KR20140108169A - 기판 결함들의 영향을 최소화하는 이중 마스크 포토리소그래피 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 포토리소그래피 그리고 특히 극자외선에 있어서의 포토리소그래피에 관한 것이다.
결함들을 가질 수도 있는 제 1 마스크 블랭크 (BM1) 가 생성되고, 이 마스크 블랭크의 결함들 (F) 의 위치들의 개별적인 매핑이 검사 머신을 이용하여 확립되며, 각각의 결함에 대해, 배제 영역 (ZE) 은 이러한 결함 주위에서 정의되는 포토리소그래피 방법이 제안된다. 그 후에, 2개의 상보 마스크들이 생성되고, 하나는 배제 영역들에서를 제외하고는 제 1 마스크 블랭크 및 원하는 설계 패턴을 가지며, 이 배제 영역들은 흑색이고, 다른 하나는 제 2 마스크 블랭크 및 배제 영역들에서의 원하는 설계 패턴 부분들을 가지며, 제 2 마스크의 나머지 모두는 흑색이다. 포토리소그래피에 의해 프로세싱될 표면의 노광은 2개의 상보 마스크들을 이용하여 2개의 연속적인 단계들에서 행해진다.
결함들을 가질 수도 있는 제 1 마스크 블랭크 (BM1) 가 생성되고, 이 마스크 블랭크의 결함들 (F) 의 위치들의 개별적인 매핑이 검사 머신을 이용하여 확립되며, 각각의 결함에 대해, 배제 영역 (ZE) 은 이러한 결함 주위에서 정의되는 포토리소그래피 방법이 제안된다. 그 후에, 2개의 상보 마스크들이 생성되고, 하나는 배제 영역들에서를 제외하고는 제 1 마스크 블랭크 및 원하는 설계 패턴을 가지며, 이 배제 영역들은 흑색이고, 다른 하나는 제 2 마스크 블랭크 및 배제 영역들에서의 원하는 설계 패턴 부분들을 가지며, 제 2 마스크의 나머지 모두는 흑색이다. 포토리소그래피에 의해 프로세싱될 표면의 노광은 2개의 상보 마스크들을 이용하여 2개의 연속적인 단계들에서 행해진다.
Description
본 발명은 포토리소그래피 마스크들의 제조에 관한 것이다. EUV (extreme ultraviolet) 에 있어서의 포토리소그래피가 보다 특히 관련된다. 간주된 파장들은 20 나노미터 미만이며, 통상적으로 13.5 nm 또는 6.8 nm 이다. 이러한 파장들의 이용은 DUV (deep ultraviolet) 또는 가시광에 있어서의 포토리소그래피에 의해 생성될 수 있는 것보다 더 작은 치수들로 패턴들이 생성되도록 의도된 것이지만, 본 발명은 임의의 파장에 적용한다.
EUV 마스크들의 특정한 특징은, EUV 마스크들이 반사 모드에서 이용되고 투과 모드에서 이용되지 않는다는 점이다. 이들은 유용한 EUV 파장, 즉, 이 마스크에 의한 포토리소그래피 동작들에 이용될 파장에서 반사한다. 또한, 이진 EUV 마스크들은 유용한 EUV 파장에서 흡수하는 영역 (zone) 들의 패턴에 관련된다. 위상 오프셋을 가진 EUV 마스크들은 위상-쉬프트 영역들의 패턴에 관련된다. 설명을 간략하게 하기 위해, 이하에서는, 본 발명이 위상 오프셋을 가진 마스크들에도 또한 적용하지만, 마스크들은 이진 마스크들인 것으로 간주된다.
이용시, 마스크는 EUV 광에 의해 조사되고, 광이 흡수되지만 반사될 수 없는 흡수 영역들에서를 제외하고는 이러한 방사를 반사한다. EUV 조사는 정확히 결정된 파장을 가지며 이러한 패턴에 의해 공간적으로 변조되고, 미러들을 갖는 포커싱 옵틱 (focusing optic) 에 의해 노광될 표면 상에 투영된다. 노광될 표면은 평평한 기판 상에 퇴적된 EUV-감응 수지의 층이다. 이러한 층은 EUV 방사에 대한 수지의 노광 이후에, 에칭되거나 또는 처리될 (예를 들어, 주입될) 층들을 커버한다. 수지의 후속하는 화학적 현상은, 에칭되거나 주입될 층들이 특정 영역들을 보호하고 다른 영역들을 노출시키는 수지 패턴으로 커버되는 구조물을 남긴다.
투영 옵틱은 이미지를 감소시키고, 마스크에서 에칭된 것보다 더 작은 패턴들이 수지에서 정의될 수 있게 한다. 감소 비율은 일반적으로 4 이다. 마스크는 일반적으로, 전자 빔 기입 방법으로 제조된다.
통상적으로, 이진 마스크 타입의 반사 모드 마스크는 반사형 구조물로 커버되는 낮은 팽창 계수를 갖는 평평한 기판으로 이루어지고; 이 반사형 구조물은 대개는 브래그 (Bragg) 미러, 즉 상이한 굴절률들의 다수의 투명한 층들을 갖는 구조물이다. 이러한 층들의 두께는, EUV 빔의 굴절률들, 파장, 및 입사각의 함수로서 연산되어, 부분적으로 반사하는 상이한 계면들이 서로 동위상인 광파들을 반사시킨다. 미러는 원하는 마스킹 패턴에 따라 에칭된 흡수층에 의해 커버되어, 마스크가 반사 영역들 (흡수제로 커버되지 않은 미러) 과 흡수 영역들 (흡수제로 커버된 미러) 을 포함하게 된다. 일 예로서, 13.5 nm 의 파장 및 6 도의 입사각에 대해, 두께가 41.5 옹스트롬인 40개 정도의 실리콘 층들은 두께가 28 옹스트롬인 40개 정도의 몰리브덴 층들과 교번하여 이용될 것이다 (1 옹스트롬 = 0.1 nm). 흡수 영역들은 미러 상에 퇴적된 (그 중에서도) 크롬으로 형성될 수 있으며; 예를 들어, 미러 상에 위치된 600 옹스트롬의 크롬 층은 오직 1% 의 입사 광만을 반사한다.
전체 표면 상에서 다층 미러 및 균일한 (따라서 아직 에칭되지 않은) 흡수층을 포함하는 기판은 "마스크 블랭크 (mask blank)" 라고 지칭된다. 마스크 블랭크는 EUV 포토리소그래피 마스크를 형성하기 위해 원하는 패턴에 따라 에칭된다. EUV 포토리소그래피에 의해 생성될 마스킹 패턴들의 사이즈가 작은 것은, 마스크 블랭크의 결함들이 포토리소그래피에 의해 생성된 구조물에 대해 손상을 입히는 결함들을 발생시킬 수 있다는 것을 의미한다. 마스크에서 치수가 수십 나노미터인 작은 결함들은, 사용불가능한 구조물들에 이르게 할 수 있는 바람직하지 않은 패턴들로 바뀔 수 있다.
마스크 블랭크의 결함들은 마스크 블랭크의 표면 상에서의 결함들로부터, 또는 심지어 블래그 미러의 다수의 층들의 형성 동안 도입된 결함들로부터 유래할 수 있거나, 또는 마지막으로 하부의 기판 자체의 스크래치들, 홀들 및 보스 (boss) 들과 같은 표면 결함들로부터 유래할 수 있으며, 그 결함들은 다층 구조물에서 전파되거나 미러 결함들과 유사하다. 이러한 결함들은 진폭 결함들 (흡수되어서는 안되거나 그 역도 성립해야 하는 흡수 영역들) 또는 광위상 결함들 (포토리소그래피 광이 마스크의 층들을 관통할 경우 원하지 않는 위상 쉬프트를 도입하여 반사 계수들을 국부적으로 손상시킴) 이다.
크기의 정도를 제공하기 위해 하나의 목표는 ㎠ 당 0.01 의 결함보다 작은 60 nm 이상의 사이즈를 갖는 다수의 결함들을 갖는 마스크를 생성하는 것이다. 그러나, 기존의 기술들을 이용할 때, 이는 아직 불가능하다.
다음과 같이 결함들을 보정하는 것은 이미 제안되었다: 구조물 (예를 들어, 다수의 마이크로전자 회로들을 포함하는 반도체 웨이퍼) 을 생성하는데 필요한 일련의 마스크들을 제조하는데 이용되는 각각의 마스크 블랭크의 결함들의 개별적인 매핑이 생성된다. 그 구조물에서 생성될 에칭 또는 주입들의 상이한 레벨들에 대응하는 다수의 마스크들이 요구된다. 일련의 마스크 블랭크들의 결함들은 마켓-표준의 장비를 이용하여 검출되며, 각각의 마스크 블랭크에서의 결함들의 위치 및 사이즈가 기록된다.
소프트웨어는, 마스크들에 작은 X 또는 Y 축 오프셋들 또는 작은 회전들을 제공하여 마스크 블랭크들의 임의의 결함들이 구조물의 설계들의 외측으로 (적어도 이러한 설계들의 최대 임계 영역들 외측으로) 이동되게 함으로써, 생성될 회로의 상이한 레벨들의 주입 또는 "레이아웃" 다이어그램들에 기초하여, 상이한 마스크들에 대해 어떤 마스크 블랭크들이 이용가능한지를 결정한다.
마스크 당 다수의 결함들이 높게 남아있는 경우, 이 방법에 의해 이들 결함들 모두가 흡수 영역에 위치되도록 하는 솔루션을 찾는 것은 어려운데, 이는 마스크의 평면에서의 X, Y 이동시 2개의 자유도, 및 이 평면에서의 회전시 하나의 자유도만이 단지 존재할 때, 마스크의 상이한 결함들 모두를 비-임계 위치들에 위치시킬 수 있는 가능성이 낮기 때문이다.
이들 결함들의 결과를 더 양호하게 회피하기 위해, 본 발명은 포토리소그래피 방법을 제안하고, 이 포토리소그래피 방법은, 원하는 설계 패턴에 따라 노광될 표면 상의 주어진 포토리소그래피 동작에 대해: 결함들을 가질 수도 있는 제 1 마스크 블랭크 (mask blank) 가 생성되고, 제 1 마스크 블랭크의 결함들의 위치들의 개별적인 매핑이 검사 머신을 이용하여 확립되는, 단계; 각각의 결함에 대해, 결함 주위에 배제 영역이 정의되고, 원하는 설계 패턴에 의존하여 그리고 설계 룰들에 따라, 제 1 마스크 블랭크 상에 제 1 마스크 설계가 생성되고, 제 1 마스크 설계는 배제 영역들에서를 제외하고는 원하는 설계 패턴을 포함하고, 이 배제 영역들은 흑색인, 단계; 제 2 마스크 블랭크 상에 또는 제 1 마스크 블랭크 상에 제 2 마스크 설계가 생성되고, 제 2 마스크 설계는, 배제 영역들과 연관된 영역들에서, 원하는 설계 패턴의 부분들을 포함하는 상보적 설계 패턴 (complementary design pattern) 을 포함하고, 제 2 마스크 설계의 나머지는 흑색인, 단계; 마지막으로, 노광될 표면 상에, 제 1 마스크 설계에서 형성된 배제 영역들 및 제 2 마스크 설계에서 형성된 연관된 영역들을 중첩시킴으로써, 노광될 표면 상에서, 제 1 마스크 설계에 의해 포토리소그래피 스텝이 수행되고, 제 2 마스크 설계에 의해 포토리소그래피 스텝이 수행되는, 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그 결과, 각각의 포토리소그래피 동작에 대해 하나의 마스크를 이용하는 것 대신에, 2개의 상보 마스크들이 (이들이 설계 패턴들에 대해 너무 크지 않은 동일한 마스크 블랭크 상에 있든지 또는 더 큰 설계 패턴들에 대해 2개의 상이한 마스크 블랭크들 상에 있든지 간에) 이용되고, 처리될 표면이 2번 연속적으로 노광된다: 우선 마스크들 중 하나 (또는 마스크 설계들 중 하나) 에 의해 노광된 후에 다른 하나에 의해 노광된다. 마스크들 또는 마스크 설계들은, 노광에서 어떠한 누락도 존재하지 않는다는 것을 보장할 수 있게 하는 매우 작은 오버랩만으로 또는 오버랩 없이, 하나가 다른 하나에 의해 노광되지 않는 표면의 부분을 노광하는 만큼 상보적이다. 마스크들 중 하나 (또는 마스크 설계들 중 하나) 는, 이 마스크에 내재하는 결함들, 즉, 이 제 1 마스크를 형성하는데 이용된 마스크 블랭크의 결함들을 기초로 정의된 배제 영역들에서를 제외하고는 어디에서나, 원하는 패턴에 따라 노광을 보장하고; 다른 마스크 (또는 다른 마스크 설계) 는 제 1 마스크 블랭크의 결함들에 의해 정의된 배제 영역들에서만, 원하는 패턴에 따라 노광을 보장한다.
바람직하게는, 2개의 마스크 블랭크들이 존재하는 경우, 제 2 마스크 블랭크의 결함들의 매핑이 또한 수행되고, 제 2 마스크 블랭크의 결함들이 제 1 마스크 블랭크의 배제 영역 내에 위치되지 않는다는 것을 보장하기 위해 체크가 수행된다.
표면의 프로세싱이 N개의 포토리소그래피 동작들을 필요로 하는 경우, N개의 동작들 각각에 대해 동일한 것을 행할 수 있다, 즉, 2N개의 상보 마스크들을 생성할 수 있고, 여기서 이들 중 N 만이 통상적으로 이용된다.
2개의 영역들 간의 구획이 마스크 설계 프로세싱 소프트웨어에 의해 실행된다. 이 소프트웨어가 원하는 설계 패턴을 설명하는 파일을 포함하고; 제 1 마스크 블랭크의 결함들 각각의 위치가 이 소프트웨어에 도입되고; 이 소프트웨어가 각각의 결함 주위의 배제 영역들을 연산하여 제 1 마스크 (또는 단일 마스크 블랭크만이 이용되는 경우에는 제 1 마스크 설계) 에 대응하는 제 1 설계 파일, 및 제 2 마스크 (또는 제 2 마스크 설계) 에 대응하는 제 2 설계 파일을 확립하고; 2개의 상보 파일들의 확립은, 관찰된 결함의 사이즈에 의존하는 가변 사이즈의 배제 영역의 확립과 같은 설계 룰들을 고려하고; 또는 그렇지 않으면 생성될 실제 설계에 링크된 설계 룰들에 기초하고; 예를 들어, 트랜지스터의 게이트 또는 채널, 또는 소스 또는 드레인과 같은 액티브 영역을 가로지르는 구획이 형성되지 않도록 하는 것을 요구한다.
본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 제공된 상세한 설명을 읽을 때 명백해질 것이다:
- 도 1 은 흡수 영역들의 패턴을 포함하는 이진 EUV 마스크 구조물을 나타낸 것이다;
- 도 2 는 수직 단면에서의 마스크 블랭크를 도시한 것이다;
- 도 3 은 소수의 결함들을 포함하는 마스크 블랭크의 평면도를 도시한 것이다;
- 도 4 는 마스크 블랭크에서 관찰된 결함들 각각의 주위의 배제 영역들의 플롯 (plot) 을 도시한 것이다;
- 도 5 는 처리될 표면 상의 포토리소그래피 동작에 대해 재생성되는 마스크 설계를 상징적으로 나타낸 것이다;
- 도 6 은 도 3 의 마스크 블랭크로부터 생성된 제 1 마스크를 나타낸 것으로, 배제 영역들은 흑색이어서 처리될 표면의 노광에 관여하지 않고, 마스크의 나머지는 생성될 마스크 설계를 포함한다;
- 도 7 은 동일한 포토리소그래피 동작에서 사용될 제 2 마스크, 즉, 오직 배제 영역들만이 설계 패턴을 포함하는 마스크를 나타낸 것으로, 마스크의 나머지는 흑색이어서 처리될 표면의 노광에 관여하지 않는다;
- 도 8 은 제 1 마스크 설계 및 그 제 1 마스크 설계에 상보적인 제 2 마스크 설계가 형성된 단지 하나의 마스크 블랭크를 갖는 방법의 일 구현을 나타낸 것이다.
- 도 1 은 흡수 영역들의 패턴을 포함하는 이진 EUV 마스크 구조물을 나타낸 것이다;
- 도 2 는 수직 단면에서의 마스크 블랭크를 도시한 것이다;
- 도 3 은 소수의 결함들을 포함하는 마스크 블랭크의 평면도를 도시한 것이다;
- 도 4 는 마스크 블랭크에서 관찰된 결함들 각각의 주위의 배제 영역들의 플롯 (plot) 을 도시한 것이다;
- 도 5 는 처리될 표면 상의 포토리소그래피 동작에 대해 재생성되는 마스크 설계를 상징적으로 나타낸 것이다;
- 도 6 은 도 3 의 마스크 블랭크로부터 생성된 제 1 마스크를 나타낸 것으로, 배제 영역들은 흑색이어서 처리될 표면의 노광에 관여하지 않고, 마스크의 나머지는 생성될 마스크 설계를 포함한다;
- 도 7 은 동일한 포토리소그래피 동작에서 사용될 제 2 마스크, 즉, 오직 배제 영역들만이 설계 패턴을 포함하는 마스크를 나타낸 것으로, 마스크의 나머지는 흑색이어서 처리될 표면의 노광에 관여하지 않는다;
- 도 8 은 제 1 마스크 설계 및 그 제 1 마스크 설계에 상보적인 제 2 마스크 설계가 형성된 단지 하나의 마스크 블랭크를 갖는 방법의 일 구현을 나타낸 것이다.
도 1 은 반사 모드 극자외선 포토리소그래피 이진 마스크의 일반적인 구조물을 리뷰한 것이다.
마스크는 낮은 열팽창 계수를 갖는 기판 (10) 을 포함한다. 이 기판은, 마스크가 이용될 EUV 파장에서 그리고 EUV 광이 조사할 입사각 (일반적으로, 대략 6°) 으로 블래그 미러를 형성하는 얇은 층들의 스택 (20) 으로 균일하게 커버된다. 스택은 대개는 실리콘 및 몰리브덴 층들을 교번한다. 실리콘 층들의 두께와 몰리브덴 층들의 두께는 실리콘과 몰리브덴의 개별 굴절률들을 고려하여 선택되어, 2개의 층들 사이의 각각의 계면에 의해 반사된 광의 보강 간섭을 확립한다. 스택은 입사 EUV 광에 대해 높은 반사 계수를 갖는 미러처럼 거동한다. 교번 층들은 봉지층 (encapsulation layer; 22) 에 의해 보호될 수 있다.
스택 (20) 은, EUV 광을 흡수하고 원하는 포토리소그래피 패턴을 정의하도록 국부적으로 에칭되는 층 (30) 으로 커버된다. 흡수층은 크롬으로 이루어질 수 있다. 실리콘 산화물로 이루어질 수 있는 버퍼 층 (32) 은 스택 (20) 과 흡수층 (30) 사이에 제공될 수 있다. 버퍼 층은 특히, 블래그 미러의 표면을 손상시키는 일 없이 원하는 패턴이 층 (30) 에서 에칭될 수 있게 하는 에칭 정지 층으로서 기능한다.
동작시, 마스크는 일반적으로 반사 모드에서 동작하는 광학 시스템에 의해 포커싱된 극자외선 광을 특히 13.5 nm 의 파장으로 수신한다. 미러의 노광된 영역 (zone) 들은 포토리소그래피를 경험할 층을 포함하는 평평한 구조물 상에 광을 투영하는 투영 옵틱 (projection optic) 으로 광을 반사시킨다. 흡수층에 의해 커버된 미러 영역들은 어떠한 광도 반사하지 않는다. 투영 옵틱은 일반적으로 4 의 비율로 감소된 이미지를 투영한다.
포토리소그래피 패턴의 에칭 이전에, 기판 (10), 미러 (20), 버퍼 층 (32) 및 균일하게 퇴적된 흡수층으로 이루어진 어셈블리는 마스크 블랭크 (mask blank) 라고 지칭된다. 마스크 블랭크는 도 2 에 나타나 있다. 마스크 블랭크의 표면이 결함들을 포함한다면, 이러한 결함들은 최종 마스크의 품질에 지장을 준다. 결함들은 표면 상에 있을 수 있다 (예를 들어, 균일 층 (30) 에서의 홀). 스택 (20) 내에서 또는 스택 (20) 밑에서, 또는 기판의 표면 상에서 깊이의 결함들은 위상 결함들로 바뀌고, 또한 마스크의 품질에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 결함들은 일단 마스크가 생성되었다면 복구할 수 없거나, 복구하기 어렵다.
현재, 폭이 60 나노미터보다 큰 결함들은 금지된다는 것과 마스크는 ㎠ 당 0.01 보다 큰 이러한 치수의 결함들의 레벨을 가져서는 안된다는 것으로 간주된다.
완전한 구조물을 생성하기 위해, 예를 들어, 집적된 마이크로전자 회로는 개별 패턴들에 따라 에칭된 반도체, 도전 또는 절연 층들을 포함하고, 개별 주입 패턴들에 따라 도핑된 반도체 영역들을 포함하며, N개의 마스크들의 세트 (N>1) 가 요구된다. N개의 마스크들 각각에 의해 구조물 상에 투영된 패턴들은 연속하는 포토리소그래피 스텝들에서 매우 정확히 중첩되어 최종 구조물을 구성하도록 한다. 마스크들의 세트는, 예를 들어, 임계 레벨들에 대해 8개 내지 15개의 마스크들을 포함할 수 있고; 본질적으로는 경제적인 이유들로, 예를 들어, DUV (deep ultraviolet) 리소그래피에 의해 다른 레벨들이 생성될 것이다.
결함이 있는 마스크들의 생성을 회피하기 위해, 마스크 블랭크들의 표면은 일반적으로 그들이 에칭되기 전에 검사되며, 너무 많은 결함들을 갖는 마스크 블랭크들은 제거된다.
본 발명에 따르면, 이러한 검사가 여전히 수행되지만, 결함들을 갖는 마스크 블랭크들은 제거되지 않는다. 마스크 블랭크의 결함들의 매핑이 수행된다, 즉, 주어진 값 (예를 들어, 더 큰 안전에 더 작은 값이 이용될 수 있음에도 불구하고, 30 나노미터) 보다 큰 치수를 갖는 결함들 각각의 정확한 위치를 정확히 결정하기 위해 검사 머신이 이용된다. 결함들의 위치는 마스크 블랭크 기준에 대해, 예를 들어, 직사각형 마스크의 에지들에 대해 또는 마스크 상에 형성된 기준 마스크에 대해 가로 좌표로 그리고 세로 좌표로 식별된다.
도 3 은 소수의 결함들 (F) 을 갖는 마스크 블랭크 (BM1) 의 평면도를 나타낸 것이며; 기준 프레임에서의 이들 결함들의 위치들은 정확히 나타나고, 노광될 감광면 상에서 포토리소그래피 동작으로 생성되는 설계의 디스크립션 엘리먼트들 (description elements) 을 또한 포함하는 설계 연산 소프트웨어에 도입된다.
종래 기술에서, 이 소프트웨어는 포토리소그래피 동작에서 이용되는 단일의 마스크 설계를 생성한다. 마스크의 설계는 감광면 상에서 형성되는 완전한 설계이다. 여기서는, 다양한 기술적 이유로, 생성될 설계와 이 설계를 형성하는데 이용되는 마스크의 설계 사이에 차이가 있을 수 있다는 것이 특정되어야 한다. 이들 이유들 중에서도, 마스크의 설계에 광 근접 보정 패턴들 (OPC 패턴들) 을 도입시킬 필요가 있다. OPC 패턴들은 설계의 플롯 (plot) 들의 경계들, 코너들 등에서의 에지 영향들로 인한 노광 결함들을 보상하기 위해 의도된 마스크 설계 변경들이라는 것이 상기된다. 다음의 설명들을 간략하게 하기 위해, 여기서는 마스크의 설계 (DE) 가 생성될 설계와 전체적으로 동일하다는 것으로 간주된다. 이러한 마스크 설계는 마스크 블랭크로부터 마스크를 생성하는데 이용되는 컴퓨터 파일에 포함되고; 이 파일은, 예를 들어, 전자 빔 기입 머신을 제어한다.
본 발명에서, 관찰된 결함 (F) 각각에 대해, 결함 모두를 포괄하기에 충분한 치수의 배제 영역 (ZE) 이 기준 프레임에서 정의된다.
도 4 는 결함들을 갖는 마스크 블랭크 (BM1) 를 나타낸 것으로, 결함들 각각은 각각의 배제 영역 (ZE) 에 의해 둘러싸인다. 설계의 가독성을 위해, 배제 영역들은 실제로 이들이 갖고 있는 것보다 훨씬 더 큰 치수들로 나타낸다. 실제로, 결함들은 매우 작고 (최대 수백 나노미터) 배제 영역들은 수 마이크로미터의 측면들을 갖는 정사각형들 또는 직사각형들일 수 있다.
이들 배제 영역들은 배제 영역들을 고려하여 2개의 상보 파일 (complementary file) 들을 생성하기 위해 마스크 설계의 파일을 프로세싱하는데 이용될 것이다.
이들 상보 파일들은, 2개의 개별 마스크 블랭크들 상에서 또는, 나중에 나타내는 바와 같이, 마스크 블랭크가 생성될 설계의 적어도 2개의 완전한 패턴들을 포함할 정도로 충분히 클 때에는 동일한 마스크 블랭크 상에서, 생성될 수 있는 2개의 상보 마스크 설계들을 생성하는데 이용될 것이다.
우선 2개의 마스크 블랭크들 모두가 2개의 상보 마스크 설계들을 생성하는데 이용된다고 가정된다.
도 5 는 실리콘 웨이퍼의 감광면 상에 생성되는 마스크 설계 패턴 (DE) 을 상징적으로 나타낸 것이다. 이 마스크 설계 패턴은 이 설계, 또는 더 구체적으로는 초기 파일에 포함된 이 설계의 디스크립터들이다.
이 파일로부터 그리고 마스크 블랭크 (BM1) 의 결함들의 좌표들로부터, 설계 연산 소프트웨어는 2개의 상보 마스크 설계들 (M1 및 M2) 을 생성한다. 제 1 마스크 설계 (M1) 는 마스크 블랭크 (BM1) 상에서 이루어진다. 제 2 마스크 설계는 또 다른 마스크 블랭크 (BM2) 상에서 이루어진다. 바람직하게는, 제 2 마스크 블랭크가 제 1 마스크 블랭크와 동일한 위치들에 결함들을 갖고 있지 않은지를 체크하도록 제 2 마스크의 검사가 수행된다. 제 1 마스크 블랭크와 동일한 위치들에서 결함들이 존재할 가능성이 낮기 때문에 제 2 마스크 블랭크를 체크하지 않는 것으로 간주할 필요가 있을 수 있지만, 그럼에도 불구하고 이러한 체크를 행하여 2개의 마스크 블랭크들에서의 동일한 위치들에 위치된 결함들이 발견된 경우에는 또 다른 마스크 블랭크를 제 2 마스크 블랭크로서 선택하는 것이 더 양호하다.
마스크들 (M1 및 M2) 을 설명하는 2개의 파일들은, 설계 룰들, 그리고 특히 각각의 결함 주위의 배제 영역들의 경계들을 플롯할 수 있게 하는 룰들을 고려함으로써 확립된다.
제 1 파일은, 배제 영역들 (ZE) 에 위치된 엘리먼트들이 제거된 원하는 설계 패턴 (DE) 인 메인 마스크 설계 (M1) 를 포함하고; 이 설계는, 원하는 패턴이지만 흑색 영역들로 대체된 누락 부분들을 갖는 설계 (DEp) 가 되고; "흑색 영역" 은 처리될 표면의 노광에 관여하지 않는 영역인 것으로 이해되어야 하며; 이진 마스크에서, 이들은 마스크의 흡수 영역들이다.
제 2 파일은, 설계에서 치수들과 위치가 배제 영역들 (ZE) 과 동일한 영역들 (ZEa) 에서를 제외하고는, 본질적으로 흑색 영역인 마스크 설계 (M2) 를 포함하고; 이들 영역들은 배제 영역들과 연관된 영역들인 ZEa 라고 지칭된다. 제 2 파일은 설계 (DE) 의 누락 부분들 (DEz) 로 이루어진 마스크 설계 (M2) 를 나타내고, 이들 누락 부분들은 연관된 영역들 (ZEa) 에 위치되며; 이 파일의 나머지 모두는 흑색이다.
제 1 파일로부터 그리고 제 1 마스크 블랭크 (BM1) 로부터 생성된 마스크 (M1) 는 도 6 에 나타나 있고; 이 마스크는 메인 설계 (DEp) 를 포함하지만, 흑색의 배제 영역들 (ZE) 에서는 어떠한 설계도 포함하지 않는다. 제 2 파일로부터 그리고 제 2 마스크 블랭크 (BM2) 로부터 생성된 마스크 (M2) 는 도 7 에 나타나 있고; 이 마스크는 배제 영역들에만 분포된 상보적 설계 (DEz) 를 포함하며; 나머지 모두는 흑색이다.
설계 (DE) 를 형성하기 위해 처리될 표면을 노광하도록 의도된 포토리소그래피 동작 동안, 이 표면은 처리될 표면을 마스크들 각각과 정렬하기 위해 동일한 기준 프레임을 사용하도록 주의함으로써 상보 마스크 블랭크들 (M1 및 M2) 과 함께 연속적으로 노광된다 (이 순서는 중요하지 않다). 마스크 (M1) 에 속하는 배제 영역들, 및 마스크 (M2) 에 속하는, 배제 영역들과 연관된 영역들은, 2개의 마스크들에서의 동일한 위치들에 위치되고; 이들의 투영들은 노광될 표면 상에 중첩된다.
이러한 정렬을 용이하게 하기 위해 2개의 마스크들 (M1 및 M2) 을 동일한 지지체에 단단히 부착시키는 것이 유리할 수도 있다. 이중 마스크 (M1+M2) 를 수용할 수 있는 매거진을 보유하는 노광 머신이 이용될 수 있다.
이러한 정렬 머신이 처리될 2개의 실리콘 웨이퍼들을 동시에 수용하기 위한 이중 플레이트를 포함하는 경우, 예를 들어, 다음과 같이 진행할 수 있다: 제 1 웨이퍼가 마스크 (M1) 에 의해 노광되는 동안 제 2 웨이퍼는 미리 정렬된다. 제 2 웨이퍼는 그 후에 마스크 (M1) 에 의해 노광된다. 그 후에, 마스크 (M2) 가 위치되어, 웨이퍼 (M1) 가 우선 노광되고 그에 후속하여 웨이퍼 (M2) 가 노광된다. 일련의 동작들이 그 후에 2개의 웨이퍼들의 새로운 세트로 재시작된다.
설계 (DE) 의 구획이 2개의 구별된 파일들 (DEp 및 DEz) 을 갖기 때문에, 설계 룰들의 몇몇 타입들이 이용될 수 있다:
- 고정된 치수, 예를 들어, 2 마이크로미터 × 2 마이크로미터를 갖는 배제 영역들의 이용; 이 치수는 특히 결함 매핑 머신의 정확성, 즉, 통상적으로 대략 +/- 1 마이크로미터인 정확성에 의존한다;
- 또는 결함의 치수들이 더 큰 경우에는 더 큰 배제 영역들의 이용 그리고 더 작은 결함들에 대해서는 더 작은 배제 영역들의 이용;
- 서로 가까운 2개의 결함들에 대한 단일 영역의 이용;
- 생성될 실제 설계 (DE) 를 고려한 설계 룰들의 이용; 이 경우, 최소의 가능한 설계 라인들을 가로지르는 배제 영역 경계들, 하나의 라인을 통해서 보다는 2개의 설계 라인들 사이를 지나가는 경계들, 특정 패턴들을 가로지르지만 다른 것들을 가로지르지 않는 경계들 등이 추구되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 트랜지스터 게이트 또는 소스 또는 드레인의 설계를 가로지르지 못하게 하지만 도전 연결의 설계가 절단되게 할 수 있다.
배제 영역들은 임의의 형태를 가질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 설계 파일 (DE) 로부터 설계 파일들 (DEp 및 DEz) 을 연산하기 위한 프로그램을 간략하게 하기 위해 (설계의 라인들의 주된 방향들에 따라) 정사각형, 직사각형, 또는 더 일반적으로는 다각형인 배제 영역들을 이용하는 것이 바람직할 수도 있다.
위상 오프셋을 가진 마스크들 또는 이전 마스크들의 경우, 흑색 영역들은 마스크의 흡수 영역들에 대응한다.
마스크의 설계가 광 근접 보정 패턴들 (OPC 패턴들) 을 포함하는 경우, 설계가 2개의 단계들에서 노광된다는 것과 경계들의 위치에서의 노광이 영향을 받는다는 사실을 고려하기 위해 2개의 마스크 설계들 상의 이들 패턴들을 배제 영역들의 경계들의 위치에 맞추는 것이 바람직할 수도 있다. 2단계 노광을 제공한다는 사실은 어느 것도 존재해서는 안되는 라인 엔드 (line end) 들을 생성하여, 부가적인 에지가 배제 영역들의 경계의 위치에 영향을 미치고; 이 위치에서의 설계를 변경하여 설계의 나머지에 대해 행해질 때 이 영향을 보상하도록 이것을 고려할 수 있다. 이러한 변경은 배제 영역들의 경계들의 부근에서 그리고 연관된 영역들의 경계들 부근에서 이루어질 수 있다.
도 6 및 도 7 의 경우, 생성될 설계 패턴 (DE) 은 마스크의 거의 모든 표면을 차지하는 것으로 간주된다. 그러나, 마스크의 사이즈가 생성될 설계 패턴 (DE) 의 2개의 인스턴스들을 포함하기에 충분한 경우, 2개의 상보 마스크 설계들 (M1 및 M2) 은 단일 마스크 블랭크 (BM1) 상에 나란히 놓여질 수 있다.
이 경우가 도 8 에 나타나 있다. 마스크 블랭크 (BM1) 는, 상보적이고 상대 위치들이 그에 대해 완전하게 정의된 후에 2개의 포토리소그래피 스텝들 동안 이들 설계들의 투영들을 중첩시킬 수 있는 2개의 마스크 설계들 (M1 및 M2) 을 포함하고; 제 1 설계 (M1) 의 배제 영역들 (ZE) 은 제 2 설계 (M2) 의 연관된 영역들과 동일한 상대 위치들에 위치되며; 포토리소그래피 투영 동안, 이 제 1 설계의 배제 영역들은 그 후에 마스크 (M1) 의 누락 설계 패턴들을 포함하는 제 2 설계의 연관된 영역들 (ZEa) 상에 정확히 중첩된다.
바람직하게는, 마스크 블랭크 (BM1) 가 연관된 영역들 (ZEa) 에 결함들을 포함하지 않는지를 체크하는 것이 필수적이지만, 통계학상으로, 이것은 불가능하다.
마스크 블랭크 (BM1) 로부터 형성된 단일 마스크 (M1+M2) 에 의한 포토리소그래피에서, 제 1 마스크 설계 (M1) 에 대해 개별적 이용이 이루어져서 설계 (DEp) 를 노광될 표면 상에 투영하고, 제 2 마스크 설계 (M2) 에 대해서는, 배제 영역들 (ZE) 과 연관된 영역들 (ZEa) 을 표면 상에 정확히 중첩시킴으로써 상보적 설계 (DEz) 를 투영하도록 포토리소그래피 머신에서 그 위치에 위치하도록 오프셋된다. 단계들의 순서는 중요하지 않다.
훨씬 더 작은 설계 패턴들에 대해, 단일 마스크 블랭크 상에 상보적 설계들 (M1, M2) 의 몇몇 쌍들을 가질 수 있다. 이 쌍들은 (복수의 칩들의 다수의 노광 동안) 서로 동일할 수 있거나 또는 이들이 상이한 포토리소그래피 스텝들에 대응하거나 또는 동시에 노광될 상이한 패턴들에 대응하는 경우 서로 상이할 수 있다.
동일한 마스크 블랭크 상의 2개의 설계들 (M1 및 M2) 의 형성의 이점은, 2개의 마스크들의 연속적인 정렬 또는 2개의 마스크들의 단단한 부착에 의지할 필요 없이, 투영에서 가능한 최대의 정렬 정확성이다.
Claims (10)
- 포토리소그래피 방법으로서,
원하는 설계 패턴 (DE) 에 따라 노광될 표면 상의 주어진 포토리소그래피 동작에 대해:
결함들을 가질 수도 있는 제 1 마스크 블랭크 (mask blank; BM1) 가 생성되고, 상기 제 1 마스크 블랭크의 결함들 (F) 의 위치들의 개별적인 매핑이 검사 머신을 이용하여 확립되는, 단계;
각각의 결함에 대해, 상기 결함 주위에 배제 영역 (ZE) 이 정의되고, 상기 원하는 설계 패턴에 의존하여 그리고 설계 룰들에 따라,
상기 제 1 마스크 블랭크 상에 제 1 마스크 설계 (M1) 가 생성되고, 상기 제 1 마스크 설계는 상기 배제 영역들에서를 제외하고는 상기 원하는 설계 패턴을 포함하고, 상기 배제 영역들은 흑색인, 단계;
제 2 마스크 블랭크 상에 또는 상기 제 1 마스크 블랭크 상에 제 2 마스크 설계 (M2) 가 생성되고, 상기 제 2 마스크 설계는, 상기 배제 영역들과 연관된 영역들에서, 상기 원하는 설계 패턴의 부분들을 포함하는 상보적 설계 패턴 (complementary design pattern) 을 포함하고, 상기 제 2 마스크 설계의 나머지는 흑색인, 단계;
마지막으로, 상기 노광될 표면 상에, 상기 제 1 마스크 설계의 상기 배제 영역들 및 상기 제 2 마스크 설계의 상기 연관된 영역들을 중첩시킴으로써, 상기 노광될 표면 상에서, 상기 제 1 마스크 설계에 의해 포토리소그래피 스텝이 수행되고, 상기 제 2 마스크 설계에 의해 포토리소그래피 스텝이 수행되는, 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 마스크 설계들은 상기 제 1 및 제 2 마스크 블랭크 상에서 각각 형성되고,
상기 제 2 마스크 블랭크의 상기 연관된 영역들은, 상기 제 1 마스크 블랭크에서의 상기 배제 영역들과 동일한 위치들에 있는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 마스크 블랭크의 상기 결함들의 매핑이 또한 확립되고,
상기 제 2 마스크 블랭크의 상기 결함들이 상기 제 1 마스크 블랭크의 배제 영역에 위치되지 않는다는 것을 보장하기 위해 체크가 수행되는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 방법. - 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
2개의 마스크들 (M1 및 M2) 이 동일한 지지체에 단단히 부착되는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 마스크 설계들은 상기 제 1 마스크 블랭크 상에 나란히 놓이고,
상기 마스크 블랭크는, 상기 노광될 표면 상에, 상기 제 1 마스크 설계의 상기 배제 영역들과 상기 제 2 마스크 설계의 상기 연관된 영역들을 중첩시키도록 2개의 포토리소그래피 스텝들 사이에서 횡방향으로 오프셋되는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 마스크 설계들은 제 1 설계 파일로부터 그리고 제 2 설계 파일로부터 각각 생성되고,
상기 2개의 설계 파일들은, 상기 원하는 설계 패턴 (DE) 을 포함하는 동일한 파일로부터 그리고 제 1 마스크 블랭크 상에서 관찰된 각각의 결함들 (F) 의 위치로부터 확립되는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 설계 파일들은, 상기 설계 룰들, 그리고 상기 설계 룰들 중에서도, 관찰된 상기 결함의 사이즈의 함수로서 배제 영역 치수들을 선택하는 룰을 고려함으로써 확립되는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 방법. - 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 설계 파일들은, 생성될 실제 설계들에 링크된 설계 룰들을 고려함으로써 확립되는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 설계 파일들은, 배제 영역의 경계들이 트랜지스터의 소스, 게이트 또는 드레인과 같은 액티브 영역을 가로지르지 않도록 하는 것을 요구하는 룰에 의해 확립되는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 방법. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마스크 설계들은, 상기 배제 영역들 및 연관된 영역들의 경계들 상의 보정 패턴들을 포함하여, 광 근접 보정 패턴들을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 방법.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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