고안된 점에 주목한다. 용어 "고 투과"는 6% 내지 100% 범위의 a% 투과를 내포한다.
상기 기술된 바와 같이, 본 발명의 방법은 종래 기술에 비해 중요한 장점을 제공한다. 가장 중요하게는, 본 발명은 100% 투과 "감쇠" PSM의 형태를 사용하여 서브-0.25λ 레지스트 라인 피쳐를 패터닝하기 위한 방법을 개시한다. 본 발명에 따르면, 고 투과 π-위상 패턴 영역에 의해 유발된 이미지 세기를 제거시키도록 하는 대신에, 본 발명의 방법은 고 콘트라스트 에어리얼 이미지를 사용하여 우수한 프린트 해상도를 달성하는 것이다.
게다가, ASB의 개념을 확장시킴으로써, π-위상 피쳐 패턴을 "분해"할 수 있다. 분해된 π-위상 시프팅 요소를 이용하면, 분해된 π-위상 시프팅 요소의 크기, 형태 및 배치를 조정함으로써, 광 근접 보정을 수행하는 동시에, 랜덤한 형태의 디바이스 패턴을 재구성할 수 있다.
또한, 본 발명의 고 투과, 감쇠된 PSM 방법 스타일에 대한 묘화 개념이 종래 비위상 시프팅 크롬 마스크 패터닝 방법의 것과 매우 유사하므로, 산업상 이러한 기술의 적용은 교번 PSM 기술에 비교될 때 훨씬 용이한 것으로 이해된다. 마스크 레이아웃의 관점으로부터, 본 발명의 방법을 이용하면, 웨이퍼 상으로의 위상 충돌을 피하는 것과 위상 천이의 프린트에 관심둘 필요가 없다. 그래서, 마스크 레이아웃 복잡성이 상당히 감소된다. 또한, 불투명 크롬 차단층을 사용할 필요가 없기 때문에, 마스크 제조 공정이 훨씬 간단해진다.
본 발명의 방법은 또한 π-위상 시프팅 요소의 어레이로 최소 라인 피쳐를 분해하여 웨이퍼 상에 0.25λ 피쳐를 프린트할 수 있도록 4X 마스크 상에 보다 넓은 디멘젼 요소를 이용할 수 있다. 결과적으로, 서브-0.25λ 피쳐를 프린트하는데 이용되는 마스크는 합리적인 비용으로 제조될 수 있다.
비록 본 발명의 특정 실시예가 개시되었지만, 본 발명의 사상 또는 본질적 특성을 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 실시될 수 있음을 알아야 한다. 본 실시예는 도시되는 바 모든 관점에서 고려되어야 하고 제한적이지 않으며, 본 발명의 범위는 전술한 설명보다는 첨부 클레임에 의해 나타나며, 본 발명의 모든 변형은 클레임과 균등한 의미 및 범위 내에 속하므로 본 발명에 포함되도록 의도된다.

Claims (59)

  1. 광학 노광 툴을 사용하여 마스크로부터 반도체 기판 상에 집적 회로에 대응하는 리소그래픽 패턴을 광학적으로 전사하기 위한 상기 마스크를 제작하는 방법에 있어서,
    상기 집적 회로에 대응하는 상기 리소그래픽 패턴을 가진 상기 마스크를 생성하는 단계 - 상기 마스크는 프린트될 다수의 피쳐(feature)를 가짐-,
    1.22(λ/NAO)의 값을 초과하는 폭을 가진 상기 다수의 피쳐의 각각을 다수의 π- 위상 시프팅 요소로 분해하는 단계 - 상기 다수의 π- 위상 시프팅 요소는 비-위상 시프팅 요소에 위해서 서로 분리됨-
    를 포함하며,
    상기 다수의 π-위상 시프팅 요소의 각각 간의 거리는 개개의 π-위상 시프팅 요소 어느 것도 분해되지 않도록 되어 있는 마스크 제작 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 1.22(λ/NAO)의 값 미만의 폭을 가진 상기 다수의 피쳐의 각각은 하나의 π-위상 시프팅 요소로 구현되는 마스크 제작 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 다수의 π-위상 시프팅 요소의 각각 간의 스페이스는 비-위상 시프팅 재료를 포함하는 마스크 제작 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 다수의 π-위상 시프팅 요소 각각은 0.20*(λ/NAO) 및 0.35*(λ/NAO)간의 폭을 가지며, 여기서 λ는 상기 광학 노광 툴에 의해서 출광된 광원의 파장과 동일하고, NAO는 상기 광학 노광 도구의 대물 렌즈의 개구수와 동일한 마스크 제작 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 비-위상 시프팅 요소 각각은 0.35*(λ/NAO) 보다 크지 않은 폭을 가진 마스크 제작 방법.
  6. 삭제
  7. 제4항에 있어서, 상기 다수의 π-위상 시프팅 요소 각각은 서로 동등하게 이격되어 있으며, 상기 다수의 π-위상 시프팅 요소 각각은 동일한 폭을 가지는 마스크 제작 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 다수의 π-위상 시프팅 요소의 각각간의 거리와 상기 다수의 π-위상 시프팅 요소의 각각의 폭은 하프톤 주기를 정의하며, 상기 하프톤 주기는 0.61*(λ/NAO)보다 작은 마스크 제작 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 다수의 비-위상 시프팅 요소 각각은 투명한(transparent) 마스크 제작 방법.
  10. 제1항에 있어서, 임의의 고립된(isolated) π-위상 시프팅 요소에 인접한 스캐터링바(scattering bar)를 위치 설정하는 단계를 더 포함하며, 상기 스캐터링바 각각은 분해되지 않는 것을 특징으로 하는 마스크 제작 방법.
  11. 광학 노광 툴을 사용하여 마스크로부터 반도체 기판 상에 집적 회로에 대응하는 리소그래픽 패턴을 광학적으로 전사하기 위한 상기 마스크를 제작하는 방법에 있어서,
    상기 집적 회로에 대응하는 상기 리소그래픽 패턴을 가진 상기 마스크를 생성하는 단계 - 상기 마스크는 프린트될 적어도 하나의 피쳐를 가지며, 상기 피쳐는 1.22(λ/NAO)의 폭을 가짐-,
    상기 피쳐를 다수의 π-위상 시프팅 요소로 분해하는 단계 - 상기 다수의 π- 위상 시프팅 요소 각각은 비-위상 시프팅 요소에 위해서 서로 분리되고, 상기 π-위상 시프팅 요소 각각은 상기 피쳐의 폭보다 큰 폭을 가짐-,
    를 포함하며,
    상기 다수의 π-위상 시프팅 요소의 각각 간의 거리는 개개의 π-위상 시프팅 요소 어느것도 분해되지 않도록 되어 있는 마스크 제작 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 다수의 π-위상 시프팅 요소 각각은 W1의 폭과 W2의 이격거리를 가지며, 상기 다수의 π-위상 시프팅 요소는 W1+W2와 동등한 임계 하프톤 주기를 한정하는 마스크 제작 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 마스크는 연관된 파장 λ를 가진 노광원 및 연관된 개구수(NAo)를 가진 대물 렌즈를 포함하는 리소그래피 공정에서 사용되는 마스크 제작 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 비-분해 요소의 임계 하프톤 주기는 0.61 곱하기 (λ/NAO)보다 작은 마스크 제작 방법.
  15. 제11항에 있어서, 임의의 고립된 π-위상 시프팅 요소에 인접한 스캐터링바(scattering bar)를 위치 설정하는 단계를 더 포함하며, 상기 스캐터링바 각각은 분해되지 않는 것을 특징으로 하는 마스크 제작 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 스캐터링바로부터 고립된 π-위상 시프팅 요소까지의 거리는 KS(λ/NAO)와 같고, λ는 노광원의 파장과 같으며, NAO는 상기 노광원의 대물 렌즈의 개구수와 동일하고, KS는 0.55 내지 0.70의 범위에 있는 마스크 제작 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 스캐터링바의 폭은 KW(λ/NAO)와 같고, λ는 노광원의 파장과 동일하며, NAO는 상기 노광원의 대물 렌즈의 개구수와 동일하며, KW는 0.20 내지 0.25의 범위에 있는 마스크 제작 방법.
  18. 광학 노광 툴을 사용하여 마스크로부터 반도체 기판 상에 집적 회로에 대응하는 리소그래픽 패턴을 광학적으로 전사하기 위한 포토리소그래피 마스크에 있어서,
    프린트될 상기 집적 회로의 요소에 대응하는 다수의 피쳐,
    다수의 π-위상 시프팅 요소를 포함하는 1.22(λ/NAO)의 값을 초과하는 폭을 가진 상기 다수의 피쳐의 각각- 상기 다수의 π- 위상 시프팅 요소 각각은 비-위상 시프팅 요소에 위해서 서로 분리됨-
    을 포함하며,
    상기 다수의 π-위상 시프팅 요소의 각각 간의 거리는 개개의 π-위상 시프팅 요소 어느 것도 분해되지 않도록 되어 있는 포토리소그래피 마스크.
  19. 제18항에 있어서, 상기 다수의 π-위상 시프팅 요소 각각은 0.20*(λ/NAO) 및 0.35*(λ/NAO)간의 폭을 가지며, 여기서 λ는 상기 광학 노광 도구에 의해서 출광된 광원의 파장과 동일하고, NAO는 상기 광학 노광 툴의 대물 렌즈의 개구수와 동일한 포토리소그래피 마스크.
  20. 제19항에 있어서, 상기 비-위상 시프팅 요소 각각은 0.35*(λ/NAO)보다 크지 않은 폭을 가진 포토리소그래피 마스크.
  21. 삭제
  22. 제19항에 있어서, 상기 다수의 π-위상 시프팅 요소 각각은 소정의 거리 만큼 서로 동일하게 이격되어 있으며, 상기 다수의 π-위상 시프팅 요소 각각은 동일한 폭을 가지는 포토리소그래피 마스크.
  23. 제22항에 있어서, 상기 다수의 π-위상 시프팅 요소 각각간의 거리와 상기 다수의 π-위상 시프팅 요소 각각의 폭은 상기 다수의 π-위상 시프팅 요소의 하프톤 주기를 정의하고, 상기 하프톤 주기는 0.61*(λ/NAO) 보다 작은 포토리소그래피 마스크.
  24. 제18항에 있어서, 상기 다수의 비-위상 시프팅 요소 각각은 투명한 포토리소그래피 마스크.
  25. 제18항에 있어서, 임의의 고립된 π-위상 시프팅 요소에 인접한 스캐터링바를 위치 설정하는 것을 더 포함하며, 상기 스캐터링바 각각은 분해되지 않는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  26. 광학 노광 툴을 사용하여 마스크로부터 반도체 기판 상에 집적 회로에 대응하는 리소그래픽 패턴을 광학적으로 전사하기 위한 포토리소그래피 마스크에 있어서,
    프린트될 피쳐에 대응하는 다수의 π-위상 시프팅 요소-상기 프린트될 피쳐는 1.22(λ/NAO)의 폭을 가짐-, 및
    다수의 비-위상 시프팅 요소-상기 다수의 π-위상 시프팅 요소 각각은 상기 비-위상 시프팅 요소중 하나에 의해서 서로 분리됨-
    을 포함하며,
    상기 π-위상 시프팅 요소 각각은 프린트될 상기 피쳐의 폭 보다 큰 폭을 가지며, 상기 다수의 π-위상 시프팅 요소 각각간의 거리는 개개의 π-위상 시프팅 요소의 어느것도 분해되지 않도록 되어 있는 포토리소그래픽 마스크.
  27. 제26항에 있어서, 상기 다수의 π-위상 시프팅 요소 각각은 W1의 폭 및 W2의 이격거리를 가지며, 상기 다수의 π-위상 시프팅 요소는 W1+W2와 동일한 임계 하프톤 주기를 한정하는 포토리소그래피 마스크.
  28. 제27항에 있어서, 상기 마스크는 연관된 파장 λ를 가진 노광원과 연관된 개구수 NAO를 가진 대물 렌즈를 포함하는 포토리소그래피 공정에서 사용되는 포토리소그래피 마스크.
  29. 제28항에 있어서, 상기 비-분해 요소의 상기 임계 하프톤 주기는 0.61 곱하기 (λ/NAO)보다 작은 포토리소그래피 마스크.
  30. 제26항에 있어서, 임의의 고립된 π-위상 시프팅 요소에 인접한 스캐터링바를 더 포함하며, 상기 스캐터링바 각각은 분해되지 않는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  31. 제30항에 있어서, 상기 스캐터링바로부터 절연된 π-위상 시프팅 요소 까지의 거리는 KS(λ/NAO)와 같고, λ는 노광원의 파장과 같으며, NAO는 상기 노광원의 대물 렌즈의 개구수와 동일하고, KS는 0.55 내지 0.70의 범위에 있는 포토리소그래피 마스크.
  32. 제30항에 있어서, 상기 스캐터링바의 폭은 KW(λ/NAO)와 같고, λ는 노광원의 파장과 동일하며, NAO는 상기 노광원의 대물 렌즈의 개구수와 동일하며, KW는 0.20 내지 0.25의 범위에 있는 포토리소그래피 마스크.
  33. 컴퓨터에 의해 판독가능한 기록 매체 및 리소그래피 공정에서 사용하기 위한 마스크를 생성하도록 상기 컴퓨터에 지시하기 위하여 상기 기록 매체 상에 기록된 수단을 포함하여 이루어지는 컴퓨터를 제어하기 위한 프로그램을 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 있어서, 상기 마스크의 생성은,
    집적 회로에 대응하는 리소그래픽 패턴을 가진 상기 마스크를 생성하는 단계 - 상기 마스크는 프린트될 다수의 피쳐(feature)를 가짐-; 및
    1.22(λ/NAO)의 값을 초과하는 폭을 가진 상기 다수의 피쳐 중 하나 이상을 다수의 π- 위상 시프팅 요소들로 분해하는 단계 - 상기 다수의 π- 위상 시프팅 요소들 각각은 비-위상 시프팅 요소에 의해서 서로 분리됨-
    를 포함하여 이루어지며,
    상기 다수의 π-위상 시프팅 요소들 각각 간의 거리는 개개의 π-위상 시프팅 요소들이 어느 것도 분해되지 않도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 다수의 π-위상 시프팅 요소의 각각 간의 스페이스는 비-위상 시프팅 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  35. 제33항에 있어서,
    상기 다수의 π-위상 시프팅 요소 각각은, 0.20*(λ/NAO) 및 0.35*(λ/NAO)간의 폭을 가지며, 여기서 λ는 상기 광학 노광 툴에 의해서 출광된 광원의 파장과 동일하고, NAO는 상기 광학 노광 툴의 대물 렌즈의 개구수와 동일한 것을 특징으로 하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  36. 제33항에 있어서,
    상기 비-위상 시프팅 요소 각각은 0.35*(λ/NAO) 보다 크지 않은 폭을 가진 것을 특징으로 하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  37. 제35항에 있어서,
    상기 다수의 π-위상 시프팅 요소 각각은 서로 동등하게 이격되어 있으며, 상기 다수의 π-위상 시프팅 요소 각각은 동일한 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 다수의 π-위상 시프팅 요소의 각각 간의 거리와 상기 다수의 π-위상 시프팅 요소의 각각의 폭은 하프톤 주기를 정의하며, 상기 하프톤 주기는 0.61*(λ/NAO)보다 작은 것을 특징으로 하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  39. 제33항에 있어서,
    상기 다수의 비-위상 시프팅 요소 각각은 투명한(transparent) 것을 특징으로 하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  40. 제33항에 있어서,
    상기 마스크의 생성은, 임의의 고립된(isolated) π-위상 시프팅 요소들에 인접한 스캐터링바(scattering bar)를 배치시키는 단계를 더 포함하며, 상기 스캐터링바 각각은 분해되지 않는 것을 특징으로 하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  41. 제33항에 있어서,
    상기 π-위상 시프팅 요소들은 6% 내지 100% 범위의 투과율 백분율을 특징으로 하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  42. 광학 노광 툴을 사용하여 마스크로부터 반도체 기판 상으로 집적 회로에 대응하는 리소그래픽 패턴을 광학적으로 전사하기 위한 방법에 있어서,
    상기 집적 회로에 대응하는 상기 리소그래픽 패턴을 가진 상기 마스크를 생성하는 단계 - 상기 마스크는 프린트될 하나 이상의 피쳐를 가지며, 상기 피쳐는 1.22(λ/NAO)의 값을 가짐-;
    상기 피쳐를 다수의 π-위상 시프팅 요소로 분해하는 단계 - 상기 다수의 π- 위상 시프팅 요소 각각은 비-위상 시프팅 요소에 위해서 서로 분리되고, 상기 다수의 π-위상 시프팅 요소들 각각 간의 거리는 개개의 π-위상 시프팅 요소 어느것도 분해되지 않도록 되어 있음-; 및
    오프-액시스 조명을 이용하여 상기 마스크를 조명하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 π-위상 시프팅 요소들은 6% 내지 100% 범위의 투과율 백분율을 특징으로 하는 방법.
  44. 제42항에 있어서,
    상기 피쳐를 상기 다수의 π-위상 시프팅 요소들로 분해하는 단계는, 상기 피쳐의 프린팅과 연관된 광근접성 효과들의 최소화를 보조하는 것을 특징으로 하는 방법.
  45. 제44항에 있어서,
    상기 피쳐의 프린팅과 연관된 상기 광근접성 효과들을 보상하기 위하여 상기 π-위상 시프팅 요소들 간의 거리를 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  46. 제42항에 있어서,
    상기 다수의 π-위상 시프팅 요소들 각각은 0.20*(λ/NAO) 및 0.35*(λ/NAO)간의 폭을 가지고, 상기 비-위상 시프팅 요소들 각각은 0.35*(λ/NAO) 보다 크지 않은 폭을 가지며, 여기서 λ는 상기 광학 노광 툴에 의해서 방출된 광원의 파장과 동일하고, NAO는 상기 광학 노광 툴의 대물 렌즈의 개구수와 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
  47. 제43항에 있어서,
    상기 다수의 π-위상 시프팅 요소 각각은 서로 동일하게 이격되어 있으며, 상기 다수의 π-위상 시프팅 요소 각각은 동일한 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  48. 제44항에 있어서,
    상기 다수의 π-위상 시프팅 요소들 각각 간의 상기 거리와 상기 다수의 π-위상 시프팅 요소들 각각의 폭은 하프톤 주기를 정의하고, 상기 하프톤 주기는 0.61*(λ/NAO) 보다 작은 것을 특징으로 하는 방법.
  49. 제42항에 있어서,
    상기 다수의 비-위상 시프팅 요소들 각각은 투명한 것을 특징으로 하는 방법.
  50. 제42항에 있어서,
    상기 마스크의 생성은, 임의의 고립된 π-위상 시프팅 요소들에 인접한 스캐터링바를 배치시키는 단계를 더 포함하며, 상기 스캐터링바 각각은 분해되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  51. 광학 노광 툴을 사용하여 마스크로부터 반도체 기판 상으로 집적 회로에 대응하는 리소그래픽 패턴을 광학적으로 전사하기 위한 방법에 있어서,
    상기 집적 회로에 대응하는 상기 리소그래픽 패턴을 가진 상기 마스크를 생성하는 단계 - 상기 마스크는 프린트될 하나 이상의 피쳐를 가지며, 상기 피쳐는 1.22(λ/NAO)의 값을 가짐-;
    상기 피쳐를 다수의 π-위상 시프팅 요소로 분해하는 단계 - 상기 다수의 π- 위상 시프팅 요소 각각은 비-위상 시프팅 요소에 위해서 서로 분리되고, 상기 다수의 π-위상 시프팅 요소들 각각 간의 거리는 개개의 π-위상 시프팅 요소 어느것도 분해되지 않도록 되어 있음-; 및
    상기 피쳐의 프린팅과 연관된 상기 광근접성 효과들을 보상하기 위하여 상기 π-위상 시프팅 요소들 간의 거리를 조정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  52. 제51항에 있어서,
    상기 리소그래픽 패턴을 상기 기판 상으로 전사하기 위하여 오프-액시스 조명을 이용하여 상기 마스크를 조명하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  53. 제51항에 있어서,
    상기 π-위상 시프팅 요소들은 6% 내지 100% 범위의 투과율 백분율을 특징으로 하는 방법.
  54. 제51항에 있어서,
    상기 다수의 π-위상 시프팅 요소들 각각은 0.20*(λ/NAO) 및 0.35*(λ/NAO)간의 폭을 가지고, 상기 비-위상 시프팅 요소들 각각은 0.35*(λ/NAO) 보다 크지 않은 폭을 가지며, 여기서 λ는 상기 광학 노광 툴에 의해서 방출된 광원의 파장과 동일하고, NAO는 상기 광학 노광 툴의 대물 렌즈의 개구수와 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
  55. 제51항에 있어서,
    상기 마스크의 생성은 임의의 고립된 π-위상 시프팅 요소들에 인접한 스캐터링바를 배치시키는 단계를 더 포함하며, 상기 스캐터링바 각각은 분해되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  56. 컴퓨터에 의해 판독가능한 기록 매체 및 리소그래피 공정에서 사용하기 위한 마스크를 생성하도록 상기 컴퓨터에 지시하기 위하여 상기 기록 매체 상에 기록된 수단을 포함하여 이루어지는 컴퓨터를 제어하기 위한 프로그램에 있어서, 상기 마스크의 생성은,
    상기 집적 회로에 대응하는 상기 리소그래픽 패턴을 가진 상기 마스크를 생성하는 단계 - 상기 마스크는 프린트될 하나 이상의 피쳐를 가지며, 상기 피쳐는 1.22(λ/NAO)의 값을 가짐-;
    상기 피쳐를 다수의 π-위상 시프팅 요소로 분해하는 단계 - 상기 다수의 π- 위상 시프팅 요소 각각은 비-위상 시프팅 요소에 위해서 서로 분리되고, 상기 다수의 π-위상 시프팅 요소들 각각 간의 거리는 개개의 π-위상 시프팅 요소 어느것도 분해되지 않도록 되어 있음-; 및
    상기 피쳐의 프린팅과 연관된 상기 광근접성 효과들을 보상하기 위하여 상기 π-위상 시프팅 요소들 간의 거리를 조정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  57. 제56항에 있어서,
    상기 π-위상 시프팅 요소들은 6% 내지 100% 범위의 투과율 백분율을 특징으로 하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  58. 제56항에 있어서,
    상기 다수의 π-위상 시프팅 요소들 각각은 0.20*(λ/NAO) 및 0.35*(λ/NAO)간의 폭을 가지고, 상기 비-위상 시프팅 요소들 각각은 0.35*(λ/NAO) 보다 크지 않은 폭을 가지며, 여기서 λ는 상기 광학 노광 툴에 의해서 방출된 광원의 파장과 동일하고, NAO는 상기 광학 노광 툴의 대물 렌즈의 개구수와 동일한 것을 특징으로 하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  59. 제56항에 있어서,
    상기 마스크의 생성은, 임의의 고립된 π-위상 시프팅 요소들에 인접한 스캐터링바를 배치시키는 단계를 더 포함하며, 상기 스캐터링바 각각은 분해되지 않는 것을 특징으로 하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
KR1019997010636A 1998-03-17 1999-03-16 고 투과성 “감쇠” 위상 시프트 마스크를 갖는서브-0.25λ 라인 피쳐를 패터닝하는 방법 KR100585466B1 (ko)

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