KR20040044339A - 쌍극조명에 사용하기 위한 모델-기반 레이아웃 변환을수행하는 방법 및 장치 - Google Patents

쌍극조명에 사용하기 위한 모델-기반 레이아웃 변환을수행하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중-노광 리소그래피 묘화 공정에 사용하는 상보형 마스크들을 형성하는 방법을 제공한다. 상기 방법은, 수평 에지 및 수직 에지들을 포함하는 복수의 피처를 구비한 타겟 패턴을 확인하는 단계; 상기 타겟 패턴에 기초하여 수평 마스크를 형성하는 단계; 상기 타겟 패턴에 기초하여 수직 마스크를 형성하는 단계; 상기 타겟 패턴내의 복수의 피처들의 수직 에지들 중 하나 이상이 상기 수평 마스크내의 실드로 대체되고, 상기 타겟 패턴내의 복수의 피처들의 수평 에지들 중 하나 이상이 상기 수직 마스크내의 실드로 대체되는, 실딩 단계를 수행하는 단계로서, 상기 실드의 폭은 상기 타겟 패턴내의 대응하는 피처의 폭보다 더 큰 것을 특징으로 하는 상기 실딩 단계를 수행하는 단계; 서브-분해능 어시스트 피처들이 상기 수평 마스크내의 복수의 피처들의 수평 에지들 중 하나 이상에 평행하게 배치되고, 상기 수직 마스크내의 복수의 피처들의 수직 에지들 중 하나 이상에 평행하게 배치되는, 어시스트 피처 배치 단계를 수행하는 단계; 및 상기 수평 마스크내의 복수의 피처들의 수평 에지들 중 하나 이상이 조정되어, 결과적인 피처가 상기 타겟 패턴을 정확히 복사하도록 하며, 상기 수직 마스크내의 복수의 피처들의 수직 에지들 중 하나 이상이 조정되어, 결과적인 피처가 상기 타겟 패턴을 정확히 복사하도록 하는, 피처 바이어싱 단계를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

쌍극조명에 사용하기 위한 모델-기반 레이아웃 변환을 수행하는 방법 및 장치{Method And Apparatus For Performing Model-Based Layout Conversion For Use With Dipole Illumination}
본 발명은 포토리소그래피에 관한 것으로, 특히 쌍극조명과 연관된 수평 및 수직 마스크 레이아웃을 생성하는 모델-기반 변환공정을 활용하는 이중 쌍극조명에 사용하기 위한 마스크 레이아웃의 생성에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 방사선의 투영빔을 제공하는 방사선시스템; 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는, 레티클을 잡아주는 마스크테이블; 기판을 잡아주는 기판테이블; 및 기판의 타겟부상에 패터닝된 투영빔을 투영하는 투영시스템을 포함하는 리소그래피장치를 이용하는 디바이스제조방법에 관한 것이다.
예를 들어, 리소그래피 투영장치(툴)는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이러한 경우, 상기 패터닝수단은 IC의 개별층에 해당하는 회로패턴을 생성할 수 있으며, 상기 패턴은 한 층의 방사선감응재(레지스트)로 코팅된 기판(실리콘웨이퍼)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 평행으로 또는 역평행으로 기판을 동기화시켜 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된다. 일반적으로 투영시스템은 배율팩터 Ｍ(일반적으로 <1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도 V는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 팩터 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, (예를 들어, 마스크의) 패턴은 방사선감응재(레지스트)의 층이 최소한의 부분에라도 도포된 기판상에 묘화된다. 이 묘화단계(imaging step)에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트도포 및 소프트 베이크와 같은 여러가지 과정을 거칠 수 있다. 노광 후에는, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 묘화된 피처(imaged feature)의 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 반복되어져야만 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.
상기 리소그래피장치는 2이상의 기판테이블(및/또는 2 이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 장치에서는 추가 테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 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.
상술한 포토리소그래피마스크는 실리콘웨이퍼에 집적화될 회로구성요소에 대응하는 기하학 패턴을 포함한다. 이러한 마스크를 생성하는 데 사용되는 패턴은 CAD(computer-aided design) 프로그램을 이용하여 형성되며, 이러한 공정을 흔히 EDA(eletronic design automation)라고도 한다. 대부분의 CAD 프로그램은 기능적인 마스크를 생성하기 위해서 1세트의 소정 디자인규칙에 따른다. 이들 규칙은 프로세싱 및 디자인제한에 의하여 설정된다. 예를 들어, 디자인규칙은 회로디바이스 또는 라인이 바람직하지 않은 방식으로 서로 작용하지 않도록 (게이트, 캐패시터 등과 같은) 회로디바이스 또는 배선라인간의 공간공차가 정의된다.
물론, 집적화된 회로제작의 목표중의 하나는 웨이퍼상에 원래의 회로디자인을 (마스크를 통하여) 충실히 복사하는 것이다. 또다른 목표는 가능한 한 다수의 반도체웨이퍼의 실면적을 활용하는 것이다. 하지만, 집적된 회로의 크기가 작아지고, 그 밀도가 증가함에 따라, 대응하는 마스크매턴의 CD는 광학노광툴의 분해능한계에 다가간다. 노광툴의 분해능은 노광툴이 웨이퍼상에 반복적으로 노광할 수 있는 최소피처로 정의된다. 현재의 노광장비의 분해능값은 최신의 IC회로설계를 위한 CD에 제약을 가하고 있다.
또한, 반도체디바이스의 보다 높은 성능에 대한 요구가 끊임없기 때문에, 디자인규칙 슈링크비율(design rule shrink rate)은 노광파장감소와 높은 개구수(NA) 렌즈 둘 모두의 진행을 재촉하고 있다. 이 인자는 광리소그래피가 몇년전까지 가능하다고 생각했던 한계를 넘도록 하는 도전과제를 리소그래피 당업자에게 부여하였다. 알려진 바와 같이, 분해능향상기술(RET)은 낮은 k1광리소그래피에서 꼭 필요한 기술이 되었다. 렌즈퓨필내에서 대칭 0th및 1th차수로 2빔 묘화를 사용하는 강한 오프액시스조명(OAI)은 분해능 및 콘트라스트를 크게 향상시킬 수 있다. 쌍극조명은 OAI의 가장 최신기술(most extreme case)이며, 매우 낮은 k1묘화를 위한 향상된 프로세스 관용도와는 대조적인 양호한 묘화를 제공할 수 있다.
하지만, 쌍극조명과 관련된 한계점 중 하나는 단일 조명만이 조명극축선에 직교하는 피처들에 대한 분해능을 향상시킨다는 것이다. 그 결과로, 웨이퍼 프린팅시 쌍극 조명의 모든 장점을 이끌어내기 위해서는, 마스크패턴이 수평 및 수직 방위로 변환되어야 한다. 이 방식으로, 마스크패턴이 변환되면, Y-극 노광은 수평으로 방위가 잡혀진 피처를 묘화하는 데 활용되고, X-극 노광은 수직으로 방위가 잡혀진 피처를 묘화하는 데 사용된다. 쌍극조명의 한가지 중요환 관점은, 수평으로 방위가 잡혀진 피처들을 묘화하는 경우, 수직으로 방위가 잡혀진 피처들이 보호(실딩)되어야만하기 때문에, 수직으로 방위가 잡혀진 피처들이 열화되지 않아야 한다. 수직으로 방위가 잡혀진 피처들이 묘화되는 반대의 경우에도 그러하다(즉, 수평으로 방위가 잡혀진 피처들이 보호되어야 한다).
도 1은 이중 쌍극 묘화의 기본 개념을 예시한다. 나타낸 바와 같이, 쌍극 조명을 활용하는 경우, 2번 이상 노광하는 것이 통상적이다. 제1노광에서, X 쌍극 어퍼처(10)는 라인(12)의 수직부가 프린트되도록 최대 에어리얼 이미지 세기(즉, 최대 변조)를 제공한다. 그 결과로 생성된 이미지 프로파일은 도 1의 라인(24)로 예시된다. Y-쌍극 어퍼처(16)를 활용하는 제2노광에서는, 라인(12)에 대한 이미지 변조가 없다. 하지만, Y-쌍극 어퍼처를 사용하는 제2노광중에는, 라인(12)의 수직부가 실딩되어, 제1노광중에 형성된 수직피처가 제2노광 중에는 열화되지 않을 필요가 있다는 것에 유의한다. 도 1은 실드들(15)이 있는 라인들(12)을 실딩하는 것을 예시하며, 그 각각은 수평방향으로 20㎚의 폭을 가진다. 실딩의 양은 피처의 수평에지들이 연장되는 양에 대응하는 것을 유의한다. 예를 들어, 초기선폭을 70㎚라 가정하면, 각각의 수직에지는 20㎚를 추가하여 연장될 것이며, 이로 인해 실드(15)의 전체폭이 110㎚가 될 것이다. 실딩의 결과로, Y 쌍극 어퍼처를 사용하는 수평라인들을 노광하는 경우, 수직피처들(12)이 실질적으로 묘화(즉, 변조)되지 않는다. 에어리얼 이미지는 도 1에서 라인(17)으로 도시된 바와 같은 DC 성분이며, 이는 20㎚ 실딩에 대응한다. 도 1에서 라인(14)으로 나타낸 최종 에어리얼 이미지 세기는 X 쌍극 어퍼처를 사용하는 제1노광 및 Y 쌍극 어퍼를 사용하는 제2노광의 합에 대응한다.
또한, 노광에너지가 일정하다고 가정하여, 수직 라인들(12)에 대하여 각각의 에지의 실딩의 폭을 20㎚ 실드(15)로부터 40㎚ 실드(20)까지 증가시키면, 그 결과로 형성된 이미지의 최소 세기 레벨이 보다 낮은 레벨로 이동하게 됨을 유의한다. 이는 피처들의 수직부에 연관된 에어리얼 이미지를 나타내는 도 1의 라인(22)으로 표시된다. 도시된 바와 같이, 에어리얼 이미지(22)는 단지 DC 성분이다. 하지만, 이것은 20㎚ 실드와 연관된 DC 성분(17)보다 낮다. 그 결과로, 40㎚ 실딩을 활용하여 형성된 합성이미지(19)는 20㎚ 실딩을 활용하여 형성된 합성이미지(14)보다 양호한 결과값을 제공한다.
쌍극 조명 기술을 활용하는 경우, 수평으로 그리고 수직으로 방위가 잡혀진 피처들을 분리시킬 필요가 있는데 그 결과로, 리소그래피 당업자가 해결해야 할 과제중의 하나는, 원래의 IC 디자인 데이터를 수평 또는 수직 패턴 구성요소로 변화시키고, 쌍극 이미지 성능의 장점을 모두 취할 수 있는 듀얼 노광 공정을 위해 2개의 마스크를 생성하는 방식을 결정하는 것이다.
도 2는 타겟 디자인에 기초하여 수평 및 수직 마스크를 생성하는 예시적인 규칙-기반분해공정(rule-based decomposition process)을 도시하는 플로우차트이다. 도 2를 참조로, 제1단계(단계 200)는 먼저, 원래의 레이아웃(19)(즉, 타겟디자인)을 수평 및 수직 피처들로 분해하거나 분리하는 것이다. 다음단계(단계 220)는 규칙-기반 에지처리를 이용하여 두 마스크에 실딩을 적용하는 것이다. 통상적으로, 실딩규칙은 경험적으로 판정된다(예를 들어, 주어진 수의 피치간격에서 경험적인 결과값을 이용하여 상기 규칙이 정의된다). 제3단계(단계 240)는 쌍극 (수평 및 수직) 마스크 둘 다에 스캐터링 바아(즉, OPC 기술)을 적용하는 것이다. 상세하게는, 상기 실딩이 제1단계에 적용된 후에, 스캐터링 바아 OPC는 각각의 방위체적용된다. 스캐터링 바아(SB)는 극에 수직인 방위만을 따라 적용된다(즉, 수직 마스크상의 수직 SB 및 수평 마스크상의 수평 SB). 제4단계(단계 260)는 오목한 코너에 네거티브 세리프 처리(negative serif treatment)(와이든(widen)/디픈(deepen)이라고도 함)를 제공하는 것이다. 이것의 목적은 오목한 코너 주위에 있는 실딩내에 컷아웃을 제공하고, 이는 충분한 광이 높은 변조 방위를 따라 에지를 정의하게 하여, 오목한 코너내에 양호한 라인정의를 생기게 하는 것이다. 이 접근법으로, 최종단계(단계 280)는 각각의 마스크에 크리티컬한 높은 변조 방위를 따라 미세 바이어싱을 적용하는 것이다. 수평 마스크는 수평에지를 따라 미세 바이어싱 처리를 가질 것이며, 수직 마스크는 수직에지를 따라 미세 바이어싱을 가질 것이다.
수평 및 수직 마스크를 생성하는 현재 알려진 기술은, 복잡한 구조체를 위해 이러한 마스크들의 사용을 시도하는 경우, 항상 최적의 결과를 생성하는 것은 아니다. 예를 들어, 도 2의 플로우차트에 개시된 것과 같은 공지된 기술을 활용하면, 때로는 디자인내에 예를 들어, "조그(jog)(즉, 수직 또는 수평방향으로의 짧은 변화, 예를 들어, 2개의 긴 수평 라인들 사이의 짧은 수직 단차)"와 같은 복잡한 구조체, 짧은 "S" 턴들("S"turns) 및/또는 U-형 패턴들에 적절한 실딩을 제공하기는 어렵다. 더욱이, 때때로, 수평 및 수직 마스크를 초기에 생성하는 경우, 타겟디자인의 주어진 구조체가 수평구조체 또는 수직구조체로 처리되어야 하는 지의 여부를 결정하기 어렵다. 그 결과로, 수용가능한 마스크 디자인을 생성하기 위하여, 이전의 문제들을 대처하고 개정하는 수평 및 수직 마스크의 생성에 관련된 숙련된 마스크 설계자가 흔히 요구되었다.
따라서, 이중 쌍극 묘화와 연계하여 활용되는 수평 마스크와 수직 마스크 둘 모두의 생성을 고려하는 방법에 대한 필요성이 존재하며, 이는 수평 및 수직 마스크를 생성하는 종래 기술과 연관된 문제점 및 단점을 해소한다.
상술한 요구들을 해결하기 위해서, 본 발명의 목적은, 종래 기술에 대한 레이아웃 변형 공정을 단순하게 하고 보다 직접적인 디자인 설계를 허용하는 쌍극 조명을 수행하여 수평 및 수직 마스크를 생성하는 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 쌍극 조명의 원리를 예시하는 도면;
도 2는 이중 쌍극 조명에 사용되는 수평 및 수직 마스크를 생성하는 규칙-기판 분해 방법의 예시적인 플로우차트;
도 3은 본 발명의 모델-기반 레이아웃-변환을 예시하는 예시적인 플로우차트;
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 방법에 따라 실딩이 적용된 후의 수평 마스크 및 수직 마스크를 각각 예시하는 도면;
도 4c 및 도 4d는 본 발명의 방법에 따라 스캐터 바아가 적용된 후의 수평 마스크 및 수직 마스크를 각각 예시하는 도면;
도 4e 및 도 4f는 본 발명의 방법에 따라 미세 피처 바이어싱이 수행된 후의 수평 마스크 및 수직 마스크를 각각 예시하는 도면;
도 5a는 도 4e 및 도 4f에 예시된 모델-기반 생성 마스크 레이아웃을 이용하여 이중 노광을 한 계산된 레지스트 윤곽선을 예시하는 도면 및 도 5b는 대응하는 3D 프로파일을 예시하는 도면;
도 6은 본 발명의 모델-기판 OPC 방법에 활용되는 SPIF를 생성하는 공정을 예시하는 예시적인 플로우차트;
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실딩단계를 수행하기 이전의 예시적인 수평 마스크 및 예시적인 수직 마스크를 예시하는 도면;
도 8a 및 도 8b는 도 7a 및 도 7b에 예시된 마스크에 대응하는 예시적인 세기 분포를 예시하는 도면;
도 9a 및 도 9b는 실딩단계가 수행된 이후의 수평 마스크 및 수직 마스크를 예시하는 도면;
도 10a 및 도 10b는 도 9a 및 도 9b에 예시된 마스크에 대응하는 예시적인 세기 분포를 예시하는 도면;
도 11a 및 도 11b는 미세 피처 바이어싱을 제공하기 위하여 수직 및 수평 마스크의 또 다른 변형례를 예시하는 도면;
도 12a 및 도 12b는 도 11a 및 도 11b에 예시된 마스크에 대응하는 예시적인 세기 분포를 예시하는 도면;
도 13은 본 발명의 방법과 기존의 규칙-기반 방법간의 차이점을 예시적으로 나타낸 표; 및
도 14는 본 발명에 따라 디자인된 마스크에 사용하기 적합한 리소그래피투영장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
더욱 상세하게, 본 발명은 다중 노광(multiple-exposure) 리소그래피 묘화 공정에 사용되는 상보형 마스크(complementary mask)를 생성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 수평 에지 및 수직 에지들을 포함하는 복수의 피처를 구비한 타겟 패턴을 확인하는 단계; 상기 타겟 패턴에 기초하여 수평 마스크를 생성하는 단계; 상기 타겟 패턴에 기초하여 수직 마스크를 형성하는 단계; 상기 타겟 패턴내의 복수의 피처들의 수직 에지들 중 하나 이상이 상기 수평 마스크내의 실드로 대체되고, 상기 타겟 패턴내의 복수의 피처들의 수평 에지들 중 하나 이상이 상기 수직 마스크내의 실드로 대체되는, 실딩 단계를 수행하는 단계로서, 상기 실드는 상기 타겟 패턴내의 대응하는 피처의 폭보다 더 큰 폭을 가지는 상기 실딩 단계를 수수행하는 단계; 서브-분해능 어시스트 피처들이 상기 수평 마스크내의 복수의 피처들의 수평 에지들 중 하나 이상에 평행하게 배치되고, 상기 수직 마스크내의 복수의피처들의 수직 에지들 중 하나 이상에 평행하게 배치되는, 어시스트 피처 배치 단계를 수행하는 단계; 및 상기 수평 마스크내의 복수의 피처들의 수평 에지들 중 하나 이상이 조정되어, 그 결과로 형성된 피처가 상기 타겟 패턴을 정확히 복사하도록 하며, 상기 수직 마스크내의 복수의 피처들의 수직 에지들 중 하나 이상이 조정되어, 결과적인 피처가 상기 타겟 패턴을 정확히 복사하도록 하는, 피처 바이어싱 단계를 수행하는 단계를 포함한다.
본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서의 본 발명에 따른 장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 여러 가능한 응용례를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시패널, 박막자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용되는 "레티클", "웨이퍼" 또는, "다이"와 같은 용어가 각각 "마스크", "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 이해할 수 있다.
본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚ 인)자외선 및 EUV(극자외선, 예를 들어 파장이 5 내지 20㎚ 범위인)를 포함한 모든 형태의 전자기방사선을 포괄하여 사용된다.
여기서 사용되는 패터닝수단이라는 용어는 기판의 타겟부에 생성되어야 할 패턴에 대응하는, 패터닝된 단면을 입사하는 방사선빔에 부여하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로 폭넓게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 "광 밸브(light valve)"라는 용어로도 사용될 수 있다. 통상적인 마스크(투과 또는 반사; 바이너리, 위상시프팅, 하이브리드 등등) 이외에도, 그러한 패터닝수단의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.
a) 프로그램가능한 거울배열. 이러한 장치의 예로는, 점탄성제어 층(viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본원리는, (예를 들어) 반사면의 어드레스된 영역(addressed area)에서는 입사광을 회절광으로 반사하는 한편, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광을 비회절광으로 반사하는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 반사된 빔 중에서 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로 빔은 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 요구되는 매트릭스 어스레싱은 적절한 전자수단을 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 거울배열에 관한 더 많은 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,296,891호 및 US 5,523,193호로부터 얻을 수 있다.
b) 프로그래밍 가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다.
본 발명의 방법은 종래 기술을 너머 중요한 장점들을 제공한다. 가장 중요한 것은, 복잡한 핸드-크래프트된(hand-crafted) 규칙-기반 분해 플로우를 사용하는 대신에, 본 발명의 방법은 타겟디자인으로부터 수평 및 수직 마스크를 생성하기 위해 단순화된 모델-기반 과정을 허용한다.
또한, 본 발명의 방법은 공정 플로우를 단순화할 분만 아니라, 공지된 기술과 연계된 여러가지 심각한 문제들을 해결하는 데 도움을 준다. 예를 들어, 본 발명과 비교하면, 도 2에 예시된 기존의 규칙-기반 방법은 프린트될 각각의 그리고 모든 종류의 피처에 대한 전용적인 규칙(dedicated rule)의 생성을 요구한다. 따라서, 임의의 실제 디자인을 위해, 생성되어야만 하는 규칙들의 세트가 엄청나게 많다. 이와 대조적으로, 본 발명의 방법을 사용하면, 많은 규칙을 세울 필요가 없다. 도 13에 예시된 표에는 본 발명의 방법과 기존의 규칙-기반 방법간의 약간의 차이점이 기록되어 있다.
또한, 본 발명의 모델-기반 접근법은, 조그(jogs), S-턴(turns) 및 U-턴과 같은 다루기 힘든 구조체들을 보다 효과적으로 핸들링하는 실딩 처리도 제공한다. 또한, 본 발명의 방법은 이중 쌍극 리소그래피(DDL) 양립가능(compatible) 마스크 레이아웃의 메모리 마스크 패턴 및 복잡한 로직을 동시에 변환할 수 있다.
당업자라면, 보다 상세히 서술되는 본 발명의 예시적인 실시예들로부터 본 발명의 또 다른 장점을 이해할 수 있을 것이다.
이하, 상세한 설명과 첨부한 도면을 참조하면, 본 발명 그 자체, 또는 본 발명과 함께 또 다른 목적 및 장점을 보다 쉽게 이해할 수 있다.
하기에 보다 상세히 서술되는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예는 쌍극 조명에 사용되는 수평 및 수직 마스크를 생성하는 방법 및 장치를 제공한다. 상세하게는, 본 발명의 방법은 타겟디자인으로부터 수평 및 수직 마스크를 생성하는 모델-기반 레이아웃-변형 방법에 관한 것이다.
도 3은 본 발명의 모델-기반 레이아웃-변형 방법을 예시하는 예시적인 플로우차트이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 모델-기반 접근법은 기본적으로 3개의 기본 처리단계를 수반한다.
도 3을 참조로, 모델-기반 접근법의 제1단계(단계 32)는 수평 마스크를 정의하도록 모델-기반 OPC를 활용하여 타겟패턴내의 수직 에지들에 실딩을 적용하고, 수직마스크를 정의하도록 타겟패턴내의 수평 에지들에 실딩을 적용한다. 다시 말해, 수평 마스크와 수직 마스크 둘 모두에 대한 출발점은 타겟디자인이다. 타겟디자인데이터는 GDSII 데이터 포맷(19), 또는 여하한의 적절한 포맷에서 이용가능하게 만들어질 수 있음을 유의한다. 그 후, 수평 마스크에서, 타겟디자인내의 수직 에지들은 거기에 적용된 실딩을 가지고, 수직 마스크에서, 타겟디자인내의 수평 에지들은 거기에 적용된 실딩을 가진다. 하기에 더욱 설명되는 바와 같이, 적용되는 실딩의 양은 OPC 모델을 활용하여(예를 들어, 에어리얼 이미지 또는 경험적 모델에 기초하여) 결정된다. 또한, OPC 모델은 타겟패턴에 적용되는 실딩량을 결정하기 위해서 이론적인 모델에 기초할 수도 있음을 유의한다. 하기에 더욱 설명되는 바와 같이, 모든 수평 및 수직 에지들이 거기에 적용된 실딩을 가지는 것은 아니며, 적용된 실딩량이 변할 수도 있음을 유의한다.
본 발명에 따르면, 묘화시스템의 묘화 성능을 정의하는 함수로서 표현된 OPC 모델(즉, 묘화 툴, 묘화 조건, 레지스트, 레지스트 프로세싱 등)이 생성된다. 시스템 의사 세기 함수(SPIF)로 명명되는 상기 함수가 생성되면, 프린트된 이미지가 타겟 패턴과 매칭되도록 묘화될 타겟 패턴을 (소정의 에러 마진 이내에서) 자동으로 조정/수정(revise)하는데 이용될 수 있다. 다시 말해, 소정 타겟을 복사하기 위하여 수평 및 수직 마스크들에 적용되는 필요한 실딩을 자동으로 정의하는데 이용되는 것이 바로 SPIF 함수이다.
상술된 SPIF 함수들의 생성은, 예를 들어 본 명세서에서 참고문헌으로 채택되고 있는 미국특허출원번호 제10/266,922호에 개시되어 있다. 프로세스의 간략한 설명이 제공된다. 제1단계는 주어진 묘화시스템의 프린트 성능을 정의하는 한 세트의 성능 파라미터를 결정하는 것이다. 다음, 일 실시예에서, 실제 이미지들이 다수 형태의 피처들(예를 들어, 조밀하게 이격된(densely-spaced) 피처들, 반쯤 격리된(semi-isolated) 피처들, 완전히 격리된(isolated) 피처들, 라인-엔드(line-ends), 엘보우(elbows) 등)에 대해 예측된 이미지들과 비교되어, 프린트된 이미지(즉, 실제 이미지)가 예측된 이미지로부터 얼마나 벗어나 있는지를 판정하도록 한다. 그런 다음, 프린트 프로세스를 정의하는 성능 파라미터들이 조정되어, 예측된 이미지가 웨이퍼상에 프린트된 실제 이미지와 매칭되도록 한다. 이 때, 관련된 성능 파라미터들을 갖는 SPIF 함수는 주어진 묘화 프로세스의 묘화 성능을 정확히 나타낸다. SPIF의 예는 아래와 같다:
여기서,
α i 는 교정되고 최적화되는 가중 계수(weighting coefficient)이고;
M(x,y)는 마스크 전달함수이며;
Ψ i (x,y)는 광학묘화시스템을 나타내도록 선택된 기초 함수들(예를 들어, 이론적인 광학시스템의 고유(Eigen) 함수들)의 세트이고;
x,y는 웨이퍼 패턴의 위치이며;
*는 콘볼루션(convolution) 연산자이다.
주어진 디자인 패턴이 어떻게 프린트될 것인지를 예측하기 위하여 상기 SPIF를 이용하면, 레티클 디자인을 최적화하여 소정("타겟") 패턴을 프린트하는 것이 가능하다. 이러한 형태의 최적화 프로세스에 있어서는, 예컨대 레벤버그-마쿼르트 (Levenberg-Marquardt)와 같은 확고한 최적화 방법을 사용할 수 있다. 즉, 묘화된 기판내의 타겟 패턴을 얻기 위하여, 타겟 패턴내의 피처들이 레티클내에서 어떻게 수정되어야 하는지를 정의하는데 SPIF가 이용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 모델-기반 OPC 방법에 이용되는 SPIF를 생성하는 앞선 프로세스를 도시하는 예시적인 플로우차트를 보여준다. 제1단계인 단계 601에서, 묘화 프로세스를 나타내는 초기 SPIF 함수가 정의된다. 다음 단계인 단계 602에서, 기판상에 묘화된 실제 테스트 패턴의 SEM 이미지가 취해진다. 주어진 실시예에서, 테스트 패턴들은, 수직 쌍극 및 수평 쌍극을 이용하는 조명 후에 결과적인 패턴을 정확히 반사시키기 위하여, 이중 쌍극 묘화를 이용하여 묘화된다. 단계 609에서, 상기 SPIF 함수는 초기에 테스트 패턴들을 이용하여 평가되어 예측된 패턴을 생성한다. 다음으로, 단계 603에서, SPIF 함수를 이용하여 얻은 예측된 이미지는 실제 프린트된 테스트 패턴과 비교되어, 두 결과값간의 차이를 판정한다. 단계(단계 605)에서, 상기 차이가 소정의 에러 기준치 미만이면, SPIF 함수는 허용가능하고, 프린트 성능을 정의하는데 사용된다(단계 606). 하지만, 상기 차이가 소정의 에러 기준치 미만이 아니면, SPIF 함수의 변수들이 변경되고(단계 607), 수정된 SPIF 함수에 기초한 신규 예측된 패턴이 계산된다(단계 609). 그런 다음, 신규 예측된 패턴은 상술된 것과 동일한 방식으로 실제 프린트된 테스트 패턴들과 비교된다. 이러한 프로세스는, SPIF 함수가 소정의 에러 기준치 이내에 있는 실제 프린트된 패턴과 매칭되는 예측된 패턴을 생성할 때까지 계속된다. 바람직한 실시예에서, 프린트된 테스트 패턴의 2차원 윤곽선(contour)은 SEM을 이용하여 취해진다.
상술된 바와 같이, 일단 SPIF 함수가 생성되면, 수직 및 수평 마스크내의 수평 및 수직 피처의 에지에 각각 적용되는 실딩(shielding)의 양을 결정하는데 이용될 수 있다. 다시 말해, 상기 SPIF 함수는, 타겟 패턴이 묘화된 기판내에 정확히 복사되도록 하기 위하여 필요한 실딩의 양 뿐만 아니라, 주어진 피처 에지에 실딩이 적용될 필요가 있는지의 여부를 자동으로 판정하는데 이용된다.
도 4a 및 도 4b는 단계 32와 관련된 프로세스를 예시한다. 도 4a는 SPIF 함수로 정의된 바와 같이 실딩이 적용된 후의 수평 마스크를 예시한다. 도시된 바와 같이, (실선 41로 나타낸) 타겟 패턴내의 수직 에지들은 그것에 적용된 실딩(43)을 가진다. 표시된 바와 같이, 상기 실딩(43)은, 타겟 패턴의 수평 에지들을 묘화할 때, 타겟 패턴의 수직 에지들을 보호하는데 필요하다. 이와 유사하게, 도 4b는 실딩이 적용된 후의 수직 마스크를 예시한다. 도시된 바와 같이, (실선 41로 나타낸) 타겟 패턴내의 수평 에지들은 그것에 적용된 실딩(45)을 가진다. 다시, 상기 실딩(45)은, 타겟 패턴의 수직 에지들을 묘화할 때, 타겟 패턴의 수평 에지들을 보호하는데 필요하다. 표시된 바와 같이, 각각의 마스크내의 수평 에지 또는 수직 에지 모두는 그것에 적용된 실딩을 가지지 않는 것이 가능하다. 실딩은 OPC 모델(즉,SPIF 함수)에 의하여 필요하다고 여겨지는 경우에만 적용된다.
따라서, 본 방법에 따르면, SPIF 함수에 대응하는 교정된(calibrated) 모델은, 수평 및 수직 마스크 모두의 타겟 디자인에 적용되는 모든 실딩 에지 처리(shielding edge treatment)를 정의한다. 단계 32의 출력은 상기 모델에 의하여 적용되는 바와 같이 최적 실딩을 구비한 수평 및 수직 마스크들이다. 상술된 종래의 방법에 비해, 본 명세서에 개시된 모델 기반 방법을 실시하면, 원래의 디자인을 수평 및 수직 피처들로 분리하는 단계(어려운 태스크(task)일 수 있음)를 수행할 필요가 없다. 실제 디자인에서 부닥칠 수 있는 가능한 피처들 각각을 처리하기 위한 특정 규칙들을 생성하는 것도 필요없다. 표시된 바와 같이, 단계 32에서, 실딩은 SPIF 함수에 따라 에지 방위(즉, 수직 에지들은 수평 마스크에 실딩되고, 수평 에지들은 수직 마스크에 실딩됨)에 기초하여 적용된다.
프로세스에서 다음 단계인 단계 34는 수평 및 수직 마스크에 대하여 서브-분해능 스캐너 바아 또는 어시스트 피처의 적용을 수반한다. 단계 34의 결과가 도 4c 및 도 4d에 예시되어 있다. 보다 자세하게는, 수평 마스크를 예시하는 도 4c를 참조하면, 스캐터 바아(47)들은 단지 묘화될 수평 에지들에만 인접하여 배치된다. 이와 유사하게, 수평 마스크를 예시하는 도 4d를 참조하면, 스캐터 바아(47)들은 단지 묘화될 수직 에지들에만 인접하여 배치된다. OPC를 제공하기 위한 이러한 서브-분해능 스캐터 바아 및 어시스트 피처의 사용은 당업자에게는 잘 알려져 있고, 예를 들어 본 명세서에서 참고문헌으로 채택하고 있는 미국특허출원 제5,821,014호에 기재되어 있다. 이에 따라, 스캐터 바아에 대한 추가적인 설명은 생략한다.
프로세스에서 제3단계이자 최종단계인 단계 36은 수평 및 수직 마스크 모두에 대한 크리티컬한 높은 변조 방위(critical high modulation orientation)를 따라 미세 바이어싱(fine biasing)을 적용하는 단계를 수반한다. 보다 자세하게는, 미세 바이어싱(49)은 수평 마스크내의 수평 에지들을 따라 적용되고, 수직 마스크내의 수직 에지들을 따라 적용된다. 도 4e는 묘화될 수평 에지들의 미세 바이어싱의 적용 후에 결과적인 수평 마스크의 예시를 도시하고, 도 4f는 묘화될 수직 에지들의 미세 바이어싱의 적용 후에 결과적인 수직 마스크의 예시를 도시한다. 미세 바이어싱은, OPC의 추가 레벨을 제공하기 위하여 모델에 기초하여 자동으로 수행되는 점에 유의한다. 도 4e 및 도 4f를 참조하면, 주어진 수평 및 수직 마스크에서 묘화될 에지들은 도 4c 및 도 4d에 예시된 대응하는 수평 및 수직 마스크에 각각 예시된 직선(straight) 에지들로부터 수정된다는 것을 알 수 있다. 예로서, 상기 모델은, 예컨대 모든 에지들을 정확히 정의하기 위하여 네거티브 세리프(negative serif) 영역에서의 인-컷 양(in-cut amount)(즉, 디픈(deepen) 양)을 자동으로 정의하는 단계 또는 CD 제어에 제공하도록 피처 에지들의 조정을 제공할 수 있다. 일단 미세 바이어싱 단계가 수행되면, 수평 및 수직 마스크의 프로세스가 완료되고, 마스크들은 웨이퍼를 묘화하는데 이용될 수 있다.
도 5a는 도 4e 및 도 4f에 예시된 풀 모델-기반 생성 마스크 레이아웃(full model-based generated mask layouts)을 이용하여 이중 노광에 의한 계산/예측된 풀 레지스트 윤곽선(full resist contour)을 예시하고, 도 5b는 대응하는 3D 프로파일을 예시한다.
상술된 바와 같이, 본 발명과 연계되어 이용되는 모델 기반 OPC는, 예를 들어 에어리얼 이미지나 경험적인(empirical) 모델 또는 대안적으로 이론적인 모델에 기초하여 결정된다. 이중-쌍극(double-dipole) 리소그래피 기술에 요구되는 실딩을 제공하기 위한 모델 기반 OPC 적용에 있어서의 보다 상세한 예시가 후술된다. 도 7a 및 도 7b는 "T" 형상 피처인 예시적인 타겟 패턴을 예시한다. 도 7a는 (Y-쌍극을 이용하여 묘화될) 수평 마스크를 예시하고, 도 7b는 (X-쌍극을 이용하여 묘화될) 수직 마스크를 예시한다. 초기에는, 수평 마스크 및 수직 마스크 모두가 타겟 마스크와 동일하다. 그 후, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 타겟 패턴이 허용치 이내로 정확히 복사되도록, 모델 OPC 규칙에 의하여 실딩이 조정된다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 상기 프로세스를 예시하기 위하여, 세기 분포가 조사(examine)될 수 있는 컷라인(cut line; 71, 72)이 정의된다. 제1컷라인(71)은 수직 피처를 가로질러, 제2컷라인(72)은 수평 피처를 가로질러 취해진다. 컷라인(71)에서의 예시적인 세기 분포가 도 8a에 예시되고, 컷라인(72)에서의 예시적인 세기 분포가 도 8b에 예시된다. 컷라인들의 위치 및 세기 분포들은 단지 예시임을 유의한다. 또한, 도 8a, 8b, 10a, 10b, 12a, 12b에 예시된 세기 분포들은 단지 예시를 목적으로 한 것이며, 실제 세기 분포들을 나타내거나 그와 대응한다고 의도된 것은 아니다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 쌍극 X를 구비한 조명에 따른 세기 분포는 DX로, 쌍극 Y를 구비한 조명에 따른 세기 분포는 DY로 표시되었다. 도 8a의 세기 분포와 도 8b의 세기 분포간의 차이는 DX 또는 DY 조명에 따르는 세기 분포의 모양이다. 임계값은 레지스트가 현상(develop)되는 세기를 제공한다. 주어진 예시에 도시된 바와 같이, 두 노광의 합은 두 컷라인에 대한 임계값 위에 있다. 따라서, 이러한 상황에서, 만일 마스크들이 원래 타겟 패턴에 대응한다면, 피처가 전혀 프린트되지 않을 것이다. 보다 낮은 세기 분포를 위하여, 타겟 피처의 에지들은 모델 OPC 규칙에 의하여 정의된 실딩 요건들에 따라 바깥쪽으로 바이어싱(즉, 실딩)된다. 본 발명에 따르면, 단지 수평 마스크의 수직 에지들과 수직 마스크의 수평 에지들만이 바깥쪽으로 바이어싱(즉, 실딩)된다. 이 단계는 프로세스의 실딩 단계에 대응한다. 그 결과, 에어리얼 이미지로의 "잘못된(wrong)" 노광이 줄어든다. 도 9a 및 도 9b는 각각 그 수직 에지 실드를 구비한 수평 마스크 및 그 수평 에지 실드를 구비한 수직 마스크를 예시한다. 도 10a 및 도 10b를 참조하면, 실딩 적용 후에, 두 노광의 합은 소정의 위치에서 임계 세기 아래로 떨어져 피처들의 인쇄를 허용하게 된다.
또한, 도 7a, 7b, 9a, 9b, 11a, 11b에서, 실딩은 피처의 각각의 에지에 균일하게 적용되는 것으로 예시됨을 유의한다. 이러한 균일 적용은 하나의 가능성이지만, 개별적인 세그먼트(segment)로 처리되는 각각의 주어진 에지에 있어서, 세그먼트 기초(segment basis)에 의하여 세그먼트에 적용된(또는 적용되지 않은) 실딩을 가질 수도 있다. 예를 들어, 주어진 피처 에지는 예컨대 길이가 20 ~ 500nm 범위에 있는 개별적인 세그먼트들로 분리될 수 있는데, 각각의 세그먼트는 개별적인 에지로 고려되고 처리된다.
도 11a 및 도 11b는 미세 피처 바이어싱을 제공하기 위하여 수평 및 수직 마스크의 또 다른 수정예를 예시한다. 세기가 임계값 아래로 떨어진 위치 간격은 컷라인에서의 선폭이다. 실딩 단계가 수행된 후, 선폭은 통상적으로 목표 선폭과 같지 않다. 미세 피처 바이어싱 단계는 이들 오프셋을 보정하는데 이용된다. 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 수평 마스크내의 피처들의 수평 에지들과 수직 마스크내의 피처들의 수직 에지들은, 예측된 라인의 선폭이 주어진 위치에서 목표 라인의 선폭과 동일하게 되도록 조정된다. 도 12a 및 도 12b는 미세 피처 바이어싱 단계를 수행함에 따른, 컷라인에서의 세기 분포들을 예시한다.
상술된 방법의 변형예 또한 가능하다는 것을 유의한다. 예를 들어, 실딩 구조체들의 모델-기반 배치는 단지 이중 쌍극 리소그래피에 제한되지 않는다. 다중 노광 리소그래피는, 쿼사(quasar), 환형, 6중극(hexapole) 및 소프트 쌍극(즉, 쌍극 + 중앙 스폿)과 같은 다양한 일루미네이터들을 사용할 수 있다. 실딩은 종종 다중 노광 리소그래피의 요건이다. 따라서, 본 발명의 모델-기반 실딩 기술은 또한 실딩을 요구하는 다중 노광 기술의 모든 변형예에 이용될 수도 있다.
또한, 본 발명의 프로세스의 순서는 도 3에 예시된 특정 순서에 제한되지 않는다. 예를 들어, 실딩의 적용(단계 32)에 앞서 SBs의 적용(단계 34)이 수행되는 것도 가능하다.
또한, 본 발명의 방법은, 상기 방법을 수행하고, 본 발명의 프로세스에 의해 생성된 수평 및 수직 마스크들을 나타내는 파일을 형성하는데 어느 정도 역할을 담당하는, 상술된 바와 같은 CAD(컴퓨터지원설계) 프로그램내에 통합될 수 있음을 유의한다.
본 발명은 또한 종래 기술에 비해 현저한 장점들을 제공한다. 가장 중요한 것으로는, 정교한 핸드-크래프트 규칙-기반 분해 플로우(complicated hand-crafted rule-based decomposition flow)를 이용하는 대신에, 본 발명의 방법은 타겟 디자인으로부터 수평 및 수직 마스크들을 생성하기 위한 단순화된 모델-기반 프로시져를 허용한다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 방법은 프로세싱 플로우를 단순화할 뿐만 아니라, 공지 기술과 관련된 커다란 몇 가지 문제들을 제거하는데 도움을 준다. 예를 들어, 본 발명에 비해, 도 2에 예시된 기존의 규칙-기반 방법은 프린트될 각각의 피처 또는 모든 종류의 피처에 대하여 전용 규칙(dedicated rule)을 만들 필요가 있다. 따라서, 어떠한 실제 디자인에 있어서, 만들어져야만 하는 규칙 세트가 엄청나게 커진다. 이와는 대조적으로, 본 발명에 따르면, 규칙 라이브러리를 만들 필요가 없다. 도 13에 예시된 표는 본 발명의 방법과 공지된 규칙-기반 방법간의 몇 가지 차이점을 보여준다.
또한, 본 발명의 모델-기반 접근법은, 조그(jogs), S-턴(turns) 및 U-턴과 같은 상이한 구조체들을 보다 효과적으로 핸들링하는 실딩 처리도 제공한다. 또한, 본 발명의 방법은 이중 쌍극 리소그래피(DDL) 양립가능 마스크 레이아웃의 메모리 마스크 패턴 및 복잡한 로직을 동시에 변환할 수 있다.
도 14는 본 발명의 도움을 받아 디자인된 마스크들을 이용하는데 적합한 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 상기 장치는,
- 방사선의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(Ex, IL)(상기 방사선시스템은 방사원(LA)도 포함한다);
- 마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크홀더가 마련된, 아이템 PL 에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);
- 기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판홀더가 마련된, 아이템 PL 에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WT);
- 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들면, 1이상의 다이를 포함)에 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화하는 투영시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 굴절형, 카톱트릭 또는 카타디옵트릭 광학 시스템)을 포함하여 이루어진다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 (투과마스크를 구비한) 투과형이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (반사마스크를 구비한) 반사형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 마스크 사용의 대안으로서 또 다른 종류의 패터닝수단을 채택할 수도 있다. 예로는, 프로그램가능한 거울배열 또는 LCD 매트릭스를 포함한다.
방사원(LA)(예를 들어, 수은 램프, 엑시머 레이저 또는 플라즈마 방전원)은 방사선의 빔을 생성한다. 상기 빔은 곧바로 조명시스템(일루미네이터)(IL)에 들어 가거나, 예를 들어 빔 익스팬더(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 같은그 밖의 다른 다양한 구성요소들을 포함하고 있다. 이러한 방식으로, 마스크(MA)에 도달하는 빔(PB)은 그 단면에 소정의 균일성과 세기 분포를 갖게 된다.
도 14와 관련하여, 상기 방사원(LA)은 리소그패피 투영장치의 하우징내에 놓이지만(흔히 예를 들어, 방사원(LA)이 수은 램프인 경우에서처럼), 그것이 리소그래피 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 F2레이징에 기초한) 엑시머 레이저인 때의 경우이다. 본 발명과 청구 범위는 이들 시나리오를 모두 포함하고 있다.
이후, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀있는 마스크(MA)를 거친다. 마스크(MA)를 지난 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)위에 상기 빔(PB)을 포커싱한다. 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)의 기계적인 회수 후에, 즉 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 14에 명확히 도시되지는 않았지만, 장행정모듈(long-stroke module)(개략 위치설정) 및 단행정모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스텝-앤드-스캔툴과는 대조적으로) 웨이퍼스테퍼의 경우에는, 마스크테이블(MT)은 단지 단행정 엑추에이터에 연결되거나 또는 고정될 수도 있다.
상술한 툴은 2가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.
- 스텝 모드에서, 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 시프트되어 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 속도V=Mv로, 동일한 방향 또는 그 반대 방향으로 동시에 이동하는 데, 이 때M은 렌즈(PL)의 배율(통상M=1/4 또는 1/5)이다. 이러한 방식으로, 분해능을 떨어뜨리지 않고도 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.
지금까지 본 발명의 특정 실시예들을 기재하였지만, 본 발명은 그 기술적 사상이나 본질적인 특성들에서 벗어나지 않으면서 다른 형태로 구현될 수 있음을 유의해야 한다. 예를 들어, 본 발명의 방법은 상술된 극 각도 및 시그마 세팅(sigma settings)에 제한되는 것이 아니라, 모든 극 각도 및 시그마 세팅이 이용될 수 있으며, 여기서는 단지 예시적인 실시예로 도시되어 있다. 따라서, 본 실시예들은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 본 발명의 범위는 청구항들 뿐만 아니라 청구항의 균등론 범위내의 모든 변형들에 의해서도 포괄적으로 정해질 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래 기술에 대한 레이아웃 변형 공정을 단순하게 하고 보다 직접적인 디자인 설계를 허용하는 쌍극 조명을 수행하여 수평 및 수직 마스크를 생성하는 방법이 제공된다.

Claims (24)

  1. 다중-노광 리소그래피 묘화 공정에 사용하는 상보형(complementary) 마스크를 형성하는 방법에 있어서,
    수평 에지 및 수직 에지들을 포함하는 복수의 피처를 구비한 타겟 패턴을 확인(identifying)하는 단계,
    상기 타겟 패턴에 기초하여 수평 마스크를 형성하는 단계,
    상기 타겟 패턴에 기초하여 수직 마스크를 형성하는 단계, 및
    상기 타겟 패턴내의 복수의 피처들의 상기 수직 에지들 중 하나 이상이 상기 수평 마스크내의 실드(shield)로 대체되고 상기 타겟 패턴내의 복수의 피처들의 상기 수평 에지들 중 하나 이상이 상기 수직 마스크내의 실드로 대체되는 실딩 단계를 수행하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 실드의 폭은 상기 타겟 패턴내의 대응하는 피처의 폭보다 더 큰 것을 특징으로 하는 상보형 마스크 형성방법.
  2. 제1항에 있어서,
    서브-분해능 어시스트 피처들이 상기 수평 마스크내의 복수의 피처들의 상기 수평 에지들 중 하나 이상에 평행하게 배치되고 상기 수직 마스크내의 복수의 피처들의 상기 수직 에지들 중 하나 이상에 평행하게 배치되는 어시스트 피처 배치 단계를 수행하는 단계, 및
    상기 수평 마스크내의 복수의 피처들의 상기 수평 에지들 중 하나 이상이 조정되어 결과적인 피처가 상기 타겟 패턴을 정확히 복사(reproduce)하도록 하고, 상기 수직 마스크내의 복수의 피처들의 상기 수직 에지들 중 하나 이상이 조정되어 결과적인 피처가 상기 타겟 패턴을 정확히 복사하도록 하는, 피처 바이어싱 단계를 수행하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상보형 마스크 형성방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실딩 단계에 앞서, 상기 수평 마스크 및 상기 수직 마스크가 상기 타겟 패턴에 동일(identical)하게 되는 것을 특징으로 하는 상보형 마스크 형성방법.
  4. 제1항에 있어서,
    시스템 의사-세기 함수(pseudo-intensity function)를 정의하는 단계를 더 포함하되, 상기 시스템 의사-세기 함수는 상기 다중-노광 리소그래피 묘화 공정의 묘화 성능을 근사화하며,
    상기 타겟 디자인을 이용하여 상기 시스템 의사-세기 함수를 평가함으로써 상기 실딩 단계에 적용되는 실딩의 양을 결정하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상보형 마스크 형성방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 시스템 의사-세기 함수는, 상기 다중-노광 리소그래피 묘화 공정의 교정된 모델(calibrated model) 또는 상기 다중-노광 리소그래피 묘화 공정의 이론적인 모델 중의 하나를 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 상보형 마스크 형성방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 어시스트 피처 배치 단계는 상기 실딩 단계에 앞서 수행되는 것을 특징으로 하는 상보형 마스크 형성방법.
  7. 다중-노광 리소그래피 묘화 공정에 사용하는 상보형 마스크 패턴들을 형성하는 장치에 있어서,
    수평 및 수직 에지들을 포함하는 복수의 피처들을 구비한 타겟 패턴을 확인하는 수단,
    상기 타겟 패턴에 기초하여 수평 마스크를 형성하는 수단,
    상기 타겟 패턴에 기초하여 수직 마스크를 형성하는 수단, 및
    상기 타겟 패턴내의 복수의 피처들의 상기 수직 에지들 중 하나 이상이 상기 수평 마스크내의 실드로 대체되고 상기 타겟 패턴내의 복수의 피처들의 상기 수평 에지들 중 하나 이상이 상기 수직 마스크내의 실드로 대체되는 실딩을 수행하는 수단을 포함하여 이루어지고, 상기 실드의 폭은 상기 타겟 패턴내의 대응하는 피처의 폭보다 더 큰 것을 특징으로 하는 상보형 마스크 패턴 형성 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    서브-분해능 어시스트 피처들이, 상기 수평 마스크내의 복수의 피처들의 상기 수평 에지들 중 하나 이상에 평행하게 배치되고 상기 수직 마스크내의 복수의 피처들의 상기 수직 에지들 중 하나 이상에 평행하게 배치되는 어시스트 피처 배치를 수행하는 수단, 및
    상기 수평 마스크내의 복수의 피처들의 상기 수평 에지들 중 하나 이상이 조정되어 결과적인 피처가 상기 타겟 패턴을 정확히 복사하도록 하며, 상기 수직 마스크내의 복수의 피처들의 상기 수직 에지들 중 하나 이상이 조정되어 결과적인 피처가 상기 타겟 패턴을 정확히 복사하도록 하는, 피처 바이어싱을 수행하는 수단을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상보형 마스크 패턴 형성 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 실딩에 앞서, 상기 수평 마스크 및 상기 수직 마스크가 상기 타겟 패턴에 동일(identical)하게 되는 것을 특징으로 하는 상보형 마스크 패턴 형성 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    시스템 의사-세기 함수(pseudo-intensity function)를 정의하는 수단을 더 포함하되, 상기 시스템 의사-세기 함수는 상기 다중-노광 리소그래피 묘화 공정의 묘화 성능을 근사화하며,
    상기 타겟 디자인을 이용하여 상기 시스템 의사-세기 함수를 평가함으로써상기 실딩에 적용되는 실딩의 양을 결정하는 수단을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상보형 마스크 패턴 형성 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 시스템 의사-세기 함수는, 상기 다중-노광 리소그래피 묘화 공정의 교정된 모델 또는 상기 다중-노광 리소그래피 묘화 공정의 이론적인 모델 중의 하나를 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 상보형 마스크 패턴 형성 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 어시스트 피처 배치는 상기 실딩에 앞서 수행되는 것을 특징으로 하는 상보형 마스크 패턴 형성 장치.
  13. 쌍극 조명을 이용하여 기판상에 패턴을 프린트하는 방법에 있어서,
    상기 패턴은 수평 및 수직 에지들을 포함하는 복수의 피처들을 구비하며,
    상기 방법은,
    상기 타겟 패턴에 기초하여 수평 마스크를 형성하는 단계,
    상기 타겟 패턴에 기초하여 수직 마스크를 형성하는 단계, 및
    상기 타겟 패턴내의 복수의 피처들의 상기 수직 에지들 중 하나 이상이 상기 수평 마스크내의 실드(shield)로 대체되고 상기 타겟 패턴내의 복수의 피처들의 상기 수평 에지들 중 하나 이상이 상기 수직 마스크내의 실드로 대체되는 실딩 단계를 수행하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 실드의 폭은 상기 타겟 패턴내의 대응하는 피처의 폭보다 더 큰 것을 특징으로 하는 패턴프린트방법.
  14. 제13항에 있어서,
    서브-분해능 어시스트 피처들이 상기 수평 마스크내의 복수의 피처들의 상기 수평 에지들 중 하나 이상에 평행하게 배치되고 상기 수직 마스크내의 복수의 피처들의 상기 수직 에지들 중 하나 이상에 평행하게 배치되는 어시스트 피처 배치 단계를 수행하는 단계, 및
    상기 수평 마스크내의 복수의 피처들의 상기 수평 에지들 중 하나 이상이 조정되어 결과적인 피처가 상기 타겟 패턴을 정확히 복사하도록 하며, 상기 수직 마스크내의 복수의 피처들의 상기 수직 에지들 중 하나 이상이 조정되어 결과적인 피처가 상기 타겟 패턴을 정확히 복사하도록 하는, 피처 바이어싱 단계를 수행하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 패턴프린트방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 실딩 단계에 앞서, 상기 수평 마스크 및 상기 수직 마스크가 상기 패턴에 동일하게 되는 것을 특징으로 하는 패턴프린트방법.
  16. 제13항에 있어서,
    시스템 의사-세기 함수를 정의하는 단계를 더 포함하되, 상기 시스템 의사-세기 함수는 상기 다중-노광 리소그래피 묘화 공정의 묘화 성능을 근사화하며,
    상기 타겟 디자인을 이용하여 상기 시스템 의사-세기 함수를 평가함으로써 상기 실딩 단계에 적용되는 실딩의 양을 결정하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 패턴프린트방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 시스템 의사-세기 함수는, 상기 다중-노광 리소그래피 묘화 공정의 교정된 모델 또는 상기 다중-노광 리소그래피 묘화 공정의 이론적인 모델 중의 하나를 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 패턴프린트방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 어시스트 피처 배치 단계는 상기 실딩 단계에 앞서 수행되는 것을 특징으로 하는 패턴프린트방법.
  19. 다중-노광 리소그래피 묘화 공정에 사용하는 상보형 마스크들에 대응하는 파일들을 생성하도록 컴퓨터에 명령하는 기록매체 상에 기록된 수단으로서 상기 컴퓨터에 의하여 판독가능한 상기 기록매체를 포함하는 상기 컴퓨터를 제어하기 위한 컴퓨터프로그램물에 있어서,
    상기 파일들을 생성하는 단계는,
    수평 및 수직 에지들을 포함하는 복수의 피처들을 구비한 타겟 패턴을 확인하는 단계,
    상기 타겟 패턴에 기초하여 수평 마스크를 형성하는 단계,
    상기 타겟 패턴에 기초하여 수직 마스크를 형성하는 단계, 및
    상기 타겟 패턴내의 복수의 피처들의 상기 수직 에지들 중 하나 이상이 상기 수평 마스크내의 실드로 대체되고 상기 타겟 패턴내의 복수의 피처들의 상기 수평 에지들 중 하나 이상이 상기 수직 마스크내의 실드로 대체되는 실딩 단계를 수행하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 실드의 폭은 상기 타겟 패턴내의 대응하는 피처의 폭보다 더 큰 것을 특징으로 하는 컴퓨터프로그램물.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 파일들을 생성하는 단계는,
    서브-분해능 어시스트 피처들이 상기 수평 마스크내의 복수의 피처들의 상기 수평 에지들 중 하나 이상에 평행하게 배치되고 상기 수직 마스크내의 복수의 피처들의 상기 수직 에지들 중 하나 이상에 평행하게 배치되는 어시스트 피처 배치 단계를 수행하는 단계, 및
    상기 수평 마스크내의 복수의 피처들의 상기 수평 에지들 중 하나 이상이 조정되어 결과적인 피처가 상기 타겟 패턴을 정확히 복사하도록 하며, 상기 수직 마스크내의 복수의 피처들의 상기 수직 에지들 중 하나 이상이 조정되어 결과적인 피처가 상기 타겟 패턴을 정확히 복사하도록 하는, 피처 바이어싱 단계를 수행하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컴퓨터프로그램물.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 실딩 단계에 앞서, 상기 수평 마스크 및 상기 수직 마스크가 상기 타겟 패턴에 동일하게 되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터프로그램물.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 파일들을 생성하는 단계는,
    시스템 의사-세기 함수를 정의하는 단계를 더 포함하되, 상기 시스템 의사-세기 함수는 상기 다중-노광 리소그래피 묘화 공정의 묘화 성능을 근사화하며,
    상기 타겟 디자인을 이용하여 상기 시스템 의사-세기 함수를 평가함으로써 상기 실딩 단계에 적용되는 실딩의 양을 결정하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컴퓨터프로그램물.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 시스템 의사-세기 함수는, 상기 다중-노광 리소그래피 묘화 공정의 교정된 모델 또는 상기 다중-노광 리소그래피 묘화 공정의 이론적인 모델 중의 하나를 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터프로그램물.
  24. 디바이스 제조방법에 있어서,
    (a) 적어도 부분적으로 방사선감응재의 층으로 덮힌 기판을 제공하는 단계;
    (b) 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
    (c) 패터닝수단을 사용하여 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
    (d) 방사선감응재 층의 타겟부상으로 방사선의 패터닝된 빔을 투영시키는 단계를 포함하여 이루어지고,
    상기 단계 (c) 및 (d)는 제1패턴을 가지고 제1시간에, 그리고 나서 제2패턴을 가지고 제2시간에 수행되며, 상기 제1 및 제2패턴은 제1항에 따른 방법을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
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