KR101538995B1 - 리소그래피 마스크, 리소그래피 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
리소그래피 마스크는 일정 파장의 방사선에 실질적으로 투과성이 있는 기판을 포함하고, 상기 기판은 패턴으로 방사선 흡수재를 포함하며, 상기 패턴은 상기 일정 파장의 방사선 빔의 단면에 추가적인 패턴을 부여하도록 되어 있고, 상기 방사선 흡수재의 두께는, 상기 일정 파장을 상기 방사선 흡수재의 굴절률로 나눈 값과 실질적으로 동일하다.
Description
본 발명은 리소그래피 마스크, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 부여하는 기기이다. 리소그래피 장치는 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에 이용될 수 있다. 이러한 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클로 지칭되는 마스크가 IC의 개별 층에 대응하는 회로 패턴을 생성하기 위해 이용될 수 있고, 이러한 패턴은 방사선 감응성 재료(레지스트)의 층을 갖는 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟부(예를 들어, 다이의 일부, 하나 또는 몇몇 다이들을 포함) 상으로 이미징될 수 있다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 노광되는 인접한 타겟부의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각 타겟부가 조사(irradiate)되는 이른바 스텝퍼, 및 주어진 방향("스캐닝" 방향)으로 빔을 통해 패턴을 스캔하는 동시에 이러한 방향에 평행 또는 반-평행하게 기판을 스캔함으로써 각 타겟부가 조사되는 이른바 스캐너를 포함한다.
보다 작은 분해능으로 패턴이 기판 상으로 투영될 수 있게 하는 리소그래피 장치의 점진적인 개선이 이루어져 왔다. 이러한 개선 중 한 가지는, 리소그래피 장치의 투영 시스템과 기판 사이에 액체를 제공하는 것을 수반한다. 이는 투영 시스템에 1.0 이상의 개구수(NA)(예를 들면, 1.35 NA)를 제공한다.
높은 개구수가 이용되는 경우(예를 들면, 액침 리소그래피를 이용하는 경우), 방사선을 패터닝하는데 이용되는 마스크는 원치않는 위상 효과를 유발할 수 있다. 특히 마스크의 토포그래피(즉, 마스크 표면에 걸친 요철)가 패터닝된 방사선에 원치않는 위상 오프셋을 도입할 수 있다. 이러한 위상 오프셋은 패턴이 기판 상으로 투영되는 정확도를 낮출 수 있다.
본원에서 규정되든지 또는 기타 다른 곳에서 규정되든지, 예를 들어 종래 기술의 하나 이상의 문제점을 제거 또는 완화하는 마스크를 제공하는 것이 필요하다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 리소그래피 마스크로서, 이러한 마스크는 일정(예를 들면, 미리결정된) 파장의 방사선에 실질적으로 투과성이 있는 기판을 포함하고, 상기 기판은 패턴으로 방사선 흡수재를 포함하며, 상기 패턴은 상기 일정 파장의 방사선 빔의 단면에 추가적인 패턴을 부여하도록 되어 있고, 상기 방사선 흡수재의 두께는, 상기 일정 파장을 상기 방사선 흡수재의 굴절률로 나눈 값과 실질적으로 동일한, 리소그래피 마스크가 제공된다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 리소그래피 마스크로서, 일정 파장의 방사선에 실질적으로 투과성이 있는 기판을 포함하고, 상기 기판은 패턴으로 방사선 흡수재를 포함하며, 상기 패턴은 상기 일정 파장의 방사선 빔의 단면에 추가적인 패턴을 부여하도록 되어 있고, 상기 방사선 흡수재의 두께는, 상기 방사선의 파장을 상기 방사선 흡수재의 굴절률로 나눈 값과 동일하거나 그로부터 10%의 제1 범위 이내인, 리소그래피 마스크가 제공된다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 리소그래피 마스크로서, 일정 파장의 방사선에 실질적으로 투과성이 있는 기판을 포함하고, 상기 기판은 패턴으로 방사선 흡수재를 포함하며, 상기 패턴은 상기 일정 파장의 방사선 빔의 단면에 추가적인 패턴을 부여하도록 되어 있고, 상기 방사선 흡수재의 두께는, 상기 방사선의 파장을 상기 방사선 흡수재의 굴절률로 나눈 값과 동일하거나 그로부터 20%의 제1 범위 이내인, 리소그래피 마스크가 제공된다.
상기 제1 범위 또는 상기 제2 범위 이내의 상기 방사선 흡수재의 두께는 추가적으로, 상기 방사선 흡수재에 의해 상기 일정 파장의 방사선에 제공되는 위상 편이 특성 및 이에 따른 이미지 콘트라스트에 따라 선택될 수 있다.
상기 방사선 흡수재의 두께는, 상기 방사선 흡수재에 의해 상기 일정 파장의 방사선에 제공되는 상기 위상 편이 특성 및 이에 따른 이미지 콘트라스트를 최적화하도록 선택될 수 있다.
상기 방사선 흡수재는 상이한 굴절률을 갖는 복수의 재료 층을 포함할 수 있고, 상기 방사선 흡수재의 굴절률은 상기 재료 층의 굴절률의 평균으로 취해질 수 있으며, 상기 평균은 상기 방사선 빔이 통과하는 상이한 재료들의 비율을 감안한다.
상기 리소그래피 마스크는 제1 두께를 갖는 제1 방사선 흡수재를 가지는 제1 패턴을 포함할 수 있고, 상기 제1 두께는 전술한 바에 따라 결정되고, 상기 리소그래피 마스크는 제2 두께를 갖는 제2 방사선 흡수재를 가지는 제2 패턴을 더 포함하고, 상기 제1 두께와 상기 제2 두께는 상이하다.
상기 제1 패턴은 기능성 패턴일 수 있고, 상기 제2 패턴은 측정 패턴일 수 있다.
상기 제1 방사선 흡수재는 상기 제2 방사선 흡수재와 동일한 재료일 수 있다.
상기 일정 파장은 193 nm, 365 nm, 248 nm, 157 nm 또는 126 nm 중 하나일 수 있다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 리소그래피 마스크로서, 패턴으로 방사선 흡수재를 갖는 반사성 기판을 포함하고, 상기 패턴은 상기 일정 파장의 방사선 빔의 단면에 추가적인 패턴을 부여하도록 되어 있고, 상기 방사선 흡수재의 두께는, 오프셋을 고려한 후, 상기 일정 파장을 상기 방사선 흡수재의 굴절률의 2배로 나눈 값과 실질적으로 동일하거나 이러한 값의 배수인, 리소그래피 마스크가 제공된다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 방법으로서, 기판을 제공하는 단계, 조명 시스템을 이용하여 일정 파장을 갖는 방사선 빔을 제공하는 단계, 마스크를 이용하여 방사선 빔의 단면에 추가적인 패턴을 부여하는 단계, 및 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계를 포함하고, 상기 마스크는 방사선 빔에 투과성이 있는 기판을 포함하고, 상기 기판에는 패턴으로 방사선 흡수재가 제공되며, 상기 방사선 흡수재의 두께는, 상기 일정 파장을 상기 방사선 흡수재의 굴절률로 나눈 값과 실질적으로 동일한, 방법이 제공된다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 리소그래피 마스크로서, 일정 파장의 방사선에 실질적으로 투과성이 있는 기판을 포함하고, 상기 기판은 패턴으로 방사선 흡수재를 포함하며, 상기 패턴은 상기 일정 파장의 방사선 빔의 단면에 추가적인 패턴을 부여하도록 되어 있고, 상기 방사선 흡수재의 패턴은 제1 피치를 갖는 복수의 구조체, 및 제2 피치를 갖는 복수의 구조체를 포함하고, 상기 방사선 흡수재의 두께는, 상기 제1 피치를 갖는 구조체 및 상기 제2 피치를 갖는 구조체가 리소그래피 장치의 투영 시스템을 이용하여 투영될 때 실질적으로 동일한 최적 초점 평면을 갖게 되는 두께인, 리소그래피 마스크가 제공된다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 리소그래피 마스크로서, 일정 파장의 방사선에 실질적으로 투과성이 있는 기판을 포함하고, 상기 기판은 패턴으로 방사선 흡수재를 포함하며, 상기 패턴은 상기 일정 파장의 방사선 빔의 단면에 추가적인 패턴을 부여하도록 되어 있고, 상기 방사선 흡수재의 패턴은 제1 피치를 갖는 복수의 구조체, 및 제2 피치를 갖는 복수의 구조체를 포함하고, 상기 방사선 흡수재의 두께는, 상기 제1 피치를 갖는 구조체 및 상기 제2 피치를 갖는 구조체가 리소그래피 장치의 투영 시스템을 이용하여 투영될 때 실질적으로 동일한 이미지 시프트를 겪게 되는 두께인, 리소그래피 마스크가 제공된다. 이미지 시프트는, 이미징 시스템의 광축에 실질적으로 수직인 방향으로 이미징한 이후에 구조체의 이미지의 변위이다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 리소그래피 마스크로서, 패턴으로 방사선 흡수재를 포함하는 반사성 기판을 포함하며, 상기 패턴은 일정 파장의 방사선 빔의 단면에 추가적인 패턴을 부여하도록 되어 있고, 상기 방사선 흡수재의 패턴은 제1 피치를 갖는 복수의 구조체, 및 상기 제1 피치에 비해 상이한 제2 피치를 갖는 복수의 구조체를 포함하고, 상기 방사선 흡수재의 두께는, 상기 제1 피치를 갖는 구조체에 대한 최적 초점 평면과 상기 제2 피치를 갖는 구조체에 대한 최적 초점 평면 사이의 초점 차이가, 리소그래피 장치의 투영 시스템을 이용하여 투영될 때, 흡수재 두께에 대한 상기 초점 차이의 변화의 최소값에 실질적으로 대응하도록 하는 두께인, 리소그래피 마스크가 제공된다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 리소그래피 마스크로서, 패턴으로 방사선 흡수재를 포함하는 반사성 기판을 포함하며, 상기 패턴은 일정 파장의 방사선 빔의 단면에 추가적인 패턴을 부여하도록 되어 있고, 상기 방사선 흡수재의 패턴은 제1 피치를 갖는 복수의 구조체, 및 상기 제1 피치에 비해 상이한 제2 피치를 갖는 복수의 구조체를 포함하고, 상기 방사선 흡수재의 두께는, 상기 제1 피치를 갖는 구조체가 겪는 이미지 시프트와 상기 제2 피치를 갖는 구조체가 겪는 이미지 시프트 사이의 이미지 시프트 차이가, 흡수재 두께에 대한 상기 이미지 시프트 차이의 변화의 최소값에 실질적으로 대응하도록 하는 두께인, 리소그래피 마스크가 제공된다.
상기 리소그래피 장치의 투영 시스템에 의한 투영 후에 측정될 때 상기 제1 피치는 상기 일정 파장의 실질적으로 1/2 파장일 수 있다.
상기 리소그래피 장치의 투영 시스템에 의한 투영 후에 측정될 때 상기 제1 피치는 상기 일정 파장보다 작고, 상기 리소그래피 장치의 투영 시스템에 의한 투영 후에 측정될 때 상기 제2 피치는 상기 일정 파장보다 클 수 있다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 블랭크 마스크로서, 일정 파장의 방사선에 실질적으로 투과성이 있는 기판을 포함하고, 상기 기판은 방사선 흡수재를 포함하며, 상기 방사선 흡수재는 상기 방사선 흡수재에 패턴을 생성하도록 식각가능하고, 상기 방사선 흡수재의 두께는, 식각 이후에 상기 방사선 흡수재의 두께가 상기 일정 파장을 상기 방사선 흡수재의 굴절률로 나눈 값과 실질적으로 동일하게 되는 두께인, 블랭크 마스크가 제공된다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 블랭크 마스크로서, 방사선 흡수재를 구비하는 반사성 기판을 포함하며, 상기 방사선 흡수재는 상기 방사선 흡수재에 패턴을 생성하도록 식각가능하고, 상기 방사선 흡수재의 두께는, 식각 이후에 상기 방사선 흡수재의 두께가, 리소그래피 장치의 투영 시스템을 이용하여 일정 파장으로 투영될 때 흡수재 두께에 대한 초점 차이의 변화의 최소값에 실질적으로 대응하게 되는 두께인, 블랭크 마스크가 제공된다.
상기 방사선 흡수재 위에 방사선 감응 레지스트의 층이 제공될 수 있다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 리소그래피 마스크에 제공될 방사선 흡수재의 두께를 결정하는 방법으로서, 상기 리소그래피 마스크는 일정 파장의 방사선에 실질적으로 투과성이 있는 기판을 포함하고, 상기 기판은 리소그래피 장치의 투영 시스템을 통한 이미징을 위해 복수의 구조체를 형성하도록 되어 있는 방사선 흡수재를 포함하고, 상기 방법은, 상이한 피치를 갖는 복수의 구조체를 선택하는 단계, 상기 투영 시스템을 통해 이미징될 때 상기 선택된 구조체의 최적 초점 평면을 결정하는 단계로서, 상기 최적 초점 평면은 방사선 흡수재의 상이한 두께에 대해 결정되는, 최적 초점 평면 결정 단계, 및 상기 투영 시스템을 이용하여 이미징될 때 상기 복수의 구조체가 실질적으로 동일한 최적 초점 평면을 갖는 방사선 흡수재의 두께를 선택하는 단계를 포함하는, 리소그래피 마스크에 제공될 방사선 흡수재의 두께를 결정하는 방법이 제공된다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 리소그래피 마스크에 제공될 방사선 흡수재의 두께를 결정하는 방법으로서, 상기 리소그래피 마스크는 일정 파장의 방사선에 실질적으로 투과성이 있는 기판을 포함하고, 상기 기판은 리소그래피 장치의 투영 시스템을 통한 이미징을 위해 복수의 구조체를 형성하도록 되어 있는 방사선 흡수재를 포함하고, 상기 방법은, 상이한 피치를 갖는 복수의 구조체를 선택하는 단계, 상기 투영 시스템을 통해 이미징될 때 상기 선택된 구조체의 이미지 시프트를 결정하는 단계로서, 상기 이미지 시프트는 방사선 흡수재의 상이한 두께에 대해 결정되는, 이미지 시프트 결정 단계, 및 상기 투영 시스템을 이용하여 이미징될 때 상기 복수의 구조체가 실질적으로 동일한 이미지 시프트를 갖는 방사선 흡수재의 두께를 선택하는 단계를 포함하는, 리소그래피 마스크에 제공될 방사선 흡수재의 두께를 결정하는 방법이 제공된다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 리소그래피 마스크에 제공될 방사선 흡수재의 두께를 결정하는 방법으로서, 상기 리소그래피 마스크는 반사성 기판을 포함하고, 상기 기판은 리소그래피 장치의 투영 시스템을 이용하여 이미징하기 위해 복수의 구조체를 형성하도록 되어 있는 방사선 흡수재를 포함하고, 상기 방법은, 상이한 피치를 갖는 복수의 구조체를 선택하는 단계, 일정 파장을 이용하여 상기 투영 시스템을 통해 이미징될 때 상기 선택된 구조체의 최적 초점 평면을 결정하는 단계로서, 상기 최적 초점 평면은 방사선 흡수재의 상이한 두께에 대해 결정되는, 최적 초점 평면 결정 단계, 및 상기 구조체가 상기 투영 시스템을 이용하여 이미징될 때, 방사선 흡수재 두께에 따라, 상기 선택된 구조체의 최적 초점 평면들 간의 차이의 변화가 실질적으로 최소값에 대응하는 두께가 되도록, 방사선 흡수재의 두께를 선택하는 단계를 포함하는, 리소그래피 마스크에 제공될 방사선 흡수재의 두께를 결정하는 방법이 제공된다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 리소그래피 마스크에 제공될 방사선 흡수재의 두께를 결정하는 방법으로서, 상기 리소그래피 마스크는 반사성 기판을 포함하고, 상기 기판은 리소그래피 장치의 투영 시스템을 이용하여 이미징하기 위해 복수의 구조체를 형성하도록 되어 있는 방사선 흡수재를 포함하고, 상기 방법은, 상이한 피치를 갖는 복수의 구조체를 선택하는 단계, 일정 파장을 이용하여 상기 투영 시스템을 통해 이미징될 때 상기 선택된 구조체의 이미지 시프트를 결정하는 단계로서, 상기 이미지 시프트는 방사선 흡수재의 상이한 두께에 대해 결정되는, 이미지 시프트 결정 단계, 및 상기 구조체가 상기 투영 시스템을 이용하여 이미징될 때, 방사선 흡수재 두께에 따라, 상기 선택된 구조체의 이미지 시프트들 간의 차이의 변화가 실질적으로 최소값에 대응하는 두께가 되도록, 방사선 흡수재의 두께를 선택하는 단계를 포함하는, 리소그래피 마스크에 제공될 방사선 흡수재의 두께를 결정하는 방법이 제공된다.
상기 최적 초점 평면을 결정하는 단계 또는 상기 이미지 시프트를 결정하는 단계는, 상기 투영 시스템을 이용하여 상기 구조체의 투영을 시뮬레이션함으로써 수행될 수 있다.
상기 복수의 구조체의 제1 구조체는, 상기 투영 시스템에 의한 투영 이후에 측정될 때, 상기 일정 파장의 실질적으로 1/2 파장의 치수를 갖는 제1 피치를 포함할 수 있다.
상기 복수의 구조체의 제1 구조체는 상기 일정 파장보다 작은 피치를 포함하고, 상기 복수의 구조체의 제2 구조체는 상기 일정 파장보다 큰 피치를 포함할 수 있고, 이러한 피치들은 상기 투영 시스템에 의한 투영 이후에 측정되는 것이다.
상기 두께를 선택하는 단계는, 두께가 선택되는 범위를 정하는 것을 포함할 수 있다.
상기 두께를 선택하는 단계는, 상기 일정 파장의 방사선에 대한 상기 방사선 흡수재의 위상 편이 특성에 따라 상기 방사선 흡수재의 두께를 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방사선 흡수재의 두께는 추가적으로, 상기 방사선 흡수재의 위상 편이 특성을 최적화하도록 선택될 수 있다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 본 발명의 상기 앙상들 중 임의의 양상에 따른 방법을 수행하도록 구성되는 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 리소그래피 장치로서, 방사선 빔을 조절하기 위한 조명 시스템, 방사선 빔의 단면에 추가적인 패턴을 부여하도록 기능하는 마스크를 지지하기 위한 지지 구조체, 기판을 홀딩하기 위한 기판 테이블, 및 상기 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하기 위한 투영 시스템을 포함하는, 리소그래피 장치가 제공된다.
상기 방사선 빔은 편광된 방사선 빔일 수 있다.
상기 편광된 방사선 빔은 적어도 2개의 편광 상태를 가질 수 있고, 제1 편광 상태의 세기는 제2 편광 상태의 세기와는 상이하다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 방법으로서, 기판을 제공하는 단계, 조명 시스템을 이용하여 일정 파장을 갖는 방사선 빔을 제공하는 단계, 본 발명의 전술한 양상 중 임의의 양상에 따른 마스크를 이용하여 방사선 빔의 단면에 추가적인 패턴을 부여하는 단계, 및 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계를 포함하는, 방법이 제공된다.
이제 본 발명의 실시예가, 첨부된 개략적인 도면을 참조하여, 단지 예시로서 설명될 것이고, 도면에서는 대응되는 도면 부호가 대응되는 부분을 나타낸다.
- 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 나타낸다.
- 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 마스크 중 일부를 개략적으로 나타낸다.
- 도 3은 리소그래피 장치에 의해 이용되는 마스크 상에서 흡수재의 두께에 따라 리소그래피 장치의 최적 초점을 모델링하는 시뮬레이션의 결과를 보여주는 그래프이다.
- 도 4는 도 3의 그래프에 대응하지만, 상이한 흡수재를 이용하는 효과를 시뮬레이션하는 그래프이다.
- 도 5는 도 3 및 도 4의 그래프에 대응하지만, 상이한 흡수재를 이용하는 효과를 시뮬레이션하는 그래프이다.
- 도 6은 도 3 내지 5의 그래프에 대응하지만, 층으로 제공되는 2개의 흡수재를 이용하는 효과를 시뮬레이션하는 그래프이다.
- 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 반사성 마스크의 흡수재의 두께에 따라 리소그래피 장치의 최적 초점을 모델링하는 시뮬레이션의 결과를 보여주는 그래프이다.
- 도 8은 최적 초점의 범위가 흡수재의 두께에 따라 어떻게 변화하는지를 나타내는 그래프이다.
- 도 9는 도 8에 도시된 그래프에 대응하지만, 시뮬레이션의 결과를 방사선의 파장으로 나누고 흡수재의 굴절률을 곱한 그래프이다.
- 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 나타낸다.
- 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 마스크 중 일부를 개략적으로 나타낸다.
- 도 3은 리소그래피 장치에 의해 이용되는 마스크 상에서 흡수재의 두께에 따라 리소그래피 장치의 최적 초점을 모델링하는 시뮬레이션의 결과를 보여주는 그래프이다.
- 도 4는 도 3의 그래프에 대응하지만, 상이한 흡수재를 이용하는 효과를 시뮬레이션하는 그래프이다.
- 도 5는 도 3 및 도 4의 그래프에 대응하지만, 상이한 흡수재를 이용하는 효과를 시뮬레이션하는 그래프이다.
- 도 6은 도 3 내지 5의 그래프에 대응하지만, 층으로 제공되는 2개의 흡수재를 이용하는 효과를 시뮬레이션하는 그래프이다.
- 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 반사성 마스크의 흡수재의 두께에 따라 리소그래피 장치의 최적 초점을 모델링하는 시뮬레이션의 결과를 보여주는 그래프이다.
- 도 8은 최적 초점의 범위가 흡수재의 두께에 따라 어떻게 변화하는지를 나타내는 그래프이다.
- 도 9는 도 8에 도시된 그래프에 대응하지만, 시뮬레이션의 결과를 방사선의 파장으로 나누고 흡수재의 굴절률을 곱한 그래프이다.
본 명세서에서는, 집적회로(IC)의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 사용에 대해 특정하게 언급할 수 있지만, 본원에서 설명되는 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리(magnetic domain memory)용 유도 및 검출 패턴, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같은 기타 다른 응용예들을 가질 수 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 응용예와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"와 같은 좀더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예컨대 트랙(전형적으로 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 장치), 또는 계측 또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용 가능한 범위에서, 상기 기판 처리 툴과 여타 기판 처리 툴에 본 명세서의 개시 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예컨대 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 복수 회 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러 번 처리된 층들을 포함한 기판을 지칭할 수도 있다.
본원에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 365, 248, 193, 157, 또는 126nm의 파장을 가짐) 및 극자외(EUV) 방사선(예컨대, 5-20nm 범위의 파장, 예를 들면 13.5nm 또는 6.7nm의 파장을 가질 수 있음)을 포함하는 모든 유형의 전자기 방사선을 포괄한다.
지지 구조체는 마스크(또한 레티클로도 지칭될 수 있음)를 유지한다. 이러한 지지 구조체는 마스크의 배향, 리소그래피 장치의 설계, 및 기타 다른 조건, 예를 들면 마스크가 진공 환경에 유지되어 있는지 여부와 같은 조건에 따라 일정 방식으로 마스크를 유지한다. 지지는 기계적 클램핑, 진공, 또는 기타 다른 클램핑 기술, 예를 들면 진공 조건 하의 정전기적 클램핑을 이용할 수 있다. 지지 구조체는 예를 들면 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있고, 이러한 프레임 또는 테이블은, 예를 들면 투영 시스템에 대하여 원하는 위치에 마스크를 위치시킬 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 예를 들면 이용되고 있는 노광 방사선에 적합하거나 또는 액침액의 사용 또는 진공의 이용과 같은 기타 다른 요인들에 적합한, 굴절형 광학 시스템, 반사형 광학 시스템, 반사 굴절형(catadioptric) 광학 시스템을 포함하는 다양한 유형의 투영 시스템도 포괄하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본원에서 용어 "투영 렌즈"의 사용은 보다 일반적인 용어 "투영 시스템"과 동의어로서 간주될 수 있다.
조명 시스템은 또한 방사선 빔을 안내하거나, 형상화(shape)하거나, 또는 제어하기 위한 다양한 유형의 광학 요소, 예를 들어, 굴절형, 반사형, 및 반사 굴절형 광학 요소를 포함할 수 있고, 이러한 요소는 또한 이하에서, 집합적으로 또는 독립적으로, "렌즈"라 지칭될 수 있다.
리소그래피 장치는 2개(이중 스테이지) 또는 그 이상의 기판 테이블(및/또는 2개 이상의 지지 구조체)을 갖는 유형일 수 있다. 이러한 "다중 스테이지" 기기에서는, 부가적인 테이블을 병행하여 사용하거나, 또는 하나 이상의 테이블 상에서 예비 공정을 수행하면서 하나 이상의 다른 테이블을 노광용으로 사용하는 것이 가능하다.
리소그래피 장치는 또한, 기판이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예를 들어 투영 시스템의 최종 요소와 기판 간의 공간이 물로 채워져 액침되는 유형일 수 있다. 투영 시스템의 개구수를 높이기 위한 액침 기술은 당해 기술분야에서 공지되어 있다.
도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 나타낸다. 장치는 다음을 포함한다:
- 방사선 빔(PB)(예를 들어, UV 방사선)을 조절(condition)하도록 구성된 조명 시스템(조명기)(IL);
- 마스크(MA)를 지지하고 아이템(PL)에 대하여 마스크를 정확히 위치시키도록 구성되는 제 1 위치 설정기구(PM)에 연결된 지지 구조체(예를 들어, 지지 구조체)(MT);
- 기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 웨이퍼)을 유지하고 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치 설정기구(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및
- 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함) 상으로 마스크(MA)에 의해 방사선 빔(PB)에 부여된 패턴을 이미징하도록 구성된 투영 시스템(PL)(예를 들어, 굴절형 투영 시스템).
도시된 바와 같이, 장치는 투과형(예컨대, 투과형 마스크를 채용)이다. 대안적으로 장치는 반사형(예컨대, 반사형 마스크를 채용)일 수 있다.
조명기(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수신한다. 예컨대, 방사선 소스가 엑시머 레이저인 경우, 방사선 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 구성요소일 수도 있다. 이러한 경우, 방사선 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔은 예컨대 적합한 안내 미러 및/또는 빔 확장기(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)을 이용하여 방사선 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 방사선 소스가 수은 램프인 경우, 이러한 방사선 소스는 리소그래피 장치에 통합된 부품일 수도 있다. 방사선 소스(SO) 및 조명기(IL)는 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템으로 지칭될 수 있다.
조명기(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포(angular intensity distribution)를 조정하기 위한 조정 수단(AM)을 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명기의 퓨필 평면(pupil plane) 내의 세기 분포의 적어도 외측 반경 및/또는 내측 반경 범위(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 조명기(IL)는 집속기(integrator)(IN) 및 집광기(condenser)(CO)와 같은 다양한 다른 구성요소들을 일반적으로 포함한다. 조명기는 방사선 빔(PB)의 단면에 원하는 균일성 및 세기 분포를 갖도록 조절된 방사선 빔(PB)을 제공한다.
방사선 빔(PB)은 지지 구조체(MT) 상에 유지되어 있는 마스크 상에 입사된다. 마스크(MA)를 횡단한 후, 방사선 빔(PB)은 투영 시스템(PL)를 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상으로 빔을 집속(focus)시킨다. 제2 위치 설정기구(PW) 및 위치 센서(IF)(예컨대, 간섭계 디바이스)를 이용하여, 예컨대 상이한 타겟부(C)를 방사선 빔(PB)의 경로 내에 위치시키도록 기판 테이블(WT)을 정확하게 이동시킬 수 있다. 마찬가지로, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적 인출(retrieval) 후에 또는 스캔 동안에, 방사선 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확하게 위치시키기 위해 제1 위치 설정기구(PM) 및 기타 다른 위치 센서(도 1에는 명확히 도시되어 있지 않음)가 이용될 수 있다. 일반적으로, 대물 테이블(MT 및 WT)의 이동은, 위치 설정기구(PM 및 PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈(long-stroke module; 개략적 위치 설정) 및 숏-스트로크 모듈(short-stroke module; 미세 위치 설정)을 이용하여 실현될 것이다. 그러나, (스캐너와 대조적으로) 스테퍼의 경우, 지지 구조체(MT)는 숏-스트로크 액추에이터에만 연결될 수도 있고, 또는 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다.
도시된 장치는 다음과 같은 선호되는 모드로 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서는, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)을 기본적으로 정지 상태로 유지하면서, 방사선 빔(PB)에 부여된 패턴 전체를 한 번에 타겟부(C) 상에 투영한다(즉, 단일 정적 노광). 그리고나서, 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 기판 테이블(WT)을 X 방향 및/또는 Y 방향으로 이동시킨다. 스텝 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기가 단일 정적 노광에서 이미징된 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서는, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)을 동기적으로 스캐닝하면서, 방사선 빔(PB)에 부여된 패턴을 타겟부(C) 상에 투영한다(즉, 단일 동적 노광). 지지 구조체(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PL)의 확대율(축소율) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기가 단일 동적 노광에서 타겟부의 폭(비-스캐닝 방향)을 제한하는 한편, 스캐닝 이동의 길이는 타겟부의 높이(스캐닝 방향)를 결정한다.
또한, 전술한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 이와 전혀 다른 사용 모드들도 채용될 수 있다.
리소그래피 장치를 이용하여 마스크(MA)로부터 기판(W) 상으로 패턴을 이미징할 때, 마스크의 집속된 이미지가 기판 상에 형성되도록 기판을 위치시키는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 마스크 표면의 토포그래피 때문에, 방사선이 마스크에 의해 패터닝될 때 방사선에 위상차가 도입될 수 있다(마스크 표면의 높이는 예를 들어 약 2 내지 3 나노미터만큼 변할 수 있다). 이러한 위상차의 효과로서, 제1 유형의 피처(예를 들면, 조밀한 라인)의 이미지에 대한 최적 초점이 제1 평면에 놓이고, 제2 유형의 피처(예를 들어, 분리된 라인)의 이미지에 대한 최적 초점은 제1 평면과는 상이한 제2 평면에 놓이게 될 수 있다. 따라서, 제1 유형의 피처 및 제2 유형의 피처 모두에 대해 최적 초점을 얻는 평면에 기판을 위치시키는 것이 가능하지 않을 수도 있다. 이러한 문제점은 초점 차이라 지칭될 수 있다. 초점 차이는 제1 평면과 제2 평면 간의 분리로 간주될 수 있다. 이러한 초점 차이는 제1 피치를 갖는 패턴 피처와 제2 피치를 갖는 패턴 피처 사이에도 발생할 수 있다. 마스크 표면의 토포그래피에 의해 유발되는 초점 차이는 3D 마스크 효과라 지칭될 수 있다.
용어 "최적 초점"은 공간 이미지(aerial image)의 최상의 콘트라스트가 감지되는 평면을 의미하는 것으로 해석될 수 있다. 어떤 경우에는, 공간 이미지를 직접 측정함으로써(예컨대, 센서를 이용하여) 최적 초점이 측정될 수 있다. 어떤 경우에는, 기판 상으로 패턴을 복수회 이미징하고, 패턴이 기판 상에 이미칭될 때마다 기판을 상이한 평면에 위치시킴으로써, 최적 초점이 측정될 수 있다. 패턴의 임계 치수는 패턴의 각 이미지에 대해 측정될 수 있고, 이는 보쑹(Bossung) 곡선을 생성하기 위해 기판 평면 위치에 따라 도시될 수 있다. 보쑹 곡선의 최대값 또는 최소값은 패턴의 최적 초점을 나타내는 것으로 간주될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(MA)의 단면부를 개략적으로 나타낸다. 마스크(MA)는 기판(1) 및 흡수재(2)를 포함한다. 기판(1)은 예를 들면, 유리, 또는 리소그래피 장치의 방사선 빔(PB)(예컨대, DUV 방사선)에 실질적으로 투명한 임의의 여타 적합한 재료로 형성될 수 있다. 흡수재(2)는 예를 들면, 규화몰리브덴(MoSi), 또는 리소그래피 장치의 방사선 빔(PB)(예컨대, DUV 방사선)을 흡수하거나 이러한 방사선 빔(PB) 중 일부를 흡수하는 임의의 여타 적합한 재료일 수 있다. MoSi에는 MoSi의 굴절률을 변경할 수 있는 하나 이상의 도펀트가 제공될 수 있다. 흡수재(2)는 기판(1)을 완전히 커버하지 않고, 대신에 패턴으로 배열된다. 따라서, 갭(3)이 흡수재(2)의 영역들 사이에 존재한다. 마스크(MA) 중 단지 작은 부분만이 도 2에 도시된다. 실질적으로 흡수재(2) 및 갭(3)은 예를 들면, 수천 또는 수백만의 피처들을 가질 수 있는 패턴을 형성하도록 배열된다.
리소그래피 장치(도 1 참조)의 방사선 빔(PB)은 마스크(MA) 상에 입사된다. 방사선 빔(PB)은 처음에 기판(1) 상에 입사되고, 기판(1)을 통과한다. 그 다음에 방사선 빔은 흡수재(2) 및 갭(3) 상에 입사된다. 흡수재(2) 상에 입사되는 방사선은 흡수재를 통과하지만 흡수재에 의해 부분적으로 흡수된다. 대안적으로, 방사선은 흡수재(2)에 실질적으로 완전히 흡수되고, 실질적으로 어떠한 방사선도 흡수재(2)를 투과하지 못한다. 갭(3) 상에 입사되는 방사선은, 상당히 또는 부분적으로 흡수됨이 없이 갭을 통과한다. 이런 식으로 마스크(MA)는 방사선 빔(PB)에 추가적인 패턴을 부가한다.
흡수재(2)의 두께(T)는 방사선 빔(PB)이 흡수재를 통과할 때의 방사선 빔(PB)의 파장(즉, 흡수재의 굴절률을 감안)과 실질적으로 동일하다. 일 실시예에서, 방사선 빔(PB)의 파장은 193 나노미터일 수 있다. 따라서 흡수재(2)의 두께는 나노미터 단위로 193/n일 수 있고, 여기서 n은 흡수재의 굴절률이다.
193 나노미터는 리소그래피 장치에서 널리 이용되는 방사선 파장이다. 이러한 파장은, 액침 리소그래피 장치, 즉 리소그래피 장치의 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이에 물과 같은 유체가 위치하는 장치에서 통상적으로 이용된다. 이러한 유체는 투영 시스템에 1.0보다 큰 개구수(예컨대, 1.35 NA)를 제공할 수 있다. 이러한 높은 개구수가 이용되는 경우, 마스크(MA)의 토포그래피(즉, 마스크 표면에 걸친 요철)는 패터닝된 방사선에 원치 않는 위상 오프셋을 도입할 수 있고, 이러한 위상 오프셋은 초점 차이를 유발할 수 있다. 초점 차이는 리소그래피 장치에 의해 기판 상에 패턴이 투영되는 정확도를 떨어뜨릴 수 있다. 이러한 초점 차이는 흡수재(2)의 두께가 방사선 빔이 흡수재를 통과할 때의 방사선 빔의 파장과 같을 때 감소되거나 제거된다. 이는 리소그래피 장치가 기판 상에 패턴을 투영할 수 있는 정확도를 상당히 개선할 수 있다.
방사선이 흡수재(2)를 통과할 필요는 없고, 어떤 흡수재(2)에 대해서는 실질적으로 모든 방사선이 흡수재(2)에 흡수될 수 있다. 어떤 특정 이론에도 묶이지 않고, 흡수재(2)의 두께는 패턴의 갭(3)에 특정한 종류의 도파관을 생성한다고 여겨진다. 이러한 도파관의 치수는, 마스크 상에 패턴의 피치와 관련된 초점 차이 또는 이미지 시프트 차이(이하 추가로 설명함)가 있는지 여부를 결정하는 것처럼 보인다. 이처럼, 흡수재(2)가 어떠한 충돌하는 방사선을 투과시키는지 여부는 크게 중요하지 않은 것처럼 보인다.
리소그래피 산업에서, 마스크 토포그래피에 의해 유발되는 원치 않는 위상 오프셋 및 이러한 위상 오프셋에 의해 유발되는 초점 차이는, 마스크 상의 흡수재의 두께가 감소됨에 따라 그 크기가 감소될 것이라고 일반적으로 생각해 왔다. 이러한 생각은, 마스크 토포그래피 변화의 크기가 증가함에 따라 원치 않는 위상 오프셋의 크기가 증가하고, 보다 얇은 층의 흡수재를 이용함으로써 감소된 마스크 토포그래피 변화가 최적으로 달성된다고 이해했기 때문에 생긴 것이다. 그러나 놀랍게도 이는 사실이 아니다. 그 대신에, 마스크 토포그래피에 의해 유발되는 위상 오프셋은 홉수재의 두께가 감소됨에 따라 증가한다(기존 마스크의 경우와 마찬가지로, 흡수재가 방사선 빔의 파장보다 얇은 경우). 또한 놀랍게도, 흡수재의 두께가 흡수재에서의 방사선 빔의 파장에 가까워짐에 따라 원치 않는 위상 오프셋은 최소값(0일 수 있음)에 근접한다. 이에 대응하여, 흡수재의 두께가 흡수재에서의 방사선 빔의 파장에 가까워짐에 따라 초점 차이 또한 최소값(0일 수 있음)에 근접한다. 따라서 본 발명의 일 실시예에서는, 흡수재에서의 방사선 빔(PB)의 파장에 부합하는 두께를 갖는 흡수재(2)를 구비하는 마스크가 제공된다.
도 3은 마스크의 흡수재의 두께에 따라 리소그래피 장치의 최적 초점이 어떻게 변화하는지를 측정하는 시뮬레이션의 결과를 나타내는 그래프이다. 용어 '최적 초점'은 최적 콘트라스트를 갖는 공간 이미지가 획득되는 평면을 의미하는 것으로 해석될 수 있다. 이러한 시뮬레이션은 리소그래피 장치에 의한 구조의 투영을 모델링하고, Hyperlith 소프트웨어를 이용하여 수행되었으며, 이러한 소프트웨어는 Panoramic Technology, Inc(www.panoramictech.com)로부터 입수가능하다. 리소그래피 장치에 의해 일정 범위의 상이한 평면 상에 구조를 투영하는 것을 시뮬레이션하였다. 그 다음에, 보쑹 곡선을 생성하기 위해, 이러한 투영된 구조의 임계 치수의 변화가 평면 위치에 따라 결정되었다. 주어진 구조에 대하여, 보쑹 곡선의 최대값 또는 최소값은 이러한 구조의 최적 초점을 나타내는 것이라 간주되었다. 이러한 시뮬레이션은 상이한 두께의 마스크 흡수재에 대해 반복되었다.
시뮬레이션은 193 나노미터의 방사선 파장 및 1.4의 흡수재 굴절률을 이용하였다. 그래프의 양 축은 나노미터로 측정된 단위를 나타낸다. 시뮬레이션의 특성 때문에, 최적 초점 축 상의 영점(zero point)은 임의의 위치에 있다. 시뮬레이션은 4개의 상이한 피치, 즉 270 나노미터, 135 나노미터, 112.5 나노미터, 및 90 나노미터를 갖는 패턴에 대해 수행되었다. 이러한 피치 치수는 통상적인 경우와 같이 리소그래피 장치의 투영 시스템(PS)(도 1 참조)의 기판 측에서의 피치이다. 이에 비하여, 그래프의 수평축 상에 표시된 흡수재 두께는 투영 시스템(PS)의 마스크 측에서 측정된다.
도 3에서 알 수 있는 것처럼, 270 나노미터, 135 나노미터, 및 112.5 나노미터의 피치를 갖는 패턴에 대한 최적 초점은 모두, 흡수재가 특정 두께를 가질 때 서로 교차한다(교차점은 점선 수직선으로 표시된다). 이러한 교차점은, 흡수재가 이러한 두께를 가질 때 이러한 3개의 피치에 대한 초점 차이가 0이라는 점을 보여준다. 교차가 발생하는 흡수재 두께는 대략 130 나노미터이다. 흡수재를 통과하는 방사선의 파장은 138 나노미터(=193/1.4)이다. 따라서 최소 초점 차이를 제공하는 흡수재의 두께는 방사선 파장으로부터 10% 이내이고, 방사선 파장과 실질적으로 동일하다고 간주될 수 있다. 적어도 이러한 차이 중 일부는 시뮬레이션의 한계 때문에 발생할 수 있다. 이는 한 세트의 측정으로부터 최적 초점을 추출하는 경우의 불확실성을 포함할 수 있다. 여러 세트의 결과에 곡선을 맞추기 위해 곡선 맞춤(curve fitting)을 이용하게 되면, 시뮬레이션의 결과가 방사선 파장 및 흡수재의 굴절률을 이용하여 계산되는 두께에 부합하는 정도를 개선할 수 있다.
90 나노미터 피치 패턴은 나머지 피치와는 약간 상이하게 동작한다. 흡수재의 두께가 증가함에 따라, 90 나노미터 피치에 대한 최적 초점은 다른 피치에 대한 최적 초점에 더 가까워진다. 그러나, 이러한 최적 초점은 나머지 최적 초점과 교차하지 않으며, 따라서 초점 차이가 남게 됨을 알 수 있다. 90 나노미터 피치 라인이 다른 피치 라인과 교차하지 않는 이유는 이해되지 않지만, 그래프를 생성하기 위해 이용되는 시뮬레이션의 한계에서 기인하는 것일 수 있다.
도 4는, 흡수재의 굴절률이 1.4가 아닌 1.9라는 점을 제외하고는, 도 3을 생성하는데 이용되는 시뮬레이션과 부합하는 시뮬레이션의 결과를 나타내는 그래프이다. 도 4로부터 알 수 있는 것처럼, 초점 차이는 흡수재 두께에 따라 동일한 방식으로 동작한다. 다시 말해서, 초점 차이는 흡수재의 두께가 증가함에 따라 감소하고, 초점 차이는 270 나노미터, 135 나노미터, 및 112.5 나노미터의 피치에 대한 라인이 서로 교차하는 곳에서 최소값을 통과한다(교차점은 점선 수직선으로 표시됨). 이는 흡수재가 대략 100 나노미터의 두께를 가질 때 발생한다. 흡수재를 통과하는 방사선의 파장은 102 나노미터(=193/1.9)이다. 따라서, 최소 초점 차이를 제공하는 흡수재의 두께는 방사선 파장으로부터 10% 이내이고, 방사선 파장과 실질적으로 동일하다고 간주될 수 있다. 또다시, 여러 세트의 결과에 곡선을 맞추기 위해 곡선 맞춤을 이용하게 되면, 시뮬레이션의 결과가 방사선 파장 및 흡수재의 굴절률을 이용하여 계산되는 두께에 부합하는 정도를 개선할 수 있다.
90 나노미터 피치 패턴은 또다시 나머지 피치와는 약간 상이하게 동작한다. 흡수재의 두께가 증가함에 따라 초점 차이는 줄어들지만, 다른 피치에 대해 측정된 초점 차이와 교차하지 않는다. 그 이유는 이해되지 않지만, 그래프를 생성하기 위해 이용되는 시뮬레이션의 한계에서 기인하는 것일 수 있다.
도 5는 흡수재의 굴절률이 2.3이라는 점을 제외하고는 이전의 시뮬레이션에 부합하는 또 다른 시뮬레이션의 결과를 나타낸다. 흡수재의 두께가 증가함에 따라 초점 차이는 감소하는 유사한 결과를 볼 수 있다. 이러한 시뮬레이션에서는, 모든 피치에 대해 교차가 발생한다(즉, 90 나노미터를 포함). 흡수재의 두께가 대략 75 나노미터일 때 초점 차이가 최소화된다(교차점은 점선 수직선으로 표시됨). 흡수재를 통과하는 방사선의 파장은 84 나노미터(=193/2.3)이다. 최소 초점 차이를 제공하는 흡수재의 두께는 방사선 파장으로부터 10% 이내이고, 방사선 파장과 실질적으로 동일하다고 간주될 수 있다. 이러한 차이 중 적어도 일부는 시뮬레이션의 한계에서 기인하는 것일 수 있다. 또한, 여러 세트의 결과에 곡선을 맞추기 위해 곡선 맞춤을 이용하게 되면, 시뮬레이션의 결과가 방사선 파장 및 흡수재의 굴절률을 이용하여 계산되는 두께에 부합하는 정도를 개선할 수 있다.
감소된 초점 차이(예컨대, 최소화된 초점 차이, 예를 들면, 0의 초점 차이)를 제공하는 마스크 흡수재 두께는, 기존에 이용되던 마스크 흡수재 두께와는 현저히 다르다. 예를 들어, 굴절률 1.4인 흡수재는 통상적으로, 마스크 상에 대략 43 나노미터의 두께로 제공되었을 것이다. 예를 들면, 굴절률 1.9인 흡수재는 통상적으로, 마스크 상에 대략 50 나노미터의 두께로 제공되었을 것이다. 그러나, 이러한 양자 모두의 두께는, 도 3 및 4에 도시된 시뮬레이션 결과에 의해 입증된 바와 같이, 상당한 토포그래피 유발 초점 차이를 발생시킬 수 있다. 토포그래피 유발 초점 차이는 기존에 제공되던 두께에 비하여 상당히 증가된 두께를 갖는 흡수재를 제공함으로써 감소될 수 있다.
상기 실시예에서, 토포그래피 유발 초점 차이는 통상적인 두께를 넘어 흡수재의 두께를 증가시킴으로써 감소된다. 부가적으로 또는 대안적으로, 도펀트가 흡수재에 부가되어 굴절률을 높일 수 있다. 마찬가지로, 흡수재의 굴절률은 흡수재 내의 몰리브덴과 실리사이드의 상대적인 비율을 변화시킴으로써 변경될 수 잇다. 이러한 접근법의 임의의 조합이 이용될 수 있다.
상기 실시예에서, 흡수재는 단일 재료이다. 그러나 흡수재는 둘 이상의 재료일 수 있다. 이러한 재료는 예를 들면, 여러 층으로 제공될 수 있고, 교번하는 층의 스택으로 제공될 수도 있다. 시뮬레이션에 따르면, 흡수재가 둘 이상의 재료인 경우, 최적 초점 차이(예컨대, 0 또는 최소 초점 차이)를 제공하게 될 재료의 두께는 흡수재의 평균 굴절률을 이용하여 결정될 수 있다는 점을 보여준다. 굴절률의 평균은 방사선 빔이 통과하는 상이한 재료의 비율을 감안한다. 예를 들어, 흡수재의 두께의 1/2은 1.4의 굴절률을 갖는 재료이고, 흡수재의 두께의 1/2은 2.4의 굴절률을 갖는 재료인 경우, 흡수재의 굴절률은 (1.4+2.4)/2=1.9인 것으로 취급될 수 있다. 굴절률 1.9는 이러한 경우에서 제공되어야 할 흡수재의 두께를 결정하는데 이용될 수 있다. 예를 들면, 흡수재의 두께의 2/3가 1.4의 굴절률을 갖는 재료이고, 흡수재의 두께의 1/3은 2.4의 굴절률을 갖는 재료인 경우, 흡수재의 굴절률은 [(1.4×2)+2.4)]/3=1.7이다.
도 6은 흡수재의 두께의 1/2은 굴절률이 1.4이고, 흡수재의 두께의 1/2은 굴절률이 2.4인 점을 제외하고는, 이전에 기술된 시뮬레이션과 부합하는 시뮬레이션의 결과를 보여준다. 도면에서 알 수 있는 것처럼, 흡수재의 두께가 증가함에 따라 초점 차이는 감소하고, 초점 차이는 112.5 나노미터 및 90 나노미터의 피치에 대한 라인이 서로 교차하는 곳에서 최소값을 통과한다(교차점은 점선 수직선으로 표시됨). 이는 흡수재의 두께가 대략 95 나노미터일 때 발생한다. 흡수재를 통과하는 방사선의 파장은 102 나노미터(=193/1.9)이다. 최소 초점 차이를 제공하는 흡수재의 두께는 방사선 파장으로부터 10% 이내이고, 방사선 파장과 실질적으로 동일하다고 간주될 수 있다.
도 6의 시뮬레이션은 1.4의 굴절률을 갖는 단일 층의 재료 및 2.4의 굴절률을 갖는 단일 층의 재료를 이용하였다. 그러나, 흡수재를 형성하는데 이용되는 재료 층의 수에 무관하게, 제공되어야 할 흡수재의 두께를 결정하기 위해 흡수재의 평균 굴절률이 이용될 수 있다. 평균 굴절률은 예를 들면, 흡수재를 형성하는데 2개의 재료의 교번하는 층의 스택(또는 셋 이상의 재료를 포함하는 스택)이 이용되는 경우에도 이용될 수 있다.
본 발명의 상기 실시예는 초점 차이를 감소시키거나 제거하는 것을 지향하였다. 초점 차이는 리소그래피 장치의 방사선 빔이 짝수차 수차(even order aberration; 마스크의 토포그래피에 의해 유발됨)를 겪게 되는 경우에 발생한다. 리소그래피 장치의 방사선 빔이 홀수차 수차를 겪게 되는 경우, 패턴 이미지는 리소그래피 장치의 광축을 가로지르는 방향으로 이동할 수 있다. 이는 이미지 시프트라 지칭될 수 있다. 제1 유형의 피처(예를 들면, 조밀한 라인)의 이미지에 대한 이미지 시프트는 제2 유형의 피처(예를 들면, 분리된 라인)의 이미지에 대한 이미지 시프트와 상이할 수 있다. 본 발명의 실시예는 초점 차이를 감소시키는 것과 동일한 방식으로, 상이한 유형의 피처(또는 상이한 피치를 갖는 피처)에 대한 이미지 시프트들 간의 차이를 줄일 수 있다. 다시 말해서, 이미지 시프트는 원치 않는 위상 오프셋을 줄이거나 감소시키는 두께를 갖는 흡수재를 제공함으로써 감소될 수 있다. 이미지 시프트는 흡수재 내의 방사선 빔의 파장과 실질적으로 동일한 두께를 갖는 흡수재를 제공함으로써 감소될 수 있다. 이미지 시프트는 흡수재 내의 방사선 빔의 파장으로부터 10% 이내인 두께를 갖는 흡수재를 제공함으로써 감소될 수 있다. 이미지 시프트는 흡수재 내의 방사선 빔의 파장으로부터 20% 이내인 두께를 갖는 흡수재를 제공함으로써 감소될 수 있다.
일 실시예에서, 마스크 블랭크에 패턴을 식각함으로써 마스크가 생성될 수 있다. 마스크 블랭크에 패턴을 식각할 때, 기판을 통해 식각되지 않는 방사선 흡수재의 영역은 식각에 의해 더 얇아질 수 있다. 마스크 블랭크 상에 어떤 두께의 방사선 흡수재를 제공해야 할지를 결정하는데 이러한 박막화가 고려될 수 있다. 마스크 블랭크에는, 식각 이후에 방사선 흡수재의 두께가 특정 파장을 방사선 흡수재의 굴절률로 나눈 값과 실질적으로 동일하게 되는 두께를 갖는 방사선 흡수재의 층이 제공된다. 마스크 블랭크 상에 제공될 방사선 흡수재의 두께의 계산은 식각의 특성을 감안할 수 있다(예를 들면 식각의 지속시간).
일 실시예에서, 마스크에는 기능성 패턴(예를 들면, 연산 소자의 일부를 형성할 패턴)이 제공될 수 있고, 부가적으로 기능성 패턴의 일부를 형성하지 않는 측정 패턴이 제공될 수 있다. 측정 패턴은 예를 들면, 기능성 패턴의 일측에 위치될 수 있다. 측정 패턴은 예를 들면, 리소그래피 장치의 기판 테이블(WT)(도 1 참조)에 대한 마스크의 정렬을 측정하는데 이용되거나, 어떤 다른 파라미터를 측정하는데 이용될 수 있다. 측정 패턴을 형성하는데 이용되는 흡수재는 기능성 패턴을 형성하는데 이용되는 흡수재와는 상이할 수 있다. 예를 들면, 측정 패턴의 흡수재는 방사선의 실질적으로 완전한 흡수를 제공하는 재료일 수 있다. 측정 패턴을 형성하는데 이용되는 흡수재는 기능성 패턴을 형성하는데 이용되는 흡수재와는 상이한 두께로 제공될 수 있다. 측정 패턴을 형성하는데 이용되는 흡수재의 두께는 본 발명의 일 실시예를 이용하여 결정될 수 있다.
방사선 빔(PB)이 흡수재에 의해 흡수되는 정도는 다양한 마스크에 대하여 상이할 수 있다. 예를 들면, 방사선 빔(PB)은 흡수재를 통과할 때 부분적으로 흡수될 수 있다. 대안적으로 방사선 빔(PB)은 흡수재를 통과할 때 실질적으로 완전히 흡수될 수 있고, 즉 흡수재는 방사선 빔을 차단한다. 방사선 빔을 차단하는 흡수재를 갖는 마스크는 바이너리 마스크라 지칭될 수 있다.
방사선 빔이 마스크의 흡수재에 의해 부분적으로 흡수되는 실시예에서, 방사선 빔이 흡수재를 빠져나올 때 방사선 빔의 위상은 마스크를 이용하여 형성되는 공간 이미지의 콘트라스트에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 콘트라스트는 예를 들면, 흡수재를 통과한 방사선의 위상이 흡수재를 통과하지 않은 방사선의 위상과는 90°차이가 나는 경우 최대일 수 있다. 방사선의 위상이 흡수재의 두께에 의존하기 때문에, 상기 접근법을 이용하여 흡수재 두께를 선택하게 되면, 마스크를 이용하여 형성된 공간 이미지의 콘트라스트가 감소될 수 있다. 특정 응용 영역에서, 이는 중요하지 않은 관심사일 수 있다. 예를 들면, 리소그래피 장치가 로직 회로를 형성하게 될 패턴을 이미징하는데 이용되는 경우, 콘트라스트는 초점 차이보다 덜 중요한 것으로 간주될 수 있다. 초점 차이의 개선에 의해 제공되는 이점(예를 들면, 보다 양호한 임계 밀도 균일성)은 감소된 콘트라스트를 넘어서는 것으로 간주될 수 있다.
일 실시예에서, 흡수재 두께를 선택할 때, 마스크 토포그래피 유발 초점 차이뿐만 아니라 마스크에 의해 제공되는 위상 시프트, 및 이에 의해 제공되는 콘트라스트도 감안할 수 있다. (예를 들면, 기존의 흡수재 두께에 비해) 감소된 마스크 토포그래피 유발 초점 차이 및/또는 이미지 시프트를 제공하는 한편, 필요한 콘트라스트 정도를 제공하는 절충점을 찾을 수 있을 것이다.
일 실시예에서, 흡수재 위에 반사방지 층이 제공될 수 있다. 이러한 반사방지 층은 예를 들면 약 2 나노미터의 두께를 가질 수 있다. 반사방지 층은 흡수재의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않고, 따라서 흡수재의 두께 값을 말할 때 포함되지 않는다. 일반적으로, 흡수재의 두께를 결정할 때 방사선 빔을 상당히 흡수하는 재료가 고려될 수 있다.
일 실시예에서, 최소 초점 차이를 제공하는 흡수재의 두께는 방사선 파장으로부터 20% 이내일 수 있다. 이는 흡수재를 기존 두께로 제공하는 것에 비해 초점 차이 및/또는 이미지 시프트의 상당한 감소를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 투과형 마스크(즉, 방사선을 투과시키는 마스크)와 관련하여 기술되었지만, 본 발명의 일 실시예는 반사형 마스크(즉, 방사선을 반사시키는 마스크)에 적용될 수 있다. 마스크가 반사형 마스크인 실시예에서, 마스크는 방사선 빔이 흡수재 및 갭 상에 입사한 후 이들을 통과하여 흡수재 및 갭 뒤에 위치하는 반사체 상에 입사되도록 배열될 수 있다. 마스크가 반사형 마스크인 실시예에서 흡수재는, 오프셋을 감안한 후, 특정 파장을 흡수재의 굴절률의 2배로 나눈 값과 실질적으로 동일하거나 이의 배수인 두께를 갖는다.
도 7은 반사형 마스크의 흡수재의 두께에 따라 리소그래피 장치의 최적 초점이 어떻게 변화하는지를 측정하는 시뮬레이션의 결과를 나타내는 그래프이다. 시뮬레이션은 위에서 추가로 기술한 방식으로 Hyperlith 소프트웨어를 이용하여 수행되었다. 시뮬레이션은 13.5 나노미터의 방사선 파장을 이용하였다. 흡수재의 굴절률은 대략 9.5이다. 그래프의 수직축은 최적 초점을 나타내고 미크론으로 측정된 단위를 표시한다. 시뮬레이션의 특성에 기인하여, 최적 초점 축 상의 영점은 임의의 위치에 있다. 그래프의 수평축은 흡수재의 두께(높이로 표현됨)를 나타내고, 나노미터로 측정된 단위를 표시한다. 시뮬레이션은 최소 36 나노미터 내지 최대 120 나노미터로 연장되는 상이한 피치의 범위를 갖는 패턴에 대해 수행되었다. 피치 치수는 통상적인 경우와 같이 리소그래피 장치의 투영 시스템의 기판 측에서의 피치이다. 흡수재 두께는 투영 시스템(PS)의 마스크 측에서 측정된다.
도 7에서 알 수 있는 것처럼, 상이한 피치에 대한 최적 초점들 간의 차이(최적 초점 범위)는 주기적인 방식으로 증가 및 감소한다. 부가적으로, 흡수재의 두께가 증가됨에 따라 최적 초점 차이가 감소되는 것이 일반적인 경향이다. 도 8은 흡수재 두께에 따라 최적 초점 범위가 어떻게 변화하는지를 보여주는 그래프이다. 도 8에 따르면, 흡수재의 두께가 증가함에 따라 최적 초점 범위는 주기적인 방식으로 증가 및 감소하고 최적 초점 차이가 감소되는 경향을 보인다는 점을 확인할 수 있다.
최적 초점 범위 변화의 주기는 대략 7 나노미터이다. 따라서, 초점 범위는 대략적으로 흡수재의 두께의 매 7 나노미터마다 최소값을 통과한다. 그러나, 시뮬레이션의 결과는 또한 오프셋을 포함하고, 이러한 오프셋은 초점 범위 최소값을 제공하는 흡수재의 두께를 결정하기 위해 고려되어야 할 수 있다. 이러한 실시예에서, 오프셋은 약 1-2 나노미터로 추정되지만, 어떤 다른 값을 가질 수 있다. 오프셋은, 부분적으로 방사선 빔이 마스크 상에 수직으로 입사되지 않고 그 대신 예를 들면 6°의 입사각을 갖기 때문에 발생할 수 있다. 오프셋은 마스크 상의 방사선 빔의 입사각이 변화함에 따라 변화할 수 있다. 오프셋은, 부분적으로 방사선 빔이 마스크의 단일한 반사면으로부터 반사되지 않고 그 대신 다중층 구조로부터 반사되며 다중층 구조 내로 관통하기 때문에 발생할 수 있다.
도 9는 도 8의 데이터를 방사선의 파장으로 나누고 흡수재의 굴절률을 곱한 결과를 나타낸다. 도 9에서 알 수 있는 것처럼, 최적 초점 범위의 주기는 0.5이고, 약 0.1의 오프셋이 존재한다. 0.5의 주기에 의해, 흡수재에서의 방사선의 각 파장에 대하여 최적 초점 최소값을 제공하게 될 2개의 흡수재 두께가 존재한다는 점이 확인된다.
상기 내용은 흡수재 두께의 선택을 통해 최적 초점 범위를 최소화하는 것에 관한 것이지만, 대응하는 접근법은 흡수재 두께의 선택을 통해 이미지 시프트 차이를 최소화하는데에도 이용될 수 있다.
방사선 빔(PB)이 편광될 때 본 발명의 실시예를 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 방사선 빔이 편광되지 않는 경우, 방사선 빔을 구성하는 상이한 편광이 마스크 토포그래피 유발 초점 차이를 상쇄하여 실질적인 마스크 토포그래피 유발 초점 차이가 감지되지 않을 수 있다. 방사선 빔이 편광되어 있는 경우, 이러한 상쇄는 발생하지 않을 것이고, 본 발명의 일 실시예는 마스크 토포그래피 유발 초점 차이를 감소시키는데 이용될 수 있다. 편광된 방사선은 액침 리소그래피에서 통상 이용되고, 따라서 본 발명의 실시예들은 액침 리소그래피를 위해 이용되는 것이 바람직할 수 있다. EUV 리소그래피 장치의 방사선 빔은 예를 들면, 약 6°의 메인 각도를 가질 수 있고, 결과적으로 상이한 편광 상태는 방사선 빔에 상이한 기여를 제공할 수 있다. 따라서, 반사된 빔은 2개의 편광 방향에 대하여 상이하고, 따라서 (적어도 어느 정도까지는) 편광된 것으로 간주될 수 있다. 그러므로 본 발명의 실시예는 EUV 리소그래피를 위해 이용되는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 실시예는 193 나노미터의 방사선과 관련하여 기술되었지만, 본 발명의 일 실시예는 다른 파장과 함께 이용될 수도 있다. 이러한 파장에는 예를 들면, 기타 다른 자외(UV) 방사선(예컨대, 365, 248, 157, 또는 126 nm의 파장을 가짐) 및/또는 극 자외(EUV) 방사선(예컨대, 5-20 nm 범위의 파장을 가짐)이 포함될 수 있다. 마찬가지로, 본 발명의 실시예는 액침 리소그래피와 관련하여 기술되었지만, 본 발명의 일 실시예는 임의의 형태의 투영 리소그래피(예를 들면, 비-액침 리소그래피)와 함께 이용될 수 있다.
도 1 및 2에 도시된 마스크는 리소그래피 마스크라 지칭될 수 있다. "리소그래피 마스크"라는 용어는 리소그래피 장치에서 이용하기에 적합한 마스크를 의미하는 것으로 해석될 수 있다.
이상에서 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 설명은 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 예를 들어, 본 발명의 실시예는 위에서 개시된 바와 같은 방법을 기술하는 기계 판독가능한 명령의 하나 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 내부에 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다. 또한, 이러한 기계 판독가능한 명령은 둘 이상의 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다. 이러한 둘 이상의 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 상이한 메모리 및/또는 데이터 저장 매체 상에 저장될 수 있다.
본 발명은 추가적으로 다음과 같은 항목을 이용하여 설명할 수 있다.
1. 리소그래피 마스크로서,
일정 파장의 방사선에 실질적으로 투과성이 있는 기판을 포함하고,
상기 기판은 패턴으로 방사선 흡수재를 포함하며, 상기 패턴은 상기 일정 파장의 방사선 빔의 단면에 추가적인 패턴을 부여하도록 되어 있고,
상기 방사선 흡수재의 두께는, 상기 일정 파장을 상기 방사선 흡수재의 굴절률로 나눈 값과 실질적으로 동일한, 리소그래피 마스크.
2. 리소그래피 마스크로서,
일정 파장의 방사선에 실질적으로 투과성이 있는 기판을 포함하고,
상기 기판은 패턴으로 방사선 흡수재를 포함하며, 상기 패턴은 상기 일정 파장의 방사선 빔의 단면에 추가적인 패턴을 부여하도록 되어 있고,
상기 방사선 흡수재의 두께는, 상기 방사선의 파장을 상기 방사선 흡수재의 굴절률로 나눈 값과 동일하거나 그로부터 10%의 제1 범위 이내인, 리소그래피 마스크.
3. 리소그래피 마스크로서,
일정 파장의 방사선에 실질적으로 투과성이 있는 기판을 포함하고,
상기 기판은 패턴으로 방사선 흡수재를 포함하며, 상기 패턴은 상기 일정 파장의 방사선 빔의 단면에 추가적인 패턴을 부여하도록 되어 있고,
상기 방사선 흡수재의 두께는, 상기 방사선의 파장을 상기 방사선 흡수재의 굴절률로 나눈 값과 동일하거나 그로부터 20%의 제1 범위 이내인, 리소그래피 마스크.
4. 제2 또는 제3 항목에 있어서,
상기 제1 범위 또는 상기 제2 범위 이내의 상기 방사선 흡수재의 두께는 추가적으로, 상기 방사선 흡수재에 의해 상기 일정 파장의 방사선에 제공되는 위상 편이 특성 및 이에 따른 이미지 콘트라스트에 따라 선택되는, 리소그래피 마스크.
5. 제4 항목에 있어서,
상기 방사선 흡수재의 두께는, 상기 방사선 흡수재에 의해 상기 일정 파장의 방사선에 제공되는 상기 위상 편이 특성 및 이에 따른 이미지 콘트라스트를 최적화하도록 선택되는, 리소그래피 마스크.
6. 제1 내지 제5 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 방사선 흡수재는 상이한 굴절률을 갖는 복수의 재료 층을 포함하고, 상기 방사선 흡수재의 굴절률은 상기 재료 층의 굴절률의 평균으로 취해지며, 상기 평균은 상기 방사선 빔이 통과하는 상이한 재료들의 비율을 감안하는, 리소그래피 마스크.
7. 제1 내지 제6 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 리소그래피 마스크는 제1 두께를 갖는 제1 방사선 흡수재를 가지는 제1 패턴을 포함하고, 상기 제1 두께는 제1 내지 제6 항목 중 어느 한 항목에 따라 결정되고, 상기 리소그래피 마스크는 제2 두께를 갖는 제2 방사선 흡수재를 가지는 제2 패턴을 더 포함하고, 상기 제1 두께와 상기 제2 두께는 상이한, 리소그래피 마스크.
8. 제7 항목에 있어서,
상기 제1 패턴은 기능성 패턴이고, 상기 제2 패턴은 측정 패턴인, 리소그래피 마스크.
9. 제6 또는 제7 항목에 있어서,
상기 제1 방사선 흡수재는 상기 제2 방사선 흡수재와 동일한 재료인, 리소그래피 마스크.
10. 제1 내지 제9 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 일정 파장은 193 nm, 365 nm, 248 nm, 157 nm 또는 126 nm 중 하나인, 리소그래피 마스크.
11. 리소그래피 마스크로서,
패턴으로 방사선 흡수재를 갖는 반사성 기판을 포함하고, 상기 패턴은 일정 파장의 방사선 빔의 단면에 추가적인 패턴을 부여하도록 되어 있고,
상기 방사선 흡수재의 두께는, 오프셋을 고려한 후, 상기 일정 파장을 상기 방사선 흡수재의 굴절률의 2배로 나눈 값과 실질적으로 동일하거나 이러한 값의 배수인, 리소그래피 마스크.
12. 방법으로서,
조명 시스템을 이용하여 일정 파장을 갖는 방사선 빔을 제공하는 단계;
마스크를 이용하여 방사선 빔의 단면에 추가적인 패턴을 부여하는 단계; 및
기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계
를 포함하고, 상기 마스크는 방사선 빔에 투과성이 있는 기판을 포함하고, 상기 기판은 패턴으로 제공되는 방사선 흡수재를 포함하고, 상기 방사선 흡수재의 두께는, 상기 일정 파장을 상기 방사선 흡수재의 굴절률로 나눈 값과 실질적으로 동일한, 방법.
13. 리소그래피 마스크로서,
일정 파장의 방사선에 실질적으로 투과성이 있는 기판을 포함하고,
상기 기판은 패턴으로 방사선 흡수재를 포함하며, 상기 패턴은 상기 일정 파장의 방사선 빔의 단면에 추가적인 패턴을 부여하도록 되어 있고,
상기 방사선 흡수재의 패턴은 제1 피치를 갖는 복수의 구조체, 및 상기 제1 피치에 비해 상이한 제2 피치를 갖는 복수의 구조체를 포함하고,
상기 방사선 흡수재의 두께는, 상기 제1 피치를 갖는 구조체 및 상기 제2 피치를 갖는 구조체가 리소그래피 장치의 투영 시스템을 이용하여 투영될 때 실질적으로 동일한 최적 초점 평면을 갖게 되는 두께인, 리소그래피 마스크.
14. 리소그래피 마스크로서,
일정 파장의 방사선에 실질적으로 투과성이 있는 기판을 포함하고,
상기 기판은 패턴으로 방사선 흡수재를 포함하며, 상기 패턴은 상기 일정 파장의 방사선 빔의 단면에 추가적인 패턴을 부여하도록 되어 있고,
상기 방사선 흡수재의 패턴은 제1 피치를 갖는 복수의 구조체, 및 상기 제1 피치에 비해 상이한 제2 피치를 갖는 복수의 구조체를 포함하고,
상기 방사선 흡수재의 두께는, 상기 제1 피치를 갖는 구조체 및 상기 제2 피치를 갖는 구조체가 리소그래피 장치의 투영 시스템을 이용하여 투영될 때 실질적으로 동일한 이미지 시프트를 겪게 되는 두께인, 리소그래피 마스크.
15. 리소그래피 마스크로서,
패턴으로 방사선 흡수재를 포함하는 반사성 기판을 포함하며, 상기 패턴은 일정 파장의 방사선 빔의 단면에 추가적인 패턴을 부여하도록 되어 있고,
상기 방사선 흡수재의 패턴은 제1 피치를 갖는 복수의 구조체, 및 상기 제1 피치에 비해 상이한 제2 피치를 갖는 복수의 구조체를 포함하고,
상기 방사선 흡수재의 두께는, 상기 제1 피치를 갖는 구조체에 대한 최적 초점 평면과 상기 제2 피치를 갖는 구조체에 대한 최적 초점 평면 사이의 초점 차이가, 리소그래피 장치의 투영 시스템을 이용하여 투영될 때, 흡수재 두께에 대한 상기 초점 차이의 변화의 최소값에 실질적으로 대응하도록 하는 두께인, 리소그래피 마스크.
16. 리소그래피 마스크로서,
패턴으로 방사선 흡수재를 포함하는 반사성 기판을 포함하며, 상기 패턴은 일정 파장의 방사선 빔의 단면에 추가적인 패턴을 부여하도록 되어 있고,
상기 방사선 흡수재의 패턴은 제1 피치를 갖는 복수의 구조체, 및 상기 제1 피치에 비해 상이한 제2 피치를 갖는 복수의 구조체를 포함하고,
상기 방사선 흡수재의 두께는, 상기 제1 피치를 갖는 구조체가 겪는 이미지 시프트와 상기 제2 피치를 갖는 구조체가 겪는 이미지 시프트 사이의 이미지 시프트 차이가, 리소그래피 장치의 투영 시스템을 이용하여 투영될 때, 흡수재 두께에 대한 상기 이미지 시프트 차이의 변화의 최소값에 실질적으로 대응하도록 하는 두께인, 리소그래피 마스크.
17. 제13 내지 제16 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 리소그래피 장치의 투영 시스템에 의한 투영 후에 측정될 때 상기 제1 피치는 상기 일정 파장의 실질적으로 1/2 파장인, 리소그래피 마스크.
18. 제13 내지 제16 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 리소그래피 장치의 투영 시스템에 의한 투영 후에 측정될 때 상기 제1 피치는 상기 일정 파장보다 작고, 상기 리소그래피 장치의 투영 시스템에 의한 투영 후에 측정될 때 상기 제2 피치는 상기 일정 파장보다 큰, 리소그래피 마스크.
19. 블랭크 마스크로서,
일정 파장의 방사선에 실질적으로 투과성이 있는 기판을 포함하고,
상기 기판은 방사선 흡수재를 포함하며, 상기 방사선 흡수재는 상기 방사선 흡수재에 패턴을 생성하도록 식각가능하고, 상기 방사선 흡수재의 두께는, 식각 이후에 상기 방사선 흡수재의 두께가 상기 일정 파장을 상기 방사선 흡수재의 굴절률로 나눈 값과 실질적으로 동일하게 되는 두께인, 블랭크 마스크.
20. 블랭크 마스크로서,
방사선 흡수재를 갖는 반사성 기판을 포함하며, 상기 방사선 흡수재는 상기 방사선 흡수재에 패턴을 생성하도록 식각가능하고, 상기 방사선 흡수재의 두께는, 식각 이후에 상기 방사선 흡수재의 두께가, 리소그래피 장치의 투영 시스템을 이용하여 일정 파장으로 투영될 때 흡수재 두께에 대한 초점 차이의 변화의 최소값에 실질적으로 대응하게 되는 두께인, 블랭크 마스크.
21. 제19 또는 제20 항목에 있어서,
상기 방사선 흡수재 위에 방사선 감응 레지스트의 층이 제공되는, 블랭크 마스크.
22. 리소그래피 마스크에 제공될 방사선 흡수재의 두께를 결정하는 방법으로서,
상기 리소그래피 마스크는 일정 파장의 방사선에 실질적으로 투과성이 있는 기판을 포함하고, 상기 기판은 리소그래피 장치의 투영 시스템을 통한 이미징을 위해 복수의 구조체를 형성하도록 되어 있는 방사선 흡수재를 포함하고, 상기 방법은:
- 상이한 피치를 갖는 복수의 구조체를 선택하는 단계,
- 상기 투영 시스템을 통해 이미징될 때 상기 선택된 구조체의 최적 초점 평면을 결정하는 단계로서, 상기 최적 초점 평면은 방사선 흡수재의 상이한 두께에 대해 결정되는, 최적 초점 평면 결정 단계, 및
- 상기 투영 시스템을 이용하여 이미징될 때 상기 복수의 구조체가 실질적으로 동일한 최적 초점 평면을 갖는 방사선 흡수재의 두께를 선택하는 단계
를 포함하는, 리소그래피 마스크에 제공될 방사선 흡수재의 두께를 결정하는 방법.
23. 리소그래피 마스크에 제공될 방사선 흡수재의 두께를 결정하는 방법으로서,
상기 리소그래피 마스크는 일정 파장의 방사선에 실질적으로 투과성이 있는 기판을 포함하고, 상기 기판은 리소그래피 장치의 투영 시스템을 통한 이미징을 위해 복수의 구조체를 형성하도록 되어 있는 방사선 흡수재를 포함하고, 상기 방법은:
- 상이한 피치를 갖는 복수의 구조체를 선택하는 단계,
- 상기 투영 시스템을 통해 이미징될 때 상기 선택된 구조체의 이미지 시프트를 결정하는 단계로서, 상기 이미지 시프트는 방사선 흡수재의 상이한 두께에 대해 결정되는, 이미지 시프트 결정 단계, 및
- 상기 투영 시스템을 이용하여 이미징될 때 상기 복수의 구조체가 실질적으로 동일한 이미지 시프트를 갖는 방사선 흡수재의 두께를 선택하는 단계
를 포함하는, 리소그래피 마스크에 제공될 방사선 흡수재의 두께를 결정하는 방법.
24. 리소그래피 마스크에 제공될 방사선 흡수재의 두께를 결정하는 방법으로서,
상기 리소그래피 마스크는 반사성 기판을 포함하고, 상기 기판은 리소그래피 장치의 투영 시스템을 이용하여 이미징하기 위해 복수의 구조체를 형성하도록 되어 있는 방사선 흡수재를 포함하고, 상기 방법은:
- 상이한 피치를 갖는 복수의 구조체를 선택하는 단계,
- 일정 파장을 이용하여 상기 투영 시스템을 통해 이미징될 때 상기 선택된 구조체의 최적 초점 평면을 결정하는 단계로서, 상기 최적 초점 평면은 방사선 흡수재의 상이한 두께에 대해 결정되는, 최적 초점 평면 결정 단계, 및
- 상기 구조체가 상기 투영 시스템을 이용하여 이미징될 때, 방사선 흡수재 두께에 따라, 상기 선택된 구조체의 최적 초점 평면들 간의 차이의 변화가 실질적으로 최소값에 대응하는 두께가 되도록, 방사선 흡수재의 두께를 선택하는 단계
를 포함하는, 리소그래피 마스크에 제공될 방사선 흡수재의 두께를 결정하는 방법.
25. 리소그래피 마스크에 제공될 방사선 흡수재의 두께를 결정하는 방법으로서,
상기 리소그래피 마스크는 반사성 기판을 포함하고, 상기 기판은 리소그래피 장치의 투영 시스템을 이용하여 이미징하기 위해 복수의 구조체를 형성하도록 되어 있는 방사선 흡수재를 포함하고, 상기 방법은:
- 상이한 피치를 갖는 복수의 구조체를 선택하는 단계,
- 일정 파장을 이용하여 상기 투영 시스템을 통해 이미징될 때 상기 선택된 구조체의 이미지 시프트를 결정하는 단계로서, 상기 이미지 시프트는 방사선 흡수재의 상이한 두께에 대해 결정되는, 이미지 시프트 결정 단계, 및
- 상기 구조체가 상기 투영 시스템을 이용하여 이미징될 때, 방사선 흡수재 두께에 따라, 상기 선택된 구조체의 이미지 시프트들 간의 차이의 변화가 실질적으로 최소값에 대응하는 두께가 되도록, 방사선 흡수재의 두께를 선택하는 단계
를 포함하는, 리소그래피 마스크에 제공될 방사선 흡수재의 두께를 결정하는 방법.
26. 제22 내지 제25 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 최적 초점 평면을 결정하는 단계 또는 상기 이미지 시프트를 결정하는 단계는, 상기 투영 시스템을 이용하여 상기 구조체의 투영을 시뮬레이션함으로써 수행되는, 리소그래피 마스크에 제공될 방사선 흡수재의 두께를 결정하는 방법.
27. 제22 내지 제26 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 복수의 구조체의 제1 구조체는, 상기 투영 시스템에 의한 투영 이후에 측정될 때, 상기 일정 파장의 실질적으로 1/2 파장의 치수를 갖는 제1 피치를 포함하는, 리소그래피 마스크에 제공될 방사선 흡수재의 두께를 결정하는 방법.
28. 제22 내지 제26 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 복수의 구조체의 제1 구조체는 상기 일정 파장보다 작은 피치를 포함하고, 상기 복수의 구조체의 제2 구조체는 상기 일정 파장보다 큰 피치를 포함하며, 이러한 피치들은 상기 투영 시스템에 의한 투영 이후에 측정되는 것인, 리소그래피 마스크에 제공될 방사선 흡수재의 두께를 결정하는 방법.
29. 제22 내지 제28 항목 중 어느 한 항목에 있어서,
상기 두께를 선택하는 단계는, 두께가 선택되는 범위를 정하는 것을 포함하는, 리소그래피 마스크에 제공될 방사선 흡수재의 두께를 결정하는 방법.
30. 제29 항목에 있어서,
상기 두께를 선택하는 단계는, 상기 일정 파장의 방사선에 대한 상기 방사선 흡수재의 위상 편이 특성에 따라 상기 방사선 흡수재의 두께를 선택하는 단계를 더 포함하는, 리소그래피 마스크에 제공될 방사선 흡수재의 두께를 결정하는 방법.
31. 제30 항목에 있어서,
상기 방사선 흡수재의 두께는 추가적으로, 상기 방사선 흡수재의 위상 편이 특성을 최적화하도록 선택되는, 리소그래피 마스크에 제공될 방사선 흡수재의 두께를 결정하는 방법.
32. 제22 내지 제31 항목 중 어느 한 항목에 따른 방법을 수행하도록 구성되는 컴퓨터 프로그램 제품.
33. 리소그래피 장치로서,
제1 내지 제11 및 제13 내지 제21 항목 중 어느 한 항목에 따른 마스크;
방사선 빔의 단면에 추가적인 패턴을 부여하도록 기능하는 상기 마스크를 지지하기 위한 지지 구조체;
기판을 홀딩하기 위한 기판 테이블; 및
상기 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하기 위한 투영 시스템
을 포함하는, 리소그래피 장치.
34. 제33 항목에 있어서,
상기 방사선 빔은 편광된 방사선 빔인, 리소그래피 장치.
35. 제34 항목에 있어서,
상기 편광된 방사선 빔은 적어도 2개의 편광 상태를 갖고, 제1 편광 상태의 세기는 제2 편광 상태의 세기와는 상이한, 리소그래피 장치.
36. 방법으로서,
조명 시스템을 이용하여 일정 파장을 갖는 방사선 빔을 제공하는 단계;
제1 내지 제11 및 제13 내지 제21 항목 중 어느 한 항목에 따른 마스크를 이용하여 방사선 빔의 단면에 추가적인 패턴을 부여하는 단계; 및
기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계
를 포함하는, 방법.
본 발명의 양상은 적합한 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함하는 임의의 편리한 방식으로 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 대안적으로, 프로그램가능한 디바이스가 본 발명의 실시예를 구현하도록 프로그램될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 본 발명의 양상을 구현하기 위한 적합한 컴퓨터 프로그램을 제공한다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 유형의 캐리어 매체(예컨대, 하드 디스크, CD ROM 등) 및 통신 신호와 같은 무형의 캐리어 매체를 포함하는 적합한 캐리어 매체 상에 수반될 수 있다.
Claims (15)
- 리소그래피 마스크로서,
일정 파장의 방사선에 투과성이 있는 기판을 포함하고,
상기 기판은 패턴으로 방사선 흡수재를 포함하며, 상기 패턴은 상기 일정 파장의 방사선 빔의 단면에 추가적인 패턴을 부여하도록 되어 있고,
상기 방사선 흡수재의 두께는, 상이한 피치를 갖는 패턴들 사이에 초점 차이 및 이미지 시프트 차이 중 하나 또는 양자 모두가 최소화되도록, 상기 일정 파장을 상기 방사선 흡수재의 굴절률로 나눈 값과 실질적으로 동일하며,
상기 방사선 흡수재는 상이한 굴절률을 갖는 복수의 재료 층을 포함하고, 상기 방사선 흡수재의 굴절률은 상기 재료 층의 굴절률의 평균으로 취해지며, 상기 평균은 상기 방사선 빔이 통과하는 상이한 재료들의 비율을 감안하는, 리소그래피 마스크. - 제1항에 있어서,
상기 방사선의 파장을 상기 방사선 흡수재의 굴절률로 나눈 값과 상기 두께 간의 차이가 상기 방사선의 파장을 상기 방사선 흡수재의 굴절률로 나눈 값의 20%의 제1 범위 이내인, 리소그래피 마스크. - 제1항에 있어서,
상기 방사선의 파장을 상기 방사선 흡수재의 굴절률로 나눈 값과 상기 두께 간의 차이가 상기 방사선의 파장을 상기 방사선 흡수재의 굴절률로 나눈 값의 10%의 제2 범위 이내인, 리소그래피 마스크. - 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 방사선 흡수재의 두께는 추가적으로, 상기 방사선 흡수재에 의해 상기 일정 파장의 방사선에 제공되는 위상 편이 특성 및 이에 따른 이미지 콘트라스트에 따라 선택되는, 리소그래피 마스크. - 제4항에 있어서,
상기 방사선 흡수재의 두께는, 상기 방사선 흡수재에 의해 상기 일정 파장의 방사선에 제공되는 상기 위상 편이 특성 및 이에 따른 이미지 콘트라스트를 최적화하도록 선택되는, 리소그래피 마스크. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 리소그래피 마스크는 제1 두께를 갖는 제1 방사선 흡수재를 가지는 제1 패턴을 포함하고, 상기 제1 두께는, 상기 일정 파장을 상기 방사선 흡수재의 굴절률로 나눈 값과 실질적으로 동일하며, 상기 리소그래피 마스크는 제2 두께를 갖는 제2 방사선 흡수재를 가지는 제2 패턴을 더 포함하고, 상기 제1 두께와 상기 제2 두께는 상이한, 리소그래피 마스크. - 제7항에 있어서,
상기 제1 패턴은 기능성 패턴이고, 상기 제2 패턴은 측정 패턴인, 리소그래피 마스크. - 제7항에 있어서,
상기 제1 방사선 흡수재는 상기 제2 방사선 흡수재와 동일한 재료인, 리소그래피 마스크. - 리소그래피 마스크로서,
일정 파장의 방사선에 투과성이 있는 기판을 포함하고,
상기 기판은 패턴으로 방사선 흡수재를 포함하며, 상기 패턴은 상기 일정 파장의 방사선 빔의 단면에 추가적인 패턴을 부여하도록 되어 있고,
상기 방사선 흡수재의 패턴은 제1 피치를 갖는 복수의 구조체, 및 상기 제1 피치에 비해 상이한 제2 피치를 갖는 복수의 구조체를 포함하고,
상기 방사선 흡수재의 두께는:
상기 제1 피치를 갖는 구조체 및 상기 제2 피치를 갖는 구조체가 리소그래피 장치의 투영 시스템을 이용하여 투영될 때 실질적으로 동일한 최적 초점 평면을 갖게 되고, 및/또는
상기 제1 피치를 갖는 구조체 및 상기 제2 피치를 갖는 구조체가 리소그래피 장치의 투영 시스템을 이용하여 투영될 때 실질적으로 동일한 이미지 시프트를 겪게 되는 두께인, 리소그래피 마스크. - 제10항에 있어서,
상기 리소그래피 장치의 투영 시스템에 의한 투영 후에 측정될 때 상기 제1 피치는 상기 일정 파장보다 작고, 상기 리소그래피 장치의 투영 시스템에 의한 투영 후에 측정될 때 상기 제2 피치는 상기 일정 파장보다 큰, 리소그래피 마스크. - 리소그래피 마스크로서,
패턴으로 방사선 흡수재를 포함하는 반사성 기판을 포함하며, 상기 패턴은 일정 파장의 방사선 빔의 단면에 추가적인 패턴을 부여하도록 되어 있고,
상기 방사선 흡수재의 패턴은 제1 피치를 갖는 복수의 구조체, 및 상기 제1 피치에 비해 상이한 제2 피치를 갖는 복수의 구조체를 포함하고,
상기 방사선 흡수재의 두께는:
상기 제1 피치를 갖는 구조체에 대한 최적 초점 평면과 상기 제2 피치를 갖는 구조체에 대한 최적 초점 평면 사이의 초점 차이가, 리소그래피 장치의 투영 시스템을 이용하여 투영될 때, 흡수재 두께에 대한 상기 초점 차이의 변화의 최소값에 실질적으로 대응하고, 및/또는
상기 제1 피치를 갖는 구조체가 겪는 이미지 시프트와 상기 제2 피치를 갖는 구조체가 겪는 이미지 시프트 사이의 이미지 시프트 차이가, 리소그래피 장치의 투영 시스템을 이용하여 투영될 때, 흡수재 두께에 대한 상기 이미지 시프트 차이의 변화의 최소값에 실질적으로 대응하도록 하는 두께인, 리소그래피 마스크. - 제12항에 있어서,
상기 리소그래피 장치의 투영 시스템에 의한 투영 후에 측정될 때 상기 제1 피치는 상기 일정 파장보다 작고, 상기 리소그래피 장치의 투영 시스템에 의한 투영 후에 측정될 때 상기 제2 피치는 상기 일정 파장보다 큰, 리소그래피 마스크. - 블랭크 마스크로서,
일정 파장의 방사선에 투과성이 있는 기판을 포함하고,
상기 기판은 방사선 흡수재를 포함하며, 상기 방사선 흡수재는 상기 방사선 흡수재에 패턴을 생성하도록 식각가능하고, 상기 방사선 흡수재의 두께는, 식각 이후에 상기 방사선 흡수재의 두께가, 상이한 피치를 갖는 패턴들 사이에 초점 차이 및 이미지 시프트 차이 중 하나 또는 양자 모두가 최소화되도록, 상기 일정 파장을 상기 방사선 흡수재의 굴절률로 나눈 값과 실질적으로 동일하게 되는 두께이며,
상기 방사선 흡수재는 상이한 굴절률을 갖는 복수의 재료 층을 포함하고, 상기 방사선 흡수재의 굴절률은 상기 재료 층의 굴절률의 평균으로 취해지며, 상기 평균은 방사선 빔이 통과하는 상이한 재료들의 비율을 감안하는, 블랭크 마스크. - 블랭크 마스크로서,
방사선 흡수재를 갖는 반사성 기판을 포함하며, 상기 방사선 흡수재는 상기 방사선 흡수재에 패턴을 생성하도록 식각가능하고, 상기 방사선 흡수재의 두께는, 식각 이후에 상기 방사선 흡수재의 두께가, 상이한 피치를 갖는 패턴들 사이에 초점 차이가 최소화되도록, 리소그래피 장치의 투영 시스템을 이용하여 일정 파장으로 투영될 때 흡수재 두께에 대한 초점 차이의 변화의 최소값에 실질적으로 대응하게 되는 두께이며,
상기 방사선 흡수재는 상이한 굴절률을 갖는 복수의 재료 층을 포함하고, 상기 방사선 흡수재의 굴절률은 상기 재료 층의 굴절률의 평균으로 취해지며, 상기 평균은 방사선 빔이 통과하는 상이한 재료들의 비율을 감안하는, 블랭크 마스크.
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