KR20020009430A - 리소그래피 투영용 보조 피쳐 - Google Patents

Abstract

격리된 피쳐의 거의 규칙적인 배열을 포함하는 DRAM과 같은 디바이스용 마스크 패턴에 있어서, 상기 배열을 보다 대칭적으로 만들도록 보조 피쳐가 배치된다. 격리된 피쳐가 규칙적인 단위 셀의 모든 지점은 아니나 최대한의 지점에 배치되는 경우에, 상기 보조 피쳐는 격리된 피쳐가 차지하지 않은 단위 셀의 지점에 배치될 수 있다. 격리된 피쳐는 콘택홀을 나타낼 수도 있다.

Description

리소그래피 투영용 보조 피쳐{ASSIST FEATURES FOR USE IN LITHOGRAPHIC PROJECTION}

본 발명은

방사선의 투영 빔을 공급하는 조명 시스템;

마스크를 유지하는 제1대물홀더가 마련된 제1대물테이블;

기판을 유지하는 제2대물홀더가 마련된 제2대물테이블; 및

마스크의 조사된 부분을 기판의 목표영역에 묘화하는 투영 시스템을 포함하여 이루어진 리소그래피 투영장치를 사용하여,

패턴을 지닌 마스크를 상기 제1대물테이블에 제공하는 단계;

방사선감지층을 구비한 기판을 상기 제2대물테이블에 제공하는 단계; 및

상기 마스크의 조사된 부분을 상기 기판의 목표영역에 묘화하는 단계를 포함하는 디바이스를 제조하는 통상적인 방법에 사용되는, 보조 피쳐(assist feature)를 구비한 마스크에 관한 것이다.

설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영 시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급될 것이다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절 광학, 반사 광학, 카타디옵트릭 (catadioptric) 시스템 및 대전입자 광학을 포함한 다양한 형태의 투영 시스템을내포하는 것으로서 폭 넓게 해석되어야 한다. 또한 상기 조명 시스템은 방사 투영 빔의 지향, 성형 또는 제어하는 원리들 중의 어느 것에 따라 동작하는 요소를 포함할 수 있고, 이후의 설명에서는 이러한 요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 덧붙여, 상기 제1 및 제2대물테이블은 각각 "마스크테이블" 및 "기판테이블"이라고 칭할 수도 있다.

본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"은 모든 형태의 전자기 방사를 내포하는 것으로 사용되는 용어이며, 자외선(예를 들어 365㎚, 248㎚, 193㎚, 157㎚ 또는 126㎚의 파장을 갖는), 및 극자외선(EUV)을 포함하나 이것에 국한되는 것은 아니다. 원칙적으로 이들 용어는 X-레이, 전자 및 이온도 포함하고 있다. 또한 여기서 본 발명은 직교하는 X, Y 및 Z 방향의 좌표 시스템을 사용하여 기술되어 있고,I방향과 평행한 축 주위로의 회전은 Ri로 표기된다. 또한, 문장에서 달리 요구하지 않는다면, 여기서 사용된 "수직"(Z)이라는 용어는 장치의 어떤 특정 배향을 의미한다기 보다는 기판 또는 마스크 표면에 법선 방향이거나 광학 시스템의 광학 축에 평행한 방향을 의미하는 것이다. 이와 유사하게, "수평"이라는 용어는 기판 또는 마스크 표면과 평행하거나 광학 축에 수직인 방향, 즉 상기 "수직" 방향에 법선인 방향을 의미한다.

리소그래피 투영장치는 예를 들어, 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이 경우에, 마스크(레티클)는 집적회로의 각각의 층에 대응되는 회로 패턴을 담을 수 있으며, 이 패턴은 방사선 감지 물질(레지스트) 층으로 도포된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 목표영역 또는 노광영역(1이상의 다이로 구성되는)에 묘화될 수 있다.일반적으로 한 장의 웨이퍼에는 인접해 있는 여러 개의 목표영역들로 구성된 전체적인 네트워크가 형성되며, 이들 목표영역은 레티클을 통해 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 일 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 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝 방향과 같은 방향 또는 반대 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 국제특허출원 WO 97/33205호에서 찾을 수 있다.

일반적으로, 리소그래피 장치는 하나의 마스크테이블과 하나의 기판테이블을 구비한다. 하지만, 적어도 두 개의 독립적으로 이동 가능한 기판테이블을 구비한 장치들도 개발되었다. 참고로, 예를 들어 국제특허출원 WO 98/28665호 및 WO 98/40791호에는 복수-스테이지 장치가 개시되어 있다. 이러한 복수-스테이지 장치의 기본 작동원리는, 제1기판테이블이 그 테이블 상에 놓인 제1기판의 노광을 위해 투영 시스템 아래의 노광 위치에 있는 동안에, 제2기판테이블은 로딩 위치로 이동하여 노광된 기판을 반출하고, 새 기판을 집어 들어 그 새 기판에 대한 초기 측정단계를 수행한 다음, 상기 제1기판의 노광이 완료되는 즉시, 이 새 기판이 투영 시스템하의 노광 위치로 이송되도록 대기시킬 수 있으며 그 순환 과정을 반복한다. 이러한 방식으로, 장치의 스루풋이 실질적으로 증가될 수 있으며, 또한 장치의 유지에 따른 비용이 개선된다. 이러한 원리는 노광 위치와 로딩 위치의 사이에서 이동되는 하나의 테이블만이 사용될 때에도 동일하게 적용된다.

레지스트에 투영되는 이미지를 향상시키고 결국에는 현상된 디바이스를 향상시키기 위해 마스크에 소위 "보조 피쳐(assist feature)"를 마련하는 것이 알려져 있다. 보조 피쳐는 레지스트에 현상된 패턴에 나타나게 하려는 것이 아니라 현상된 이미지가 소정 회로 패턴에 더욱 가까와지도록 회절 효과의 이점을 얻기 위하여 마스크에 제공되는 피쳐이다. 일반적으로 보조 피쳐라고 하면, 실제로 웨이퍼에 분해될 마스크의 가장 작은 피쳐보다 적어도 한 치수 더 작은 "서브-해상도(sub-resolution)"을 의미한다. 보조 피쳐는 피쳐의 가장 작은 폭 또는 마스크내 피쳐간의 최소 거리이며 때로는 그 마스크가 사용될 리소그래피 투영장치의 해상도 한계인 "선폭(critical dimension)"의 분수로 정의된 치수를 가질 수 있다. 하지만, 마스크 패턴은 일반적으로 1보다 작은 배율, 예컨대 1/4 또는 1/5의 배율로 투영되기 때문에, 마스크상의 보조 피쳐는 웨이퍼상의 최소 피쳐보다는 더 큰 물리적인 치수를 가질 수 있다. 두 종류의 보조 피쳐가 알려져 있다. 산란 바아는 패턴이 밀집되어 있는 영역에서 발생하는 근접 효과(proximity effect)를 모방하기 위해 격리된 도체의 한 쪽이나 양쪽에 놓인 서브 해상폭을 가진 선이다. 세리프(serif)는 선의 끝단이나 코너부를 원하는 바대로 좀더 각지게 또는 좀더 둥글게 만들기 위해서 도체 선의 코너부와 끝단 또는 사각 피쳐의 코너부에 놓인 다양한 형상의 부가적인영역이다(본 명세서에서는 통상 "햄머헤드"라고 하는 보조 피쳐가 세리프의 형태인 것으로 간주된다). 산란 바아 및 세리프의 사용에 관한 추가 정보는 예를 들어, US 5,242,770호 및 US 5,707,765호에서 찾을 수 있으며, 여기에서도 참조 자료로서 채용된다.

집적회로내의 콘택홀이나 비아(via)는 묘화하는 데 있어서 특히 문제가 된다. 종종 콘택홀은 웨이퍼상에 이미 형성된 많은 수의, 또는 비교적 두꺼운 공정층들을 뚫고 형성되어야 하기 때문에, 그것들이 비교적 두꺼운 포토레지스트층으로 패터닝되어야 하고 마스크 패턴의 에어리얼 이미지에 초점심도를 증가시킬 것을 요한다.

본 발명의 목적은 콘택홀과 같이 규칙적이거나 비규칙적으로 이격되어 밀집된 피쳐의 묘화를 더 양호하게 하는 개선된 마스크를 제공하는 것이고, 뿐만 아니라 그러한 마스크를 제작하는 방법 및 상기 개선된 마스크를 사용하여 디바이스를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예가 사용될 수 있는 리소그래피 투영장치를 나타내는 도면,

도 2는 다이나믹 랜덤 액세스 메모리(DRAM)의 제조에서 콘택홀을 인쇄하는 마스크 패턴의 일부를 나타내는 도면,

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른, DRAM에서 콘택홀을 인쇄하는 마스크 패턴의 일부를 나타내는 도면,

도 4는 도 2 및 도 3의 마스크 패턴에 의하여 생성된 에어리얼 이미지의 부분적 세기의 그래프,

도 5는 콘택홀을 인쇄하는 대안적인 마스크 패턴의 일부를 나타내는 도면,

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 마스크 패턴의 일부를 나타내는 도면,

도 7은 도 5 및 도 6의 마스크 패턴에 의하여 생성된 에어리얼 이미지의 부분적 세기의 그래프,

도 8은 직사각형 피쳐를 인쇄하는 마스크 패턴의 부분을 나타내는 도면,

도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른, 직사각형 피쳐를 인쇄하는 마스크 패턴의 부분을 나타내는 도면,

도 10은 도 8 및 도 9의 마스크 패턴에 의하여 생성된 에어리얼 이미지의 부분의 세기의 등고선 도표,

도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 마스크 패턴의 부분을 나타내는 도면.

본 발명에 따르면, 디바이스를 제조함에 있어서 인쇄될 피쳐를 나타내고 배경과 콘트라스트를 이루는 복수의 격리된 영역을 포함하고, 일반적으로 상기 격리된 영역은 하나의 배열안에 배열되어 있는 리소그래피 투영장치용 마스크로서,

상기 격리된 영역보다 더 작고 상기 배열을 보다 대칭적으로 만들도록 배치되어 있는 복수의 보조 피쳐를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치용 마스크가 제공된다.

보조 피쳐는 배열의 비대칭성을 감소시킴으로써 에어리얼 이미지에서의 수차를 줄이기 쉽고 3파(3-wave) 및 코마와 같은 홀수수차(odd aberration)로 인한 모든 비대칭적 수차를 줄이도록 이상적으로 배치된다. 이미 어느 정도의 대칭성을 갖고 있는 배열에서는, 보조 피쳐가 추가적인 대칭성을 부가할 수도 있고 또는 단위(원시) 셀을 그 자체내에서 더욱 대칭적으로 만들 수도 있다. 이러한 방식으로, 본 발명은 노광 장치 및 조명이나 투영 세팅에 크게 의존하지 않는 묘화 대칭성을 향상시킬 수 있다. 많은 경우에 있어서, 격리된 피쳐가 규칙적인 배열의 격자점을 차지하고 있는 것처럼 보일 수 있지만(비록 격리된 피쳐가 이상적인 격자점으로부터 약간 벗어날 수 있더라도), 단위(또는 원시) 셀의 1이상의 점은 비어 있다. 이 경우에, 보조 피쳐는 상기 비어 있는 격자점의 적어도 몇 개에 놓이게 된다.

예를 들어, 1이상의 회전 대칭도 또는 반사 대칭도를 갖는, 자체로 규칙적인 마스크내의 피쳐의 배열은 반드시 한계가 있으며, 따라서 병진 대칭성이 부족하다. 즉, 배열의 가장자리에 있는 단위 셀은 더 적은 이웃 단위 셀들을 가지기 때문에 중간에 있는 단위 셀들과 정확히 대등한 것은 아니다. 따라서, 본 발명에 따른 보조 피쳐는 배열내에 최외각에 있는 피쳐에 대한 의사이웃(pseudo-neighbor)을 형성하도록 배열의 외측 주위에 놓일 수 있다. 물론, 예를 들어, 배열의 내부에는 배열을 보다 회전 대칭적으로 또는 반사 대칭적으로 만들도록 그리고 배열의 외부에는 최외각 피쳐의 주변환경이 내부 피쳐에 보다 유사해지도록 만들기 위해서 배치된 보조 피쳐를 갖는 배열에서는 서로 다른 위치의 복합 보조 피쳐가 사용될 수 있다.

상기 보조 피쳐는, 그것들이 비록 에어리얼 이미지에서는 검출 가능하고 부분적으로는 광(에너지에 감응하는)레지스트를 노광시키더라도, 레지스트의 현상된 패턴에서는 드러나지 않도록 적어도 한 치수 정도는 충분히 작아야 한다. 따라서, 상기 보조 피쳐는 일반적으로 마스크 패턴의 선폭 및 그 마스크가 사용될 리소그래피 장치의 해상도 한계보다 작다.

격리된 영역은 예를 들어, DRAM 어레이내에 형성될 콘택홀을 나타낼 수 있다. 격리된 영역과 보조 피쳐는 상대적으로 불투명한 배경상의 투명한 영역일 수도 있고 그 반대일 수도 있다. 반사형 마스크에서는 격리된 영역과 보조 피쳐가 배경과는 다른 반사율을 가질 것이다. 위상 쉬프트 마스크에서는 격리된 영역과 보조 피쳐가 배경과는 다른 위상 쉬프트 및/또는 다른 감쇠를 도입할 수 있다. 보조 피쳐가 격리된 영역과 동일한 "톤(tone)"을 가질 필요는 없다.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 리소그래피 투영장치용 마스크를 제작하는 방법으로서, 디바이스를 제조함에 있어서 인쇄될 피쳐를 나타내고 배경과 콘트라스트를 이루는 복수의 격리된 영역을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 격리된 영역은 일반적으로 하나의 배열안에 배열되는 마스크 제작방법에 있어서,

상기 격리된 영역보다 더 작으면서 상기 배열을 보다 대칭적으로 만들도록 배치되는 복수의 보조 피쳐를 형성하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.

보조 피쳐의 위치, 형상 및 크기는 보조 피쳐가 없는 패턴에 의해 생성될 파면에서의 수차를 계산한 다음, 예상되는 수차, 특히 3파 및 1파(코메틱) 수차를 감소시키는 보조 피쳐에 대한 위치 등을 결정함으로써 결정될 수 있다.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면,

방사선의 투영 빔을 공급하는 조명 시스템;

마스크를 유지하는 제1대물홀더가 제공된 제1대물테이블;

기판을 유지하는 제2대물홀더가 제공된 제2대물테이블; 및

기판의 목표영역에 마스크의 조사된 부분을 묘화하는 투영 시스템을 포함하는 리소그래피 투영장치를 사용하여 디바이스를 제조하는 방법으로서,

디바이스를 제조함에 있어서 인쇄될 피쳐를 나타내고 배경과 콘트라스트를 이루는 복수의 격리된 영역을 포함하고, 상기 격리된 영역은 일반적으로 하나의 배열안에 배열되어 있는, 패턴이 담긴 마스크를 상기 제1대물테이블에 제공하는 단계;

방사선 감지층을 가진 기판을 상기 제2대물테이블에 제공하는 단계; 및

상기 기판의 상기 목표영역에 상기 마스크의 조사된 부분을 묘화하는 단계를 포함하며,

상기 마스크는 상기 격리된 영역보다 더 작은 복수의 보조 피쳐가 제공되고 상기 배열을 보다 대칭적으로 만들도록 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.

본 발명에 따른 리소그래피 투영장치를 사용하는 제조 공정에서, 마스크의 패턴은 에너지 감지 재료(레지스트)층이 최소한의 부분에라도 도포된 기판상에 묘화된다. 이 묘화 단계에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트 도포 및 소프트베이크와 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 디바이스(다이)의 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.

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 명세서의 내용은 투영 시스템에 들어가는 방사선 빔을 패터닝하는 데 사용되는 마스크를 이용하는 리소그래피 장치 및 방법에 집중되어 있지만, 여기에 서술된 본 발명은 상기 방사선 빔을 패터닝하기 위해 일반적인 "패터닝 수단"을 채용하는 리소그래피 장치 및 방법에까지 확장되는 것으로 볼 수 있다. "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 해석되며, 본 명세서에서는 "광 밸브(light valve)"라는 용어로도 사용된다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로 또는 기타 디바이스와 같이 목표영역에 형성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다. 그러한 패터닝 수단의 예로는 마스크테이블상의 마스크 이외에도 다음과 같은 것들이 포함된다.

- 프로그래밍 가능한 거울 배열. 이러한 장치의 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. 이때 요구되는 매트릭스 어스레싱은 적당한 전자 수단을 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 거울 배열에 관한 더 많은 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참고자료로 채용되고 있는 미국 특허 US 5,296,891호 및 US 5,523,193호로부터 얻을 수 있다.

- 프로그래밍 가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참고 자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다.

본 명세서의 내용과 청구범위에서 그러한 일반적인 패터닝 수단은 마스크에 대한 대안적인 의미를 내포하는 것으로 해석되어야 한다.

이하, 예시적인 실시예와 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 서술한다.

리소그래피 투영장치

도 1은 본 발명과 함께 사용될 수 있는 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,

ㆍ방사선(예를 들어, UV 또는 EUV 방사선)의 투영 빔(PB)을 공급하는 방사선 시스템(Ex, IL). 특별한 경우에는 상기 방사선 시스템이 또한 방사원(LA)을 포함한다;

ㆍ마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아 주는 마스크 홀더를 구비하며, 아이템(PL)에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 접속된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);

ㆍ기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아 주는 기판 홀더를 구비하며, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에 접속된 제2대물테이블(기판테이블)(WT); 및

ㆍ기판(W)의 목표영역(C)(1이상의 다이로 구성)에 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화시키는 투영 시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 굴절형 시스템, 카타디옵트릭 시스템 또는 반사광학 시스템)을 포함하여 이루어진다.

도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 구비한) 투과형(transmissive type)이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (반사형 마스크를 구비한) 반사형일 수도 있다. 대안적으로는, 상기 장치가 위에서 언급한 프로그래밍 가능한 거울 배열이나 LCD와 같이 다른 종류의 패터닝 수단을 채용할 수도 있다.

방사원(LA)(예를 들어, 램프, 레이저 또는 방전 플라즈마 챔버)은 방사선의 투영 빔을 생성한다. 상기 빔은 직접 조명 시스템(일루미네이터)(IL)으로 들어가거나, 예를 들어 빔 익스펜더(Ex)와 같은 컨디셔닝 수단을 거친 후에 조명 시스템으로 들어간다. 상기 일루미네이터(IL)는 빔 강도 분포의 외측 및/또는 내측 반지름 크기(통상 각각 σ-외측 및 σ-내측라고 함)를 설정하는 조절 수단(AM)을 포함하여 이루어진다. 또한 그것은 일반적으로 집적기(IN) 및 집광기(CO)와 같은 그 밖의 다른 다양한 기기들을 포함하고 있다. 이러한 방식으로, 마스크(MA)에 입사되는 빔(PB)은 그 단면이 소정의 균일성과 세기 분포를 갖게 된다.

도 1과 관련하여, 상기 방사원(LA)은 리소그패픽 투영장치의 하우징내에 놓이지만(예컨대, 간혹 방사원(LA)이 수은 램프인 경우에서 처럼), 그것이 리소그래피 투영장치와 멀리 떨어져서 그것이 만들어 낸 방사 빔이 (가령, 적당한 지향 거울에 의해) 장치 내부로 들어오게 할 수도 있다. 방사원(LA)이 엑시머 레이저인 경우에는 후자 쪽이기 쉽다. 본 발명과 청구 범위는 이러한 두 경우를 모두 포함하고있다.

계속하여, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 고정된 마스크(MA)를 통과한다. 마스크(MA)를 통과한 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 목표영역(C)위에 빔(PB)의 초점을 맞춘다. 제2위치설정수단(및 간섭계 측정수단(IF))에 의해, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 목표영역(C)을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단은 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)를 기계적으로 회수한 후에, 또는 스캐닝하는 동안에 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시킬 수 있도록 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)에 의하여 행해질 것이다. 하지만, (스텝-앤드-스캔 장치와는 대조적으로) 웨이퍼 스테퍼의 경우에는 마스크 테이블(MT)은 다만 짧은 행정 액추에이터에 연결되거나 고정될 수도 있다.

상술한 장치는 다음의 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.

- 스텝 모드에서는, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 전체 마스크 이미지는 한 번에(즉, 단일 "섬광"으로) 목표영역(C)으로 투영된다. 이후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 쉬프트되어 상이한 목표영역(C)이 빔(PB)에 의해 조사될 수 있다.

- 스캔 모드에서는, 소정 목표영역(C)이 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이ν의속도로 소정 방향(소위 "스캐닝 방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동 가능해서, 투영 빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하도록 되고, 동시에 기판테이블(WT)은 속도V=Mv로, 동일한 방향 또는 그 반대 방향으로 동시에 이동하며,이 때M은 렌즈(PL)의 배율(통상M=1/4 또는M=1/5)이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어 뜨리지 않고도 비교적 넓은 목표영역(C)이 노광될 수 있다.

제1실시예

도 2는 다이나믹 랜덤 액세스 메모리(DRAM) 디바이스에 콘택홀(비아)을 형성하기 위하여 상술된 리소그래피 투영장치에서 사용될 수 있는 종래의 6% 감쇠된 위상 쉬프트 마스크 패턴의 부분을 보여준다. 상기 마스크 패턴은 실질적으로 불투명한 바탕에 투명한 영역(110)의 배열을 구비하고, 콘택홀이 형성될 영역에 있는 레지스트를 노광하기 위해서 상기 투명한 영역(110)으로 노광 방사선이 통과하게 된다. 상기 투명한 영역은 세 개(111, 112, 113)로 이루어진 그룹이 규칙적으로 반복되는 식으로 배열되어 있는 것을 알 수 있다. 콘택홀은 0.2㎛의 정방형으로 콘택들간의 간격은 0.2㎛이다. 0.4 ×1.6㎛²의 기준 영역(120)도 도시되어 있다.

본 발명자들은 이들 콘택홀이 일그러지고 그들의 정상적인 위치에서 벗어난 상태로는 정확하게 묘화되지 않는다는 것을 발견했다.

본 발명에 따르면, 피쳐의 배열이 보다 대칭에 가까와지도록 상기 마스크 패턴에 보조 피쳐가 부가된다. 보조 피쳐의 알맞은 위치와 치수는 패턴과 요구되는 보조 피쳐로부터 생성될 이미지에서의 파면 수차를 표현하는 제르니크 계수(Zernike coefficient)를 고려하여 실험적으로 결정된다.

파면 수차는 그들의 각도의 형식에 따른 급수로 나타낼 수 있고,

여기서, r 과 θ는 각각 반경좌표 및 각도좌표이고(r은 정규화됨), m은 m번째 수차의 기여도를 나타내는 지수이다. R 과 R'은 r의 함수이다.

상기 수차는 제르니크 전개의 항으로 표현될 수도 있다.

여기서, 각 항의 Z는 제르니크 계수이고, 각 항의 f는 대응하는 제르니크 다항식이다. 함수 f는 r의 다항식과 mθ의 사인 또는 코사인의 곱의 형태를 취한다. 예를 들어, 코메틱 수차(m = 1)는 Z7, Z8, Z14, Z15, Z23, Z24, Z34, Z35 등인 제르니크 급수로 표현될 수 있고, 예를 들어 Z7 계수와 관련된 함수[상기 수식에서의 f₇(r,θ)]는 다음과 같다.

낮은 차수의 수차에 대한 제르니크 전개는 아래의 표 1에 요약되어 있다.

특별히 본 발명자들은 홀수 수차(홀수인 m수), 특히 Z10(3파) 계수를 처리하도록 보조 피쳐를 배열함으로써 실질적인 개선이 달성될 수 있다고 보았다. 에어리얼 이미지에서 코마(1파) 수차를 줄이도록 보조 피쳐를 배열함으로써 개선을 얻을 수도 있다. 보조 피쳐의 위치, 형상 및 크기는 기존의 컴퓨터 연산 기술을 이용하여 결정될 수 있는데, 그러한 기술로 알려진 프로그램으로서 독일의 Sigma-C GmbH가 공급하여 유통되는 소프트웨어 패키지인 "Solid C"가 있고 이것은 광학적 리소그래피를 시뮬레이션하고 모델링한다. 그 밖의 적당한 소프트웨어 패키지로는 "Prolith" 와 같은 것이 알려져 있어서 대안적으로 사용될 수 있다.

DRAM의 예에서는, 6개의 반복되는 투명 영역(도 3 참조)을 두 쌍의 트리플릿(A,B,C와 D,E,F)으로 하여 트리플릿의 각각의 요소가 정방형(본 실시예에서)의 단위 셀의 네 개의 코너부중 하나를 차지한다고 간주함으로써 개선이 이루어진다. 본 발명에 따르면, 네 번째 코너부에 보조 피쳐(151, 152)가 놓이고 현상된 패턴에는 인쇄되지 않을 만큼 작은 크기의 투명한 정방형을 구성한다. 상기 정방형은 예를 들어, 각각의 변이 0.12㎛일 수 있다. 상기 보조 피쳐는 에어리얼 이미지에서는 볼 수 있고 부분적으로 레지스트를 노광할 수는 있지만, 레지스트의 현상에서는 씻겨 나간다는 점이 중요하다.

라인(130)에 대응하는 도 2 및 도 3의 마스크 패턴에 의해 생성된 에어리얼 이미지에서 세기의 그래프인 도 4에서 본 발명의 효과를 알 수 있다. 도 4에서, 실선은 본 발명에 따른 마스크 패턴(도 3)에 의해 생선된 에어리얼 이미지의 세기를 나타내고, 점선은 종래의 마스크 패턴(도 2)에 의해 생성된 에어리얼 이미지의 세기를 나타낸다. 도 4에 도시된 거리 L과 R에 의해 인쇄의 비대칭성이 표현될 수 있는데, 이들은 도 4의 그래프의 임의의 유닛에서 0.25로 선택되고 레지스트 임계점에서 측정된, 콘택홀을 형성할 피크들간의 거리를 나타낸다. 본 발명을 통해 거리 L이 감소되어 거리차 L - R 로 표현되는 비대칭성도 감소된다는 것을 알 수 있다.

제2실시예

도 5는 콘택홀(110)의 대안적인 구성을 도시한다. 이 구성에서, 한 쌍의 콘택홀(211, 212)이 반복되면서 벌집 구조를 형성한다. 상기 콘택홀은 0.2㎛의 정방형이고 인접한 콘택과의 간격은 0.2㎛이다. 0.4 ×0.9㎛²의 기준 영역(220)도 도시되어 있다. 본 발명에 따르면, 각각의 벌집형 셀의 중심에 추가적인 보조 피쳐(251)를 부가함으로써, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 마스크 패턴의 대칭성이 향상된다. 상기 보조 피쳐(251)는 예를 들어, 한 변이 0.12㎛인 정방형일 수 있다.

라인(230)을 따라, 도 5 및 도 6의 마스크 패턴에 의해 생성된 에어리얼 이미지의 세기의 그래프인 도 7에서 본 발명의 제2실시예로서 제공된 개선을 볼 수 있다. 도 4에서와 마찬가지로, 실선은 본 발명에 따른 마스크 패턴(도 6)에 의해 생성된 이미지의 세기를 나타내고, 점선은 종래의 패턴(도 5)에 의한 것이다. 본 발명에 따른 패턴에 의해 생성된 에어리얼 이미지가 비대칭성이 적다는 것을 명확히 알 수 있다.

제3실시예

도 8은 엇갈린 배열로 배치된 직사각형으로 이루어진 종래의 "벽돌 벽" 패턴을 도시한다. 상기 직사각형들은 0.2 ×0.5㎛²으로 인접한 사각형과는 0.2㎛ 떨어져 있다. 기준 영역(320)은 0.6 ×0.6㎛²이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 직사각형(310)의 사이에 보조 피쳐(350)가 배치된다. 상기 보조 피쳐도 마찬가지로 예를 들어, 한 변이 0.12㎛일 수 있다.

도 10은 단위 셀(320)에 의해 생성된 에어리얼 이미지의 0.25(임의의 유닛) 세기 임계점에서의 등고선 도표이다. 미세한 점선은 본 발명(도 9)에 의하여 생성된 이미지를 나타내는 반면에, 일점 쇄선은 종래의 마스크 패턴(도 8)에 의하여 생성된 이미지를 나타낸다. 이점 쇄선은 3파 수차가 없는 마스크 패턴의 이상적인 에어리얼 이미지를 나타낸다. 본 발명에 의하여 제공된 이미지가 이상적인 것에 더욱 가깝다는 것을 명확히 알 수 있다.

제4실시예

도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 마스크 패턴을 도시한다. 이 배열은 예를 들어, 콘택홀(410)과 같은 피쳐의 규칙적인 직사각형 배열로 이루어진다. 이 배열 자체는 극히 규칙적이며 고도의 내부 대칭성을 갖는다. 하지만, 셀(420)내의 피쳐와 셀(421)내의 피쳐를 비교해 보면 차이가 있다는 것을 알 수 있다. 셀(420)내의 피쳐(410)는 모든 측면에 이웃을 두고 있는 반면에, 셀(421)내의 피쳐(410)는 그들의 바깥 쪽으로는 이웃이 없다. 따라서, 본 발명에 따르면, 피쳐(410)의 배열바깥 쪽으로 보조 피쳐(450)를 마련하여 규칙적인 배열의 가장자리에 있는 피쳐에 의사이웃(pseudo-neighbor)을 제공한다. 따라서, 셀(421)은 셀(420)과 더욱 유사해진다. 이에 따라, 상기 보조 피쳐가, 배열의 가장자리에 있는 인쇄 피쳐(410)로부터의 관점에서 본 배열이 중간에 있는 인쇄 피쳐(410)로부터의 관점에서 본 배열에 더욱 유사해지도록, 배열의 병진 대칭성을 향상시킨다.

인쇄 피쳐(410)와 보조 피쳐(450)의 크기는 제1 내지 제3실시예의 그것과 유사할 수도 있고 소요되는 본 발명의 특수한 용도에 맞게 변경될 수도 있다. 배열을 형성하는 인쇄 피쳐가 정사각형이 아닌 경우에는 보조 피쳐 또한 정사각형이 아닐 수도 있지만 인쇄되지 않을 만큼 충분히 작아야 하는 것은 마찬가지이다. 배열의 바깥 쪽 둘레의 보조 피쳐는 배열 그 자체내에 있는 보조 피쳐와 연계되어 사용될 수 있다. 나아가, 주어진 보조 피쳐의 이미지가 그것의 가장 가까운 이웃보다 더 멀리 있는 피쳐에 의해 영향을 받는 경우에는, 필요한 만큼 추가적인 보조 피쳐의 배열을 마련할 수도 있다. 일반적으로, 인쇄 피쳐의 배열의 모든 측면 주위로 보조 피쳐를 제공하는 것이 더 바람직하지만, 배열 근처에 또 다른 피쳐가 있으면 배열의 전체 주변에 보조 피쳐를 제공하는 것은 필요없고 및/또는 실용적이지 못하다. 도 11에서 보조 피쳐는 배열 피치와 같은 거리로 배열로부터 이격된 것으로 보이지만, 보조 피쳐의 효과를 의도한 대로 변경하기 위해서는 이 거리가 변할 수도 있다.

이상에서는 본 발명의 특정 실시를 서술하였지만, 본 발명에 서술된 내용과는 다르게 실시될 수도 있음은 분명하다. 본 발명이 상기 내용에 국한되는 것은 아니다. 명확히 해야 할 것은 (비대칭적)배열이나 피쳐의 그룹을 가진 어떠한 마스크 패턴에도 본 발명이 적용될 수 있다는 것이다. 또한 본 발명은 예를 들어, 하나의 디바이스상에 메모리와 논리 또는 프로세서를 결합한 시스템-온-칩 디바이스의 제조에서와 같이, 배열이 마스크 패턴의 일부만을 포함하고 있는 경우에도 적용될 수 있다.

본 발명에 따르면, 콘택홀과 같이 규칙적이거나 비규칙적으로 이격되고 밀집된 피쳐의 묘화를 더 양호하게 하는 향상된 마스크가 제공되고, 뿐만 아니라 그러한 마스크를 제작하는 방법 및 상기 향상된 마스크를 사용하여 디바이스를 제조하는 방법이 제공된다.

Claims (20)

1. 디바이스를 제조함에 있어서 인쇄될 피쳐를 나타내고 배경과 콘트라스트를 이루는 복수의 격리된 영역을 포함하고, 일반적으로 상기 격리된 영역은 하나의 배열안에 배열되어 있는 리소그래피 투영장치용 마스크로서,

   상기 격리된 영역보다 더 작고 상기 배열을 보다 대칭적으로 만들도록 배치되는 복수의 보조 피쳐를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치용 마스크.
2. 제1항에 있어서,

   상기 격리된 영역은 단위 셀을 형성하는 그룹내에 배열되고, 상기 보조 피쳐는 상기 단위 셀을 보다 대칭적으로 만들도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치용 마스크.
3. 제2항에 있어서,

   상기 격리된 영역은 1이상의 규칙적인 단위 셀의 몇 개의 지점에 또는 그 부근에 배치되고, 상기 보조 피쳐는 상기 격리된 영역이 차지하지 않는 규칙적인 단위 셀의 지점에 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치용 마스크.
4. 제3항에 있어서,

   상기 격리된 영역은 직사각형 단위 셀의 세 개의 코너부에 배치되고, 상기 보조 피쳐는 네 번째 코너부에 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치용 마스크.
5. 제1항, 제2항, 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 보조 피쳐는 상기 리소그래피 투영장치에서 노광 방사선에 의해 조명될 때 상기 마스크 패턴에 의하여 생성되는 파면에서의 적어도 하나의 홀수 수차의 효과를 감소시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치용 마스크.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 보조 피쳐는 상기 배열의 가장자리의 적어도 일부를 따라 배치되어 상기 배열의 가장자리에 또는 그 근처에 있는 피쳐들의 주변환경이 상기 배열의 내부에 있는 피쳐의 주변환경과 더욱 유사하도록 만드는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치용 마스크.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 보조 피쳐는 상기 리소그래피 투영장치에서 노광 방사선에 의해 조명될 때 상기 마스크 패턴에 의하여 생성되는 파면에서의 3파 및/또는 코메틱(1파) 수차의 효과를 감소시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치용 마스크.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 보조 피쳐는 상기 격리된 영역과 같이 상기 마스크의 배경에 대한 동일한 콘트라스트를 갖는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치용 마스크.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 격리된 피쳐는 상기 리소그래피 투영장치의 노광 방사선에 대하여 상기 배경보다 더욱 투명한 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치용 마스크.
10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 격리된 피쳐는 상기 리소그래피 투영장치의 노광 방사선에 대하여 상기 배경보다 더욱 반사적인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치용 마스크.
11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 격리된 피쳐는 상기 배경과는 상이한 위상 쉬프트를 부여하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치용 마스크.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 보조 피쳐는 상기 마스크의 선폭보다 더 작은 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치용 마스크.
13. 제12항에 있어서,

    상기 보조 피쳐는 상기 리소그래피 투영장치의 해상도 한계보다 더 작은 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치용 마스크.
14. 리소그래피 투영장치용 마스크를 제작하는 방법으로서, 디바이스를 제조함에 있어서 인쇄될 피쳐를 나타내고 배경과 콘트라스트를 이루는 복수의 격리된 영역을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 격리된 영역은 일반적으로 하나의 배열안에 배열되는 마스크 제작방법에 있어서,

    상기 격리된 영역보다 더 작고 상기 배열을 보다 대칭적으로 만들도록 배치되는 복수의 보조 피쳐를 형성하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제14항에 있어서,

    상기 격리된 영역의 패턴에 의하여 상기 리소그래피 투영장치에서 생성될 에어리얼 이미지에서의 파면 수차를 결정하는 단계; 및

    상기 에어리얼 이미지에서의 수차를 감소시키도록 상기 복수의 보조 피쳐의 위치, 형상 및 크기를 결정하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제15항에 있어서,

    상기 복수의 보조 피쳐의 상기 위치는 3파 및/또는 1파(코메틱) 수차를 감소시키도록 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 방사선의 투영 빔을 공급하는 조명 시스템;

    마스크를 고정하는 제1대물홀더가 제공된 제1대물테이블;

    기판을 고정하는 제2대물홀더가 제공된 제2대물테이블; 및

    기판의 목표영역에 마스크의 조사된 부분을 묘화하는 투영 시스템을 포함하는 리소그래피 투영장치를 사용하여 디바이스를 제조하는 방법으로서,

    디바이스를 제조함에 있어서 인쇄될 피쳐를 나타내고 배경과 콘트라스트를 이루는 복수의 격리된 영역을 포함하고, 상기 격리된 영역은 일반적으로 하나의 배열안에 배열되어 있는, 패턴이 담긴 마스크를 상기 제1대물테이블에 제공하는 단계;

    방사선 감지층을 가진 기판을 상기 제2대물테이블에 제공하는 단계; 및

    상기 기판의 목표영역에 상기 마스크의 상기 조사된 부분을 묘화하는 단계를 포함하며,

    상기 마스크에는 상기 격리된 영역보다 더 작고 상기 배열을 보다 대칭적으로 만들도록 배치되어 있는 복수의 보조 피쳐가 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제17항에 있어서,

    상기 디바이스는 메모리 어레이, 특히 다이나믹 랜덤 액세스 메모리 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제17항 또는 제18항의 방법에 따라 제조된 디바이스.
20. 제17항, 제18항 또는 제19항에 있어서,

    상기 보조 피쳐는 상기 투영 빔의 파장의 50% 미만인 최대 치수를 가지며, 바람직하게는 상기 투영 빔의 파장의 30 내지 40%의 범위에 있는 최대 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.