KR100841354B1

KR100841354B1 - 포토리소그래피용 광원, 포토리소그래피 장치 및 포토리소그래피 방법

Info

Publication number: KR100841354B1
Application number: KR1020067020473A
Authority: KR
Inventors: 수실 디 파디야르; 후엔 양; 에버레트 비 리
Original assignee: 인텔 코포레이션
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2008-06-26
Also published as: TWI281100B; US20050225740A1; EP1730598A2; WO2005098537A3; CN1942828A; WO2005098537A2; CN100498542C; TW200600954A; JP2007531327A; KR20060130235A

Abstract

본 명세서에는 포토리소그래피에 사용되는 하이브리드 광원이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 광원은 헤드, 헤드에 연결된 제 1 폴 세트를 포함하며, 제 1 폴 세트는 대략 헤드의 외부 에지에 위치되고, 헤드에 연결된 제 2 폴 세트는 외부 에지와 헤드의 중심 사이에 위치된다. 본 발명에 다른 실시예에 따르면, 폴들은 광원의 특성을 변경시키도록 조정될 수 있다.

Description

포토리소그래피용 광원, 포토리소그래피 장치 및 포토리소그래피 방법{LIGHT SOURCE FOR PHOTOLITHOGRAPHY}

본 발명은 일반적으로 반도체 프로세싱에 관한 것으로, 구체적으로는 포토리소그래피에 사용되는 광원에 관한 것이다.

마이크로프로세서와 같은 집적 회로는, 전형적으로 다수의 반도체 디바이스가 형성된 실리콘 또는 다른 기판을 포함한다. 이 디바이스들은 도핑, 층의 추가 등에 의해 기판의 특정한 영역을 변형함으로써 형성된다. 그 다음 산화물, 금속 등 다양한 층들이 기판의 최상부에 형성되어 디바이스들 사이에서 전기적인 내부 접속을 제공한다. 포토리소그래피로서 알려진 기술을 사용하여 디바이스와 내부 접속을 위한 패턴이 형성될 수 있다. 포토리소그래피는 전형적으로 패터닝될 아이템 상에 포토레지스트 층을 증착시키고, 그것을 부드럽게 하기 위해 패터닝된 마스크를 통해 포토레지스트의 일부분을 광에 노출시키며, 레지스트의 노출된 부분을 제거하는 단계를 포함한다. 제거된 레지스트 아래의 노출된 재료는 노출된 재료를 제거하고 포토레지스트는 남겨두도록 선택된 선택적인 에칭을 사용하여 제거될 수 있다. 노출된 영역이 에칭된 후, 남겨진 포토레지스트는 제거될 수 있다.

디바이스 밀도를 증가시키기 위해 개별적인 피쳐들은 점차 크게 줄어들고, 전반적인 디바이스의 크기가 감소된다. 그 결과, 좁은 피치(pitch)를 허용함으로써 보다 작은 크기의 디바이스를 허용하기 위해 레지스트를 패터닝하는 데에 사용되는 렌즈들이 개선되어야 한다. "피치"는 기판 상의 피쳐들의 중심에서 중심 간의 거리를 의미하며, 전형적으로 나노미터(㎚)로 표현된다. 현재 소형 디바이스들은 140㎚ 피치 범위에 있다. 기판은 기판 상에 형성된 서로 다른 여러 크기의 반도체 디바이스들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 플래쉬 메모리 칩은 140㎚ 피치 범위에서 패터닝된 플래쉬 메모리 셀과, 240-440㎚ 피치 범위에서 패터닝된 제어기를 포함한다.

포토레지스트 층을 패터닝하기 위해, 먼저 광원으로부터의 광이 마스크를 통과하고, 그 다음 렌즈를 통과하여 입사광을 포토레지스트에 포커싱한다. 이상적으로, 이 광은 레지스트 표면으로 직접 포커싱될 것이다. 그러나, 입사 진동, 온도 및 압력의 불균일을 포함하는 다양한 이유들에 의해, 기판은 렌즈를 향하거나 멀어지도록 이동하며, 초점을 기판의 표면으로부터 떨어지도록 이동할 것이다. 디포커스(defocus)는 초점으로부터 기판 표면까지의 거리를 의미한다. 예를 들어, 만약 광원이 기판 표면의 150㎚ 위에서 포커싱된다면, 디포커스는 +150㎚이다. 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)는 반도체 디바이스가 오류 없이 형성될 수 있는 디포커스의 공차 범위이다. 전형적으로, 만약 디포커스가 DOF를 초과하면, 반도체 디바이스는 불완전성 또는 다른 오류의 이미징 때문에 수율 실패를 초래할 것이다.

MEEF(Mask Enhancement Error Factor)는 마스크가 레지스트로 전달되었을 때 마스크에 존재하는 오류가 증폭될 수 있는 양을 의미한다. MEEF 인자는 광원과 레지스트 프로세스에 주로 의존한다. 예를 들어, 광원은 3 MEEF를 가질 수 있다. 이러한 광원을 사용하여, 만약 마스크 상의 피쳐가 1㎚ 만큼 잘못 배치되었다면, 포토레지스트로 전달되었을 때 피쳐는 3㎚만큼 잘못 배치될 것이다. 광원의 MEEF를 감소시키는 것은 포토리소그래피의 정확성을 향상시키고, 그에 따라 수율을 증가시킨다.

도 1은 종래의 크로스-쿼드 광원(cross-quad light source)을 도시한 도면이다. 광원(100)은 몇몇 폴(poles)(104)이 위치된 헤드(102)를 포함한다. 폴(104)은 광을 투사하는 광원(100) 내의 영역이다. 도시된 바와 같이, 폴(104)들은 헤드(102)의 에지에, 대략 서로로부터 등거리에 위치된다. 폴(104)들은 특정 피치 범위에서 최적의 성능을 갖도록 맞추어질 수 있다. 예를 들어, 폴(104)들은 140㎚에서 DOF 공차를 향상시키도록 구성될 수 있다. 크로스-쿼드 광원은 240㎚ 피치에서 4와 5 사이의 MEEF를 갖는다. 또한, 크로스-쿼드 광원은 디포커스에서 피쳐 반전(feature inversion)을 하기 쉽다. 피쳐 반전이 발생하면, 예를 들어 마스크 상에 패터닝된 라인은 포토레지스트에서 공간이 된다.

도 1에 도시된 크로스-쿼드 설계는 최적화된 오직 단일 피치 범위만을 허용한다. 그러나, 많은 예에서 반도체 디바이스는 하나보다 많은 범위에서 형성되는 개별적인 디바이스들을 갖는다. 작은 피쳐들을 기판 상에 패터닝할 때, 서로 다른 두 경로에 사용되는 서로 다른 두 개의 광원이 요구될 수도 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 광원은 140㎚ 범위에서 패터닝할 때에는 유용할 수 있지만, 240-440㎚ 범위에서 허용가능한 DOF 및 MEEF 특성을 제공하기 위해서는, 상이한 특성을 갖는 다른 광원이 사용되어야 할 수 있다. 그 결과, 임의의 층에 존재하는 복수의 피치를 패터닝하기 위해 두 개의 경로가 형성될 필요가 있다.

도 1은 종래 기술의 크로스-쿼드 광원을 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 옥토폴 하이브리드 광원(octopole hybride light source)을 도시한 도면.

도 3a는 하이브리드 옥토폴 광원과 크로스-쿼드 광원에 대한 허용 DOF를 도시한 그래프.

도 3b는 크로스-쿼드 광원을 사용할 때의 피쳐 반전을 도시한 도면.

도 3c는 하이브리드 광원을 사용할 때의 피쳐 반전의 부재를 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 헥사폴 하이브리드 광원을 도시한 도면.

도 5는 하이브리드 광원 내에서 폴의 적절한 위치를 결정하는 프로세스를 도시한 도면.

도 6은 포토리소그래피 동안 해상도와 명암대비를 향상시키기 위해 하이브리드 광원을 사용하는 복수 차수의 회절의 조합을 도시한 도면.

이하, 포토리소그래피에 사용되는 광원에 대해 기술한다. 후술될 설명에서, 다수의 특정한 세부사항들이 설정될 것이다. 그러나 이러한 특정한 세부사항 없이도 실시예들이 실시될 수 있다는 점을 이해할 것이다. 예를 들어, 공지된 등가물이 본 명세서에 기술된 재료를 대체하여 사용될 수 있으며, 이와 유사하게, 공지된 등가 기술이 본 명세서에서 개시된 특정한 반도체 프로세싱 기술을 대체하여 사용될 수 있다. 또한, 이 설명에 대한 이해를 불명확하게 하지 않기 위해, 잘 알려진 구조체 및 기술은 상세하게 기술되지 않았다.

본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 포토리소그래피에 사용되는 광원이 개시된다. 광원은 옥토폴 배열(octopole arrangement)을 가지고, 광원 헤드의 에지에 위치된 네 개의 궁형(arc shape)의 폴(pole) 및 헤드의 중심에 보다 근접하게 위치된 네 개의 타원형 또는 원형 폴들을 포함한다. 하이브리드 광원(hybrid light source)의 폴들은 서로 다른 디바이스들에 대한 서로 다른 피치 범위(pitch range)에 적합하게 변형될 수 있다. 광원이 두 피치 범위에서의 DOF 공차(depth of focus tolerances)가 향상되도록 설계될 수 있기 때문에, 이러한 배열은 단일 경로에서의 서로 다른 두 개의 피치 범위의 패터닝을 허용한다. 향상된 DOF 공차는 기판이 의도된 초점으로부터 보다 떨어지게 이동하고 또한 명확하게 프린팅하도록 하며, 그에 따라 보다 적은 오류를 발생시킨다. 그 결과, 수율 손실이 감소된다. 헤드의 중심을 향하는 제 2 폴 세트는 제 0차와 제 1차 회절 사이에서 보다 많은 상호작용을 일으킨다. 그 결과, 명암대비와 해상도가 향상되고, 보다 넓은 범위의 DOF 상에서의 보다 선명한 이미징이 가능하다. 또한, 240㎚ 피치에서의 광원의 MEEF가 향상된 프로세스 래티듀드(latitude)에 의해 감소되고, 피쳐 반전의 빈도가 감소된다.

본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 헥사폴 광원(hexapole light source)이 사용된다. 헥사폴 광원은 대략 광원의 에지에서 서로 마주보도록 위치된 두 개의 궁형의 폴들과, 대략 광원 헤드에 보다 근접하게 위치된 네 개의 타원형 또는 원형의 폴들을 포함한다. 옥토폴 하이브리드 광원과 같이, 폴들은 특정한 반도체 디바이스에서 요구되는 특정한 피치 범위의 최상의 특성을 제공하도록 변형될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 옥토폴 하이브리드 광원을 도시한 도면이다. 하이브리드 광원(200)은 방전 램프 또는 엑시머 레이저와 같이, 리소그래피에 적합한 임의의 유형의 광원일 수 있다. 광원은 프린팅되는 피쳐의 유형에 기초하여 선택될 수 있다. 일반적으로, 보다 짧은 파장에서의 광은 보다 작은 피쳐를 프린팅할 수 있다. 예를 들어, 193㎚의 엑시머 레이저는 100-130㎚의 피치 범위 내의 피쳐를 프린팅할 수 있다.

하이브리드 광원(200)은 몇몇의 폴(204, 206)들을 포함하는 광원 헤드(202)를 포함한다. 광원(200)은 각 4개의 폴을 갖는 두 세트의 폴을 포함하는 옥토폴 구성을 갖는다. 광원(200)의 옥토폴 구성은 사용자들이 높은 DOF 공차를 갖기 위해 서로 다른 두 개의 피치 범위가 최적화될 수 있도록 광원(200)을 구성하는 것을 허용한다. 이것은 보다 넓은 디포커스 범위에 대해 이미지가 보다 명확해질 뿐만 아니라, DOF가 두 개의 피치 범위에서 높은 값을 가지므로 두 개의 피치 범위를 사용하는 디바이스에 대해 오직 하나의 광원의 경로만을 필요로 하기 때문에 보다 높은 디바이스 수율을 얻을 수 있다.

플래쉬 메모리 칩과 같은 디바이스는 서로 다른 두 개의 피치 범위에서 형성되는 개별적인 피쳐를 가질 수 있다. 예를 들어, 플래쉬 메모리 칩은 140㎚의 피치 범위에서 형성된 플래쉬 메모리 셀들을 가질 수 있는 반면, 240-440㎚의 피치 범위에서 형성된 디코더를 또한 가질 수 있다. 이 예에서, 외부 폴(204)은 작은 피치 범위 또는 140㎚의 피치 범위에서의 피쳐를 패터닝하는 데에 사용될 수 있다. 이 예에서 내부 폴(206)은 넓은 피치 범위 또는 240-440㎚의 피치 범위에서 DOF 공차를 최적화하는 데에 사용될 수 있다. 이전에는, 서로 다른 광원을 갖는 두 개의 경로가 두 개의 피치 범위 DOF 공차를 최적화하기 위해 요구되거나 또는 하나의 피치 범위에서 낮은 DOF 공차를 가지므로 그에 따라 보다 큰 수율 손실이 초래된다.

외부 폴(204)은 궁형이며 보다 작은 피치 범위에서 형성된 디바이스의 이미징에 있어서 향상되도록 구성될 수 있다. 내부 폴(206)은 타원형 또는 원형이며, 보다 넓은 피치 범위에서 DOF 공차를 증가시키도록 조정될 수 있다. 옥토폴 하이브리드 광원(200)은 또한 크로스-쿼드 광원에서의 4-5에 비교하여 하이브리드 광원(200)에 대해 대략 2인, 향상된 MEEF(mask error enhancement factor)를 나타낸다. 또한, 하이브리드 광원(200)은 산업 표준 EPSM(embedded phase shift mask)과 함께 사용될 수 있으며, 필요한 변경은 오직 광원을 변경하는 것 뿐이기 때문에 구현에 드는 비용을 감소시킬 수 있다.

도 3a 내지 도 3c는 크로스-쿼드 광원의 특성에 비교한 하이브리드 광원의 특성을 도시한 도면이다. 이러한 도면은 현재 사용되는 광원에 비교하여, 향상된 DOF 공차와 피쳐 반전의 감소를 포함하는 하이브리드 광원의 우수한 특성을 나타낸다.

도 3a는 하이브리드 옥토폴 광원과 크로스-쿼드 광원에 대한 허용 DOF를 도시한 그래프(300)이다. 라인 그래프(302)는 크로스-쿼드 광원에 대한 서로 다른 여러 피치에서의 DOF 공차를 도시한다. 도시된 바와 같이, 크로스-쿼드 광원은 140㎚의 피치 범위와 같은 낮은 피치 범위에서 높은 DOF 공차를 갖는다. 반면 240㎚ 보다 큰 피치를 포함하여 보다 넓은 피치 범위에서의 크로스-쿼드 광원에 대한 허용 DOF는 훨씬 낮다. 라인 그래프(304)는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 옥토폴 광원을 사용한 DOF 공차를 도시한다. 도시된 바와 같이, 하이브리드 광원은 140㎚와 240-440㎚의 범위 모두에서 높은 DOF 공차를 나타낸다. 제 2 폴 세트(206)는 렌즈를 통해 투사되는 광의 해상도와 명암대비를 향상시킨다. 금지 구역 효과는 라인 그래프(304)에 피크(peak)를 발생시키며, 이러한 피크가 존재함에도 불구하고, DOF 공차의 최저점에서의 하이브리드 광원에 대한 DOF 공차는 크로스-쿼드 광원에 대한 공차보다 훨씬 크다. 도시된 바와 같이, 440㎚ 이하의 모든 피치에 있어서, 하이브리드 광원(200)은 우수한 DOF 공차를 나타낸다.

하이브리드 광원(200)은 서로 다른 피치 범위에 적합하도록 조정될 수도 있다. 예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이, 하이브리드 광원(200)은 140㎚와 240-440㎚의 범위에서 높은 DOF 공차를 나타낸다. 이것은 제어기와 별도의 플래쉬 메모리 셀의 어레이 모두를 포함하는 플래쉬 메모리 디바이스와 같이, 140㎚와 240-440㎚의 두 범위 모두에서 형성되는 피쳐를 포함하는 디바이스의 리소그래피를 실행하는 데에 유용하다. 그러나, 폴(204, 206)은 다른 피치 범위에 적합하도록 조정될 수도 있다. 폴들은 변경될 수 있으며, 원하는 피치 범위에서 DOF 공차가 향상되었는지 여부를 결정하기 위해 변화가 실험적으로 증명될 수 있다. 일반적으로, 폴(204, 206)은 보다 넓은 피치 범위에서의 향상을 위해 헤드(202)의 중심에 근접하게 이동될 수 있으며, 보다 작은 피치 범위에서의 향상을 위해 에지를 향해 이동될 수도 있다. 마스크의 방향(orientation)에 대한 폴(204, 206)의 각도 또한 DOF 및 MEEF 향상을 위해 조정될 수 있다. 예를 들어, 폴의 반경을 증가시키는 것은 MEEF 및 DOF 공차를 증가시킨다. 폴의 반경을 감소시키는 것은 DOF 공차 및 MEEF를 감소시키지만, 사이드-롭(side-lobe)과 피쳐 반전의 빈도를 증가시킨다. 특정한 응용에 따라, 사용자는 소정의 특성들 사이에서 적합한 균형을 찾기 위해 변경을 할 수 있다. 예를 들어, 특정 응용에 대해 만약 DOF 공차가 보다 중요하다면 사용자는 MEEF의 증가를 허용할 것이다. 이러한 변경은 그래프(304)를 필요에 따라 다른 피치 범위로 효과적으로 이동시킬 수 있다.

도 3b 및 도 3c는 크로스-쿼드 광원이 어떻게 "피쳐 반전"을 나타낼 수 있는가를 도시한 도면이다. 피쳐 반전이 발생할 때, 마스크 상의 피쳐는 그것이 레지스트로 전사될 때 역전된다(reversed). 예를 들어, 임의의 피치 범위 내의 임의의 디포커스 값에서 크로스-쿼드 광원을 사용할 때, 마스크 상의 라인으로 패터닝되는 피쳐가 포토레지스트 상에서 공간으로서 나타나며, 그에 따라 디바이스가 파괴된다. 본 명세서에서 기술된 다양한 하이브리드 광원은 그들이 DOF 공차를 증가시키기 때문에 피쳐 반전의 빈도를 감소시킨다.

도 3b는 크로스-쿼드 광원을 사용하였을 때의 피쳐 반전을 도시한다. 그래프(320)는 몇몇 서로 다른 디포커스 값을 도시한다. 그래프(320)의 x축(322) 상에 도시된 거리는 패터닝되는 피쳐의 피치를 나타내며, y축(324)은 피쳐의 상대적인 세기를 나타낸다. 일 실시예에 따르면, 피쳐 반전이 일어나지 않도록 하기 위해서 세기는 30% 이상이어야만 한다. 몇몇의 라인은 디포커스가 변화할 때 임의의 피치에서의 세기를 도시한다. 예를 들어, 최상위 디포커스 라인(326)은 디포커스 값이 0일 때를 나타내는 반면, 최하위 디포커스 라인(328)은 디포커스 값이 초점을 벗어났을 때를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 크로스-쿼드 광원을 사용할 시, 프로세스가 초점을 벗어났을 때의 세기는 30% 아래로 상당히 감소하여 피쳐가 반전된다.

도 3c는 하이브리드 광원을 사용할 때 피쳐 반전의 부재를 도시한다. DOF 공차가 향상되기 때문에, 디포커스가 증가하고, 광원은 여전히 비반전된 피쳐를 프린팅한다. 축(342, 344)은 축(322, 324)과 동일하다. 최상위 라인(346) 및 최하위 라인(348)은 최상위 라인(326) 및 최하위 라인(328)과 동일한 관계의 디포커스 값을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 하이브리드 광원이 초점을 벗어나 있을 때에도(최하위 라인(348)으로 도시), 세기는 30%로 유지되며, 따라서 피쳐 반전이 일어나지 않는다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 헥사폴 하이브리드 광원을 도시한 도면이다. 헥사폴 하이브리드 광원(400)은 헤드(402), 두 개의 외부 폴(404) 및 네 개의 내부 폴(406)을 포함한다. 헥사폴 하이브리드 광원(400)은 광원(400)의 MEEF가 중요한 곳에서 사용될 수 있다. 두 개의 외부 폴(404)을 제거함으로써, MEEF가 옥토폴 하이브리드 광원에 비해 향상된다. 전술된 바와 같이, 폴의 반경 또는 전반적인 크기의 감소는 전반적인 MEEF를 감소시킨다. 두 개의 폴들을 제거함으로써, 광원(400)의 전반적인 투사 영역이 감소되고 그에 따라 MEEF가 감소된다. 이것은 매우 좁은 피치가 사용되거나 또는 불균일 마스크가 빈번하여 정확한 이미징이 요구되는 응용 기기에 도움이 될 수 있다. 그러나, 전술된 바와 같이, 광원(400) 상의 조명 영역의 크기 감소는 사이드-롭과 피쳐 반전의 빈도를 증가시킬 수 있다.

도 5는 하이브리드 광원에서 적당한 폴의 위치를 결정하는 프로세스를 도시한 도면이다. 앞서 기술된 광원(200, 400)의 구성은 도시된 프로세스(500)를 사용하여 결정될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 하이브리드 광원은 폴들을 위치시키고 광원의 결과적인 특성을 결정하는 소프트웨어 애플리케이션을 사용하여 설계될 수 있다. 적절한 구성이 결정되면, 광원이 제조될 수 있다.

프로세스(500)는 블록(502)에서 시작된다. 블록(504)에서, 외부 폴을 포함하는 제 1 폴 세트가 광원 헤드 상에 위치된다. 외부 폴들은 전술된 바와 같이 옥토폴 또는 헥사폴 구성이 사용될 것인지의 여부에 따라 2개 또는 4개의 폴들을 포함할 수 있다. 외부 폴들은 일반적으로 반도체 디바이스의 좁은 피치 영역을 패터닝하는 데에 사용된다. 폴들의 표준 구성이 처음에 사용될 수 있으며, 전술된 바와 같이 특정한 응용에 대해 외부 폴의 길이 또는 위치를 변경하여 필요한 DOF 공차를 생성할 수 있다.

블록(506)에서, 선택된 외부 폴들의 구성에 대한 DOF 공차가 허용될 수 있는지 여부가 판단된다. 일반적으로, 300㎚의 DOF 공차가 최저 한계로 고려되며, 가능하다면 훨씬 높은 DOF 공차를 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 특정 응용에서의 필요에 기초하여 어떠한 공차도 사용될 수 있다. 외부 폴들의 위치가 적합한 DOF 공차를 나타내는지 여부를 판단하기 위해, 실험적인 검증이 사용된다. 특정 하이브리드 광원 구성에 대한 DOF 공차를 실험적으로 결정하는 데에 컴퓨터 시뮬레이션이 사용될 수도 있다. 또한 DOF 공차는 하이브리드 광원을 사용하여 웨이퍼 상에 프린팅함으로써 물리적으로 검증될 수도 있다. 예를 들어, 기판이 임의의 양만큼 초점을 벗어난 거리로서 알려진 거리만큼 대물 렌즈로부터 떨어진 곳에 위치될 수 있다. 만약 리소그래피가 적절한 공차를 나타낸다면, 외부 폴들의 위치가 적절하다고 할 수 있다. MEEF 등과 같은 광원의 다른 특성도 이때 실험적으로 검증될 수 있다.

만약 외부 폴의 위치가 적합하지 않다면, 프로세스(500)가 블록(508)으로 계속되어 폴의 크기, 형태, 기울기 및 위치가 변경될 수 있다. 일반적으로, 보다 높은 피치를 사용하는 응용에서는 DOF 공차를 증가시키기 위해 폴들이 광원 헤드의 중심에 보다 근접하도록 이동된다. 유사하게, 보다 작은 피치를 사용하는 응용에서도 공차를 증가시키기 위해서 폴들은 내부를 향해 이동된다. 또한 DOF 공차, MEEF 및 피쳐 반전의 빈도 등에 영향을 미치기 위해 폴들의 반경도 변경될 수 있다.

블록(510)에서, 내부의 제 2 폴 세트가 광원 헤드 상에 위치된다. 제 2 폴 세트는 전술된 도면에 도시된 타원형 또는 원형의 폴(206, 406)일 수 있다. 이러한 폴들은 일반적으로 240-440㎚의 피치 범위와 같은, 보다 넓은 피치 범위에 대한 조명을 제공하기 위해 사용된다. 전술된 바와 같이 이 폴들은 표준 구성에 따른 크기 및 위치를 처음에 가질 수 있으며, 광원의 결과적인 특성에 기초하여 변경될 수도 있다.

블록(512)에서, 제 2 폴 세트에 대한 결과적인 DOF 공차가 허용될 수 있는지 여부가 판단된다. 전술된 바와 같이, 공차는 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여, 또는 실제로 실험적인 결과를 웨이퍼에 프린팅함으로써 판단될 수 있다. MEEF와 광원의 다른 특성들 또한 판단될 수 있다. 만약 광원의 구성이 적합하지 않다면, 프로세스(500)는 블록(514)으로 계속되어, 제 2 폴 세트가 변경된다. 변경은 폴들의 크기, 위치 등의 변경을 포함한다. 변경 후에, 프로세스는 공차가 특정 응용에 대해 허용될 수 있는지 여부를 다시 판단하는 블록(512)으로 복귀된다. 만약 공차가 적절하다면, 프로세스(500)는 블록(516)에서 종료된다.

프로세스(500)를 종료한 후, 완성된 광원은, 단일 경로 내에서, 개별적인 두 개의 피치 범위에서의 개별적인 피쳐를 갖는 디바이스를 포함하는 임의의 반도체 디바이스에 대해 패턴을 프린팅하는 데에 사용될 수 있다. 이것이 도 3a에 도시된 바와 같은, 두 가지 피치 범위에서의 DOF 공차 증가의 결과이다. 또한 단일 경로에서 프린팅하는 것은 별도의 두 프린팅이 완료된 후 두 영역을 접속시켜야 할 필요성을 제거한다. 예를 들어, 플래쉬 메모리 칩은 한 피치 범위에서의 플래쉬 메모리 셀의 뱅크(bank)와 다른 피치 범위에서의 디코더를 포함한다. 만약 두 개의 경로가 셀들과 디코더를 개별적으로 프린팅하는 데에 사용된다면, 셀들과 디코더는 프린팅이 완료된 후에 물리적으로 접속되어야 할 것이다. 또한, 증가된 DOF는 피쳐 반전의 빈도를 감소시키고, 전반적인 임계 치수 제어가 향상될 것이다.

도 6은 포토리소그래피 동안에 해상도와 명암대비를 향상시키기 위해 하이브리드 광원을 사용하는 복수 차수 회절(multiple orders of diffraction)의 조합을 도시한 도면이다. 포토리소그래픽 프린팅에는 접촉 프린팅, 근사 프린팅 및 투사 프린팅을 포함하여 서로 다른 몇몇 유형이 존재한다. 전형적으로 투사 프린팅 프로세스는 광원으로부터 제 1 렌즈, 마스크 및 제 2 렌즈를 포함하며 투사 렌즈들을 통해 포토레지스트를 향해 광을 투사하는 것을 포함한다. 투사 프린팅 프로세스는 전술된 하이브리드 광원과 관련하여 후술될 것이다.

투사 프린팅 시스템(600)은 하이브리드 광원(602), 제 1 렌즈(604), 마스크(606), 제 2 렌즈(608) 및 포토레지스트 층(612)을 포함하는 기판(610)을 포함한다. 하이브리드 광원(602)은 전술된 설계들 중 하나일 수 있고, 가스 방전 램프, 엑시머 레이저 또는 알려진 다른 유형의 광원일 수 있다. 하이브리드 광원(602)은 다양한 폴들로부터 여러 광선(614)을 렌즈(604)를 통해 마스크(606)로 출력할 것이다. 마스크(606)는 특정한 반도체 응용에 대해 패터닝되는 크롬 또는 유리 EPSM일 수 있다. 광선(614)은 마스크(606) 내의 작은 슬릿(616)을 통해 빛난다. 슬릿(616)은 포토레지스트(612)를 제조하는 데에 필요한 개구부를 나타낸다. 도시된 바와 같은 슬릿(616)은 슬릿(616)을 통한 회절을 나타내기 위해 전형적으로 렌즈(604, 608) 및 광원(602)에 비해 훨씬 넓다. 슬릿(616)을 통과해 빛날 때 광선(614)은 마스크(606)의 다른 면 상에서 복수 차의 회절로 분산된다.

광선(614)은 제 0 차 회절(618), 제 1 차 회절(620), 제 2 차 회절(622), 제 3 차 회절(624) 등으로 회절한다. 회절된 광은 렌즈(608)에서 포토레지스트(612)로 포커싱된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 하이브리드 광원(602)은 제 1 차(618) 상의 제 0 차(616)가 해상도와 명암대비를 향상시키기 위해 렌즈(606)에서 결합되도록 구성된 몇몇의 광 폴들을 포함한다. 그 결과, 포토레지스트(610) 상의 이미징은 보다 정확하고, 향상된 DOF 공차, 낮은 MEEF 등을 나타낸다. 이전에, 크로스-쿼드 광원은 이러한 회절의 차들을 효율적으로 결합할 수 없었으며, 따라서 낮은 해상도, 낮은 명암대비와 불량한 DOF 공차를 나타내었다.

본 발명은 본 발명의 특정한 예시적인 실시예를 참조하여 기술되었다. 그러나, 본 발명이 기반하는 사상과 범위를 벗어나지 않는 한, 이 실시예들에 대한 다양한 변경과 변화가 가능하다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 따라서 명세서와 도면들은 한정적인 의미보다는 예시적인 의미이다.

Claims

포토리소그래피용 광원에 있어서,

광원 헤드(light source head)와,

상기 헤드에 연결된 제 1 폴 세트(a first set of poles)와,

상기 헤드에 연결된 제 2 폴 세트를 포함하되,

상기 제 2 폴 세트는 상기 제 1 폴 세트와 상기 헤드의 중심 사이에 위치되는

포토리소그래피용 광원.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 폴 세트는 상기 광원의 특성(characteristic)을 변경시키도록 조정될 수 있는

포토리소그래피용 광원.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 폴 세트는 대략 서로로부터 등거리에 있는 4 개의 폴을 포함하는

포토리소그래피용 광원.
제 3 항에 있어서,

상기 4 개의 폴은 타원형인

포토리소그래피용 광원.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 폴 세트는 궁형(arc shape)인

포토리소그래피용 광원.
제 5 항에 있어서,

상기 제 1 폴 세트는 4 개의 폴을 포함하는

포토리소그래피용 광원.
제 5 항에 있어서,

상기 제 1 폴 세트는 2 개의 폴을 포함하는

포토리소그래피용 광원.
제 1 항에 있어서,

상기 광원은 엑시머 레이저인

포토리소그래피용 광원.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 폴 세트는 DOF 공차(depth of focus tolerance)를 최적화하도록 조정되는

포토리소그래피용 광원.
포토리소그래피 방법에 있어서,

제 1 폴 세트를 광원 상에 위치시키는 단계와,

제 1 피치 범위(pitch range)에 대한 제 1 DOF 공차가 허용될 수 있는지 여부를 판단하며, 만약 상기 제 1 DOF 공차가 허용될 수 없다면 상기 제 1 폴 세트를 조정하는 단계와,

제 2 폴 세트를 상기 광원 상에 위치시키는 단계와,

제 2 피치 범위에 대한 제 2 DOF 공차가 허용될 수 있는지 여부를 판단하며, 만약 상기 제 2 DOF 공차가 허용될 수 없다면 상기 제 2 폴 세트를 조정하는 단계를 포함하는

포토리소그래피 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 광원의 MEEF(mask error enhancement factor)가 허용될 수 있는지 여부를 판단하며, 만약 MEEF가 허용될 수 없다면 상기 제 1 및 제 2 폴 세트를 조정하는 단계를 더 포함하는

포토리소그래피 방법.
제 11 항에 있어서,

DOF 공차가 허용될 수 있는지 여부를 판단하는 단계는 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하는 단계를 포함하는

포토리소그래피 방법.
삭제
제 11 항에 있어서,

상기 제 1 폴 세트는 궁형의 외부 폴 세트를 포함하며, 상기 제 2 폴 세트는 타원형의 내부 폴 세트를 포함하는

포토리소그래피 방법.
제 15 항에 있어서,

상기 제 1 폴 세트를 조정하는 단계는 상기 제 1 폴 세트를 이동시키고 상기 제 1 폴 세트의 크기를 조정하는 단계를 포함하며,

상기 제 2 폴 세트를 조정하는 단계는 상기 제 2 폴 세트를 이동시키고 상기 제 2 폴 세트의 반지름을 조정하는 단계를 포함하는

포토리소그래피 방법.
포토리소그래피 장치에 있어서,

제 1 폴 세트 및 상기 제 1 폴 세트 내부에 존재하는 제 2 폴 세트를 포함하는 하이브리드 광원(hybride light source)과,

상기 하이브리드 광원 아래 위치하며 패턴을 포함하는 마스크와,

상기 광원과 상기 마스크의 사이에 위치하는 제 1 렌즈, 및 상기 패턴을 이용하여 패터닝될 포토레지스트 층을 포함하는 기판과 상기 마스크 사이에 위치하는 제 2 렌즈를 포함하는

포토리소그래피 장치.
제 17 항에 있어서,

상기 제 1 폴 세트는 상기 기판 상의 작은 피치 영역을 패터닝하고, 상기 제 2 폴 세트는 상기 기판 상의 넓은 피치 영역을 패터닝하는

포토리소그래피 장치.
제 17 항에 있어서,

상기 마스크는 EPSM(embedded phase shift mask)인

포토리소그래피 장치.
제 17 항에 있어서,

상기 제 1 폴 세트는 궁형이며, 상기 제 2 폴 세트는 타원형인

포토리소그래피 장치.
제 17 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 폴 세트는 상기 하이브리드 광원의 특성을 변경시키도록 조정될 수 있는

포토리소그래피 장치.
제 17 항에 있어서,

상기 제 2 폴 세트는 4 개의 폴을 포함하는

포토리소그래피 장치.
제 22 항에 있어서,

상기 제 1 폴 세트는 2 개의 폴을 포함하는

포토리소그래피 장치.
제 22 항에 있어서,

상기 제 1 폴 세트는 4 개의 폴을 포함하는

포토리소그래피 장치.
제 17 항에 있어서,

상기 제 1 폴 세트는 대략 상기 하이브리드 광원의 에지에 위치하는

포토리소그래피 장치.
포토리소그래피 방법에 있어서,

제 1 폴 세트와, 상기 제 1 폴 세트보다 광원의 중심에 가까운 제 2 폴 세트를 포함하는 광원을 사용하여 광을 생성하는 단계와,

상기 광을 투사 렌즈들을 통해 포토레지스트 층으로 투사하여, 상기 포토레지스트 층 상에 패턴을 형성하는 단계를 포함하는

포토리소그래피 방법.
제 26 항에 있어서,

4 개의 궁형 폴을 포함하는 상기 제 1 폴 세트를 상기 광원의 에지에 위치시키는 단계와,

4 개의 타원형 폴을 포함하는 상기 제 2 폴 세트를 상기 제 1 폴 세트와 상기 광원의 중심 사이에 위치시키는 단계를 더 포함하는

포토리소그래피 방법.
제 26 항에 있어서,

2 개의 궁형 폴을 포함하는 상기 제 1 폴 세트를 상기 광원의 에지에 위치시키는 단계와,

4 개의 타원형 폴들을 포함하는 상기 제 2 폴 세트를 상기 제 1 폴 세트와 상기 광원의 중심 사이에 위치시키는 단계를 더 포함하는

포토리소그래피 방법.
제 26 항에 있어서,

상기 투사하는 단계는 상기 광을 제 1 렌즈, 마스크 및 제 2 렌즈를 통해 상기 포토레지스트에 투사하는 단계를 포함하는

포토리소그래피 방법.