KR20080114678A - 임프린트 리소그래피 시스템 - Google Patents

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KR20080114678A
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필립 디. 슈메이커
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몰레큘러 임프린츠 인코퍼레이티드
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Abstract

본 발명은 함께 모자이크를 이룰 때 해자에 의해서 생긴 개방 영역이 제거될 수 있도록 하는 레벨 0(임프린트 또는 포토리소그래피 또는 e-빔 등에 의해서 패턴화) 및 레벨 1(임프린트에 의해서 패턴화)을 위한 패턴화 필드의 모양을 선택하는 것에 관한 것이다.
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임프린트 리소그래피, 해자, 개방영역, 패턴화 필드

Description

임프린트 리소그래피 시스템{IMPRINT LITHOGRAPHY SYSTEM}
본 발명은 임프린트 리소그래피 시스템에 관한 것이다.
나노-제작은, 예를 들어 나노미터 이하 정도의 피쳐(feature)를 갖는, 아주 소형 구조의 제작을 포함한다. 나노-제작이 상당한 충격을 주었던 한 분야가 직접회로의 프로세싱이다. 기판 위에 형성되는 단위 면적당 회로 수가 증가하면서 반도체 프로세싱 산업이 더 높은 생산율을 위해 노력을 계속함에 따라, 나노-제작은 더욱 더 중요하게 되고 있다. 나노-제작은 더 큰 공정 제어를 제공하는 동시에 형성된 구조의 최소 피쳐 치수를 더욱 감소시킬 수 있다. 나노-제작이 사용되고 있는 다른 개발 분야는 생물공학, 광학기술, 기계 시스템 등을 포함한다.
전형적인 나노-제작 기술을 보통 임프린트 리소그래피(imprint lithography)라고 한다. 전형적인 임프린트 리소그래피 공정은 미국특허출원 제10/264,960호로서 제출된 미국특허출원 공보 제2004/0065976호, 제목 "최소의 치수 변화성을 갖는 피쳐를 복사하기 위하여 기판 위에 피처를 배열하기 위한 방법 및 몰드"; 미국특허출원 제10/264,926호로서 제출된 미국특허출원 공보 제2004/0065252호, 제목 "계측 표준의 제작을 용이하게 하기 위하여 기판 위에 층을 형성하는 방법"; 및 미국특허 제6,936,194호, 제목 "임프린트 리소그래피 공정을 위한 기능적 패턴화 재료" 등의 많은 공보에 설명되어 있으며, 이들은 모두 본 발명의 양수인에게 양도된 것이다.
전술한 미국특허출원 공보 및 미국특허에 각각 개시된 임프린트 리소그래피 기술은 중합성 층에 릴리프 패턴(relief pattern)을 형성하는 것과 이 릴리프 패턴에 상응하는 패턴을 아래쪽 기판에 전사하는 것을 포함한다. 모션 스테이지 위에 기판이 위치될 수 있으며, 이로써 바람직한 위치를 획득하여 패턴화를 용이하게 할 수 있다. 이를 위하여, 기판으로부터 이격되어 위치하는 템플릿이 사용되며, 템플릿과 기판 사이에는 형태화가 가능한 액체가 존재한다. 이 액체는 고화되어, 액체와 접촉하고 있는 템플릿의 표면 모양과 일치하는 패턴이 기록된 고화층을 형성한다. 다음에, 템플릿이 고화층으로부터 분리되어 템플릿과 기판이 서로 떨어진다. 다음에, 고화층에 있는 패턴에 상응하는 릴리프 이미지(relief image)를 기판으로 전사하기 위한 공정이 기판과 고화층에 행해진다.
레벨 0 및 레벨 1에 대한 패턴화 필드의 모양을 선택하는 것에 대한 개선이 필요하다.
이것은 본 출원의 독립항의 시스템에 의해서 달성된다. 본 발명은 임프린트 리소그래피에 모자이크 모양의 패턴을 제공하며, 이들 모양은 함께 모자이크를 이룰 때 해자(moat)에 의해서 생긴 개방 영역을 제거할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구체예는 종속항에 기재된다.
이제, 본 발명의 구체예를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 주형과 기판이 이격되어 위치하는 리소그래피 시스템의 단순화한 측 면도이다.
도 2는 레이어 0 필드 레이아웃을 예시한다.
도 3은 바둑판 모양 정렬을 예시한다.
도 4A-4B는 도 2의 필드 레이아웃(200)의 단면을 예시한다.
도 5는 상응하는 레이어 1 필드 레이아웃을 예시한다.
도 6은 도 5의 템플릿의 단면을 예시한다.
본 발명의 구체예는, 함께 모자이크를 이룰 때 해자에 의해서 생긴 개방 영역이 제거될 수 있도록 하는 레벨 0(임프린트 또는 포토리소그래피 또는 e-빔 등에 의해 패턴화) 및 레벨 1(임프린트에 의해 패턴화)을 위한 패턴화 필드의 모양을 선택하는 것에 관한 것이다.
도 1에 관해, 기판(12) 위에 릴리프 패턴을 형성하기 위한 시스템(8)은 스테이지(10)와 템플릿(14)을 포함하고, 스테이지(10) 위에서 기판(12)이 지지되며, 템플릿(14)은 패턴화 표면(18)을 가진다. 다른 구체예에서, 기판(12)은 기판 척(도시하지 않음)과 결합될 수 있으며, 제한되는 것은 아니나, 기판 척(도시하지 않음)은 진공 및 전자기를 포함하는 어떤 척이다.
템플릿(14) 및/또는 몰드(16)는 용융-실리카, 석영, 규소, 유기 폴리머, 실록산 폴리머, 붕규산 유리, 플루오로카본 폴리머, 금속, 및 고강도 사파이어를 포함하는 재료로부터 형성될 수 있지만, 이것들에 제한되는 것은 아니다. 나타낸 대로, 패턴화 표면(18)은 복수 개의 이격되어 위치하는 홈(17)과 돌출부(19)에 의해 한정되는 피쳐를 포함한다. 그러나, 다른 구체예에서, 패턴화 표면(18)은 실질적으로 매끄럽고 및/또는 평면일 수 있다. 패턴화 표면(18)은 기판(12) 위에 형성되는 패턴의 기초를 형성하는 원 패턴을 한정할 수 있다.
템플릿(14)과 몰드(16)의 움직임을 용이하게 하기 위하여 템플릿(14)은 임프린트 헤드(20)에 결합될 수 있다. 다른 구체예에서, 템플릿(14)은 템플릿 척(도시하지 않음)에 결합될 수 있으며, 제한되는 것은 아니나, 템플릿 척(도시하지 않음)은 진공 및 전자기를 포함하는 어떤 척이다. 중합성 단일계 재료(24)를 기판 위에 부착하기 위해서 기판(12)과 유체 연통하며 선택하여 위치될 수 있는 유체 디스펜스 시스템(22)이 결합된다. 중합성 단일계 재료(24)는 어떤 공지의 기술, 예를 들어 드롭 디스펜스, 스핀-코팅, 딥-코팅, 화학증착(CVD), 물리증착(PVD) 등을 이용하여 부착될 수 있음이 이해되어야 한다.
진로(30)를 따라서 에너지(28)를 내보낼 수 있는 에너지(28)의 공급원(26)이 결합된다. 임프린트 헤드(20)와 스테이지(10)는 몰드(16)와 기판(12)이 각각 진로 (30) 안에서 정합 배치되도록 정렬할 수 있게 배열된다. 임프린트 헤드(20), 스테이지(10) 또는 이들 양자가 몰드(16)와 기판(12) 사이의 거리를 변화시킴으로써 중합성 단일계 재료(24)로 충전되는 몰드와 기판 사이의 바람직한 부피를 한정한다.
도 1에 관해, 전형적으로 중합성 단일계 재료(24)는 몰드(16)와 기판(12) 사이에 바람직한 부피가 한정되기 전에 기판(12) 위에 부착된다. 그러나, 중합성 단일계 재료(24)는 바람직한 부피가 획득된 후 이 부피를 충전할 수도 있다. 바람직한 부피가 중합성 단일계 재료(24)로 충전된 후, 공급원(26)이 에너지, 예를 들어 중합성 단일계 재료(24)를 기판(12)의 표면(25) 및 패턴화 표면(18)의 모양에 일치하여 고화 및/또는 가교-결합시킬 수 있는 광폭 에너지를 내보내고, 기판(12) 위에 패턴화 층(50)이 한정된다.
광폭 에너지는 자외선 파장, 열 에너지, 전자기 에너지, 가시광 등을 포함하는 화학선 성분을 포함할 수 있지만, 이것들에 제한되는 것은 아니다. 당업자에게 공지된 화학선 성분이 사용되며, 전형적으로는 임프린팅 층(12)이 형성되는 재료에 의존한다. 이 공정의 제어는 스테이지(10), 임프린트 헤드(20), 유체 디스펜서 시스템(22), 공급원(26)과 데이터 통신하는 프로세서(32)에 의해서 조정되며, 이것은 메모리(34)에 저장된 컴퓨터 판독 프로그램에 의해 운영된다.
더 나아가, 상기 언급한 사항은 미국특허 제6,932,934호, 제목 "임프린트 리소그래피 공정 동안 불연속적 필름의 형성"; 미국특허출원 제10/194,991호로 제출된 미국특허출원 공보 2004/0124566, 제목 "단계 및 반복 임프린트 리소그래피 공정"; 및 미국특허출원 제10/396,615호로 제출된 미국특허출원 공보 2004/0188381, 제목 "포지티브 톤 바이-레이어 임프린트 리소그래피 방법"; 및 미국특허출원 제10/432,642호로 제출된 미국특허출원 공보 2004/0211754, 제목 "임프린트 리소그래피를 사용한 계단형 구조의 형성 방법"에서 언급하고 있는 임프린트 리소그래피 공정 및 시스템에서 사용될 수 있으며, 상기 특허출원들은 모두 참고자료로서 본원에 포함된다.
임프린트 리소그래피에서, 액체-내 정렬을 달성하기 위해, 어떤 임프린트 액체도 수용하지 않는 영역(본원에서는 해자라고 명명한다)이 템플릿 정렬 마크 밑에 확립될 수 있다. 이것은 임프린트 재료가 템플릿 재료와 인덱스 매치되려는 경향이 있어서, 액체가 템플릿의 하면을 코팅하고 있는 경우 상이 잘 만들어질 수 없기 때문이다. 해자가 사용될 경우, 인쇄된 웨이퍼에 바람직하지 않은 개방 영역이 남을 수 있으며, 결과적으로 필드 엣지에 에칭 및 CMP 로딩 문제가 생길 수 있다.
본 발명은, 함께 모자이크를 이룰 때 해자에 의해서 생긴 개방 영역이 제거될 수 있도록 하는 레벨 0(임프린트 또는 포토리소그래피 또는 e-빔 등에 의해 패턴화) 및 레벨 1(임프린트에 의해 패턴화)을 위한 패턴화 필드의 모양을 선택하는 것을 다룬다.
도 2 내지 도 6은 개방 영역을 피할 수 있는 레벨 0 및 레벨 1을 위한 필드 모양을 한정하며, 액체-내 정렬 동안 템플릿과 함께 해자형 영역을 사용한다. 이런 종류의 모양은, 템플릿과 이미 경화된 임프린트(이전 필드)가 직접 접촉되는 것을 피하기 위해 존재하는 < 10um 또는 심지어 < 1um일 수 있는 도 5에 도시된 필드 사이의 개방 영역은 아마도 제외하고, 필드의 접점에서 개방 영역을 제거한다. 이 갭이 마이크론보다 작다면, 이것은 유의한 에칭 또는 CMP 로딩을 야기하지 않을 것이다. 또한, 미국특허출원 제10/396,615호, 제목 "포지티브 톤 바이-레이어 임프린트 리소그래피 방법"에 설명된 S-FIL/R 평면화의 사용이 이런 종류의 작은 개방 영역들을 충분히 커버할 것이다.
도 2는 레이어 0 필드 레이아웃(200)을 도시하고, 도 3은 이러한 레이아웃의 모자이크식 정렬을 도시한다. 이러한 모자이크 패턴의 웨이퍼는 포토리소그래피, 임프린트 리소그래피 등을 이용하여 획득될 수 있다. 레벨 1 위의 정렬 마크(202)는 바둑판 모양 마크일 수 있으며, 이것은 미국특허출원 제11/000,331호, 제목 "나노-스케일 장치의 제조를 위한 간섭계 분석" 및 미국특허출원 제11/000,321호, 제목 "나노-스테일 장치의 제조를 위한 간섭계 분석 방법"에 설명된 경사형 iMAT 정렬 시스템을 이용한 확실한 정렬 계획에 필요한 것으로서, 상기 특허출원들은 모두 본원에 참고자료로서 포함된다. 정렬 마크(202)의 수는 1 내지 > 16의 범위일 수 있다. 이들 중 6개는 선형 보정가능 오류 X, Y, 세타, Magx, Magy 및 직교성 오류의 측정을 허용한다. 전체 프로세싱을 행하는 고객에 의해 시험 구조를 놓는데 테스트 패턴 영역(203)이 사용된다. 웨이퍼(201)를 칩으로 제작하기 위해 다이징할 때 이들 구조는 결국 유실된다. 그러나, 다이징 전에, 이들은 시험 영역으로부터 공정 및 장치 데이터에 대해 측정될 수 있고, 이 데이터를 사용하여 공정을 개선할 수 있다.
도 4A는 바둑판 모양 패턴(202)을 나타낸 웨이퍼의 도 2의 라인 X-X를 따른 단면 및 레벨 1 임프린팅에 사용되는 접착층(403)(이 예에서는 등각임)과 함께 활성 영역(201)의 전형적인 패턴을 예시한다. 도 4B는 도 4A와 동일한 단면을 예시하지만, 레벨 1의 임프린트 재료에 적합한 평면화 접착층(408)이 추가된다.
도 5에 관해, 레이아웃(200)에 상응하는 레이어 1 필드 레이아웃(500)이 도시된다. 개방 상자(503)(표시된 해자형 정렬 영역)는 격자를 함유할 수 있으며(도 6 참조), 이것은 미국특허출원 제11/000,331호, 제목 "나노-스케일 장치의 제조를 위한 간섭계 분석" 및 미국특허출원 제11/000,321호, 제목 "나노-스케일 장치의 제조를 위한 간섭계 분석 방법"에 제시된 것이다. 이들 해자형 마크는 또한 활성 영역(602)의 평면 위에 홈으로 형성될 수 있으며, 이들 마크는 레벨 0 레이아웃(200)에 나타낸 바둑판 모양 마크(202)와 중복될 것이지만, 해자형 정렬 마크(503)는 인쇄되지 않는다. 또한, 레이어 1 패턴 레이아웃(500)은 동일한 총 면적으로 해자형 정렬 영역과 동일한 수의 영역을 포함하며, 이로써 해자형 정렬 마크에 의해 생긴 비-인쇄 영역이 상쇄된다. 이들 영역 -"더미 격자" 영역(501)으로 나타냄- 은 격자(또는 다른 유사한 반복 패턴)를 가지며, 이 격자의 듀티 사이클을 에칭 및 CMP를 위한 적합한 로딩을 제공하도록 선택함으로써 전체 융기 및 홈 영역이 더미 패턴(501)을 둘러싼 영역과 명목상 유사하게 된다. 또한, 격자 피치는 격자들이 해자형 정렬 마크(503)와 바둑판 모양 마크(202)에 의해서 생기는 신호를 실질적으로 방해하지 않도록 선택된다. 레벨 1 웨이퍼가 인쇄됨에 따라, 레벨 0의 바둑판 모양 패턴과 해자형 정렬 마크 패턴 사이에 이미 인쇄된 더미 격자(501)가 있는 일부 영역들이 있게 될 것이다. 따라서, 더미 격자의 피치는 이들 위치에서 신호 품질의 손실을 최소화하도록 선택된다.
도 6은 단면 Y-Y를 따른 레이아웃(500)에 상응하는 템플릿(601)의 단면을 예시한다. 템플릿(601)은 활성 영역(602)에 주 레벨 1 패턴을 포함한다. 융기형 정렬 마크(503)로부터 활성 영역(602)을 분리하기 위해 선택적 해자(604) 영역이 포함될 수 있다. 또한, 바람직한 경우, 융기형 정렬 마크는 필요하지 않을 수도 있다. UV 가교-결합에 의해서 모노머 재료가 수직 방향으로 5%-10%까지 수축하므로, 어떤 상황에서, 이것은 정렬 마크를 융기시키지 않고도 충분한 소제 효과를 제공할 수 있다.
도 6에 도시된 대로, 템플릿(601)은 정렬 마크를 함유하는 활성 영역(602)에 위치된 해자 부분(604)을 포함할 수 있다. 또한, 해자 부분의 예가 미국특허출원 제10/917,761호로 제출된 미국특허출원 공보 2006/0032437, 제목 "임프린트 리소그래피 템플릿을 위한 해자 시스템"에 설명되며, 상기 특허출원은 본원에 참고자료로 포함된다. 해자(604)는 상기 언급한 공정의 수명에 불리한 영향을 미칠 수 있다. 해자(604)는 중합성 단일계 재료(24)를 포획할 수 있으며(도 1 참조), 따라서 잠재적으로 템플릿(14)에 오염 부위를 만들고, 연속 임프린트의 임프린트 품질을 저하시킬 수 있다. 예방될 수 없는 경우, 오염은 정렬 마크(503)를 메사에서 벗어나서 활성 영역(602)의 평면으로부터 홈을 만들어 위치시킴으로써 최소화될 수 있다.
상기 설명된 본 발명의 구체예들은 예시이다. 본 발명의 범위 내에서 상기 인용된 명세서에 대한 많은 변화 및 변형이 만들어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기 설명에 의해 제한되지 않으며, 전체 등가물 범위와 함께 첨부된 청구범위를 참조하여 결정되어야 한다.

Claims (11)

  1. 레벨 0 및 레벨 1 레이아웃이, 서로 모자이크를 이룰 때 활성 임프린트 필드 사이의 경계에 개방 영역이 없도록 되는 모양을 가지는 임프린트 리소그래피 시스템.
  2. 레벨 0 및 레벨 1 레이아웃이, 서로 모자이크를 이룰 때 활성 임프린트 필드 사이의 경계에 있는 개방 영역이 외주 둘레의 전 영역과 동일하게 되는 모양을 가지는 임프린트 리소그래피 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 활성 임프린트 필드가 템플릿이 피쳐를 임프린트하는 영역이고, 경계는 각각의 활성 임프린트 필드 위에 템플릿을 정렬하기 위한 정렬 마크를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 레벨 0 및 레벨 1 레이아웃은 비-직사각형 모양을 가지는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서, 레벨 0 레이아웃은 임프린트 리소그래피, 포토리소그래피, 및 e-빔 리소그래피의 군으로부터 선택되는 방법에 의해 패턴화되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서, 레벨 1 레이아웃은 임프린트 리소그래피에 의해 패턴화되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제 3 항에 있어서, 정렬 마크는 바둑판 모양 디자인인 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제 3 항에 있어서, 경계는 테스트 패턴 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제 3 항에 있어서, 경계는 더미 격자를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제 3 항에 있어서, 경계는 정렬 마크가 홈으로 형성된 정렬 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 정렬 영역이 해자형인 것을 특징으로 하는 시스템.
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