KR101057257B1 - 편광된 레티클, 포토리소그래피 시스템, 및 편광광에 의해 편광된 레티클을 이용하여 패턴을 형성하는 방법 - Google Patents

편광된 레티클, 포토리소그래피 시스템, 및 편광광에 의해 편광된 레티클을 이용하여 패턴을 형성하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 편광된 레티클과, 편광된 레티클을 이용한 포토리소그래피 시스템과, 이러한 시스템을 이용하는 방법들을 개시한다. 적어도 하나의 제2 패터닝된 영역에 의해 적어도 일부가 둘러싸인 적어도 하나의 제1 패터닝된 영역을 포함하는 레티클을 구비한 편광된 레티클이 형성된다. 상기 편광된 레티클의 제1 및 제2 패터닝된 영역은 편광 물질을 포함하고, 상기 두 영역의 편광 물질의 편광 방향은 서로 대략 직각이다. 선택된 편광 방향을 갖는 선형 편광광을 이용하여 편광된 레티클에 조사될 때, 편광된 레티클의 두 개 영역 위의 편광 물질이 필터로서 선택적으로 이용되어, 최적의 조명 조건들 하에서 개별적으로 편광된 레티클의 상이한 영역을 노출시킨다.
반파 편광기, 편광된 레티클, 포토리소그래피, 주변 영역, 투사 프린팅

Description

편광된 레티클, 포토리소그래피 시스템, 및 편광광에 의해 편광된 레티클을 이용하여 패턴을 형성하는 방법{POLARIZED RETICLE, PHOTOLITHOGRAPHY SYSTEM, AND METHOD OF FORMING A PATTERN USING A POLARIZED RETICLE IN CONJUNCTION WITH POLARIZED LIGHT}
본 발명은 반도체 웨이퍼들과 같은 기판들의 포토리소그래피 처리에 사용된 레티클들(reticles)의 설계에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 포토레지스트 상에 고해상도 이미지를 생성하기 위해 편광을 이용하여 레티클을 노출시키는 방법들과 편광 물질의 층을 갖는 레티클들에 관한 것이다.
메모리 다이들(memory dice)과 같은 집적 회로를 포함하는 반도체 장치들은, 여러 다른 공정들과 조합하여 포토리소그래피(photolithography)를 이용하여, 단일 반도체 웨이퍼 또는 다른 벌크 반도체 기판 상에 수백 또는 수십억의 회로 패턴을 제조함으로써 대량 생산된다. 주어진 표면 영역에 대하여 반도체 메모리 장치 상에 메모리 셀의 개수를 증가시키기 위해, 포토리소피 동안에 생성된 이미지들의 광학 해상도를 정확히 제어하는 것이 중요하다. 이러한 이미지는 반도체 기판 상의 구조적인 특징들을 정의하여 이러한 반도체 메모리 장치들의 집적 회로를 제조하는데 이용된다.
포토리소그래피는 광자들, 전자들 또는 이온들에 민감한 포토레지스트(photoresist) 등의 물질층에 패턴을 그리는 공정이다. 포토리소그래피에서, 패턴을 포함하는 물체(예를 들어, 레티클 또는 마스크)는 입사광에 노출된다. 레티클 또는 마스크로부터의 이미지는, 반도체 웨이퍼 또는 다른 기판을 덮는 포토레지스트 상으로 투사된다. 포토리소그래피 공정은, 통상적으로 성막, 에칭 및/또는 주입(implant)의 중간 단계에 의해 포토레지스트를 여러번 노출 및 현상하는 단계들을 포함한다. 주어진 단계에서, 포토레지스트는 선택적으로 광자들, 전자들 또는 이온들에 노출되고, 이어서 포지티브 포토레지스트가 적용되는지 아니면 네가티브 포토레지스트가 적용되는지에 따라, 포토레지스트의 노출된 부분 또는 노출되지 않은 부분 중 어느 하나를 제거하기 위해 현상된다. 복잡한 장치는 통상적으로 여러번 노출 및 현상하는 단계들을 필요로 한다.
레티클 또는 마스크 상의 패턴을, 기판 위에 코팅된 포토레지스트로 광학적으로 이송하는 세가지의 탁월한 종래의 포토리소그래피 방법이 있다. 이러한 방법들로는 접촉 프린팅(contact printing), 근접 프린팅(proximity printing) 및 투사 프린팅(projection printing)이 있다. 현재, 투사 프링팅은 가장 자주 이용되는 유형의 포토리소그래피 시스템이다. 도 1을 참조하면, 투사 프린팅에 사용된 종래의 포토리소그래피 시스템이 도시되어 있다. 포토리소그래피 시스템(100)은 광을 생성하는 조명원(104)에 동작가능하게 결합된 조명 제어기(102)를 포함한다. 조명원(104)은 통상적으로 거울, 램프, 레이저, 광 필터, 및/또는 집광 렌즈 시스템(condenser lens system)을 포함한다. 도 1에 도시된 노출 시스템에서, 조명원(104)은 포토레지스트(110) 상에 투사될 원하는 패턴을 갖는 레티클(106)을 조사한다. 복잡한 세트의 렌즈들 및/또는 거울들을 포함하는 투사 렌즈(108)는 레티클(106)로부터 포토레지스트(110) 상으로 이미지를 포커싱한다. 포토레지스트(110)가 현상되고, 후속하여 기판(112)이 에칭으로 처리되어 원하는 구조를 형성하고, 다음에 포토레지스트(110)가 제거된다.
포토리소그래피를 이용하는 메모리 다이들 및 다른 반도체 장치들의 제조시의 주요 문제점은, 레티클의 주변 영역과 어레이 영역이 상이한 조명 조건 하에서 최대의 처리 윈도우들(windows)을 갖는다는 것이다. 이러한 문제는, 특히 포토레지스트 상에 형성될 피처 사이즈(feature size)들이 이용되는 광원의 파장의 대략 1/2 정도 또는 그 미만과 같이 작을 때 악화된다. 레티클(200)의 통상적인 레티클 패턴은 도 2A에 도시된 바와 같이 어레이 영역(204)과 주변 영역(202)을 포함한다. 도 2B는 주변 영역(202)에 의해 둘러싸인 단일 어레이 영역(204)의 도면을 도시한다. 도 2A 및 도 2B를 다시 참조하면, 레티클(200)의 어레이 영역(204)과 주변 영역(202)은 상이한 패턴을 갖는다. 예를 들어, 어레이 영역(204)은 특정 크기의 주기적인 패턴을 포함할 수 있고, 주변 영역(202)은 더 작거나 더 큰 크기를 갖는 상이한 패턴, 가능하게는 상이한 주기적인 패턴 또는 심지어 비주기적인 패턴까지 포함할 수 있다.
종래의 포토리소그래피에서, 레티클의 주변 패턴과 어레이 패턴은 동시에 조명원에 노출된다. 그러나, 어레이 영역과 주변 영역에 대한 최적의 조명 조건은 동일하지 않다. 본 명세서에 사용된 용어 "조명 조건"은, 레티클을 조사하는데 이용된 광의 각도들의 분포와 그 각도들에서의 광의 전체 강도를 포함함을 이해해야 한다. 어레이 영역의 비교적 조밀하게 이격된 패턴 특성은 통상적으로 아주 가파른 입사각으로 둥근 환형의 광에 의한 조명을 요한다. 주변 영역의 비교적 드문드문한 패턴 특성은, 단일 평면파의 입사광을 이용할 때 통상적으로 최적의 조명 조건들을 갖는다. 따라서, 레티클의 각 영역은 초점의 깊이, 도우즈량(dose) 및 그들 간의 입사광의 각도 같은 특정 조명 조건들을 갖고, 이것은 어레이 및 주변 영역에 대해 상이한 최적의 값을 갖는다. 따라서, 조명 조건들이 어레이 영역에 대해 최적화되면, 주변 영역에 대한 조명 조건들이 차선으로 최적화되고 그 역도 동일하다. Keum의 미국특허번호 제5,245,470호는 포토리소그래피를 이용하여 패턴을 생성하는데 따른 일부 문제점들을 극복하려고 시도한다.
이러한 문제의 가능한 해결책은, 본 기술분야에 공통으로 공지되어 있으며 종종 반도체 장치들의 제조에 이용되는 바와 같이, 하나보다 많은 레티클을 사용하는 것이다. 그러나, 듀얼 레티클을 사용하는 것은 세가지의 주요한 결함을 유발한다. 첫째, 제2 레티클을 제조하거나 구입하는 추가적인 비용이다. 둘째, 하나보다 많은 레티클 사용은 제2 레티클에 대한 제1 레티클의 변경을 요하고, 종종 포토리소그래피 시스템의 재측정을 요구함으로써 공정 처리량을 감소시킨다. 셋째, 하나보다 많은 레티클 사용은 또한 두 레티클 간의 오버레이 에러의 문제를 유발한다.
따라서, 포토리소그래피를 이용하여 포토레지스트로 이송된 패턴들의 품질을 개선하기 위해서는, 각각의 영역에 대해 상이한 조명 조건들 하에서 별개의 패턴을 갖는 레티클의 영역을 노출시키는데 알맞는 단일 레티클 포토리소그래피 시스템이 필요하다.
본 발명은 여러 실시예에서 편광된 레티클과, 편광된 레티클을 제조하는 방법과, 그런 편광된 레티클을 이용하는 포토리소그래피 시스템과, 포토레지스트 위에 패터닝된 이미지를 생성하기 위해 편광된 래티클을 이용하는 방법을 포함한다. 본 발명의 편광된 레티클들을 이용함으로써, 복수의 패터닝된 영역을 갖는 단일 레티클이 최적의 조명 조건하에서 각각의 특정 영역에 대해 광에 노출될 수 있다. 본 발명은 반도체 장치들, 액정 디스플레이 소자들, 박막 자기 헤드, 레티클들 및 정확한 포토리소그래피 이미징을 요하는 다른 많은 응용 제품의 제조를 위한 포토리소그래피 공정에 이용될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 있어서, 적어도 하나의 층의 편광 물질을 갖는 편광된 레티클이 기술된다. 편광된 레티클은 적어도 하나의 제2 패터닝된 영역에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인 적어도 하나의 제1 패터닝된 영역을 포함하고, 각각의 영역은 그 위에 다른 패턴이 정의되어 있다. 편광 물질은 레티클의 제1 패터닝된 영역의 적어도 일부와 제2 패터닝된 영역의 적어도 일부 상에 배치될 수 있다. 제1 패터닝된 영역 위의 편광 물질의 편광 방향은 제2 패터닝된 영역 위의 편광 물질의 편광 방향에 대략 직각이다. 본 발명의 편광된 레티클의 제조 방법들이 또한 기술된다.
본 발명의 다른 양태에 있어서, 포토리소그래피 시스템이 기술된다. 포토리소그래피 시스템은 조명원에 동작가능하게 결합된 조명 제어기를 포함한다. 예를 들어, 레이저와 같은 조명원은 선형 편광광을 조사하는데 이용될 수 있다. 이동가능한 반파 편광기가 본 발명의 편광된 레티클과 조명원 사이에 배치될 수 있다. 조명원으로부터의 광이 편광기를 통과할 때 조명원으로부터의 광의 편광 방향을 변경하도록 이동가능한 반파 편광기가 배치되어 구성된다.
본 발명의 다른 양태에 있어서, 레티클을 광에 노출시키는 방법이 기술된다. 포토레지스트를 갖는 기판이 제공된다. 본 발명의 편광된 레티클이 조명원과 기판 사이에 배치되고, 편광된 레티클은 적어도 하나의 제2 패터닝된 영역에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인 적어도 하나의 제1 패터닝된 영역, 상부측 및 후면측을 포함한다. 편광된 레티클의 상부측은 조명원으로부터의 선형 편광광을 이용하여 노출될 수 있다. 선형 편광광은 편광된 레티클의 후면측의 제1 패터닝된 영역 또는 제2 패터닝된 영역을 나가는 편광된 레티클에 의해 필터링될 수 있다. 포토레지스트 상에 패턴을 생성하여 레티클의 한 영역이 노출된 후, 레티클의 다른 영역이 그 다음으로 노출될 수 있다. 본 발명의 편광된 레티클을 이용하면, 편광된 레티클의 각각의 영역이 그들 각각의 최적의 조명 조건 하에서 노출되도록 할 수 있다. 따라서 단일 레티클이 최적의 조명 조건들을 이용하여 각각의 패턴에 대해 여러 패턴들을 노출시키는데 이용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 레티클을 광에 노출시키는 방법이 기술된다. 그 위에 포토레지스트가 배치된 기판이 제공된다. 본 발명의 편광된 레티클은 조명원과 기판상의 포토레지스트 사이에 배치된다. 레티클은, 적어도 하나의 제2 패터닝된 영역에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인 적어도 하나의 제1 패터닝된 영역을 갖는 패턴을 그 위에 포함한다. 레티클은 조명원으로부터의 선형 편광광으로 조사될 수 있다. 패턴의 영역이 포토레지스트 상으로 선택적으로 투사될 수 있다. 이어서 조명원으로부터 조사된 선형 편광광의 편광 방향이 약 90도 만큼 변경되어 패턴의 다른 영역을 포토레지스트 상에 선택적으로 투사할 수 있다.
본 발명의 이들 특징들, 이점들, 대안의 특징들은 첨부한 도면들을 참조하여 취해진 다음의 상세한 설명을 고려하면 본 기술분야의 숙련자에게 명백할 것이다.
도면들은 본 발명을 실행하는 최상의 모드가 되도록 고려된다.
도 1은 종래의 포토리소그래피 시스템을 예시한 도면.
도 2A는 반도체 제조 산업에 이용되는, 어레이 및 주변 영역을 포함하는 전형적인 레티클의 평면도.
도 2B는 도 2A에 도시된 레티클 일부의 확대 평면도.
도 3A는 본 발명에 따른 편광된 레티클의 상부면의 평면도.
도 3B는 도 3A에 도시된 편광된 레티클의 일부의 확대 평면도.
도 3C는 본 발명의 편광된 레티클의 단면도.
도 4는 본 발명의 편광된 레티클과 연관되어 사용된 예시적인 노출 시스템을 예시한 도면.
본 발명은, 편광된 레티클, 편광된 레티클을 제조하는 방법, 그러한 편광된 레티클을 이용하는 포토리소그래피 시스템, 및 기판의 공정에 이용될 수 있는 패턴 이미지를 생성하도록 편광된 레티클을 이용하는 방법의 여러가지 실시예를 포함한다. 본 발명은 반도체 장치, 액정 디스플레이(LCD) 소자, 박막 자기 헤드, 레티클 및 정확한 포토리소그래피 이미징을 요하는 다른 많은 응용의 제조를 위한 포토리소그래피 공정에 이용될 수 있다. 본 발명은 단계-및-반복 또는 단계-및-주사 형태의 투사 프린팅 또는 다른 유사한 시스템을 이용할 수 있다.
도 3A 내지 도 3C를 참조하면, 예시적인 편광된 레티클(300)이 도시된다. 편광된 레티클(300)은 그 위에 패턴이 정의되어 있는 레티클(301)을 포함한다. 레티클(301)은 석영 또는 보로실리케이트 유리 등의 물질로 형성된다. 반도체 제조 산업에 이용되는 포토리소그래피 공정에 공통인 마스킹 및 에칭 기술을 이용하여 레티클(301)의 제조가 달성될 수 있다.
도 3A에 도시된 바와 같이, 편광된 레티클(300)은 복수의 주변 영역(302)과 복수의 어레이 영역(304)으로 구성될 수 있다. 각 어레이 영역(304)은 주변 영역(302)에 의해 전체적으로 둘러싸인다. 어레이 영역(304)은 주변 영역(302)의 패턴과는 상이한 패턴을 갖는다. 어레이 영역(304) 내에 포함된 패턴은, 예를 들어, 주변 영역(302) 내에 포함된 패턴보다 더 크거나 더 작은 피처 사이즈를 갖거나 다른 주기를 갖는 패턴이거나 둘 모두일 수 있다. 어레이 영역(304)에 포함된 패턴은 또한 주변 영역(302) 내에 포함된 패턴과는 상이한 비주기적인 패턴일 수 있다. 편광된 레티클(300)의 크기는 반도체 제조 산업에서 사용되는 레티클에 공통의 크기인 약 15.24cm(6인치)×약 15.24cm(6인치)를 나타낸다. 도 3B를 참조하면, 주변 영역(302)의 폭(W)은 대략 0.254cm(1/10인치)일 수 있다. 주변 영역(302)에 의해 전체적으로 둘러싸인 어레이 영역(304)은 대략 1.27cm(0.5인치)(L1)×2.54cm(1.0인치)(L2)의 크기를 가질 수 있다. 그러나, 상기 언급된 크기와 패턴은 단순히 예를 든 것이고, 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 본 발명은 적어도 하나의 제2 패턴의 영역에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인 적어도 하나의 제1 패턴의 영역으로 구성된 임의의 편광된 레티클을 포함하고, 상기 제1 패턴의 영역은 제2 패턴의 영역과 다른 패턴을 갖는다.
다시 도 3B 및 도 3C를 참조하면, 레티클(301) 위에 주변 영역(302)을 선택적으로 코팅하도록 편광 물질(308)이 주변 영역(302) 위에 배치된다. 레티클(301) 위에 어레이 영역(304)을 선택적으로 코팅하도록 편광 물질(310)이 어레이 영역(304) 위에 배치된다. 따라서, 편광 물질(308) 및 편광 물질(310)이 주변 영역(302) 및 어레이 영역(304)을 각각 완전히 덮는다. 편광 물질(308) 및 편광 물질(310)의 편광 방향은 각각 도 3B 및 도 3C 상의 라인(312) 및 라인(314)으로 표시된다. 도 3B에서 라인(314)으로 예시된 편광 물질(310)의 편광 방향은 도 3C에 도시된 어레이 영역(304)에서 점으로 표시된다. 도 3B 상에 라인(312, 314)으로 도시된 바와 같이, 편광 물질(308) 및 편광 물질(310)의 각각의 편광 방향은 통상 서로 직각이 되도록 선택된다. 편광 물질(308) 및 편광 물질(310)은 동일한 물질로 형성되지만 각각의 편광 방향은 통상 서로 직각인 방향으로 배치된다. 편광 물질(308) 및 편광 물질(310)의 편광 방향이 적절히 선택되면, 각각의 물질은 각 물질의 편광 방향에 통상 직각인 방향으로 선형 편광된 방사(radiation)를 필터링하기에 적절한 필터로서 작용할 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 이러한 필터링 현상은 광을 흡수하는 본 발명에 사용된 편광 물질에 기인하는데, 상기 광은 그러한 물질의 편광 방향에 수직인 전기장 벡터를 가지며, 상기 광의 전기장 벡터가 그러한 물질의 편광 방향에 평행일 때 가능한 양만큼의 광을 흡수하지 못한다.
예를 들어, 편광 물질(308)의 편광 방향에 통상적으로 평행인 편광 방향을 갖는 선형 편광광은 편광 물질(310)에 의해 필터링될 것이다. 더욱이, 편광 물질(310)의 편광 방향에 통상적으로 평행인 편광 방향을 갖는 선형 편광광은 편광 물질(308)에 의해 필터링될 것이다. 편광 물질(308) 및 편광 물질(310)에 사용될 수 있는 물질은 포토리소그래피 시스템에 사용된 자외선 파장 광을 필터링하도록 선택된다. 편광 물질(308) 및 편광 물질(310)에 대한 적절한 물질의 예로는, 예를 들어, 방해석, 운모, 석영 지연판, 다이크로익 시트 편광기, BK7(Melles Griot로부터의 입수가능한 붕규산 유리) 및 UV-등급 융해된 실리카 등의 무기물을 포함한다. 편광 물질(308) 및 편광 물질(310)에 대한 적절한 물질의 예로는, 예를 들어, 강유전체 폴리머(벌크 형태이며, 랑뮈에-블로젯 막(Langmuir-Blodgett film)), 폴리비닐리딘 불화물 및 액정 폴리머 등의 유기물을 더 포함한다. 상기 물질들의 공급자들은 Melles Griot 및 Oriel instrument를 포함한다. 상기 예시적인 물질은 편광 물질의 편광 방향에 통상 직각인 편광 방향을 갖는 입사광의 약 98%를 흡수하거나 차단한다.
편광 물질(308) 및 편광 물질(310)의 막은 여러가지 성막 기술에 의해 레티클(301) 상에 형성될 수 있다. 화학 기상 증착법(CVD), 물리 기상 증착법(PVD), 및 원자층 증착법(ALD)이 편광된 레티클(300)의 주변 영역(302) 및 어레이 영역(304)을 형성하는 특정 정의된 영역에 막을 배치하는데 적절하다. 주변 영역(302)과 어레이 영역(304)에 편광 물질을 도포하는 것은 반도체 제조 산업에 이용되는 포토리소그래피 공정에 공통인 마스킹 및 에칭 기술을 이용하여 실행될 수 있다. 편광 물질(308) 및 편광 물질(310)은 또한 각각의 편광 방향이 원하는 방향으로 배향되는 상기 편광 물질의 수행된 막을 수동으로 적용함으로써 그들 각각의 위치에서 레티클(301)에 적용될 수 있다. 편광 물질(308) 및 편광 물질(310)의 수동 적용은 조작자/기술자에 의해 현미경 하에서 수행하고 마이크로캘리퍼(microcaliper)를 이용하여 레티클(301) 상의 편광 물질을 원하는 영역에 정확히 위치시키는데 도움이 될 수 있다. 편광 물질(308) 및 편광 물질(310)의 막들은 또한 랑뮈어-블로젯 형태의 막이 될 수 있다. 랑뮈어-블로젯 막은 액체 표면 상에 먼저 실행된 단분자 층이고, 다음에 레티클(301) 상으로 전달된다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 편광된 레티클(300)을 이용한 예시적인 포토리소그래피 시스템(400)이 도시된다. 조명 제어기(102)는 선형 편광광(402)을 투사하는 조명원(104)에 제어가능하게 결합될 수 있다. 조명원(104)은 선형 편광광을 생성할 수 있는 레이저일 수 있다. 조명원(104)은 또한 예를 들어, 거울, 램프, 레이저, 광 필터, 및/또는 집광 렌즈 시스템을 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용된 용어 "광"은 가시광에 제한되는 것이 아니며, 광자, 레이저 빔 또는 X-선 등의 방사 에너지의 임의의 형태를 포함할 수도 있다. 반파 편광판(404)은 분리형 또는 회전형 척(chuck)(도시되지 않음)을 이용하여 선형 편광광(402)의 통로에 삽입되도록 사이징되고 구성된다. 반파 편광판(404)은 Melles Griot에 의해 제조된 운모로 형성된 반파 편광판일 수 있다. 예를 들어, 선형 편광광(402)의 편광 방향이 수직 방향(즉, 편광된 레티클(300)과 반파 편광판(404)에 수직)으로 편광되면, 반파 편광판(404)의 빠르거나 늦은 광학 축이 수직 방향에 45도로 배향된 반파 편광판(404)은 통과시에 선형 편광광(402)의 편광 방향을 90도 만큼 변경할 것이다. 그러한 반파 편광판은 그 편광 방향을 90도 변경하도록 선형 편광광의 통로에 삽입될 수 있으며, 또는 반파 편광판(404)은 또한 선형 편광광(402)의 통로에 고정 위치되어, 선형 편광광(402)의 편광 방향에 대해 특정한 각도로 회전하여 선형 편광광(402)의 편광 방향을 변경시키게 된다.
반파 편광판(404)이 선형 편광광(402)의 통로에 있도록 구성될 때, 이것은 선형 편광광(402)의 편광 방향에서 대략 90도 회전을 야기한다. 포토레지스트(110) 상에 투사될 패턴을 정의하는 편광된 레티클(300)은 조명원(104) 또는 반파 편광판(404)으로부터 직접 선형 편광광(402)을 받아서, 편광된 레티클(300)의 패턴의 선택된 부분을 나타내는 레티클 패턴의 이미지(406)를 생성한다. 선택적으로, 편광된 레티클(300)은 오염 물질로부터 편광된 레티클(300)을 보호하기 위해 하드 또는 소프트 박막에 고정될 수 있다. 예를 들어, 딱딱한 박막은 유리 또는 폴리머 섬유를 포함한다.
다시 도 4를 참조하면, 투사 렌즈(108)는 편광된 레티클(300)로부터 레티클 패턴 이미지(406)를 수신할 수 있다. 투사 렌즈(108)는, 예를 들어, 레티클 패턴 이미지(406)를 기판(112) 상의 포토레지스트(110)의 표면 상에 집중시키기 위한 오목 렌즈 또는 렌즈 및/또는 거울의 조합일 수 있다. 통상의 반도체 제조 포토리소그래피는 대상 기판(112) 상으로의 투사를 위해 편광된 레티클(300) 상에 패턴 크기의 4 내지 10배로 감소한다. 투사 렌즈(108)는 레티클 패턴 이미지(406)를 투사하여 투사된 패턴 이미지(408)을 생성한다.
이어서 투사된 패턴 이미지(408)는 기판(112) 상의 포토레지스트(110) 상에 방사될 수 있다. 기판(112)은 단일 수정 실리콘, 단일 수정 갈륨 비소, 폴리실리콘, 인듐 인화물, 다층 반도체 기판(SOG(silicon on glass) 또는 SOS(silicon on sapphire) 기판으로 예시된 SOI(silicon on insulator) 등), 레티클을 형성하는 데 유용한 유리(예를 들어, 소다석회 유리, 보로실리케이트 유리, 또는 석영), 또는 액정 디스플레이 및 박막 자기 헤드를 형성하는데 이용되는 것들과 같은 임의의 다른 적절한 물질 같은 반도체 기판일 수 있다. 그 위에 포토레지스트(110)가 배치된 기판(112)은 본 기술분야에 공지된 바와 같이, 스텝퍼(stepper: 도시되지 않음)에 의해 제어되거나 그의 일부일 수 있는 척(도시되지 않음) 등의 홀딩 장치 상에 지지되거나 유지된다.
다시 도 4를 참조하면, 편광된 레티클(300)과 관련하여 사용된 포토래소그래피 시스템(400)의 동작이 충분히 이해될 것이다. 조명 제어기(102)는 선형 편광광(402)을 생성하도록 조명원(104)을 구동시킨다. 선형 편광광(402)은 편광 물질(308) 또는 편광 물질(310)의 편광 방향에 통상적으로 평행인 방향으로 선택적으로 편광된다. 선형 편광광(402)은 또한 편광 물질(308) 또는 편광 물질(310) 중 하나의 편광 방향에 통상적으로 직각인 방향으로 선택적으로 편광된다. 따라서, 선형 편광광(402)의 편광 방향이 레티클(301) 상의 편광 물질들 중 하나의 편광 방향에 통상적으로 평행할 때, 광은 그것을 통해 전달된다. 역으로, 선형 편광광(402)의 편광 방향이 레티클(301) 상의 편광 물질들 중 하나의 편광 방향에 통상적으로 직각일 때, 광은 필터링되어 레티클(301)을 통해 전달되지 않는다. 다른 변수들 중에서도 도우즈량, 초점의 길이, 입사각 등의 선형 편광광(402)의 조명 조건은 노출되는 편광된 레티클(300)의 특정 영역에 대해 최적화될 수 있다.
예를 들어, 편광 물질(308)의 편광 방향에 통상적으로 직각인 편광 방향을 갖는 선형 편광광(402)이 편광된 레티클(300) 위에 조사된다. 선형 편광광(402)은 편광 물질(310)을 통해 전달되므로 편광된 레티클(300)의 어레이 영역(304)을 통해 전달된다. 광은 편광 물질(308)을 통해서는 실질적인 범위까지 전달되지 못한다. 다음으로, 어레이 영역(304)의 레티클 패턴 이미지(406)가 투사 렌즈(108)에 의해 투사되어 투사된 패턴 이미지(408)로 포토레지스트(110)를 조사할 수 있다. 편광된 레티클(300)의 어레이 영역(304) 내에 정의된 패턴을 나타내는 패턴이 포토레지스트(110) 상에 형성된다.
포토레지스트(110) 상에의 어레이 영역(304)의 패턴의 형성에 후속하여, 반파 편광판(404)은 선형 편광광(402)의 통로에서 이동하거나 반파 편광판(404)이 이미 선형 편광광(402)의 통로에 있다면 필요한 위치로 회전할 수 있다. 선형 편광광(402)이 반파 평광판(404)을 통과하면, 나가는 광의 편광 방향은 약 90도로 변경된다. 따라서, 이제 선형 편광광(402)의 편광 방향이 편광 물질(310)의 편광 방향에 대략 직각이며, 편광 물질(308)의 편광 방향에 대략 평행이다. 이어서, 선형 편광광(402)은 편광 물질(308)을 통해 전달되므로 편광된 레티클(300)의 주변 영역(302)을 통해 전달된다. 광은 편광 물질(310)을 통해서는 실질적인 범위까지 전달되지 못한다. 다음으로, 주변 영역(302)의 레티클 패턴 이미지(406)가 투사 렌즈(108)에 의해 투사되어 투사된 패턴 이미지(408)로 포토레지스트(110)를 조사할 수 있다. 편광된 레티클(300)의 주변 영역(302) 내에 정의된 패턴을 나타내는 패턴이 포토레지스트(110) 상에 형성된다. 포토리소그래피 시스템(400)의 동작의 상기 내용은 단순히 예를 든 것이다. 대안으로, 주변 영역(302)이 먼저 노출되고, 이어서 반파 편광판(404)이 삽입 또는 회전되며, 후속하여 어레이 영역(304)이 노출된다.
앞서 기술된 상세한 설명이 많은 특징을 포함하지만, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안되며, 단순히 임의의 예시적인 실시예들을 제공하는 것으로 해석되어야 한다. 마찬가지로, 본 발명의 다른 실시예들은 본 발명의 정신이나 범위를 벗어나지 않고 수정될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 범위는 앞서 기술된 상세한 설명에 의하기보다는 첨부된 청구 범위와 그들의 법적인 등가물에 의해서만 지시되고 제한된다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 본 발명으로의 모든 추가, 삭제 및 변경이 본 발명에 첨부된 청구 범위의 의미와 범주 내에 포함된다.

Claims (64)

  1. 편광된 레티클(polarized reticle)로서,
    적어도 하나의 제2 패터닝된 영역에 의해 둘러싸인 적어도 하나의 제1 패터닝된 영역을 포함하는 레티클 - 상기 적어도 하나의 제1 패터닝된 영역과 상기 적어도 하나의 제2 패터닝된 영역 각각은 상이한 패턴들이 그 위에 정의되어 있음 -;
    상기 레티클의 상기 적어도 하나의 제1 패터닝된 영역의 전체 표면 상에 배치된, 제1 편광 방향(polarization direction)을 갖는 편광 물질(polarized material); 및
    상기 레티클의 상기 적어도 하나의 제2 패터닝된 영역의 전체 표면 상에 배치되고 상기 제1 편광 방향을 갖는 편광 물질의 둘레(circumference)에 인접한(abutting), 상기 제1 편광 방향에 직각인 제2 편광 방향을 갖는 편광 물질
    을 포함하는 편광된 레티클.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레티클은 복수의 상기 적어도 하나의 제1 패터닝된 영역과 복수의 상기 적어도 하나의 제2 패터닝된 영역을 포함하는 편광된 레티클.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 패터닝된 영역은 어레이 영역(array region)이고, 상기 적어도 하나의 제2 패터닝된 영역은 주변 영역(peripheral region)인 편광된 레티클.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 주변 영역의 적어도 일부분 상에 배치된 편광 물질은 유기 폴리머 또는 무기물인 편광된 레티클.
  5. 제4항에 있어서, 상기 편광 물질은 강유전체 폴리머, 폴리비닐리딘 불화물(ployvinylidine flouride) 및 액정 폴리머로 이루어진 그룹으로부터 선택된 유기 폴리머인 편광된 레티클.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 편광 물질은 방해석(calcite), 운모, 석영 및 실리카(silica)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 무기물인 편광된 레티클.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 어레이 영역의 적어도 일부분 상에 배치된 편광 물질은 유기 폴리머 또는 무기물인 편광된 레티클.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 편광 물질은 강유전체 폴리머, 폴리비닐리딘 불화물 및 액정 폴리머로 이루어진 그룹으로부터 선택된 유기 폴리머인 편광된 레티클.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 편광 물질은 방해석, 운모, 석영 및 실리카로 이루어진 그룹으로부터 선택된 무기물인 편광된 레티클.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 레티클은 석영 또는 유리 중 적어도 하나를 포함하는 편광된 레티클.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 편광 물질들은, 상기 레티클 상에 배치하기 전에 형성되는 미리 형성된 막들(preformed films)인 편광된 레티클.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 레티클 상에 배치하기 전에 형성되는 상기 미리 형성된 막들은 랑뮈어-블로젯 막(Langmuir-Blodgett film)들인 편광된 레티클.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 패터닝된 영역의 적어도 일부분 상에 배치된 편광 물질은 유기 폴리머 또는 무기물인 편광된 레티클.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 편광 물질은 강유전체 폴리머, 폴리비닐리딘 불화물 및 액정 폴리머로 이루어진 그룹으로부터 선택된 유기 폴리머인 편광된 레티클.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 편광 물질은 방해석, 운모, 석영 및 실리카로 이루어진 그룹으로부터 선택된 무기물인 편광된 레티클.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 패터닝된 영역의 적어도 일부분 상에 배치된 편광 물질은 유기 폴리머 또는 무기물인 편광된 레티클.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 편광 물질은 강유전체 폴리머, 폴리비닐리딘 불화물 및 액정 폴리머로 이루어진 그룹으로부터 선택된 유기 폴리머인 편광된 레티클.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 편광 물질은 방해석, 운모, 석영 및 실리카로 이루어진 그룹으로부터 선택된 무기물인 편광된 레티클.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 편광 물질들은, 상기 레티클 상에 배치하기 전에 형성되는 미리 형성된 막들인 편광된 레티클.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 레티클 상에 배치하기 전에 형성되는 상기 미리 형성된 막들은 랑뮈어-블로젯 막들인 편광된 레티클.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 레티클은 석영 또는 유리 중 적어도 하나를 포함하는 편광된 레티클.
  22. 포토리소그래피 시스템(photolithography system)으로서,
    선형 편광광(linear polarized light)을 조사하도록 구성된 조명원(illumination source)에 동작가능하게 결합된 조명 제어기; 및
    편광된 레티클과 상기 조명원 사이에 배치된 이동가능한 반파 편광기(movable half-wave polarizer)
    를 포함하며,
    상기 편광된 레티클은,
    적어도 하나의 제2 패터닝된 영역에 의해 둘러싸인 적어도 하나의 제1 패터닝된 영역을 포함하는 레티클 - 상기 적어도 하나의 제1 패터닝된 영역과 상기 적어도 하나의 제2 패터닝된 영역 각각은 상이한 패턴이 그 위에 정의되어 있음 -;
    상기 레티클의 상기 적어도 하나의 제1 패터닝된 영역의 전체 표면 상에 배치된, 제1 편광 방향을 갖는 편광 물질; 및
    상기 레티클의 상기 적어도 하나의 제2 패터닝된 영역의 전체 표면 상에 배치되고 상기 제1 편광 방향을 갖는 편광 물질의 둘레에 인접한, 상기 제1 편광 방향에 직각인 제2 편광 방향을 갖는 편광 물질을 포함하는 포토리소그래피 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 이동가능한 반파 편광기는 회전가능한 포토리소그래피 시스템.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 이동가능한 반파 편광기는 분리 가능한 포토리소그래피 시스템.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 편광된 레티클을 통과하는 상기 선형 편광광을 수신하도록 위치된 투사 렌즈(projection lens)를 더 포함하는 포토리소그래피 시스템.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 편광 물질들은, 상기 레티클 상에 배치하기 전에 형성되는 각각의 미리 형성된 막들인 포토리소그래피 시스템.
  27. 제22항에 있어서,
    상기 레티클은 복수의 상기 적어도 하나의 제1 패터닝된 영역과 복수의 상기 적어도 하나의 제2 패터닝된 영역을 포함하는 포토리소그래피 시스템.
  28. 제22항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 패터닝된 영역은 어레이 영역이며, 상기 적어도 하나의 제2 패터닝된 영역은 주변 영역인 포토리소그래피 시스템.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 주변 영역의 적어도 일부분 상에 배치된 편광 물질은 유기 폴리머 또는 무기물인 포토리소그래피 시스템.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 편광 물질은 강유전체 폴리머, 폴리비닐리딘 불화물 및 액정 폴리머로 이루어진 그룹으로부터 선택된 유기 폴리머인 포토리소그래피 시스템.
  31. 제29항에 있어서,
    상기 편광 물질은 방해석, 운모, 석영 및 실리카로 이루어진 그룹으로부터 선택된 무기물인 포토리소그래피 시스템.
  32. 제28항에 있어서,
    상기 어레이 영역의 적어도 일부분 상에 배치된 편광 물질은 유기 폴리머 또는 무기물인 포토리소그래피 시스템.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 편광 물질은 강유전체 폴리머, 폴리비닐리딘 불화물 및 액정 폴리머로 이루어진 그룹으로부터 선택된 유기 폴리머인 포토리소그래피 시스템.
  34. 제32항에 있어서,
    상기 편광 물질은 방해석, 운모, 석영 및 실리카로 이루어진 그룹으로부터 선택된 무기물인 포토리소그래피 시스템.
  35. 제28항에 있어서,
    상기 레티클은 석영 또는 유리 중 적어도 하나를 포함하는 포토리소그래피 시스템.
  36. 제28항에 있어서,
    상기 편광 물질들은, 상기 레티클 상에 배치하기 전에 형성되는 각각의 미리 형성된 막들인 포토리소그래피 시스템.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 레티클 상에 배치하기 전에 형성되는 상기 미리 형성된 막들은 랑뮈어-블로젯 막들인 포토리소그래피 시스템.
  38. 제22항에 있어서,
    상기 제1 패터닝된 영역의 적어도 일부분 상에 배치된 편광 물질은 유기 폴리머 또는 무기물인 포토리소그래피 시스템.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 편광 물질은 강유전체 폴리머, 폴리비닐리딘 불화물 및 액정 폴리머로 이루어진 그룹으로부터 선택된 유기 폴리머인 포토리소그래피 시스템.
  40. 제38항에 있어서,
    상기 편광 물질은 방해석, 운모, 석영 및 실리카로 이루어진 그룹으로부터 선택된 무기물인 포토리소그래피 시스템.
  41. 제22항에 있어서,
    상기 제2 패터닝된 영역의 적어도 일부분 상에 배치된 편광 물질은 유기 폴리머 또는 무기물인 포토리소그래피 시스템.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 편광 물질은 강유전체 폴리머, 폴리비닐리딘 불화물 및 액정 폴리머로 이루어진 그룹으로부터 선택된 유기 폴리머인 포토리소그래피 시스템.
  43. 제41항에 있어서,
    상기 편광 물질은 방해석, 운모, 석영 및 실리카로 이루어진 그룹으로부터 선택된 무기물인 포토리소그래피 시스템.
  44. 제22항에 있어서,
    상기 레티클은 석영 또는 유리 중 적어도 하나를 포함하는 포토리소그래피 시스템.
  45. 제38항에 있어서,
    상기 편광 물질들은, 상기 레티클 상에 배치하기 전에 형성되는 각각의 미리 형성된 막들인 포토리소그래피 시스템.
  46. 제45항에 있어서,
    상기 레티클 상에 배치하기 전에 형성되는 상기 미리 형성된 막들은 랑뮈어-블로젯 막들인 포토리소그래피 시스템.
  47. 레티클을 노광하는 방법으로서,
    포토레지스트가 그 위에 배치된 기판을 제공하는 단계;
    적어도 하나의 제2 패터닝된 영역에 의해 둘러싸인 적어도 하나의 제1 패터닝된 영역을 포함하는 레티클을 조명원과 상기 기판 상의 상기 포토레지스트 사이에 배치하는 단계- 상기 적어도 하나의 제1 패터닝된 영역은 그 위에 배치된 제1 편광 방향을 갖는 편광 물질을 갖고, 상기 적어도 하나의 제2 패터닝된 영역은 그 위에 배치된 제2 편광 방향을 갖는 편광 물질을 가지며, 상기 제2 편광 방향을 갖는 편광 물질은 상기 제1 편광 방향을 갖는 편광 물질의 둘레에 인접함 -;
    상기 조명원으로부터의 선형 편광광을 상기 레티클에 조사(irradiation)하는 단계; 및
    함께 정렬된 상기 기판의 일부분 상의 상기 포토레지스트를 노출시키기 위해, 상기 선형 편광광이 상기 레티클의 상기 적어도 하나의 제1 패터닝된 영역 및 상기 적어도 하나의 제2 패터닝된 영역 중 하나를 통해 전달되지 않고, 상기 선형 편광광이 상기 레티클의 상기 적어도 하나의 제1 패터닝된 영역 및 상기 적어도 하나의 제2 패터닝된 영역 중 다른 하나를 통해 전달되도록 상기 선형 편광광을 선택적으로 필터링하는 단계
    를 포함하는 레티클 노광 방법.
  48. 제47항에 있어서,
    상기 선택적으로 필터링하는 단계는, 상기 적어도 하나의 제1 패터닝된 영역을 덮는 편광 물질의 편광 방향 또는 상기 적어도 하나의 제2 패터닝된 영역을 덮는 편광 물질의 다른 편광 방향에 직각인 편광 방향을 갖도록 상기 조명원으로부터 상기 선형 편광광을 선택하는 단계를 포함하는 레티클 노광 방법.
  49. 제47항에 있어서,
    상기 선택적으로 필터링하는 단계는, 상기 선형 편광광의 편광 방향을 90도만큼 변경하는 단계를 포함하는 레티클 노광 방법.
  50. 제49항에 있어서,
    상기 선형 편광광의 편광 방향을 변경하기 위해 상기 조명원과 상기 레티클 사이에 반파 편광기를 삽입하는 단계를 더 포함하는 레티클 노광 방법.
  51. 제50항에 있어서,
    상기 선형 편광광의 편광 방향을 변경하기 위해 상기 조명원과 상기 레티클 사이로부터 상기 반파 편광기를 제거하는 단계를 더 포함하는 레티클 노광 방법.
  52. 제49항에 있어서,
    상기 선형 편광광의 편광 방향을 90도만큼 변경하기 위해 상기 조명원과 상기 레티클 사이에 배치된 반파 편광기를 회전시키는 단계를 더 포함하는 레티클 노광 방법.
  53. 레티클을 노광하는 방법으로서,
    포토레지스트가 그 위에 배치된 기판을 제공하는 단계;
    제2 편광 방향을 갖는 편광 물질이 그 위에 배치된 적어도 하나의 제2 패터닝된 영역에 의해 둘러싸인 적어도 하나의 제1 패터닝된 영역 상에 배치되는 제1 편광 방향을 갖는 편광 물질을 포함하는 패턴을 포함하는 레티클을 조명원과 상기 기판 상의 상기 포토레지스트 사이에 배치하는 단계- 상기 제1 편광 방향을 갖는 편광 물질은 상기 제2 편광 방향을 갖는 편광 물질의 둘레에 인접함 -;
    상기 조명원으로부터의 선형 편광광으로 상기 레티클을 조사하는 단계; 및
    상기 패턴의 상기 적어도 하나의 제1 패터닝된 영역 또는 상기 적어도 하나의 제2 패터닝된 영역 중 어느 한 쪽의 영역을 상기 포토레지스트 상에 선택적으로 투사하는 단계
    를 포함하는 레티클 노광 방법.
  54. 제53항에 있어서,
    상기 선형 편광광의 편광 방향을 90도 만큼 변경하는 단계를 더 포함하는 레티클 노광 방법.
  55. 제54항에 있어서,
    상기 조명원과 상기 레티클 사이에 반파 편광기를 삽입함으로써 상기 선형 편광광의 편광 방향을 변경하는 단계를 더 포함하는 레티클 노광 방법.
  56. 제54항에 있어서,
    상기 조명원과 상기 레티클 사이로부터 반파 편광기를 제거함으로써 상기 선형 편광광의 편광 방향을 변경하는 단계를 더 포함하는 레티클 노광 방법.
  57. 제54항에 있어서,
    상기 조명원과 상기 레티클 사이에 배치된 반파 편광기를 회전시킴으로써 상기 선형 편광광의 편광 방향을 변경하는 단계를 더 포함하는 레티클 노광 방법.
  58. 제54항에 있어서,
    상기 패턴의 상기 적어도 하나의 제1 패터닝된 영역 및 상기 적어도 하나의 제2 패터닝된 영역 중 나머지 한 쪽의 영역을 상기 포토레지스트 상에 선택적으로 투사하는 단계를 더 포함하는 레티클 노광 방법.
  59. 편광된 레티클을 제조하는 방법으로서,
    적어도 하나의 제2 패터닝된 영역에 의해 둘러싸인 적어도 하나의 제1 패터닝된 영역을 갖는 레티클을 제공하는 단계 - 상기 적어도 하나의 제1 패터닝된 영역과 상기 적어도 하나의 제2 패터닝된 영역 각각은 상이한 패턴들이 그 위에 정의되어 있음 -;
    제1 편광 방향을 갖는 편광 물질을 상기 레티클의 상기 적어도 하나의 제1 패터닝된 영역의 전체 표면 상에 도포하는 단계; 및
    상기 제1 편광 방향을 갖는 편광 물질의 둘레에 인접하고 근접한 제2 편광 방향을 갖는 편광 물질을 상기 레티클의 상기 적어도 하나의 제2 패터닝된 영역의 전체 표면 상에 도포하는 단계- 상기 제2 편광 방향은 상기 제1 편광 방향에 직각임-
    를 포함하는 편광된 레티클 제조 방법.
  60. 제59항에 있어서,
    상기 레티클에 도포하기 전에 상기 편광 물질들을 미리 형성하는 단계를 더 포함하는 편광된 레티클 제조 방법.
  61. 제60항에 있어서,
    상기 편광 물질들을 랑뮈어-블로젯 막들이 되도록 형성하는 단계를 더 포함하는 편광된 레티클 제조 방법.
  62. 제60항에 있어서,
    상기 편광 물질들을 막들이 되도록 형성하는 단계를 더 포함하는 편광된 레티클 제조 방법.
  63. 제59항에 있어서,
    상기 편광 물질들을 도포하는 단계들은 상기 편광 물질들을 상기 레티클 상에 성막하는 단계를 포함하는 편광된 레티클 제조 방법.
  64. 제63항에 있어서,
    상기 성막하는 단계는 화학 기상 증착(chemical vapor deposition), 물리 기상 증착(physical vapor deposition), 또는 원자층 증착(atomic layer deposition)에 의해 달성되는 편광된 레티클 제조 방법.
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