KR101788377B1 - 2-상태 마스크를 이용한 해상도 강화를 위한 리소그래피 방법 및 구조 - Google Patents
2-상태 마스크를 이용한 해상도 강화를 위한 리소그래피 방법 및 구조 Download PDFInfo
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Abstract
리소그래피 시스템에서의 리소그래피 프로세스는 집적 회로(IC) 패턴을 규정하는 2개의 마스크 상태들을 포함하는 마스크를 적재(loading)하는 단계를 포함한다. IC 패턴은 복수의 메인 다각형들 - 인접한 메인 다각형들이 상이한 마스크 상태들에 할당됨 - ; 및 마스크 상태들 중 하나의 상태의 필드 및 2개의 마스크 상태들 중 다른 하나의 상태의 복수의 하위-해상도 다각형들(sub-resolution polygons)을 포함하는 배경(background)을 포함한다. 리소그래피 프로세스는 리소그래피 시스템의 조명 동공 평면(illumination pupil plane) 상에 조명 패턴을 생성하도록 조명기를 구성하는 단계; 조명 패턴에 따라 결정된 필터링 패턴으로 조명 시스템의 프로젝션 동공 평면(projection pupil plane) 상에 동공 필터를 구성하는 단계; 및 조명기, 마스크 및 동공 필터로 타겟에 대한 노출 프로세스를 수행하는 단계를 더 포함한다. 노출 프로세스는 마스크 뒤에서 회절된 광 및 비-회절된 광을 생성하고, 동공 필터는 비-회절된 광 대부분을 제거한다.
Description
본 출원은 2012년 4월 2일 출원되고 발명의 명칭이 "Extreme Ultraviolet Lithography Process and Mask"인 출원 번호 제13/437,099호의 부분-계속 출원이며, 상기 출원의 전체 개시물은 인용에 의해 본원에 포함된다.
반도체 집적 회로(integrated circuit; IC) 산업은 급격한 성장을 경험하여 왔다. IC 물질들 및 설계의 기술적 진보들은 IC들의 세대들을 생성하였으며 각각의 세대는 이전의 세대보다 더 작고 더 복잡한 회로들을 갖는다. IC 진화의 과정에서, 기능적 밀도(즉, 칩 영역 당 상호연결되는 디바이스의 수)는 일반적으로 증가한 반면에, 기하학구조 크기(geometry size)(즉, 제조 프로세스를 이용하여 생성될 수 있는 최소 컴포넌트(또는 라인))는 감소하였다. 이러한 스케일 다운(scaling down) 프로세스는 일반적으로 생산 효율을 증가시키고 연관된 비용들을 낮춤으로써 이익들을 제공한다. 이러한 스케일 다운은 또한 IC 프로세싱 및 제조의 복잡도를 증가시킨다. 이들 진보들이 실현되기 위해, IC 프로세싱 및 제조에서 유사한 발전들이 필요하다. 예를 들어, 더 높은 해상도의 리소그래피 프로세스들을 수행할 필요성이 증가한다. 다양한 리소그래피 기법들은 위상 시프트 마스크 및 오프-축(off-axis) 조명을 포함한다. 그러나 기존의 기법은 쉐이딩 효과(shadowing effect)와 같이 극복할 필요가 있는 각각의 제한들을 갖는다.
그러므로, 기존의 리소그래피 기법들은 일반적으로 그의 의도된 목적들에 대해 충분하지만, 이들은 모든 면에서 완전히 만족스럽진 않다.
본 개시의 양상들은 첨부 도면들과 함께 읽혀질 때 다음의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 업계의 표준 관행에 따라, 다양한 피처들이 제 축적대로 그려지진 않는다는 것이 주의되어야 한다. 사실상, 다양한 피처들의 치수들은 논의의 명확성을 위해 임의로 증가되거나 감소될 수 있다.
도 1은 몇몇 실시예들에 따라 구성되는 리소그래피 프로세스의 흐름도이다.
도 2는 몇몇 실시예들에 따라 구성되는 마스크 구조 및 도 1의 방법을 구현하기 위한 리소그래피 시스템의 블록도이다.
도 3은 몇몇 실시예들에 따라 구성되는 마스크의 상면도이다.
도 4 내지 도 5는 몇몇 실시예들에 따라 구성되는 다양한 제조 단계들에서의 마스크의 단면도들이다.
도 6은 몇몇 실시예들에 따라 구성되는, 도 2의 리소그래피 시스템의 부분의 개략적 사시도이다.
도 7은 몇몇 실시예들에 따라 구성되는 도 1의 방법에 의해 구현되는 조명 패턴의 개략도를 예시한다.
도 8은 몇몇 실시예들에 따라 구성되는 도 1의 방법에 의해 구현되는 필터링 패턴의 개략도를 예시한다.
도 9a는 몇몇 실시예들에 따라 구성되는 마스크의 상면도이다.
도 9b는 도 9a의 마스크와 연관되는 노출 에너지 분포의 그레이 스케일로 된 개략도이다.
도 9c는 도 9a의 마스크와 연관되는 노출 에너지 분포의 도표로 된 개략도이다.
도 10a는 몇몇 실시예들에 따라 구성되는 마스크의 상면도이다.
도 10b는 도 10a의 마스크와 연관되는 노출 에너지 분포의 그레이 스케일로 된 개략도이다.
도 10c는 도 10a의 마스크와 연관되는 노출 에너지 분포의 도표로 된 개략도이다.
도 11a는 몇몇 실시예들에 따라 구성되는 마스크의 상면도이다.
도 11b는 도 11a의 마스크와 연관되는 노출 에너지 분포의 그레이 스케일로 된 개략도이다.
도 11c는 도 11a의 마스크와 연관되는 X-방향을 따른 노출 에너지 분포의 도표로 된 개략도이다.
도 11d는 도 11a의 마스크와 연관되는 Y-방향을 따른 노출 에너지 분포의 도표로 된 개략도이다.
도 12a 및 도 12b는 몇몇 실시예들에 따라 구성되는 마스크로부터의 개구수 및 회절된 광의 개략도들을 예시한다.
도 13은 몇몇 실시예들에 따라 구성되는 마스크 제조를 위한 방법의 흐름도이다.
도 2는 몇몇 실시예들에 따라 구성되는 마스크 구조 및 도 1의 방법을 구현하기 위한 리소그래피 시스템의 블록도이다.
도 3은 몇몇 실시예들에 따라 구성되는 마스크의 상면도이다.
도 4 내지 도 5는 몇몇 실시예들에 따라 구성되는 다양한 제조 단계들에서의 마스크의 단면도들이다.
도 6은 몇몇 실시예들에 따라 구성되는, 도 2의 리소그래피 시스템의 부분의 개략적 사시도이다.
도 7은 몇몇 실시예들에 따라 구성되는 도 1의 방법에 의해 구현되는 조명 패턴의 개략도를 예시한다.
도 8은 몇몇 실시예들에 따라 구성되는 도 1의 방법에 의해 구현되는 필터링 패턴의 개략도를 예시한다.
도 9a는 몇몇 실시예들에 따라 구성되는 마스크의 상면도이다.
도 9b는 도 9a의 마스크와 연관되는 노출 에너지 분포의 그레이 스케일로 된 개략도이다.
도 9c는 도 9a의 마스크와 연관되는 노출 에너지 분포의 도표로 된 개략도이다.
도 10a는 몇몇 실시예들에 따라 구성되는 마스크의 상면도이다.
도 10b는 도 10a의 마스크와 연관되는 노출 에너지 분포의 그레이 스케일로 된 개략도이다.
도 10c는 도 10a의 마스크와 연관되는 노출 에너지 분포의 도표로 된 개략도이다.
도 11a는 몇몇 실시예들에 따라 구성되는 마스크의 상면도이다.
도 11b는 도 11a의 마스크와 연관되는 노출 에너지 분포의 그레이 스케일로 된 개략도이다.
도 11c는 도 11a의 마스크와 연관되는 X-방향을 따른 노출 에너지 분포의 도표로 된 개략도이다.
도 11d는 도 11a의 마스크와 연관되는 Y-방향을 따른 노출 에너지 분포의 도표로 된 개략도이다.
도 12a 및 도 12b는 몇몇 실시예들에 따라 구성되는 마스크로부터의 개구수 및 회절된 광의 개략도들을 예시한다.
도 13은 몇몇 실시예들에 따라 구성되는 마스크 제조를 위한 방법의 흐름도이다.
다음의 개시는 본 개시의 상이한 피처들을 구현하기 위한 다수의 상이한 실시예들 또는 예들을 제공한다는 것이 이해될 것이다. 컴포넌트들 및 배열들의 특정한 예들이 본 개시를 단순하게 하기 위해 아래에서 설명된다. 이들은 물론 단지 예들이 뿐이며, 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 예를 들어, 이어지는 설명에서 제 2 피처 위의 또는 그 상의 제 1 피처의 형성은 제 1 및 제 2 피처들이 직접 접촉하여 형성되는 실시예들을 포함할 수 있고, 제 1 및 제 2 피처들이 직접 접촉하지 않을 수 있도록 제 1 및 제 2 피처들 사이에 부가적인 피처들이 형성될 수 있는 실시예들을 또한 포함할 수 있다. 또한, 본 개시는 다양한 예들에서 참조 번호들 및/또는 글자를 반복할 수 있다. 이러한 반복은 단순성 및 명확성을 위한 것이며, 논의되는 다양한 실시예들 및/또는 구성들 간의 관계를 그 자체가 제시하는 것은 아니다.
또한, "아래 놓이는", "아래", "하위", "위에 놓이는", "상위" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어들은 도면들에서 예시되는 바와 같은 다른 엘리먼트(들) 또는 피처(들)에 대한 하나의 엘리먼트 또는 피처의 관계를 설명하기 위한 설명의 용이함을 위해 본 명세서에서 이용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어들은 도면들에서 도시된 배향 외에도, 동작 또는 이용에 있어서 디바이스의 상이한 배향들을 포괄하도록 의도된다. 예를 들어, 도면들의 디바이스가 뒤집히는 경우, 다른 엘리먼트들 또는 피처들 "아래의" 또는 "아래 놓이는" 것으로서 설명되는 엘리먼트들이 이어서 다른 엘리먼트들 또는 피처들 위로 배향될 것이다. 따라서 "아래의" 예시적인 용어는 위와 아래 둘 다의 배향을 포함할 수 있다. 장치는 다른 방식으로 배향(90도 회전 또는 다른 배향들)될 수 있고, 본 명세서에서 이용되는 공간적으로 상대적인 기술자들은 마찬가지로 상응하게 해석될 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에서 본 개시의 양상들에 따라 구성되는 집적 회로 제조에서 리소그래피 프로세스를 수행하기 위한 방법(10)의 흐름도이다. 방법(10), 방법(10)에 의해 구현되는 리소그래피 시스템 및 마스크가 도 1 및 다른 도면들을 참조하여 설명된다.
도 1을 참조하면, 방법(10)은 2개의 마스크 상태들을 갖는 포토마스크(마스크 또는 레티클)(36)를 리소그래피 시스템(30)에 적재하는 동작(12)을 포함한다. 본 개시에서, 마스크(36)는 서로 상이한 각각의 투과율을 갖는 마스크 상태들을 갖도록 설계된다. 리소그래피 시스템(30) 및 마스크(36)는 각각 아래에서 설명된다.
리소그래피 시스템(30)은 몇몇 실시예들에 따라 개략도로 도 2에서 예시된다. 리소그래피 시스템(30)은 방사선-감지 물질 층(예를 들어, 포토레지스트 층 또는 레지스트 층)에 대한 리소그래피 노출 프로세스를 수행하도록 설계된다. 리소그래피 시스템(30)은 적절한 노출 모드에서 동작된다. 몇몇 실시예들에서, 노출 모드는, 마스크의 이미지가 1 샷(shot)에 의해 집적 회로(IC) 기판 상에 형성되도록 구현된다. 몇몇 실시예들에서, 스텝-엔-노출 모드(step-and-exposure mode)는 마스크의 이미지가 IC 기판 상의 복수의 필드 영역들 상에 반복적으로 형성되도록 구현된다. 몇몇 실시예들에서, 스텝-엔-스캔 모드(step-and-scan mode)는, 마스크의 이미지가 IC 기판 상의 복수의 필드 영역들에 대해 반복적으로 스캐닝되도록 구현된다.
리소그래피 시스템(30)은 자외선(UV) 광과 같은 방사선 에너지를 생성하도록 방사선 소스(32)를 이용한다. 다양한 실시예들에서, 방사선 소스는 UV 소스, 또는 딥 UV(DUV) 소스를 포함할 수 있다. 방사선 소스(32)는 436 nm(G-라인) 또는 365 nm(I-라인)의 파장을 갖는 수은 램프; 248nm의 파장을 갖는 크립톤 플로라이드(Krypton Fluoride; KrF) 엑시머 레이저; 193nm의 파장을 갖는 아르곤 플로라이드(Argon Fluoride; ArF) 엑시머 레이저; 또는 원하는 파장을 갖는 다른 광 소스일 수 있다.
몇몇 다른 실시예들에서, 방사선 소스(32)는 157nm의 파장을 갖는 플로라이드(F2) 엑시머 레이저 또는 약 1nm 내지 약 100nm 범위의 파장을 갖는 극자외선(EUV) 소스를 포함한다. 하나의 특정한 예에서, EUV 방사선 소스(32)는 약 13.5nm에서 집중되는 파장을 갖는 EUV 광을 생성한다.
리소그래피 시스템(30)은 또한 방사선 소스(32)로부터 방사선 에너지를 수신하고, 마스크의 이미지에 의해 방사선 에너지를 변조하고 IC 기판 상에 코팅된 레지스트 층에 방사선 에너지를 지향하는 광학 서브시스템을 포함한다. 광학 서브시스템은 조명기 및 프로젝션 광학 박스(projection optics box; POB)를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 광학 서브시스템은 굴절 매커니즘을 갖도록 설계된다. 이러한 상황에서, 광학 서브시스템은 렌즈들과 같은 다양한 굴절 컴포넌트들을 포함한다.
방사선 에너지가 F2 엑시머 레이저 또는 EUV 방사선 소스로부터 나오는 몇몇 다른 실시예에서, 광학 서브시스템은 반사 매커니즘을 갖도록 설계된다. 이러한 상황에서, 광학 서브시스템은 미러(mirror)들과 같은 다양한 반사 컴포넌트들을 포함한다.
특히, 리소그래피 시스템(30)은 조명기(예를 들어, 콘덴서)(34)를 이용한다. 광학 서브시스템이 굴절 매커니즘을 갖는 몇몇 실시예들에서, 조명기(34)는 단일 렌즈 또는 다수의 렌즈들(존 플래이트들)을 갖는 렌즈 모듈 및/또는 다른 렌즈 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 조명기(34)는 마이크로렌즈 어레이들, 쉐도우 마스크들 및/또는 방사선 소스(32)로부터 마스크(마스크 또는 레티클로서 또한 지칭됨)(36)로 방사선 에너지를 지향하는데 도움을 주기 위한 다른 구조들을 포함할 수 있다.
조명기(34)는 마스크(36)를 조명하기 위해 온-축 조명(on-axis illumination; ONI)을 제공하도록 동작 가능하며, 여기서 ONI는 추후에 추가로 설명되는 바와 같이, 본 개시의 다양한 양상들에 따라 설계된다. 몇몇 실시예들에서, 조명 애퍼처는 온-축 조명을 제공하도록 구성된다. 몇몇 실시예들에서, 조명기(34)는 ONI를 달성하기 위해, 상이한 조명 포지션들로 방사선 광을 재지향하도록 하는 재구성을 위해 조정 가능한 복수의 렌즈들을 포함한다. 몇몇 다른 실시예들에서, 조명기(34) 이전의 스테이지는 부가적으로, ONI를 달성하기 위해, 상이한 조명 포지션들에 방사선 광을 지향하도록 제어 가능한 다른 렌즈 또는 다른 광학 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
광학 서브시스템이 반사 매커니즘을 갖는 몇몇 다른 실시예들에서, 조명기(34)는, ONI를 달성하기 위해, 방사선 소스로부터 마스크 상에 광을 지향하도록 다수의 렌즈들을 갖는 단일 미러 또는 다수의 미러들을 갖는 미러 시스템을 이용할 수 있다. 조명기는 ONI를 마스크에 제공하도록 미러들을 구성하게 동작 가능하다. 일 예에서, 조명기의 미러들은 EUV 광을 상이한 조명 포지션들에 반사하도록 스위칭 가능하다. 다른 실시예에서, 조명기(34) 이전의 스테이지는 부가적으로 조명기의 미러들을 이용하여 상이한 조명 포지션들에 EUV 광을 지향하도록 제어 가능한 다른 스위칭 가능한 미러들을 포함한다. 이에 따라, 리소그래피 시스템은 조명 에너지를 희생함 없이 온-축 조명을 달성할 수 있다.
리소그래피 시스템(30)은 또한 진공 클램핑(vacuum clamping) 또는 e-척(e-chuck)과 같은 적합한 클램핑 매커니즘에 의해 마스크(36)를 고정하도록 구성된 마스크 스테이지(35)를 포함한다. 마스크 스테이지(35)는 몇몇 실시예들에 따라 병진(translational) 및 회전 운동들에 대해 동작 가능하게 되도록 설계되고 구성된다.
마스크(36)는 투과 마스크 또는 반사 마스크일 수 있다. 본 실시예에서, 마스크(36)는 추가로 추후에 상세히 설명되는 것과 같은 투과 마스크이다.
리소그래피 시스템(30)은 또한 리소그래피 시스템(30)의 기판 스테이지(42)에 고정된 타겟(40)(반도체 웨이퍼 또는 단순히 웨이퍼와 같은 IC 기판) 상에 마스크(36)의 패턴을 이미징하기 위한 POB(38)를 이용한다. 광학 서브시스템이 굴절 매커니즘을 갖는 몇몇 실시예들에서, POB(38)는 굴절 광학계(refractive optics)를 갖는다. 마스크(36)로부터 투과된 방사선 광은 POB(38)에 의해 집광된다. 일 실시예에서, POB(38)은 (방사선에 포함되는 패터닝된 이미지를 감소시키도록) 1 미만의 배율(magnification)를 포함할 수 있다.
광학 서브시스템이 반사 매커니즘을 갖는 몇몇 다른 실시예들에서, POB(38)은 굴절 광학계를 갖는다. 마스크(36)로부터 반사된 방사선(예를 들어, 패터닝된 방사선)은 POB(38)에 의해 집광된다.
마스크(36)로 돌아와서, 마스크(36)는 투과율의 견지에서 서로 상이한 2개의 마스크 상태들을 포함한다. 특히, 2개의 마스크 상태들은 각각 투과율들(t1 및 t2) 및 각각 광학 위상(단순히 위상)(φ1 및φ2)을 갖는다.
몇몇 실시예들에서, 2개의 마스크 상태들은 특정한 범위에서 약 180도 위상차를 갖는다. 이들 2개의 마스크 상태들은 이위상(out of phase)으로서 지칭된다. 이들 설명들은 15도와 같이 합리적으로 선택되는 특정한 범위에서 평가된다. 예를 들어, 위상차가 특정한 범위에서 180도, 예컨대, 180±15도일 때, 2개의 마스크 상태들은 이위상으로서 고려된다. 또한, 몇몇 실시예들에서, 제 1 다각형이 제 1 마스크 상태에서 규정되고, 제 1 다각형에 인접한 제 2 다각형이 제 2 마스크 상태에서 규정된다. 배경(background)은 메인 다각형들(회로 피처들 또는 더미 피처들) 없는 영역들을 지칭한다. 그러나 배경은 2개의 마스크 상태들 중 하나에서 규정되며, 다른 마스크 상태의 하위(sub)-해상도 피처들과 통합된다. 하위-해상도 피처들은 대응하는 리소그래피 패터닝 동안 프린트 불가능한 피처들(non-printable features)이다. 대조적으로, 메인 다각형들은 리소그래피 패터닝 동안 프린트 가능하다.
몇몇 실시예들에 따라 구성된 마스크(36)의 상면도가 도 3에서 예시된다. 마스크(36)는 투과율의 견지에서, 서로 상이한 2개의 마스크 상태들(S1 및 S2)을 갖도록 설계된다. 몇몇 실시예들에서, 제 1 마스크 상태(S1) 및 제 2 마스크 상태(S2)는 상이한 투과율들(t1 및 t2)로 인해 서로 상이하다. 실시예들의 촉진을 위해, 제 1 마스크 상태(S1) 및 제 2 마스크 상태(S2)는 이위상이다.
마스크(36)는 IC 레이아웃 패턴(또는 단순히 IC 패턴)을 규정하도록 패터닝된다. IC 패턴은 52 및 54와 같은 복수의 메인 다각형들을 포함한다. 마스크(36)는 마스크(36) 상에 IC 패턴을 규정하도록 2개의 마스크 상태들을 포함하게 패터닝된다. 특히, 인접한 메인 다각형들은 각각의 마스크 상태들에 할당된다. 예를 들어, (제 1 마스크 상태에서 규정된) 메인 다각형들(52)은 제 1 마스크 상태(S1)에 할당되며, 메인 다각형들(52)에 인접한 (제 2 마스크 상태에서 규정된) 메인 다각형들(54)은 제 2 마스크 상태(S2)에 할당된다. 마스크(36)는 또한 배경(56)을 포함한다. 배경은 메인 다각형 없는 영역들을 포함한다. 배경(56)은 필드(58) 및 복수의 하위-해상도 보조 다각형들(60)을 포함한다. 메인 다각형 및 하위-해상도 보조 다각형 없는 영역은 필드로서 지칭된다. 본 실시예에서, 필드(58)는 제 1 마스크 상태(S1)에 할당되고, 하위-해상도 보조 다각형들(60)은 제 2 상태(S2)에 할당된다. 대안적인 실시예에서, 필드(58)는 제 2 마스크 상태(S2)에 할당되고 하위-해상도 보조 다각형들(60)은 제 1 마스크 상태(S1)에 할당된다.
하위-해상도 보조 다각형들(60)은 리소그래피 프로세스 동안 타겟(예컨대, 반도체 웨이퍼) 상에서 프린트 불가능하게 되도록 치수가 정해지는 다각형들이다. 그러므로 배경(56)은 t1 및 t2와 상이한 평균 투과율(t3)로 실질적으로 균일한 그레이 레벨까지 리소그래피 프로세스 동안 레지스트 층에 대해 이미징된다. 하위-해상도 보조 다각형들(60)은 배경(56)에서 특정한 패턴 밀도를 갖도록 변경될 수 있어서, 대응하는 투과율(t3)이 원하는 대로 조정되게 된다. 몇몇 실시예들에서, 하위-해상도 보조 다각형들(60)은 배경(56)에서 특정한 패턴 밀도를 갖도록 설계되어서, 대응하는 투과율(t3)이 리소그래피 프로세스 동안 메인 다각형들의 이미징 콘트라스트(imaging contrast)를 강화하도록 조정된다. 따라서, 마스크(36)는 2개의 마스크 상태들을 갖지만 투과율(또는 평균 투과율)의 견지에서 서로 상이한 3개의 타입들의 영역들(이에 따라, 3 마스크 톤들(3 톤들)로서 지칭됨)을 달성한다. 특히, 3개의 마스크 톤들은 제 1 마스크 상태, 제 2 마스크 상태 및 제 1 및 제 2 마스크 상태들의 것과 상이한 평균 투과율을 갖는 배경을 포함한다. 마스크(36)는 2개의 마스크 상태들을 가지면서도 3개의 마스크 톤들을 갖는다. 몇몇 실시예들에서, 동일한 매커니즘에 의해, 마스크(36)는 2개의 마스크 상태들 및 3개 초과의 마스크 톤들을 포함하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 배경에서, 하위-해상도 보조 다각형들(85)은 각각의 로컬 패턴 밀도로 변형되고, 그에 따라 3개 초과의 마스크 톤들을 달성한다.
하위-해상도 보조 다각형들(60)은 직사각형들, 정사각형들 또는 다른 적합한 기하학구조들을 포함한다. 예를 들어, 폭(w)(직사각형의 짧은 에지(short edge)의 치수)을 갖는 동일한 직사각형들의 정규 어레이에 대해, w<λ/NA 인 경우, 이들 보조 다각형들은 리소그래피 프로세스 동안 타겟(40) 상에 프린팅되지 않을 것이다.
마스크 상태들이 2개이지만 마스크 톤들은 3개인 마스크(36)는, 리소그래피 시스템(30) 및 방법(10)과 함께 이용될 때 강화된 조명 해상도 및 초점 심도(depth of focus; DOF)를 달성하도록 설계된다. 마스크(36)의 구조 및 그 제조 방법은 몇몇 실시예들에 따라 아래에서 추가로 설명될 것이다.
마스크 제조 프로세스는 2개의 동작들: 블랭크 마스크(blank mask) 제조 프로세스 및 마스크 패터닝 프로세스를 포함한다. 블랭크 마스크 제조 프로세스 동안, 블랭크 마스크는 적합한 기판 상에 적합한 층들(예를 들어, 다수의 반사 층들 및 흡수 층)을 증착함으로써 형성된다. 블랭크 마스크는 집적 회로의 층의 설계를 갖도록 마스크 패터닝 프로세스 동안 패터닝된다. 패터닝된 마스크는 이어서 반도체 웨이퍼 상에 회로 패턴(IC 패턴)을 전사하는데 이용된다. 패턴들은 다양한 리소그래피 프로세스를 통해 다수의 웨이퍼들 상에 거듭해서 전사될 수 있다. 마스크들의 세트(예를 들어, 15 내지 30 마스크들의 세트)는 완전한 IC를 구성하는데 이용될 수 있다.
도 4 내지 도 5는 몇몇 실시예들에 따라 구성되는, 다양한 제조 스테이지들에서의 마스크(36)의 단면도들을 예시한다. 도 4에서 도시된 마스크(36)는 패터닝 이전에 마스크 제조 스테이지에서 블랭크(blank)이다. 마스크(36)는 방사선 소스(32)의 방사선 광을 투과하는 물질로 이루어진 마스크 기판(70)을 포함한다. 몇몇 예들에서, 투명 기판(70)은, 용융 석영 또는 상대적으로 결함들이 없는 보로실리케이트 유리 및 소다-석회 유리와 같은 다른 적합한 물질을 포함한다.
마스크(36)는 추가로 기판(70) 위에 형성되는 흡수 물질 층(72)을 포함한다. 흡수 물질 층(72)은 마스크(36) 상에 프로젝팅되는 방사선 소스(32)로부터의 방사선 광을 흡수한다. 몇몇 실시예들에서, 흡수 물질 층(72)은 방사선 광을 실질적으로 흡수하도록 그의 합성물(composition) 및 두께를 갖도록 설계된다. 본 실시예에서, 흡수 물질 층(72)은 크롬(Cr), 또는 다른 적합한 물질들을 포함한다.
몇몇 다른 실시예들에서, 흡수 물질 층은 크로뮴, 크로뮴 산화물, 크롬 질화물, 크롬 산질화물, 티타늄, 티타늄 산화물, 티타늄 질화물, 티타늄 산질화물, 탄탈륨, 탄탈륨 산화물, 탄탈륨 질화물, 탄탈륨 산질화물, 알루미늄-구리, 알루미늄 산화물, 팔라듐, 몰리브덴, 몰리브덴 실리콘 또는 이들의 결합들을 포함한다.
흡수 물질 층(72)은, 증발 및 DC 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering)과 같은 물리 기상 증착(physical vapor deposition; PVD) 프로세스, 무전기(electrode-less) 도금 또는 전기도금과 같은 도금 프로세스, 기압 CVD(APCVD), 저압 CVD(LPCVD), 플라즈마 강화 CVD(PECVD), 또는 고밀도 플라즈마 CVD(HDP CVD)와 같은 화학 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD) 프로세스, 이온 빔 증착, 스핀-온 코팅, 금속-유기 분해(metal-organic decomposition; MOD), 및/또는 당 분야에 알려진 다른 방법들을 포함하는 다양한 방법들에 의해 형성될 수 있다. MOD는 비-진공 환경에서 액체-기반 방법을 이용하는 증착 기법이다. MOD를 이용함으로써, 용제에 용해된 금속-유기 전구체는 기판 상에 스핀-코팅되고, 용제는 증발된다. 진공 자외선(vacuum ultraviolet; VUV) 소스는 금속-유기 전구체들을 구성 금속 원소들로 변환하는데 이용된다.
이어서, 흡수 물질 층(72)은 하위-해상도 다각형들을 포함하는 IC 패턴에 따라 3개의 마스크 톤들을 갖는 2개의 마스크 상태들을 규정하도록 패터닝된다. 특히, 3개의 마스크 톤들은 마스크(36) 상에서 IC 패턴들의 다양한 피처들을 각각 규정한다. 흡수 물질 층(72)의 패터닝은 리소그래피 프로세스 및 에칭을 포함하는 프로시저를 통해 구현될 수 있다. 패터닝 프로세스의 일 실시예는 도 5를 참조하여 아래에서 설명된다.
도 5를 참조하면, 패터닝 동작은 마스크(36) 상에서 제 1 마스크 상태(S1) 및 제 2 마스크 상태(S2)를 형성하도록 흡수 물질 층(72)에 적용된다. 패터닝 동작은 리소그래피 프로세스 및 에칭 프로세스를 포함한다. 리소그래피 프로세스는 추가로 레지스트 코팅(예를 들어, 스핀-온 코팅), 소프트 베이킹, 마스크 정렬, 노출, 노출-후 베이킹, 레지스트 현상, 세정, 건조(예를 들어, 하드 베이킹), 다른 적합한 프로세스들 및/또는 이들의 결합들을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 노출은 전자-빔 기술을 이용한다. 대안적으로 노출 프로세스는 무마스크 포토리소그래피(maskless photolithography) 또는 이온-빔 쓰기와 같은 다른 적절한 방법들에 의해 구현되거나 대체된다. 리소그래피 프로세스는 제 1 마스크 상태(S1)에 대한 영역들을 규정하는 개구들을 갖는 패터닝된 레지스트 층을 형성한다
흡수 물질 층(72)의 부분들을 제거하여 제 1 마스크 상태(S1) 및 제 2 마스크 상태(S2)를 형성하기 위해 에칭 프로세스가 이어진다. 에칭 프로세스는 건식(플라즈마) 에칭, 습식 에칭, 및/또는 다른 에칭 방법들을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 플라즈마 에칭 프로세스는 염소-기반 가스에 의해 흡수 물질 층(72)을 선택적으로 제거하도록 적용된다. 패터닝된 레지스트 층은 에칭 프로세스 동안 에칭 마스크로서 이용되며, 이에 따라 패터닝된 레지스트 층의 개구 내의 흡수 물질 층(72)의 일부만이 제거된다.
따라서, 흡수 물질 층(72)은 도 3에서 예시된 바와 같이 IC 패턴을 형성하도록 패터닝된다. 특히, 마스크(36)는 2개의 마스크 상태들 및 3개의 마스크 톤들을 포함하도록 패터닝되어서, 인접한 메인 다각형들은 각각 제 1 마스크 상태(S1) 및 제 2 마스크 상태(S2)에서 규정된다. 배경(56)은 필드(58) 및 하위-해상도 보조 다각형들(60)을 포함하도록 패터닝된다. 배경(56)은 제 1 및 제 2 마스크 상태들의 것들과 상이한 제 3 마스크 톤으로 규정된다.
도 3을 계속 참조하면, 마스크(36)는 각각의 투과율(t1 및 t2)을 갖는 2개의 마스크 상태들(S1 및 S2)을 포함한다. 몇몇 실시예에서, t1의 절댓값은 t2의 절댓값보다 크다. 본 실시예에서, t1은 1에 상당히 근접하고, t2는 0에 상당히 근접하다. 하위-해상도 보조 다각형들(60)은 프린트 가능하지 않아서, 그 절댓값이 t1과 t2의 것들 간의 준-균일 투과율(quasi-uniform transmissivity)(t3)을 갖는 배경을 달성하게 된다.
도 1을 다시 참조하면, 방법(10)의 동작(12)은 마스크(36)가 마스크 스테이지 상에 고정된 이후 정렬과 같은 다른 단계들을 더 포함할 수 있다.
도 1을 계속 참조하면, 방법(10)은 또한 리소그래피 시스템(30)의 기판 스테이지(42)에 타겟(40)을 적재하기 위한 동작(14)을 포함한다. 본 실시예에서, 타겟(40)은 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 기판이다. 타겟(40)은 방사선 광에 민감한 레지스트 층으로 코팅된다. 레지스트 층은, 마스크(36)의 IC 패턴이 레지스트 층에 전사되도록 리소그래피 노출 프로세스에 의해 패터닝될 것이다.
도 1을 참조하면, 방법(10)은 거의 온-축 조명 모드(ONI)에서 리소그래피 시스템(30)의 조명기(34)를 세팅하는 동작(16)을 포함한다. 조명 모드는 회절된 광 및 비-회절된 광을 생성하도록 약 0.1 미만의 부분 코히어런스(partial coherence)를 갖도록 구성된다. 도 6을 참조하면, 입사 광선(80)은, 마스크(36)로부터 반사된 이후, 0-번째 회절 차수 광선(82), -1번째 회절 차수 광선(84) 및 +1번째 회절 차수 광선(86)과 같이, 이들 마스크 패턴들의 존재로 인해 다양한 회절 차수들로 회절된다. 도시된 실시예에서, 비-회절된 광선들(82)은 동공 필터(88)에 의해 대부분 제거된다. -1번째 및 +1번째 회절 차수 광선들(84 및 86)은 POB(38)에 의해 집광되고 타겟(40)을 노출하도록 지향된다.
온-축 조명 모드는 몇몇 실시예들에 따라 구성되는, 도 7에서 예시된 디스크 조명 패턴(90)과 같은 특정한 조명 패턴을 갖는 애퍼처와 같은 매커니즘에 의해 달성될 수 있다. 조명 패턴(90)은 조명되는 부분(92) 및 차단되는 부분(94)을 포함한다. 애퍼처는 온-축 조명 모드를 달성하도록 조명 동공 평면에서 구성된다. 그러나, 애퍼처는 방사선 손실을 야기한다.
몇몇 실시들에서, 조명기(34)는 다양한 스위칭 가능한 렌즈들 또는 다른 적합한 매커니즘을 갖는 다른 광학 컴포넌트를 포함하여 이들 렌즈들 또는 다른 적합한 광학 컴포넌트로부터의 방사선 광의 투과율들을 조정한다. 본 실시예의 촉진을 위해, 온-축 조명 모드는 온-축 조명을 달성하기 위해 조명 스테이지에서 스위칭 가능한 렌즈들을 구성함으로써 달성된다. 조명 패턴(90)은 추가로 개구수인 NA에 대해 평가되는, 조명된 부분(92)의 반경인 파라미터(σim)에 의해 규정된다. 몇몇 실시예들에서, 파라미터(σim)는 약 0.3 미만이 되도록 선택된다. 몇몇 실시예들에서, 조명 패턴(90)은 IC 패턴에 따라 결정될 수 있다.
도 1을 참조하면, 방법(10)은 리소그래피 시스템(30)에서 동공 필터를 구성하는 동작(18)을 포함한다. 동공 필터는 리소그래피 시스템(30)의 프로젝션 동공 평면에서 구성된다. 동공 필터는 마스크(36)로부터 방사선 광의 특정한 공간 주파수 컴포넌트들을 필터링하도록 프로젝션 동공 평면에 배치된다.
동공 필터에서 규정되는 패턴은 조명 모드에 의해 결정된다. 동공 필터의 패턴은, 세기면에서 마스크(36)로부터 0-차 회절 광인 비-회절된 광의 적어도 약 70%와 같이, 마스크(36)로부터 비-회절된 광의 적어도 일부를 제거하도록 설계된다. 몇몇 실시예들에서, 동공 필터의 패턴은 실질적으로 조명 모드의 패턴에 상보적이다. 예를 들어, 조명 패턴(90)이 도 7의 디스크 패턴으로서 규정될 때, 동공 필터의 대응하는 패턴은 도 8에서 예시된 바와 같이 유사하지만 반전된 패턴(100)(필터링 패턴(100))이다. 필터링 패턴(100)은 차단 부분(102)(유사한 디스크) 및 집광 부분(104)을 포함한다. 동공 평면에서 차단 부분(102)에 도달하는 방사선 광은 차단될 것이다. 동공 평면에서 집광 부분(104)에 도달하는 방사선 광은 POB(38)에 의해 집광되고 타겟(40)으로 지향될 것이다. 필터링 패턴(100)은 차단 부분(102)의 반경인 파라미터(σpf)에 의해 추가로 규정된다. 여기서 σpf는 NA에 대해 평가된다. 몇몇 예들에서, 조명 패턴(90)은 약 0.3 미만의 부분 코히어런스를 갖는 디스크 조명을 갖는다. 필터링 패턴(100)은 조명 패턴(90)에 따라 결정되어서, 비-회절된 광 대부분이 동공 필터(100)에 의해 제거되는데, 예컨대, 비-회절된 광의 70% 초과가 제거되어, 주로 2개의 대칭적으로 (동공 평면 상에) 위치되고 세기 밸런싱되는 -1번째 및 +1번째 회절 차수들로부터 회절된 광을 활용하여 반도체 웨이퍼를 노출한다. 위에서 언급된 몇몇 실시예들에서, 조명 패턴(90)은 필터링 패턴(100)에 상보적이며 σpf=σim로서 공식화된다. 몇몇 실시예들에서, 필터링 패턴은 조명 패턴과 약간 상이할 수 있으며 σpf>σim로서 공식화된다. 집합적으로, 필터링 패턴은 조명 패턴에 의해 결정되며, σpf=>σim로서 공식화된다. σim가 0.3 미만인 일 예에서, σpf는 0.3 이상이다.
도 1을 다시 참조하면, 방법(10)은 구성된 조명 모드 및 동공 필터에서 타겟(40)에 대한 리소그래피 노출 프로세스를 수행하는 동작(20)으로 진행한다. 방사선 소스(32)로부터의 방사선 광은 온-축 조명에 대한 방사선 에너지 분포로 조명기(34)에 의해 변조되고, 마스크(36)로부터 지향되고 동공 필터에 의해 추가로 필터링되며 방사선 광은 강화된 에너지 위도(energy latitude; EL) 및 DOF로 타겟(40)에 마스크(36)의 IC 패턴을 이미징한다.
계속 도 1을 다시 참조하면, 방법(10)은 추가로 다른 동작들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법(10)은 마스크(36) 상에 규정된 IC 패턴으로부터 이미징되는 하나 이상의 개구들을 갖는 패터닝된 레지스트 층을 형성하도록, 타겟(40) 상에 코팅된 노출된 레지스트 층을 현상하는 동작(22)을 포함한다.
다른 예에서, 방법(10)은 추가로, 패터닝된 레지스트 층을 통해 타겟(40)에 대한 제조 프로세스를 수행하는 동작(24)을 포함한다. 일 실시예에서, 기판 또는 타겟의 물질 층은 기판 또는 아래 놓이는 물질 층에 IC 패턴을 전사하도록, 패터닝된 레지스트 층의 개구들을 통해 에칭된다. 실시예의 촉진을 위해, 아래 놓이는 물질 층은 반도체 기판 상에 배치되는 층간 유전체(interlayer dielectric; ILD) 층이다. 에칭 프로세스는 대응하는 ILD 층에 콘택들(contacts) 또는 비아들을 형성할 것이다. 다른 실시예에서, 이온 주입 프로세스가 패터닝된 레지스트 층의 개구들을 통해 반도체 기판에 적용되어서, IC 패턴에 따라 반도체 기판에 도핑된 피처들을 형성한다. 이 경우에, 패터닝된 레지스트 층은 이온 주입 마스크로서 기능한다.
방법(10) 및 마스크(36)의 다양한 실시예들이 본 개시에 따라 설명된다. 다른 대안들 및 변형들이 본 개시의 사상으로부터 벗어남 없이 존재할 수 있다. 일 실시예에서, 마스크(36) 상에 규정되는 IC 패턴은 추가로 다양한 더미 다각형들을 포함할 수 있다. 일 예에서, 더미 다각형들은 인접한 메인 다각형들(회로 다각형들 및 더미 다각형들)이 상이한 마스크 상태들에 적용되도록 IC 패턴의 회로 다각형들과 유사하게 할당된다. 다양한 예들에서, 리소그래피 노출 프로세스를 받도록 타겟 상에 코팅되는 레지스트 물질은 양의 톤 레지스트 또는 음의 톤 레지스트일 수 있다.
또한, 마스크(36) 및 방법(10)은 강화된 이미징 효과를 갖는 다양한 IC 패턴을 형성하는데 이용될 수 있다. 제 1 예는 도 9a 내지 도 9c에서 예시된다. 도 9a는 몇몇 실시예들에 따른 마스크(36)의 상면도를 예시한다. 제 1 마스크 상태(S1), 제 2 상태(S2) 및 제 3 마스크 톤(제 3 투과율(t3))을 갖는 배경(56)이 각각 라벨링된다. 도 9b는 레지스트 층 상의 대응하는 노출 에너지 분포를 그레이 스케일로 예시한다. 도 9c는 레지스트 층 상의 라인 AA'을 따른 대응하는 노출 에너지 분포를 도표로 예시하며 여기서 수평 축은 라인 AA'을 따른 거리를 표현하고, 수직 축은 노출 에너지를 표현한다. 마스크(36) 상에 규정된 IC 패턴은 복수의 라인 피처들을 포함한다. 라인들 및 라인들 간의 간격은 방법(10)에 의해 명확하게 이미징된다.
제 2 예는 도 10a 내지 도 10c에서 예시된다. 도 10a는 몇몇 실시예들에 따른 마스크(36)의 상면도를 예시한다. 제 1 마스크 상태(S1), 제 2 상태(S2) 및 제 3 마스크 톤을 갖는 배경(56)이 각각 라벨링된다. 도 10b는 레지스트 층 상의 대응하는 노출 에너지 분포를 그레이 스케일로 예시한다. 도 10c는 레지스트 층 상에서 라인 AA'을 따른 대응하는 노출 에너지 분포를 도표로 예시하며, 여기서 수평 축은 라인 AA'을 따른 거리를 표현하고, 수직 축은 노출 에너지를 표현한다. 마스크(36) 상에 규정되는 IC 패턴은 어레이로 된 복수의 홀 피처들(예컨대, 콘택 홀들)을 포함한다. 홀 피처들은 콘트라스트가 강화된 채로 방법(10)에 의해 명확하게 이미징된다.
제 3 예는 도 11a 내지 도 11d에서 예시된다. 도 11a는 몇몇 실시예들에 따른 마스크(36)의 상면도를 예시한다. 제 1 마스크 상태(S1), 제 2 마스크 상태(S2) 및 제 3 마스크 톤을 갖는 배경(56)이 각각 라벨링된다. 도 11b는 레지스트 층 상의 대응하는 노출 에너지 분포를 그레이 스케일로 예시한다. 도 11c는 레지스트 층 상에서 라인 AA'을 따른 대응하는 노출 에너지 분포를 도표로 예시하며, 도 11d는 레지스트 층 상에서 라인 BB'를 따른 대응하는 노출 에너지 분포를 도표로 예시한다. 마스크(36) 상에서 규정되는 IC 패턴은 복수의 라인들을 포함한다. X 방향의 라인/간격 및 Y 방향의 라인 단부 간(line end to end)은 둘 다 최고 콘트라스트를 동시에 달성한다.
다른 실시예에서, 리소그래피 프로세스는 2개의 마스크 상태들 및 3개의 마스크 톤들을 갖는 마스크를 형성하는 것, 인접한 다각형들 및 배경에 상이한 마스크의 상태들을 할당하는 것, 회절된 광 및 비-회절된 광을 생성하도록 0.3 미만의 부분 코히어런스를 갖는 거의 온-축 조명(on-axis illumination; ONI)에 의해 마스크를 노출하는 것, 비-회절된 광의 70% 초과를 제거하는 것 및 타겟(40)을 노출하도록 프로젝션 광학 박스(POB)에 의해 회절된 광 및 제거되지 않은 비-회절된 광을 집광하여 지향하는 것을 포함한다.
도 13은 몇몇 실시예들에 따라 구성되는 마스크를 생성하기 위한 방법(110)의 흐름도를 예시한다. 방법(110)은 IC 패턴을 수신함으로써 112에서 시작한다. IC 패턴은 타겟에 전사될 복수의 회로 다각형들을 갖는 회로 레이아웃을 포함한다.
방법(110)은 더미 다각형들과 같은 부가적인 피처들을 IC 패턴에 부가하는 동작(114)을 포함할 수 있다. 더미 다각형들은 화학 기계적 폴리싱(chemical mechanical polishing; CMP) 균일도를 위한 CMP 더미 다각형들 또는 열 어닐링 균일도를 위한 열 더미 다각형들과 같이 하나 이상의 제조 기능들을 위해 IC 패턴에 부가된다. 회로 다각형들 및 더미 다각형들은 집합적으로 메인 다각형들로서 지칭된다.
방법(110)은 각각의 마스크 상태들에 다양한 다각형들을 할당하는 동작(116)을 포함한다. 특히, 인접한 메인 다각형들은 상이한 마스크 상태들에 할당된다. 예를 들어, 제 1 메인 다각형은 제 1 마스크 상태(S1)에 할당되고 제 1 메인 다각형에 인접한 제 2 메인 다각형은 제 2 마스크 상태(S2)에 할당된다.
방법(110)은 추가로 IC 패턴의 배경에 하위-해상도 다각형들을 부가하는 동작(118)을 포함한다. 하위-해상도 보조 다각형들은 긴 직사각형들, 정사각형들, 다른 적합한 기하학구조들 또는 이들의 결합으로서 설계될 수 있다. 특히, 하위-해상도 다각형은 동일한 마스크 상태에 할당되고, 필드는 하위-해상도 다각형들에 할당된 마스크 상태와 상이한 다른 마스크 상태에 할당된다.
몇몇 실시예들에서, 필드에는 제 1 마스크 상태(S1)가 할당되고 하위-해상도 보조 다각형들은 제 2 상태(S2)에 할당된다. 몇몇 다른 실시예들에서, 필드는 제 2 마스크 상태(S2)에 할당되고, 하위-해상도 보조 다각형들은 제 1 마스크 상태(S1)에 할당된다. 그러므로, 배경은 t1 및 t2와 상이한 평균 투과율(t3)로 실질적으로 균일한 그레이 레벨까지 리소그래피 프로세스 동안 레지스트 층에 대해 이미징된다. 하위-해상도 보조 다각형들은, 배경에서 특정한 패턴 밀도를 갖도록 설계되어서, 대응하는 투과율(t3)은 리소그래피 프로세스 동안 메인 다각형들의 이미징 콘트라스트를 강화하도록 조정된다. 따라서, 마스크는 2개의 마스크 상태들을 갖지만 투과율의 견지에서 서로 상이한 3개의 마스크 톤들을 달성한다. 몇몇 실시예들에서, 동일한 매커니즘에 의해, IC 패턴은 2개의 마스크 상태들 및 3개 초과의 마스크 톤들을 포함하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 배경에서, 하위-해상도 보조 다각형들은 각각의 로컬 패턴 밀도들에 대해 변형되고, 그에 따라 3개 초과의 마스크 톤들을 달성한다.
방법(110)은 추가로 IC 패턴을 규정하는 테이프-아웃 데이터(tape-out data)를 생성하는 방법(120)을 포함할 수 있다. IC 패턴은 각각의 마스크 상태들이 할당되는 메인 다각형들, 하나의 마스크 상태가 할당되는 하위-해상도 다각형들 및 다른 마스크 상태가 할당되는 필드를 포함한다.
방법(110)은 추가로 테이프-아웃 데이터에 따라 마스크를 형성하는 동작(122)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 마스크의 형성은 도 3 내지 도 5와 관련하여 위에서 설명된 바와 같은 증착, 전자-빔 리소그래피 프로세스 및 에칭을 포함한다.
본 개시는 다양한 실시예들에 따라, 마스크 구조, 리소그래피 프로세스 및 마스크를 생성하기 위한 방법을 제공한다. 마스크는 복수의 메인 다각형들을 갖는 IC 패턴을 규정하고, 2개의 마스크 상태들을 포함하면서도 3개의 마스크 톤들을 포함한다. 인접한 메인 다각형들은 상이한 마스크 상태들에 할당된다. IC 패턴의 배경은 동일한 마스크 상태에 할당되는 복수의 하위-해상도 다각형들 및 다른 마스크 상태에 할당되는 필드를 포함한다. 리소그래피 프로세스는 마스크 및 온-축 조명을 이용한다. 리소그래피 프로세스는 조명 패턴 및 조명 패턴에 따라 설계되는 동공 필터를 이용한다. 마스크를 생성하기 위한 방법은 인접한 메인 다각형들이 상이한 마스크 상태들에 할당되도록 다양한 메인 다각형들을 각각의 마스크 상태들에 할당하고; 그리고 하위-해상도 다각형들을 배경에 부가하는 것을 포함한다.
본 개시의 실시예들은 종래 기술보다 나은 이점들을 제공하지만, 다른 실시예들은 상이한 이점들을 제공할 수 있으며, 모든 이점들이 반드시 본 명세서에서 논의되는 것은 아니고, 어떠한 특정한 이점도 모든 실시예들에 대해 요구되는 것은 아니란 것이 이해된다. 방법(10)은 주어진 NA 하의 오프-축 조명(OAI)에 의한 것과 동일한 최소 피치(pitch)를 달성할 수 있다. OAI가 이용될 때, 동공 평면 상의 0번째 회절 차수의 위치가 고정되기 때문에, 피치가 최적화된 피치로부터 벗어나면 DOF가 저하하기 시작한다. DOF가 P>1.5X Pmin에 대해 거의 최소이다. 1.5X Pmin~2X Pmin의 피치 범위 내에 있기 때문에, 보조 피처(assist feature; AF)의 구현은 DOF를 증가시키는데 도움이 되지 않는다. 이는 금지된-피치 문제(forbidden-pitch problem)가 존재한다. 방법(10)을 이용함으로써, DOF는 2번째 회절 차수가 올 때까지 최대화된 채로 남아있게 된다. 즉, DOF가 도 12a 및 도 12b에서 예시된 바와 같이 1X Pmin~2X Pmin의 피치 범위에서 최대화된다. 금지된-피치 문제가 없게 된다.
+1번째 및 -1번째 회절 차수들은 세기면에서 밸런싱되고 에너지 위도가 최대화된다. 또한, 동공 평면 상에서, +1번째 및 -1번째 회절 차수들이 동공 중앙으로부터 (도 6에서 예시된 바와 같이) 동일한 거리를 갖기 때문에, DOF는 또한 동시에 최대화된다.
본 개시는 몇몇 실시예들에 따라 리소그래피 시스템에서의 리소그래피 프로세스를 제공한다. 리소그래피 프로세스는 집적 회로(IC) 패턴을 규정하는 2개의 마스크 상태들을 포함하는 마스크를 적재하는 것을 포함한다. IC 패턴은 복수의 메인 다각형들을 포함하며, 여기서 인접한 메인 다각형들이 상이한 마스크 상태들에 할당되고; 배경은 마스크 상태들 중 하나의 필드 및 2개의 마스크 상태들 당 다른 하나의 복수의 하위-해상도 다각형들을 포함한다. 리소그래피 프로세스는 추가로 온-축 조명 모드에서 리소그래피 시스템 패턴의 조명기를 구성하는 것; 조명 패턴에 따라 결정된 필터링 패턴으로 리소그래피 시스템의 동공 평면에서 동공 필터를 구성하는 것; 및 마스크, 구성된 조명기 및 구성된 동공 필터로 타겟에 노출 프로세스를 수행하는 것을 포함한다.
본 개시는 또한 몇몇 실시예들에 따른 마스크를 제공한다. 마스크는 기판; 및 기판 위에 형성되는 흡수 물질 층을 포함한다. 흡수 물질 층은 복수의 메인 다각형들 및 배경을 갖는 집적 회로(IC) 패턴을 규정하는 2개의 마스크 상태들을 갖도록 패터닝된다. 인접한 메인 다각형들은 상이한 마스크 상태들에 할당된다. 배경은 2개의 마스크 상태들 중 하나의 상태의 필드 및 2개의 마스크 상태들 다른 하나의 상태의 복수의 하위-해상도 다각형들을 포함한다.
본 개시는 또한 몇몇 실시예들에 따라 마스크를 생성하기 위한 방법을 제공한다. 방법은 복수의 메인 다각형들 및 배경을 갖는 집적 회로(IC) 패턴을 수신하는 것; 인접한 메인 다각형들이 상이한 마스크 상태들에 할당되도록 다양한 메인 다각형들을 각각의 마스크 상태들에 할당하는 것; 및 하위-해상도 다각형들을 배경에 부가하는 것을 포함한다.
위에서는 당업자들이 본 개시의 양상들을 더 잘 이해할 수 있도록 몇 개의 실시예들의 피처들을 약술하였다. 당업자는 이들이 본 명세서에서 도입된 실시예들의 동일한 이점들을 달성하고 및/또는 동일한 목적을 수행하기 위한 다른 프로세스들 및 구조를 설계 또는 변형하기 위한 토대로서 본 개시를 쉽게 이용할 수 있다는 것을 인지해야 한다. 당업자들은 또한 이러한 등가의 구조들이 본 개시의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고, 이들은 본 개시의 사상 및 범위로부터 벗어남 없이 여기서 다양한 변경들, 교체들 및 변형들을 가할 수 있다는 것을 깨달을 것이다.
Claims (10)
- 리소그래피 시스템에서의 리소그래피 프로세스로서,
집적 회로(integrated circuit; IC) 패턴을 규정하는 제1 마스크 상태 및 제2 마스크 상태를 포함하는 마스크를 적재(loading)하는 단계로서, 상기 IC 패턴은,
복수의 메인 다각형들(main polygons) - 인접한 메인 다각형들은 서로 상이한 제1 마스크 톤 및 제2 마스크 톤에 할당되며, 각각의 마스크 톤은 상기 제1 및 제2 마스크 상태 중 상이한 마스크 상태를 이용하여 형성됨 - ; 및
상기 제1 및 제2 마스크 상태의 조합을 이용하여 형성되는 제3 마스크 톤에 할당되는 배경(background) - 상기 조합은 상기 제1 및 제2 마스크 상태 중 하나의 상태의 필드 및 상기 제1 및 제2 마스크 상태 중 다른 하나의 상태의 복수의 하위-해상도 보조 다각형들(sub-resolution assist polygons)를 포함함 - 를 포함하는 것인, 상기 마스크를 적재하는 단계;
상기 리소그래피 시스템의 조명 동공 평면(illumination pupil plane) 상에 조명 패턴을 생성하도록 조명기를 구성하는 단계;
상기 조명 패턴에 따라 결정된 필터링 패턴으로 상기 리소그래피 시스템의 프로젝션 동공 평면(projection pupil plane) 상에 동공 필터를 구성하는 단계; 및
상기 조명기, 상기 마스크 및 상기 동공 필터로 타겟에 대해 노출 프로세스를 수행하는 단계로서, 상기 노출 프로세스는 상기 마스크 뒤에서 회절된 광 및 비-회절된 광을 생성하고, 상기 동공 필터는 상기 비-회절된 광 대부분을 제거하는 것인, 상기 노출 프로세스를 수행하는 단계
를 포함하는, 리소그래피 프로세스. - 제 1 항에 있어서,
상기 조명 패턴은 상기 조명기에 의해 제공되는 온-축 조명(on-axis illumination) 또는 부분적 코히어런트 조명(partially coherent illumination)에 의해 형성되는 것인, 리소그래피 프로세스. - 제 1 항에 있어서,
상기 필터링 패턴은 상기 조명 패턴의 반전된 패턴에 대응하는 것인, 리소그래피 프로세스. - 제 1 항에 있어서,
상기 조명 패턴은 조명되는 부분을 갖고,
상기 필터링 패턴은 차단 부분을 가지며, 상기 차단 부분의 반경 σpf≥ 상기 조명되는 부분의 반경 σim인 것인, 리소그래피 프로세스. - 제 1 항에 있어서,
제 1 다각형, 제 2 다각형 및 배경은 서로 다른 각각의 투과율들을 갖는 것인, 리소그래피 프로세스. - 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 마스크 상태 및 상기 제 2 마스크 상태는 투과율 t1 및 투과율 t2를 갖고,
상기 배경은 평균 투과율 t3를 가지며,
t1은 t3보다 크고, t2는 t3보다 작은 것인, 리소그래피 프로세스. - 제 1 항에 있어서,
상기 마스크는,
투명 기판; 및
상기 투명 기판 위에 형성되는 흡수 물질 층을 포함하고,
상기 흡수 물질 층은 서로 다른 상기 제 1 및 제 2 마스크 상태들을 규정하도록 패터닝되는 것인, 리소그래피 프로세스. - 마스크로서,
기판; 및
상기 기판 위에 형성되는 흡수 물질 층을 포함하고,
상기 흡수 물질 층은 복수의 메인 다각형들(main polygons) 및 배경(background)을 갖는 집적 회로(integrated circuit; IC) 패턴을 규정하는 2개의 마스크 상태들을 포함하도록 패터닝되고,
인접한 메인 다각형들은 2개의 상이한 마스크 톤들에 할당되며, 각각의 마스크 톤은 상기 2개의 마스크 상태들 중 상이한 마스크 상태를 이용하여 형성되고,
상기 배경은 상기 2개의 마스크 상태들의 조합을 이용하여 형성되는 제3 마스크 톤에 할당되며, 상기 조합은 상기 2개의 마스크 상태들 중 하나의 상태의 필드 및 상기 2개의 마스크 상태들 중 다른 하나의 상태의 복수의 하위-해상도 보조 다각형들(sub-resolution assist polygons)을 포함하는 것인, 마스크. - 제 8 항에 있어서,
상기 하위-해상도 보조 다각형들은, 상기 메인 다각형들의 이미징 콘트라스트(imaging contrast)가 리소그래피 프로세스 동안 강화되도록 조정되는 패턴 밀도를 포함하는 것인, 마스크. - 마스크를 생성하기 위한 방법으로서,
복수의 메인 다각형들(main polygons) 및 배경(background)을 갖는 집적 회로(integrated circuit;IC) 패턴을 수신하는 단계;
인접한 메인 다각형들이 2개의 상이한 마스크 톤들에 할당되도록 다양한 메인 다각형들을 2개의 마스크 상태들 중 하나의 마스크 상태에 할당하는 단계로서, 각각의 마스크 톤은 상기 2개의 마스크 상태들 중 상이한 마스크 상태를 이용하여 형성되는 것인, 상기 할당 단계; 및
하위-해상도 보조 다각형들(sub-resolution assist polygons)을 상기 배경에 부가하여, 상기 2개의 마스크 상태들의 조합을 이용하여 형성되는 제3 마스크 톤을 형성하는 단계
를 포함하는, 마스크를 생성하기 위한 방법.
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