KR101722821B1 - Id 패턴의 결함이 프린트될 가능성을 완화시키는 방법 - Google Patents

Id 패턴의 결함이 프린트될 가능성을 완화시키는 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시는 일부 실시예에 따른 방법을 제공한다. 본 방법은 1차원 집적 회로(1D IC) 패턴을 포함하는 마스크를 리소그래피 시스템에 로딩하는 단계; 상기 리소그래피 시스템 내 동공 위상 변조기를 사용하여 상기 마스크로부터 회절된 광의 위상을 변조하는 단계; 및 상기 마스크 및 상기 동공 위상 변조기를 갖는 상기 리소그래피 시스템에서 타깃에 리소그래피 노출 공정을 수행하는 단계를 포함한다.
본 개시는 일부 실시예에 따른 방법을 더 제공한다. 본 방법은 제1 일차원 집적 회로(1D IC) 패턴을 포함하는 마스크를 리소그래피 시스템에 로딩하는 단계; 마스크 결함이 프린트될 가능성을 감소시키는 방식으로 투영 동공 평면에서 상기 마스크로부터 회절된 광의 위상 분배를 변조하기 위하여 상기 리소그래피 시스템을 구성하는 단계; 및 제1 리소그래피 노출 공정을 수행하여 상기 구성된 리소그래피 시스템에 의하여 상기 제1 1D IC 패턴을 타깃으로 이미징하는 단계를 포함한다.
본 개시는 일부 실시예에 따른 방법을 더 제공한다. 본 방법은 집적 회로(IC) 패턴을 포함하는 극 자외선(EUV) 마스크를 리소그래피 시스템에 로딩하는 단계; 상기 리소그래피 시스템의 투영 광학 박스 내 복수의 반사 미러를 제어하여 상기 EUV 마스크로부터 회절된 광의 위상 분배를 상기 IC 패턴에 따라 변조하는 단계; 및 상기 EUV 마스크 및 상기 구성된 복수의 반사 미러를 갖는 상기 리소그래피 시스템에서 타깃에 리소그래피 노출 공정을 타깃에 수행하는 단계를 포함한다.

Description

ID 패턴의 결함이 프린트될 가능성을 완화시키는 방법{A METHOD TO MITIGATE DEFECT PRINTABILITY FOR ID PATTERN}
본 개시는 ID 패턴의 결함이 프린트될 가능성을 완화시키는 방법에 관한 것이다.
반도체 집적 회로(integrated circuit: IC) 산업이 기하급수적으로 성장하고 있다. IC 재료 및 설계 상의 기술적 진보로 각 세대가 이전 세대보다 더 작고 더 복잡한 회로를 구비하는 IC 세대를 양산하였다. IC의 진화 동안, 기하학적 사이즈[즉, 제조 공정을 사용하여 생성될 수 있는 최소 성분(또는 라인)]가 감소하면서 기능 밀도(즉, 칩 면적당 상호 연결된 디바이스의 수)가 일반적으로 증가된다. 이 스케일 다운 공정(scaling-down process)은 일반적으로 제조 효율을 증가시키고 연관된 비용을 감소시켜 이익을 제공한다. 이러한 스케일 다운은 IC를 처리하고 제조하는 복잡성을 또한 증가시켜서, 이러한 진보를 실현하는데 IC 처리 및 제조의 발전이 유사하게 요구된다. 예를 들어, 보다 고해상도의 리소그래피 공정을 수행할 필요성이 증가한다. 하나의 리소그래피 기술은 극 자외선 리소그래피(extreme ultraviolet lithography: EUVL)이다. 다른 기술로는 X-선 리소그래피, 이온 빔 투영 리소그래피, 전자 빔 투영 리소그래피 및 다수의 전자 빔 마스크 없는 리소그래피를 포함한다.
EUVL은 약 1 내지 100 nm의 파장을 구비하는 극 자외선(extreme ultraviolet: EUV) 구역의 광을 사용하는 스캐너를 사용한다. 일부 EUV 스캐너는, EUV 스캐너가 굴절 광학소자보다 반사 광학소자를 사용하는 것을 제외하고는, 즉, 렌즈 대신에 미러를 사용하는 것을 제외하고는, 일부 광 스캐너와 유사한 4X 감소 투영 프린팅을 제공한다. EUV 스캐너는 반사 마스크에 형성된 흡수층("EUV" 마스크 흡수재)에 원하는 패턴을 제공한다. 현재, 이진 강도 마스크(binary intensity mask: BIM)가 집적 회로를 제조하는데 EUVL에서 사용된다. EUVL은 EUV 구역의 광, 즉, 13.5 nm의 광을 사용하는 것을 제외하고는 웨이퍼를 프린트하는데 마스크를 요구한다는 점에서 광 리소그래피와 매우 유사하다. 13.5 nm 정도의 파장에서, 모든 재료는 매우 흡수성이다. 따라서, 굴절 광학소자가 아니라 반사 광학소자가 사용된다. 다층(multi-layered: ML) 구조가 EUVL 마스크 블랭크로 사용된다. 그러나, 기판 상의 미세한 불균일함(microscopic nonflatness)은 후속적으로 증착되는 필름을 변형시킬 수 있다. 작은 범프(bump) 또는 피트(pit)는 결함을 야기할 수 있다. 마스크 결함의 유해한 효과는 복수의 웨이퍼로 에러를 확대시키는 것을 포함한다.
그리하여, 상기 문제를 해결하는 리소그래피 공정 및 리소그래피 시스템을 위한 방법이 요구된다.
본 개시의 양태들은 첨부 도면과 함께 판독될 때 이하 상세한 설명으로부터 최상으로 이해될 수 있을 것이다. 산업계의 표준 실무에 따라, 여러 피처(feature)들은 축척에 맞게 그려진 것은 아니라는 것이 주목된다. 사실, 여러 피처들의 크기는 설명을 명확히 하기 위해 임의적으로 증가 또는 감소되었을 수 있다.
도 1은 일부 실시예에 따라 구성된 리소그래피 시스템의 개략도.
도 2는 일부 실시예에 따라 구성된 마스크의 단면도.
도 3은 일부 실시예에 따라 구성된 마스크의 평면도.
도 4는 일부 실시예에 따라 구성된 리소그래피 공정의 흐름도.
도 5는 일부 실시예에 따라 구성된 도 1의 리소그래피 시스템에 사용된 조명기(illuminator)의 개략 평면도.
도 6은 일부 실시예에 따라 구성된 도 4의 리소그래피 공정에 의해 사용되는 위상 분배(phase distribution)의 개략 평면도.
도 7은 일부 실시예에 따라 구성된 도 4의 리소그래피 공정에 사용되는 위상 분배를 도시하는 도면.
도 8은 일부 다른 실시예에 따라 구성된 도 4의 리소그래피 공정에 의해 사용되는 위상 분배의 개략 평면도.
도 9는 일부 실시예에 따라 구성된 마스크의 개략 평면도.
도 10a 내지 도 10k는 일부 실시예에 따라 구성된 타깃으로 마스크의 이미지를 투영하는 개략 평면도.
도 11은 일부 실시예에 따라 구성된 여러 잠복 이미지(latent image) 및 레지스트 패턴(resist pattern)을 도시하는 도면.
이하 상세한 설명은 본 개시의 상이한 피처를 구현하는 많은 상이한 실시예 또는 예시를 제공한다. 성분 및 배열의 특정 예들이 본 개시를 간략히 하기 위해 아래에 설명된다. 이들은, 물론, 단지 예시를 위한 것일 뿐 발명을 제한하려고 의도된 것이 전혀 아니다. 예를 들어, 이하 상세한 설명에서 제2 피처 상에 또는 위에 제1 피처를 형성하는 것은 제1 및 제2 피처들이 직접 접촉하여 형성되는 실시예를 포함하고, 또한 추가적인 피처들이 제1 및 제2 피처 사이에 형성되어, 제1 및 제2 피처들이 직접 접촉하지 않을 수 있는 실시예를 더 포함할 수 있다. 게다가, 본 개시는 여러 예에서 참조 부호 및/또는 문자를 반복할 수 있다. 이 반복은 간략화 및 명료함을 위한 것일 뿐 그 자체가 설명된 여러 실시예 및/또는 피처 사이의 관계를 지시하는 것은 아니다.
나아가, "바로 아래에", "아래에", "하부", "위에", "상부" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 하나의 요소 또는 피처와 다른 요소(들) 또는 피처(들)의 관계를 설명하기 위해 설명의 편의상 본 명세서에서 사용된 것이다. 이러한 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 배향에 더하여 사용시 또는 동작시 디바이스의 상이한 배향을 포함하는 것으로 의도된다. 그리하여 장치는 이와 달리 (90도 회전되거나 또는 다른 배향으로) 배향될 수 있고 본 명세서에서 사용된 공간적으로 상대적인 설명자(descriptor)들도 이와 같이 적절히 해석될 수 있다.
도 1은 일부 실시예에 따라 구성된 리소그래피 시스템(10)의 개략도이다. 리소그래피 시스템(10)은 일반적으로 각 복사선 소스 및 노출 모드를 갖는 리소그래피 노출 공정을 수행하도록 동작가능한 스캐너라고도 언급될 수 있다. 본 실시예에서, 리소그래피 시스템(10)은 EUV 광에 의해 레지스트층을 노출시키도록 설계된 극 자외선(EUV) 리소그래피 시스템이다. 레지스트층은 EUV 광에 민감한 재료이다. EUV 리소그래피 시스템(10)은 약 1 nm 내지 약 100 nm에 이르는 파장을 구비하는 EUV 광과 같은 EUV 광을 생성하는 복사선 소스(12)를 사용한다. 하나의 특정 예에서, 복사선 소스(12)는 약 13.5 nm에 중심이 있는 파장을 갖는 EUV 광을 생성한다. 따라서, 복사선 소스(12)는 EUV 복사선 소스(12)라고도 언급된다.
리소그래피 시스템(10)은 조명기(14)를 더 사용한다. 여러 실시예에서, 조명기(14)는, 복사선 소스(12)로부터 오는 광을 마스크 스테이지(16), 특히 이 마스크 스테이지(16)에 고정된 마스크(18)로 지향시키기 위하여, 여러 굴절 광학소자 성분, 예를 들어, 단일 렌즈 또는 다수의 렌즈(동심원 회절판)를 구비하는 렌즈 시스템 또는 대안적으로 반사 광학소자(EUV 리소그래피 시스템용), 예를 들어, 단일 미러 또는 다수의 미러를 구비하는 미러 시스템을 포함한다. 복사선 소스(12)가 EUV 파장 범위의 광을 생성하는 본 실시예에서, 조명기(14)는 반사 광학소자를 사용한다.
일부 실시예에서, 조명기(14)는 적절한 조명을 마스크(18)에 제공하는 미러를 구성하도록 동작가능하다. 일 예에서, 조명기(14)의 미러는 EUV 광을 상이한 조명 위치들로 반사하도록 스위칭가능하다. 일부 실시예에서, 조명기(14) 이전의 스테이지가 조명기(14)의 미러들을 가지고 EUV 광을 상이한 조명 위치들로 조사하도록 제어가능한 다른 스위칭가능한 미러들을 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 조명기(14)는 온-축 조명(on-axis illumination: ONI)을 마스크(18)에 제공하도록 구성된다. 일 예에서, 최대 0.3인 부분 간섭(partial coherence)(σ)을 갖는 디스크 조명기(14)가 사용된다. 일부 다른 실시예에서, 조명기(14)는 오프축 조명(off-axis illumination: OAI)을 마스크(18)에 제공하도록 구성된다. 일 예에서, 최대 0.3인 부분 간섭(σ)을 갖는 쌍극자 조명기(dipole illuminator)(14)가 사용된다.
리소그래피 시스템(10)은 마스크(18)를 고정하도록 구성된 마스크 스테이지(16)를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 마스크 스테이지(16)는 마스크(18)를 고정시키는 정전 척(electrostatic chuck: e-chuck)을 포함한다. 이것은 가스 분자가 EUV 광을 흡수하고 EUV 리소그래피 패터닝을 위한 리소그래피 시스템이 EUV 강도 손실을 회피하기 위해 진공 환경에 유지되기 때문이다. 본 명세서에서, 마스크, 포토마스크 및 십자선(reticle)이라는 용어는 동일한 항목(item)을 말하는 것으로 상호 교환가능하게 사용된다. 본 실시예에서, 리소그래피 시스템(10)은 EUV 리소그래피 시스템이고, 마스크(18)는 반사 마스크이다. 마스크(18)의 하나의 예시적인 구조는 예시를 위해 제공된 것이다. 마스크(18)는 저 열팽창 재료(low thermal expansion material: LTEM) 또는 용융 석영(fused quartz)과 같은 적절한 재료를 갖는 기판을 포함한다. 여러 예에서, LTEM은 TiO2 도핑된 SiO2, 또는 저 열팽창을 갖는 다른 적절한 재료를 포함한다. 마스크(18)는 기판 상에 증착된 반사 ML을 포함한다. ML은 복수의 필름 쌍(film pair), 예를 들어, 몰리브덴-실리콘(Mo/Si) 필름 쌍(예를 들어, 각 필름 쌍에서 실리콘층의 위 또는 아래에 몰리브덴층)을 포함한다. 대안적으로, ML은 몰리브덴-베릴륨(Mo/Be) 필름 쌍, 또는 EUV 광을 매우 반사하도록 구성가능한 다른 적절한 재료를 포함할 수 있다. 마스크(18)는 보호를 위해 ML에 배치된 캡핑층(capping layer), 예를 들어, 루테늄(Ru)을 더 포함할 수 있다. 마스크(18)는 ML 위에 증착된 흡수층, 예를 들어, 탄탈륨 붕소 질화물(tantalum boron nitride)(TaBN) 층을 더 포함한다. 흡수층은 집적 회로(IC)의 층을 형성하도록 패터닝된다. 대안적으로, 다른 반사층은 ML 위에 증착될 수 있고, 집적 회로의 층을 형성하여 EUV 위상 이동 마스크(phase shift mask)를 형성하도록 패터닝된다.
리소그래피 시스템(10)은 마스크(18)의 패턴을, 리소그래피 시스템(10)의 기판 스테이지(28)에 고정된 반도체 기판(26)으로 이미징하는 투영 광학소자 모듈(projection optics module) 또는 투영 광학 박스(projection optics box: POB)(20)를 더 포함한다. POB(20)는 여러 실시예에서 굴절 광학소자(예를 들어, UV 리소그래피 시스템용) 또는 대안적으로 반사 광학소자(예를 들어, EUV 리소그래피 시스템용)를 구비한다. 마스크에 형성된 패턴의 이미지를 운반하는, 마스크(18)로부터 조사되는 광은 POB(20)에 의해 수집된다. 조명기(14) 및 POB(20)는 집합적으로 리소그래피 시스템(10)의 광학 모듈이라고 언급된다.
리소그래피 시스템(10)은 광이 투영 동공 평면(projection pupil plane)(24)에서 위상 분배되도록 마스크(18)로부터 조사되는 광의 광학 위상을 변조하는 동공 위상 변조기(22)를 더 포함한다. 광학 모듈에서, 물체(본 경우에 마스크(18))의 퓨리에 변환(Fourier Transform)에 대응하는 필드 분배를 갖는 평면이 있다. 이 평면은 투영 동공 평면이라고 언급된다. 동공 위상 변조기(22)는 투영 동공 평면(24)에서 광의 광학 위상을 변조하는 메커니즘을 제공한다. 일부 실시예에서, 동공 위상 변조기(22)는 POB(20)의 반사 미러를 튜닝하여 위상 변조를 제공하는 것에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, POB(20)의 미러는 튜닝가능하고, EUV 광을 반사하여 POB(20)를 통해 광의 위상을 변조하도록 제어된다.
일부 실시예에서, 동공 위상 변조기(22)는 투영 동공 평면에 배치된 동공 필터를 사용한다. 동공 필터는 마스크(18)로부터 오는 EUV 광의 특정 공간 주파수 성분을 필터링한다. 구체적으로, 동공 필터는 POB(20)를 통해 조사된 광의 위상 분배를 변조하는 기능을 하는 위상 동공 필터이다. 그러나, 모든 재료는 흡수 EUV 광을 흡수하므로 일부 리소그래피 시스템(예를 들어, EUV 리소그래피 시스템)에 위상 동공 필터를 사용하는 것이 제한된다. 동공 위상 변조기(22)는 차후에 더 설명된다.
리소그래피 시스템(10)은 패터닝될 타깃(26), 예를 들어, 반도체 기판을 고정시키는 기판 스테이지(28)를 더 포함한다. 본 실시예에서, 반도체 기판은 반도체 웨이퍼, 예를 들어, 실리콘 웨이퍼 또는 다른 유형의 웨이퍼이다. 타깃(26)은 본 실시예에서 복사선 빔, 예를 들어, EUV 광에 민감한 레지스트층으로 코팅된다. 전술된 것을 포함하는 여러 성분들은 함께 통합되고, 리소그래피 노출 공정을 수행하도록 동작가능하다. 리소그래피 시스템(10)은 다른 모듈을 더 포함하거나 또는 다른 모듈과 통합(또는 다른 모듈과 연결)될 수 있다.
마스크(18) 및 이 마스크를 제조하는 방법은 일부 실시예에 따라 더 설명된다. 일부 실시예에서, 마스크 제조 공정은 2개의 동작, 즉 블랭크(blank) 마스크 제조 공정 및 마스크 패터닝 공정을 포함한다. 블랭크 마스크 제조 공정 동안, 블랭크 마스크가 적절한 기판에 적절한 층(예를 들어, 다수의 반사층)을 증착함으로써 형성된다. 블랭크 마스크는 마스크 패터닝 공정 동안 집적 회로(IC) 층 설계를 가지도록 패터닝된다. 패터닝된 마스크는 이후 회로 패턴(예를 들어, IC 층 설계)을 반도체 웨이퍼 위에 전사하는데 사용된다. 이 패턴은 여러 리소그래피 공정을 통해 다수의 웨이퍼로 거듭 전사될 수 있다. 마스크 세트는 전체 IC를 구성하는데 사용된다.
마스크(18)는 여러 실시예에서 이진 강도 마스크(BIM) 및 위상-이동 마스크(PSM)와 같은 적절한 구조를 포함한다. 예시적인 BIM은, 타깃으로 전사될 IC 패턴을 형성하도록 패터닝된, 흡수 구역(불투명한 구역이라고도 언급된다) 및 반사 구역을 포함한다. 불투명한 구역에서는 흡수재가 존재하여 입사 광이 이 흡수재에 의해 거의 완전히 흡수된다. 반사 구역에서는 흡수재가 제거되어 있어 입사 광이 다층(ML)에 의해 반사된다. PSM은 감쇠된 PSM(AttPSM) 또는 교번 PSM(AltPSM)일 수 있다. 예시적인 PSM은 IC 패턴에 따라 패터닝된 제1 반사층(예를 들어, 반사 ML) 및 제2 반사층을 포함한다. 일부 예에서, AttPSM은 흡수재로부터 2% 내지 15%의 반사율을 통상 구비하는 반면, AltPSM은 흡수재로부터 50%를 초과하는 반사율을 통상 구비한다.
마스크(18)의 일례가 도 2에 도시된다. 마스크(18)는 EUV 마스크이고, LTEM으로 만들어진 기판(30)을 포함한다. LTEM 재료는 TiO2 도핑된 SiO2, 및/또는 이 기술 분야에 알려진 다른 저 열팽창 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 전도성 층(32)은 정전 척 고정을 위해 LTEM 기판(30)의 후면에 아래에 추가적으로 배치된다. 일 예에서, 전도성 층(32)은 크롬 질화물(chromium nitride)(CrN)을 포함하지만, 다른 적절한 조성물이 가능하다. EUV 마스크(18)는 LTEM 기판(30) 위에 배치된 반사성 다층(ML)(34)을 포함한다. ML(34)은 선택된 복사선 유형/파장에 높은 반사율을 제공하도록 선택될 수 있다. ML(34)은 복수의 필름 쌍, 예를 들어, Mo/Si 필름 쌍(예를 들어, 각 필름 쌍에서 실리콘층 위 또는 아래에 몰리브덴층)을 포함한다. 대안적으로, ML(34)은 Mo/Be 필름 쌍, 또는 EUV 파장에서 매우 반사성인 굴절률 차이를 갖는 임의의 재료를 포함할 수 있다. ML(34)의 각 층의 두께는 EUV 파장 및 입사각에 의존한다. 구체적으로, ML(34)의 두께(및 필름 쌍의 두께)는 각 계면에서 회절된 EUV 광이 최대 보강 간섭을 달성하고, EUV 광이 ML(34)에 최소로 흡수되도록 조절된다.
EUV 마스크(18)는 ML의 산화를 방지하기 위해 ML(34) 위에 배치된 캡핑층(36)을 더 포함한다. 일 실시예에서, 캡핑층(36)은 약 4 am 내지 약 7 nm에 이르는 두께를 갖는 실리콘을 포함한다. EUV 마스크(18)는 흡수층의 패터닝 또는 수리 공정에서 에칭 정지층으로 작용하는, 캡핑층(36) 위에 배치된 버퍼층(38)을 더 포함할 수 있는데, 이것은 차후에 더 설명된다. 버퍼층(38)은 흡수층으로부터 상이한 에칭 특성을 구비한다. 버퍼층(38)은 여러 예에서 루테늄(Ru), RuB, RuSi와 같은 Ru 화합물, 크롬(Cr), Cr 산화물, 및 Cr 질화물을 포함한다.
EUV 마스크(18)는 버퍼층(38) 위에 형성된 흡수층(40)을 더 포함한다. 본 실시예에서, 흡수층(40)은 마스크로 조사되는 EUV 복사선을 흡수한다. 여러 예에서, 흡수층(40)은 크롬, 크롬 산화물, 크롬 질화물, 티타늄, 티타늄 산화물, 티타늄 질화물, 탄탈륨, 탄탈륨 산화물, 탄탈륨 질화물, 탄탈륨 옥시질화물, 탄탈륨 붕소 질화물, 탄탈륨 붕소 산화물, 탄탈륨 붕소 옥시질화물, 알루미늄, 알루미늄-구리, 알루미늄 산화물, 은(silver), 은 산화물, 팔라듐, 루테늄, 몰리브덴, 다른 적절한 재료 또는 이들의 일부 혼합물을 포함할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 층(40)은 위상 이동 마스크를 형성하도록 패터닝된 제2 반사층이다. 개선된 실시예에서, 층(40)으로부터 반사된 EUV 광 및 반사 ML(34)로부터 반사된 EUV 광은 상이한 광 위상, 예를 들어, 약 180도 위상 차이(반대 위상)를 구비한다. 여러 실시예에서, 제2 반사층은 반사성 ML(34)의 것과 유사한 재료 스택, 또는 대안적으로 상이한 재료 스택, 예를 들어, 단일 필름 및 다수의 비-주기적인 필름을 구비한다.
마스크(18)는 도 2에 도시된 예시적인 결함(42)을 포함할 수 있다. 이 결함(42)은 LTEM 기판(30)의 표면 위에 (ML(34) 아래에) 있거나 또는 ML(34) 내에 매립된 범프(돌출부) 또는 피트(함몰부)일 수 있다. 이 결함(42)은 LTEM 기판(30), ML(34) 또는 임의의 다른 처리를 제조하는 동안 생성될 수 있다. 예를 들어, 결함(42)은 범프이고, 복사선 소스(12)로부터 EUV 광의 파장의 약 1/4의 높이를 구비한다. 본 예에서, 결함(42)은 그 위에 있을 모든 후속 층을 국부적으로 변형시킨다.
흡수층(40)은 설계 레이아웃에 따라 IC 패턴을 형성하도록 패터닝된다. 본 실시예에서, EUV 마스크(18)에 형성된 IC 패턴은 1차원(1D) 패턴이다. 1D 패턴을 더 잘 이해하기 위해, 마스크(18)는 일부 실시예에 따라 도 3에 평면도로 더 도시된다. 마스크(18)는 IC 설계 레이아웃에 따라 형성된 복수의 피처(다각형)(58)를 구비하는 IC 패턴을 포함한다. 일부 실시예에서, 층(40)이 IC 설계 레이아웃에 따라 패터닝된 후 다각형(58)이 층(40)에 형성된다. 대안적인 실시예에서, 층(40)이 패터닝된 후 다각형(58)이 층(40)의 개구 내에 형성된다. 도 3에 도시된 IC 패턴은 1D 패턴이다. 1D 패턴은 동일한 방향을 따라 실질적으로 배향된 복수의 피처를 갖는 패턴을 말한다. 구체적으로, 도 3에서 1D 패턴의 각 피처(다각형)(58)는 제1 방향(Y 방향)으로 제1 크기 "L" 및 이 제1 방향과 수직인 제2 방향(X 방향)으로 제2 크기 "W"에 이른다. 제1 크기(L)는 제2 크기(W)를 상당히 초과한다. 다시 말해, 1D 패턴에서 피처는 동일한 방향으로 배향된 길다란 피처이다. 예시를 위한 여러 예에서, 피처(58)는 핀 활성 구역(fin active region), 게이트 스택 또는 금속 라인을 형성한다.
도 2를 다시 참조하면, EUV 마스크(18)는 제1 구역(46) 및 제2 구역(48)을 포함한다. 흡수층(40)은 제2 구역(48)(반사 구역이라고도 언급된다)에서는 제거되는 반면, 제1 구역(46)(흡수 구역이라고도 언급된다)에는 남아있다. 전술된 바와 같이, 피처(58)는 일부 실시예에서 제1 구역(46)에 형성될 수 있고, 또는 대안적으로 다른 실시예에서 제2 구역(48)에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 반사 구역(48)들 중 적어도 하나는 위상-결함 구역(50)을 포함한다. 위상-결함 구역(50)은 ML(34) 아래에 있거나 또는 이 내에 매립된 결함(42)의 존재로 인한 것이다. 위상-결함 구역(50)은 위상-결함 구역(50)이 위치된 반사 구역(48)으로부터 회절된 광의 진폭에 작은 영향을 미칠 수 있다. 그러나, 이 위상-결함 구역은 광의 위상에 큰 영향을 미칠 수 있다. 사실, 상대적으로 작은 위상 에러, 예를 들어, 20°는 리소그래픽 공정 윈도우에 두드러진 영향을 미치거나 또는 심지어 패터닝 신뢰 문제를 야기할 수 있다. 그리하여, 결함 없는 LTEM 기판(30) 및 결함 없는 ML(34)이 요구된다. 그러나, 이것은 마스크 제조에 제약을 주고, 마스크 제조를 보다 값비싸게 할 수 있다. 도시된 개시 내용은 위상 결함의 영향을 감소시키는 접근법을 제공한다.
도 4는 일부 실시예에 따라 본 개시의 양태들에 따라 구성된 집적 회로 제조에서 리소그래피 공정을 수행하는 방법(60)의 흐름도이다. 방법(60)은 도 1 내지 도 4 및 다른 도면을 참조하여 설명된다.
도 4를 참조하면, 방법(60)은 마스크(18)를 리소그래피 시스템(10)에 로딩(load)하는 동작(62)을 포함한다. 본 실시예에서, 마스크(18)는 도 3에 도시된 바와 같이 동일한 방향을 따라 배향된 복수의 피처(58)를 갖는 1D 패턴을 포함한다. 동작(62)은 마스크(18)가 마스크 스테이지(16)에 고정된 후 배향 및 정렬과 같은 다른 단계를 더 포함할 수 있다. 따라서 1D IC 패턴이 마스크 스테이지(16)에 고정될 때 적절히 배향된다. 본 실시예에서, 마스크(18)가 마스크 스테이지(16)에 고정될 때 1D IC 패턴이 X-Y 평면에 있다고 가정하면, 1D IC 패턴에서 길다란 피처(58)들이 Y 방향으로 배향된다.
도 4를 참조하면, 방법(60)은 리소그래피 시스템(10)의 기판 스테이지(28)에 타깃을 로딩하는 동작(64)을 더 포함한다. 본 실시예에서, 타깃은 반도체 기판, 예를 들어, 웨이퍼(26)이다. 웨이퍼(26)는 동작(64) 이전에 EUV 광에 민감한 레지스트층으로 코팅된다. 일부 실시예에서, 레지스트층은 스핀온 코팅(spin-on coating)으로 웨이퍼(26) 상에 형성되고, 적절한 베이킹 공정(baking process), 예를 들어, 소프트 베이킹(soft baking)에 의해 더 베이킹될 수 있다. 레지스트층은 여러 실시예에서 포지티브-톤(positive-tone) 또는 네거티브-톤(negative-tone)이다.
조명기(14)는 임의의 적절한 모드로 설정될 수 있다. 일부 실시예에서, 조명기(14)는 고간섭 조명 모드로 설정된다. 고간섭 조명 모드는 여러 예에 따라 구성된 특정 패턴, 예를 들어, 쌍극자, 퀘이사(quasar) 또는 디스크를 갖는 애퍼처(aperture)와 같은 메커니즘에 의해 달성될 수 있다. 애퍼처는 고간섭 조명 모드를 달성하도록 조명기 스테이지에 구성된다. 그러나, 애퍼처는 EUV 복사선 손실을 야기할 수 있고 이 효과는 다른 메커니즘에 의해 달성될 수 있다. 본 실시예에서, 조명기(14)는 여러 스위칭가능한 미러 또는 이 미러로부터 EUV 광의 반사를 튜닝하는 다른 적절한 메커니즘을 갖는 미러를 포함한다. 본 실시예의 개선에서, 고간섭 조명 모드는 조명 스테이지에 스위칭가능한 미러를 구성함으로써 달성된다. 일부 실시예에서, 고간섭성 조명은 온-축 조명(예를 들어, 디스크 또는 환형 조명 패턴) 또는 대안적으로 오프축 조명(예를 들어, 쌍극자 또는 사극자(quadrupole) 조명 패턴)이다.
도 5는 오프축 조명을 달성하도록 설계된 조명 패턴(104)의 일 실시예를 도시한다. 조명 패턴(104)은 반사 구역(106) 및 블록킹 구역(blocking region)(108)을 포함한다. 조명 패턴(104)은 개구수(numerical aperture)인 NA에 대해 평가된 반사된 부분(106)의 반경인 파라미터(σc)에 의해 더 형성된다. 파라미터(σc)는 고간섭성을 구비할 만큼 충분히 작고 특정 강도를 구비할 만큼 충분히 크도록 설계된다. 일부 실시예에서, 파라미터(σc)는 약 0.3 미만이도록 선택되는데, 이는 σc/NA가 약 0.3 미만인 것을 의미한다.
일부 실시예에서, 조명 패턴은 이미지 개선을 위해 마스크(18)에 형성된 1D 패턴에 기초하여 결정된다. 예를 들어, 도 3에 도시된 1D 패턴은 Y 방향으로 배향된 길다란 피처를 포함하고, 쌍극자 반사 구역을 구비하는 쌍극자 조명 패턴과 같은 대응하는 조명 패턴은 X 방향으로 걸쳐 있다. 개선된 실시예에서, 파라미터(σc)는 1D 패턴의 피치(pitch)에 따라 결정된다.
도 4를 다시 참조하면, 방법(60)은 마스크(18)로부터 회절된 광을 위상 변조하도록 리소그래피 시스템(10)을 구성하는 동작(68)을 포함한다. 일부 실시예에서, 이 위상 변조는 동공 위상 변조기(22)에 의해 사용된다. 전술된 바와 같이, 동공 위상 변조기(22)는 마스크(18)로부터 조사되는 광의 광학 위상을 변조하여 광이 투영 동공 평면(24)에서 적절히 위상 분배되도록 한다. 동공 위상 변조기(22)는 투영 동공 평면(24)에서 광의 광학 위상을 변조하는 메커니즘을 제공한다. 일부 실시예에서, 동공 위상 변조기(22)는 POB(20)의 반사 미러를 튜닝(예를 들어, 재구성)하여 위상을 변조하는 메커니즘을 포함한다. 예를 들어, POB(20)의 미러는 튜닝가능하고, EUV 광을 반사하여 POB(20)를 통해 광의 위상을 변조시키도록 제어된다. 개선된 실시예에서, 동공 위상 변조기(22)는 제어 회로, 제어 기계 성분, 소프트웨어, 하드웨어 및 POB(20)의 반사 미러를 제어하여 원하는 위상 변조를 수행하도록 동작가능하도록 함께 통합된 다른 피처를 포함한다.
동공 위상 변조기(22)는 광의 광학 위상을 변조하여, 투영 동공 평면(24)에서 광의 위상 분배를 제공하되, 리소그래피 노출 공정 동안 마스크 결함이 프린트되지 않게 하면서, 마스크(18)에 형성된 IC 패턴은 충분한 콘트라스트와 해상도로 프린트될 수 있게 유지하도록 설계되고 동작가능하다. 마스크 결함이 프린트되지 않는다는 것은 리소그래피 노출 공정 동안 마스크 결함이 웨이퍼(또는 웨이퍼 상에 코팅된 레지스트층)에 적절히 이미징되지 않아서, 노출된 레지스트층이 현상되어 패터닝된 레지스트층을 형성할 때, 마스크 결함과 연관된 피처가 대응하는 패터닝된 레지스트층에 형성되지 않는다는 것을 의미한다.
구체적으로, 투영 동공 평면에서 이렇게 달성된 위상 분배는 마스크 결함이 디포커싱(defocusing)되어, 프린트되지 않도록 설계된다. 도 6은 일부 실시예에 따라 구성된 투영 동공 평면에 투영된 위상 분배(112)를 도시한다. 위상 분배(112)는 리소그래피 노출 공정 동안 동공 위상 변조기(22)에 의해 투영 동공 평면에 생성된다. 위상 분배(112)는 마스크(18)의 이미지를 변조하여 마스크(18)의 1D IC 패턴이 타깃(26)으로 이미징되게 하지만 동공 위상 변조기(22)의 디포커싱 효과로 인해 2차원(2D)의 피처의 품질이 저하되게 된다. 이것은, 마스크 결함이 통상 랜덤하게 형성되고 배향된 2차원 형상이므로, 결함(예를 들어, 도 2에서 위상 결함(42))이 프린트되지 않는 가능성을 야기한다. 통계학적으로, 마스크 결함은 랜덤하게 형성될 때 가장 2차원인 것 같다. 심지어 마스크 결함은 1차원이지만 랜덤하게 배향된다. 랜덤하게 배향된 1D 결함은 마스크(18)에서 1D IC 패턴과 동일한 방향(도 3에서 Y 방향)으로 덜 배향되고 X 성분과 Y 성분을 가지는 방향으로 가장 배향될 것 같다. 따라서, 1D 결함은 X 성분으로 인해 또한 디포커싱된다.
여러 실시예에서, 위상 분배(112)는 설계된 위상 이동 분배를 통해 물리적인 동공 필터에 의해 직접 달성되거나 또는 대안적으로 다른 적절한 메커니즘으로 달성될 수 있다. 본 실시예에서, POB(20)는 여러 튜닝가능한 미러 또는 이 미러로부터 EUV 광의 광학 위상을 튜닝하는 다른 적절한 메커니즘을 갖는 미러를 포함한다. 본 실시예의 개선에서, 위상 분배(112)는 POB(20) 내 튜닝가능한 미러를 제어하여 EUV 광을 투영 동공 평면에 걸쳐 적절한 위상 이동을 통해 투영 동공 평면으로 조사함으로써 달성된다.
위상 분배(112)는 마스크(18)의 각 IC 패턴(또는 간단히 마스크 패턴으로 언급된다)에 의해 결정된다. 본 실시예에서, IC 패턴은 도 3에 도시된 바와 같이 1D 패턴이다. 개선된 실시예에서, 마스크(18)가 로딩되고 마스크 스테이지(16)에 고정될 때 마스크(18)의 1D IC 패턴(도 3에 도시된 것)은 Y 방향으로 배향된 길다란 IC 피처를 포함하고, 대응하는 위상 분배(112)는 Y 방향을 따라 위상 변동을 가지고 있고, X 방향으로는 변함이 없이(또는 실질적으로 변함이 없이) 유지된다. 다시 말해, 위상 함수는, 본 실시예에서 1D IC 패턴의 길다란 피처의 배향과 평행하거나 또는 Y 방향을 따라 구배를 가지고 있다.
도 6을 더 참조하여, 일례로서 투영 동공 평면(24)에서 점 위치(x,y)(114)를 취하면, 위치(x, y)에서 광학 위상(φ)은 실질적으로 좌표 파라미터 y의 함수이거나 또는 φ(y) 형식으로 나타내어진다. 위상 함수 φ(y)는 투영 동공 평면(24)에서 위상 분배(112)를 형성한다. 동공 위상 변조기(22)에 의해 적절히 구성된 위상 함수 φ(y)는 충분한 해상도 및 콘트라스트로 리소그래피 노출하는 공정 동안 1D IC 패턴을 적절히 이미징(프린트)하면서 마스크 결함(들)을 효과적으로 디포커싱할 수 있다(마스크 결함이 프린트될 수 없게 한다). 일부 실시예에서, 광학 위상 φ(y)은 Y 방향을 따라 점진적으로 변한다. 본 실시예에서, 좌표 파라미터 y는 투영 동공 평면의 중심으로부터 측정된다. 위상 함수 φ(y)는 (도 7에 도시된 바와 같이) 선형이거나 또는 대안적으로 비선형일 수 있다. 위상 함수 φ(y)는 1D IC 패턴의 이미징 효과를 저하함이 없이 결함이 디포커싱되어 프린트되지 않도록 튜닝된다. 위상 함수는 IC 패턴을 저하함이 없이 결함을 효과적으로 디포커싱할 수 있도록 시뮬레이션 또는 실험에 의해 마스크(18)의 IC 패턴에 따라 결정될 수 있다.
본 실시예에서, 위상 함수(φ)는 φ = a1Z4 + a2Z5 수식으로 형성된다. Z4 및 Z5는 제르니케 다항식(Zernike polynomial)에서 2개의 항으로, 구체적으로, 각각 제4항과 제5항이다. 구체적으로 제4항인 Z4은 (2ρ2-1)으로 형성되고 제5항인 Z5은 ρ2cos(2θ)으로 형성되고, 여기서 ρ는 0 내지 1의 범위에 이르는 반경 좌표이고, θ는 0 내지 2π에 이르는 방위각 성분이다. 나아가, 계수 a1 및 a2는 마스크에 있는 결함이 프린트될 가능성을 감소시키는데 최적화된 효과를 위한 튜닝가능한 상수이다. 따라서 위상 함수는 Z4 및 Z5 항으로 지배된다. Z4는 모든 방향으로 전체적으로 디포커싱을 야기한다. 이 수차(aberration)는 IC 패턴의 이미지 품질의 저하 없이 웨이퍼가 노출될 때 최상의 포커스(focus) 위치를 변화시킴으로써 변경될 수 있다. Z5는 x 및 y 방향의 최상의 포커스를 별개로 야기하는 비점수차(astigmatism) 항이다. 예를 들어, x-방향의 최상의 포커스는 +30 nm만큼 이동하는 것인 반면, y-방향의 최상의 포커스는 -30nm만큼 이동하는 것이다. 일반적으로 φ는 x 및 y의 함수이다. 위상 함수(φ)를 함수 Z4 및 Z5로 구속하는 것에 의해, 위상 함수(φ)는 실질적으로 y의 함수이다. a2를 조절하는 것에 의해, 위상 함수(φ)는 IC 패턴을 저하시킴이 없이 결함을 효과적으로 디포커싱하도록 튜닝될 수 있다.
일 예에서, 위상 함수(φ)는 위상 함수 φ= Z4 - 2Z5로 튜닝되고 형성된다. 따라서 형성된 위상 함수 Z4 - 2Z5는 일정한 레벨에서 x-방향의 최상의 포커스를 유지할 수 있고, y-방향의 최상의 포커스로부터 멀어지게 이동할 수 있다. 위상 함수를 튜닝할 때는 Z5 항을 변화시키는 것이 필요하지만 Z4 항은 선택적인데 그 이유는 Z4 함수는 전체 포커스 위치를 조절하는 것이기 때문이다. 위상 분배가 Z4와 Z5의 중첩이라면, x-방향 또는 y-방향으로 피치에 종속하지 않는 디포커싱이 있을 수 있다.
도 8은 일부 실시예에 따라 구성된 투영 동공 평면(24)에서 위상 분배(112)를 도시한다. 위상 분배(112)는 위상 함수(φ)= Z4 - 2Z5에 의해 형성된다. 도 8에서, 그레이 스케일은 광학 위상(φ)를 나타낸다. 수평 축은 X 방향이고 수직 축은 Y 방향이다. 좌표 원점(0, 0)은 위상 동공 필터의 중심이다. 위상 분배(φ)에 형성된 위상 패턴은, 특히, 각각 X 방향과 Y 방향으로 -1 내지 +1 범위의 개구수의 에지로 연장한다. 여기서, X 및 Y는 개구수(NA)에 대한 스케일로 표시된다. 도 8에서 광학 위상 패턴은 Y 방향을 따라 위상 변동을 가지고 있고 X 방향을 따라 실질적으로 위상 이동이 없는 투영 동공 평면에서의 위상 분배를 기술한다. 따라서, 동공 위상 변조기에 의한 위상 분배(112)는 X 방향으로 연장된 피처에는 디포커싱을 야기하지만 Y 방향으로 연장된 피처에는 디포커싱을 야기하지 않는다. Y 방향으로 배향된 1D IC 패턴은 저하(또는 허용 저하)없이 유지되지만 결함은 대응하는 리소그래피 노출 공정 동안 디포커싱되어 프린트되지 않을 수 있다.
전술된 바와 같이, 위상 함수(φ)는 IC 패턴을 저하시킴이 없이 마스크 결함을 효과적으로 디포커싱하기 위하여 시뮬레이션 및/또는 실험에 의해 IC 패턴에 따라 결정될 수 있다. 특히, 투영 동공 평면에서 위상 함수(φ)는 마스크 상의 1D IC 패턴의 길다란 피처의 배향과 평행한 구배를 가지고 있어서, 마스크 결함을 효과적으로 디포커싱한다. 일부 실시예에서, 디포커싱(포커스의 깊이의 오프셋 거리)은 위상 함수(φ)를 튜닝하고 최적화하여 IC 패턴의 이미징 품질을 유지하면서 결함이 프린트될 가능성을 감소시키는데 인덱스(index)로 사용된다.
도 4를 다시 참조하면, 방법(60)은 동공 위상 변조기(22)를 갖는 리소그래피 시스템(10)에서 타깃(26)에 리소그래피 노출 공정을 수행하는 동작(70)으로 진행한다. 동작(68)에서 마스크(18)로부터 조사되는 광의 위상 변조는 리소그래피 노출 공정 동안 유지된다. 리소그래피 노출 공정 동안, 마스크(18)로부터 회절된 EUV 광은 광학 위상 분배를 통해 동공 위상 변조기(22)에 의해 투영 동공 평면(24)에서 변조되어 마스크의 결함을 디포커싱하고; 타깃(26)으로 조사되어 타깃(26)의 레지스트층 상의 IC 패턴의 잠재 이미지를 형성하면서 마스크(18)의 결함을 잠재 이미지로부터 실질적으로 제거한다.
일부 실시예에서, 마스크(18)로 조사되기 전에 EUV 광은, 리소그래피 노출 공정 동안 적절한 조명 모드(예를 들어, 전술된 온-축 조명 또는 오프축 조명 모드)에서 EUV 에너지 분배를 통해 조명기(14)에 의해 조명 동공 평면에서 또한 변조된다.
따라서, 구현된 리소그래피 노출 공정은 IC 패턴을 적절히 이미징하고 마스크 결함(들)을 디포커싱하여 이 결함이 프린트되지 않도록 할 수 있다. 동작(68) 및 동작(70)은 아래 일례에서 더 설명된다.
도 9는 일부 실시예에 따라 구성된 마스크(18)의 평면도를 도시한다. 마스크(18)는 Y 방향을 따라 평행하게 배향된 복수의 다각형(58)을 구비하는 1D IC 패턴을 포함한다. 마스크(18)는 예시적인 마스크 결함(116)을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 마스크 결함(116)은 위상 결함으로 결함(42)과 유사하다. 일 실시예에서, 다각형(58)은 흡수성이고, 나머지 부분은 EUV 광에 반사성이다. 대안적인 실시예에서, 다각형(58)은 반사성이고, 나머지 부분은 흡수성이다.
도 10a는 동공 위상 변조기(22)를 사용함이 없이 (또는 디포커싱 없이) 리소그래피 노출 공정에 의해 타깃(26) 상의 마스크(18)의 잠재 이미지(120)를 도시한다. 잠재 이미지(120)는 동작(70)에서 대응하는 리소그래피 공정에 의해 레지스트층 상에 형성된다. 레지스트층 상의 잠재 이미지(120)는 레지스트의 노출 선량 임계값(exposure dose threshold)을 초과하는 노출 선량으로 레지스트층이 노출되어 화학적으로 변화된 부분에 대응하며, 이로 패터닝된 레지스트층은 현상 공정에 의해 잠재 이미지(120)에 대응되게 된다. 일 실시예에서 잠재 이미지(120)가 반사 부분에 대응하고 레지스트층이 포지티브 톤(positive tone)일 때, 잠재 이미지(120)에 대응하는 레지스트층 부분은 제거되는 반면, 다른 레지스트 부분은 유지된다. 다른 실시예에서 잠재 이미지(120)가 흡수 부분에 대응하고 레지스트층이 네거티브 톤(negative tone)인 경우, 잠재 이미지(120)에 대응하는 레지스트층 부분은 제거되는 반면, 나머지 부분은 유지된다. 잠재 이미지(120)가 반사 부분에 대응하고 레지스트층이 포지티브 톤인 또 다른 실시예에서, 잠재 이미지(120)에 대응하는 레지스트층 부분은 유지되는 반면, 레지스트 부분은 제거된다. 잠재 이미지(120)는 마스크 결함(119)으로부터 전사된 결함(122)을 더 포함하여, 최종 패턴에 단락 또는 개방 문제를 야기한다. 도 10a 및 그 이후 도면에서, 투영 동공 평면에서 Y 방향을 따라 위상 변경에 의해 디포커싱이 일어나는데 이에 대응하는 디포커싱은 이들 도면에서 Y-디포커싱이라고 언급된다.
도 10b 내지 도 10k는 20 nm(도 10b) 내지 200 nm(도 10k) 범위에 이르는 여러 디포커싱 값을 달성하도록 설계된 동공 위상 변조기(22)를 사용하는 리소그래피 노출 공정에 의하여 도 9의 마스크(18)의 여러 잠재 이미지를 도시한다. 일부 실시예에서, 동공 위상 변조기(22)에 의해 생성된 위상 분배(112)는 위상 함수 φ = a1Z4 + a2Z5로 형성된다. 이들 도면은, 디포커싱이 약 100 nm 내지 약 200 nm 범위에 있을 때 결함(122)이 잠재 이미지로부터 제거되는 것을 도시한다. 대응하는 위상 함수(φ)는 IC 패턴이 레지스트층에 적절히 형성될 수 있으면서도 잠재 이미지로부터 마스크 결함을 제거할 수 있을 만큼 디포커싱이 충분히 크도록 적절히 튜닝된다.
도 4를 다시 참조하면, 방법(60)은 타깃(26) 상에 코팅된 노출된 레지스트층을 현상하여, 마스크(18) 상에 형성된 IC 패턴에 대응하는 하나 이상의 개구를 갖는 패터닝된 레지스트층을 형성하는 동작(72)을 포함할 수 있다. 방법(60)은 리소그래피 노출 공정 및 현상 공정 사이에 후 노출 베이킹(post exposure baking: PEB) 공정을 더 포함할 수 있다.
다른 예가 방법(60)에 있는 여러 동작을 더 설명하기 위해 제공된다. 도 11은 일부 실시예에 따라 구성된 복수의 패턴을 도시한다. 도 11은 15쌍의 이미지를 포함하고, 각 쌍은 리소그래피 노출 공정에 의한 마스크(18)의 잠재 이미지(좌측) 및 현상 공정에 의한 패터닝된 레지스트(우측)를 포함한다. 이미지의 좌측에는, 리소그래피 노출 공정에 사용된 동공 위상 변조기(22)에 의한 대응하는 Y-디포커싱은 각각 제1 행에서 이미지의 5개의 쌍에 대해 0 nm, 제2 행에서 이미지의 5개의 쌍에 대해 100 nm, 및 제3 행에서 이미지의 5개의 쌍에 대해 200 nm이다. 상부에는, 리소그래피 시스템(10)의 광학 모듈의 포커스를 이동시켜 야기된 디포커싱의 수치이다. 이들 디포커싱은 X 방향 및 Y 방향과 동일하다. 특히, 이들 디포커싱은 각각 제1 열(column)에 있는 쌍에 대해 -100 nm, 제2 열에 있는 쌍에 대해 -50 nm, 제3 열에 있는 쌍에 대해 0 nm, 제4 열에 있는 쌍에 대해 50 nm, 및 제5 열에 있는 쌍에 대해 100 nm이다. 박스(126) 내 3개의 쌍은 결함이 프린트되지 않거나 또는 제거된 레지스트 패턴을 가지고 있다. 나아가 이것은 동공 위상 변조기(22)를 사용하는 리소그래피 노출 공정이 마스크 결함을 제거할 수 있어 큰 공정 윈도우를 가질 수 있는 것을 보여준다. 이 특정 예에서, 심지어 리소그래피 시스템의 포커스가 약 -50 nm 내지 약 +50nm로 오프되더라도, 동공 위상 변조기(22)를 사용하는 리소그래피 노출 공정은 마스크 결함을 제거할 수 있어 IC 패턴의 우수한 이미지 품질을 제공할 수 있다.
도 4에 있는 방법(60)을 다시 참조하면, 추가적인 단계가 방법(60) 이전, 동안 및 이후에 구현될 수 있고, 설명된 단계들 중 일부가 방법(60)의 추가적인 실시예에서 대체되거나 제거되거나 이동될 수 있다.
동작(72)에서 현상 공정 후에, 방법(60)은 패터닝된 레지스트층을 통해 타깃(26)에 제조 공정을 수행하는 동작(74)을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 반도체 웨이퍼 또는 타깃의 재료층은 패터닝된 레지스트층의 개구를 통해 에칭되어, IC 패턴을 기판 또는 하부 재료층로 전사한다. 일 예에서, 반도체 웨이퍼는 에칭되어 복수의 핀-같은 활성 구역을 형성한다. 다른 예에서, 하부 재료층은 반도체 기판 상에 배치된 층간 유전체(interlayer dielectric: ILD) 층이다. 에칭 공정은 ILD 층에 복수의 트렌치를 형성하고, 금속 증착 및 화학적 기계적인 연마(chemical mechanical polishing: CMP)를 포함하는 공정과 같은 공정에 의해 트렌치에 금속 라인이 후속적으로 형성된다. 또 다른 예에서, 하부 재료층은 게이트 전극 재료층을 포함한다. 에칭 공정은 복수의 게이트를 형성할 수 있다.
방법(60), 리소그래피 시스템(10) 및 마스크(18)의 여러 실시예들이 본 개시의 여러 측면에 따라 설명된다. 다른 대안적인 및 변형들이 본 개시의 사상을 벗어남이 없이 존재할 수 있다.
도 3에 도시된 마스크(18) 상에 형성된 IC 패턴은 1D 패턴이다. 그러나, IC 패턴은 전체 1D IC 패턴으로 제한되지 않는다. 예를 들어, IC 패턴은 실질적으로 1차원이고 IC 패턴에서 대부분의 다각형은 동일한 방향으로 배향되지만 일부 중요하지 않은 피처(예를 들어, 더미 피처)는 상이한 방향으로 배향되거나 및/또는 2D 피처일 수 있다. 다른 예에서, IC 패턴에서 대부분의 다각형은 동일한 방향에서 배향되지만 일부 다각형은 이 방향을 약간 벗어난 방향(들)으로 배향될 수 있다.
일부 실시예에서, 마스크(18)는 다수의 구역에 배치된 복수의 다각형을 구비하는 IC 패턴을 포함한다. 동일한 구역에서 다각형의 서브셋(subset)이 구역 방향이라고 언급되는 동일한 방향을 따라 배향된다. 그러나, 구역 방향은 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 구역에서 다각형의 제1 서브셋은 제1 방향을 따라 배향되는 반면, 제2 구역에서 다각형의 제2 서브셋은 제1 방향과는 상이한 제2 방향을 따라 배향된다. 하나의 특정 예에서, 다각형의 제1 서브셋은 X 방향을 따라 배향되고 다각형의 제2 서브셋은 Y 방향을 따라 배향된다.
이러한 IC 패턴을 갖는 마스크는 방법(60)에서 사용될 수 있고 동공 위상 변조기를 통해 유사한 장점을 여전히 달성할 수 있다. 방법(60)은 다수의 구역 방향을 갖는 마스크를 수용하도록 연장될 수 있다. 마스크는 제1 구역 및 제2 구역을 포함하는 것으로 가정한다. 이 마스크가 동작(62)에서 마스크 스테이지에 고정되면, 제1 구역에서 다각형의 제1 서브셋은 X 방향을 따라 배향되고 제2 구역에서 다각형의 제2 서브셋은 Y 방향을 따라 배향된다. 일부 실시예에서, 동작(68)과 동작(70)은 각각 여러 구역에 대해 여러 회(사이클) 반복될 수 있다. 방법(60)은 제1 구역에 제1 사이클을 포함한다. 구체적으로, 제1 사이클에서, 방법(60)은 동공 위상 변조기가 X 방향을 따라 위상 구배를 가지는 제1 위상 분배를 투영 동공 평면에서 생성하도록 리소그래피 시스템을 구성하는 단계를 포함한다. 이후 방법(60)은 제1 리소그래피 노출 공정을 수행하여 마스크의 제1 구역에 있는 다각형의 제1 서브셋을 타깃으로 이미징하는 단계로 진행한다. 이후 방법(60)은 제2 구역에 제2 사이클로 진행한다. 제2 사이클에서, 방법(60)은 동공 위상 변조기가 Y 방향을 따라 위상 구배를 가지는 제2 위상 분배를 투영 동공 평면에서 생성하도록 리소그래피 시스템을 구성하는 단계를 포함한다. 이후 방법(60)은 제2 리소그래피 노출 공정을 수행하여 마스크의 제2 구역에서 다각형의 제2 서브셋을 타깃으로 이미징하는 단계로 진행한다. 따라서, 동공 위상 변조기는 리소그래피 노출 공정 동안 이미징될 다각형의 배향에 따라 투영 동공 평면에서의 위상 분배를 동적으로 제어하여, 마스크 결함을 디포커싱하여 마스크 결함이 프린트되지 않게 한다.
일부 실시예에서, 방법(60)은 EUV 리소그래피 공정으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 리소그래피 시스템(10)의 복사선 소스(12)는 자외선(UV) 광 또는 원(deep) UV(DUV)를 생성한다. 개선된 실시예에서, 복사선 소스(12)는 436 nm(G-line) 또는 365 nm(I-line)의 파장을 구비하는 수은 램프; 248 nm의 파장을 갖는 크립톤 플루오라이드(KrF) 엑시머 레이저; 193 nm의 파장을 갖는 아르곤 플루오라이드(ArF) 엑시머 레이저; 또는 원하는 파장을 구비하는 다른 광 소스일 수 있다. 따라서, 마스크(18) 및 리소그래피 시스템(10)의 광학 성분은 투과성이다. 다른 예에서, 복사선 소스(12)는 157 nm의 파장을 갖는 플루오라이드(F2) 엑시머 레이저를 포함한다.
일부 실시예에서, 동공 위상 변조기(22)는 투영 동공 평면에서 광의 강도 및 광학 위상을 변조하여 마스크 결함이 프린트될 가능성을 효과적으로 감소시키도록 설계된다. 일부 실시예에서, 조명 패턴은 마스크(18)에 형성된 1D IC 패턴의 피치에 따라 설계된다. 일부 실시예에서, 마스크(18)에 형성된 IC 패턴은 OPC 공정에 포함된 여러 보조 다각형 및/또는 처리 고려사항에 포함된 더미 다각형을 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 레지스트 재료는 포지티브 톤 레지스트 또는 네거티브 톤 레지스트이다.
상기한 바에 기초하여, 본 개시는 동공 위상 변조기(22)를 사용하여 마스크를 노출시켜, 마스크의 결함을 디포커싱하여 결함이 프린트될 가능성을 감소시키는 리소그래피 시스템 및 방법을 제시한다. 동공 위상 변조기는 투영 동공 평면에서의 광의 광학 위상 분배를 변조하여 마스크에 형성된 1D IC 패턴이 저하 없이 타깃으로 이미징되는 동안 마스크 결함(만약 있다면)을 선택적으로 디포커싱하도록 설계된다.
여러 장점이 본 개시의 여러 실시예에 존재할 수 있다. 리소그래피 시스템 및 공정은 결함을 구비하는 마스크를 사용할 수 있다. 리소그래피 시스템 및 공정은 결함이 프린트될 가능성을 상당히 감소시킨다. 따라서, 적어도 1차원 IC 패턴을 갖는 마스크와 같은 특정 마스크로 인해 결함 마스크를 수리하는 고가의 과정이 감소되거나 제거될 수 있다. 마스크 수리, 마스크 스크랩(scrap) 및/또는 웨이퍼 수율 감소와 연관된 추가적인 비용이 실질적으로 감소된다.
따라서, 본 개시는 본 방법의 일 실시예를 제공한다. 본 방법은, 1차원 집적 회로(1D IC) 패턴을 포함하는 마스크를 리소그래피 시스템에 로딩하는 단계; 상기 리소그래피 시스템 내 동공 위상 변조기를 사용하여 상기 마스크로부터 회절된 광의 위상을 변조하는 단계; 및 상기 마스크 및 상기 동공 위상 변조기를 갖는 상기 리소그래피 시스템에서 타깃에 리소그래피 노출 공정을 수행하는 단계를 포함한다.
본 개시는 일부 실시예에 따른 방법을 더 제공한다. 본 방법은 제1 일차원 집적 회로(1D IC) 패턴을 포함하는 마스크를 리소그래피 시스템에 로딩하는 단계; 마스크 결함이 프린트될 가능성을 감소시키는 방식으로 투영 동공 평면에서 상기 마스크로부터 회절된 광의 위상 분배를 변조하도록 상기 리소그래피 시스템을 구성하는 단계; 및 제1 리소그래피 노출 공정을 수행하여 상기 구성된 리소그래피 시스템에 의해 상기 제1 1D IC 패턴을 타깃으로 이미징하는 단계를 포함한다.
본 개시는 일부 실시예에 따른 방법을 더 제공한다. 본 방법은 집적 회로(IC) 패턴을 포함하는 극 자외선(EUV) 마스크를 리소그래피 시스템에 로딩하는 단계; 상기 리소그래피 시스템의 투영 광학 박스 내 복수의 반사 미러를 제어하여 상기 EUV 마스크로부터 회절된 광의 위상 분배를 상기 IC 패턴에 따라 변조하는 단계; 및 EUV 마스크 및 상기 구성된 복수의 반사 미러를 갖는 상기 리소그래피 시스템에서 타깃에 리소그래피 노출 공정을 수행하는 단계를 포함한다.
상기 사항은 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자가 본 개시의 양태들을 더 잘 이해할 수 있게 여러 실시예의 특징을 예시한 것이다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 동일한 목적을 수행하고 및/또는 본 명세서에 도입된 실시예의 동일한 장점을 달성하는 다른 공정 및 구조를 설계하거나 변경하는 기초로 본 개시를 용이하게 사용할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면, 이와 균등한 구성이 본 개시의 사상과 범위를 벗어남이 없이 이루어질 수 있다는 것과, 본 개시의 사상과 범위를 벗어남이 없이 본 명세서에 여러 변경, 대체 및 변형이 수행될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 극 자외선 리소그래피(EUVL; extreme ultraviolet lithography) 공정을 위한 방법으로서,
    1차원 집적 회로(1D IC; one-dimensional integrated circuit) 패턴을 포함하는 마스크를 리소그래피 시스템에 로딩하는 단계;
    상기 마스크로부터 회절된 광의 위상 분배를 변조하기 위해 상기 리소그래피 시스템 내 동공 위상 변조기를 사용하여 상기 마스크의 결함을 디포커싱하는 단계; 및
    상기 마스크 및 상기 동공 위상 변조기를 갖는 상기 리소그래피 시스템에서 타깃에 리소그래피 노출 공정을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 마스크를 리소그래피 시스템에 로딩하는 단계는 상기 1D IC 패턴이 제1 방향으로 배향되는 형태로 상기 마스크를 고정하는 단계를 포함하고,
    상기 동공 위상 변조기는 상기 마스크로부터 회절된 광의 위상 분배가, Z4 - 2Z5으로 나타내어지는, 제르니케 다항식(Zernike polynomial) Z4 및 Z5의 함수이도록 구성된 것인 극 자외선 리소그래피(EUVL) 공정을 위한 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 동공 위상 변조기는 상기 리소그래피 시스템의 투영 동공 평면에서의 위상이 상기 제1 방향을 따라 변하도록 구성된 것인 극 자외선 리소그래피(EUVL) 공정을 위한 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 동공 위상 변조기는 상기 투영 동공 평면에서 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 상기 위상이 변함없이 유지되도록 구성된 것인 극 자외선 리소그래피(EUVL) 공정을 위한 방법.
  4. 삭제
  5. 청구항 2에 있어서, 상기 동공 위상 변조기는 상기 리소그래피 노출 공정 동안 마스크 결함이 상기 타깃으로 프린트될 수 없게 상기 투영 동공 평면에서 상기 광의 위상 분배를 제공하도록 설계된 것인 극 자외선 리소그래피(EUVL) 공정을 위한 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 리소그래피 시스템은 극 자외선(EUV; extreme ultraviolet) 리소그래피 시스템이고,
    상기 EUV 리소그래피 시스템은 EUV 광을 생성하는 복사선 소스, 상기 마스크를 고정하는 마스크 스테이지, 및 상기 마스크를 상기 타깃으로 이미징(imaging)하는 투영 광학 박스(POB; projection optics box)를 포함하는 것인 극 자외선 리소그래피(EUVL) 공정을 위한 방법.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 마스크는 저 열팽창 재료(LTEM; low thermal expansion material)의 기판, 상기 LTEM 기판 위에 형성된 반사성 다층, 및 상기 반사성 다층 위에 형성되고 상기 1D IC 패턴을 규정하도록 패터닝된 재료층을 포함하는 것인 극 자외선 리소그래피(EUVL) 공정을 위한 방법.
  8. 극 자외선 리소그래피(EUVL; extreme ultraviolet lithography) 공정을 위한 방법으로서,
    제1 일차원 집적 회로(1D IC) 패턴을 포함하는 마스크를 리소그래피 시스템에 로딩하는 단계;
    마스크 결함이 프린트될 가능성을 감소시키는 방식으로 투영 동공 평면에서 상기 마스크로부터 회절된 광의 위상 분배를 변조하도록 상기 리소그래피 시스템을 구성하는 단계; 및
    상기 구성된 리소그래피 시스템에 의해 상기 제1 1D IC 패턴을 타깃으로 이미징하기 위해 제1 리소그래피 노출 공정을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 마스크를 리소그래피 시스템에 로딩하는 단계는 상기 제1 1D IC 패턴이 제1 방향으로 배향되는 형태로 상기 마스크를 고정하는 단계를 포함하고,
    상기 위상 분배는, Z4 - 2Z5으로 나타내어지는, 제르니케 다항식(Zernike polynomial) Z4 및 Z5의 함수로 형성되는 것인 극 자외선 리소그래피(EUVL) 공정을 위한 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 리소그래피 시스템을 구성하는 단계는 상기 위상 분배가 상기 제1 방향을 따라 제1 구배를 가지도록 상기 리소그래피 시스템의 투영 광학 박스 내 반사 미러를 구성하는 단계를 포함하는 것인 극 자외선 리소그래피(EUVL) 공정을 위한 방법.
  10. 극 자외선 리소그래피(EUVL; extreme ultraviolet lithography) 공정을 위한 방법으로서,
    집적 회로(IC) 패턴을 포함하는 극 자외선(EUV) 마스크를 리소그래피 시스템에 로딩하는 단계;
    상기 EUV 마스크로부터 회절된 광의 위상 분배를 변조하되, 변조된 위상 분배가 상기 IC 패턴에 따라 결정되도록, 상기 리소그래피 시스템의 투영 광학 박스 내 복수의 반사 미러를 제어하여 상기 EUV 마스크의 결함을 디포커싱하는 단계; 및
    상기 EUV 마스크 및 구성된 상기 복수의 반사 미러를 갖는 상기 리소그래피 시스템에서 타깃에 리소그래피 노출 공정을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 EUV 마스크를 리소그래피 시스템에 로딩하는 단계는 상기 IC 패턴이 제1 방향으로 배향되는 형태로 상기 EUV 마스크를 고정하는 단계를 포함하고,
    상기 위상 분배는, Z4 - 2Z5으로 나타내어지는, 제르니케 다항식(Zernike polynomial) Z4 및 Z5의 함수로 형성되는 것인 극 자외선 리소그래피 공정을 위한 방법.
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