KR20180025276A - Euv 리소그래피용 리소그래픽 마스크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 EUV 리소그래피용 리소그래픽 마스크, 마스크를 제작하는 방법, 마스크를 구비하여 패턴을 인쇄하는 방법, 마스크를 구비하여 패턴을 인쇄하도록 구성된 스테퍼/스캐너 및 패턴의 변형을 계산하기 위한 컴퓨터-구현 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 마스크는 의도된 패턴에 대하여, EUV 마스크의 2-차원 평면 내에서 의도적으로(intentionally) 변형된, 흡수체 패턴을 포함한다. 패턴의 변형은 블랭크 상에 멀티레이어 결함의 위치에 대한 이전 측정(previous measurement)에 기초되고, 변형된 패턴에서, 멀티레이어 결함의 최대치(maximum)가 흡수체 물질에 의해 덮이도록 계산된다. 이어서 패턴이 스테퍼/스캐너에서 반도체 웨이퍼 상에 인쇄될 때, 패턴 변형이 웨이퍼 상에 복제되지(reproduced) 않도록 스캐너 작동이 조정된다.

Description

EUV 리소그래피용 리소그래픽 마스크{A LITHOGRAPHIC MASK FOR EUV LITHOGRAPHY}
본 발명은 반도체 공정(semiconductor processing)에 관한 것으로서, 특히 집적 회로를 제조하기 위한 극자외선(EUV) 리소그래피의 이용(use)에 관한 것이다.
반도체 공정은 리소그래피 단계를 포함하고, 리소그래픽 마스크(또한 레티클(reticle)로 일컬어짐) 상에 정의된 패턴은 반도체 웨이퍼에 레이어 바이 레이어(layer by layer)로 쌓아 올려진 레이어 스택(layer stack)에 증착된 포토레지스트 상에 광원에 의해 조명된 결과 패턴의 인쇄가 될 수 있다.
오늘날 집적 회로 내 피처 크기(feature sizes)의 감소는 적용된 리소그래피의 관점에서 진화를 이끌었다. 하나의 개발은 심자외선(Deep Ultraviolet; DUV) 파장으로부터 EUV를 향한 이동이다. 물질들이 EUV 리소그래피에 적용된 극도로 작은 파장(일반적으로 12-15nm)에서 많이 흡수하므로, EUV 리소그래피는 마스크 및 옵틱스(optics)의 투명도(transparency) 대신 반사율에 의존한다. 마스크는 멀티레이어 스택(multilayer)이 증착되는 기판으로부터 제조되고, 그런 다음 EUV 블랭크(blank) 또는 멀티레이어 블랭크로 언급된다. 물질(바람직하게 실리콘 및 몰리브덴) 및 층의 두께는 후속하는 계면(subsequent interfaces)에서 반사된 EUV 광이 구조적으로(constructively) 간섭하도록 선택된다. 흡수체 레이어(absorber layer)는 블랭크의 상부에 증착되고, 이어서 리소그래피 프로세스를 통해 웨이퍼 상에 전달되도록 된 마스크 패턴에 기초하여 패터닝된다. 흡수체가 존재하지 않는 영역(클리어(clear) 영역으로 일컬어짐)은 입사광을 반사한다. 반사광은 미러(mirror) 시스템을 통해서 반도체 웨이퍼 상에 집중된다.
블랭크의 제작 동안, 레이어 내에 작은 입자(particle)가 트랩되어(trapped), 레이어 그 자체에 불완전부(imperfections)가 발생하거나, 멀티레이어가 증착되는 기판의 불완전부가 될 수 있고, 이것들은 멀티레이어 내에 미세한(microscopic) 범프(bump)- 또는 피트(pit)-형 결함(defect)을 유도할 수 있다. 그러한 결점(faults)은 블랭크 결함(blank defects)으로 나타나며, 또한 '멀티레이어(multilayer(ML)) 결함' 또는 '위상 결함(phase defects)'으로 일컬어진다. 이러한 결함의 깊이 또는 높이는 나노미터로 되고, 전술된 바와 같이 구조적인 간섭의 국부적인 교란(local disturbance)을 개시하게 한다. 이에 의해 ML 결함은 상당한 인쇄 에러를 발생시킬 수 있다. 측면 방향으로 이러한 결함은 일반적으로 패턴의 임계 절반 피치(critical half pitch) 또는 그보다 크게 된다.
블랭크 제작업체는 ML 결함의 발생을 최소화하기 위해 노력한다. 그럼에도, 작은 잔여의(small residual number) ML 결함의 출현은 현재 최첨단 블랭크 제작에서 불가피한 것으로 여겨지고 있다. 따라서 인쇄된 패턴에 대한 ML 결함의 영향을 완화시키기 위한 기술이 개발되었다. ML 결함 회피 접근법은 블랭크 상에 패턴을 시프팅(shifting)하는 것을 포함하고, 흡수체 물질에 의한 결함의 최대 개수를 덮어서 인쇄된 패턴 상에 영향을 미치지 않도록 한다. 이 기술을 '패턴 시프트(pattern shift)'라고 한다.
"Comprehensive defect avoidance framework for mitigating extreme ultraviolet mask defects", Kagalwalla et al, Journal of Micro/Nanolithography, MEMS and MOEMS, 13(4), 043005 (Oct-Dec 2014) 문헌에서, 패턴을 시프팅하는 세 가지 방법이 설명된다: 블랭크에 대한 전체 패턴을 시프팅하는 것, 전체 패턴을 회전하는 것, 또는 마스크가 다수의 패턴을 포함하는 경우 '플로어플랜(floorplan)'을 재배치하는 것, 즉 서로에 대해 개별적인 패턴을 시프팅하는 것.
이러한 기술은 많은 결함의 영향을 완화할 수 있는 있지만, 잠재적으로 모든 ML 결함이 제거되는 마스크를 제조할 수는 없다. 결함 커버리지 수율(Defect coverage yield)은 마스크 패턴의 피치, 패턴 밀도(= 클리어 양(amount of clear)), 블랭크 결함의 수, 측면 결함 크기 및 설계에서 중요하지 않은 부분의 양을 포함하는 많은 파라미터에 크게 의존한다. 그러므로 이 기술의 성공률은 제한되고 적용 비율이 상대적이 낮게 된다. 본 발명은 이러한 문제점에 대한 해결책을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 EUV 마스크, 마스크를 제작하는 방법, 마스크를 적용하는 방법, 마스크와 함께 사용하는 스테퍼/스캐너, 및 마스크 상에 흡수체 패턴을 계산하기 위한 컴퓨터-구현 방법에 관한 것이며, 첨부된 청구항에 개시된다.
우선 본 발명은 EUV 리소그래피에 의해 스테퍼/스캐너 장치에서 반도체 웨이퍼 상에 피처의 패턴을 인쇄하기 위한 마스크에 관한 것으로서,
마스크는,
복수 개의 멀티레이어(ML) 결함을 포함하고, 복수 개의 참조 마크를 더 포함하는, 멀티레이어 블랭크; 및
상기 참조 마크의 위치에 의해 정의되는 2차원 좌표계에 대해 미리 정의된 위치 내 위치된 흡수체 패턴 - 상기 흡수체 패턴은 EUV 흡수체 물질에 의해 덮이는 영역 및 상기 EUV 흡수체 물질에 의해 덮이지 않는 영역을 포함하고, 상기 흡수체 패턴은 의도된(intended) 피처의 패턴에 대응함 -;
을 포함하고,
상기 흡수체 패턴은 상기 의도된 피처의 패턴에 대해 상기 마스크 상에서 계획적으로(deliberately) 변형되어, 상기 흡수체 패턴에 대응하는 상기 블랭크의 영역 내 다수의 ML 결함이 흡수체 물질에 의해 덮인다.
흡수체 패턴은 2차원 좌표계에 대해 시프트 또는 회전될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라서, 흡수체 패턴의 변형은 상기 좌표계의 하나 이상의 1차 이상의 변환을 특징으로 한다. 상기 변환은 적어도 하나의 2차 또는 3차 변환을 포함할 수 있다. 상기 좌표계는 직교 X축 및 Y축에 의해 정의될 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 상기 패턴에 대응하는 블랭크의 영역 내에서 검출된 모든 ML 결함은 흡수체 물질에 의해 덮일 수 있다.
본 발명은 EUV 리소그래피용 마스크를 제작하는 방법에 관한 것으로서,
방법은,
멀티레이어 블랭크를 제공하는 단계;
상기 블랭크 상에서 복수 개의 멀티레이어 결함을 검출하는 단계;
상기 블랭크 상에 참조 마크를 생성하는(produce) 단계;
상기 참조 마크에 대하여 2차원 좌표계를 정의하는 단계;
상기 2차원 좌표계에서 상기 결함의 위치를 결정하는 단계;
반도체 웨이퍼 상에 인쇄되도록 의도된 피처의 패턴을 제공하는 단계;
EUV 흡수체 물질에 의해 덮이는 영역 및 상기 물질에 의해 덮이지 않는 영역을 포함하는 흡수체 패턴을 결정하는 단계 - 상기 흡수체 패턴이 상기 2차원 좌표계에 대해 미리 정의된 위치 내에서 상기 블랭크 상에 생성될 때, 상기 패턴에 대응하는 상기 블랭크의 영역 내 다수의 ML 결함이 흡수체 물질에 의해 덮이도록, 상기 흡수체 패턴이 상기 의도된 패턴에 대해 변형됨 -;
상기 미리 정의된 위치 내에서, 상기 블랭크 상에 상기 흡수체 패턴을 생성하는 단계; 및
상기 2차원 좌표계 내 상기 변형을 나타내는 수치 데이터 형태로 상기 의도된 패턴에 대한 상기 흡수체 패턴의 변형을 기록하는 단계;
를 포함한다.
마스크를 제작하기 위한 본 발명의 방법에서, 흡수체 패턴은 2차원 좌표계에 대해 시프트 및/또는 회전될 수 있다. 패턴 변형은 상기 좌표계의 하나 이상의 1차 이상의 변환(one or more first or higher order transformations)을 특징으로 한다. 상기 변환은 적어도 하나의 2차 또는 3차 변환을 포함할 수 있다. 마스크를 제작하는 방법의 바람직한 실시예에 따르면, 패턴에 대응하는 블랭크의 영역 내에서 검출된 ML 결함은 모두 흡수체 물질에 의해 덮인다.
본 발명은 반도체 웨이퍼 상에 피처 패턴(pattern of features)의 프린트(print)를 제작하는 방법에 관한 것으로서,
방법은,
EUV 스테퍼/스캐너를 제공하는 단계 - 상기 스테퍼/스캐너는 상기 스테퍼/스캐너의 정지된 다른 부품 또는 서로에 대하여 이동 가능한 다수의 부품을 포함함 -;
상기 스테퍼/스캐너의 마스크 홀더 안에 제1항 또는 제2항에 따른 EUV 마스크를 장착하는 단계;
상기 스테퍼/스캐너의 웨이퍼 홀더 안에 반도체 웨이퍼를 장착하는 단계;
상기 웨이퍼 및 EUV 마스크를 정렬하는 단계;
상기 스테퍼/스캐너의 정지 부품에 대해 또는 서로에 대해 이동 가능한 하나 이상의 부품의 요구되는 경로 또는 속도를 계산하기 위해, 상기 의도된 패턴에 대하여, 상기 EUV 마스크 상에 상기 흡수체 패턴의 의도된 변형을 나타내는 수치 데이터를 사용하는 단계 - 상기 웨이퍼의 노광은 상기 웨이퍼 상에 인쇄된 패턴을 산출하고 상기 변형이 보이지 않음 -;
하나 이상의 이동 가능한 부품을 상기 요구된 경로 또는 속도에 종속시키면서 상기 웨이퍼를 노광시키는 단계;
를 포함한다.
본 발명은 EUV 리소그래피용 스테퍼/스캐너에 관한 것으로서, 상기 스테퍼/스캐너는 서로에 대해 및 정지된 스테퍼/스캐너의 다른 부품에 대해서 이동 가능한 많은 부품을 포함하고, 본 발명에 따른 EUV 마스크 상에 흡수체 패턴의 의도된 변형을 나타내는 수치 데이터를 수신하기 위한 인터페이스, 및 상기 스케터/스캐너의 정지된 부품에 대하여 또는 다른 이동 가능한 부품에 대해 하나 이상의 이동 가능한 부품의 요구되는 경로 또는 속도를 계산하는 수단을 더 포함하여, 상기 스테퍼/스캐너의 마스크 홀더에 의해 유지된 EUV 마스크가 상기 스테퍼/스캐너의 웨이퍼 홀더에 의해 유지된 반도체 웨이퍼 상에 인쇄된 패턴을 산출하고, 상기 변형은 인쇄된 패턴에 보이지 않는다.
본 발명은 EUV 마스크 상에서 흡수체 패턴의 변형을 계산하기 위한 컴퓨터-구현 방법에 관한 것으로서,
방법은,
스테퍼/스캐너를 사용하여 반도체 웨이퍼 상에 인쇄되도록 의도된 패턴을 기술하는 데이터를 수신하는 단계;
참조 마크를 포함하고 많은 검출된 ML 결함(d1-d5)을 포함하는 EUV 블랭크를 기술하는 단계 - 특히, 상기 참조 마크에 대한 검출된 결함의 위치에 관한 데이터를 수신하는 단계 -;
상기 패턴의 변형 그리고 상기 패턴의 이동 또는 회전을 전체로서 특징짓는 데이터를 계산하는 단계 - 변형된, 그리고 이동 또는 회전된 패턴이 상기 EUV 블랭크 상에 제조되고, 복수 개의 그리고 바람직하게 모든 검출된 결함이 흡수체 물질에 의해 덮임 -;
를 포함한다.
본 발명은 또한, 컴퓨터 상에서 프로그램이 실행될 때, EUV 마스크 상에서 흡수체 패턴의 변형을 계산하는 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
본문 내에 포함되어 있음.
도 1a 내지 1c는 종래 기술에 따른 패턴 시프트(shift) 또는 회전이 멀티레이어 결함 중 제한된 수를 제거하는 데(neutralizing) 사용될 수 있으나, 잠재적으로 모든 결함을 제거하지는 못하는 것을 도시한다.
도 2는 도 1의 패턴이 어떻게 본 발명에 따라 구성되는지를 도시한다.
도 3은 종래기술 및 본 발명에서 모두 활용 가능한, EUV 리소그래피용 스테퍼/스캐너의 작동을 도시한다.
종래 기술에 따르면, EUV 리소그래피에 의해 반도체 웨이퍼 상에 인쇄될 패턴이 패터닝된 흡수체 레이어의 형태로 EUV 마스크 상에 복제 및 확대되고, 확대율(magnification factor)은 이하에서 간결함을 위해 간략하게 '스캐너(scanner)'로 언급되는, 스테퍼/스캐너로 된 미러 시스템(mirror system)에 의해 적용된 옵티컬 리덕션(optical reduction)에 의해 결정된다. 본 발명은 마스크 상에 복제된 패턴 또한 의도된(deliberate) 패턴에 대해 변형된다는 점에서 종래 기술과 차별화된다. 보다 정확하게, 패턴은 EUV 마스크의 2차원 평면 내에서 계획적으로(deliberately) 변형된다. 패턴의 변형은 블랭크 상에서 멀티레이어 결함의 위치의 사전 검출 및 측정에 기초되고, 변형된 패턴 내에서 종래 기술에서와 같이, 단지 완전한 패턴을 시프팅 또는 회전하는 것에 의해 가능한 것보다 더 많은 수의 검출된 멀티레이어 결함이 흡수체 물질에 의해 덮일(covered) 수 있도록 의도된다. 바람직한 케이스에서, 검출된 결함이 모두 덮인다. 이어서 패턴이 스캐너 내에서 반도체 웨이퍼 상에 인쇄될 때, 의도된 패턴 변형이 웨이퍼 상에 복제되지 않도록 스캐너 작동이 조절된다(modulated). 본 발명은 간략화된 예시에 기초하여 설명될 것이고, 기술분야에서 공지된 EUV 마스크의 설명으로부터 시작해서, 마스크가 본 발명에 따라 어떻게 개선될 수 있는지를 기술한다.
도 1a는 종래 기술에 따른 EUV 마스크(10)의 개략도이고, EUV 블랭크(EUV blank; 1) 및 선형의 피처(line-shaped features; 2)로 된 패턴(4)을 포함하고, 피처는 직사각형 영역(3) 내에 도시된다. 패턴은 실제 축척으로 도시되지 않고, 본 발명에 기초가 되는 원리를 설명하기 위해, 블랭크 상에 겹쳐진(superimposed) 실제 패턴의 일부로서 간주될 수 있다. 영역(3)은 최대 패턴 크기 및 상기 최대 패턴 크기를 둘러싸는 작은 공차(tolerance)를 포함하여, 마스크가 스캐너 내에 삽입될 때 웨이퍼 상으로 투영될(projected) 수 있는 최대 영역을 설정할 수 있다(establishing). 다시 말해서, 직사각형 영역(3)은 EUV 마스크(10)와 함께 웨이퍼 상에 인쇄될 패턴 또는 패턴의 그룹 전체를 포함한다. 선형 피처(2)는 흡수체 물질이 존재하지 않는 영역으로 마스크 상에 정의된다. 마스크 나머지의 대부분은 흡수체 물질에 의해 덮인다. 그러므로 도 1에 도시된 마스크는 '다크필드(darkfield)' 마스크, 즉 인쇄될 필드 내 패턴 피처(2)가 흡수체 물질에 의해 덮이지 않은 마스크로 알려졌고, '클리어(clear)'로 정의된다. 동일하게 그 반대의 것, 즉 클리어 필드 마스크(clear field mask)도 가능하고, 이때 인쇄될 피처만이 흡수체-영역(absorber-areas)으로 정의된다. 직사각형 영역(3) 주위에서, 많은 얼라인먼트 마크(alignment marks; 5)가 마스크 상에 생성된다. 이러한 마크는 패턴이 인쇄될 웨이퍼에 대해 리소그래피 도구 내에 영역(3)(및 패턴(4))을 포지셔닝하기 위해 사용된다. 패턴(4) 및 얼라인먼트 마크(5)는 블랭크 상에 증착된 흡수체 물질의 균일한 레이어를 구비하는 멀티레이어 블랭크에서 수행되는 공지된 프로세스에 의해 블랭크(1) 상에서 동시적으로 생성될 수 있다. 이러한 프로세스는 바람직하게 전자 빔 리소그래피에 기초된 마스크 라이터(mask writer)를 사용한다. 얼라인먼트 마크(5)는 흡수체 물질 상에 겹쳐진 영역으로 도면에 도시되었으나, 실제로 이러한 마크는 통상의 기술에 의해 잘 알려진 바와 같이, 상기 흡수체 물질의 패터닝된 영역으로 생성된다.
본 발명에 따라 마스크를 제작하기 위해 사용되는 EUV 블랭크에는 바람직하게 블랭크의 네 모서리 상에 놓이는, 기준(fiducials; 6)으로 알려진 많은 참조 마크(reference mark)가 제공된다. 기준은 개략적으로 흡수체 물질 상에 겹쳐진 십자 표시(crosses)로 도시되었으나, 실제 그것들은 특별한 형상을 구비할 수 있고, 그것들은 상기 흡수체 물질의 패터닝된 영역에 의해 형성될 수 있다(그러나 그것들은 패턴(4) 및 얼라인먼트 마크(5)를 생성하기 전에 생성된다). 기준(6)의 형상 및 크기는 표준화의 대상이다. 특히 SEMI Standard P48-1110에 의해 참조된다. 기준은 블랭크 상에서 영역(3)(및 패턴(4)) 및 얼라인먼트 마크(5)의 정확한 포지셔닝을 위한 공간적 참조(spatial reference)를 제공한다. 참조는 바람직하게 기준(6)에 대해 잘-정의된 위치 내 원점을 구비하는 X축 및 Y축에 의해 정의된 2차원 직교 좌표계이다. 예를 들어 원점은 기준(6)에 의해 정의된 다각형의 중심 내에 위치될 수 있다. 그런 다음 패턴(4) 및 얼라인먼트 마크(5)는 X-Y 축에 대해 잘-정의된 위치 내 블랭크 상에 생성된다. 도 1a에서, 영역(3)은 정확하게 기준(6)에 대해 중심에 놓인다. 그러나 영역(3) 및 패턴(4)의 위치가 기준(6)에 대해 정확하게 참조될 수 있는 한, 이는 정확한 요구사항이 아니다.
도입에서 설명된 바와 같이, 블랭크(1)는 불가피한 멀티레이어 결함을 포함한다. 5개의 멀티레이어 결함(d1 내지 d5)은 도 1a의 예시에서 나타내진다. 결함은 대략적으로 동일한 크기를 갖는 것으로 가정된다. 도면에 도시된 바와 같이, 결함(d1 및 d2)은 흡수체 물질에 의해 덮이는 반면, 결함(d3 내지 d5)은 흡수체 물질에 의해 덮이지 않는다. 도 1b 및 1c는 전술되고 패턴 시프트("pattern shift")로 알려진 종래 기술, 즉 흡수체 물질로 가능한 많은 결함을 덮기 위해서, (패턴(4)을 포함하는) 전체 영역(3) 및 얼라인먼트 마크(5)가 이동되고(translated)(도 1b) 또는 회전되는 것(도 1c)을 도시한다. 실제로 가능한 이동(translation) 및 회전의 범위는 스캐너의 마스크 패턴 중심성 사양(mask pattern centrality specifications)에 의해 결정된다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 결함(d3 내지 d5)이 덮이나, 결함(d1 및 d2)은 더 이상 덮이지 않는다. 그래서 패턴 이동은 동시에 5개의 결함을 모두 덮을 수 없다. 마찬가지로, 도 1c에 도시된 바와 같이, 전체 패턴의 회전은 동시에 모든 결함을 덮을 수 없다.
도 2는 도 1에 도시된 것과 동일한 패턴을 인쇄하고 동일한 결함(d1-d5)을 구비하는 동일한 블랭크(1)로부터 제작되고 동일한 기준(6)이 제공되는, 본 발명에 따른 EUV 마스크(10')를 도시한다. 선형 피처(2)의 전체 패턴(4')은 패턴을 굽히는 것에 의해 계획적으로 변형되었다. 변형된 패턴에서, 5개의 결함은 모두 흡수체 물질에 의해 덮이는 것으로 보인다. 직사각형 영역(3) 및 얼라인먼트 마크(5)는 변형되지 않는다. 얼라인먼트 마크(5)는 EUV 마스크에 웨이퍼를 얼라인하기(align) 위해, 리소그래피 프로세스 동안 계속 동일한 역할을 수행한다. 도 2에서, 영역(3)은 다시 기준(6) 사이에서 중심에 놓이고, 즉 패턴(4')은 시프트되지도 않고 회전되지도 않는다. 그러나 본 발명에 따른 패턴의 변형은 기술분야에서 공지된 바와 같이, 영역(3) 및 얼라인먼트 마크(5)의 시프트 또는 회전과 결합될 수 있다.
본 발명은 마스크가 오직 하나의 패턴(4')을 포함하는 도 1의 예시에 국한되지 아니한다. 영역(3)이 다수의 패턴을 포함할 때, 본 발명에 따라서, (서로 다른) 각각의 패턴의 변형은 기술분야에서 공지된 플로어플랜('floorplan') 패턴 시프트와 결합될 수 있다. 그러므로 본 발명의 제1 측면은 (하나 이상의) 변형된 패턴을 포함하는 EUV 마스크에 관한 것이고, 패턴의 변형은 복수 개의 ML 결함, 바람직하게 패턴의 영역 내에서 검출된 모든 결함이 흡수체 물질에 의해 덮이도록 된다.
게다가, 본 발명은 마스크를 제작하는 방법에 관한 것이다. 방법은 멀티레이어 블랭크를 제공하는 단계 및 그 위에 기준(6)과 같은 참조 마크를 생성하는 단계를 포함한다. 블랭크는 복수 개의 ML 결함을 포함한다. 방법은 결함을 검출하는 단계 및 블랭크 상에 그것들의 위치를 측정하는 단계를 더 포함한다. 결함의 위치는 기준(6)의 위치에 대해 정의된 좌표계 내에서 그것들의 좌표에 의해 정의된다. 바람직하게 이것은 전술된 직교 X-Y 좌표계이다. 위치는 기술분야에서 공지된 측정 도구에 의해 결정될 수 있다.
비-변형 패턴(들)에 대한 변형은 패턴(영역(3) 내 하나의 패턴 또는 복수 개의 패턴 중 하나)의 이동 및/또는 회전과 결합하여, 그것들이 흡수체 물질에 의해 복수 개의 및 바람직하게 모든 검출된 ML 결함을 덮는 방식으로 계산된다. 반도체 웨이퍼 상에 패턴을 인쇄할 때, 변형이 웨이퍼 상에 복제되지 않도록 스캐너 작동에 의해 변형이 보상될 필요가 있다. 후자의 측면은 변형이 스캐너의 제어 시스템에 의해 판독될 수 있는 수치 데이터의 형태로 기록될 것을 요구하며, 본 명세서 내에서 보다 상세히 기술될 것이다.
바람직한 실시예에 따르면, 패턴 변형, 및 만약 해당된다면, 이동 및/또는 회전은 X 좌표 및 Y 좌표의 좌표 변환을 특징으로 한다. 이동 및/또는 회전은 0차 및 1차 변환이다. 본 발명에서 제안된 대부분의 변형은 더 높은 차수의 변환(들)(의 조합)을 특징으로 한다. 예를 들어, 만약 도 2에 도시된 피처(2)의 패턴의 굽힘이 파라볼라 형상의 곡선을 따라 일어난다면, 변형은 변환 공식을 특징으로 할 수 있다:
dx = k.y2 (1)
dy = 0 (2)
상수(K)는 의도된 패턴이 어떻게 변형되는지를 정의하기 위해 요구되는 수치 데이터를 나타낸다. 변형은 3차 이상의 x항 또는 y항 또는 x 및 y의 혼합된 항을 포함하는, 복잡한 변환에 의해 설명될 수 있다. 예시는 다음과 같다:
dx = k1 + k2.x + k3.y2 + k4.xy (3)
dy = k5.x + k6.x3 + k7.xy3 (4)
k1항은 x-방향으로 패턴의 시프트(이동)를 나타낸다. 전술된 바와 같이, 종래 기술에서 이미 공지된 것을 통해서, 이러한 이동은 주로 다항식에서 더 높은 차수의 항을 특징으로 하는 패턴의 변형을 포함하는, 본 발명에 따른 변형 내에 포함될 수 있다. 상수(k2 내지 k7)는 이러한 경우에 EUV 마스크 상에서 패턴의 변형을 특징 짓는 수치 데이터를 나타낸다. dx=k2x 항은 Y의 함수로서 선형으로 증가하는 X-방향으로 패턴의 확대를 나타낸다. dy=k5x 항은 X-축의 회전을 나타낸다. dy=k6x3 항은 3차 y-왜곡(distortion)이다. dy=k7xy3 항은 y-방향을 통해 3차 경로를 따라 조정된 X-축의 회전이다.
본 발명에 따라 패턴 변형을 특징지을 수 있는 X 및 Y 변형의 일반화 수식은 다음과 같다:
Figure pat00001
(5)
Figure pat00002
(6)
이때, m, n, p 및 s는 정수이다.
그 대신에, 변형은 한 세트의 상수를 구비하는 다항식이 아닌, (X 및 Y 내 제공된 그리드(grid)에 의해 정의된 바와 같이) 영역(3) 내 개별적인 점들의 세트가 어떻게 시프팅되는지를 정의하는 룩업 테이블(look-up table) 또는 이와 유사한 형태로 된 데이터 세트를 특징으로 할 수 있다.
일단 변형된 패턴이 정의되고 수치 데이터를 특징으로 하면, 블랭크 상에 증착된 흡수체 레이어를 패터닝하는 것에 의해 (하나 이상의) 변형된 패턴이 블랭크 상에 생성된다. 공지된 패터닝 방법은 흡수체 레이어 상에 레지스트를 증착하는 것, 마스크 라이터에 의해 레지스트 내에 패턴을 라이팅하는(writing) 것, 이에 의해 흡수체 물질이 블랭크 상에 남아 있는 영역 내에 레지스트를 고정하는 단계 및 레지스트에 의해 덮이지 않은 흡수체 물질을 에칭하여, 그 결과 흡수체 패턴을 생기게 하는 것을 수반한다. 바람직하게, 얼라인먼트 마크(5)는 동일한 프로세스에 의해 형성된다. 마스크 라이터, 예를 들어 e-빔 라이터(e-beam writer)의 상세사항 및 관련된 프로세스는 통상의 기술자에게 알려져 있으므로 명세서에 포함되지 않는다.
패턴의 변형을 특징짓는 수치 데이터, 예를 들어 의도된 패턴에 대한 (5) 및 (6) 형태의 예시적인 다항식의 상수가 바람직하게 디지털 형태로 기록된다. 패턴의 변형은 EUV 스캐너 내에서 웨이퍼 상에 비-왜곡된 패턴의 재건(reconstruction)을 실현하기 위해서 수치상의 방법(numerical way)으로 기록되어야 한다. 스캐너는 웨이퍼 인쇄 동안 의도적인 패턴 변형을 보상할 수 있어야 한다. 이는 본 발명의 추가적인 측면에 관한 것으로서, 즉 EUV 마스크 상에 패턴의 의도적인 변형에 관계없이 정확하게 패턴을 인쇄하기 위한 방법, 및 이 방법을 수행하도록 구성된 스캐너에 관한 것이다.
스테퍼/스캐너는 기본적인 구성이 다음과 같은 복잡한 리소그래피 시스템이다 : 광원, 마스크 홀더, 웨이퍼 홀더, 노광 슬릿(exposure slit) 및 복수 개의 미러 요소를 포함하는 옵티컬 어셈블리. 바람직하게 적어도 웨이퍼 홀더, 마스크 홀더 및 많은 미러 요소는 액추에이터에 의해 이동 가능하다. 노광 슬릿은 보통 정지되어 있고, 마스크 홀더 및 웨이퍼 홀더는 웨이퍼의 점진적인 노광을 유발하기 위해서 슬릿에 대해 동시적으로 이동한다. 도 3은 노광 슬릿(15)에 대한 EUV 마스크(10')의 상대 이동을 도시한다. 이러한 시스템 및 그것의 부품에 대한 추가적인 상세사항은 통상의 기술자에게 공지되어 있으므로 여기에서 재현되지 않는다. 본 발명에 따라서, 전술된 바와 같이 EUV 마스크는 마스크 홀더 상에 장착되고, 반도체 웨이퍼는 웨이퍼 홀더 내에 장착된다. 웨이퍼에 대한 마스크의 포지셔닝은 최신 얼라인먼트 방법에 따라서, 패턴(4')의 투영된 이미지가 웨이퍼의 미리 정의된 위치에 정확하게 위치되도록 얼라인먼트 마크(5)의 검출 및 상대 위치의 미세-튜닝(fine-tuning)을 수반하는 공지된 얼라인먼트 프로시저에 따라 수행된다.
웨이퍼의 실제 노광은 광이 흡수체 물질을 포함하지 않는 영역으로부터 반사되고 미러 시스템에 의해 웨이퍼 상에 집중되도록 광원으로 마스크를 조명하는 것에 의해 이루어진다. 언급된 바와 같이 웨이퍼를 점진적으로 노광시키기 위해 노광 동안 노광 슬릿에 대한 웨이퍼 및 마스크의 상대 이동이 유발된다.
실시예에 따라, 노광 동안, 웨이퍼 홀더, 마스크 홀더 및/또는 옵틱스 시스템의 개별적인 미러 요소의 상대 이동은, 마스크 패턴의 계획적으로 추가된 변형이 웨이퍼 상에 복제되지 않는 방식으로 상기 이동(들)의 경로 및 속도에 관하여 제어된다. 도 3의 예시에서, 비-변형된 패턴을 획득하는 것은 마스크의 상부로부터 바닥으로 정지된 슬릿(15)에 대한 궤적(trajectory) 동안, 마스크 홀더 및 웨이퍼 홀더가 x-방향에서 상대적인 전후 이동을 하게 함으로써 달성될 수 있다. 패턴 피처(2)의 굽힘을 특징짓는 수치 데이터는 웨이퍼 상에 정확하게 인쇄될(즉, 변형되지 않을) 피처(2)의 패턴(3)을 위해, 시간의 함수로 x-방향으로 홀더의 필요한 이동을 계산하는 것을 허용한다. 게다가, 미러 요소의 이동은 마스크 상에 의도된 패턴 변형을 없애도록(nullify) 포함될 수 있다. 부품의 필요한 상대 이동의 계산은 적절한 계산 소프트웨어를 사용하여 통상의 기술자에게는 간단하며(straightforward), 마스크 패턴의 변형을 특징짓는 수치 데이터가 입력 데이터(input data)로 입력된다.
패턴의 변형이 예시적인 수식 (3) 및 (4)에 의해 주어지는 것과 같이 복잡한 변형을 특징으로 할 때 다양한 부품의 복잡한 상대 이동이 요구될 수 있다. 그러나 이러한 변형의 항들의 조합 또는 각각의 항은 스캐너의 하나 이상의 부품의 적절한 상대 이동으로 개별적으로 이동될 수 있고, 이러한 이동은 노광 동안 동시적으로 적용될 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명에 따라 구체적으로 구성된 스테퍼/스캐너에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 스캐너에는 사용자가 의도된 패턴 변형을 특징짓는 수치 데이터를 수동으로 입력하게 하거나, 전자 데이터 파일로부터 상기 데이터를 제공하게 하는 인터페이스가 제공된다. 변형이 예시적인 수식 (1) 내지 (4)와 같은 변형 수식을 특징으로 할 때, 이러한 수식은 예를 들어 수동으로 인터페이스 내에 입력될 수 있다. 스캐너에는 웨이퍼 상에 정확하게 인쇄될 패턴을 위해 스캐너의 이동 가능한 부품의 필요한 상대 이동을 계산하는 소프트웨어의 형태로 된 계산 도구(calculation tools)가 더 장착된다.
본 발명은 구체적으로 요구되는 변형 및 만약 해당된다면 (하나 이상의) 흡수체 패턴의 이동/회전을 계산하기 위한 컴퓨터-구동 방법에 관한 것이다. 이 방법은: 스테퍼/스캐너를 사용하여 반도체 웨이퍼 상에 인쇄될 의도된 패턴을 기술하는 데이터를 수신하는 단계; 기준(6)을 포함하고 많은 검출된 ML 결함을 포함하는 EUV 블랭크에 관한 데이터를 수신하는 단계, 특히 기준에 대한 검출된 결함의 위치를 수신하는 단계, 패턴의 의도된 변형을 특징짓는 수치 데이터를 계산하는 단계, 및 패턴의 이동 및/또는 회전을 전체로서 포함하는 단계를 포함하고, 변형된, 및 이동된 및/또는 회전된 패턴이 흡수체 패턴의 형태로 EUV 블랭크 상에 정의될 때, 복수 개의 및 바람직하게 모든 검출된 결함이 흡수체 물질에 의해 덮일 수 있다. 본 발명은 동일하게 컴퓨터에서 전술된 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
수치 데이터의 계산은 많은 컴퓨터-지원 전략을 수반할 수 있다. 간단한 적용을 위해 사용될 수 있는 실시예에 따라, 의도된 패턴의 이미지, 스캐너에서 적용될 확대에 따라 확대된 이미지, 및 얼라인먼트 마크(5)의 이미지가 또한 제공된 이미지는 결함이 명확하게 시각화된(visualized) 블랭크의 이미지 상에 겹쳐진다. 그런 다음 시각적인 인터페이스는 흡수체 물질로 추가적인 결점을 덮도록, 사용자가 ML 결함의 이미지에 대해서 패턴 및 얼라인먼트 마크를 시프트 및/또는 회전하고, 패턴에 변형을 적용하게 한다. 예를 들어 사용자는 등식 (1) 내지 (4)에서 주어진 유형의 다항식을 입력하고 패턴 상에 그러한 변형의 결과를 보는 것이 허용될 수 있다. 또는 그 대신에, 사용자는 패턴을 그래픽으로 변형할 수 있으며, 그 후에 적용된 변형에 가장 근사한 다항식을 결정하는 커브-피팅 알고리즘(curve-fitting algorithm)이 실행된다. 보다 복잡한 적용을 위해 적용 가능한 다른 실시예에 따라, x 및 y에서 좌표 변환을 자동으로 계산하는 알고리즘이 실행된다(ML 결함을 흡수체 물질로 덮는 등식 (5) 및 (6)을 보기 바란다). 예를 들어 알고리즘은 등식 (1) 내지 (4)에서 주어진 유형의 많은 수의 가능한 변환의 효과를 시스템적으로 계산하고 이러한 변환이 ML 결함의 가장 좋은 커버리지를 계산하는지 확인하도록 설계될 수 있다.
본 발명은 도면 및 전술된 설명에서 상세히 도시되고 설명되었지만, 그러한 예시 및 설명은 예시적이거나 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 제한적이지는 않다. 개시된 실시예에 대한 다른 변형은 도면, 개시 및 첨부된 청구항의 연구로부터 청구된 발명을 실시하는 통상의 기술자에 의해 이해되고 영향을 받을 수 있다. 청구항에서, "포함하는(comprising)"이라는 단어는 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않으며, 부정관사 "하나의(a)" 또는 "하나의(an)"는 복수를 배제하지 않는다. 특정 측정값이 서로 다른 종속항에 인용되어 있다는 단순한 사실만으로 이 측정값의 조합이 활용될 수 없다는 것을 의미하지는 않습니다. 청구항 내의 임의의 참조 부호는 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
1: 멀티레이어 블랭크
2: 피처
4': 흡수체 패턴
6: 참조 마크
10': 마스크

Claims (15)

  1. EUV 리소그래피에 의해 스테퍼/스캐너 장치에서 반도체 웨이퍼 상에 피처(2)의 패턴(pattern of features)을 인쇄하기 위한 마스크(10')에 있어서,
    상기 마스크는,
    복수 개의 멀티레이어(multilayer; ML) 결함(defects; d1-d5)을 포함하고, 복수 개의 참조 마크(6)를 더 포함하는 멀티레이어 블랭크(1); 및
    상기 참조 마크(6)의 위치에 의해 정의되는 2차원 좌표계에 대해 미리 정의된 위치 내 위치된 흡수체 패턴(4') - 상기 흡수체 패턴은 EUV 흡수체 물질에 의해 덮이는 영역 및 상기 EUV 흡수체 물질에 의해 덮이지 않는 영역을 포함하고, 상기 흡수체 패턴은 의도된(intended) 피처의 패턴에 대응함 -;
    을 포함하고,
    상기 흡수체 패턴(4')은 상기 의도된 피처의 패턴에 대해 상기 마스크 상에서 계획적으로(deliberately) 변형되어(deformed), 상기 흡수체 패턴(4')에 대응하는 상기 블랭크의 영역 내 다수의 ML 결함이 흡수체 물질에 의해 덮이는, 마스크(10').
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡수체 패턴(4')은 상기 2차원 좌표계에 대해 시프트(shifted) 또는 회전되는, 마스크(10').
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 흡수체 패턴(4')의 변형(deformation)은 상기 좌표계의 하나 이상의 1차 이상의 변환(transformations)을 특징으로 하는, 마스크(10').
  4. 제3항에 있어서,
    상기 변환은 적어도 하나의 2차 또는 3차 변환을 포함하는, 마스크(10').
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 좌표계는 직교 X축 및 Y축에 의해 정의되는, 마스크(10').
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 패턴(4')에 대응하는 블랭크의 영역 내에서 검출된 모든 ML 결함은 흡수체 물질에 의해 덮이는, 마스크(10').
  7. EUV 리소그래피용 마스크를 제작하는 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    멀티레이어 블랭크(1)를 제공하는 단계;
    상기 블랭크 상에서 복수 개의 멀티레이어 결함(d1-d5)을 검출하는 단계;
    상기 블랭크 상에 참조 마크(6)를 생성하는(producing) 단계;
    상기 참조 마크(6)에 대하여 2차원 좌표계를 정의하는 단계;
    상기 2차원 좌표계에서 상기 결함의 위치를 결정하는 단계;
    반도체 웨이퍼 상에 인쇄되도록 의도된 피처의 패턴을 제공하는 단계;
    EUV 흡수체 물질에 의해 덮이는 영역 및 상기 물질에 의해 덮이지 않는 영역을 포함하는 흡수체 패턴(4')을 결정하는 단계 - 상기 흡수체 패턴이 상기 2차원 좌표계에 대해 미리 정의된 위치 내에서 상기 블랭크 상에 생성될 때, 상기 패턴(4')에 대응하는 상기 블랭크의 영역 내 다수의 ML 결함이 흡수체 물질에 의해 덮이도록, 상기 흡수체 패턴이 상기 의도된 패턴에 대해 변형됨 -;
    상기 미리 정의된 위치 내에서, 상기 블랭크 상에 상기 흡수체 패턴을 생성하는 단계; 및
    상기 2차원 좌표계 내 상기 변형을 나타내는 수치 데이터 형태로 상기 의도된 패턴에 대한 상기 흡수체 패턴(4')의 변형을 기록하는(registering) 단계;
    를 포함하는, EUV 리소그래피용 마스크를 제작하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 흡수체 물질(4')은 상기 2차원 좌표계에 대해 시프트 또는 회전되는, EUV 리소그래피용 마스크를 제작하는 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 패턴 변형은 상기 좌표계의 하나 이상의 1차 이상의 변환(one or more first or higher order transformations of said coordinate system)을 특징으로 하는, EUV 리소그래피용 마스크를 제작하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 변환은 적어도 하나의 2차 또는 3차 변환을 포함하는, EUV 리소그래피용 마스크를 제작하는 방법.
  11. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 패턴(4')에 대응하는 블랭크의 영역 내에서 검출된 ML 결함은 모두 흡수체 물질에 의해 덮이는, EUV 리소그래피용 마스크를 제작하는 방법.
  12. 반도체 웨이퍼 상에 피처 패턴(a pattern of features)의 프린트(print)를 제작하는 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    EUV 스테퍼/스캐너를 제공하는 단계 - 상기 스테퍼/스캐너는 상기 스테퍼/스캐너의 정지된 다른 부품 또는 서로에 대하여 이동 가능한 다수의 부품을 포함함 -;
    상기 스테퍼/스캐너의 마스크 홀더 안에 제1항 또는 제2항에 따른 EUV 마스크(10')를 장착하는 단계;
    상기 스테퍼/스캐너의 웨이퍼 홀더 안에 반도체 웨이퍼를 장착하는 단계;
    상기 웨이퍼 및 EUV 마스크를 정렬하는 단계;
    상기 스테퍼/스캐너의 정지 부품에 대해 또는 서로에 대해 이동 가능한 하나 이상의 부품의 요구되는(required) 경로 또는 속도를 계산하기 위해, 의도된 패턴에 대하여, 상기 EUV 마스크 상에 상기 흡수체 패턴(4')의 의도된 변형을 나타내는 수치 데이터(numerical data)를 사용하는 단계 - 상기 웨이퍼의 노광(exposure)은 상기 웨이퍼 상에 인쇄된 패턴을 산출하고 상기 변형이 보이지 않음 -; 및
    하나 이상의 이동 가능한 부품을 상기 요구된 경로 또는 속도에 종속시키면서(subjecting) 상기 웨이퍼를 노광시키는(exposing) 단계;
    를 포함하는, 반도체 웨이퍼 상에 피처 패턴의 인쇄를 제작하는 방법.
  13. EUV 리소그래피용 스테퍼/스캐너(stepper/scanner)에 있어서,
    상기 스테퍼/스캐너는 서로에 대해 및 스테퍼/스캐너의 정지된 다른 부품에 대해서 이동 가능한 다수의 부품을 포함하고,
    제1항 또는 제2항에 따른 EUV 마스크 상에 흡수체 패턴의 의도된 변형을 나타내는 수치 데이터를 수신하기 위한 인터페이스, 및 상기 스테퍼/스캐너의 정지된 부품에 대하여 또는 다른 이동 가능한 부품에 대해 하나 이상의 이동 가능한 부품의 요구되는 경로 또는 속도를 계산하는 수단을 더 포함하여, 상기 스테퍼/스캐너의 마스크 홀더에 의해 유지된 EUV 마스크가 상기 스테퍼/스캐너의 웨이퍼 홀더에 의해 유지된 반도체 웨이퍼 상에 인쇄된 패턴을 산출하고, 상기 변형은 인쇄된 패턴에 보이지 않는, EUV 리소그래피용 스테퍼/스캐너.
  14. EUV 마스크 상에서 흡수체 패턴의 변형을 계산하기 위한 컴퓨터-구현(computer-implemented) 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    스테퍼/스캐너를 사용하여 반도체 웨이퍼 상에 인쇄하도록 의도된 패턴을 기술하는(descriptive) 데이터를 수신하는 단계;
    참조 마크(6)를 포함하고 다수의 검출된 ML 결함(d1-d5)을 포함하는 EUV 블랭크(1)를 기술하는 단계 - 특히, 상기 참조 마크(6)에 대한 검출된 결함의 위치에 관한 데이터를 수신하는 단계 -; 및
    상기 패턴의 변형 그리고 상기 패턴의 이동 또는 회전을 전체로서(as a whole) 특징짓는(characterize) 데이터를 계산하는 단계 - 변형된, 그리고 이동 또는 회전된 패턴(4')이 상기 EUV 블랭크 상에 제조되고, 복수 개의 그리고 바람직하게 모든 검출된 결함이 흡수체 물질에 의해 덮임 -;
    를 포함하는, EUV 마스크 상에서 흡수체 패턴의 변형을 계산하기 위한 컴퓨터-구현 방법.
  15. 프로그램이 컴퓨터 상에서 실행될 때 제14항에 따른 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램.
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