KR100812741B1 - 리소그래피 장치 내의 편광된 방사선 및 디바이스 제조방법 - Google Patents

리소그래피 장치 내의 편광된 방사선 및 디바이스 제조방법 Download PDF

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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

리소그래피 장치는 선형으로 편광된 방사선의 제 1 부분 및 비편광된 또는 원형으로 편광된 방사선의 제 2 부분을 단면 내에 위해 방사선 빔을 컨디셔닝 할 수 있는 광학 요소들을 갖는 조명 시스템을 포함한다. 또한, 상기 장치는 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 조명 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체를 포함한다. 기판 테이블은 기판을 유지하기 위해 제공되는 한편, 투영 시스템은 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성되고 제공된다.

Description

리소그래피 장치 내의 편광된 방사선 및 디바이스 제조 방법{POLARIZED RADIATION IN LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
이하, 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 2는 리소그래피 장치를 사용하여 기판 상으로 이미징될 수 개의 구조체를 예시하는 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 반-파장 플레이트(half-wavelength plate)를 갖는 환형 조명 모드 내의 선형 편광을 서로에 대해 실질적으로 수직한 제 1 및 제 2 방향으로 편광된 방사선으로의 변환(conversion)을 도시하는 도면;
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예들에 따른 장치 내의 2개의 반-파장 플레이트의 배치를 도시하는 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 TE 편광된 방사선의 프랙션(fraction)을 최대화함으로써 이미지 콘트라스트가 증가된다는 것을 보여주는 편광의 이점을 나타내는 도면;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중극자(dipole) 조명 내의 편광된 방 사선의 이미지를 도시하는 도면;
도 7은 편광된 방사선과 비편광된 방사선 모두에 대해 도 5의 이중극자 조명이 사용되고, 그 편광 방향은 상기 도면의 Y 방향에 대해 평행하게 선택되는 비편광된 또한 편광된 방사선용 감쇠 위상 시프트 마스크에 대한 노광 관용도(exposure latitude: EL) 대 개구수(NA)를 도시하는 도면;
도 8a 및 도 8b는 편광도(degree of polarization: DOP) 및 편광 순도(polarization purity: PP)를 나타내는 도면들;
도 9는 선택된 편광 방향의 세기를 측정하는 바람직한 편광 상태에서의 세기(intensity in the preferred polarized state:IPS)가 되도록 조합되는 편광도(DOP) 및 편광 순도를 나타내는 표;
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 상이한 일루미네이터 물질에 대한 복굴절 대 수명을 도시하는 그래프;
도 11은 x-편광된 방사선을 갖는 복굴절 버언 인(burn in birefringence)을 도시하는 도면;
도 12는 IPS의 변동이 노광 관용도(EL)에 얼마나 영향을 주는지를 도시하는 도면;
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 다양한 조명 모드를 도시하는 도면;
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 또 다른 조명 모드들을 도시하는 도면;
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 편광된 방사선 및 45°편광된 방사선에 대한 편광 수명 효과를 도시하는 도면;
도 16은 선형 대 원형 편광 변환을 수행하기에 적합한 광학 구성요소를 예시하는 도면;
도 17은 세그먼트된(segmented) 선형으로 편광된 또한 비편광된 또는 원형으로 편광된 부분들을 갖는 수 개의 종래 조명 모드를 예시하는 도면;
도 18은 세그먼트된 편광된(접선방향(TE) 또는 반경방향(TM)) 및 비편광된 또는 원형으로 편광된 부분들을 갖는 수 개의 환형 조명 모드를 예시하는 도면;
도 19는 선형으로 편광된 또한 비편광된 또는 원형으로 편광된 부분들을 갖는 수 개의 혼합된 종래 조명 모드 및 환형 조명 모드를 예시하는 도면;
도 20은 접선방향(TE) 또는 반경방향(TM) 편광된 또한 비편광된 또는 원형으로 편광된 부분들을 갖는 수 개의 혼합된 종래 조명 모드 및 환형 조명 모드를 예시하는 도면;
도 21은 선형으로 편광된 또한 비편광된 또는 원형으로 편광된 부분들을 갖는 수 개의 대칭 다극자 조명 모드(symmetric multi-pole illumination mode)를 예시하는 도면;
도 22는 선형으로 편광된 또한 비편광된 또는 원형으로 편광된 부분들을 갖는 수 개의 회전 다극자 조명 모드를 예시하는 도면;
도 23은 선형으로 편광된 또한 비편광된 또는 원형으로 편광된 부분들을 갖는 수 개의 다극자 조명 모드를 예시하는 도면;
도 24는 선형으로 또는 접선방향(TE) 또는 반경방향(TM) 편광된 부분들 및 비편광된 또는 원형으로 편광된 부분들을 갖는 수 개의 소프트-퀘이사(soft- quasar) 조명 모드를 예시하는 도면; 및
도 25는 선형으로 편광된 방사선 빔에 의해 조명된 웨지형 한레 편광제거기(wedged Hanle depolarizer)(좌측 그림) 및 λ/4 플레이트(우측 그림) 모두를 통한 방사선 빔 후속 투과의 결과적인 편광을 예시하는 도면이다.
본 발명은 리소그래피 장치 및 집적 회로(IC)와 같은 디바이스의 제조 시에 상기 장치를 이용하는 방법에 관한 것이다. 특히, 필수적인 것은 아니지만, 본 발명은 공간 치수(spatial dimension) 범위의 피처들을 기판 상에 전사(transfer)하도록 최적화된 방사선을 여전히 제공하면서, 리소그래피 장치 내의 조명 시스템의 수명을 유지 및 연장하는 편광된 방사선을 사용하는 것에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 상황에서, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 1개 또는 수 개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트 워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는, 소위 스테퍼, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"- 방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는, 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
미국 특허 제 6,392,800호는 들어오는 방사선이 회전에 의해 본질적으로 반경 방향으로 선형 편광되는 방사선의 전체 단면을 갖는 나가는 빔으로 변환(convert)되는 광학 장치(optical arrangement)에 관한 것이다. 미국 특허 제 6,392,800호는 본 명세서에서 인용 참조되고 있다.
미국 특허 출원 제 2001/0019404호는 레지스트 상의 입사 평면에 대해 수직한 방사선의 편광에 의해 콘트라스트 증가(contrast increase)를 달성하는 높은 어퍼처(aperture)에서의 마이크로리소그래피 투영 노광(microlithography projection exposure)을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 미국 특허 출원 제 2001/0019404호는 본 명세서에서 인용 참조되고 있다.
미국 특허 제 6,310,679호는 코히런스 감소 부재(coherence reducing member)가 마스크와 기판 사이의 광학 트레인(optical train) 내에 제공된 리소그래피 장치를 개시한다. 상기 코히런스 감소 부재는 방사선의 편광 상태를 변화시키는 편광 제어 부재일 수 있다.
본 발명의 제 1 실시형태에 따르면, 비편광된 또는 원형으로 편광된 방사선의 제 1 부분 및 상이한 편광의 제 2 부분을 단면 내에 포함하기 위해 방사선 빔을 컨디셔닝(conditioning) 할 수 있는 광학 요소들을 갖는 조명 시스템, 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 조명 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체, 기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블, 및 상기 기판의 타겟부 상으로 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다.
본 발명의 실시예들은 비교적 높은 분해능 피처(resolution feature)들을 이미징하는 선형으로 편광된 방사선, 및 비교적 낮은 분해능 피처들을 이미징하는 원형으로 편광된 또는 비편광된 방사선을 포함하는 패터닝 디바이스를 조명하는 방사선 빔을 제공한다.
방사선 빔의 상기 제 2 부분은 선형으로 편광될 수 있다, 예를 들어 단일 선형 편광 또는 2 이상의 상이한 선형 편광으로 구성될 수 있다. 대안적으로, 방사선 빔의 상기 제 2 부분은 접선방향으로(tangentially: TE) 또는 반경방향으로(TM) 편광된 방사선을 포함할 수 있다.
광학 요소들은 방사선 빔의 중심 부분 내에 원형으로 편광된 또는 비편광된 방사선을 생성하고, 방사선 빔의 외측 부분 내에 선형으로 편광된 방사선을 생성하도록 배치될 수 있다. 상기 제 1 부분은 내측 원형 부분일 수 있고, 상기 제 2 부분은 상기 제 1 부분을 중심으로 한 링일 수 있으며, 또는 그 역도 가능하다.
상기 광학 요소들은 상기 원형으로 편광된 또는 비편광된 방사선을 생성하기 위해, 예를 들어 조정기, 인티그레이터(integrator) 또는 콘덴서(condensor)내의 조명 시스템의 퓨필 평면에 실질적으로 위치된 광학 요소를 포함할 수 있다. 이 광학 요소는 원형 편광을 생성하는 λ/4 플레이트(plate); 제 1 웨지가 광학적 활성 물질(optically active material)로 형성되고 제 2 웨지가 광학적 비활성 물질, 예를 들어 용융 실리카로 형성되며, 상기 방사선 빔의 일부분을 비편광된 방사선으로 변형(transform)시키도록 구성된 상이한 물질의 인접한 웨지(wedge)들의 쌍; 또는 상이한 편광을 생성하는 다수의 부분을 포함하는 회절 광학 요소 일 수 있다.
원형으로 편광된 또는 비편광된 방사선을 생성하도록 배치된 광학 요소는 방사선 빔의 상기 제 1 부분의 선형 편광을 제공하도록 배치된 또 다른 광학 요소와 조합될 수 있다. 상기 또 다른 광학 구성요소는 λ/2 플레이트일 수 있다.
본 발명의 제 2 실시형태에 따르면,
제 1 방향으로 편광된 실질적으로 선형으로 편광된 방사선만을 및/또는 상기 제 1 방향에 대해 수직한 제 2 방향으로 편광된 선형으로 편광된 방사선을 포함하기 위해 방사선 빔을 컨디셔닝하도록 배치된 제 1 광학 요소, 상기 제 1 방향으로 광학 축선을 갖는 복굴절(birefringence)을 발전(develop)시키도록 되어 있는 1 이상의 제 2 광학 요소, 및 선형으로 편광된 방사선의 전체 또는 부분을 비편광된 또는 원형으로 편광된 방사선으로 순차적으로 변형시키는 제 3 광학 요소를 포함하여 이루어지는 조명 시스템;
패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 조명 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여 할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체;
기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블; 및
상기 기판의 타겟부 상으로 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함하여 이루어지는 리소그래피 장치가 제공된다.
본 발명에 따른 방식으로 방사선 빔을 선형으로 편광하는 것은 조명 시스템의 수명을 유지 및 연장한다는 사실이 밝혀졌다. 선형으로 편광된 방사선의 전체 또는 부분을 비편광된 또는 원형으로 편광된 방사선으로 변형하는 것은 패터닝 디바이스를 조명하는 방사선이 다양한 치수의 피처들을 패터닝 디바이스로부터 기판으로 전사하도록 최적화되는 것을 보장한다.
상기 제 3 광학 요소는, 예를 들어 조정기, 인티그레이터 또는 콘덴서 내의 조명 시스템의 퓨필 평면에 실질적으로 위치될 수 있다.
상기 제 3 광학 요소는 방사선 빔의 일부분 내에 원형으로 편광된 또는 비편광된 방사선을 생성하고, 방사선 빔의 또 다른 부분 내에 선형으로 편광된 방사선을 생성하도록 배치될 수 있다.
상기 제 3 광학 요소는 방사선 빔의 중심 부분만을 비편광된 또는 원형으로 편광된 방사선으로 변형시켜, 선형으로 편광된 방사선의 외측 링이 남도록 배치될 수 있다.
상기 제 3 광학 요소는 방사선 빔의 일부분을 원형으로 편광된 방사선으로 변형시키는 λ/4 플레이트일 수 있다.
상기 제 3 광학 요소는 제 1 웨지가 광학적 활성 물질로 형성되고 제 2 웨지 가 광학적 비활성 물질, 예를 들어 용융 실리카로 형성되며, 상기 방사선 빔의 일부분을 비편광된 방사선으로 변형시키도록 구성된 물질의 인접한 웨지들의 쌍을 포함할 수 있다.
서로에 대해 실질적으로 수직한 제 1 및 제 2 방향을 갖는 본 발명의 편광된 빔은 때때로 일반적으로 XY 편광된 방사선이라고도 칭해진다. 그러므로, 이후의 XY 편광된 방사선에 대한 언급은 제 1 및 제 2 편광을 갖는 방사선을 의미하는 것으로 이해하면 되며, 상기 제 2 편광은 상기 제 1 편광에 대해 실질적으로 수직하다.
통상적으로, 여하한의 적합한 조명 모드가 조명 시스템 내에서 사용될 수 있다. 조명 모드는 다극자 조명(multipole illumination)을 가질 수 있다. 통상적으로, 다극자 조명 내의 극자들은 퓨필 내의 회절 방사선의 양을 최대화하도록 선택될 수 있는 반면, 극자마다 X 또는 Y 편광된 방사선을 갖도록 하는 선택은 TE(즉, 횡 전기(transverse electric)) 편광의 콘텐트(content)를 최대화함에 따라, 콘트라스트를 최대화할 수 있다.
조명 모드는 세그먼트된 점-대칭 조명 모드(segmented point-symmetric illumination mode) 또는 비-대칭 조명 모드일 수 있다. 예를 들어, 조명 모드들은: 종래, 이중극자(dipole), 비대칭, 4중극자(quadrupole), 6중극자(hexa-pole)(즉, 6개의 극자) 및 환형 중 어느 하나를 포함한다.
통상적으로 방사선 빔의 선형으로 편광된 프랙션(fraction)의 실질적으로 모두는 제 1 광학 요소에 의해 편광의 제 1 또는 제 2 방향 모드로 편광된다. 나머지(선형으로 비편광된) 방사선은 비편광되거나 원형으로 편광될 수 있다. 바람직하 게는, 편광된 방사선 빔의 95% 이상은 제 1 또는 제 2 방향으로 편광된다. 제 1 및 제 2 방향으로 편광된 방사선 간의 비율은 광학 디바이스의 편광 특성에 의존할 수 있다. 일반적으로 방사선의 약 50%가 제 1 방향으로, 또한 약 50%가 제 2 방향으로 편광될 수 있다. 대안적으로, 제 1 또는 제 2 방사선으로의 편광 중 어느 하나가 우월(dominate)할 수도 있다.
통상적으로, 제 1 광학 요소는 2개의 반-파장 플레이트(half-wavelength plate)와 같이 광학적 활성 플레이트 또는 복굴절 플레이트의 세트를 포함할 수 있다.
반-파장 플레이트는 여하한의 적합한 형상일 수 있으며, 바람직하게는 실질적으로 삼각형 형상일 수 있다. 반-파장 플레이트는 콘덴서(CO), 조정기(AD) 또는 인티그레이터(IN) 중 어느 것 내에 존재할 수 있다. 통상적으로, 반-파장 플레이트는 콘덴서(CO), 조정기(AD) 또는 인티그레이터(IN) 내에 모두 존재할 수 있다. 반-파장 플레이트는 콘덴서(CO), 조정기(AD) 또는 인티그레이터(IN) 내에 또는 그 부근에 존재할 수 있다. 대안적으로, 콘덴서(CO), 조정기(AD) 또는 인티그레이터(IN) 중 어느 것 내에 하나의 반-파장 플레이트가 존재할 수도 있다.
반-파장 플레이트는 석영 실리카(quartz silica), 또는 화학선 파장(actinic wavelength)에서 내재적(intrinsic) 또는 외부적으로 유도된 복굴절 광학 특성들을 갖는 여하한의 다른 물질로 형성될 수 있다. 반-파장 플레이트는 상기 플레이트가 원하는 광학 편광 회전을 입사 방사선 상으로 부과하도록 방위가 잡힐 수 있다. 편광 방위의 회전은 선형 복굴절(반-파장 플레이트) 또는 원형 복굴절(광학 선형 활 성(optical rotary activity))의 물리적인 원리에 기초할 수 있다.
선형 복굴절 단축 결정질 물질(linearly birefringent uniaxial crystalline material)은 결정 내에서의 방사선 빔의 전파 시에 제약(constraint)을 부과하는 대칭성이 있는 단일 축선, 소위 광학 축선에 의해 특성화된다. 광 축선에 대해 법선(normal)인 평면 내에 편광된 정상 빔(ordinary beam)으로서 또는 광학 축선을 포함하는 평면 내에 편광된 비정상 빔(extraordinary beam)으로서 2개의 모드들이 허용된다. 상기 빔들의 각각은 연관된 굴절률을 가지므로, 전기장(파법선(wave normal)) 속도와 굴절의 빔(레이) 각도가 모두 상이하다. 이 후자의 특성은 복굴절 물질의 복굴절의 적당히 커트되고 방위가 잡힌 프리즘들이 지연자(retarder), 회전자(rotator), 편광자(polarizer) 및 편광 빔 스플리터(polarizing beam splitter)로서 기능할 수 있게 한다.
평면 편광 빔이 2개의 공선적(collinear) 원형 편광 빔으로 분해(resolve)되는 원형 복굴절을 나타내는 물질의 광학 축선 아래로 전파되는 경우, 그 각각은 반경방향으로 상이한 속도로 전파된다. 이러한 2개의 성분(component)이 물질로부터 나타나는 경우, 상기 성분은 편광의 평면이 입사 빔의 평면으로부터 회전되는 평면 편광 빔 안으로 재조합된다. 경로 길이를 갖는 편광의 평면의 점진적인 회전을 생성하는 이러한 효과를 소위 광학 활성(optical activity)이라 하며, 광학 회전자를 생성하는데 사용된다.
통상적으로, 개선될 수 있는 이미징 특성들은: 이미지 콘트라스트의 향상, 노광 관용도(exposure latitude)의 증가 개선, 더 낮은 마스크 오차 향상 팩 터(Mask Error Enhancement Factor: MEEF) 및 감소된 라인-에지 거칠기(line-edge roughness) 중 어느 것을 포함한다.
조명 시스템의 수명은 최대 약 30 X 109 샷(shot)(즉, 30 G샷), 약 35 X 109 샷(즉, 35 G샷), 약 40 X 109 샷(즉, 40 G샷), 또는 최대 약 110 X 109 샷(즉, 110 G샷)으로 연장될 수 있다. 45°편광을 이용하면(즉, 2개의 편광이 서로에 대해 45°로 존재하면), 일루미네이터의 수명은 20 X 109 샷(즉, 20 G샷)보다 낮을 수 있다. 바람직하게는, 조명 시스템의 수명은 본질적으로 무한적일 수 있다. 그러므로, 소정 수의 샷 이후에는 조명 시스템을 형성하는 물질이 매우 낮게 유도된 복굴절에서 효과적으로 포화(saturate)될 수 있다.
리소그래피 장치는 약 1.0보다 더 큰 개구수(NA)를 포함할 수 있다.
통상적으로, 리소그래피 장치의 전체 또는 부분은 물과 같은 침지 유체 내에 침지된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 디바이스 제조 방법이 제공되며, 상기 방법은:
기판을 제공하는 단계;
조명 시스템을 사용하여 컨디셔닝된 방사선 빔을 제공하는 단계;
상기 방사선에 패턴을 부여하는 단계; 및
상기 기판의 타겟부 상으로 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하여 이루어지고,
상기 컨디셔닝된 방사선 빔을 제공하는 단계는 비편광된 또는 원형으로 편광된 방사선의 제 1 부분 및 상이한 편광의 제 2 부분을 단면 내에 포함하기 위해 방사선 빔을 컨디셔닝하는 단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 디바이스 제조 방법이 제공되며, 상기 방법은:
기판을 제공하는 단계;
조명 시스템을 사용하여 컨디셔닝된 방사선 빔을 제공하는 단계;
상기 방사선에 패턴을 부여하는 단계; 및
상기 기판의 타겟부 상으로 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하여 이루어지고,
상기 컨디셔닝된 방사선 빔을 제공하는 단계는 제 1 방향으로 편광된 실질적으로 선형으로 편광된 방사선만을 및/또는 상기 제 1 방향에 대해 수직한 제 2 방향으로 편광된 선형으로 편광된 방사선을 포함하기 위해 방사선 빔을 컨디셔닝하는 단계, 상기 제 1 방향으로 광학 축선을 갖는 복굴절을 발전시키도록 되어 있는 광학 요소를 통해 방사선을 투과하는 단계, 및 선형으로 편광된 방사선의 전체 또는 부분을 비편광된 또는 원형으로 편광된 방사선으로 순차적으로 변형시키는 단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 본 발명의 상기 실시형태들 중 하나의 방법에 따라 제조된 디바이스가 제공된다. 제조된 디바이스는, 예를 들어 집적 회로(IC), 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 액정 디스 플레이(LCD) 또는 박막 자기 헤드 등일 수 있다.
도 1은 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하며, 상기 장치는:
- 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL);
- 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT);
- 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및
- 기판(W)의 타겟부(C)(1 이상의 다이를 포함) 상에 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함하여 이루어진다.
조명 시스템은 방사선의 지향, 성형 또는 제어를 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 여하한의 타입의 광학 구성요소들, 또는 그 조합과 같은 다양한 타입의 광학 구성요소를 포함할 수 있다.
지지 구조체는 패터닝 디바이스의 무게를 지지, 즉 견딘다. 이는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 여타의 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디 바이스를 유지한다. 상기 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기 또는 여타의 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 상기 지지 구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동될 수 있는 프레임 또는 테이블일 수도 있다. 상기 지지 구조체는 패터닝 디바이스가, 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 어떠한 용어의 사용도 "패터닝 디바이스"와 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로도 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 의미하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판의 타겟부 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부 내에 생성될 디바이스 내의 특정 기능층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형 마스크와 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 형식도 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일례는 작은 거울들의 매트릭스 구성 을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 여타의 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭, 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템들 또는 그 조합을 포함하는 여하한의 타입의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로도 간주될 수 있다.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 상기 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수도 있다.
리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2 이상의 마스크 테이블)을 갖는 형태로 구성될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체(예를 들어, 물)에 의해 기판의 전체 또는 부분이 덮일 수 있는 형태로 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수를 증가시키는 기술로 해당 기술 분야에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는, 기판과 같은 구조체가 액체에 담그어져야 한다는 것을 의미하는 것이 아니라, 그 보다는 노광 시 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 위치된다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(S0)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선 빔은, 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고도 칭해질 수 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 상기 일루미네이터는 그 단면에 원하는 균일성과 세기 분포를 갖기 위해 방사선 빔을 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다.
상기 방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블(MT)) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크(MA)) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예컨대, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로 기판 테이블(WT)은, 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 또 다른 위치센서(도 1에 명확히 도시되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에 또는 스캔하는 동안에 방사선 빔(B)의 경로에 대해 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은 장-행정 모듈(long-stroke module)(개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module)(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정기(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT)의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수도 있으며, 이는 제 2 위치설정기(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 마스크 테이블(MT)은 단지 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2)들 및 기판 정렬 마크(P1, P2)들을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들이 지정된 타겟부(dedicated target portion)들을 차지하고 있지만, 상기 마크들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다(이들은 스크라이브- 레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다). 이와 유사하게, 마스크(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
서술된 장치는 다음과 같은 모드들 중 1 이상에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C) 상에 투영된다(즉, 단일 정적 노광(single static exposure)). 그 후, 기판 테이블(WT)은 다른 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다(즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)). 마스크 테이블(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 이미지 반전 특성 및 확대(축소)에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광시 타겟부의 (스캐닝되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 마스크 테이블(MT)은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안, 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에 서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채용되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 상기 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 상이한 사용 모드들이 채용될 수 있다.
리소그래피에 대한 종래의 접근법은 이를 제공하는 이미지 콘트라스트의 향상으로 인해 편광된 방사선을 사용하기 위한 것이었다. 또한, 노광 관용도(EL)의 증가 개선, 더 낮은 마스크 오차 향상 팩터(MEEF) 및 감소된 라인-에지 거칠기는 편광된 방사선을 사용함으로써 얻어질 수 있다. 편광된 방사선을 사용하는 장점은 구조체의 회절 차수들의 스캐터링 방향에 직접 커플링(couple)된다는 것이다. 일반적으로, 레티클 상의 조밀한 피치 구조체(dense pitch structure)에 대해 평행한 회절 차수들은 그들이 편광되는 경우에 이미지 콘트라스트를 좋게 할 것이다. 하지만, 예를 들어 다수의 피치 및 2D(예를 들어, X 및 Y) 방위를 포함하는 복잡한 레티클 패턴들의 경우에, 또한 엔드-오브-라인(end-of-line) 또는 엔드-오브-어레이(end-of-array) 링잉 효과(ringing effect)를 최소화하기 위해서, 다른 방향 하의 회절 모드들이 고려될 필요가 있다. 이러한 회절 모드의 경우, 선형으로 편광된 조명 모드들은 매우 흔하게 멀리 떨어져 있으며, 최적의 또한 2차 조명 모드들은 특정 구조체 위치들에서의 이미지 콘트라스트를 향상시키기 위해 다른 편광 상태들과 함께 부가될 수 있다. 추가 조명 모드들의 편광 상태들은 비편광되거나 원형으로 편광될 수 있다.
예를 들어, 집적 회로 디바이스에서 사용될 수 있는 몇몇 구조체들을 예시하는 도 2를 고려한다. 몇몇 구조체는 높은 공간 주파수를 갖는 조밀하게 패킹된 라인(densely packed line: A) 및 낮은 공간 주파수를 갖는 (준(semi-)) 격리된 라인(isolated line: B)의 세트를 포함한다. 메인(main) 피처(예를 들어, 조밀한 수직 라인들 및 추가 수평 준-격리된 피처들)와 상이한 방위들을 갖는 몇몇 라인이 존재할 것이다. 디바이스의 콘택 층(contacts layer)(조밀한, 준-격리된 및 몇몇 완전 고립된 콘택들)의 경우, 다수의 피치가 존재할 것이다. 여하한의 구조체가 유한의 치수를 가질 것이므로 특정한 엔드-오브-라인 및 엔드-오브-어레이 효과들이 예상될 필요가 있다는 것을 유의한다. 도 2에 예시된 타입의 구조체들은 선형으로 또한 원형으로 또는 비편광된 방사선의 조합을 이용하여 최적으로 이미징된다.
해당 기술 분야에 존재하는 문제점은 편광 유도된 콤팩션(polarization induced compaction)으로 인해 복굴절이 조명 시스템의 일부분을 형성하는 용융 실리카 물질 안으로 버언(burn)된다는 것이다. 이러한 구성요소들 상에 입사되는 방사선 빔의 편광 방위가 복굴절 방위에 대해 평행하거나 직교(orthogonal)하지 않는 경우, 편광 방위가 변화됨에 따라 임계 치수(CD) 오차를 유도하는 것으로 밝혀졌다. 실제로, 이러한 효과는 조명 시스템의 수명을 엄격하게(severely) 제한한다. 복굴절의 방향으로 방위가 잡힌 및/또는 그에 대해 수직한 선형으로 편광된 방사선 을 형성함으로써, 이러한 문제점이 완화될 수 있으며 장치의 수명이 증가될 수 있다. 이러한 편광된 방사선은 일반적으로 XY 편광된 방사선이라고도 칭해진다.
도 3에 도시된 바와 같이, 서로에 대해 실질적으로 수직한 제 1 및 제 2 방향으로 선형으로 편광된 방사선을 갖는 환형 조명이 형성된다. 편광된 방사선의 제 1 방향과 제 2 방향 간의 비율(ratio)은 1:1이다. 방사선의 95% 이상이 제 1 방향 또는 제 2 방향으로 편광된다.
도 4a는 본 발명에 따른 장치의 콘덴서(CO) 내의 2개의 반-파장 플레이트(즉, 회전자와 동일화(identify))를 도시한다. 도 4b는 조정기(AD) 내의 2개의 반-파장 플레이트(즉, 회전자)를 도시한다. 도 4c는 인티그레이터(IN) 내의 2개의 반-파장 플레이트를 도시한다.
도 5는 높은 개구수(NA)를 갖는 것이 상당한 이미징 편광 효과를 가진다는 것을 보여주는 편광의 이점을 도시한다. 도 5는 TE(횡 전기) 편광의 경우 개구수(NA)를 증가시켜도 이미지 콘트라스트가 감소되지 않는다는 것을 보여준다. 하지만, 도 5는 비편광 및 TM(횡 자기) 편광의 경우 개구수(NA)를 증가시키면 이미지 콘트라스트의 감소가 존재한다는 것을 보여준다. 그러므로, 도 5는 TE 편광을 이용하는 경우 이미지 콘트라스트의 개선과 마스크 오차 팩터(MEF) 개선이 있을 수 있다는 것을 보여준다.
도 6은 감쇠 위상 시프트 마스크(att-PSM)를 사용하는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중극자 조명 모드의 퓨필 이미지를 나타낸다.
도 7은 편광된 방사선이 비편광된 방사선에 비해 노광 관용도(EL)가 더 높다 는 것을 보여준다. 편광된 또한 비편광된 방사선 모두에 도 6의 이중극자가 사용되며, 편광 방향은 상기 도면의 Y 방향에 대해 평행하도록 선택된다.
도 8a 및 도 8b는 편광된 방사선의 모양(description)을 예시하는 개략적인 도면이다. 편광된 방사선의 품질은 2개의 값을 이용하여 정의될 수 있다. 첫번째, 편광되는 방사선의 프랙션을 나타내는 편광된 방사선을 정량화(quantify)하기 위해 편광도(degree of polarization: DOP)가 사용될 수 있다. 두번째, 올바른 방향(correct direction)으로 편광된 방사선의 프랙션과 관련된 편광 순도(polarization purity: PP)가 또한 사용될 수 있다.
도 9는 상이한 편광도 및 편광 순도(PP)를 갖는 상이한 편광 상황들에 대한 표를 나타낸다. 상기 표에서, 편광도(DOP) 및 편광 순도(PP)는 바람직한 편광된 상태에서의 세기((intensity in the preferred polarized state: IPS)를 형성하기 위해 조합된다. IPS는 선택된 편광 방향의 세기를 측정한다.
도 10은 편광된 조사를 이용한 상이한 일루미네이터 물질들에 대한 복굴절 대 수명(단위: 년)의 그래프를 도시한다. 상이한 물질의 함수로서 용융 실리카 저하(즉, 복굴절 버언 인(burn in))가 등급화(grade)된다는 것을 보여준다.
도 11은 x-편광된 방사선을 갖는 버언 인 복굴절을 도시한다.
도 12는 IPS의 변동이 노광 관용도에 얼마나 영향을 주는지를 나타낸다. 완벽한 편광(IPS 변동 = O)의 경우, 편광을 이용함으로써 EL의 소정 이득(gain)이 존재한다. 이미지 필드에 걸쳐 IPS 변동이 존재하는 경우, 피처를 노광하기 위해서는 필드 지점 당 상이한 절대 에너지가 요구된다. 이는 모든 필드 지점의 오버랩된 노 광 윈도우(exposure window)가 변동 없이 최대 이득보다 더 작다는 사실을 유도한다.
도 13은 종래, 이중극자, 4중극자, 환형 및 비-대칭과 같이 본 발명에 따른 상이한 조명 모드들을 도시한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 4중극자 조명은 원 형상으로 방위가 잡힌 4개의 세그먼트를 갖는다; 이러한 구성은 때때로 C-쿼드(C-Quad)라고 칭해진다. 또한, 도 13은 4개의 세그먼트를 갖는 퀘이사(Quasar: 상표명)로도 알려진 조명 모드를 나타낸다. 퀘이사 조명에 대한 2개의 상이한 구성이 도시되어 있으며, 하나의 구성은 H 편광되고 다른 하나는 Y 편광된다.
도 14는 또 다른 가능한 조명 모드들을 나타낸다. C-쿼드, 퀘이사(상표명), 6중극자 및 주문형 조명(custom illumination)이 도시되어 있다.
도 15는 XY 편광(즉, 제 2 방향이 제 1 방향에 대해 실질적으로 수직한 제 1 및 제 2 방향으로 방사선이 편광) 및 45°편광을 이용하여 조사된 일루미네이터 물질(A 및 B)에 대한 편광 수명 효과를 도시한다. 도 15는 XY 편광을 이용하면, 일루미네이터 물질의 효율성의 순도 손실이 상당히 감소되는, 즉 조명 시스템의 수명이 증가된다는 것을 명확히 보여주고 있다. 2개의 상이한 실리카 타입(A 및 B)이 최악의 경우인 45°편광에 대한 편광 순도의 손실에 대해 도시된다. XY 편광을 이용하는 것과 비교하여, XY 편광을 이용하는 경우에는 조명 시스템의 수명에 있어 5의 팩터의 개선이 존재한다. 45°편광을 이용하는 경우에는 조명 시스템이 20 x 109 샷(즉, 20 G샷)보다 낮은 수명을 갖고, XY 편광을 이용하는 경우에는 조명 시스템 이 35 x 109 샷(즉, 35 G샷)보다 높은, 또한 바람직하게는 100 x 109 샷(즉, 100 G샷)보다 높은 수명을 갖는다는 것을 나타낸다. 예를 들어, 도 15의 물질(B)은 매우 낮게 유도된 복굴절 레벨에서 포화된 것으로 도시되었다. 도 15에 도시된 데이터는 물질 개선의 출현(advance), 시뮬레이션 조건들의 변화로 인해 쉽게 변화될 것이며, 따라서 단순히 참고와 예시를 위한 것임을 유의한다.
하지만, 조명 시스템의 수명을 연장시키기 위해 버언-인된 복굴절의 방향으로 또는 그에 대해 수직한 방향으로 광을 편광시키기 위한 요구는 때에 따라(at odd) 선형으로 또한 원형으로 또는 비편광된 방사선을 갖는 레티클을 조명하기 위한 요구와 함께 존재한다. 타협적 해결책은 이러한 목적을 적어도 부분적으로 만족시키면서, 이와 동시에 선형 편광된 방사선과 비편광된 또는 원형으로 편광된 방사선을 모두 포함하는 조명 빔을 제공하도록 해결 방안을 이끌어 내야 한다. 본 명세서에서 채택된 접근법은 광학 트레인(optical train)의 상부 구성요소들 중 몇몇을 통한 투과를 위해 완전히 선형으로 편광된 방사선 빔을 제공하고, 그 후 패터닝 디바이스의 조명 이전에 그 빔의 일부분을 원형 편광 또는 비편광된 광으로 변환시키는 것이다.
선형 대 원형 편광 변환을 수행하고, 선형 대 순-비편광된(net-unpolarized) 변환을 수행하기에 적합한 광학 구성요소가 도 16에 도시되어 있다. 원형 방사선으로의 변환은 입사 편광 방향에 대해 45°보다 낮은 각도로 배치된 광학 축선을 갖는 1/4 파 복굴절 플레이트를 이용하여 달성된다. 순-비편광된 방사선으로의 변환 은 광학적으로 접촉된 2개의 웨지로 구성되며, 그 중 하나는 복굴절이고 상이한 위치들에서 상이하게 편광 상태에 영향을 주는 한레 편광제거기(Hanle depolarizer)를 이용하여 달성된다. 편광제거는 회전된 편광들의 국부적 중첩(superposition)으로부터 발생된다. 제 2 웨지는 프리즘 편차(prismatic deviation)를 보상한다. 상기 편광제거기는 평균 편광도가 0이 되도록 방사선의 편광에 영향을 준다.
도 17은 세그먼트된 선형으로 편광된 또한 편광되지 않은 또는 원형으로 편광된 부분들을 갖는 수 개의 종래 조명 모드를 예시하며, 후자는 도 16에 예시된 타입의 구성요소를 포함할 수 있다. 이러한 편광된 조명 모드들은 양 방향으로 비유사한 피치들을 갖는 맨하탄 타입(Manhattan type) X 및 Y 방위형 구조체들에 대해 잠재적으로 관련이 있다.
도 18은 세그먼트된 편광된(접선방향(TE) 또는 반경방향(TM)) 및 비편광된 또는 원형으로 편광된 부분들을 갖는 수 개의 환형 조명 모드를 예시한다. 이러한 편광된 조명 모드들은 양 방향으로 비유사한 피치들을 갖는 맨하탄 타입 X 및 Y 방위형 구조체들에 대해 잠재적으로 관련이 있다.
도 19는 선형으로 편광된 또한 비편광된 또는 원형으로 편광된 부분들을 갖는 수 개의 혼합된 종래 조명 모드 및 환형 조명 모드를 예시한다. 이러한 편광된 조명 모드들은 양 방향으로 비유사한 피치들을 갖는 맨하탄 타입 X 및 Y 방위형 구조체들에 대해 잠재적으로 관련이 있다. 또한, 이러한 편광된 조명 모드들은 수 개의 방향으로 비유사한 피치들을 갖는 콘택 층들에 대해서도 잠재적으로 관련이 있다.
도 20은 접선방향(TE) 또는 반경방향(TM) 편광된 또한 비편광된 또는 원형으로 편광된 부분들을 갖는 수 개의 혼합된 종래 조명 모드 및 환형 조명 모드를 예시한다. 이러한 편광된 조명 모드들은 수 개의 방향으로 비유사한 피치들을 갖는 콘택 층들에 대해 잠재적으로 관련이 있다.
도 21은 선형으로 편광된 또한 비편광된 또는 원형으로 편광된 부분들을 갖는 수 개의 대칭 다극자 조명 모드를 예시한다. 이러한 편광된 조명 모드들은 단방향의 조밀한 피처들에 대해 잠재적으로 관련이 있으며, 엔드-오브-라인 또는 엔드-오브-어레이 링잉 효과에 대해 최적화된다.
도 22는 선형으로 편광된 또한 비편광된 또는 원형으로 편광된 부분들을 갖는 수 개의 회전 다극자 조명 모드를 예시한다. 이러한 편광된 조명 모드들은 회전되는 단방향의 조밀한 피처들에 대해 잠재적으로 관련이 있으며, 엔드-오브-라인 또는 엔드-오브-어레이 링잉 효과에 대해 최적화된다.
도 23은 선형으로 편광된 또한 비편광된 또는 원형으로 편광된 부분들을 갖는 수 개의 다극자 조명 모드를 예시한다. 좌측의 편광된 조명 모드들은 2D 조밀한 피처들에 대해 잠재적으로 관련이 있으며, 엔드-오브-라인 또는 엔드-오브-어레이 링잉 효과에 대해 최적화된다. 우측의 4개의 편광된 조명 모드들은 양 방향으로 비유사한 피치들을 갖는 맨하탄 타입 X 및 Y 방위형 구조체들에 대해 잠재적으로 관련이 있다.
도 24는 선형으로 또는 접선방향(TE) 또는 반경방향(TM) 편광된 부분들 및 비편광된 또는 원형으로 편광된 부분들을 갖는 수 개의 소프트-퀘이사(soft- quasar) 조명 모드를 예시한다. 이러한 편광된 조명 모드들은 수 개의 방향으로 비유사한 피치들을 갖는 콘택 층들에 대해 잠재적으로 관련이 있다.
도 25는 선형으로 편광된 방사선 빔에 의해 조명된 웨지형 한레 편광제거기(좌측 그림) 및 λ/4 플레이트(우측 그림) 모두를 통한 방사선 빔 후속 투과의 결과적인 편광을 예시한다. 한레(Hanle) 편광제거기는 비유사한 물질들의 2개의 웨지를 포함한다. 제 1 웨지는 광학적 활성 물질, 예를 들어 결정질 석영(crystalline quartz)을 포함하는 한편, 제 2 웨지는 광학적 비활성 물질, 예를 들어 용융 실리카를 포함한다. 또 다른 대안적인 접근법에서, 선형으로 편광된 방사선으로부터 비편광된 방사선으로의 변환은 상이한 편광을 각각 제공하는 다수의 구성요소로부터 생성된 굴절 광학 요소(DOE)를 이용하여 달성될 수 있다.
변환 광학 구성요소는 조명 시스템의 퓨필 평면에 또는 퓨필 평면에 근접하여 위치되어야 한다. 도 4a, 도 4b 및 도 4c를 참조하면, 이 구성요소는 상기 도면들에 예시된 반-파장 플레이트를 대신할 수 있으며, 빔의 선형으로 편광된 부분의 X 편광만이 사용된다. X 및 Y 편광이 모두 사용되는 경우, 반-파장 플레이트가 지연될 수 있으며, 원형으로 편광된 구성요소(또는 비편광된 방사선을 제공하는 구성요소는 반-파장 플레이트 바로 아래에 위치된다. 또한, Y 선형 편광과 원형 편광을 도입(또는, 비편광된 방사선을 생성)할 수 있는 단일 광학 구성요소를 제공할 수도 있다. 변환 광학 구성요소에 대한 바람직한 위치는 조정기와 인티그레이터의 계면에 존재한다.
본 명세서에서는, IC의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대 하여 언급되지만, 본 명세서에서 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드의 제조와 같이 여타의 응용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"와 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 또는 메트롤로지 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 여타의 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수도 있다.
이상, 광학 리소그래피에 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명은 다른 응용예들, 예컨대 임프린트 리소그래피(imprint lithography)에도 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면, 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스내의 토포그래피(topography)는 기판 상에 생성되는 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트 층 안으로 가압될 수 있으며, 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 레지스트가 경화(cure)된다. 패 터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남기는 레지스트로부터 이동된다.
본 명세서에서 사용되는 "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 365, 355, 248, 193, 157 또는 126 ㎚의 파장을 갖거나 대략 이 정도의 파장을 갖는) 자외(UV)방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm의 범위인 파장을 갖는) 극자외(EUV)방사선 뿐만 아니라, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔도 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 타입의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합을 나타낼 수 있다.
이상, 특정 실시예들이 서술되었지만, 본 발명은 서술된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명은 상기에 개시된 바와 같은 방법을 구현하는 기계-판독가능한 명령어들의 1 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되는 데이터 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수도 있다.
상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면, 하기에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면, 기판 상에 패턴을 전사하기 위해 최적화된 방사선을 제공 하면서도 조명 시스템의 수명을 유지 및 연장하는 편광된 방사선 및 디바이스 제조 방법이 제공된다.

Claims (25)

  1. 리소그래피 장치에 있어서,
    비편광된 또는 원형으로 편광된 방사선의 제 1 부분, 및 상이한 편광의 제 2 부분을 단면 내에 포함하기 위해 방사선 빔을 컨디셔닝(conditioning) 할 수 있는 광학 요소들을 갖는 조명 시스템;
    패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 컨디셔닝된 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체;
    기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블; 및
    상기 기판의 타겟부 상으로 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함하여 이루어지며,
    상기 광학 요소들은 상기 원형으로 편광된 또는 비편광된 방사선을 생성하는 상기 조명 시스템의 퓨필 평면에 실질적으로 위치된 광학 요소를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사선 빔의 상기 제 2 부분은 선형으로 편광되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사선 빔의 상기 제 2 부분은 접선방향으로(tangentially: TE) 또는 반경방향으로(TM) 편광된 방사선을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 요소들은 상기 방사선 빔의 중심 부분 내에 원형으로 편광된 또는 비편광된 방사선을 생성하고, 상기 방사선 빔의 외측 부분 내에 선형으로 편광된 방사선을 생성하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분은 각각 상기 빔 단면의 1 이상의 세그먼트(segment)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분은 각각 상기 빔 단면의 1 이상의 환형 링을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 부분은 내측 원형 부분이고, 상기 제 2 부분은 상기 제 1 부분을 중심으로 한 링인 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 원형으로 편광된 또는 비편광된 방사선을 생성하는 광학 요소는 콘덴서(CO), 조정기(AD) 또는 인티그레이터(IN) 중 하나 내에 위치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 요소는 원형 편광을 생성하는 λ/4 플레이트(plate); 제 1 웨지가 광학적 활성 물질(optically active material)로 형성되고 제 2 웨지가 광학적 비활성 물질로 형성되며, 상기 방사선 빔의 일부분을 비편광된 방사선으로 변형(transform)시키도록 구성되는 상이한 물질의 인접한 웨지(wedge)들의 쌍; 또는 각각 상이한 편광을 생성하는 다수의 부분을 포함하는 회절 광학 요소를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    원형으로 편광된 또는 비편광된 방사선을 생성하도록 배치된 광학 요소는 상기 방사선 빔의 상기 제 1 부분의 선형 편광을 제공하도록 배치된 또 다른 광학 요소와 조합되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 또 다른 광학 요소는 λ/2 플레이트인 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    개구수(NA)는 1.0보다 큰 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 리소그래피 장치의 전체 또는 부분이 물과 같은 침지 유체 내에 침지될 수 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  15. 리소그래피 장치에 있어서,
    제 1 방향으로 편광된 선형으로 편광된 방사선 및 상기 제 1 방향에 대해 수직한 제 2 방향으로 편광된 선형으로 편광된 방사선 중 하나 이상을 포함하기 위해 방사선 빔을 컨디셔닝하도록 배치된 제 1 광학 요소, 상기 제 1 방향으로 광학 축선을 갖는 복굴절(birefringence)을 발전(develop)시키도록 되어 있는 1 이상의 제 2 광학 요소, 및 선형으로 편광된 방사선의 전체 또는 부분을 비편광된 또는 원형으로 편광된 방사선으로 순차적으로 변형시키는 제 3 광학 요소를 포함하여 이루어지는 조명 시스템;
    패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 조명 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체;
    기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블; 및
    상기 기판의 타겟부 상으로 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 3 광학 요소는 상기 조명 시스템의 퓨필 평면에 실질적으로 위치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 3 광학 요소는 상기 방사선 빔의 중심 부분만을 비편광된 또는 원형으로 편광된 방사선으로 변형시켜, 선형으로 편광된 방사선의 외측 링이 남도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 3 광학 요소는 상기 방사선 빔의 일부분을 원형으로 편광된 방사선으로 변형시키는 λ/4 플레이트인 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 3 광학 요소는 제 1 웨지가 광학적 활성 물질로 형성되고 제 2 웨지가 광학적 비활성 물질로 형성되며, 상기 방사선 빔의 일부분을 비편광된 방사선으로 변형시키도록 구성된 물질의 인접한 웨지들의 쌍을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 요소는 광학적 활성 플레이트들 또는 복굴절 플레이트들의 세트를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 광학적 활성 플레이트들 또는 상기 복굴절 플레이트들은 콘덴서(CO), 조정기(AD) 또는 인티그레이터(IN) 내에 위치되는 반-파장 플레이트(half-wavelength plate)들인 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 광학적 활성 플레이트들 또는 상기 복굴절 플레이트들은 상기 퓨필 평면 내에 또는 상기 퓨필 평면 부근에 위치되는 반-파장 플레이트들인 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  23. 디바이스 제조 방법에 있어서,
    기판을 제공하는 단계;
    조명 시스템을 사용하여 컨디셔닝된 방사선 빔을 제공하는 단계;
    상기 방사선에 패턴을 부여하는 단계; 및
    상기 기판의 타겟부 상으로 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하여 이루어지고,
    상기 컨디셔닝된 방사선 빔을 제공하는 단계는 비편광된 또는 원형으로 편광된 방사선의 제 1 부분 및 상이한 편광의 제 2 부분을 상기 조명 시스템의 퓨필 평면에서 단면 내에 포함하기 위해 방사선 빔을 컨디셔닝하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
  24. 디바이스 제조 방법에 있어서,
    기판을 제공하는 단계;
    조명 시스템을 사용하여 컨디셔닝된 방사선 빔을 제공하는 단계;
    상기 방사선에 패턴을 부여하는 단계; 및
    상기 기판의 타겟부 상으로 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하여 이루어지고,
    상기 컨디셔닝된 방사선 빔을 제공하는 단계는, 제 1 방향으로 편광된 선형으로 편광된 방사선 및 상기 제 1 방향에 대해 수직한 제 2 방향으로 편광된 선형으로 편광된 방사선 중 하나 이상을 포함하기 위해 방사선 빔을 컨디셔닝하는 단계, 상기 제 1 방향으로 광학 축선을 갖는 복굴절을 발전시키도록 되어 있는 광학 요소를 통해 상기 방사선을 투과하는 단계, 및 선형으로 편광된 방사선의 전체 또는 부분을 비편광된 또는 원형으로 편광된 방사선으로 순차적으로 변형시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
  25. 삭제
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