KR20060123265A - 컨포밍 액침 매체를 이용한 액침 리소그래피 공정 - Google Patents

컨포밍 액침 매체를 이용한 액침 리소그래피 공정 Download PDF

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KR20060123265A
KR20060123265A KR1020067011092A KR20067011092A KR20060123265A KR 20060123265 A KR20060123265 A KR 20060123265A KR 1020067011092 A KR1020067011092 A KR 1020067011092A KR 20067011092 A KR20067011092 A KR 20067011092A KR 20060123265 A KR20060123265 A KR 20060123265A
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photoresist layer
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크리스토퍼 에프. 리온스
칼 피. 밥콕
정욱 기
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어드밴스드 마이크로 디바이시즈, 인코포레이티드
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Abstract

노광 패턴이 발산되는 렌즈를 구비하는 리소그래피 시스템을 사용하는 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다. 컨포밍 액침 매체(conforming immersion medium)는 포토레지스트층과 상기 렌즈 사이에 위치된다. 웨이퍼 위에 접합할 수 있는 상기 포토레지스트층과 상기 렌즈는 상기 컨포밍 액침 매체와 긴밀하게 접촉을 할 수 있다. 상기 포토레지스트층은 이후 상기 노광 패턴과 상기 노광 패턴이 상기 컨포밍 액침 매체를 가로지르기(traverse) 하기 위해 노광될 수 있다.
반도체 소자, 노광 패턴, 포토리소그래피

Description

컨포밍 액침 매체를 사용하는 액침 리소그래피 공정 방법{IMMERSION LITHOGRAPHIC PROCESS USING A CONFORMING IMMERSION MEDIUM}
본 발명은 일반적으로 집적 회로 제조에 관한 것으로서 특히 고체, 반고체(semi-solid), 젤형(gel-like) 또는 고무 경도(rubbery consistency)를 갖는 물질 등의 컨포밍 액침 매체(conforming immersion medium)를 이용한 액침 리소그래피 방법 및 대응 장치에 관한 것이다.
다양한 집적 회로(IC) 구조를 웨이퍼 위에 형성하는 것은, 소위 포토리소그래피 또는 보다 간단하게는 리소그래피라 불리는 리소그래피 공정에 의존한다. 일반적으로, 리소그래피 공정은 포토마스크의 패턴(마스크 또는 레티클이라 불린다)을 웨이퍼에 전사하는 데에 이용된다.
예를 들어, 웨이퍼 위에 배치되는 포토레지스트층으로부터 포토레지스트층 위에 원하는 패턴 이미지가 배열되어 구비된 마스크를 통해서 빛 에너지를 통과시 패턴들을 형성할 수 있다. 위의 결과로, 상기 패턴은 상기 포토레지스트층으로 옮겨진다. 상기 포토레지스트가 충분히 노광되고 한 현상 주기 후, 상기 포토레지스트 물질은 가용성이 될 수 있으며, 그로써 아래에 있는 막 (예: 반도체층), 금속 또는 금속을 포함하는 층, 유전층, 강성 마스크층을 선택적으로 노광하기 위해 제 거 될 수 있다. 임계량의 광에너지에 노광되지 않는 포토레지스트층의 부분은 제거되지 않을 것이며, 웨이퍼의 추가적인 공정(예, 아래에 있는 층의 노광된 부분을 식각, 웨이퍼에 이온들을 주입하는 등) 동안 아래의 층을 보호하는 기능을 한다. 이후, 상기 포토레지스트층의 남아 있는 부분도 제거될 수 있다.
집적 회로 공정 분야에서는, 다양한 구조들이 배열되는 밀도를 증가시키고자 하는 경향이 있다. 결과로서, 리소그래피 시스템의 해상도 성능 또한 그에 따라 증가할 필요가 있다. 일반적인 드라이 리소그래피(dry lithography)의 기대되는 대안으로 차세대 리소그래피 기술중 하나는 액침 리소그래피로 알려져 있다. 현재까지 제안된 액침 리소그래피 시스템에서는, 리소그래피 시스템에 의해 이미지가 형성되는 웨이퍼는 유동가능한 액체 매체의 내부에 배치되고, 그 유동 액체 매체를 통해 패턴화된 빛이 전달된다. 일반적인 액침 리소그래피 매체로서, 193 nm 광원(14)(예, 아르곤 플루오린(ARF) 레이저)와 함께 사용되는 이온을 제거한 정화된 물(purified de-ionized water) 및 153 nm 광원 14와 함께 사용되는 폴리플루오로에테르(polyfluoroethers)가 있다. 이와 같은 쉽게 유동되는 액침 매체들은 일반적인 드라이 리소그래피 이미징 시스템의 최종 렌즈와 웨이퍼 사이에 생기는 기존의 공기 또는 가스 공백(gap)을 대체한다.
하지만, 액침 리소그래피를 실행하는 시도는 여러 가지 어려움에 당면해 있다. 예를 들어, 액침 매체의 굴절률의 작은 변화 또는 불규칙성은 웨이퍼 위에 입사되는 노광 패턴의 입사 상태에 심각한 영향을 줄 수 있다. 상기 액체 액침 매체의 굴절률에 대한 변화의 요인들은, 예로서 액침 매체의 흐름, 액침 매체의 밀도 변화, 액침 매체의 온도 변화 등을 포함한다. 드라이 리소그래피에서, 웨이퍼는 노광량(exposure dose)으로부터 수 줄(joule)의 에너지를 흡수할 수 있다. 액침 리소그래피에서, 노광으로부터 적어도 어느 정도의 에너지는 액침 매체로 인해 흡수되는 것으로 알려져있다. 그리고, 액침 매체가 적어도 웨이퍼와 접촉하고 있기 때문에, 웨이퍼에서 액침 매체에 열이 전달될 수 있다. 액침 매체의 에너지 흡수는, 비록 매우 적은 양일지라도, 이미징 패턴에 영향을 줄 수 있는 액침 매체의 굴절률을 변화시키거나 불규칙하게 만들기에 충분하다. 또한, 웨이퍼는 이미징 서브 시스템에 대해 움직일 수 있는 스테이지(stage)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 상기 웨이퍼는 노광된 다음, 새로운 장소로 약 30mn 이동하고, 두 번째 노광을 위해 정지되는 등을 수행할 수 있다. 웨이퍼 이동률은 초당 약 250 mm에서 초당 약 500mm일 수 있다. 이와 같은 이동은 불규칙한 유동 흐름(예, 난류(turbulence, 층류(laminar flow), 와동(vortex flow) 등)을 만들 수 있고, 상기 액침 매체의 굴절률의 변화를 초래할 수 있는 액침 매체의 성질을 변화시킬 수 있다. 또한, 액침 매체를 의도적으로 이동 중에 배치될 수 있도록(예, 상기 웨이퍼 위의 유동 패턴) 계획되거나 또는 수압(hydraulic pressure)을 가할 수 있다. 이와 같은 요인들은 상기 액침 매체의 굴절률의 변화를 또한 야기할 수 있다.
액체의 액침 매체 내의 기포들 그리고/또는 오염 물질은 상기 웨이퍼의 이미지응ㄹ 방해할 수 있다. 액침 매체의 유동 흐름은 기포들을 형성하고 그리고/또는 상기 액침 매체 내에서 침수될 수 있다. 노광 동안, 가스들이 상기 포토레지스트로부터 방출될 수 있다. 이러한 가스들은 상기 주입 액체에 용해될 수 있으며, 궁극 적으로는 기포들을 형성하게 된다. 또한, 이물질(foreign body)이 웨이퍼 상에 전달되어, 액침 매체 내에 들어올 수 있는바, 여기서 그 이물질은 웨이퍼로부터 제거되어 액침 매체에 "플로팅(floating)"되기 시작한다. 액체 액침 매체들은 복수의 웨이퍼들에 대해 반복적으로 이용되고, 반복적인 방사가 가해지며, 시간의 경과에 따라 상당한 기포들과 용해 물질 그리고/또는 오염 물질들을 야기할 수 있다.
따라서, 개선된 액침 리소그래피 방법 및 시스템이 필요하다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 본 발명은 노광 패턴이 발산되는 렌즈를 구비하는 리소그래피 시스템을 이용하여 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 웨이퍼와 상기 웨이퍼 위에 배치되는 포토레지스트층을 제공하는 단계와; 상기 포토레지스층과 상기 렌즈 사이에 컨포밍 액침 매체를 배치하는 단계와; 그리고 상기 컨포밍 액침 매체를 가로지르는 노광 패턴으로 상기 포토레지스트층을 노광시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 본 발명은 노광 패턴이 발산되는 렌즈를 구비하는 리소그래피 시스템을 이용하여 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 웨이퍼와 상기 웨이퍼 위에 배치된 포토레지스트층을 제공하는 단계와; 상기 렌즈와 상기 포토레지스트층 각각을, 상기 렌즈와 상기 포토레지스트층 사이에 배치되는 컨포밍 액침 매체와 긴밀하게 접촉시키는 단계와; 그리고 상기 컨포밍 액침 매체를 가로지르는 노광 패턴으로 상기 포토레지스트층을 노광시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 본 발명은 리소그래피 시스템에 대한 것이다. 이 리소그래피 시스템은 리소그래피 이미징 어셈블리의 렌즈와; 그 위에 포토레지스트층이 배치되어 있는 웨이퍼와; 그리고 상기 렌즈와 상기 포토레지스트층 사이에 배치되어, 상기 포토레지스트층과 상기 렌즈를 긴밀하게 접촉시키는 컨포밍 액침 매체를 포함한다.
본 발명의 상기 및 다른 특징은 하기의 상세한 설명 및 도면과 관련하여 명확해질 것이다.
도 1은 예시적인 집적 회로 공정 구성의 개략적인 블록도이다.
도 2 및 도 3은 컨포밍 액침 리소그래피 공정의 제 1 실시예를 개략적으로 나타낸다.
도 4 및 도 5는 컨포밍 액침 리소그래피 공정의 제 2 실시예를 개략적으로 나타낸다.
하기의 상세한 설명에서, 동일한 구성 요소들에는 동일한 참조 부호를 부여하였지만, 이들은 다른 견해 또는 실시예로 나타낼 수 있다. 본 발명의 다양한 양상들을 명확하고 정확한 방식으로 나타내기 위해, 도면들이 반드시 비례 규모적일 필요는 없으며, 어떠한 특징들은 다소 개략적인 형태로 나타내었다. 일 실시예와 관련하여 설명되고 그리고/또는 예시되는 특징들은, 하나 이상의 다른 실시예들에서 동일한 방식으로 또는 유사한 방식으로 이용되고, 그리고/또는 다른 실시예들의 특징과 함께 또는 그 대신에 이용될 수 있다.
여기에서의 설명은, 그 위에 집적 회로(IC)가 형성되는 웨이퍼를 제조하는 환경에서 제시된다. 집적 회로의 예는, 일반적인 목적의 수천개 또는 수 백만개의 트랜지스터로 만들어지는 마이크로 프로세서, 플래시 메모리 또는 다른 전용 회로를 포함한다. 하지만, 당업자라면, 여기서 기재된 방법들이나 장치들을 리소그래피를 사용하는 마이크로머신 또는 디스크 드라이브 헤드 또는 진 칩(gene chip) 또는 마이크로 전기 기계 시스템 등의 임의의 물품 제조 방식에도 이용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
여기에서 설명되는 장치들 또는 방법들은 고해상도 리소그래피 공정 동안 웨이퍼의 향상된 이미징을 제공할 수 있다. 즉, 노광 패턴의 변형을 최소화하기 위해 일정한 굴절률와 그에 타당한 고도의 제어가 가능한 매체를 통해 노광 패턴을 상기 웨이퍼에 가할 수 있다. 상기 액침 매체는, 고체, 반고체, 젤형 또는 고무 경도를 갖는 매체 등의 컨포밍 액침 매체인 것이 바람직하다.
여기서 이용되는 용어 컨포밍 액침 매체는 가장 광의의 의미로 이용되고, 여기에서 설명되는 예시적인 물질들로 한정되서는 안된다. 컨포밍 액침 매체들은, 여기에서 설명되는 렌즈와 웨이퍼 사이에 배치될 때, 보다 특정하게는 상기 렌즈와 상기 웨이퍼의 상부에 배치되는 포토레지스트층 사이에 배치될 때, 손상되지 않는 상태를 유지하는 능력 포함하는 물리적인 특성을 나타내는 물질들이다. 컨포밍 액침 매체들은, 예를 들어 리소그래피 시스템의 렌즈에 의해 매체에 변형 압력이 가해지는 상황에서도, 자신들의 손상되지 않은 상태를 유지할 수 있다(예를 들어, 상 기 매체는 유동 액체처럼 갈라지지 않는다). 컨포밍 액침 매체들은 일반적으로 이동되는 저항을 나타낸다. 용이하게 유동가능한 액체들(예를 들어, 물과 폴리플루오로에테르의 통상적인 액체 액침 매체) 및 가스들은 변형될 때 탄성 및 탄력성을 전혀 갖지 않기 때문에, 컨포밍 액침 매체가 아니다.
적어도 컨포밍 액침 매체들의 세가지 서브 클래스들은 여기에 사용된 컨포밍 주입 물질의 범위 내에 있다. 이와 같은 세가지 서브 클래스들은 단단한 물질들(hard material), 유화한 물질(complicant material) 및 플라스틱의 변형 물질을 포함한다. 단단한 물질들은 고체, 또는 쉽게 스며들거나, 잘리거나, 분할되지 않으며 쉽게 압력을 가할 수 없는 물질이다. 일반적으로, 단단한 물질들은 상당한 변형이 이루어지기 전에 분해된다. 단단한 물질의 예로서는, 다양한 종류의 유리들(예를 들어, 석영), 융합된 실리카(fused silica), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리아크릴레이트(polyacrylate) 등이 있다.
유화한 물질들은 분해없이 압력을 가하기가 쉬운 물질들이다. 유화한 물질들은 유연하고, 쉽게 접히며 또는 쉽게 변형되듯이 휘어진다. 유화 물질들은 탄력성 또는 탄성을 갖기 때문에, 압력을 주거나, 늘리거나 또는 다른 변형의 힘을 가한 후에 원래의 형태나 위치로 되돌아온다.
플라스틱의 변형된 물질들은 유연하고, 쉽게 접히며, 또는 쉽게 변형되듯이 분해없이 쉽게 압력을 가할 수 있는 유화한 물질들과 비슷하다. 하지만, 플라스틱의 변형된 물질들은 일반적으로 탄력성과 탄성이 우수하지 못하다. 심지어, 플라스틱의 변형된 물질들은 압력을 주거나, 늘리거나 또는 다른 변형의 힘을 가한 후에 는 새로운 형태나 위치로 유지되는 경향이 있다.
도 1은 웨이퍼(12) 또는 그 영역 위에 이미지 패턴을 사용하기 위한 컨포밍 액침 리소그래피 시스템(10)을 포함하는 집적 회로 공정 구성의 한 예를 나타내는 개략적인 블록도이다. 시스템(10)은, 예를 들어 스텝 앤 리피트 노광(step-and-repeat exposure) 시스템 또는 스텝 앤 스캔 노광(step-and scan exposure) 시스템이 될 수 있다, 하지만, 이러한 예시적인 시스템으로 한정되지 않는다. 시스템(10)은 포토마스크(18)(종종 마스크 또는 레티클)쪽으로 발광 에너지를 발사하기 위한 방사원(예를 들어, 광원)(14)을 포함할 수 있다. 광 에너지(16)는, 예를 들어 딥 자외선 파장(예들 들어, 약 248nm 또는 약193nm), 진공 자외선 파장(예를 들어, 약 157nm)을 가질 수 있지만, 다른 파장들(예를 들어, 극도의 자외선 파장)도 본원에서 청구되고 설명되는 본 발명의 범위 내에서 가능한 것으로 고려될 수 있다.
마스크(18)는 선택적으로 발광 에너지(16)를 차단하며, 이에 따라 마스크(18)에 의해 정의되는 광 에너지 패턴(20)이 웨이퍼(12) 쪽으로 전사된다. 스텝퍼 어셈블리 또는 스캐너 어셈블리 등의 이미징 서브 시스템(22)은 마스크(18)에 의해 전달되는 에너지 패턴(20)을 웨이퍼(12) 위의 일련의 원하는 위치들에 연속적으로 가한다. 이미징 서브 시스템(20)은 이미징 (또는 노광) 발광 에너지 패턴의 형태로서 상기 에너지 패턴(20)를 상기 웨이퍼(112)쪽으로 스케일링하고 가하기 위해 이용되는 일련의 렌즈들 그리고/또는 반사기들을 포함할 수 있다.
상기 이미징 패턴(24)(또는 노광 패턴)은 상기 이미징 서브 시스템(22)에 의하여 컨포밍 액침 매체(26)(또는, 여기에서는 간단하게 액침 매체(26)라 한다)를 통해 전달된다. 일 실시예에서, 상기 컨포밍 액침 매체(26)는 노광 파장에서 약 1.0 내지 약 1.5의 굴절률을 갖지만, 하기에서 설명되는 바와 같이 보다 높을 수 있다. 일 실시예에서, 상기 컨포밍 액침 매체의 상기 굴절률은 1.0 보다 크지만, 상기 이미징 서브 시스템(22)의 최종 렌즈(32)(도 2-5)의 굴절률 보다 작다. 또 다른 실시예에서는, 상기 컨포밍 액침 매체의 굴절률은 상기 이미징 서브 시스템(22)의 상기 최종 렌즈(32)의 상기 굴절률와 같거나, 비슷하게 상응한다. 많은 일반적인 집적 회로 공정 구성에 있어서, 이미징 서브 시스템(22)의 최종 렌즈는 약 1.4 내지 약 1.7 의 굴절률을 가질 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, 상기 액침 매체(26)d의 굴절률은 약 1.0 내지 약 1.7이 될 수 있다.
바람직하게는, 상기 컨포밍 액침 매체(26)는 노광 파장에서 약 95% 또는 그 이상의 전송률을 갖는 것과 같이, 노광 파장에서 전송가능하다.
하기에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 웨이퍼(12)는 상기 이미징 서브 시스템(22)에 대해 상기 웨이퍼의 위치로 이동될 수 있는 웨이퍼 스테이지에 장착될 수 있다. 제어 시스템(30)은, 예를 들어 상기 웨이퍼(12)를 상기 이미징 서브 시스템(22)의 최종 렌즈(32)에 대해 위치시키는 것을 포함하는 상기 액침 리소그래피 시스템의 구성요소들 및 기능들을 제어하는 데에 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 렌즈(32)는 광학축을 갖고, 상기 웨이퍼(12)는 상기 렌즈(32)와 상기 웨이퍼(12) 사이에 거리를 다르게 하기 위해 상기 광학축에 대해 또는 상기 광학축을 따라 평면 횡단으로 이동할 수 있다.
부가적으로, 도 2는 그 위에 포토레지스트층이 배치되어 있는 웨이퍼(12)를 나타낸다. 웨이퍼(12) 위에 만들어지는 디바이스에 따라, 그리고 웨이퍼에 대해 얼마나 많은 공정이 행해져야 하는 지에 따라, 상기 웨이퍼는 다야한 층들(예를 들어, 기판, 유전층, 폴리실리콘층, 층간 유전층 등) 그리고/또는 현재 공정에서 형성되는 구조들(예를 들어, 도핑된 웰, 소스/드레인 영역, 게이트 스택, 스페이서, 컨택 등)을 포함할 수 있다. 레지스트(34)는, 예를 들어 방사에 민감한 물질들 뿐 아니라, 프리머(primer), 하부 비반사 코팅(bottom anti-reflective coating, BARC), 비반사 코팅(ARC) 등의 선택적인 서브레이어를 포함할 수 있다.
도 2의 실시예에서, 상기 컨포밍 액침 매체(26)는 상기 레지스트(34) 위에 배치되어 있다. 상기 컨포밍 액침 매체(26)는 층으로서 배치될 수 있다. 상기 컨포밍 액침 매체(26)는 상기 레지스트(34)의 노광을 위해 상기 렌즈(32)가 상기 컨포밍 액침 매체와 접촉할 때에 배치될 수 있고, 상기 컨포밍 액침 매체는 상기 광원의 간섭 길이(coherence length) 보다 큰 두께를 갖는다. 일 실시예에서, 상기 두께는 상기 노광 파장의 약 1배 내지 20배이며, 다른 실시예에서, 상기 두께는 상기 노광 파장의 약 5배 내지 10배이다. 하기에서 설명되는 바와 같이, 상기 컨포밍 액침 매체에는, 상기 레지스터(34)의 노광을 위해 상기 렌즈(34)와 웨이퍼(12)를 가깝게 함으로써 압축력을 가할 수 있다.
상기 컨포밍 액침 매체는 임의의 적절한 물질로부터 만들어질 수 있다. 상기 컨포밍 액침 매체를 위한 물질들의 종류의 예는 유리, 젤라틴, 실리콘 기반 물질, 하이드로겔, 불소화된 물질, 및 이러한 물질들의 어셈블리(예를 들어, 불소화된 실리콘(fluorinated silicone)) 등이 있다. 임의의 폴리머 또는 탄화수 소(hydrocarbons)도 적당하다. 이해될 사항으로서, 구체적인 물질 그리고/또는 물질들의 클래스에 대한 식별이, 상기 컨포밍 액침 매체(26)를 여기서 언급되는 성질의 물질로만 한정되는 것으로 고려되서는 안된다.
유리는 일반적으로 실리카 기반의 비결정 구조를 갖는 세라믹 물질을 포함한다. 유리는 상당히 높은 점도의 냉각 액체이기 때문에, 고체의 모양과 성질을 갖는 것으로 간주된다. 많은 경우, 유리는 거의 100%의 탄력 회복성을 갖는다.
젤라틴은 일반적으로 단백질(protein)의 혼합이며, 물을 매우 잘 흡수할 수 있다(예를 들어, 물의 질량의 10배를 흡수한다). 젤라틴은 비교적 높은 강도와 점성의 가역 젤(reversible gel)을 형성할 수 있다. 젤은 분산되는 현상과 연속적인 현상이 점성 젤리같은 물질을 생산하기 위한 혼합된 콜로이드(colloid)이다. 예를 들어, 물속에 약 2%의 젤라틴을 사용하여 강한 젤을 만들 수 있다.
실리콘 기반의 물질들은, 대안적인 실리콘과 상기 실리콘에 여러 가지 유기 래디컬(organic radical)을 결합한 산소 원자(oxygen atome)로 조성된 구조를 기반으로 하는 실록산 폴리머(siloxane polymer)의 큰 그룹을 갖는 물질들이다. 상기 실리콘은 선택적으로 유리기 기폭제(free radical initiator)를 교차 결합될 수 있다. 또한, 상기 실리콘은 불소화될 수 있다. 적당한 실리콘 기반의 물질들은, 예를 들어 약 1.47의 굴절률을 갖는 실리콘 아크릴레이트(silicone acrylate) 또는 약 1.45의 굴절률을 갖는 플루오르실리콘 아크릴레이트(fluoro-silicone acrylate) 등을 포함 할 수 있다. 비스-펜틸프로필 디메시콘(Bis-phenylpropyl dimethicone) 또는 피에닐트리메티콘(phyenyltrimethicone) 과 같이 혼성 유기체/실리콘의 형성이 또한 이용될 수 있다.
하이드로겔은 물 내에서 팽창하는 능력을 갖고 자체 구조 안에서 물의 많은 부분(예를 들어, 20% 이상)을 유지하지만, 물 내에서 용해되지 않는 폴리머 물질이다. 하이드로겔은 물과 같은 균형 상태(equilibrium state)를 형성하고 유지한다. 여기에 정의된 여러 가지 종류의 자연 물질은 식물과 동물류의 두 가지를 포함하며, 자연적으로 발생된 구조와 합성적인 중합 물질들의 변형으로 준비된 물질들도 포함한다. 하이드로겔들은 종종 콘텍트 렌즈를 만드는 데에 사용된다. 일 실시예에서, 적당한 하이드로겔은 교차 결합되는 폴리알킬렌 옥사이드(polyalkylene oxide)이다. 상업적으로 입수가능한 물 팽창 가능한 폴리알킬렌 옥사이드는 Meisei Chemical Works로부터의 Union Carbide와 ALKOK의 POLYOX WSR-205를 포함하는 하이드로겔을 위해 쓰인다. 또 다른 적당한 하이드로겔은 교차 결합되는, a division of Heercules사의 BetzDearborn으로부터 나온 POLYFLOC AP 1142와 같은 polyacrylamide hydrogel이다. 하이드로겔들의 또 다른 설명들은 예를 들어 모든 내용이 본 건에 부합되어있는 PCT 공고 NO. WO 02/41040 A2에서 찾을 수 있다.
여기까지 설명하였던 컨포밍에 추가하여서, 상기 컨포밍 액침 매체(26)는 상기 컨포밍 물질(26) 위에 압력이 가해질 때에 변형하기 위해서 압축될 수 있다. 상기 물질의 압축 성질은 탄력이나 플라스틱 성질일 수 있다. 첫 번째 실시예에서, 상기 액침 매체(26)의 압축력은 상기 액침 매체(26)와 상기 웨이퍼(12)간 사이에 또는 상기 액침 매체(26) 와 상기 렌즈(21)와 상기 액침 매체(26) 사이에 공기나 가스 포켓들이나 다른 진공들의 존재를 없애는 데에 도움을 줄 수 있다. 이 같은 이론의 범위와 상관없이, 압력 힘은 상기 노광 패턴(24)의 길로부터 기포들이나 가스 포켓을 또한 상기 액침 매체(26) 안에서 용해되게 만든다고 믿어지고 있다. 이와 같이, 상기 액침 매체는 상기 웨이퍼(12)와 상기 렌즈(32)를 긴밀하게 접촉할 수 있게 유연할 것이다.
한 실시예에서, 상기 액침 매체(26)는 상당히 높은 평면 에네지들이나 상기 액침 매체(26)이 잘 쪼개지는 일이 생기지 않게 하며 상기 액침 매체(26)가 상기 웨이퍼(12)에서 렌즈(32)로나 렌즈(32)에서 웨이퍼(12)로 완전히 또는 부분적으로 전달되기 않기 위한 다른 점착력을 구비할 수 있다.
첫 번째 컨포밍 액침 리소그래피 공정 실시예에서, 상기 웨이퍼(12)는 도 2(예 상기 포토레지스트층(34)가 상기 웨이퍼(12)위에 형성되고 상기 컨포밍 액침 매체(26)가 상기 포토레지스트층 위에 형성되어 구비된)와 같이 준비된다. 일반적인 얼라이먼트 기술(alignment techniques)들을 사용하여, 상기 웨이퍼(12)와 레지스트(34) 그리고 컨포밍 액침 매체(26)는 상기 웨이퍼 판(28) (도 1)의 움직임에 의한 상기 렌즈(32)의 상기 광학적 축(optical axis)에 대해서 일직선을 맞춘다.
그 후에, 도 3과 관련하여, 상기 렌즈(32)와 상기 컨포밍 액침 매체(26)는 서로 긴밀하게 접촉을 가하게 할 수 있다. 예를 들어, 상기 웨이퍼 판(28)은 상기 렌즈(32)와 가까이 이동될 수 있으며 또한 상기 렌즈(32)가 상기 웨이퍼(12)에 가까이 이동될 수 있다. 상기 렌즈(32)와 상기 컨포밍 액침 매체(26)의 접촉을 통해서, 상기 웨이퍼 판과 또는 렌즈의 또 다른 움직임이 상기 컨포밍 액침 매체(26) 위에 변형 압력을 가하기 위해서 만들어질 수 있다. 위에서 지적하고 설명하였듯 이, 이와 같은 압력은 상기 컨포밍 액침 매체(26)에 약간의 변형을 일으킬 수 있다.
다음으로, 상기 포토레지스트(34)는 상기 노광 패턴(24)에 노광될 수 있으며, 노광 도중에, 상기 노광 패턴(24)은 상기 컨포밍 액침 매체(26)을 가로지른다. 잘 알려져 있는 바와 같이, 상기 포토레지스트의 오직 한 부분만, 즉 상기 웨이퍼(12)의 개별적인 음각(die) 부분에 대응하는 부분을 노광할 것이다. 그러므로, 상기 노광 패턴(24)와 노광 후에, 상기 컨포밍 액침 매체는 상기 렌즈(32)와의 접촉에서 벗어 날수 있을 것이다(예 상기 웨이퍼 판(28)과 렌즈(32)의 이동으로써). 포토레지스트(34), 컨포밍 액침 매체(26)와의 상기 웨이퍼(12)는 다시 상기 렌즈(32)의 광학적 축에 대해서 다시 일직선을 맞출 수 있으며 상기 컨포밍 액침 매체(26)와 렌즈(32)는 다시 한번 위에서 언급된 방식대로 서로 접촉을 가하게 할 수 있다. 이와 같은 공정은 상기 포토레지스트의 노광이 되여 져야 하는 부분이 노광 될 때까지 계속되어 반복된다.
도 4와 5에 관련하여, 컨포밍 액침 리소그래피 공정의 제 2 실시예를 설명할 것이다. 제 2 실시예의 컨포밍 액침 리소그래피 공정에서, 웨이퍼(12)가 도 4와 같이 준비된다(예, 상기 웨이퍼(12)위에 상기 포토레지스트층(34)가 형성됨). 또한, 렌즈(32)위에 상기 컨포밍 액침 매체(26)를 부착 또는 연결하거나, 혹은 달리 적층함으로써 렌즈를 준비한다. 상기 렌즈(32)의 방위(orientation)에 따라서, 상기 컨포밍 액침 매체(26)는 중력(gravity), 부착(adhesion), 정전기(static charge), 접착 성질들(adhesive properties) (예, 상기 렌즈(32)와 상기 컨포밍 액침 매체(26) 사이에 광학 접착을 바름), 또는 다른 적당한 기술로 유지될 수 있다.
그 후에, 레지스트와 상기 웨이퍼(12)는 일반적인 얼라이먼트(alignment) 기술(예, 상기 웨이퍼 판(28)의 이동)을 사용하여 상기 렌즈(32)의 광학적 축에 대해서 일치시킬 수 있다. 상기 컨포밍 액침 매체(26)와 포토레지스트 층(34)은 서로 긴밀하게 접촉을 가하게 할 수 있다. 예를 들어, 상기 웨이퍼 판(28)은 상기 렌즈(32)와 가까이 이동될 수 있으며 또한 상기 렌즈(32)가 상기 웨이퍼(12)에 가까이 이동될 수 있다. 상기 포토레지스트 층(34)와 상기 컨포밍 액침 매체(26)의 접촉을 통해서, 상기 웨이퍼 판(28)과 또는 렌즈(32)의 또 다른 움직임이 상기 컨포밍 액침 매체(26)위에 변형 압력을 가하기 위해서 만들어질 수 있다. 위에서 지적 및 설명하였듯이, 이와 같은 압력은 상기 컨포밍 액침 매체(26)에 약간의 변형을 일으킬 수 있다.
다음으로, 상기 포토레지스트(34)는 상기 노광 패턴(24)에 노광 될 수 있으며, 노광 도중에, 상기 노광 패턴(24)은 상기 컨포밍 액침 매체(26)을 가로지른다. 잘 알려진 바와 같이, 상기 포토 레지스트(34)의 오직 한 부분만, 즉 상기 웨이퍼(12)의 개별 다이(die) 부분에 대응하는 부분을 노광한다. 그러므로, 상기 노광 패턴(24)과 노광 후에, 상기 컨포밍 액침 매체는 상기 포토레지스트(34)와의 접촉에서 벗어 날수 있을 것이다(예 상기 웨이퍼 판(28)과 렌즈(32)의 이동으로써). 포토레지스트(34)와의 상기 웨이퍼(12)는 다시 상기 렌즈(32)의 광학적 축에 대해서 다시 일직선을 맞출 수 있으며 상기 컨포밍 액침 매체(26)와 포토레지스트 층(34)은 다시 한번 위에서 언급된 방식으로 서로 접촉을 가하게 할 수 있다. 이와 같은 공정은 상기 포토레지스트(34)의 노광되어져야 하는 부분이 노광될 때까지 계속되어 반복된다.
여기에 나타난 본 발명의 정의된 청구범위에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경이 앞서 언급한 리소그래피 기술에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 렌즈(32)의 광학적 축에 대해서 상기 웨이퍼(12)의 리얼라이먼트는 렌즈(12)와 컨포밍 액침 매체(26)나 상기 컨포밍 액침 매체(26)과 포토레지스트층(34) 서로의 결합성과 별도로 가능케 할 수 있다.
상기 컨포밍 액침 매체(26)은 일반적으로 가능한 드라이 리소그래피 공정들(dry lithographic processes)와 유동액체 액침 리소그래피 공정들(flowable liguqid immersion lithographic processes)보다 상기 노광 패턴이 횡단을 통해서 매체에 높은 굴절률을 제공할 수 있다. 상기 렌즈(32)의 굴절률에 가깝게 상기 액침 매체의 굴절률을 맞추는 것이 상기 포토 레지스터(34)위에 더 좋은 노광 광의 해상도를 갖는 것으로 믿어지고 있다.
또한, 부유동 액체 액침 매체들, 즉 여기에 기술된 상기 컨포밍 액침 매체(26)는 유동 액침 매체들보다 원활하게 제어할 수 있다. 예를 들어, 유동 액침 매체들보다 상기 노광 패턴 횡단을 액침 매체들은 굴절률이 보다 더 일정하다. 또한, 유동 액침 매체에서보다 상응하는 액침 매체(26)에서 기포가 생성되는 가능성이 더 낮다. 상기 노광 파장(예, 열 배나 백배 적은)에 대해 작은 기포들은 이미지 형성에 영향이 매우 적으므로 무시할 수 있겠다. 유동 액체 액침 리소그래피에서, 상기 같은 액침 매체의 중복되는 노광은 상기 노광 파장에 대해서 비교적 큰 크기 의 기포들을 형성하게 만들 수 있다.
종합해서, 유동 액침 매체보다 컨포밍 액침 매체의 사용은 상기 액침 리소그래피 공정 안에 상기 유동 액침 매체의 액체 성질의 도입을 피하므로, 이미징 변형이 낮아지게 된다. 또한 예를 들어 효과적인 파장 감소와 효과적인 수적 균열 증대 등을 포함하는 액침 리소그래피와의 이득이 실현될 수 있다.
한 실시예에서, 상기 컨포밍 액침 매체(26)는 일회용이다. 예를 들어서, 상기 컨포밍 액침 매체는 웨이퍼(12)와 하나의 특정한 마스크(18)과의 노광들을 위해서 사용된다. 그 뒤에, 상기 컨포밍 액침 매체는 상기 웨이퍼(12)의 다음 공정(예, 포토 레지스터(34) 현상 혹은 상기 포토 레지스터 아래의 웨이퍼 막(wafer layer)처리)을 위해서 상기 웨이퍼(12)로부터 제거되거나 상기 렌즈(32)로부터 제거되고 새로운 컨포밍 액침 매체(26)에 대체된다. 상기 컨포밍 액침 매체(26)가 처음으로 상기 포토 레지스터 막(34) 위에 놓일 때에, 한번에 상기 컨포밍 액침 매체(26)의 각 부분이 상기 노광 패턴(24)에 노광될 것이 가능하다. 상기 컨포밍 액침 매체(26)가 처음으로 상기 렌즈(32)와 접합할 때에, 상기 컨포밍 액침 매체(26)은 많은 중복으로 기포 형성하거나 굴절률이 불균일 하는 것만 아니라면 여러 번 상기 노광 패턴(24)에 대해 노광될 수 있다. 그러므로, 어떠한 경우에는, 여러 가지의 마스크들과 또는 웨이퍼들과의 노광들은 상기 렌즈(32)위에 설치되어있는 상기 같은 컨포밍 액침 매체(26)와 만들어질 수도 있다. 실 예로, 상기 웨이퍼(12)나 렌즈(32)부터 제거된 컨포밍 액침 매체 물질은 재생공정을 거쳐서 정화나 다시 사용되도록 복원될 수 있다.
상기 컨포밍 액침 매체(26)은 한정적인 숫자의 노광에만 유일하게 사용되었고 방사 노광도 이와 동의하게 제한되었기 때문에, 이미지 형성에 영향을 미치는 기포 형성이나 또는 사익 액침 매체에 새로운 오명 물질들의 침투를 최소화할 수 있다. 그 결과로, 상기 포토레지스트 층(34) 위에 고해상과 양질의 이미지를 그릴 수 있다.
한 실시예에서, 상기 노광 패턴(24)을 노광하기 전에, 상기 컨포밍 주형 매체(26)은 만약 상기 컨포밍 주형 매체(26)가 올바른 조건에 있는지 결정하기 위해서 조사될 수 있다. 한 예로써, 상기 컨포밍 액침 매체(26)은 컨포밍 액침 매체(26) 굴절률 균일성을 예를 들어 미국 특허 출원번호 (NO. 10/628,021), 출원일 2003년 7월 25일에 본원 출원과 같이 출원되어 모든 내용이 여기에도 포함되어지는 출원 건에 자세하게 기술되어 있는 간섭(interferometric) 기술을 사용하여 검사할 수 있다. 상기 컨포밍 액침 매체(26)은 또한 이물질(예, 미립자 물질 또는 기포들의 존재는 예를 들어 미국 특허 출원번호 (NO. 10/638,927), 출원일 2003년 8월 11일 (본 출원과 같이 출원되었으며, 이의 모든 내용이 참고로서 여기에 인용한다)에 기술되어 있는, 테스트 레이저에 의해 방출되어 이물에 의해 산란되는 광을 검출하는 산란 광 검출기 어셈블리를 사용하여 검사할 수 있다
본 발명의 바람직한 실시예를 자세하게 설명하였으나, 본 발명이 이와 같은 범위만을 한정하는 것은 아니다, 하기 특허 청구범위의 정의와 용어에 속하는 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다.

Claims (15)

  1. 노광 패턴(24)이 발산되는 렌즈(32)를 구비하는 리소그래피 시스템(10)을 이용하여 디바이스를 제조하는 방법으로서,
    웨이퍼(12)와 상기 웨이퍼 위에 배치되는 포토레지스트층(34)을 제공하는 단계와;
    상기 포토레지스트층과 상기 렌즈 사이에 컨포밍 액침 매체(26)를 배치하는 단계와; 그리고
    상기 컨포밍 액침 매체를 가로지르는 노광 패턴으로 상기 포토레지스트층을 노광시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨포밍 액침 매체를 배치하는 단계는 상기 포토레지스트층과 상기 렌즈중 적어도 1개를 상기 컨포밍 액침 매체로 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
  3. 제 1 항 내지 제 2 항에 있어서,
    상기 배치 단계에 의해, 상기 포토레지스트층 및 상기 렌즈중 적어도 하나는 상기 컨포밍 액침 매체와 긴밀하게 접촉하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 렌즈를 이용하여 상기 컨포밍 액침 매체에 변형 압력을 가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈와 상기 포토레지스트층이 상기 컨포밍 액침 매체와 긴밀하게 접촉하도록 상기 웨이퍼 및 상기 렌즈중 적어도 1개를 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 포토레지스트층과 상기 렌즈중 하나를 상기 컨포밍 액침 매체와의 접촉을 해제하여, 상기 웨이퍼와 상기 렌즈중 하나를 상기 웨이퍼 또는 상기 렌즈에 대해 측면으로 이동시키고, 상기 컨포밍 액침 매체와 상기 렌즈 및 상기 포토레지스트층의 긴밀한 접촉을 재설정함으로써, 상기 렌즈에 대해 상기 웨이퍼를 재배치하는 단계와; 그리고
    상기 컨포밍 액침 매체를 가로지르는 노광 패턴으로 상기 포토레지스트층을 재노광하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 컨포밍 액침 매체의 굴절률은 약 1.0 내지 약 1.5인 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 컨포밍 액침 매체는 하이드로겔, 유리, 젤라틴 및 실리콘 기반 물질중 적어도 하나로부터 만들어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
  9. 노광 패턴(24)이 발산되는 렌즈(32)를 구비하는 리소그래피 시스템(10)을 이용하여 디바이스를 제조하는 방법으로서,
    웨이퍼(12)와 상기 웨이퍼 위에 배치되는 포토레지스트층(34)을 제공하는 단계와;
    상기 렌즈와 포토레지스트층 각각을, 상기 렌즈와 포토레지스트층 사이에 배치되는 컨포밍 액침 매체(26)와 긴밀하게 접촉하게 하는 단계와; 그리고
    상기 컨포밍 액침 매체를 가로지르는 노광 패턴으로 상기 포토레지스트층을 노광하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
  10. 리소그래피 이미징 어셈블리(22)의 렌즈(32)와;
    웨이퍼와, 여기서 상기 웨이퍼 위에는 포토레지스트층(34)이 배치되며; 그리고
    상기 렌즈와 상기 포토레지스트층 사이에 배치되며, 상기 포토레지스트층과 상기 렌즈를 긴밀하게 접촉시키는 컨포밍 액침 매체(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템(10).
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 렌즈는 상기 포토레지스트층을 노광하는 동안 상기 컨포밍 액침 매체에 변형 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 컨포밍 액침 매체의 굴절률은 약 1.0 내지 약 1.5인 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 컨포밍 액침 매체는 하이드로겔, 유리, 젤라틴 및 실리콘 기반 물질중 적어도 하나로부터 만들어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
  14. 제 10 내지 제 13 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 렌즈와 상기 웨이퍼중 적어도 하나는 긴밀한 접촉을 확립하도록 이동가능한 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
  15. 제 10 항 내지 제 14 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 리소그래피 이미징 어셈블리는 상기 렌즈로부터 노광 패턴(24)을 발산하고, 상기 노광 패턴은 상기 컨포밍 액침 매체를 가로질러서 상기 포토레지스트층을 노광시키는 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
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