KR20020070130A - 그레이바를 서브-해상도 어시스트 피처로 활용하는광근접성교정방법 - Google Patents

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KR20020070130A
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Abstract

마스크에 형성된 패턴을 기판상에 광학적으로 전사하고 광근접성 효과를 상쇄시키는 포토리소그래피 마스크. 상기 마스크는 상기 기판상에 인쇄될 복수의 분해가능한 피처, 및 상기 인쇄될 복수의 분해가능한 피처 중 2개의 사이에 배치되며 0% 보다 크고 100% 보다 작은 범위에 있는 투과계수를 갖는 적어도 하나의 분해불가능한 광근접성교정 피처를 구비한다.

Description

그레이바를 서브-해상도 어시스트 피처로 활용하는 광근접성교정방법 {An Optical Proximity Correction Method Utilizing Gray Bars As Sub-Resolution Assist Features}
본 발명은 포토리소그래피에 관한 것으로, 특히 서브-해상도 광근접성교정 ("OPC") 피처를 갖는 포토마스크("마스크")의 설계 및 생성에 관한 것인데, 이는 광근접성영향의 교정 및 전반적인 처리성능을 향상시키는 기능을 한다. 본 발명은 또한 리소그래피 투영장치에서 상기 마스크를 사용하는 것에 관한 것이며, 상기 리소그래피 투영장치는 일반적으로,
- 방사선 투영빔을 공급하는 방사선시스템;
- 소정의 패턴에 따라 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단(즉, 마스크)을 지지하는 지지구조체;
- 기판을 잡아주는 기판테이블; 및
- 기판의 타겟부상으로 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템을 포함한다.
예를 들어, 리소그래피장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이 경우에, 마스크는 IC의 각각의 층에 대응되는 회로패턴을 형성할 수 있으며, 이 패턴은 이후에 한 층의 방사선 감응재(레지스트)로 코팅된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(예를 들어, 1이상의 다이로 구성되는)상으로 묘화될 수 있다. 일반적으로, 한장의 웨이퍼는 인접해 있는 타겟부들의 전체적인 네트워크를 포함하고, 이들 타겟부는 투영시스템에 의하여 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 일 형태의 리소그래피 투영장치에서는 타겟부상으로 전체 마스크패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는데, 이러한 장치를 통상적으로 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라고 한다. 통상, 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)라고 불리워지는 대체 장치에서는 소정의 기준방향("스캐닝방향")으로 투영빔 하의 마스크패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝방향과 같은 방향 또는 반대방향으로 기판테이블을 동기적으로 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된다. 일반적으로, 투영시스템은 배율인자 M(일반적으로 < 1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도(V)는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 M배가 된다. 여기서 서술된 리소그래피장치에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 미국특허 US 6,046,792호에서 찾을 수 있으며, 본 명세서에서 참조되고 있다.
리소그래피 투영장치를 사용하는 제조공정에서, 마스크패턴은 적어도 부분적으로는 한층의 방사선감응재(레지스트)로 도포된 기판상으로 묘화된다. 이 묘화 단계에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트 코팅 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 IC의 각각의 층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온 주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 폴리싱 등과 같은, 각각의 층을 마무르기 위한 여러 공정을 거친다. 여러 개의 층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어져야만 할 것이다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 집적회로 디바이스의 배열이 존재하게 될 것이다. 이들 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의하여 서로 분리되고, 이들 각각의 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀에 접속될 수 있다. 이와 같은 공정에 관한 추가정보는 예를 들어, "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing"(3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill출판사, 1997, ISBN 0-07-067250-4)으로부터 얻을 수 있으며, 본 명세서에서 참조된다.
설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급 될 것이다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절광학, 반사광학, 커타디옵트릭 시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 또한 상기 방사선시스템은 방사투영빔의 지향, 성형 또는 제어하는 이들 설계방식 중의 어느 하나에 따라 동작하는 구성요소를 포함할 수 있고, 이후에 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 나아가, 상기 리소그래피장치는 2이상의 기판테이블(및/또는 2이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "복수 스테이지" 장치에서, 추가테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안, 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업단계가 수행될 수 있다. 트윈스테이지 리소그래피장치는, 예를 들어 미국특허 US 5,969,441호 및 국제특허출원 WO 98/40791호에 개시되어 있으며, 본 명세서에서 참조된다.
상기 언급된 포토리소그래피 마스크는 실리콘 웨이퍼상으로 집적될 회로 구성요소에 대응하는 기하학적 패턴을 포함한다. 이러한 마스크를 만드는데 사용되는 패턴들은 CAD(computer-aided design) 프로그램을 활용하여 생성되고, 이 과정은 종종 EDA(electronic design automation)로 언급되고 있기도 하다. 대부분 CAD 프로그램은 목적에 알맞는 마스크를 만들기 위하여 한 세트의 소정의 디자인 룰을 따른다. 이들 룰은 처리 및 디자인 제한사항에 의하여 설정된다. 예를 들어, 디자인 룰은 (게이트, 캐패시터 등과 같은) 회로 디바이스들간 또는 배선 라인들간의 공간 허용오차를 규정하여, 회로 디바이스 또는 라인들이 바람직하지 않은 방식으로 서로 작용하지 않게 한다. 디자인 룰 제한은 통상적으로 "선폭"(CD)으로 언급된다. 회로의 선폭은 최소 라인폭 또는 두 라인간의 최소 공간으로 정의될 수 있다. 따라서, 상기 CD는 디자인된 회로의 전체 크기 및 밀도를 결정한다.
물론, 집적회로 제조에 있어서의 목표 가운데 하나는 웨이퍼상의 원래의 회로 디자인을 충실하게 재현하는 것이다(마스크를 통하여). 또 다른 목표는 반도체 웨이퍼 실면적(real estate)을 가능한 한 넓게 사용하는 것이다. 집적회로의 크기가 감소됨에 따라 그 밀도는 커지지만, 그 대응하는 마스크패턴의 CD는 광학 노광툴의 해상도 제한에 접근한다. 노광툴용 해상도는 상기 노광툴이 반복적으로 웨이퍼상에서 노광될 수 있는 최소 피처로서 정의된다. 현재의 노광설비의 해상도값은 종종 진보된 IC의 많은 회로 디자인에 있어서 CD에 제약을 가한다.
회로 레이아웃의 선폭이 작아짐에 따라, 노광툴의 해상도값에 접근하고, 포토레지스트층상에 현상된 실제 회로패턴 및 마스크패턴간의 일치도는 상당히 감소될 수 있다. 마스크 및 실제 회로패턴에 있어서의 차이의 정도 및 양은 서로에 대한 회로 피처의 근접성에 의존한다. 따라서, 패턴 전사(transference)의 문제들은 "근접성영향"으로서 언급된다.
근접성영향의 중요한 문제를 극복하기 위하여, 서브-리소그래피 피처를 마스크패턴에 부가하는데 많은 기술들이 사용된다. 서브-리소그래피 피처들은 노광툴의 해상도보다 적은 치수를 가지며, 따라서 포토레지스트층으로 이전되지 않는다. 대신에, 서브-리소그래피 피처들은 원래 마스크패턴과 상호작용하고, 근접성영향을 보상하여, 최종 이전된 회로패턴을 개선시킨다.
이러한 서브-리소그래피 피처의 예로는, 미국특허번호 제5,821,014호(여기서 참고자료로 채택됨)에 개시된 바와 같이, 스캐터링바 및 반-스캐터링바가 있는데, 이는 근접성영향에 의하여 발생된 마스크패턴내의 피처들간의 차이를 줄이도록 마스크패턴에 부가된다. 특히, 서브-해상도 어시스트 피처 또는 스캐터링바는 광근접성영향을 교정하기 위한 수단으로서 사용되어 왔고, 전반적인 프로세스 윈도우(즉, 피처들이 고립되어 있거나 인접 피처에 대하여 밀도가 높게 모여(pack) 있는지 여부에 관계없이 특정 CD를 갖는 피처를 일관성있게 인쇄할 수 있는 능력)를 향상시키는데 효과적인 것으로 알려져 왔다. 상기 제5,821,014호 특허에 개시되어 있는 바와 같이, 일반적으로, 상기 피처 가까이에 스캐터링바를 위치시킴으로써 고립된 피처에 대하여 밀도가 덜 높은 피처를 위하여 초점의 깊이를 개선시켜 광근접성 교정이 일어난다. 스캐터링바는 (고립되어 있거나 밀도가 덜 높은 피처의) 효과적인 패턴밀도를 더욱 밀도가 높게 변화시키는 기능을 하여, 고립되거나 밀도가 덜 높은 피처의 인쇄에 관련된 바람직하지 않은 근접성영향을 무효로 한다. 하지만, 스캐터링바 자체는 웨이퍼상에 인쇄되지 않는 것이 중요하다. 따라서, 스캐터링바의 크기가 묘화시스템의 분해능 이하로 유지되어야 하는 것이 요구된다.
따라서, 광학리소그래피의 제한사항들이 서브-파장 능력, 어시스트 피처로 더욱 강화됨에 따라, 스캐터링바 등은 어시스트 피처들이 묘화시스템의 분해능 이하로 유지되도록 더욱 더 작아져야 한다. 그러나, 묘화시스템이 더 작은 파장과 더 큰 개구수(numerical aperture)로 이동함에 따라, 충분히 작은 서브-해상도 스캐터링바를 사용하여 포토마스크를 제조하는 능력은 매우 중요한 이슈 및 심각한 문제가 된다. 추가로, 어시스트 피처의 전반적인 영향이 인쇄될 피처의 피치(즉, 밀도가 높은 피처로부터 고립된 피처까지의 범위)에 있어서의 변동에 따라 변할 수 있다는 사실로 인하여, 스캐터링바와 같은 어시스트 피처의 활용에 관련된 문제들도 있으며, 이로 인하여 프로세스 윈도우의 향상을 가로막아 바람직하지 않다.
또 다른 공지된 광근접성교정(OPC) 기술은 Lin의 미국특허번호 제4,902,899호에 개시되어 있는데, 하프톤 요소(halftoned element)들은 포토마스크의 공간 개구부 또는 어두운 영역을 채우는데 활용된다. 하지만, Lin의 개시된 상기 기술은 그 이미지 향상 능력에 있어 제한되고, 전체 프로세스 윈도우가 향상되지 않는다.
따라서, 공지된 어시스트 피처에 관련된 상술된 문제들을 해결하는 포토마스크에 있어서의 어시스트 피처를 제공하는 방법이 필요하다.
도 1은 크기가 동일하고 상이한 듀티비(duty ratio)(즉, 피처간의 피치)를 갖는 마스크 피처의 에어리얼 이미지들의 비교를 예시한 도면,
도 2는 다양한 라인:공간 듀티비를 갖는 150nm 피처에 대하여 시뮬레이션된 에어리얼 이미지의 부분을 예시한 도면,
도 3a 및 도 3b는 예시적인 바이너리 마스크 및 이에 대응하는 상기 바이너리 마스크에 대한 0차, 1차, 2차 회절차수를 예시한 도면,
도 4는 본 발명의 그레이바 어시스트 피처(gray bar assist feature)를 포함하는 예시적인 마스크를 예시한 도면,
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 그레이바 어시스트 피처를 포함하는 예시적인 마스크 및 이에 대응하는 상기 그레이바 어시스트 피처의 투과계수를 변화시켜 나온 회절패턴을 예시한 도면,
도 6a 내지 도 6c는 상기 주요 회절차수(즉, 0차, 1차, 2차)가 본 발명의 그레이바 어시스트 피처에 의하여 어떠한 영향을 받는지를 예시한 도면,
도 7a 내지 도 7c는 공지된 스캐터바(scatter bar) 및 본 발명의 그레이바어시스트 피처에 대한 "등가 솔루션"을 예시한 도면,
도 8a 내지 도 8d는 1:2.5의 라인:공간 듀티비를 갖는 150nm 폭 피처에 대하여 시뮬레이션된 에어리얼 이미지를 예시한 도면(248nm 파장, 0.70 렌즈퓨필(NA) 및 0.85의 부분적인 코히어런스값(시그마)으로 묘화됨),
도 9는 아이소포컬(isofocal) 변곡점을 도 8d에 예시된 감소에 비해 더욱 감소시키기 위하여 상기 그레이바 어시스트 피처가 맞춰질 수 있는 방법을 예시한 도면,
도 10은 1:2.5의 라인:공간 듀티비를 갖는 150nm 피처상의 다양한 그레이바 어시스트 피처의 효과를 예시한 도면,
도 11은 본 발명의 그레이바 어시스트 피처를 구현하기 위한 예시적인 제1구조를 예시한 도면,
도 12는 본 발명의 그레이바 어시스트 피처를 구현하기 위한 예시적인 제2구조를 예시한 도면,
도 13은 본 발명의 그레이바 어시스트 피처를 형성하기 위한 예시적인 제1방법을 예시한 도면,
도 14a 내지 도 14c는 불투명한 어시스트바(스캐터바)를 1:2.5의 라인:공간 듀티비를 갖는 피처용 APSM과 조합하여 나온 주요 회절차수의 플롯,
도 15a 내지 도 15f는 본 발명의 그레이바 어시스트 피처와 조합된 2가지 APSM 예를 예시한 도면, 도 15a 내지 도 15c는 각각 다양한 그레이바 폭과 그레이바 투과를 갖는 1:2.5의 라인:공간 듀티비 및 6% APSM를 구비한 피처에 대한 0차,정규화된 1차 및 정규화된 2차 회절차수값인 도면, 도 15d 내지 도 15f는 18% APSM을 사용한 것을 제외하고는 상기와 동일한 것을 예시한 도면,
도 16은 소정의 피처 크기에 대한 다양한 라인:공간 듀티비를 수용하도록 활용되는 예시적인 그레이바 어시스트 피처 치수의 개요,
도 17은 본 발명의 그레이바 어시스트 피처를 활용하여 얻어진 향상된 묘화 결과를 예시한 도면,
도 18은 본 발명의 그레이바 어시스트 피처의 성능을 더욱 향상시키기 위하여 이용된 맞춤조명(custom illumination)을 예시한 도면,
도 19는 문제 피치를 고려하여 추가 교정되는 경우, 본 발명의 그레이바 어시스트 피처를 활용하여 얻어진 향상된 묘화 결과를 예시한 도면,
도 20은 본 발명을 이용하여 설계된 마스크를 사용하기에 적합한 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
따라서, 본 발명의 목적은 묘화충실성을 향상시키는 동시에, 피처들간의 공간이 다양한 (즉, 밀집된 것부터 아이솔레이션된 것에 이르기까지) 피처들에 대한 성능 오버랩을 향상시키는 OPC 어시스트 피처를 갖는 포토리소그래피 마스크를 형성하는 방법을 제공하는 것이다.
특히, 본 발명은 OPC 어시스트 피처로서 그레이바를 포함하는 포토리소그래피 마스크(및 마스크를 형성하는 방법)에 관한 것이다. 0~100% 사이에서 변화하는 투과값을 갖는 그레이바는 콜렉션 렌즈(collection lens)에 의하여 받아들이는 회절차수의 크기를 제어하도록 마스크상의 피처들간에 위치되고, 이로 인하여 마스크상의 개별적인 피처의 묘화특성을 제어하는 것을 가능하게 한다. 또한, 그레이바 어시스트 피처의 폭, 배치 및 투과값을 제어함으로써, 본 발명은 동일한 프로세스 윈도우를 활용하여 인쇄될 다양한 라인:공간 듀티비를 갖는 피처를 가능하게 한다.
작업시, 마스크의 공간영역(즉, 피처 사이)에 위치하는 그레이바들은 상기공간영역의 약간의 작은 부분을 소멸시켜, 상기 공간영역내의 광세기(및 공간영역내의 전기장의 평균크기) 및 이에 따른 콜렉션 렌즈에서의 배경(background)(0 또는 DC) 회절차수의 크기를 감소시킨다. 그레이바 어시스트 피처의 크기를 피처 사이의 전체 공간영역보다 적은 공간영역의 작은 부분으로 만듦으로써, 주어진 피처 간격에 대한 부가적인 고차수 주파수 항이 증가된다. 추가로, 이들 그레이바 어시스트 피처를 공간영역을 형성하는 피처들 사이의 중간에 위치시킴으로써, 고차수 주파수 항은 국부적인 마스크 기하학의 기본주파수의 고조파에 일치한다. 이하 더욱 상세히 설명하는 바와 같이, 이것은 배경 세기에 있어서의 감소를 가능하게 하는 동시에, 이미지 충실성 또는 이미지 콘트라스트에 있어서의 감소를 제한한다. 그레이바 어시스트 피처는 또한 밝은 공간 피처 사이의 어두운 영역내에 위치될 수도 있다.
본 발명은 종래 기술분야의 OPC 기술보다는 현저한 개선점 및 장점들을 제공한다. 예를 들어, 피처들 사이의 공간의 폭보다 더 작은 폭을 갖는 그레이바 어시스트 피처를 활용하여, 또한 상기 그레이바 어시스트 피처의 크기, 투과, 위치 및 공간주파수를 제어함으로써, 종래 기술분야의 OPC 기술을 활용하여 획득할 수 있는 이미지 향상보다는 개선되는 이미지 향상을 가능하게 하도록, 콜렉션 렌즈에서의 회절에너지가 수정될 수 있다. 특히, 그레이바 어시스트 피처의 치수 및 투과계수를 조작함으로써, 본 발명은 어시스트 피처가 인쇄할 가능성을 동시에 최소화하는 반면, 동일한 프로세스 윈도우를 활용하여 인쇄될 다양한 라인:공간 듀티비를 갖는 피처를 가능하게 한다.
본 발명의 추가 장점은 본 기술분야의 당업자라면 본 발명의 예시적인 실시예에 대한 이하의 상세한 서술로부터 명백해진다.
본 명세서에서는 IC의 제조에서의 본 발명에 따른 장치의 사용에 있어서, 특정한 적용예에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치는 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 파장을 갖는) 자외선 및 (예를 들어 5~20nm 범위내의 파장을 갖는 극자외선) EUV을 포함하는 모든 종류의 전자기 방사선을 포괄하도록 사용된다.
본 명세서에서 쓰고 있는 마스크라는 용어는 기판의 타겟부에 형성되어야 할 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을, 입사하는 방사빔에 부여하도록 사용될 수 있는 일반적인 패터닝 수단을 의미하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 "광밸브(light valve)"라는 용어로도 사용된다. 고전적인 마스크(투과 또는 반사마스크; 바이너리, 위상반전, 하이브리드 마스크 등) 이외에, 기타 상기 패터닝 수단의 예로는 다음과 같은 것을 포함한다.
- 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 참고자료로 채용되고 있는 미국특허 제5,296,891호 및 제5,523,193호로부터 얻을 수 있다.
- 프로그래밍 가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참고자료로 채용되고 있는 미국특허 제5,229,872호에 개시되어 있다.
본 발명 그 자체와 함께, 추가적인 목적 및 장점이 아래의 상세한 서술 및 첨부된 개략적인 도면을 참조하여 더 잘 이해될 수 있다.
본 발명의 광근접성교정(OPC) 기술에 따라서, 0 내지 100% 로 변할 수 있는 투과율을 갖는 분해불가능한(non-resolvable) 그레이바 어시스트 피처가 서브 해상도 어시스트 피처로 활용된다. 이하에서 상세히 설명되는 바와 같이, 무엇보다도, 본 발명의 그레이바 어시스트 피처의 사용은 프로세스 오버랩(즉, 동일한 공정을 활용하여 밀집한(dense), 세미아이솔레이션된 피처를 인쇄하기 위한 능력)의 개선을 하도록 한다.
도 1은 본 발명에 의해서 해결되는 문제들 중 하나를 이해하는데 도움이 되며, 라인:공간 듀티비의 범위에 걸쳐 작은 피처들을 묘화하는 것과 관련된다. 도 1을 참조로, 상기 도면은 2가지 묘화 시나라오로 시뮬레이션된 에어리얼 이미지를 나타낸다. 첫 번째 시나리오에서, 1:1의 라인:공간 듀티비(즉, 밀집한 피처)를 갖는 150nm 라인은 248nm 파장, 0.70 렌즈 퓨필(NA), 및 0,85의 부분 코히어런스 값(시그마)을 이용하여 묘화된다. 두 번째 시나리오에서, 라인:공간 듀티비가 1:3.5(즉, 세미아이솔레이션된 이미지)로 변경된 것을 제외하고 모든 조건은 동일하다. 1:1의 밀집한 피처와 1:3.5의 세미아이솔레이션된 피처는 모두 최적의 포커스에서 300nm의 디포커스를 갖는다. 도 1의 시뮬레이션된 에어리얼 이미지는 라인:공간 듀티비를 바꾸어가면서 묘화되는 기하학적 형상과 결부되는 문제를 예시한다.
더욱 상세하게는, 도 1을 참조하여, 밀집한 피처는 일반적으로 불량한 콘트라스트의 문제를 가지고 있지만, 그래도 이미지의 아이소포컬 변곡점(isofocal inflection point)의 위치로 인한 디포커스에서의 변화에 의한 영향을 덜 받는다는 것을 보여준다. 주어진 예시에서, 아이소포컬 변곡점은 상기 이미지가 실질적으로 디포커스없이(즉, 최상 초점) 인쇄되거나 300nm의 디포커스로 인쇄되든지에 상관없이 상기 이미지가 최소 손실을 가지고 인쇄되는 위치에 대응한다는 것을 알 수 있다. 1:1의 밀집한 피처의 경우, 아이소포컬 변곡점(12)은 크기상으로 마스크에지의 위치에 가깝게 있다. 비교하건대, 1:3.5의 세미아이솔레이션된 피처는 높은 콘트라스트를 나타내지만 디포커스 및 수차영향을 받는다. 이것은 아이소포컬 변곡점(14)과 마스크에지의 위치 사이에서 큰 위치 콘트라스트로부터 오는 것으로, 이는 0차 회절차수의 증가에 대한 결과이다. 밀집한 피처 및 세미아이솔레이션된 피처와 관련된 아이소포컬 변곡점의 위치변화 결과로, 공통의 프로세스 윈도우로 이들 피처를 인쇄하는 것은 어려워진다.
도 2는 1:1에서 1:3.5에 이르는 다양한 라인:공간 듀티비를 갖는 150nm에서의 시뮬레이션된 에어리얼 이미지 부분을 나타내고, 모두에 대하여 동일한 묘화조건으로 인쇄되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 피처들 사이의 거리가 더 커짐에 따라(즉, 라인:공간 듀티비가 커짐에 따라), 대응하는 아이소포컬 변곡점은 마스크에지 및 레지스터 세기 임계위치로부터 떨어져 점진적으로 더욱 멀리 이동한다. 다시 말하자면, 라인:공간비가 증가함에 따라, 생성되는 아이소컬 변곡점은 세기값과 상기 레지스터 세기 임계위치(즉, 선폭(CD)) 모두와 관련하여 1:1의 라인:공간비와 결부된 값으로부터 더욱 떨어져 분포된다. 1:1의 밀집한 피처의 아이소포컬 변곡점으로부터 떨어져 있는 밀집하지 않은 피처의 아이소포컬 변곡점의 이러한 움직임은 동일한 프로세스 윈도우(즉, 동일한 인쇄 조건)로 밀집한 피처와 밀집하지 않은 피처를 인쇄할 수 있는 가능성을 제한하거나 희박하게 한다.
따라서, 동일한 프로세스 윈도우를 이용하여 밀집한 피처와 밀집하지 않은 피처가 인쇄되게 하고 묘화결과를 개선시키기 위해서, 밀집하지 않은 피처의 이미지 세기 및 아이소포컬 변곡점을 가능한한 밀집한 피처의 이미지 세기 및 아이소포컬 변곡점의 위치에 가깝께 하는 것이 바람직하다. 이하에서 상세히 기술되는 바와 같이, 본 발명은 동일한 프로세스 윈도우를 이용하여, 인쇄될 밀집한 피처와 밀집하지 않은 피처가 인쇄되도록 하는 상술된 목적을 달성하는 한편 동시에 보조피처가 인쇄될 가능성을 최소화하는 방법을 제공한다.
주요회절차수가 에어리얼 이미지 및 특히 소정 이미지의 이미지 세기와 아이소포컬 변곡점에 영향을 미치고/거나 결정한다는 것이 공지되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 실제/보통의 바이너리 마스크용 제1차 및 제2차 회절차수는 다음과 같이 정의된다.
여기서, s는 피처(16)들간의 공간(즉, 폭)이고, p는 피처들간의 피치이다. 도 3a의 바이너리 마스크의 0차, 제1차 및 제2차 회절차수의 예시적인 크기는 도 3b에 나타난다.
상기 수학식으로부터 알 수 있듯이, 피처의 라인:공간 듀티비가 증가할 때(공간크기가 증가하는 경우), 0차 회절차수의 크기는 비례하여 증가하며 에어리얼 이미지의 아이소포컬 세기를 더욱 크게한다. 그 결과, 더 작은 회절차수가 한데 모임에 따라 아이소포컬점의 위치는 마스크에지로부터 떨어지게 된다. 본 발명은 밀집한 피처의 이미지 세기를 향하여 밀집하지 않은 피처의 이미지 세기와 아이소포컬 변곡점을 이동시키도록 이들 회절차수의 값들을 수정/조작하도록 그레이바 어시스트 피처를 활용한다.
도 4는 그레이바 어시스트 피처가 밀집한 피처의 이미지 세기를 향하여 밀집하지 않은 피처의 이미지 세기와 아이소포컬 변곡점을 변화시키는데 사용될 수 있는 방법에 대한 하나의 예시를 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 그레이바 어시스트 피처(18)는 인쇄될 각 피처들(20)사이에 위치된다. 물론, 상기 그레이바 어시스트 피처(18)가 소정 마스크상에 포함된 모든 피처 사이에 위치될 필요는 없으며, OPC를 제공하는 것이 바람직한 피처(예를 들어, 밀집하지 않은 피처)들 사이에만 위치되어야 하는 것도 아니다. 그레이바 어시스트 피처(18)가 0차, 1차 및 2차 회절차수를 가지는 효과는 도 4에 도시된 바와 같이 마스크에서 산출될 수 있다. 더욱 상세히 말하자면, 불투명한 메인피처(20) 및 감쇠하지 않는 밝은 개구(non-attenuating clear opening)에서, 차수의 크기는 다음과 같다.
여기서, s는 피처들(20)간의 공간이고, p는 피처들간의 피치이며, b는 그레이바 어시스트 피처(18)의 폭이고, Ib는 그레이바 어시스트 피처의 투과 세기이다. 상기 식으로부터 알 수 있듯이, 0차, 1차 및 2차 회절차수는 그레이바 어시스트 피처(18)의 세기 및 폭을 제어함으로써 조작/조정될 수 있다. 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 이들 회절차수의 조작은 밀집하지 않은 피처의 이미지 세기와 아이소포컬 변곡점이 밀집한 피치의 이미지 세기와 아이소포컬 변곡점쪽으로 향해지도록 하는 것이다.
도 5(b) 내지 도 5(e)는 도 5(a)의 예시에서 마스크에 활용된 그레이바 어시스트 피처(18)에 대한 생성된 회절패턴을 예시하고 피처(20)들간에 375nm 의 공간을 갖는 150nm 피처를 포함한다. 그레이바 어시스트 피처는 공간 크기의 1/3 폭을 갖는다. 그레이바 어시스트 피처(18)의 4가지 변화는 도 5(b) 내지 도 5(e), 즉 100% 투과(도 5(b)), 50% 투과(도 5(c)), 25% 투과(도 5(d)) 및 0% 투과(도 5(e)) 에서 예시된다. 도시된 바와 같이, 그레이바의 투과 %를 조정함으로써, 회절차수의 값을 조정/조작하는 것은 가능하다. 특히, 50% 및 25% 투과 그레이바 모두는 대응하는 스캐터바 경우(도 5(e) 참조)의 2차 회절차수보다 2차 회절차수(도 5(c) 및 도 5(d) 참조)가 더 낮아지게 된다. 2차 회절차수의 이러한 감소는 그레이바 어시스트 피처가 인쇄되는 것을 방지하는 것이 필요할 때 중요시된다.
미국특허 제 5,821,014호에 개시된 바와 같이, 인쇄되지 않도록 스캐터 바의 크기가 충분히 작을 때에는, 0% 투과경우가 스캐터바 어시스트 피처에 대응한다. 스캐터바가 서브 해상도로 남아있어야 할 때, 스캐터바의 최대폭은 노광파장값의 대략 1/3 이 된다. 따라서, 노광원의 파장이 계속하여 감소할 때, 서브 해상도를 유지하는 스캐터바 어시스트 피처를 만드는 것은 대단히 어려워진다. 대조적으로, 본 발명에 따르는, 그레이바 어시스트 피처의 폭은 상기 서브 해상도 폭에 제한되지 않는다. 더구나, 1:1.2의 라인:공간 듀티비를 갖는 피처들간에 그레이바 어시스트 피처를 활용하는 것 또한 가능해진다. 또한, 필요하다면, 그레이바 어시스트 피처는 1:1의 라인:공간 듀티비를 갖는 피처들간에도 위치될 수 있다.
도 6(a) 내지 도 6(c)는 주요 회절차수(즉, 0차, 1차 및 2차)가 본 발명의 그레이바 어시스트 피처에 의하여 얼마나 영향을 받는지를 예시한다. 0차 크기값(도 6(a))은 1차 크기(도 6(b))와 함께 플롯(plot)되고, 2차 크기값(도 6(c))은 0차의 생성값으로 정규화된다. 플롯은 어시스트바 피처가 0차 폭부터 마스크내의 전체 공간 개구와 같은 폭까지의 범위를 가질 때, 1;2.5 라인:공간 듀티비를 갖는 피처에 대응한다. 0에 대한 부분바 폭(fractional bar width)은 바를 수반하지 않고, 1.00의 부분바 폭은 전체 공간폭 바를 수반한다. 그레이바의 투과는 0%(바이너리)로부터 100%(바가 없을 때)까지 변화한다. 도 6(a) 내지 도 6(c)에 도시된 바와 같이, 그레이바 어시스트 피처를 활용함으로써, 그렇지 않으면 발생할 수 있는 어시스트 피처의 인쇄를 방지하기 위하여 2차 회절차수의 크기를 제어하는 것이 가능해진다. 비교하건대, 스캐터바(0% 투과)에 대응하는 2차 회절차수는 그레이바 어시스트 피처에 대하여 큰 증가를 나타내고 스캐터바가 그레이바보다 인쇄되기 더 쉽다는 것을 나타낸다. 또한, 그레이바 어시스트 피처는 1차 회절차수의 감소 및 0차 회절차수의 증가를 제공하고, 1:2.5 듀티비 피처의 이미지 세기 및 아이소포컬 변곡점을 더 밀집한 피처의 이미지 세기와 아이소피처 변곡점이 되도록 하는 기능을 유리하게 한다.
도 7(a) 내지 도 7(c)는 본 발명의 그레이바 어시스트 피처와 공지된 스캐터바에 대한 "등가의 솔루션"을 예시한다. 도 7(a) 내지 도 7(c)의 이미지와 관련하여 활용된 피처폭과 간격 및 묘화조건은 도 6(a) 내지 도 6(c)의 이미지와 관련하여 상술된 피처폭과 간격 및 묘화조건과 동일하다. 0차 크기값(도 7(a))은 1차 크기(도 7(b))와 함께 플롯되고 2차 크기(도 7(c))는 0차의 생성값으로 정규화된다.
도 7(a)를 참조로, 0.17의 부분 폭을 갖는 스캐터바의 0차 크기는 실질적으로 0.33의 부분 폭 및 25%투과를 갖는 그레이바와 등가이고, 또한 0.50의 부분 폭 및 50% 투과를 갖는 그레이바와 등가이다. 하지만, 중요한 것은 도 7(c)를 참조로, 스캐터바에 대한 2차 회절차수의 크기가 그레이바 어시스트 피처의 2차 회절차수의 크기에 비하여 상당히 증가하고 스캐터바의 인쇄에 대한 가능성을 상당히 증가시킨다는 것이다. 이와같이, 도 7(c)는 큰 폭을 갖는 그레이바 어시스트 피처가 스캐터바와 비교할 때 그레이바 어시스트 피처에 의한 2차 회절차수의 값에서의 상대적인 감소로 인하여 좁은 폭을 갖는 스캐터바보다 인쇄되기 쉽지 않다는 것이 명백해진다.
더구나, 노광원의 파장이 계속하여 감소됨에 따라서, 분해불가능한 스캐터바를 생성하기 위한 능력은 더욱 어려워지고 있다. 본 발명의 그레이바 어시스트 피처는 대응하는 등가의 스캐터바의 폭보다 상당히 더 큰 폭을 허용함으로써 이러한 문제를 제거한다.
도 8(a) 내지 도 8(d)는 248nm 파장, 0.70 렌즈퓨필(NA), 및 0.85 부분 코히어런스값(시그마)으로 묘화된 1:2.5의 라인:공간 듀티비를 갖는 150nm 폭 피처에 대하여 시뮬레이션된 에어리얼 이미지를 예시한다. 각각의 이미지는 0nm 디포커스 내지 300nm의 디포커스로 플롯된다. 도 8(a)는 아무런 그레이바 어시스트 피처를 활용하지 않은 결과를 예시한다. 도시된 바와 같이, 생성 이미지에 대한 생성 이미지 아이소포컬 변곡값은 0.71이 된다. 도 8(b) 내지 도 8(d)는 등가의 0차 감소로 귀결되는 도 8(a)의 1:2.5 듀티비 피처에 대한 3개의 그레이바 솔루션을 예시화한다. 상세히 말하자면, 도 8(b)는 0.17의 부분 폭을 가지는 0% 투과 그레이바(즉스캐터 바)와 대응하고, 도 8(c)는 33% 부분 폭을 가지는 25% 투과 그레이바에 대응하고, 도 8(d)는 50% 부분 폭을 가지는 44% 투과 그레이바에 대응한다. 도시된 바와 같이, 각 솔루션에 대한 아이소포컬 변곡점(도 8(b) 내지 도 8(d))은 0.45 이고, 이것은 도 8(a)에 나타난 교정되지 않은 피처에 대한 아이소포컬 변곡점에서의 감소를 나타낸다. 44% 투과의 0.5 폭 바에 대한 바영역세기(IBAR)는 0.17 부분 폭 바에 대한 바영역세기보다 16% 더 크다. 또한, 33%부분 폭을 가지는 25%투과 그레이바의 IBAR은 0.17 부분 폭 바의 IBAR보다 더 크다. 따라서, 도 8(c) 또는 도 8(d)의 그레이바 어시스트 피처가 인쇄될 가능성은 도 8(b)의 대등한 스캐터 바 버전의 피처와 비교하여 상당히 감소될 것이다.
도 9는 도 8(d)에 예시된 감소율과 비교하여 아이소포컬 변곡점을 더욱 감소시키기 위하여 그레이바 어시스트 피처가 조정되는 방법을 나타낸다. 도 9를 참조로, 에어리얼 이미지를 생성시키기 위하여 이용되는 그레이바 어시스트 피처는 50%의 부분 폭을 가지는 30%투과 그레이가 되었다. 기타의 모든 묘화조건, 피처 폭 및 피처 라인:공간비는 도 8(d)에서 이용된 것과 동일하다. 도시된 바와 같이, 아이소포컬 변곡점은 0.39 값을 13%를 추가로 감소시켰고, 바의 인쇄 능력은 감쇠된 2차 회절차수로 인하여 저하된다.
도 10은 1:2.5의 라인:듀티비를 가지는 150nm 피처에 대한 다양한 그레이바 어시스트 피처의 효과를 나타낸다. 각각의 4가지 예시에서 도시된 바와 같이, 그레이바 어시스트 피처의 이용은, 1:2.5 피처의 생성 CD 및 아이소포컬 변곡점을1:1 피처의 생성 CD와 더욱 근접하도록 감소시킴으로써 개선책을 제공한다. 상술된 바와 같이, 생성 CD 및 아이소포컬 변곡점에서의 이러한 감소는 피치 프로세스 오버랩 전체에 걸쳐 증가한다. 다시 말하자면, 본 발명의 그레이바는 더 많은 아이솔레이션된 피처의 인쇄 성능을 더 많은 밀집한 피처의 인쇄 성능에 매칭시키는 것을 허용하는 한편, 동시에 어시스트 피처가 인쇄될 기회를 최소화한다. 본 발명의 그레이바는 피처 사이의 단일바를 사용하여 공간 주파수를 유지하고 어시스트 바내에 소정의 투과를 허용함으로써 이것을 달성하고, 그것에 의하여, 아이소포컬 변곡점의 더 높은 조정을 제공한다.
본 발명의 그레이바 어시스트 피처를 제조하는 다수의 가능한 방법들이 존재한다. 예를 들어, 한가지 솔루션은 서브 해상도 마스킹 요소의 1차 회절차수가 이미징툴로 모이지 않도록 서로에 대하여 위치된 작은 서브 해상도 마스킹 요소와 같이 하프톤(half-tone) 피처를 사용하는 것이다. 다시 말하자면, 서브 해상도 요소의 크기가 회절 패턴의 DC 성분만이 이미지 형성에 기여하도록 충분히 작아진다. 이들 서브 해상도 요소는 도 11에 도시된 바와 같이 작은 섬(22) 또는 구멍(24)으로 구성된다. 이들 피처의 크기와 피치는 그레이바내의 소정 투과값을 이루도록 조정된다. 예를 들어, 0.85의 부분 코히어런스값을 가지는 0.70NA 및 248nm 파장을 이용하여, 80nm, 100nm, 120nm 및 140nm 그리드(grid)에 위치된 60nm 섬은 각각 21%, 45%, 62% 및 74%의 투과값을 초래한다. 대안적으로, 하프톤 그레이바는 도 12에 예시된 바와 같이 서브 해상도 그리드상에 서브- π 또는 수퍼- π 위상반전된 요소를 사용하여 제조될 수 있다. 40˚, 60˚, 80˚ 및 100˚의 위상섬은 각각12%, 25%,42% 및 60%의 투과값을 초래한다.
다층 마스크구조는 그레이바 어시스트 피처를 형성하는 데에도 이용될 수 있다. 도 13을 참조로 예시적인 실시예에서, 궈츠기판(30)상에는 비정질 Si 또는 Si-리치 실리콘층(32)이 형성되고 비정질 실리콘(Si)층상에는 종래의 반반사(anti-reflective;AR) 크롬마스크층(34)이 형성되어 듀얼톤 마스킹을 가능하게 한다. 비정질 Si층은 그레이바 마스킹레벨로서 패터닝되고 AR 크롬층은 메인피처레벨로서 패터닝된다. 비정질 Si층의 두께는 투과가 소정 그레이바영역내의 범위에 들도록 맞추어져, 예를 들어, 30 옹스트롬 내지 300 옹스트롬의 두께로 된다. 마스크는 예를 들어, 종래의 멀티플레벨 전자빔 및 패터닝공정을 사용하여 제작될 수 있다. 한 가지 예시적인 방법으로, 마스크 기판은 비정질 Si 및 AR 크롬층으로 프리디포짓된다. 디포짓된 기판의 전역에 양성작용 전자감응 폴리머가 코팅된다. 메인피처나 그레이바 피처가 존재하지 않을 영역을 노광하기 위해서 전자빔이 사용된다. 노광된 영역에서 폴리머가 제거되고 개구부로부터 AR 크롬층 및 비정질 Si가 제거된다. 두 번째 패터닝단계는 전자감응 폴리머의 제2코팅 단계; 그레이바 영역만을 전자빔 노광하는 단계; 비정질 Si 그레이바로부터 AR 크롬을 에칭하는 단계를 수반하여 수행된다. 그레이바 영역의 최종 광밀도(OD)는 다음과 같이 정의된다.
OD = -log(T)
여기서, T는 투과율 %이고 OD는 0과 100% 사이의 투과값에 해당한다.
본 발명의 그레이바 어시스트 피처를 감쇠위상반전마스크(APSM)과 조합하여 이용할 수도 있다. ASPM 및 그레이바 어시스트 피처에 의한 영향을 받은 0차, 1차및 2차 회절차수의 크기는 다음과 같이 계산될 수 있다.
여기서, T는 흡수하는 위상쉬프터(absorbing phase shifter)의 투과값이다.
도 14a 내지 도 14c는 1:2.5의 라인:공간 듀티비(duty ratio)를 갖는 피처용 APSM과 불투명 보조바(스캐터바)의 조합으로부터 얻은 주요 회절차수의 그래프도이다. APSM 값은 0%(바이너리)에서 20%까지이다. 스캐터바 폭은 0에서 전 공간폭(full space width)까지이다. 상술한 바와 같이, 싱글 스캐터바의 실용적인한계는 공간폭 개구의 0.15 내지 0.20일 수 있다. 상기 결과는 APSM과 불투명 보조바를 조합함으로써 증가된 APSM 투과를 이용할 수 있음을 나타낸다. 예를 들어, 0.17 폭 SB를 사용한 10% APSM은 보조바없이 6% APSM을 사용한 것과 동등한 사이드 로브(side lobe)를 보인다.
도 15a 내지 도 15f는 본 발명의 그레이바 어시스트 피처와 조합된 2개의 APSM 예를 도시한다. 도 15a 내지 도 15c는 각각 그레이바 폭과 그레이바 투과를 다르게 하여 6% APSM 및 1:2.5의 라인:공간 듀티비를 갖는 피처에 대한 0차, 정규화된 1차 및 정규화된 2차 회절차수값이다. 도 15d 내지 도 15f는 위와 동일한 조건에서 18% APSM을 사용한 것이다. 도 15a 내지 도 15f에서 드러난 결과는 어떻게 1차의 값을 증가시키고 2차의 값을 더 낮은 정도로 영향을 주면서 0차의 값을 감소시키는지를 나타낸다. 그레이바 폭이 0이면, 1차에서의 증가가 사이드로브 인공물(side-lobe artifact)의 결과를 낳는 고투과 APSM에 대하여 충분히 커질 수 있다. 하지만, 그레이바 어시스트 피처의 사용은 0차뿐만 아니라 1차도 감소시켜 그에 따라 그러한 사이드로브 영향의 가능성을 감소시킨다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 그레이바 어시스트 피처는 아이소포컬 변곡점을 감소시키고 밀집하지 않은 피처(non-dense feature)의 CD를 밀집한 피처의 그것에 가깝게 함으로써 프로세스 오버랩을 증가시킨다. 여기에 서술된 예시에서 그레이바 솔루션은 주요 회절차수 평가식을 사용하여 1:1.2 내지 1:3.5의 라인:공간 듀티비 값을 가진 피처에 대하여 주어졌다. 상기 접근은 이들 솔루션이 어떠한 리소그래피 시뮬레이션이나 묘화보다 우선하여 발생하게 한다. 도 16은 각 피처에 요구되는 라인 바이어스 및 50% 투과값에 대한 그레이바 치수를 요약한 것이다. 더욱 유의할 점은, 상기 바 폭은 항상 공간 개구 이내에 중심을 두고 있으며 상기 폭은 1:1.2 피처에 대한 50nm로부터 1:3.5 피처에 대한 220nm까지 변화하는 것이 바람직하다는 것이다. 도 17은 이들 그레이바 솔루션을 이용하여 얻은 향상된 묘화결과를 나타낸다. 도 17에 도시된 결과도 도 18에 도시된 맞춤 조명을 이용하였다. 도시된 바와 같이, 모든 라인:공간 듀티비에 대한 아이소포컬 슬라이스가 세기 및 위치 모두에 관하여 1:1 피처에 대한 것에 가까와졌다.
1:2 듀티비의 경우 피처의 피치가 전술한 조명조건에 최적화된 1:1 피처의 1.5X 곱해지는 문제의 피치가 있었다. 조명조건이 대물렌즈 퓨필의 중심에 1:2 듀티비 피처의 제1회절차수를 놓으면, 그 대응하는 0차와 조합될 때 최대 디포커스수차 영향을 가져온다. 두 번째 그레이바 솔루션은 이 문제의 피치 영향을 보상하도록 실행되었고 그 최종 이미지는 도 19에 도시되어 있다.
상기 주지하는 바와 같이, 본 발명은 기존의 OPC 어시스트 피처를 능가하는 현저한 장점을 제공한다. 가장 중요한 것은 그레이바 어시스트 피처의 치수 및 투과계수를 조작함으로써 본 발명은 다양한 라인:공간 듀티비를 갖는 피처가 동일한 프로세스 윈도우를 이용하여 인쇄되게 하면서 동시에 어시스트 피처가 인쇄될 가능성을 최소화한다.
또한 본 발명의 많은 변형례도 가능하다. 예를 들어, 그레이바 어시스트 피처는 4중극 조명과 같은 오프액시스 조명기술과도 이용될 수 있다. 또한, 최적의 조합 또는 광-이미지 강화(optical-image enhancement)를 결정하는 분석 모델을 개발할 수도 있다. 이 기술은 1이상의 광-이미지 강화(OE)기술을 사용하여 묘화 시튜에이션으로부터 생성된 최종 회절에너지 분포 및 마스크 전기장특성을 이용하는 분석적 방법이다. OE 기술은 1차 기본회절차수에 미치는 영향을 표현함으로써, 그들 조합과 상호작동에 대하여 공통적 근거가 도입된다. 마스크 개조는 이들 기본차수에 미치는 그 마스크의 영향과 관련될 수 있다. 조명은 이들 차수의 분포 및 특정 집합에 관련될 수 있다. (디포커스를 포함한) 수차영향은 회절차수의 위상변이를 위해서 조합될 수 있다. 렌즈의 주파수 도메인에서 이들 영향을 분석함으로써 설계 및 최적화가 가능하다. 이 설계 및 최적화 방법을 컴퓨터 프로그램에 편입시킬 수 있다.
도 20은 본 발명의 도움으로 설계된 마스크와 함께 사용하기에 적합한 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,
- 방사선의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템 (Ex, IL)(특히, 이 경우에는 상기 방사선시스템이 방사원(LA)을 포함한다);
- 마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크 홀더를 구비하며, 아이템(PL)에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);
- 기판(W)(예를 들어, 레지스트가 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판 홀더를 구비하며, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WT); 및
- 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 1이상의 다이를 포함)에 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화하는 투영시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 굴절, 커탑트릭 또는 커터디옵트릭 시스템)을 포함하여 이루어진다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 투과형이다(즉, 투과마스크를 구비한다). 하지만, 일반적으로는 예를 들어, (반사마스크를 구비한) 반사형일 수도 있다. 대안적으로는, 상기 장치는 마스크를 사용하는 대신에, 예를 들어 프로그램 가능한 거울배열이나 LCD 매트릭스를 포함하는, 다른 종류의 패터닝수단을 채용할 수도 있다.
방사원(LA)(예를 들어, 수은램프 또는 엑시머레이저)은 방사선의 빔을 만든다. 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 빔에서 세기 분포의 외측 및/또는 내측 반지름 범위(통상 각각 σ-외측 및 σ-내측이라 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 입사되는 빔(PB)은 그 단면에 소정의 균일성과 세기 분포를 갖게 된다.
도 20과 관련하여, 상기 방사원(LA)이 리소그패피 투영장치의 하우징내에 있을 수도 있지만(흔히 방사원(LA)이 예를 들어, 수은램프인 경우에서처럼), 그것이 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어져 있어서 그것이 만들어 낸 방사빔이 (가령, 적당한 지향거울에 의하여) 장치 내부로 들어오게 할 수도 있다. 방사원(LA)이 엑시머 레이저(예를 들어, KrF, ArF 또는 F2레이저계)인 경우에는 후자 쪽이기 쉽다. 본 발명은 이러한 두 경우를 모두 포괄하고 있다.
이후, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀있는 마스크(MA)를 통과한다. 마스크(MA)를 통과한 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)위에 빔(PB)의 초점을 맞춘다. 제2위치설정수단(및 간섭계 측정수단(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 스캐닝하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 20에 명확히 도시되지는 않았지만, 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 행해질 것이다. 하지만, (스텝-앤드-스캔 툴과는 대조적으로) 웨이퍼 스테퍼의 경우에는 마스크테이블(MT)은 단행정 액추에이터에 단지 연결되어 있거나 고정되어 있을 수도 있다.
도시된 장치는 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 기판 테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 쉬프트되어 다른 타겟부(C)가 빔(PB)에 의하여 조사될 수 있다.
- 스캔 모드에서는, 소정 목표영역(C)이 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크 테이블(MT)이ν의 속도로 소정 방향(소위 "스캐닝 방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동 가능해서, 투영빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하도록 되고, 동시에 기판 테이블(WT)은 속도V=Mv로, 동일 방향 또는 그 반대 방향으로 동시에 이동하며,이 때M은 렌즈(PL)의 배율(통상M=1/4 또는M=1/5)이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고도 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예에 대해서만 개시되었지만, 본 발명이 그 기본특성 또는 원리로부터 벗어나지 않고도 다른 형태로 구현될 수도 있다. 따라서 본 실시예는 첨부된 청구항에 기재된 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아닌 예시적인 관점에서 고려된 것이며, 따라서 청구항의 균등한 의미 및 범위에 속하는 모든 변화를 포괄하고 있다.
본 발명에 따르면, 묘화충실성을 향상시키는 동시에, 피처들간의 공간이 다양한 피처들에 대한 성능 오버랩을 향상시키는 OPC 어시스트 피처를 갖는 포토리소그래피 마스크를 형성하는 방법이 제공된다.

Claims (22)

  1. 마스크에 형성된 패턴을 기판상에 광학적으로 전사하기 위한 포토리소그래피 마스크에 있어서,
    상기 기판상에 인쇄될 복수의 분해가능한 피처; 및
    상기 복수의 분해가능한 피처 중 2개의 사이에 배치되며 0% 보다 크고 100% 보다 작은 범위에 있는 투과계수를 갖는 분해불가능한 광근접성교정 피처를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분해불가능한 광근접성교정 피처는 상기 복수의 분해가능한 피처 중 상기 2개의 피처를 분리하는 공간의 폭보다 작은 치수의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분해불가능한 광근접성교정 피처는 상기 복수의 분해가능한 피처 중 상기 2개의 피처를 분리하는 공간의 중심에 배치되는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분해불가능한 광근접성교정 피처를 복수개 더 포함하며, 상기 분해불가능한 광근접성교정 피처들 중 하나는 상기 분해가능한 피처의 복수의 쌍들 사이에 놓이는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 분해불가능한 광근접성교정 피처는 상기 마스크의 2차 회절성분의 증가를 최소화하도록 기능하는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 분해불가능한 광근접성교정 피처는 상기 분해가능한 피처의 하나의 주어진 세트와 결부된 아이소포컬 변곡점을 감소시키도록 기능하는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 마스크는 오프액시스 조명을 이용하여 조명되는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  8. 마스크에 형성된 패턴을 기판상에 광학적으로 전사하기 위한 포토리소그래피 마스크에 대응하는 적어도 하나의 파일을 생성하도록 지시하는 기록매체에 기록된 수단으로서, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 포함하는 컴퓨터를 제어하기 위한컴퓨터 프로그램물에 있어서, 상기 마스크는,
    상기 기판상에 인쇄될 복수의 분해가능한 피처; 및
    상기 복수의 분해가능한 피처 중 2개의 사이에 배치되며 0% 보다 크고 100% 보다 작은 범위에 있는 투과계수를 갖는 분해불가능한 광근접성교정 피처를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 분해불가능한 광근접성교정 피처는 상기 복수의 분해가능한 피처 중 상기 2개의 피처를 분리하는 공간의 폭보다 작은 치수의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램물.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 분해불가능한 광근접성교정 피처는 상기 복수의 분해가능한 피처 중 상기 2개의 피처를 분리하는 공간의 중심에 배치되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램물.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 마스크는 상기 분해불가능한 광근접성교정 피처를 복수개 더 포함하며, 상기 분해불가능한 광근접성교정 피처들 중 하나는 상기 분해가능한 피처의 복수의 쌍들 사이에 놓이는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램물.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 분해불가능한 광근접성교정 피처는 상기 마스크의 2차 회절성분의 증가를 최소화하도록 기능하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램물.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 분해불가능한 광근접성교정 피처는 상기 분해가능한 피처의 하나의 주어진 세트와 결부된 아이소포컬 변곡점을 감소시키도록 기능하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램물.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 마스크는 오프액시스 조명을 이용하여 조명되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터프로그램물.
  15. 리소그래피 노광장치를 사용하여 포토리소그래피 마스크로부터 기판상에 리소그래피 패턴을 전사하는 방법에 있어서,
    상기 기판상에 인쇄될 복수의 분해가능한 피처를 형성하는 단계; 및
    0% 보다 크고 100% 보다 작은 범위에 있는 투과계수를 갖는 적어도 하나의 분해불가능한 광근접성교정 피처를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 패턴을 전사하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 분해불가능한 광근접성교정 피처는 상기 복수의 분해가능한 피처 중 상기 2개의 피처를 분리하는 공간의 폭보다 작은 치수의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 리소그래피 패턴을 전사하는 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 분해불가능한 광근접성교정 피처는 상기 복수의 분해가능한 피처 중 상기 2개의 피처를 분리하는 공간의 중심에 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 패턴을 전사하는 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 분해불가능한 광근접성교정 피처들 중 하나를 상기 분해가능한 피처의 복수의 쌍들 사이에 형성하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 패턴을 전사하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 분해불가능한 광근접성교정 피처는 상기 마스크의 2차 회절성분의 증가를 최소화하도록 기능하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 패턴을 전사하는 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 분해불가능한 광근접성교정 피처는 상기 분해가능한 피처의 하나의 주어진 세트와 결부된 아이소포컬 변곡점을 감소시키도록 기능하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 패턴을 전사하는 방법.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 마스크는 오프액시스 조명을 이용하여 조명되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 패턴을 전사하는 방법.
  22. (a) 적어도 부분적으로는 한 층의 방사선감응재로 도포된 기판을 제공하는 단계;
    (b) 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
    (c) 마스크상의 패턴을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계: 및
    (d) 상기 방사선감응재의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법에 있어서,
    상기 (c)단계에서 사용하는 마스크는,
    상기 기판상에 인쇄될 복수의 분해가능한 피처; 및
    상기 복수의 분해가능한 피처 중 2개의 사이에 배치되며 0% 보다 크고 100% 보다 작은 범위에 있는 투과계수를 갖는 분해불가능한 광근접성교정 피처를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
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