KR100852574B1 - 샘플링된 화상의 강도 및/또는 검출된 해상도를 향상시키기위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 적어도 하나의 예시적 실시예는 샘플링된 화상의 검출된 해상도 및/또는 강도를 향상시키도록 산란 구조물을 제공하거나 유효 굴절률을 변화시키는 검출 개구부에 관한 것이다. 적어도 하나의 예시적 실시예에서, 매체는 개구부 내로 삽입되어 개구부를 통한 편광의 투과율에 부합하고, 개구부를 통한 편광의 상대적인 투과율을 제어한다. 또 다른 실시예에서, 구조물은 검출 해상도 및/또는 강도를 향상시키도록 회절 개구부 광을 산란시키거나 재유도시키도록 제공된다.
검출 개구부, 유효 굴절률, TM 및 TE 모드, 입사 화상광, 나노입자

Description

샘플링된 화상의 강도 및/또는 검출된 해상도를 향상시키기 위한 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR IMPROVING DETECTED RESOLUTION AND/OR INTENSITY OF A SAMPLED IMAGE}
도1은 광학 리소그래피에 사용된 종래의 노광 장치를 도시.
도2a는 종래의 단일 슬릿 화상 샘플링 검출 배열을 도시.
도2b는 종래의 다중 슬릿 화상 샘플링 검출 배열을 도시.
도3a는 좁은 개구부를 통한 화상광의 회절을 도시.
도3b는 도3a에 도시된 좁은 개구부를 통한 TE 및 TM 편광된 화상광의 상대적인 투과율을 도시.
도3c는 도3a에 도시된 좁은 개구부를 통해 진행하는, 관찰 위치 A1에서의 공간적 차원의 함수로써의 포인팅 벡터 강도를 도시.
도3d는 도3a에 도시된 좁은 개구부를 통해 진행하는, 관찰 위치 A2에서의 공간적 차원의 함수로써의 포인팅 벡터 강도를 도시.
도4a는 TE 편광된 화상 광의 화상 선명도를 도시.
도4b는 TM 편광된 화상 광의 화상 선명도를 도시.
도5a는 제1 예시적 실시예에 따른 검출 개구부의 예시를 도시.
도5b는 도5a에 도시된 예시의 검출 개구부를 통한 TE 및 TM 편광된 화상 광 의 상대적인 투과율을 도시.
도6a는 적어도 하나의 예시적 실시예에 따른 검출 개구부의 제조 방법의 제1 예시를 도시.
도6b는 도6a에 도시된 방법에 따라 제조된, 적어도 하나의 예시적 실시예에 따른, 검출 개구부의 예시를 도시.
도6c의 (1) 내지 도6c의 (4)는 도6a에 도시된 상기 방법의 몇몇 단계를 도시.
도7a는 적어도 하나의 예시적 실시예에 따른 검출 개구부 제조 방법의 제2 예시를 도시.
도7b는 도7a에 도시된 방법에 따라 제조된, 적어도 하나의 예시적 실시예에 따른, 검출 개구부의 예시를 도시.
도7c 내지 도7f는 도7a에 도시된 상기 방법의 몇몇 단계를 도시.
도8은 적어도 하나의 예시적 실시예에 따른 검출 개구부의 예시를 도시.
도9는 몇몇 물질에 대한 흡광 계수 대 굴절률의 플롯을 도시.
도10은 개구부를 통해 진행하는 화상 광과 간섭하는 표면 플라스몬의 형성을 도시.
도11은 선택된 두께 기준에 대한 차폐층으로서 사용되는 재료를 용이하게 하는 흡광 계수 및 굴절률의 영역을 보여주는 플롯을 도시.
도12a는 대략 수평인 플롯 선들이 투과율 수준인 경우에, 다양한 재료에 대한 80 나노미터(nm)의 차폐층 두께의 예시에 대한 흡광 계수 대 굴절률의 플롯을 도시.
도12b는 대략 수평인 플롯 선들이 투과율 수준인 경우에, 다양한 재료에 대한 50 나노미터(nm)의 차폐층 두께의 예시에 대한 흡광 계수 대 굴절률의 플롯을 도시.
도13a는 80nm의 차폐층 두께를 사용하는, 제2 예시적 실시예에 따른 검출 개구부의 예시를 도시.
도13b는 도13a에 도시된 예시에 대한 개구부 필러 재료의 함수로써의 TE 및 TM 편광의 상대적인 투과율을 도시.
도13c는 50nm의 차폐층 두께를 사용하는, 제2 예시적 실시예에 따른 검출 개구부의 예시를 도시.
도13d는 도13c에 도시된 예시에 대한 재료의 함수로써의 TE 및 TM 편광의 상대적인 투과율을 도시.
도14a는 적어도 하나의 예시적 실시예에 따른 검출 개구부의 제조 방법의 제3 예시를 도시.
도14b는 도14a에 도시된 상기 방법에 따라 제조된, 적어도 하나의 예시적 실시예에 따른, 검출 개구부의 예시를 도시.
도14c 내지 도14f는 도14a에 도시된 방법의 몇몇 단계를 도시.
도15a는 적어도 하나의 예시적 실시예에 따른 검출 개구부 제조 방법의 제4 예시를 도시.
도15b는 도15a에 도시된 방법에 따라 제조된, 적어도 하나의 예시적 실시예 에 따른, 검출 개구부의 예시를 도시.
도15c 내지 도15f는 도15a에 도시된 상기 방법의 몇몇 단계를 도시.
도16은 다중 개구부를 갖는, 적어도 하나의 예시적 실시예에 따른 검출 개구부의 예시를 도시.
도17a는 제3 예시적 실시예에 따른 검출 개구부의 예시를 도시.
도17b는 도17a에 도시된 검출 개구부에 관한 관측 위치 A2에서의, 공간적 차원의 함수로써의 포인팅 벡터를 도시.
도17c 내지 도17h는 제3 예시적 실시예에 따른 검출 개구부의 추가적인 예시를 도시.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200b, 300, 500, 600, 700, 1000, 1300, 1500 : 검출 개구부
130 : 망선
740, 1550 : 리세스
170 : 웨이퍼
본 발명은 샘플링된 화상의 강도 및/또는 검출된 해상도를 증가시키기 위한 방법/장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 전용은 아니지만 망선 패턴의 화상의 검출 해상도 및/또는 검출 강도를 개선하기 위해 개구부 특성을 변화시키는 것에 관한 것이다.
도1은 광학 리소그래피에 사용된 종래의 노광 장치(100)를 도시한다. 조명 시스템(110, 예컨대 ArF 레이저)는 망선(130) 내에 패턴(135)을 조사한다(노광한다)(120). 패턴(135)의 화상(175)을 전달하는 패턴화된 광(140, 화상광)은 투영 렌즈(150)를 통해 스핀 코팅된 포토레지스트층(미도시됨)을 갖는 웨이퍼(170) 상에 투영된다. 화상광(160)은 이후에 현상되고(네가티브형 포토레지스트에 대해서는 노광 안 된 포토레지스트가 제거되고 포지티브형 포토레지스트에 대해서는 노광된 포토레지스트가 제거된다.) (예컨대 플라즈마 에칭을 통해) 에칭되어 웨이퍼(170)에 구조물을 형성하는 포토레지스트를 노광시킨다. 웨이퍼(170)로 망선(130)의 패턴(135)을 전달하는 정확도는 몇몇 품질 문제에 좌우된다. 예컨대, 투영 렌즈에 남아있는 수차는 패턴(135)을 망선에 정확하게 나타내지 못하는 화상(175)으로 귀결될 수 있다. 이것이 검출기가 웨이퍼(170)에 입사하는 화상광(160)을 샘플링하기 위해 사용되는 한 가지 이유이다.
도1에 도시된 종래의 시스템의 해상도(R)는 시스템의 투영 렌즈(150) 개구수(NA; Numerical Aperture) 및 조사(노광) 파장(λ)에 의해 결정된다. 관계는
(1) R=(k1λ)/NA
로 표현될 수 있으며, 여기서 k1은 공정 의존 인자(예컨대 0.3 내지 0.5 사이)이다. 예컨대, ArF 레이저가 조사 시스템(λ=193nm)으로 사용되고 1.0을 초과하는 NA가 액침(immersion) 시스템을 사용하여 얻어질 수 있다. 액침 시스템에서, 투영 렌즈(150)와 웨이퍼(170) 사이의 공간은 유체로 충전된다. 상기 유체는 조사 파장 이 투과될 수 있으며 1 보다 큰 n 굴절률(예컨대 정제된 물의 n=1.44)을 갖는다. 본 명세서에 유체라는 용어가 언급되는 경우에 그것은 액체(예컨대 물) 및 기체(예컨대 다양한 압력에서의 공기)를 포함할 수 있다.
화상 정확도를 획득하기 위한 종래의 검출 방법 중 하나는 포토레지스트를 노광하고 현상하여, 주사 전자 현미경(SEM) 하에서 관찰하는 것이다. 그러나, 화상을 직접적으로 샘플링하기 위한 욕구와 몇몇 포토레지스트 특성들이 샘플링 검출 구성의 발전을 가져왔다.
도2a는 화상(210a)의 정확도의 측정하기 위해 화상광을 샘플링하도록 사용된 종래의 단일 슬릿(개구부) 샘플링 검출 구성(200a, 검출 개구부)을 도시한다. 화상광은 검출기 개구부에 입사되고, 상기 광의 일부는 차폐층(230a)에 의해 검출기 개구부의 통과가 차단된다. 차폐층(230a)은 지지 기판(240a)에 배치되고, 소정 주파수의 광이 진행할 수 있는 개구(220a, 개구부)를 갖는다. 개구부를 통과한 상기 일부의 화상광(250a)은 검출기(260a)에 의해 검출된다. 전체 화상을 샘플링하기 위해, 검출기 개구부는 검출기(260a)를 따라 이동된다(290).
도(2b)는 종래의 다중 슬릿(220b, 다중 개구) 화상 샘플링 검출 구성(200b, 검출 개구부)을 도시한다. 이러한 구성은 단일 개구부 구성과 유사하지만 주기적인 화상을 샘플링하기 위한 다중 슬릿을 구비한다. 두 개의 구성 모두는 전체 화상을 샘플링하도록 이동될 수 있다. 화상이 주기적이므로, 실질적으로는 각각의 개구부는 동일한 화상부를 포착한다. 도2b의 구성은 도2a의 단일 슬릿 구성과 비교하면 더 많은 광이 검출기에 의해 검출될 수 있다. 또한, 화상(210b)은 검출 개 구부(200b)를 통과하는 화상광(250b)의 부분(즉, 다중 개구부(220b)를 통과하는 부분)을 검출하는 검출기(260b)에 의해 샘플링된다. 검출기 개구부(200b)를 통해 투과되지 못한 다른 부분들은 지지 기판(240b)에 의해 지지되는 차폐층(230b)에 의해 차폐된다.
종래의 몇몇 구성에서, 개구부 폭(예컨대 슬릿 폭)은 화상광 파장보다 작아서 화상 특성들이 검출될 수 있다. 미국 특허 제5,631,731호는 단일 슬릿 개구부 구성 및 다중 슬릿 구성을 논의한다. 개구부라는 용어는 개구, 슬릿, 홀 및, 다른 인접 영역들은 허용하지 않는 특정 주파수의 광이 통과하도록 허용하는 임의의 다른 형태의 영역을 지시하는데 사용된다. 개구부 폭이 화상광의 파장보다 작은 경향이 있으므로, 검출기에서의 화상 검출 에러[예컨대 선명도(contrast) 감소, 강도의 감소] 뿐만 아니라, 개구부를 빠져나갈 때 회절이 발생할 수 있다. 각각 다른 수준의 선명도를 갖는 화상광의 상이한 편광이 검출 개구부를 통해 상이하게 투과될 때 선명도가 감소될 수 있다. 회절된 광의 일부분만이 검출기에 도달할 때 강도가 감소할 수 있다.
도3a는 검출 개구부(300)의 좁은 개구부(320)를 통과하는 화상광(330)의 회절(370)을 도시한다. 개구부 폭는 "d"이며, 화상광 파장 λ(340) 보다 작다고 가정된다. 차폐층(310)의 두께는 W1이며, 차폐층(310)에 대해 사용된 재료의 흡광 특성에 따라 변할 수 있다. 화상광(330)은 두 개의 편광을 가질 수 있는데 가로 전기(Transverse Electric: TE) 편광(360a) 및 가로 자기(Transverse Magnetic: TM) 편광(360b)이 그것이다. TE 모드(360a)의 전기장은 소정의 방향(예컨대, 슬릿 의 긴 부분을 따라)으로 정렬되고, TM 모드(360b)의 전기장은 TE 모드의 필드 정렬에 대체로 수직하여 정렬된다. 종래의 노광 시스템(도1)에서, 조사 비임은 편광되지 않는다. 이러한 경우에, 화상(175)은 TE 및 TM 편광 성분(대략 각각 50%)의 중첩으로 주어진다. 따라서, TE 및 TM 편광 사이에서 슬릿 투과율이 다르면, 개구부를 통해 검출된 화상은 개구부 없이 포토레지스트에서 생성되었을 화상과는 다를 것이다. 이것은 측정에서의 정확도 문제로 귀결될 수 있다.
전술한 바와 같이 TM 및 TE의 상이한 편광은 개구부를 통한 상이한 투과율 특성을 가질 수 있다. 도3b는 도3a의 검출 개구부(300)의 좁은 개구부(320)를 통한 TE 및 TM 편광된 화상광의 상대적 투과율을 도시한다. 플롯은 [시간 영역 유한 차분(Finite Difference Time Domain; FDTD) 방법을 사용하여 맥스웰 방정식을 푸는] 시뮬레이션에 기초하며, 가정되는 조건은 다음과 같다.
차폐 재료는 Cr이며, 광학 특성은 n=0.841이고, k=1.647이다.
조사광은 λ=193nm(예컨대 ArF 레이저)의 파장을 가지며,
차폐층의 두께는 약 95nm이고,
개구부는 슬릿이며 15nm에서 235nm까지 변화한다.
도3b에 도시된 바와 같이, TE 및 TM 모드에 대한 투과율은 다양한 슬릿 폭에 대해 상이하며 약 60nm의 슬릿 폭에서 일치한다. 그러나, 화상광의 특징을 결정하기 위해 60nm 미만, 예컨대 45nm의 슬릿폭을 갖는 것이 종종 유용하다. 45nm에서는, TM 투과율이 TE 투과율보다 높기는 하지만, 45nm에서는 두 모드의 투과율 수준이 감소되었다.
투과된 화상광에 대한 회절 효과로 인해 감소된 강도를 도시하기 위해, 검출기는 두 개의 위치(A1, A2)(도3a)로 이동되며, 화상광은 측정되어 도3c 및 도3d에 각각 플롯팅된다.
도3c는 시뮬레이션 조건에 대한 관찰 위치(A1)에서의 공간적 차원의 함수인 포인팅 벡터 강도를 도시한다. 위치(A1)는 개구부(320)에 인접하여 위치되고 위치(A2)는 개구부 출구로부터 1.5 마이크론 오프셋된다. 도3c는 오프셋 거리를 갖지 않는 개구부 중심선(AML) 주위에 집중된(localized) 강도를 도시한다. 그러나, 종종 검출기는 개구부 출구에 위치될 수 없다. 대신에 검출기의 센서는 종종 검출기 내에 설정되어 결과적인 오프셋 거리가 존재한다.
도3d는 개구부 출구로부터 1.5 마이크론의 오프셋 거리에서 관찰 위치(A2)에서의 공간적 차원의 함수인 포인팅 벡터 강도를 도시한다. 도3d는 오프셋 거리에서의 AML 주위의 강도의 산란되고 감소된 성질을 도시한다. 따라서, 개구부의 회절 성질은 검출기에서의 강도의 감소 및 선명도의 감소와, 낮은 신호 대 소음비(즉, SN비)를 초래할 수 있다.
검출된 화상 강도의 회절의 감소에 더하여, TE 및 TM 모드의 다양한 투과율은 측정시 정확도를 감소시킬 수 있다. 예컨대 도4a는 TE 편광 화상광(410a)으로부터의 화상(420a)을 도시한다.
도4b는 TM 편광된 화상광(410b)로부터의 화상(420b)을 도시한다. 조사 빔이 편광되지 않은 때에는, 실제 화상은 두 개의 화상 성분의 중첩으로써(또는 평균으로써) 나타내어진다. 따라서, 더 많은 TM 모드 광이 개구부를 통해 투과되면 검출 화상은 웨이퍼 상에 생성된 화상과 상이할 것이다. 따라서, 종래의 검출 개구부는 다양한 수준의 회절 효과 및 정확도 논의를 겪을 수 있을 것이다.
적어도 하나의 예시적 실시예가 개구부 굴절률을 조정함으로써 TE 및 TM 편광을 대체로 일치시켜, 샘플링된 화상의 검출된 해상도 및/또는 강도를 향상시킨 검출 개구부에 관한 것이다.
적어도 하나의 예시적 실시예는 개구부 굴절률을 조정함으로써 TM 편광에 비해 TE 편광의 투과율의 상대적인 양을 대체로 증가시켜, 샘플링된 화상의 검출된 해상도 및/또는 강도를 향상시키는 검출 개구부에 관한 것이다.
적어도 하나의 예시적 실시예는 개구부와 후속층 사이의 상대 굴절률을 조정하거나 산란 구조를 추가하여, 개구부를 통과하는 광의 회절의 효과를 대체로 감소시켜, 샘플링된 화상의 검출된 해상도 및/또는 강도를 향상시키는 검출 개구부에 관한 것이다.
적어도 하나의 예시적 실시예는 예시적 실시예들의 검출 개구부의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 예시적 실시예의 적용가능한 추가 영역은 이하에서 제공된 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다. 본 발명의 예시적 실시예를 나타내면서 상세한 설명 및 특정 예시가 도시적인 목적으로만 오직 의도되었으며 본 발명의 범주를 제한하도록 의도된 것은 아니라는 것이 이해되어야만 한다.
본 발명의 예시적 실시예는 상세한 설명 및 첨부되는 도면으로부터 더욱 완전히 이해될 것이다.
예시적 실시예의 이하의 설명은 본질적으로 단순히 예시적일 뿐이며, 본 발명, 그 적용, 또는 사용을 제한하기 위해 의도된 것이 아니다. 예시적 실시예는 임의의 화상 샘플링 또는 검출 시스템과 함께 사용될 수 있으며 본 명세서의 도시적인 예시에 논의된 것들에 제한되지 않는다.
당해 기술 분야의 당업자에게 공지된 공정, 기술, 장치, 및 재료는 상세하게 설명되지 않을 것이나, 적절한 곳에서 인정 가능한 설명의 일부분이 되도록 의도된다. 예컨대, 반도체 에칭 재료 및 공정(예컨대, 포지티브 또는 네거티브 포토레지스트의 사용)은 상세하게 설명되지 않을 수도 있으나, 당업자는 본원을 참조하여 실험을 취소하지 않고, 예시적 실시예에 따른 검출 개구부 장치를 구성하도록 이러한 재료 및 과정을 사용할 수 있을 것이다. 이러한 과정 및 재료는 예시적 실시예의 범주 내에 속하도록 의도된다.
또한, 예시적 실시예는 개구부를 통해 화상을 샘플링하는 임의의 화상 장치(예컨대, 현미경)에도 적용될 수 있으므로, 본 명세서에 설명된 예시 용도에 제한되지 않는다.
이하의 도면에서 동일한 품목을 지칭하는 동일 참조 번호 및 문자는 따라서 일단 아이템이 하나의 도면에서 정의되면, 이하의 도면에서 논의되거나 추가로 정의되지 않을 것이다.
예시적 실시예의 개요
세 개의 예시적 실시예가 관련된 예시와 함께 본 명세서에서 논의된다. 그러나, 이러한 예시적 실시예들은 예시적 실시예들의 개수에 제한되도록 의도된 것이 아니라 대신에 도시적인 목적을 위해 포함된다.
제1 예시적 실시예는 개구부 굴절률을 조정함으로써 TE 및 TM 편광을 대체로 일치시켜, 샘플링된 화상의 검출된 해상도 및/또는 강도를 향상시키는 검출 개구부에 관한 것이다.
제2 예시적 실시예는 개구부 굴절률을 조정함으로써 TM 편광에 비해 TE 편광의 투과율의 상대적인 양을 증가시켜, 샘플링된 화상의 검출된 해상도 및/또는 강도를 향상시키는 검출 개구부에 관한 것이다.
제3 예시적 실시예는 개구부와 후속층 사이의 상대 굴절률을 조정하거나 또는 산란 구조를 추가함으로써 개구부를 통한 광의 회절의 효과를 대체로 감소시켜, 샘플링된 화상의 검출된 해상도 및/또는 강도를 향상시키는 검출 개구부에 관한 것이다.
제1 예시적 실시예
제1 예시적 실시예는 개구부 굴절률을 1(예컨대, 공기 또는 진공)과 기판의 굴절률(예컨대, SiO2, n=1.56) 사이에서 적절하게 조정함으로써 TE 및 TM 편광 사이의 투과율에 대체로 일치시킨다. 도5a, 도6b, 도7b, 및 도8은 제1 예시적 실시예에 따른 네 개의 비제한적인 예시를 도시한다. 개구부 유효 굴절률을 조정하기 위해, 관련 기술분야 및 동등한 분야의 당업자에게 공지된 것과 같이 굴절률을 조정 하기 위한 예컨대 SiO2, MgF2, LiF 및 다른 재료들이 개구부 내에 첨가될 수 있다.
제1 예시적 실시예에 따른 검출 개구부(500)의 제1 예시는 도5a에 도시된다. 차폐층(540)은 제1 개구 재료(530) 및 제2 개구 재료(560)가 삽입된 개구부를 갖는다. 제2 개구부 재료는 두께 "t1" 및 폭 "d"를 갖는다. 차폐층(540)은 화상광의 파장을 대체로 통과시키는 커버층(520, 예컨대 SiO2)에 의해 커버될 수 있으며, 개구부 재료 내에 보유될 수 있거나 다른 재료들이 개구부로 유입하는 것을 방지할 수 있다. 커버층(520)은 장치 또는 그 용도(예컨대, 정제수, 공기, 진공)에 따라 달라질 수 있는 인접하는 매체(510)에 대해 개구부에 대해 대향 측면에 노광되며, 차폐층은 커버층(520)의 대향 측면에 작동식으로 연결되는 지지층(550)에 의해 지지될 수 있다. 개구부 폭(예컨대, 슬릿 폭)을 소정의 값으로 설정하는 것과 두께(t1)를 변경하는 것은 개구부를 통과하는 TE 및 TM의 투과율을 변경시킬 수 있다.
예컨대, 도5b는 특정 시뮬레이션 조건에 대해 도5a에 도시된 제1 예시적 실시예의 제1 예의 검출 개구부를 통과한 TE 및 TM 편광 화상 광의 상대적인 투과율을 도시한다. 시뮬레이션 조건은,
물(n=1.44, k=0)의 인접 매체(510)에 대해,
광 차폐층(540)은 두께(W)가 80nm인 Cr으로 이루어지고, 80nm는 차폐층을 통과하는 광의 투과율이 0.001 미만이 되도록 선택되었다.
지지층(550)은 SiO2(n=1.56, k=0)이며,
커버층(520)도 또한 SiO2로서, 인접 매체(510)로부터의 물이 상기 개구부로 유입하는 것을 방지하며,
개구부는 폭(d)이 45nm인 슬릿이며, 이론적인 화상 해상도는 22.5nm 이다.
두께(t1)는 0내지 80nm까지 변화하며, 제2 개구부 매체(560)용 재료는 SiO2이며, 제1 개구부 매체(530)의 재료는 공기이다. 이러한 값들이 오직 도시적인 목적이며 제1 예시적 실시예의 범주 내에서 다른 다양한 치수값 및 재료들이 사용될 수 있다.
도5b는 시뮬레이션 결과를 도시한다. 80nm의 두께(t1) 값은 개구부가 제2 개구부 매체로 완전히 충전되어 있다는 것을 상징한다. 이 경우에 특정 두께(t1)에 대해 TE 모드의 투과율이 TM 모드의 투과율보다 높다. 부가적으로, 두께(t1)가 약 28nm인 경우, TE 및 TM 모드의 투과율은 대체로 같다. 따라서, 두께(t1)를 변화시키는 것은 상대적인 투과율을 변경하고 유사한 방법이 개구부를 통과하는 TE 및 TM 모드의 투과율을 검출기에 대해 대체로 일치하게 하거나 또는 특정 모드를 강조하기 위해(예컨대, 제2 예시적 실시예) 사용될 수 있다. 제1 예시적 실시예에 따른 검출기 개구부를 제조하기 위해, 반도체 에칭에 관련된 공정 및 기술이 사용될 수 있다.
도6a 내지 도6c의 (4)는 적어도 하나의 예시적 실시예에 따른 검출 개구부(600)의 예시 및 검출 개구부 제조 방법을 도시한다. 포토레지스트(예컨대, 포지티브 또는 네거티브 포토레지스트)는 기판(630a) 상에 적층되며(5a, 예컨대 660a), 본원의 종래 기술 부분에서 대체로 전술된 바와 같이 망선 및 조명을 사용하여 노광된다(5a, 670a). 이어서, 노광된 포토레지스트는 원래의 기판(630a)에 구조물(650)을 형성하도록 현상되고(10a), 에칭되어(15a) 지지층(630)을 형성한다. 차폐층(620)이 지지층(630) 및 구조물(650)에 적층된다(20a). 이어서, 포토레지스트는 차폐층(620)에 적층되며(25a, 예컨대 660b), 본원의 종래 기술 부분에서 대체로 전술된 바와 같은 망선 및 조명을 사용하여 노광된다(670b). 노광된 포토레지스트(670b)는 매체로 충전될 수 있는 개구부의 잔여부와, 제1 개구부 매체(640, 예컨대 공기)를 포함하는 리세스를 형성하도록 현상되고(30a), 에칭된다(35a). 마지막으로, 커버층(610)이 차폐층(620)에 놓여진다(40a).
도7a 내지 도7f는 제1 예시적 실시예에 따른 검출 개구부(700)의 예시 및 검출 개구부 제조 방법을 도시한다. 제1 기판(720a)은 제2 기판(730)에 적층되며(5a), 제2 기판(730)은 지지층이고, 제1 기판(720)은 차폐층이다. 포토레지스트는 제1 기판(720)에 적층되며(10b, 예컨대 760b), 본원의 종래 기술 부분에서 대체로 전술된 바와 같은 망선 및 조명을 사용하여 노광된다(10b, 770b). 이어서, 포토레지스트는 현상된다(15b). 현상된 포토레지스트는 리세스(740)를 형성하도록 에칭되고(20b) 리세스는 개구부를 형성한다. 나노입자(예컨대, 나노구(nanosphere), 기둥, 정형 또는 비정형의 나노미터 이하 크기의 다른 입자들)가 제2 개구 매체(750)를 형성하는 리세스(740)의 일부로 적층된다(25b). TE 및 TM 모드 사이의 상대 투과율 및 개구부 유효 굴절률을 변화시키도록 나노입자의 양 및 재료 조성은 변화될 수 있다. 마지막으로 커버층(710)이 차폐층(720)에 놓여 서(30b), 리세스(740)에 위치되는 제1 개구부 매체(예컨대 공기)와 제2 개구부 매체(750, 예컨대 나노입자)를 커버한다. 예컨대, SiO2 및 MgF2와 같은 다양한 재료가 나노입자용으로 사용될 수 있다. 또한, 나노 입자를 언급할 때, 나노 크기의 재료의 공동(예컨대, 공기 기둥, 거품)을 또한 지칭하기도 한다.
예컨대, 제1 예시적 실시예에 따른 다공성 개구부(나노 크기 기둥)를 포함하는 검출 개구부(800)의 제4 예시가 도8에 도시된다. 제2 개구부 매체(850)는 다공성 구조물을 생성하는 개구부의 두께에 걸쳐 연장되는 예컨대 가스 또는 고체 기둥과 같은 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 여기서 다공성이라는 용어는 고체 재료 내의 가스상 기둥뿐만 아니라 개구부 내의 재료 불균일성을 언급한다. 기둥은 이미 논의되고 관련 기술분야의 당업자에게 공지된 바와 같은 공정을 사용하여 제1 개구부 매체(840) 내에 에칭될 수 있다. 차폐층은 좌측부(820a) 및 우측부(820b)로 구성될 수 있으며, 이들 각각은 상이한 특성을 가질 수 있다.
요약하면 제1 예시적 실시예에 따른 검출 개구부는 차폐층, 개구부를 포함할 수 있으며, 개구부는 차폐층에 위치되고, 개구부는 매체(예컨대 제1 또는 제2 개구부 매체)로 충전된 제1부를 가지며, 매체는 개구부 내의 유효 굴절률을 변화시킬 수 있고, 유효 굴절률은 개구부를 통과하는 TM 및 TE 모드 모두로 편광된 광의 통과를 촉진하여, 대략 동일한 투과율 수준을 갖게 한다. Cr, Si, Mo, Ta, W, Rh, MoN, NbN 및 관련 기술 분야 및 동등 기술분야의 당업자에게 공지된 다른 재료 등의 다양한 재료들이 차폐층 용으로 사용될 수 있다. 또한, 차폐층은 두께가 가변 적이며(예컨대, 10 내지 300nm 사이, 25nm 내지 100nm 사이, 및 관련 기술분야의 당업자에 의해 설계 및/또는 이해되어 결정되는 다른 범위), 차폐층 용으로 선택된 재료가 차폐층을 통해 더 많은 TE 및 TM 모드 광을 허용하도록 선택될 수 있다.
제1 예시적 실시예에 따른 검출 개구부는 커버층, 지지층, 개구부 내의 매체용 다양한 재료를 추가로 포함할 수 있으며, 인접하는 수 개의 형태의 인접 매체에 노광될 수 있다. 예컨대, 개구부 내의 매체는 개구부의 유효 굴절률을 1보다 높게 및/또는 지지층의 굴절률보다 낮게 변화시킬 수 있으며, 다양한 재료들(예컨대 SiO2, LiF, MgF2, 및 관련 기술 분야 및 동등 기술분야의 당업자에게 공지된 다른 재료)로 만들어질 수 있다. 또한, 커버층은 예컨대 유체(예컨대, 공기 또는 물) 및 진공인 다양한 재료에 (개구부의 대향 측면에서) 노광될 수 있다. 물이 가능한 인접 재료의 비한정적 예시로써 제공된다. 다른 유사한 예시는 물보다 높은 굴절률을 갖는 투명한 재료(예컨대, 유체 또는 고체)일 수 있다.
또한, 제1 예시적 실시예에 따른 검출 개구부는 단일 개구부(예컨대 단일 슬릿)에 제한되지 않는다. 다양한 개구부(예컨대 다중 슬릿)이 유사한 구성 및 재료를 구비하면서 사용될 수 있다. 예컨대 제1 예시적 실시예에 따른 검출 개구부는 복수의 개구부를 포함할 수 있고, 복수의 개구부는 공통의 차폐층을 가지며, 복수의 개구부의 개구부들은 차폐층 내에 이격된다.
제2 예시적 실시예
제2 예시적 실시예는 개구부 유효 굴절률을 적절하게 조정함으로써, TM 편광의 투과율에 비해 TE 편광의 상대 투과율을 증가시킨다. 적어도 하나의 예시적 실 시예에서 개구부 유효 굴절률은 기판의 유효 굴절률과 동일하거나 높은 범위 내에서 변화될 수 있다. 또한, 본 실시예는 조명 비임이 선형적으로 편광되어 화상들이 TE 편광 성분에 의해 주로 생성되는 노광 시스템에 사용될 수 있다. 제1 예시적 실시예에 대해 준비된 동일한 도시적인 예시는 제2 예시적 실시예에 대해서도 적용가능하고, 개구부 굴절율을 조정하기 위해 개구부 내에 삽입된 재료는 제1 예시적 실시예에 사용된 것과는 상이할 수 있어서 투과된 TM 모드 광의 강도에 비해 투과된 TE 모드 광의 상대 강도가 증가된다. 삽입 재료를 선택할 때, 유용한 지침은 굴절율이 높을수록 TE 투과율이 높아진다는 것이다. 예컨대 AIN은 (예컨대, 193nm 파장의 입사 화상광에 대한) 개구부의 굴절률을 조정하기 위해 개구부의 적어도 일부분에 삽입된 재료용으로 사용될 수 있다. 다르게는, 제작의 용이함을 위해, 투과율이 193nm의 파장 입사 화상광에 대해 AIN의 경우보다 낮더라도 SiO2가 사용될 수 있다. 개구부로 삽입될 수 있는 재료는 언급된 것들에 제한되지 않으며, 예컨대 관련 기술 분야 및 동등 기술분야의 당업자에게 공지된 굴절율을 조정하기 위한 Al2O3, Cr2O3, HfO2, Si3N4 등과 같은 개구부 굴절률을 조정하기 위한 다양한 재료들이 될 수 있다. 재료의 두께는 재료에 따라 가변적이다.
개구부에 대한 유효 굴절률을 변화시키기 위해 개구부에 삽입된 재료를 변화시키는 것 외에도, 차폐층을 이루는 재료가 개구부에 대한 유효 굴절률을 변화시키기 위해 것 외에, 차폐층을 이루는 재료가 특정 TE 및 TM 모드에 대해 차폐층을 통과하는 투과율 수준을 최소화하도록 선택될 수 있다. 또한, 차폐층(540)의 두께는 제2 개구부 매체(560)가 가질 수 있는 최대 두께(t1)를 결정할 것이다. 차폐 재료의 두께는 (예컨대, 0.001의 투과율 수준 이하인) 소정의 투과율 값과 재료의 흡광 계수(k)에 따라 결정된다.
도9는 193nm 파장에서의 광에 대한 몇몇 재료에 대한 흡광 계수(extinction coefficient, k) 대 굴절률(n)의 플롯을 도시한다. 다양한 재료들이 소정의 굴절률(n) 및 흡광 계수(k)에 따라 사용될 수 있다. 예컨대 차폐층(540)의 두께(W)는 흡광 계수가 증가함에 따라 감소될 수 있다. 따라서, Si, Mo, Ta, W, 및 Al을 사용하는 두께는 ZiO2가 사용되는 경우보다 작을 것이다. 재료가 금속인 경우(즉, n값이 낮고 k값이 높은)라면, 추가적인 고려가 발생된다. 금속과 절연재 사이의 접촉면은 표면 플라즈몬파를 형성하여 입사광과 간섭할 수 있다. 표면 플라즈몬파는 개구부를 통과하는 충돌 광 에너지를 개구부 벽 표면상에 (예컨대, 정상적 광 차폐 구역에) 전달하여, 개구부를 통과할 때 발산될 수 있다. 또한, 이러한 플라즈몬 발산광은 샘플링된 화상의 해상도 및/또는 강도에 해로울 수 있다. 도10은 입사광(1030)의 시뮬레이션을 통해, 검출 개구부(1000)의 금속 차폐층(1020)에 표면 플라즈몬파(1040)의 형성을 도시하며, 이때 개구부를 통과하는 에너지(1050)를 전달하는 플라즈몬파는 개구부를 통과하는 화상광(1010)과 간섭한다. 적어도 하나의 예시적 실시예에서, 차폐층에 대한 n 및 k의 범위는 해상도 및 강도 상의 효과를 감소시키는 것을 돕도록 선택될 수 있다. 예컨대, 도11은 본 예시에 대한 광학 특성의 범위에 대한 차폐층으로서 사용된 재료(즉, 음영표시 영역 내의 재료)를 촉진 시키는 흡광 계수 및 굴절률의 영역을 나타내는 플롯을 도시한다.
본 예시에서 n >= 0.6 이고,
k >= 1.6의 흡광 계수 범위이다.
음영표시된 영역 내에 도시된 값으로부터, 관련 기술 분야 및 동등 분야의 당업자에게 공지된 다른 재료들 중 예컨대, Si, Mo, Ta, W, Rh, Cr, MoN, NbN과 같은 다양한 재료들이 선택된 범위에 대해 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다.
도12a는 다양한 재료에 대한 80 나노미터(nm)의 차폐층 두께에 대한 흡광 계수 대 굴절률의 플롯을 도시하며, 여기서 대략 수평인 플롯선은 투과율 수준이다. 굵은 선은 차폐층을 통과하는 0.001 투과율 수준의 임의의 설계 기준을 나타낸다. 실선 위의 흡광 계수를 갖는 재료는 0.001 투과율 수준의 선택된 기준 이하의 투과율 수준을 제공한다. 관련 기술 분야 및 동등 분야의 당업자에게 공지된 다른 재료들 중 예컨대, MoN, NbN, TaN, Si, Al, Rh, Cr, W, Ta, 및 Mo이 80nm의 차폐층 두께에 대해 요구되는 대략 1.5를 초과하는 흡광 계수를 제공할 것이다.
도12b는 다양한 재료의 50nm 두께의 차폐층에 대한 흡광 계수 대 굴절률의 플롯의 또다른 예시를 도시하며, 여기서 대략 수평인 플롯선이 투과율 수준이다. 또한 실선은 차폐층을 통과하는 0.001 투과율 수준의 임의의 설계 기준을 나타낸다. 실선 위의 흡광 계수를 갖는 재료는 0.001 투과율 수준의 선택된 기준 이하의 투과율 수준을 제공한다. 관련 기술 분야 및 동등 분야의 당업자에게 공지된 다른 재료들 중 예컨대, Si는 50nm의 차폐층 두께에 대해 요구되는 대략 2.5를 초과하는 흡광 계수값을 제공할 것이다. 따라서, 차폐층의 두께 및 선택된 투과율 값은 차 폐층에 사용된 재료를 결정할 수 있다. 일단 차폐층 두께 및 재료가 결정되면, 개구부의 유효 굴절률을 변화시키기 위해 개구부 내로 삽입되기 위한 재료가 선택될 수 있다.
도13a 및 도13b는, 제2 예시적 실시예에 따른 두 개의 예시를 도시하며, 개구부 특성(예컨대, 유효 굴절률)은 TM 모드에 대한 TE 모드의 상대적 투과율을 증가시키도록 선택된다.
도13a는 차폐층(1320) 두께가 80nm이고 개구부 폭은 45nm인, 제2 예시적 실시예에 따른 검출 개구부(1300a)의 제1 예시를 도시한다. 도9에 관하여 논의된 것과 같이, 차폐층(1320, 예컨대 Cr)을 통과하는 소정의 투과율 수준(예컨대, 0.001) 을 제공하도록 다양한 재료들이 선택될 수 있다. 도시된 예시에서, 커버층(1310)(예컨대 SiO2)은 인접 재료(1305, 예컨대 물)에 인접하고, 지지층(1330)(예컨대 SiO2)은 차폐층(1320)에 작동식으로 연결된다. 개구부(1350)에 충전되도록 사용되는 매체는 TE 및 TM 모드의 상대적인 투과율 수준을 변화시키도록 변화될 수 있다. 도13b는 도13a에 도시된 예시의 개구부 내로 삽입된 재료의 함수인 TE 및 TM 편광의 상대적 투과율을 도시한다. 개구부[예컨대, 제2 개구부 매체(560)] 내로 삽입된 매체로서 AIN을 사용하는 것은 각각 0.052 및 0.235의 투과율 값을 제공하는 공기를 사용할 때보다 TM 모드(0.007)에 비해 더 높은 TE 모드(0.793)의 투과율 수준을 제공한다.
도13c는 45nm의 개구부 폭을 가지면서 차폐층 두께가 50nm인, 제2 예시적 실 시예에 따른 검출 개구부(1300b)의 제2 예시를 도시한다. 전술한 바와 같이 80nm 차폐층 두께에 대해 요구되는 흡광 계수에 비하여 더 높은 흡광 계수를 갖는 소수의 재료(예컨대, Si)는 차폐층을 투과하는 소정의 최대값(예컨대 0.001 투과율) 이하의 투과율 수준을 유지할 필요가 있다. 또한, 개구부 영역의 더 작은 두께값, 따라서 유효 굴절율을 변화시키도록 개구부에 삽입된 재료는 투과율 값을 변화시킨다. 예컨대 도3c에 도시된 예시에서, AIN은 t1=80nm인 두께에서 개구부 내로 삽입되며, TE 모드에 대해 0.793의 투과율 값을 제공한다. 동일한 재료이지만 두께 t1=50nm에서의 삽입은 TE 모드의 투과율 값을 0.975까지 증가시킨다. 그러나, TE/TM의 투과율이 제2 예시에서 대략 15로부터 제1 예시에서 대략 113으로 감소한다. 도13d는 도13c에 도시된 예시에 대한 재료의 함수인 TE 및 TM 편광의 상대적인 투과율을 도시한다. 따라서, TE/TM의 투과율이 TE 모드의 투과율 값보다 더 중요한지 여부에 관하여 설계 결정을 내릴 수 있다.
도14a 내지 도14f는 적어도 하나의 예시적 실시예에 따른 검출 개구부(1400)의 예시 및 검출 개구부 제조 방법을 도시한다. 제1 기판(1440a)이 지지층(1430)에 적층된다(1c). 포토레지스트(예컨대 포지티브 또는 네거티브 포토레지스트)는 본원의 종래기술 부분에서 대체로 전술한 바와 같은 조명 및 망선을 사용하는 제1 기판(1440a)에 적층되고(5c, 예컨대 1470), 노광된다(예컨대 1460). 그 후 노광된 포토레지스트는 현상되고(10c) 에칭되어(15c) 제1 기판(1440a)에 구조물(1440)을 형성한다. 차폐층(1420)은 지지층(1430)에 그리고 구조물(1440) 주위 및/또는 위에 적층된다(20c). 마지막으로 커버층(1410)은 구조물(1440)을 커버하는 차폐 층(1420)에 놓여지며(25c), 구조물(1440)은 지금부터 개구부로 언급된다.
도15a 내지 도15f는 적어도 하나의 예시적 실시예에 따른 검출 개구부(1500)의 예시 및 검출 개구부(1500) 제조 방법을 도시한다. 제1 기판은 제2 기판(1530)에 적층되며(5d), 제2 기판은 지지층이며 제1 기판은 차폐층(1520)이 될 것이다. 포토레지스트는 제1 기판에 적층되고, 제1 기판에 리세스(1550, 예컨대 개구부)를 형성하도록 노광되고 에칭된다(10d). 에칭된 제1 기판은 차폐층(1520)으로써 언급된다. 진공 또는 압력 감소 장치(1570)가 차폐층(1520)의 적어도 일부분의 일 측면 및 리세스(1550)를 포함하는 영역(1570c)에 작동식으로 연결된다. 장치(1570)는 영역(1570c) 내의 압력(1570a) 중 적어도 일부에서 영역(1570c) 내의 압력(15d)을 배출하거나 감소시키며 이어서 비경화 개구부 재료(1540a)를 형성하는 리세스(1550)를 최종적으로 충전하는(1550a) 재료를 영역 내로 주입시킨다(20d)(1570b). 또한, 주입된 재료는 차폐층(1520) 상에 비경화 제3 기판(1510a)을 형성할 수 있다. 비경화 제3 기판(1510a)은 평활하게 되거나 평평하게 될 수 있으며(25d, 예컨대 스피닝에 의해 평평하게 됨), 이어서 커버층(1510)과 개구부 재료(1540)를 형성하도록 경화될 수 있다(30d). 경화의 단계는 조명, 가열, 또는 (화학 반응을 활성화시키도록 비경화층에 몇몇 화학 물질을 첨가하는) 화학 반응을 통해 이루어질 수 있으며, 예컨대 재료가 디메틸 실록산(실리콘 오일)이라면 경화의 단계는 디메틸 실록산을 Xe2 램프로부터의 광으로 조명하여 디메틸 실록산을 SiO2(유리)로 변환시키는 것일 수 있다. 비경화 재료(1510a 및 1540a)는 예 컨대, 관련 기술 분야 및 동등 분야의 당업자에게 공지된 다른 형태의 경화가능한 재료인 디메틸 실록산(실리콘 오일), 포토레지스트 등의 경화가능하고 주입가능한 임의의 재료일 수 있다.
제1 예시적 실시예에 관해 전술한 바와 같이, 추가적인 예시적 실시예는 오직 하나의 개구부를 갖는 검출 개구부에 제한되지 않는다. 다중 개구부가 예시적 실시예의 범주 내에 놓이도록 의도된다. 도16은 적어도 하나의 예시적 실시예에 따른 검출 개구부(1600)의 예시를 도시한다. 화상 광에 의해 전달되는 화상(1610)은 차폐층(1620)을 커버하는 커버층(1610)에 입사한다. 차폐층은 적어도 하나의 예시적 실시예에 따라 전체적 또는 부분적으로 충전될 수 있는 복수의 개구부(1650)를 포함한다. 차폐층은 개구부(1650)를 통과하는 광이 통과할 수 있는 지지층(1630)에 놓여 있다. 광은 렌즈(1670)에 의해 조준될 수 있으며, 이어서 검출기의 센서(1660)를 향해 편광기를 통해 진행할 수 있다. 전체적인 검출 개구부(1600)는 주사 방향에서(1690) 이동될 수 있다.
요약하면, 제2 예시적 실시예에 따른 검출 개구부는 차폐층 및 개구부를 포함할 수 있는 제1 예시적 실시예와 유사하며, 개구부는 차폐층에 위치되며, 개구부는 제1 매체로 충전된 제1부를 가지며, 제1 매체는 개구부 내의 유효 굴절율을 변경시키며, 유효 굴절률은 개구부를 통과하는 TE 모드로 편광된 광의 투과율의 증가를 촉진한다.
또한, 제2 예시적 실시예에 따른 검출기 개구부는 커버층과 지지층을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 예시적 실시예에서 커버층은 유체 매체(예컨대 공기, 물) 또는 진공에 노광된 일 측면을 가질 수 있다.
제3 예시적 실시예
제3 예시적 실시예는 개구부와 후속층 사이의 상대 굴절률을 조정함으로써 개구부를 통과하는 광의 회절의 효과를 대체로 감소시켜, 샘플링된 화상의 검출 해상도 및/또는 강도를 향상시키는 검출 개구부에 관한 것이다. 도3c 및 도.3d에 도시된 바와 같이, 회절은 개구부를 통과하는 샘플링된 화상 광의 포인팅 벡터를 감소시키고 분산시킨다. 제3 예시적 실시예는 기판이 회절된 화상광을 산란 또는 재유도하여, 검출기에 의해(예컨대 A2 위치에서) 측정된 포인팅 벡터의 분산을 감소시키는 구조물을 지지 기판에 형성하는 것에 관한 것이다.
도17a는 제3 실시예에 따른 검출 개구부(1700)의 제1 예시를 도시한다. 검출 개구부(1700)는 인접 재료(1710), 커버층(1720), 차폐층(1730), 및 두께 "h"를 갖는 차폐층(1730) 내에 매체로 충전된 개구부(1750)를 포함할 수 있다. 도17a에 도시된 제1 예시에서, 두 개의 구조물(1760, 1770)은 두께값 h1을 구비하며 각각 폭 d1, d3(도17a 참조)를 갖는다. 제1 구조물(1760) 및 제2 구조물(1770)은 이격 거리(d2)에 의해 분리될 수 있다. 두께(h, h1), 폭(d1, d3) 및 이격 거리(d2)가 선택된 검출기 오프셋(예컨대 A2 위치)에서 검출 화상 광의 포인팅 벡터 플롯을 변화시키도록 변화될 수 있다. 제1 예시는 구조물이 형성될 수 있는 지지층(1540)을 추가로 포함할 수 있다.
도17b는 도17a에 도시된 검출 개구부에 관한 관측 위치(A2)에서 공간적 차원의 함수로써의 포인팅 벡터 강도를 도시한다. 제1 구조물(1760) 및 제2 구조 물(1770)의 추가가 회절된 화상광의 구조물에 의한 산란을 촉진하며, 회절된 화상광이 포인팅 벡터 강도, AML에 대한 대칭성, 및 SN 비율을 증가시킨다. 구조물이 없는 도3d와 구조물을 구비하는 도17b 사이의 비교에 주목하라.
도17c 내지 도17h는 제3 예시적 실시예에 따른 검출 개구부의 추가적인 예시를 도시한다. 도17c는 제3 예시적 실시예에 따른 검출기 개구부(1700c)의 제2 예시를 도시한다. 또한, 이러한 예시는 커버층(1720c), 차폐층(1730c), 개구부(1750c), 지지층(1740c), 및 컨덴서 요소(1760c)를 포함할 수 있다. 이러한 예시에서, 입사 회절 화상광을 산란시키는 구조물(예컨대 1760, 1770) 대신에, 컨덴서(재유도) 요소(1760b)는 검출된 강도 및 해상도를 증가시키는 회절된 화상광에 재집중된다. 컨덴서 요소(1760c)는 [예컨대 개구부 또는 마이크로/나노 렌즈의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는(예컨대 차폐층 및 개구부보다 큰 굴절률을 갖는 층)] 재유도층일 수 있다. 컨덴서 요소(1760c)는 개구부 또는 마이크로/나노 렌즈의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 층(예컨대 차폐층 및 개구부보다 큰 굴절률을 갖는 층)일 수 있다.
도17d 내지 17e는 제3 예시적 실시예에 따른 검출 개구부(1700d 및 1700e)의 제3 및 제4 실시예를 추가로 도시한다. 또한, 이러한 예시는 커버층(1720d 내지 1720e), 차폐층(1730d 내지 1730e), 및 개구부(1750d 내지 1750e), 지지층(1740d 내지 1750e), 및 컨덴서 요소(재유도 층, 1760d 내지 1760e)를 포함할 수 있다. 이러한 예시에서, 도17c에 도시된 균질 컨덴서 요소(1760c) 대신에, 제3 예시는 물매 굴절률(gradient index) 컨덴서 요소(1760d)를 도시하고, 제4 예시는 컨 덴서 요소(1760e)로서의 렌즈를 도시한다. 적어도 하나의 예시적 실시예에서, 물매 굴절률 컨덴서 요소(1760d)는 기판의 굴절률에 필적하는 단부 굴절률을 가지면서 기판보다 큰 중심 굴절률을 가질 수 있다. 사이의 영역들은 중심과 단부들 사이의 굴절률을 점진적으로 또는 급격하게 변화시킬 수 있다. 렌즈 컨덴서 요소(1760e)는 사용된 재료 및 파장에 따라 다양한 형상 및 크기일 수 있다.
도17f는 제3 예시적 실시예에 따른 검출 개구부(1700f)의 제5 실시예를 도시한다. 이러한 예시에서, 지지층(1740f) 내의 다중 구조물(1760f)은 개구부(1750f)의 일 측면에서 구조물들(1760f) 사이의 피치(p), 개구부(1750f)의 양 측면 상의 제1 구조물들 사이의 이격 거리를 가지며, 회절된 투과 화상광의 산란의 양을 증가시키도록 사용될 수 있다.
도17g는 제3 예시적 실시예에 따른 검출 개구부(1700g)의 제6 예시를 도시한다. 이러한 예시에서 이격 간격(s1)에 의해 분리된 오직 두 개의 구조물들(1760g)이 다중 개구부(1750g)를 갖는 지지층(1740g)에 사용된다. 두 개의 구조물(1760g)은 회절된 투과 화상광을 산란시킨다.
도17h는 제3 예시적 실시예에 따른 검출 개구부(1700h)의 또다른 예시인 제7 예시를 제공한다. 이 특정 예시에서 복수의 구조물(1760h)이 복수의 개구부(1750h)의 각 측면에 위치설정된다. 다중 구조물은 검출 위치에 걸쳐 더욱 균일한 산란을 제공한다.
요약하면, 제3 예시적 실시예에 따른 검출 개구부는 차폐층, 차폐층(예컨대 지지층)의 일 측면에 작동식으로 연결된 기판, 기판에 적어도 두 개의 구조물 또는 적어도 하나의 컨덴싱 요소, 및 적어도 하나의 개구부를 포함할 수 있고, 각각의 개구부는 관련된 개구부 중심을 가지며, 적어도 하나의 개구부는 차폐층 내에 위치되고, 화상광이 적어도 하나의 개구부를 통해 진행하면서 회절되고, 회절광은 적어도 두 개의 구조물에 의해 산란되거나 컨덴서 요소에 의해 재유도되어서 관측 거리에서의 개구부 중심선 중 하나 부근에서의 포인팅 벡터 분포가 향상된 집중성을 갖는다. 또한, 구조물과 컨덴싱 요소의 조합이 사용될 수 있다.
또한, 제3 예시적 실시예에 따른 검출 개구부는 제1 및 제2 구조물을 포함하는 적어도 두 개의 구조물을 추가로 가질 수 있으며, 제1 구조물은 개구부 중심선의 일 측면에 위치설정되며 제2 구조물은 개구부 중심선의 타 측면에 위치설정되고, 제1 및 제2 구조물은 이격 거리에 의하여 분리된다.
적어도 두 개의 구조물들은 제3 예시적 실시예에 따라 다중 구조물들을 추가로 포함할 수 있다. 예컨대 적어도 두 개의 구조물들은 개구부 중심선의 일 측면에 제1 및 제2 구조물과, 제1 및 제2 구조물과 유사하게 개구부 중심선의 타 측면에 제3 및 제4 구조물을 포함할 수 있으며, 제1 및 제2 구조물은 제1 피치 거리에 의해 분리되고, 제3 및 제4 구조물이 제2 피치 거리에 의해 분리되며, 제1 및 개구부의 양 측면의 제1 구조물들을 따라 설정되는 제3 구조물은 이격 거리에 의해 분리된다.
추가로, 논의된 예시적 실시예에 따른 적어도 하나의 검출 개구부는 다중 개구부를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 예시적 실시예는 AIN, SiO2, Cr2O3, HfO2, 및 Si3N4 중 적어도 하나로 충전된 적어도 하나의 개구부를 가질 수 있다.
제3 예시적 실시예에 따른 검출 개구부는 관련 기술 분야 및 동등 분야의 당업자에게 공지된 다른 재료들 중 예컨대, Cr, Si, Mo, Ta, W, Rh, MoN, NbN인 다양한 재료로 이루어진 구조물을 가질 수 있다. 추가로 구조물들 사이의 간격 거리는 변화할 수 있다(예컨대 50nm 내지 500nm, 100 내지 300nm, 또는 설계의 특정사항에 따른 다른 범위). 제3 예시적 실시예에 따른 추가적인 검출 개구부는 다양한 피치 거리값(예컨대, 25nm, 50nm, 100nm, 200nm, 300nm, 500nm, 또는 설계의 특정 사항에 따른 다른 거리)을 가질 수 있는데, 피치 거리값은 제1 구조물 그룹들 사이의 제1 피치 거리가 제2 구조물 그룹들 사이의 제2 피치 거리와 대략 동일한 것을 포함한다. 제3 예시적 실시예에 따르면, 구조물의 두께는 변화할 수 있으며(예컨대 25nm 내지 500nm), 폭(예컨대 25nm 내지 50nm)도 그러하다.
본 발명이 예시적 실시예를 참조하여 설명되었으나, 본 발명은 개시된 예시적 실시예에 한정되지 않는다. 이하의 청구항의 범주는 모든 변경, 등가 구조물 및 함수를 포함하도록 가장 넓은 해석에 일치되기 위한 것이다. 예컨대, "직교의", "수직의"와 같은 단어들이 사용되는 경우라면 의도하는 의미는 각각 "대체로 직교하는" 및 "대체로 수직인"이다. 또한, 청구항에서 특정 숫자들이 인용될 수도 있으나, 언급된 숫자에 가까운 숫자가 또한 의도된 범주 내라는 것을 의도하는 것이며, 즉 임의의 언급된 숫자(예컨대 90도)는 언급된 숫자(예컨대 90도)의 "대략" 값이라고 해석되어야만 한다.
따라서, 본 발명의 설명은 성질상 단순히 예시적이며 따라서 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 변형들은 본 발명의 실시예의 범주 내에 있도록 의도된다.
이러한 변형들은 본 발명의 사상 및 범주를 벗어난 것으로 간주되지 않는다.
본 발명은 개구부 굴절률을 조정함으로써, TE 및 TM 편광을 대체로 일치시켜 샘플링된 화상의 검출된 해상도 및/또는 강도를 향상시킨 검출 개구부를 제공한다.

Claims (56)

  1. 차폐층과,
    광 투과 부재를 포함하여 광을 검출하는 검출 개구부이며,
    광 투과 부재는 차폐층에 위치되고, 내부의 유효 굴절률을 결정하는 매체를 포함하며,
    광 투과 부재를 통과하는 TE 및 TM 모드의 편광은 각각 동일한 투과률을 갖는 검출 개구부.
  2. 제1항에 있어서, 지지층을 더 포함하며, 지지층은 차폐층의 일 측면에 연결되어 차폐층을 지지하는 검출 개구부.
  3. 제2항에 있어서, 커버층을 더 포함하며, 커버층은 지지층이 연결된 측면에 대향하는, 차폐층의 다른 하나의 측면에 연결되는 검출 개구부.
  4. 제2항에 있어서, 광 투과 부재 내의 유효 굴절률이 1보다 높고 지지층의 유효 굴절률보다 낮은 검출 개구부.
  5. 제3항에 있어서, 커버층은 유체 매체에 노광된 일 측면을 갖는 검출 개구부.
  6. 제3항에 있어서, 커버층은 진공에 노광된 표면을 갖는 검출 개구부.
  7. 제5항에 있어서, 유체 매체는 공기, 물, 및 물의 굴절률과 비슷하거나 더 높은 굴절률을 갖는 재료 중 어느 하나인 검출 개구부.
  8. 제3항에 있어서, 매체는 나노입자를 포함하는 검출 개구부.
  9. 제8항에 있어서, 나노입자는 나노구(nanosphere)인 검출 개구부.
  10. 제8항에 있어서, 나노입자는 나노기둥(nanocolumn)인 검출 개구부.
  11. 제8항에 있어서, 나노입자는 나노-다공성 구조물을 형성하는 검출 개구부.
  12. 제3항에 있어서, 광 투과 부재의 매체는 SiO2, LiF, 및 MgF2 중 어느 하나를 포함하는 검출 개구부.
  13. 제3항에 있어서, 차폐층은 차폐 매체로 이루어지며, 차폐 매체는 Cr, Si, Mo, Ta, W, Rh, MoN, 및 NbN 중 어느 하나를 포함하는 검출 개구부.
  14. 제13항에 있어서, 차폐층의 두께는 25 내지 100nm인 검출 개구부.
  15. 제14항에 있어서, 차폐 매체는 어느 물질이 소정의 두께에 대해 차폐층을 통해 TE 및 TM 편광의 낮은 투과율을 제공하는지에 기초하여 선택되는 검출 개구부.
  16. 제3항에 따른 복수의 검출 개구부를 포함하며, 복수의 검출 개구부는 공통 차폐층을 가지며, 복수의 검출 개구부의 광 투과 부재들은 차폐층에서 이격된 검출 개구부층.
  17. 차폐층과,
    광 투과 부재를 포함하여 광을 검출하는 검출 개구부이며,
    광 투과 부재는 차폐층에 위치되고, 내부의 유효 굴절률을 결정하는 매체를 포함하며,
    광 투과 부재를 통과하는 TE 모드의 편광이 광 투과 부재를 통과하는 TM 모드의 편광보다 높은 투과률을 갖는 검출 개구부.
  18. 제17항에 있어서, 지지층을 더 포함하며, 지지층은 차폐층의 일 측면에 연결되어 차폐층을 지지하는 검출 개구부.
  19. 제18항에 있어서, 커버층을 더 포함하며, 커버층은 지지층이 연결된 측면에 대향하는, 차폐층의 다른 하나의 측면에 연결되는 검출 개구부.
  20. 제19항에 있어서, 광 투과 부재 내의 유효 굴절률은 지지층의 유효 굴절률 이상인 검출 개구부.
  21. 제19항에 있어서, 커버층은 유체 매체에 노광된 일 측면을 갖는 검출 개구부.
  22. 제19항에 있어서, 커버층은 진공에 노광된 표면을 갖는 검출 개구부.
  23. 제21항에 있어서, 유체 매체는 공기, 물, 및 물의 굴절률과 비슷하거나 더 높은 굴절률을 갖는 재료 중 어느 하나인 검출 개구부.
  24. 제19항에 있어서, 광 투과 부재의 매체는 AIN, SiO2, Cr2O3, HfO2, 및 Si3N4 중 어느 하나를 포함하는 검출 개구부.
  25. 제19항에 있어서, 차폐층의 매체는 Cr, Si, Mo, Ta, W, Rh, MoN, 및 NbN 중 어느 하나를 포함하는 검출 개구부.
  26. 제25항에 있어서, 차폐층의 두께는 25 내지 100nm 인 검출 개구부.
  27. 제26항에 있어서, 차폐 매체는 어느 물질이 차폐층을 통한 TE 및 TM 편광의 낮은 투과율을 제공하는지에 기초하여 선택되는 검출 개구부.
  28. 제19항에 따른 복수의 검출 개구부를 포함하며, 복수의 검출 개구부는 공통 차폐층을 가지며, 복수의 검출 개구부의 광 투과 부재들은 차폐층에서 이격된 검출 개구부층.
  29. 차폐층과,
    차폐층의 일 측면에 연결된 기판과,
    기판 내의 복수의 구조물과,
    광 투과 부재를 포함하여 광을 검출하는 검출 개구부이며,
    광 투과 부재는 차폐층에 위치되고, 내부의 유효 굴절률을 결정하는 매체를 포함하며,
    복수의 구조물은 광 투과 부재로부터 회절된 광을 재유도하는 검출 개구부.
  30. 제29항에 있어서, 복수의 구조물은 제1 및 제2 구조물을 포함하며, 제1 구조물은 광 투과 부재의 중심선의 일 측면에 위치설정되고 제2 구조물은 광 투과 부재의 중심선의 대향 측면에 위치설정되는 검출 개구부.
  31. 제29항에 있어서, 복수의 구조물은, 광 투과 부재의 중심선의 일 측면에 제1 및 제2 구조물과,
    제1 및 제2 구조물과 유사하게 광 투과 부재의 중심선의 대향 측면에 제3 및 제4 구조물을 포함하며,
    제1 및 제2 구조물은 제1 피치 거리에 의해 분리되고, 제3 및 제4 구조물은 제2 피치 거리에 의해 분리되는 검출 개구부.
  32. 제29항에 있어서, 복수의 구조물은 제1 및 제2 구조물을 포함하며,
    검출 개구부는 복수의 광 투과 부재를 가지며,
    제1 구조물은 복수의 광 투과 부재의 일 측면에, 그리고 제2 구조물은 제1 구조물로부터의 복수의 광 투과 부재의 대향 측면에 있는 검출 개구부.
  33. 제29항에 있어서, 광 투과 부재의 매체는 AIN, SiO2, Cr2O3, HfO2, 및 Si3N4 중 어느 하나를 포함하는 검출 개구부.
  34. 제33항에 있어서, 각각의 복수의 구조물은 Cr, Si, Mo, Ta, W, Rh, MoN, 및 NbN 중 어느 하나를 포함하는 검출 개구부.
  35. 제30항에 있어서, 제1 및 제2 구조물은 100 내지 300nm인 이격 거리에 의해 분리되는 검출 개구부.
  36. 제31항에 있어서, 제1 피치 거리 및 제2 피치 거리는 동일한 검출 개구부.
  37. 제36항에 있어서, 제1 피치 거리는 100 내지 300nm인 검출 개구부.
  38. 제29항에 있어서, 각각의 복수의 구조물의 두께는 50 내지 200nm인 검출 개구부.
  39. 제38항에 있어서, 각각의 복수의 구조물 폭은 30 내지 100nm인 검출 개구부.
  40. 차폐층과,
    차폐층의 일 측면에 연결된 기판과,
    차폐층에 위치되고, 내부의 유효 굴절률을 결정하는 매체를 포함하는 광 투과 부재와,
    기판 내에 존재하고, 광 투과 부재로부터 회절된 광을 재유도하는 재유도층을 포함하는 검출 개구부.
  41. 제40항에 있어서, 재유도층은 기판보다 높은 굴절률을 갖는 층인 검출 개구부.
  42. 제40항에 있어서, 재유도층은 물매 굴절률(gradient index of refraction)을 갖는 층인 검출 개구부.
  43. 제40항에 있어서, 재유도층은 렌즈를 포함하는 검출 개구부.
  44. 제42항에 있어서, 재유도층은 기판의 굴절률보다 큰 중심 위치 굴절률을 가지며 기판의 굴절률과 유사한 단부 위치 굴절률을 갖는 검출 개구부.
  45. 제44항에 있어서, 굴절률은 중심으로부터 단부 위치로 점진적으로 변화하는 검출 개구부.
  46. 제1항, 제17항, 제29항 또는 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 광 투과 부재는 슬릿인 검출 개구부.
  47. 기판에 포토레지스트를 적층하는 단계와,
    기판에 포토레지스트를 현상하는 단계와,
    광 투과 부재의 유효 굴절률을 조정하도록 광 투과 부재 내로 삽입된 재료로써 작용하는 돌출부를 기판상에 생성하도록, 포토레지스트를 에칭하고, 기판을 에칭하는 단계와,
    에칭된 기판에 차폐층을 적층하는 단계와,
    차폐층에 커버층을 적층하는 단계를 포함하는 검출 개구부의 제조 방법.
  48. 제47항에 있어서, 차폐층에 제2 포토레지스트를 적층하는 단계와,
    제2 포토레지스트를 현상하는 단계와,
    현상된 제2 포토레지스트와 차폐층을 에칭하는 단계를 더 포함하며,
    에칭된 차폐층의 일부와 돌출부가 광 투과 부재를 형성하고, 에칭된 차폐층 상의 커버층이 차폐층의 광 투과 부재를 둘러싸는 검출 개구부의 제조 방법.
  49. 제1 기판을 제2 기판에 적층하는 단계와,
    제1 기판에 포토레지스트를 적층하는 단계와,
    제1 기판에 포토레지스트를 현상하는 단계와,
    제1 기판의 에칭된 리세스를 제2 기판까지 연장되게 형성하도록 제1 기판 및 포토레지스트를 에칭하는 단계와,
    나노입자들을 에칭된 리세스 내로 적층하는 단계와,
    에칭된 제1 기판 상에 커버층을 배치하는 단계를 포함하는 검출 개구부의 제조 방법.
  50. 기판에 차폐층을 적층하는 단계와,
    차폐층에 포토레지스트를 적층하는 단계와,
    차폐층에 포토레지스트를 현상하는 단계와,
    차폐층 내의 에칭된 리세스를 기판까지 연장되게 형성하도록 차폐층 및 포토레지스트를 에칭하는 단계와,
    차폐층의 일 측면의 일부분 및 리세스 주위의 영역의 압력을 감소시키는 단계와,
    상기 영역의 일부분에 재료를 삽입하는 단계와,
    재료를 평활하게 하는 단계와,
    재료를 경화시키는 단계를 포함하는 검출 개구부의 제조 방법.
  51. 제50항에 있어서, 상기 재료는 경화될 수 있는 유체인 검출 개구부의 제조 방법.
  52. 제51항에 있어서, 상기 유체는 디메틸 실록산이며, 경화의 단계 중 결과 물질은 SiO2를 포함하는 검출 개구부의 제조 방법.
  53. 제52항에 있어서, 상기 재료를 경화시키는 단계는 디메틸 실록산을 Xe2 램프로 조사하는 단계를 포함하는 검출 개구부의 제조 방법.
  54. 제47항, 제49항, 또는 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 기판에 복수의 리세스를 에칭하는 단계와, 복수의 리세스를 재료로 충전하는 단계를 더 포함하여, 충전된 리세스가 복수의 산란 구조물을 형성하는 검출 개구부의 제조 방법.
  55. 제1항에 있어서, 광 투과 부재가 복수의 매체를 포함하는 검출 개구부.
  56. 제1항 또는 제17항에 있어서, 복수의 광 투과 부재가 차폐층에 위치되는 검출 개구부.
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