KR101791729B1 - 노출 강도를 조정함으로써 극성 불균형을 감소시키는 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

원치 않는 리소그래픽 효과를 감소시키도록 노출 강도를 조정하기 위한 방법 및 시스템이 개시된다. 일부 예시적인 실시예에서는, 포토리소그래피 방법이 마스크 및 가공물을 수용하는 단계를 포함한다. 마스크와 관련하여 조명 패턴의 배향이 결정되고, 조명 패턴의 강도 프로파일이 배향에 따라서 조정된다. 마스크는 조명 패턴 및 강도 프로파일에 따라서 복사선에 노출된다. 마스크의 노출로부터 기인하는 복사선이 가공물을 노출시키는 데 이용된다. 그러한 일부 실시예에서는, 강도 프로파일이 조명 패턴의 조명 영역에 걸쳐 변화하는 강도를 포함한다.

Description

노출 강도를 조정함으로써 극성 불균형을 감소시키는 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR REDUCING POLE IMBALANCE BY ADJUSTING EXPOSURE INTENSITY}
본 개시내용은 일반적으로 IC 디바이스 제조에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 극성 불균형을 포함하는 광학 왜곡을 감소시키기 위해 가변 조명 강도를 이용하는 리소그래피용 시스템 및 방법에 관한 것이다.
반도체 집적 회로(IC) 산업이 고속 성장해왔다. IC 발전 중에, 기능 밀도(즉, 칩 면적당 상호 연결되는 디바이스의 수)가 전반적으로 증가해 온 반면에 기하학적 구조의 사이즈(즉, 제조 프로세스를 사용하여 생성될 수 있는 최소 소자(또는 라인))가 감소해 왔다. 이 축소 프로세스(scaling down process)는 통상적으로 생산 효율성을 증가시키고 관련 비용을 절감시킴으로써 이익을 제공한다. 그러한 축소는 또한, IC에 대한 제조 및 검증 프로세스의 복잡성을 증가시켜 왔으며, 향상이 완전히 실현되도록 IC 제조 시에 개발이 더욱 요구된다.
단순히 일례로서, 리소그래피의 발전이 디바이스 사이즈를 감소시키는 데 있어서 중요해지고 있다. 일반적으로, 리소그래피는 반도체 기판과 같은 가공물 상으로의 마스크로부터의 패턴의 전사이다. 포토리소그래피에서, 패턴을 전사하는 데 사용되는 복사선은 가공물 상에 형성된 감광성 물질의 영향을 받은 영역의 변화를 초래한다. 노출 후에, 감광성 물질은 패턴을 드러내기 위해 선택적으로 제거될 수 있다. 가공물은 그 후, 가공물 상에 피처(feature)를 생성하기 위해 나머지 포토레지스트의 형상의 장점을 취하는 처리 단계를 거친다.
하나의 타입의 리소그래피에서, 극자외(EUV: extreme ultraviolet) 복사선(즉, 약 1∼100 ㎚의 파장을 갖는 복사선)이 패턴을 전사하는 데 사용된다. 그러나, EUV 복사선에 투과성인 물질이 거의 없기 때문에, EUV 복사선을 지향시키고 형상화하기 위해 복잡한 반사 광학장치의 시스템이 사용된다. 따라서, 다수의 EUV 시스템에서, 기판에 전사될 패턴을 함유하는 마스크는 또한 반사성이다. EUV 리소그래피는 다수의 시험(challenges)에 직면하였고, 그 대다수는 반사 광학장치의 배열로부터 일어난다. 예를 들면, 다수의 반사성 마스크가 완전히 평면이 아니고, 마스크 상에 형성되는 흡수재의 두께는 EUV 복사선의 파장보다 매우 더 클 수도 있다. 따라서, 입사 복사선이 반사성 마스크의 표면에 완전히 수직이 아닌 경우에는, 바람직하지 못한 새도우(shadow) 및 다른 3D 효과가 발생할 수도 있다. 이들 이유 등으로, EUV 리소그래피에서의 현저한 발전에도 불구하고, 향상된 해상도, 향상된 정렬, 및 향상된 수율을 산출하기 위한 추가의 개선 잠재력을 갖고 있다. 따라서, 기존의 리소그래픽 기술이 대체로 적절하지만, 이들 기술은 모든 점에 있어서 완전히 만족스럽지 못함이 입증되고 있다.
따라서, 본 개시내용은 극성 불균형을 감소시키는 시스템 및 방법을 제공한다.
일부 실시예에서는, 포토리소그래피의 방법이 제공된다. 이 방법은 마스크 및 가공물을 수용하는 것; 마스크에 대한 조명 패턴의 배향을 결정하는 것; 배향에 따라서 조명 패턴의 강도 프로파일을 조정하는 것; 조명 패턴 및 강도 프로파일에 따라서 복사선에 마스크를 노출시키는 것; 및 마스크의 노출에서 기인하는 복사선을 이용하여 가공물을 노출시키는 것을 포함한다. 그러한 일 실시예에서는, 강도 프로파일이 조명 패턴의 조명 영역에 걸쳐 변화하는 강도를 포함한다.
추가의 실시예에서는, 방법이 제공되며, 이 방법은 포토리소그래픽 마스크 상에 투사될 조명 패턴의 복수의 기준 위치 각각에 대한 입사 각도를 결정하는 것; 결정된 입사 각도에 기초하여 상기 조명 패턴을 위해, 이 조명 패턴에 걸쳐 변화하는 강도를 결정하는 것; 조명 패턴 및 결정된 강도에 따라서 포토리소그래픽 마스크 상에 복사선을 투사하는 것; 및 포토리소그래픽 마스크 상에 투사된 복사선으로부터 기인하는 복사선을 이용하여 가공물을 노출시키는 것을 포함한다. 예시적인 실시예에서는, 조명 패턴은 복수의 형상을 포함하고, 강도가 복수의 형상 중 적어도 하나에 걸쳐 변화한다.
또 다른 추가의 실시예에서는, 시스템이 제공되며, 이 시스템은 마스크를 유지하도록 동작 가능한 마스크 스테이지; 가공물을 유지하도록 동작 가능한 기판 스테이지; 복사선원에 의해 생성된 복사선을 조명 패턴으로 형상화하고 조명 패턴으로 형상화된 복사선을 마스크 스테이지에 제공함으로써 마스크를 노출시키도록 동작 가능한 일루미네이터; 및 가공물 상에 패턴을 형성하기 위해 마스크로부터 가공물로 복사선을 지향시키도록 동작 가능한 투사 광학계 모듈을 포함하고, 여기에서 일루미네이터는 제공된 복사선이 조명 패턴 내에서의 강도가 변화하도록 마스크를 노출시키도록 추가로 동작 가능하다.
본 개시내용은 첨부하는 도면과 함께 볼 때 아래의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 강조되는 점은, 이 산업 분야에서의 표준 관행에 따라서, 여러 피처들이 크기 변경하여 도시되지 않고 예시적인 목적으로만 사용된다는 것이다. 실제로, 여러 피처들의 치수는 논의의 명확화를 위해 임의로 확대 또는 축소될 수도 있다.
도 1은 본 개시내용의 여러 가지 양태에 따르는 리소그래피 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 개시내용의 양태에 따르는 반사성 포토마스크의 단면도이다.
도 3은 본 개시내용의 양태에 따르는 반사성 포토마스크의 일부분의 단면도이다.
도 4는 본 개시내용의 양태에 따르는 반사성 마스크에 의해 산출되는 반사 강도를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 개시내용의 양태에 따르는 극성 불균형을 감소시키는 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 개시내용의 양태에 따르는 리소그래픽 시스템의 일부분의 개략도이다.
도 7은 본 개시내용의 양태에 따르는 예시적인 조명 패턴의 도면이다.
도 8은 본 개시내용의 양태에 따르는 예시적인 조명 패턴의 노출 강도 프로파일의 도면이다.
도 9 및 도 11은 본 개시내용의 양태에 따르는 추가의 조명 패턴의 도면이다.
도 10, 도 12, 및 도 13은 본 개시내용의 양태에 따르는 각각의 조명 패턴에 대응하는 추가의 노출 강도 프로파일의 도면이다.
본 개시내용은 일반적으로 IC 디바이스 제조에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 극성 불균형을 포함하는 광학 왜곡을 감소시키기 위해 가변 조명 강도를 이용하는 리소그래피용 시스템 및 방법에 관한 것이다.
아래의 개시내용은 본 발명의 상이한 피처들을 실현하기 위한 다수의 상이한 실시예 또는 예를 제공한다. 부품 및 배열의 구체적인 예가 본 개시내용을 간략화하기 위해 아래에 기재된다. 이들은 물론 단순히 예일 뿐 제한하고자 의도되는 것은 아니다. 예를 들면, 뒤따르는 설명에서 제2 피처 위 또는 상에의 제1 피처의 형성은 제1 및 제2 피처가 직접 접촉하여 형성되는 실시예를 포함할 수도 있고, 추가의 피처들이 제1 및 제2 피처 사이에 형성될 수 있어 제1 및 제2 피처가 직접 접촉될 수 없도록 하는 실시예를 또한 포함할 수도 있다. 또한, 본 개시내용은 여러 예들에서 참조 번호 및/또는 문자를 반복할 수도 있다. 이 반복은 단순화 및 명확화를 목적으로 하는 것이고, 그것 자체가 논의되는 여러 실시예 및/또는 구성 사이의 관계를 나타내는 것은 아니다.
더욱이, "밑(beneath)", "아래(below)", "하위(lower)", "위(above)", "상위(upper)" 등과 같은 공간적으로 관련된 용어가 도면에 도시되어 있는 바와 같이 다른 요소(들) 또는 피처(들)에 대한 하나의 요소 또는 피처의 관계를 기술하는 데 있어서 설명을 용이하게 하기 위해 본 명세서에서 사용될 수도 있다. 공간적으로 관련된 용어는 도면에 도시된 방향과 관련하여 사용 시 또는 동작 시에 디바이스의 상이한 방향을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면에서의 디바이스가 뒤집히는 경우에는, 다른 요소 또는 피처 "아래" 또는 "밑"에 있는 것으로 기술된 요소가 다른 요소 또는 피처 "위"로 향하게 된다. 그러므로, 예시적인 용어 "아래"는 위 및 아래의 방향의 양자를 포함할 수 있다. 장치는 이와 다른 방향이 될 수도 있고(90도 회전되거나 다른 방향으로) 본 명세서에서 사용되는 공간적으로 관련된 기술어(descriptor)가 따라서 유사하게 해석될 수도 있다.
도 1은 본 개시내용의 여러 가지 양태에 따르는 리소그래피 시스템(100)의 블록도이다. 또한 일반적으로 스캐너라고 칭해질 수도 있는 리소그래피 시스템(100)이 특징적인 복사선원 및 노출 모드를 이용하는 리소그래픽 노출 프로세스를 실행하도록 동작 가능하다. 예시된 실시예에서는, 리소그래픽 시스템(100)은 약 1 ㎚와 약 100 ㎚ 사이의 범위에 있는 파장을 갖는 EUV 복사선을 사용하여 가공물을 노출시키도록 설계된 극자외(EUV) 리소그래피 시스템이다. 일부 예시적인 실시예에서는, 리소그래피 시스템(100)은 약 13.5 ㎚에서 중심 파장을 갖는 EUV 복사선을 발생시키는 복사선원(102)을 포함한다. 그러한 일 실시예에서는, EUV 복사선원(102)은 주석의 액적(droplets)과 같은 매질(medium)을 레이저를 사용하여 고온 플라즈마로 가열함으로써 EUV 복사선을 발생시키도록 레이저 생성 플라즈마(LPP: laser-produced plasma)를 이용한다.
리소그래피 시스템(100)은 복사선원(102)에 의해 생성되는 복사선을 집속하고 형상화하는 일루미네이터(illuminator)(104)를 또한 포함할 수도 있다. 일루미네이터(104)는 모놀리식(monolithic) 미러 및/또는 어레이 렌즈(예를 들면, 존 플레이트(zone plate))를 포함하는 굴절식 광학 부품을 포함할 수도 있고, 모놀리식 미러 및/또는 미러 어레이를 포함하는 반사식 광학 부품을 포함할 수도 있다. 도 1에 도시된 광학 부품의 수는 명확하게 하기 위해 감소되어 있지만, 실제의 실시예에서는 일루미네이터(104)가 수십 또는 수백 개의 렌즈 및/또는 미러를 포함한다. 광학 부품은 마스크 스테이지(108) 내에 유지되는 마스크(106) 상에 복사선원(102)에 의해 방출되는 복사선을 투사하도록 배열 및 정렬된다. 예시적인 마스크(106)가 도 2의 맥락에서 더욱 상세히 설명될 것이다. 일루미네이터(104)의 광학 부품은 또한 마스크(106) 상에 특정 조명 패턴을 생성하기 위해 광 경로를 따라서 복사선을 형상화할 수도 있다.
마스크(106)를 통과하거나 마스크에서 반사한 후에, 복사선은 투사 광학계 박스(POB: projection optics box)라고도 칭해지는 투사 광학계 모듈(110)을 통해 지향된다. 일루미네이터(104)와 유사하게, 투사 광학계 모듈(110)은 모놀리식 렌즈 및/또는 어레이 렌즈(예를 들면, 존 플레이트)를 포함하는 굴절식 광학 부품을 포함할 수도 있고, 모놀리식 미러 및/또는 미러 어레이를 포함하는 반사식 광학 부품을 포함할 수도 있다. 투사 광학계 모듈(110)의 광학 부품은 마스크(106)를 통해 투과하거나 마스크에서 반사하는 복사선을 기판 스테이지(114) 내에 유지되는 예시된 반도체 기판 또는 임의의 적절한 가공물과 같은 가공물(112) 상으로 지향시켜 그 복사선을 투사시키도록 배열 및 정렬된다. 복사선을 가이드하는 것에 덧붙여서, 투사 광학계 모듈(110)의 광학 부품은 광 경로를 따라서 복사선을 확대, 좁힘(narrow), 집속 및/또는 기타 방식으로 형상화할 수도 있다.
투사 광학계 모듈(110)에 의해 가공물(112) 상에 투사되는 복사선은 목표물의 감광 성분의 변화를 야기한다. 통상적인 예에서는, 가공물(112)은 감광성 레지스트 층을 갖는 반도체 기판을 포함한다. 복사선에 노출되는 감광성 레지스트 층의 부분은 현상 프로세스에 더 또는 덜 민감하게 만드는 화학적 전이가 행해진다. 예시적인 실시예에서는, 노출 후에, 감광성 레지스트 층은 전이를 완료하기 위해 노출후 베이킹(post-exposure baking), 현상, 린싱, 및 건조가 행해진다. 반도체 기판에 대해 실행되는 후속 처리 단계는 기판의 부분을 선택적으로 처리하기 위해 패턴을 사용할 수도 있다.
도 2는 본 개시내용의 양태를 따르는 반사성 포토마스크(106)의 단면도이다. 마스크는 도 1의 마스크(106)와 실질적으로 유사할 수도 있고, 예시된 리소그래피 시스템(100)과 함께 사용하기에 적합하다. 이 개시내용의 목적을 위해, 용어 마스크, 포토마스크, 및 레티클(reticle)은 모두 마스크(106)로 지칭한다. 예시된 실시예에서는, 마스크(106)는 반사성 마스크가 EUV 리소그래피 시스템과 더욱 공통적으로 사용되기 때문에 반사성 마스크이다. 마스크(106)는 포토마스크 기판(202) 상에 형성되는 여러 개의 층을 포함한다. 포토마스크 기판(202)은 통상적으로 석영, LTEM 유리, 실리콘, 실리콘 탄화물, 실리콘 산화물, 티타늄 산화물, Blak Diamond
Figure 112014127149418-pat00001
(Applied Materials사의 상표)와 같은 저 열팽창 재료(LTEM) 및/또는 당업계에 알려져 있는 다른 저 열팽창 물질을 포함한다.
층들은 다층 미러(MLM: multilayer mirror)와 같은 반사성 구조체(204)를 포함할 수도 있다. MLM은 다수의 맞춤 두께의 교호하는 재료 층 및/또는 광 흡수를 감소시키면서 각 재료 계면에서 반사되는 복사선의 최적의 보강 간섭(constructive interference)을 달성하기 위한 재료를 포함한다. 예시적인 실시예에서는, MLM은 40쌍의 교호하는 몰리브덴 및 실리콘(Mo-Si) 층을 포함한다. 추가의 예시적인 실시예에서는, MLM은 20쌍과 80쌍 사이의 교호하는 몰리브덴 및 베릴륨(Mo-Be) 층을 포함한다. 예시된 광선(206A)과 같은 반사성 구조체(204)에 도달하는 복사선은 광선(206B)에 의해 나타내는 바와 같은 가공물(112)을 노출시킬 때 사용하기 위해 되반사된다(reflected back). 피복 층(208)(또한 버퍼 층으로도 알려져 있음)은 반사성 구조체(204) 위에 배치될 수도 있다. 일 실시예에서는, 피복 층(208)은 에칭 및/또는 수선 프로세스 동안 반사성 구조체(204)를 보호한다. 피복 층은 Ru, 실리콘 이산화물, 및/또는 비정질 탄소와 같은 재료를 포함할 수도 있다.
흡수성 층(210)이 피복 층(208) 상에 배치된다. 이름이 나타내는 바와 같이, 흡수성 층(210)은 광선(210A)에 의해 나타내는 바와 같은 복사선을 흡수하여 가공물(112)이 복사선에 노출하는 것을 방지한다. 흡수성 층(210) 및 반사성 구조체(204)는 흡수성 층(210)이 반사성 구조체(204)의 일부분만을 덮도록 패터닝된다. 흡수성 층(210)에 사용하는 적절한 재료는 TaN, TaBN, TiN, 크롬, 이들의 조합 및/또는 다른 적절한 흡수성 재료를 포함한다. 일부 실시예에서는, 흡수성 층(210)은 흡수성 재료의 다층 예를 들면, 크롬의 층 및 탄탈륨 질화물의 층을 함유한다. 흡수성 층(210)은 또한 반사 방지 코팅(ARC)을 포함할 수도 있고, 적절한 ARC 재료는 TaBO, Cr2O3, SiO2, SiN, TaO5, TaON, 및/또는 다른 적절한 재료를 포함한다.
예시된 실시예에서는, (광선(206A 및 210A)에 의해 나타내는) 복사선이 포토마스크(106) 상에 투사된다. 복사선은 마스크(106)의 표면(212)에 거의 수직으로 배향된다. 그러나, 여러 가지 이유로, 입사 각도 θ는 0이 아닐 수도 있고 마스크(106)의 노출된 부분 위에서 변화할 수도 있다. 다양한 예에서는, θ는 약 1°와 약 11° 사이의 범위이다. 수직으로부터 최소의 편향으로도 가공물(112)의 패터닝에 영향을 줄 수 있는 다양한 광학 효과를 산출할 수 있다. 이들 효과의 일부가 도 3의 맥락에서 설명된다.
이제, 도 3을 참조하면, 반사성 포토마스크(106)의 단면도가 본 개시내용의 양태에 따라서 예시된다. 많은 경우에 있어서, 포토마스크(106)는 도 2의 포토마스크와 거의 유사하지만, 도 3의 포토마스크(106)는 개시의 주제를 더욱 명확하게 예시하기 위해 간략화되어 있다. 도 3에서는, 2개의 복사선의 입사 광선(302A 및 304A)이 도시되어 있다. 광선(302A 및 304A)은 포토마스크(106)를 향하여 지향되는 복사선의 효과를 개념화하기 위해 사용된다. 알 수 있는 바와 같이, 광선(302A 및 304A)은 반사성 구조체(204)에 의해 반사되어 각각 반사된 광선(302B 및 304B)를 형성한다. 광선(304A)이 흡수성 층(210)에 의해 차단되지 않기 때문에, 반사된 광선(304B)는 입사 광선(304A)와 실질적으로 동일한 강도를 가질 수도 있다(반사성 구조체(204)로 인한 어떤 손실은 무시한다). 반대로, 광선(302A)의 전부가 아닌 일부가 흡수성 층(210)에 의해 차단된다. 특히, 반사성 구조체(204)의 상위 부분에 의해 반사되는 광선(302B)의 부분이 차단되지 않는 한편, 반사성 구조체(204)의 더 깊은 부분에 의해 반사되는 광선들이 흡수성 층(210)에 충돌한다. 그러므로, 반사된 광선(302B)은 반사된 광선(304B)과 비교할 때 감소된 강도를 갖는다. 이것은 마스크(106)의 3차원 성질로부터 발생하기 때문에 부분적으로 3D 효과라고 칭해질 수도 있다. 광선의 입사 각도 θ가 더 커질수록, 강도의 차이가 더욱 현저해진다.
이 개시내용을 전개할 때, 이들 효과가 분석되고 시뮬레이트되어 왔다. 도 4는 본 개시내용의 양태에 따르는 반사성 마스크에 의해 산출되는 반사 강도를 나타내는 도면(400)이다. 이 도면(400)은 EUV 리소그래피 시스템(100)에 사용되는 반사성 마스크(106)로부터 수득되는 시뮬레이션 결과를 그래프화한다. X-축은 마스크(106) 상의 위치 및 가공물(112) 상의 대응하는 위치를 나타낸다. Y-축은 대응하는 위치에서의 복사선의 강도를 나타낸다. 제1의 도시된 광선(402)은 포토마스크 기판(202) 상에 형성되는 흡수성 층(210)을 갖는 포토마스크(106)의 영역을 나타낸다. 0이 아닌 값을 갖는 것으로서 나타나는 그러한 영역은 이상적으로는 가공물(112) 상의 대응하는 위치에 제로(0) 복사선을 생성한다. 그러므로, 라인(402)은 또한 가공물(112) 상에 형성될 이상적인 패턴의 역(inverse)을 나타낸다. 도시된 라인(404 및 408)은 상이한 입사 각도 θ로 지향되는 복사선에 의해 야기되는 가공물(112) 상의 대응 위치에서의 복사선량을 나타낸다. 예를 들면, 라인(404)은 더 작은 입사 각도를 갖는 복사선에 의해 산출되는 강도를 나타낸다. 라인(408)은 더 큰 입사 각도를 갖는 복사선에 의해 산출되는 강도를 나타낸다. 중간 라인인 도시된 라인(406)은 라인(404 및 408)의 평균화된 강도를 나타낸다.
그래프로부터, 라인(404 및 408)의 피크 강도가 상이한 것은 명백하다. 이들 차이가 극성 불균형이라고 칭해질 수도 있다. 극성 불균형이 기능적인 디바이스에 측정 가능한 충격을 가하는 한편, 극성 불균형은 오버레이 피처(overlay feature)의 위치 결정 및 형상에 가장 큰 충격을 가할 수도 있다. 오버레이 피처가 가공물(112) 상에 형성되어 후속하는 리소그래픽 프로세스에 맞춰 조절하도록 사용되기 때문에, 오버레이 피처 내에서의 시프트가 불완전하고 연결되지 않은 층간 연결부를 결과적으로 생성하는 오버레이 성능을 감소시킬 수 있다. 따라서, 극성 불균형이 결함이 있는 디바이스 및 감소된 수율에 연계되어 왔다.
조명 강도를 조정함으로써 극성 불균형을 감소시키는 방법이 도 5∼도 13을 참조하여 설명된다. 도 5는 본 개시내용의 양태에 따르는 극성 불균형을 감소시키는 방법(500)의 흐름도이다. 방법(500)의 단계들의 이전, 동안, 및 이후에 추가의 단계들이 제공될 수 있다는 것과, 설명된 단계들의 일부가 방법의 다른 실시예에서 치환되거나 제거될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 도 6은 본 개시내용의 양태에 따르는 리소그래픽 시스템(100)의 일부분의 개략도이다. 도 7은 본 개시내용의 양태에 따르는 예시적인 조명 패턴의 도면이다. 도 8은 본 개시내용의 양태에 따르는 예시적인 조명 패턴의 노출 강도 프로파일의 도면이다. 도 9 및 도 11은 본 개시내용의 양태에 따르는 추가의 조명 패턴의 도면이다. 도 10, 도 12, 및 도 13은 본 개시내용의 양태에 따르는 각각의 조명 패턴에 대응하는 추가의 노출 강도 프로파일의 도면이다.
도 5의 블록 502 및 도 6을 참조하면, 도 1의 리소그래픽 시스템과 실질적으로 유사할 수도 있는 리소그래픽 시스템(100)이 노출을 위해 준비된다. 이것은 리소그래픽 시스템(100)의 마스크 스테이지(108)에 마스크(106)를 수용하고 적재하는 것 및 리소그래픽 시스템(100)의 기판 스테이지에 가공물(112)을 수용하고 적재하는 것을 포함할 수도 있다. 도 6을 참조하면, 리소그래픽 시스템(100)의 일루미네이터(104)가 조명 패턴(602)에 형상화된 복사선으로 마스크(106)의 일부분을 노출시키도록 구성된다. 일부 실시예에서는, 조명 패턴(602)은 일루미네이터(104)의 퓨필(pupil)(604)에 의해 생성되고, 이 퓨필을 통해 복사선이 노출하는 동안 지향된다. 그러한 실시예에서는, 퓨필(604)은 물리적인 구조일 수도 있고, 복사선이 통과할 수도 있는 하나 이상의 투과 영역을 갖는 플레이트 또는 다른 흡수성 구조일 수도 있다. 추가의 실시예에서는, 일루미네이터(104)의 광학 부품이 물리적인 퓨필(604)을 시뮬레이트하는 복사선 패턴을 생성하기 위해 복사선을 형상화한다. 이것은 가상 퓨필이라고 칭해질 수도 있다. 또 다른 추가의 실시예는 광학 부품과 물리적 퓨필(604)의 조합을 이용하여 특별한 조명 패턴(602)을 생성한다. 예시적인 조명 패턴(602)은 도 7∼도 13의 맥락에서 더욱 상세히 논의된다.
도 5의 블록 504를 참조하면, 입사 각도 θ가 조명 패턴(602)의 선택된 2개 이상의 기준 위치(606)에 대해 결정된다. 입사 각도 θ는 포토마스크(106)의 표면(212)에 대한 조명 패턴(602)의 배향을 측정한다. 알 수 있는 바와 같이, 입사 각도 θ는 다른 것들보다 더 작은 입사 각도 θ를 갖는 조명 패턴(602)의 일부 기준 위치(66)에 따라 조명 패턴(602)의 전역에서 변화할 수도 있다. 다수의 실시예에서는, 기준 위치(606)는 조명 패턴(602)의 경계에 위치 결정된다. 다수 형상(즉, 조명된 영역)을 갖는 패턴(602)에 있어서, 기준 위치(606)는 각각의 형상의 경계에 위치 결정될 수도 있다.
도 7을 참조하면, 예시적인 조명 패턴(602)의 도면이 본 개시내용의 양태에 따라서 예시된다. 조명 패턴(602)은 쌍극자 패턴을 대표하고, 쌍극자 형상인 2개의 형상(702)(조명된 패턴 영역)을 포함한다. 예시된 실시예에서는, 4개의 기준 위치(606)가 도시된 바와 같이 형상(702)의 경계에서 선택되고, 각각의 입사 각도가 블록 504에서 측정된다.
도 5의 블록 506을 참조하고, 도 7을 여전히 참조하면, 조명 패턴(602)의 전체 배향이 기준 위치(606)에서의 입사 각도로부터 결정된다. 전체 배향은 조명 패턴(602)의 각 포인트에 대한 입사 각도 θ를 나타내고, 최소 입사 각도를 갖는 조명 패턴(602)의 영역들, 최대 입사 각도를 갖는 영역들, 및 이 영역들 사이의 영역들의 상대적인 배향을 나타낸다. 예시된 실시예에서는, 입사 각도 θ가 각각의 조명된 패턴 영역(702)의 직경을 통과하는 축(704) 위에서 변화한다. 아래에 설명되는 것을 포함하는 다른 실시예에서는, 입사 각도 θ가 임의의 적절한 축 또는 축들 위에서 변화할 수도 있다.
도 5의 블록 508 및 도 8을 참조하면, 노출 강도 프로파일(800)이 더 높은 입사 각도 θ를 갖는 패턴(602)의 영역이 대응하여 더 큰 노출 강도를 갖도록 조명 패턴(602)에 대해 결정된다. 바꿔 말하면, 큰 입사 각도 θ가 전술한 3D 효과와 같은 광학 효과로 인한 반사 강도를 감소시킨다. 따라서, 일루미네이터(104)에 의해 산출되는 노출 강도는 패턴(602)에 걸쳐서 반사 강도를 동등하게 하기 위해 조명 패턴(602)의 대응하는 영역에서 증가된다.
도 8은 축(704)에 걸쳐 측정된 것으로서 조명 패턴(602)의 상대 강도를 예시한다. 예시된 실시예에서는, 노출 강도는 대응하는 입사 각도 θ의 함수로서 선형적으로 증가한다. 그러므로, 이 실시예에서는, 조명된 패턴 영역(702) 내에서의 조명 강도는 0.5*I에서 2.0*I까지의 범위에 있으며, 여기에서 I는 조명 패턴(602)에 대한 강도의 기준선 측정치(baseline measurement)이다. 조명된 패턴 영역(702) 이외에서는, 강도가 0까지 하강한다.
조명 강도와 선형 관계의 양자의 수치적인 경계는 단순히 예시적인 것이다. 예를 들면, 일부 실시예에서는, 하나의 포인트에서의 노출 강도가 대응하는 입사 각도의 삼각 함수(예를 들면, 사인, 코사인, 탄젠트 등)와 관련된다. 그러한 일 실시예에서는, 위치 X에서의 강도는 Imin+λsin(θx)와 실질적으로 같고, 여기에서 Imin는 최소의 적절한 강도이고, θx는 위치 X에 대응하는 입사 각도이며, λ는 특정 마스크(106)의 3D 효과와 관련되는 상수이다. 또 다른 추가의 실시예에서는, 노출 강도는 조명 패턴(602) 에 대해 지수 함수적으로 또는 다른 비선형 관계로 변화한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 추가의 예시적인 조명 패턴(900) 및 노출 강도 프로파일(1000)이 도시되어 있다. 조명 패턴(900)은 또한 쌍극자 패턴이고, 예시적인 입사 각도 θ가 단일 축(904) 위에서 변화한다. 그러나, 이전의 예와 반대로, 축(904)은 도 7의 축(704)과 상이하게 배향된다. 축(904)은 쌍극자 조명 영역(702)의 직경을 통과하여 도시된 라인에 수직이다. 또한, 도 7과 반대로, 도 9의 실시예에서는, 기준 위치(606)는 조명 영역의 경계 상이 아니라 조명 영역(702)의 외부에 위치 결정된다.
이제, 도 10을 참조하면, 입사 각도 θ에 따라서 축(904)에 걸쳐 변화하는 예시적인 노출 강도 프로파일(1000)은 양(兩) 조명된 패턴 영역들(702)에 대해 대칭이다. 따라서, 도 10은 기준 라인(906) 및 기준 라인(908)을 따른 노출 강도를 나타낸다. 예시적인 노출 강도 프로파일(1000)은 4.0*I의 피크(peak)로부터 1.0*I의 최저치까지 지수 함수적으로 변화하며, 여기에서 I는 조명 패턴(900)에 대한 기준 강도이다.
도 11∼도 13을 참조하면, 추가의 예시적인 조명 패턴(1100) 및 노출 강도 프로파일(1200)이 도시되어 있다. 조명 패턴(1100)은 고리 모양의 조명 패턴의 특징이 있고 고리 모양의 조명 패턴 영역(702)을 갖는다. 중심 영역(1102)은 조명 패턴(1100)의 조명되지 않은(어두운) 부분에 대응한다. 예시된 실시예에서는, 입사 각도 θ는 고리 모양의 형상의 직경을 가로지르는 축(1104) 위에서 변화하고, 그 결과, 예시적인 노출 강도 프로파일(1200)이 이 축(1104)에 걸쳐 변화한다. 도 12는 축(1104)을 따른 노출 강도 프로파일(1200)의 도면이다. 도 13은 기준 라인(1106)을 따른 노출 강도 프로파일(1200)을 예시한다. 이들 조명 패턴 및 노출 강도 프로파일은 단순히 예시적인 것이며, 다른 구성이 고안되고 제공되는 것을 이해할 것이다.
도 5의 블록 510을 참조하면, 블록 504 및 508의 판정이 마스크(106)의 다른 노출에 대해 반복될 수도 있다. 다수의 실시예에서는, 조명 패턴(602)이 한 번에 마스크(106)의 일부분만을 노출시키며, 그에 따라 조명 패턴(602)은 리소그래픽 프로세스 도중에 마스크(106)에 걸쳐 스캔된다. 입사 각도 θ는 조명 패턴(602)이 스캔됨에 따라 변화할 수도 있기 때문에, 그러한 일부 실시예에서는, 노출 강도 프로파일(800)이 블록 504 및 508의 판정을 반복함으로써 하나 이상의 노출 위치에 대해 갱신될 수도 있다. 그러므로, 노출 강도 프로파일(800)에서의 강도 값이 노출 위치에 기초하여 더 변화할 수도 있다.
블록 512를 참조하고 도 6을 다시 참조하면, 리소그래픽 시스템(100)의 일루미네이터(104)가 조명 패턴(602)과 노출 강도 프로파일(800)의 양자에 따라서 마스크(106) 상에 복사선을 투사함으로써 마스크(106)를 노출시킨다. 그러므로, 마스크(106) 상에 투사되는 복사선은 입사 각도 θ에 따라서 강도가 변화한다. 블록 514를 참조하면, 마스크(106)에 의해 반사되거나 마스크(106)를 통해 투과되는 복사선은 리소그래픽 시스템(100)의 투사 광학 모듈(110)에 의해 수광되어 가공물(112) 상에 투사된다. 입사 각도 θ에 따라서 마스크 노출 강도를 조정함으로써, 가공물(112) 상으로 투사되는 복사선이 더욱 균일한 강도를 갖고 극성 불균형이 감소된다.
본 실시예들은 완전히 하드웨어 실시예, 완전히 소프트웨어 실시예, 또는 하드웨어와 소프트웨어 요소의 양자를 포함하는 실시예의 형태를 취할 수 있다. 더욱이, 본 개시내용의 실시예들은 컴퓨터 또는 임의의 명령 실행 시스템에 의해 또는 이와 관련하여 사용하기 위한 프로그램 코드를 제공하는 유형의 컴퓨터로 이용 가능한 또는 컴퓨터로 판독 가능한 매체로부터 액세스 가능한 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다. 이 설명의 목적을 위해, 유형의 컴퓨터로 이용 가능한 또는 컴퓨터로 판독 가능한 매체는 명령 실행 시스템, 장치, 또는 디바이스에 의해 또는 이와 관련하여 사용하기 위한 프로그램을 저장할 수 있는 임의의 장치일 수 있다. 이 매체는 자기 저장장치, 고체 저장장치, 광학 저장장치, 캐시 메모리, 랜덤 액세스 메모리(RAM)을 포함하는 비휘발성 메모리를 포함할 수도 있다.
이상은 당업자가 본 개시내용의 양태를 더 잘 이해할 수도 있도록 여러 가지 실시예의 특징들을 개략적으로 설명한다. 당업자는 본 명세서에 소개된 실시예의 동일한 목적을 실행하기 위한 및/또는 동일한 이점을 달성하기 위한 다른 프로세스 및 구조를 설계하거나 변형하는 근거로서 본 개시내용을 용이하게 사용할 수도 있음을 이해할 것이다. 당업자는 또한 그러한 등가의 구성이 본 개시내용의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않는 것과, 당업자가 본 개시내용의 사상 및 범위로부터 벗어남 없이 여기에 다양한 변경, 치환 및 수정을 가할 수도 있다는 것을 인지할 것이다.
100: 리소그래피 시스템
102: 복사선원
104: 일루미네이터
106: 마스크
108: 마스크 스테이지
110: 투사 광학계 모듈
112: 가공물

Claims (10)

  1. 포토리소그래피(phothlithography) 방법으로서:
    마스크 및 가공물을 수용하는 것;
    상기 마스크에 대한 조명 패턴의 배향을 결정하는 것;
    상기 배향에 기초하여 상기 조명 패턴의 강도 프로파일(intensity profile)을 조정하는 것으로, 상기 강도 프로파일은 상기 조명 패턴의 다양한 위치에 대한 노출 강도를 정의하고, 노출 강도는 상기 배향이 결정될 때 일 위치에서 상기 마스크 상의 복사선의 입사각의 삼각함수에 기초하여 상기 일 위치에 대해 조정되는 것인, 상기 조명 패턴의 강도 프로파일을 조정하는 것;
    상기 조명 패턴 및 상기 강도 프로파일에 따라서 상기 마스크를 복사선에 노출시키는 것; 및
    상기 마스크의 노출에서 기인하는 복사선을 이용하여 가공물을 노출시키는 것
    를 포함하는 포토리소그래피 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 강도 프로파일은 상기 조명 패턴의 조명 영역에 걸쳐 변화하는 강도를 포함하는 것인 포토리소그래피 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조명 패턴은 복수의 조명 영역을 포함하고, 상기 강도 프로파일은 상기 복수의 조명 영역 중 적어도 하나의 영역에 걸쳐 변화하는 강도를 포함하는 것인 포토리소그래피 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 조명 패턴의 배향을 결정하는 것은, 상기 조명 패턴의 복수의 기준 포인트를 선택하고, 상기 마스크의 표면에 대해 상기 복수의 기준 포인트 각각을 위한 입사 각도를 결정하는 것을 포함하고,
    상기 조정된 강도 프로파일은 상기 복수의 기준 포인트들의 입사각들에 대한 삼각함수를 적용하는 것에 기초하여 결정되는 것인 포토리소그래피 방법.
  5. 제1항에 있어서, 결정된 배향은 제1 배향이고 제1 노출 위치에 대응하며, 상기 방법은:
    제2 노출 위치에 대응하는, 상기 마스크에 대한 상기 조명 패턴의 제2 배향을 결정하는 것; 및
    상기 제2 노출 위치에 대응하는 상기 제2 배향에 따라서 상기 강도 프로파일을 조정하는 것을 더 포함하는 것인 포토리소그래피 방법.
  6. 포토리소그래픽 마스크 상에 투사될 조명 패턴의 복수의 기준 위치 각각을 위한 입사 각를 결정하는 것;
    결정된 입사 각에 기초하여 상기 조명 패턴의 다양한 위치에 대한 강도를 결정함에 있어서, 상기 강도는 상기 입사 각이 상기 포토리소그래픽 마스크에 수직인 축에 대해 상대적으로 증가함에 따라 증가하여, 상기 다양한 위치에 대해 상기 결정된 강도가 상기 복수의 기준 위치들의 입사각에 대한 삼각함수에 기초하여 상기 조명 패턴에 걸쳐 변화하도록 하는 것인, 상기 강도를 결정하는 것;
    상기 조명 패턴 및 상기 결정된 강도에 따라서 상기 포토리소그래픽 마스크 상에 복사선을 투사하는 것; 및
    상기 포토리소그래픽 마스크 상에 투사된 상기 복사선으로부터 기인하는 복사선을 이용하여 가공물을 노출시키는 것
    를 포함하는 포토리소그래피 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 강도는 상기 조명 패턴에 걸쳐 비선형으로 변화하는 것인 포토리소그래피 방법.
  8. 마스크를 유지하도록 동작 가능한 마스크 스테이지;
    가공물을 유지하도록 동작 가능한 기판 스테이지;
    복사선원;
    일루미네이터로서,
    상기 복사선원에 의해 생성된 복사선을 조명 패턴으로 형상화하도록, 그리고
    상기 조명 패턴으로 형상화된 상기 복사선을 상기 마스크 스테이지에 제공함으로써 상기 마스크를 노출시키도록
    동작 가능한 것인 일루미네이터; 및
    상기 가공물 상에 패턴을 형성하기 위해 상기 마스크로부터 상기 가공물로 상기 복사선을 지향시키도록 동작 가능한 투사 광학계 모듈
    을 포함하며, 상기 일루미네이터는 또한 상기 마스크를 노출시키도록 동작 가능하여, 제공된 복사선이 상기 조명 패턴 내에서 강도가 변화하도록 하고, 상기 조명 패턴의 위치에서의 상기 복사선의 강도는 이전의 노출 프로세스 동안 상기 위치에서 상기 마스크 상의 상기 복사선의 입사각의 삼각함수에 기초하는 것인, 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 일루미네이터는 또한, 상기 제공된 복사선이,
    상기 마스크에 대한 상기 조명 패턴의 배향에 따라서 강도가 변화하도록,
    상기 조명 패턴의 형상 내에서의 강도가 변화하도록, 또는
    노출 위치에 따라서 강도가 변화하도록
    상기 마스크를 노출시키도록 동작 가능한 것인 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 상기 조명 패턴은 한 쌍의 쌍극자 형상을 포함하며, 상기 일루미네이터는 또한 상기 제공된 복사선이 상기 쌍극자 형상의 각각의 직경과 동일한 공간을 차지하는 축을 따라서 강도가 변화하도록 상기 마스크를 노출시키도록 동작 가능한 것인 시스템.
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