KR20190007032A - 광 작용제의 사용에 의한 임계 치수 제어 - Google Patents

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Abstract

임계 치수 제어를 위한 방법이 제공되며, 하부 층과, 하부 층 상에 형성되는 패터닝된 층을 갖는 기판이 수용되고, 패터닝된 층은 방사선 감지 재료 및 제1 임계 치수를 갖는 다양한 높이의 패턴을 포함한다. 방법은, 패터닝된 층 위에, 감광제 생성 화합물, 감광제 화합물, 광산 발생제 화학물, 광활성제, 산 함유 화합물, 또는 이들 중 둘 이상의 조합으로부터 선택된 광 작용제를 포함하는 오버코트 층을 도포하는 단계를 더 포함한다. 그 다음, 오버코트 층이 전자기 방사선에 노출되며, 기판의 상이한 영역들에 적용되는 전자기 방사선의 선량은 다양하고, 이어서 오버코트 층 및 패터닝된 층이 가열된다. 방법은, 패터닝된 층의 제1 임계 치수를 제2 임계 치수로 변경하도록 오버코트 층 및 패터닝된 층을 현상하는 단계를 더 포함한다.

Description

광 작용제의 사용에 의한 임계 치수 제어
본 출원은, 2016년 5월 13일 출원되어 발명의 명칭이 “Critical Dimension Control by Use of a Photo-Active Agent”인 미국 가특허 출원 번호 제62/335,991호의 우선권을 주장하며, 이는 그 전체가 참조에 의해 여기에 포함된다.
본 발명은 임계 치수(CD; critical dimension) 균일도(uniformity)의 개선을 위한 위치 특유의(location-specific) CD 변경/보정 플로우 및 프로세스에 관련된 것이다.
여기에 개시된 기술은 마이크로제조에 관한 것으로, 특히 포토리소그래피 및 패터닝 프로세스에 관한 것이다. (포토리소그래피와 같은) 재료 프로세싱 방법에서, 패터닝된 층을 생성하는 것은 통상적으로 기판의 표면에 포토레지스트와 같은 방사선 감지(radiation-sensitive) 재료의 얇은 층을 도포하는 것을 수반한다. 이 방사선 감지 재료는, 기판 상의 하부층(underlying layer)으로 패턴을 전사하거나 에칭하는 데에 사용될 수 있는 패터닝된 마스크로 변형된다. 방사선 감지 재료의 패터닝은 일반적으로, 예를 들어 포토리소그래피 시스템을 사용하여, 방사선 감지 재료에 레티클(및 관련 광학기기)을 통한 방사선 소스에 의한 노출을 수반한다. 이 노출은 방사선 감지 재료 내에 잠재(latent) 이미지 또는 패턴을 생성하며, 이는 그 다음에 현상될 수 있다. 특정 파장의 광은 방사선 감지 재료의 노출된 부분으로 하여금 특정 용매에 용해성이거나 불용성이 되게 함으로써 그의 용해성을 변경시킨다. 현상은, 토포그래피 또는 물리적 패턴, 즉 릴리프(relief) 패턴을 생산하도록 방사선 감지 재료의 일부를 용해시켜 제거하는 것을 지칭한다. 예를 들어, 현상은 현상 용매를 사용하여 방사선 감지 재료의 조사된 영역(포지티브 포토레지스트의 경우) 또는 조사되지 않은 영역(네가티브 레지스트의 경우)의 제거를 포함할 수 있다. 그 다음, 릴리프 패턴은 후속 프로세싱에 대한 마스크 층으로서 기능할 수 있다.
산업계 축소가 최소 피처(feature) 크기를 계속해서 점점 더 작은 CD로 밀어냄에 따라 그리고 EUV(13.5nm)의 지연 및 잠재적 높은 비용으로, 산업계는 기반구조 및 전문지식 둘 다를 비롯하여 그의 현행 ArF(193nm) 침지(ArFi) 스캐너 시스템을 더 확장하는 프로세스를 모색해왔다. 분해능 제한된 레지스트 피처 근방의 종래의 포스트(post) 포토리소그래피 ArFi의 축소/슬리밍(slimming)과 같은 CD 변경은 하나의 이러한 확장이다. 현재 CD 타겟 주변의, 웨이퍼에 걸친 임계 치수 균일도(CDU; critical dimension uniformity)를 개선하고 그리고/또는 제어된 프로세스에서 홀, 트렌치 및/또는 라인의 CD를 변경할 수 있는 능력은, 게이트 층이 다소 작은 공격적 피치 상의 매우 작은 피처를 갖는 로직 설계에서와 같은 단일 패터닝에 현행 및 추후 적용되며, 그리고 리소-에칭-리소-에칭(LELE; Litho-Etch-Litho-Etch) 또는 “n”회 반복되는 리소-에칭(LEn), 리소-리소-에칭(LLE; Litho-Litho-Etch), 및 측벽 스페이서에 대한 전구체에서와 같은 이중 패터닝/멀티패터닝 방식에 현행 및 추후 적용된다.
CD 변경 프로세스는 역사적으로 3가지 방법에 의해 달성되어 왔다. 첫 번째 CD 변경 방법은 라인에 대한 포스트-포토리소그래피 에칭 기반의 플라즈마 트림 프로세스(또는 홀 또는 트렌치의 경사진 에칭 프로세스)를 사용하는데, 프로세스 플로우는 코팅→노출→노출-후 베이크(PEB; Post Exposure Bake)→현상(공칭 온도)→에칭 트림/축소를 포함한다. 보다 최근에, 습식 프로세스인 제2 CD 변경 방법이 제안되었으며, 포티지브 톤 고온 현상(>30℃) 프로세스 또는 산 린스(acid rinse)/산 린스 베이크 프로세스, 또는 이 둘의 조합과 같은 추가의 프로세싱 단계가 리소-셀에서 수행된다. 고온 현상 프로세스는 현상이 정지하는 비보호(de-protection) 레벨을 더 낮은 비보호 레벨로 이동한다. 포지티브 톤 고온 현상 프로세스 플로우는 코팅→노출→PEB→포지티브 톤 현상(공칭 온도)→포지티브 톤 고온 현상(>30℃)을 포함한다. 산 린스/산 린스 베이크 프로세스는, 제1 현상된 피처의 매트릭스 내의 비보호 레벨을 더 높은 레벨로 이동하며, 제2 현상 프로세스가 표준 또는 수정된 현상 용액을 사용하여 피처의 CD를 변경할 수 있게 해준다. 산 린스/산 린스 베이크 프로세스 플로우는, 코팅→노출→PEB→포지티브 톤 현상(공칭 온도)→산 린스→산 린스 베이크→포지티브 톤 현상(공칭 온도)을 포함한다. 조합 프로세스 플로우는, 코팅→노출→PEB→포지티브 톤 현상(공칭 온도)→포지티브 톤 고온 현상(>30℃)→산 린스→산 린스 베이크→포지티브 톤 현상(공칭 온도)을 포함한다. 좀 더 최근에는, 이 또한 습식 프로세스인 제3 CD 변경 방법이 제안되었으며, 막을 완전히 또는 거의 완전히 비보호 상태로 가져가도록 제2 현상 전에 위치-특유가 아닌(non-location-specific) 플러드(flood) 노출 및 베이크와 같은 추가의 프로세싱 단계가 이용되고, 이 시점에서 현상은 현상 시간에 의해 제어된다. 프로세스 플로우는, 코팅→노출→PEB→포지티브 톤 현상(공칭 온도)→플러드 노출→플러드 베이크→제2 현상을 포함한다.
상기의 습식 프로세스 예는, 습식 프로세스 CD 변경이 역사적으로 제안되어온 다양한 방식들의 서브세트이다.
에칭 기반의 플라즈마 방법인 제1 CD 변경 방법은, (습식 프로세싱에 존재하는) 임의의 표면 장력 효과가 없음으로 인해 패턴 붕괴에 대한 잠재성이 적다는 이점을 가지며, 이는 모세관 힘이 없음을 의미하지만, 매우 작은 CD 타겟 및 계속되는 축소에 있어서 점점 더 문제가 되는 다음의 가능한 문제들을 나타내었다: 유기 하부 반사 방지 코팅(BARC; bottom anti-reflective coatings)에 부정적으로 영향을 미치거나 손상시킬 잠재성; 매우 작은 치수에서 구조적 일체성 성능에 부정적인 영향을 미치기 시작하는 폴리머 치밀화와 같은 일부 이차적인 효과, 즉 등밀도 바이어스(iso-dense bias); 챔버 에칭 균일도 우려(중심-대-에지); 프로세스 안정성/유지능력(챔버 벽 상의 재퇴적으로 인해); 및/또는 잠재적으로 높은 추가의 프론트 엔드 자본비.
습식 프로세스인, 최근에 제안된 두 번째 CD 변경 방법은, 에칭 특유의 문제를 피하면서, 에어리얼(aerial) 이미지 로그-슬로프(ILS; image log-slope)와 매우 상관된 CD 변화의 제어 및 크기를 가지며 포지티브 톤 고온 현상 프로세스 플로우의 경우 비보호 매트릭스/구배를 초래하는 문제점을 갖는다.
산 린스 및 베이크 단계를 포함하는 두 번째 CD 변경 방법의 다른 프로세스 플로우(예컨대, 산 린스/산 린스 베이크 또는 조합 프로세스 플로우)는 마찬가지로 어떤 새로운 우려가 딸려온다. 이는 결국 확산 기반의 프로세스이며, CD 변경의 국부적 양이 국부적 농도 레벨 및 반응 운동학 뿐만 아니라 시간 및 온도에 상관된다는 것을 의미한다. 시뮬레이션을 통해, 이는 디포커스를 통해 비보호 매트릭스에서의 국부적 변화로 인해 잠재적인 언더컷팅을 초래할 수 있고 어쩌면 라인에서의 확률론적 약점으로 이끄는 레지스트 성분의 비균질도로 인한 패턴 브레이킹 고장 매커니즘을 초래할 수 있다는 것이 관찰되었다.
또한 습식 프로세스인 세 번째 CD 변경 방법은, 프로세스 플로우가 전면(blanket) 플러드 노출 및 플러드 베이크를 포함하는데, 마찬가지로 어떤 새로운 우려가 딸려온다. 이는 막을 완전히 비보호 상태에 취하려고 시도하기 때문에(균질도 이점을 위해), 현상 시간을 통한 프로세스 제어를 보장하도록 수정된 현상 용액 조건을 필요로 한다.
이력적으로, 습식 CD 변경 기반의 개념은, 습식 화학 현상의 시간 및/또는 농도가 CD 변경의 양 및 제어와 연결된 방법을 중심으로 이루어졌다. 또한, 프로파일 제어를 유지하면서 이 추가의 현상 프로세싱 단계 하에 달성가능한 CD 변경 양을 최대화하기 위해(패터닝 노출로부터 레지스트 매트릭스 내에 남아있는 비보호 레벨에 의해 이전에 한정된 CD 변경 양), 레지스트 매트릭스는, 레지스트 매트릭스를 완전히 비보호하지 못한 경우, 예컨대 전면 플러드, 열 산 발생제(TAG; thermal acid generator), 및 산 린스에 의해, 비보호 레벨을 증가시키는 방법을 도입함으로써 보다 균질한 상태로 취해지도록 시도되었다.
슬리밍/축소 현상 단계(즉, 제2 현상) 전에 완전히 비보호된 레지스트 매트릭스의 조건은 일반적으로, 상부-손실이 측부 손실과 동등할 것임을 의미하였다. 또한, 제2 현상의 처음 수 밀리초에 피처를 완전히 씻어버리지 않고서 CD 변경 속도를 합당하게 하도록(예컨대, 0.1 내지 수 nm/s), 예를 들어, 네가티브 톤 현상(NTD; negative tone develop) 프로세스를 사용하고 현상 속도 최소치(Rmin)로 현상하여, 포지티브 톤 현상(PTE; positive tone develop) 프로세스에서 희석된 수성 염기 현상제를 사용하고 수정된 현상 속도 최대치(Rmax)로 현상하여, PTD 프로세스에서 금지된 수성 염기 현상제를 사용하고 금지된 Rmax로 현상하여, 그리고/또는 PTD 프로세스에서 찬 수성 염기 현상제를 사용하고 수정된 Rmax로 현상하여, 현상 화학이 변경되어야 했음을 의미하였다. 마찬가지로, 산 린스 확산 및 베이크에 의해 남은 비보호 매트릭스 프리-슬리밍(pre-slimming) 현상 조건(제2 현상)은 일반적으로, 상부 손실이 측부 손실과 동등할 것임을 의미하였다.
따라서, 달성가능한 CD 변경의 양을 최대화하면서 더 많은 표준 현상 조건을 허용하기 위한 방법에 대한 필요성이 존재한다.
본 개시는 CD 변경의 양을 최대화하기 위한 대안의 방식 및 제어/보정을 위한 대안의 흐름을 제공한다. 실시예에서, 방법은, 하부 층(underlying layer)과 하부 층 상에 형성되는 패터닝된 층을 갖는 기판을 수용하는 단계를 포함하고, 패터닝된 층은 방사선 감지(radiation-sensitive) 재료를 포함하며 다양한 높이(elevation)의 패턴을 더 포함하고 제1 임계 치수를 갖는다. 방법은, 패터닝된 층 위에, 감광제 생성 화합물, 감광제 화합물, 광산 발생제 화학물, 광활성제, 산 함유 화합물, 또는 이들 중 둘 이상의 조합으로부터 선택된 광 작용제(photo agent)를 포함하는 오버코트 층을 도포하는 단계를 더 포함한다. 그 다음, 오버코트 층이 전자기 방사선에 노출되며, 기판의 상이한 영역들에 적용되는 전자기 방사선의 선량은 다양하고, 이어서 오버코트 층 및 패터닝된 층이 가열된다. 방법은, 패터닝된 층의 제1 임계 치수를 제2 임계 치수로 변경하도록 오버코트 층 및 패터닝된 층을 현상하는 단계를 더 포함한다.
또다른 실시예에서, 방법은, 하부 층과, 하부 층 상에 퇴적된 방사선 감지 재료 층을 갖는 기판을 수용하는 단계를 포함한다. 방법은, 패터닝된 마스크를 통해 제1 파장의 광을 방사선 감지 재료 층에 노출시키고 노출-후 베이크를 수행하는 단계; 제1 임계 치수를 갖는, 다양한 높이의 패터닝된 층을 형성하도록, 패턴 노출된 방사선 감지 재료 층을 제1 현상하는 단계; 제1 현상하는 단계 다음에 패터닝된 층을 검사하는 단계; 및 패터닝된 층 위에, 감광제 생성 화합물, 감광제 화합물, 광산 발생제 화학물, 광활성제, 산 함유 화합물, 또는 이들 중 둘 이상의 조합으로부터 선택된 광 작용제를 포함하는 오버코트 층을 도포하는 단계를 더 포함한다. 그 다음, 오버코트 층이 175nm 내지 450nm 파장의 전자기 방사선에 노출되며, 기판의 상이한 영역들에 적용되는 전자기 방사선의 선량은 다양하고, 제1 현상하는 단계 다음의 패터닝된 층을 검사하는 단계로부터 획득된 계측 데이터에 기초한다. 방법은, 오버코트 층 및 패터닝된 층의 노출-후 베이크를 수행하는 단계; 및 패터닝된 층의 제1 임계 치수를 제2 임계 치수로 변경하도록 오버코트 층 및 패터닝된 층을 현상하는 단계를 더 포함한다.
물론, 명확하게 하기 위해 본 명세서에 기재된 바와 다른 단계의 설명 순서가 제시되었다. 일반적으로, 이들 단계는 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 또한, 본 명세서에서의 다양한 특징, 기술, 구성 등의 각각이 본 개시의 상이한 곳에 설명되어 있을 수 있지만, 개념의 각각은 서로 독립적으로 또는 서로 결합하여 실행될 수 있는 것으로 의도된다. 따라서, 본 발명은 많은 다양한 방식들로 구현되고 보여질 수 있다.
이 요약 부분은 본 개시 또는 청구하는 발명의 모든 실시예 및/또는 점증적인 신규의 양상을 명시한 것은 아님을 유의하자. 대신, 이 요약은 단지 다양한 실시예들의 예비 설명 및 종래 기술 이상의 신규성의 대응점을 제공하는 것이다. 본 발명 및 실시예의 추가적인 세부사항 및/또는 가능한 관점에 대하여, 아래에 더 설명되는 바와 같은 본 개시의 상세한 설명 부분 및 대응하는 도면을 참조한다.
다음의 상세한 설명을 참조하여, 특히 첨부 도면과 함께 고려될 때, 본 발명 및 이의 많은 동반 이점의 보다 완전한 인식이 용이하게 명백하게 될 것이다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 슬리밍 방법의 개략 단면도들이다.
도 2는 최종 임계 치수를 변경하도록 웨이퍼 내에 전달된 방사형 선량 시그니처(radial dose signature)를 변경하기 위한 다양한 경로를 예시한 표이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 임계 치수 슬리밍을 위한 프로세스 흐름을 도시한 흐름도이다.
본 개시는, 일차 노출 조건에 의해 지시되는 비보호 매트릭스로부터 벗어나 달성가능한 CD 변경의 양을 최대화하며 더 많은 표준 현상 조건을 허용하는 대안의 방법을 제공한다. 또한, 본 개시의 방법은, CD 변경 양 제어를 현상제 농도 및/또는 현상 시간이 아니라 플러드 선량에 의해 주로 제어되도록 이동시키며, 이는 현상 프로세스를 단순화한다. 또한, 산 생성을 위한 일차 메커니즘으로서 사용될 새로운 광활성 화학을 도입하며, 이는 궁극적으로 피처의 보다 나은 비보호 제어를 유도할 것이다. 마지막으로, CD 균일도의 개선을 위해, 그리고 플러드 프로세스 단계의 국부화된 선량 제어에 의해 피드 포워드(FF; feed forward) 프로세스 제어 방식에서 현상-후 검사(ADI; after develop inspection) 정보를 사용하며 CD 타겟팅도 이동시키는 일부 실시예에서, 위치-특유의 임계 치수(CD) 변경/보정 플로우 및 프로세스를 사용한다.
CD 변경에 대한 이 수정된 접근법으로써, 웨이퍼내(WIW; within-wafer) 제어 방식도 또한 설명된다.
본 발명의 제1 실시예는, 종래의 포토리소그래피 플로우에 의해 정의된 임계 치수 피처 층 위에 코팅하는 오버코트 재료의 사용을 제안한다. 구체적으로 도 1a 내지 도 1c의 개략 단면도들을 참조하면, 기판(10)은 하부 층(12) 및 하부 층(12) 상에 형성된 패터닝된 층(14)을 포함한다. 패터닝된 층(14)은, 다양한 높이의 패턴 및 제1 임계 치수(CD1)를 갖는 방사선 감지 재료, 예를 들어 포토레지스트 재료를 포함한다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 패터닝된 층(14) 위에 오버코트 층(16)이 도포된다. 오버코트 재료는 적어도 하나의 광 작용제(photo agent), 예컨대 감광제 발생제, 감광제, 광산 발생제, 광활성제, 및/또는 산성 화합물, 또는 이들 중 둘 이상의 임의의 조합을 포함한다.
감광제 분자는 광 에너지를 흡수하고 광 에너지를 광산 발생제(PAG; photoacid generator)와 같은 또다른 분자로 전달할 수 있다. 이 에너지 전달은 이어서 수신 분자를 활성화할 수 있다. 에너지 전달을 수신한 PAG의 경우에, PAG는 이어서 산을 생성할 수 있다. 일부 감광제 화합물은 접지 상태로 에너지를 전달할 수 있는 반면에, 다른 것들은 여기 상태로 전달을 수행할 수 있다. 예시적인 감광제 화합물은, 아세토페톤, 트리페닐렌, 벤조페논, 플루오렌온, 안트라퀴논, 페난트렌, 또는 이들의 유도체를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
광산 발생제(PAG)는 흡수된 광 에너지를 화학 에너지(예컨대, 산 반응)로 전환하는 양이온성 광개시제일 수 있다. 광산 생성 화합물은, 트리페닐설포늄(triphenylsulfonium) 트리플레이트(triflate), 트리페닐설포늄 노나플레이트(nonaflate), 트리페닐설포늄 퍼플루오로옥틸설포네이트(perfluorooctylsulfonate), 트리아릴설포늄(triarylsulfonium) 트리플레이트, 트리아릴설포늄 노나플레이트, 트리아릴설포늄 퍼플루오로옥틸설포네이트, 트리페닐설포늄 염, 트리아릴설포늄 염, 트리아릴설포늄 헥사플루오로안티몬산 염(hexafluoroantimonate salt), N-히드록시나프탈이미드 트리플레이트, 1,1-비스[p-클로로페닐]-2,2,2-트리클로로에탄(DDT), 1,1-비스[p-메톡시페닐]-2,2,2-트리클로로에탄, 1,2,5,6,9,10-헥사브로모시클로도데칸(hexabromocyclododecane), 1,10-디브로모데칸(dibromodecane), 1,1-비스[p-클로로페닐]2,2-디클로로에탄, 4,4-디클로로-2-(트리클로로메틸)벤즈히드롤, 1,1-비스(클로로페닐) 2-2,2-트리클로로에탄올, 헥사클로로디메틸설폰, 2-클로로-6-(트리클로로메틸)피리딘, 또는 이들의 유도체, 및/또는 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
광활성제는 제2 PAG, 열 산 발생제(TAG; thermal acid generator), 또는 광분해성 염기(photo-decomposable base)로도 알려진 광파괴성(photo-destructive) 염기를 포함할 수 있다. 광파괴성 염기는 노출된 영역에서 분해하는 하나 이상의 염기 화합물을 포함할 수 있으며, 이는 노출되지 않은 영역에서 광활성 산을 중화시킬 수 있는 더 높은 총 염기 로딩을 허용한다. 따라서 광파괴성 염기는 이 일반적인 염기 로딩 효과를 제공할 수 있는 화합물을 포함한다. 분해되지 않은 염기는 하나 이상의 광산을 변성시킬 것이며, 그리하여 이 광산은 더 이상 감광성이 아니거나 또는 더 이상 방사선에 민감하지 않게 된다. 여기에 개시된 바와 같이, 소정의 레지스트 막에 더 많은 염기를 추가함으로써, 소정의 산 농도가 감소될 수 있다. 마찬가지로, 소정의 산 농도는 산 화합물을 선택적으로 추가함으로써 증가될 수 있다.
도 1b를 참조하면, 오버코트 층(16)이 전자기 방사선(20)에 노출된다. 광의 노출 하의 오버코트 재료는 직접적으로 아니면 간접적으로, 오버코트 재료 내에서 산을 생성하거나 산 농도를 변경한다. 이 노출 프로세스는 임의의 일반 EM 소스, 예를 들어 램프, 레이저, 전구 등으로부터 이루어질 수 있다. 오버코트 재료 내의 산의 생성을 위한 EM 소스의 노출 파장은, 포토리소그래피에 있어서 산업계에 의해 사용되는 광 작용제 재료 흡광도에 전형적인 파장인 170~450nm 사이의 임의의 파장 또는 파장 범위일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 예시적인 파장은 266nm 부근 및/또는 365nm 부근이다. 재료 특성에 따라, 오버코트 재료에서의 광 작용제에 대한 파장 및 재료 선택은, 임계 피처의 포토레지스트 매트릭스 내의 다른 성분의 흡수를 피하도록 선택될 수 있다(예컨대, 이 상황에서, 재료 흡수 및 노출을 위한 타겟으로서 365nm 파장의 예시적인 선택). 다른 실시예에서, 포토레지스트 매트릭스 내의 다른 성분에 비교하여 오버코트 재료 내의 광 작용제의 흡광도의 비율은, 더 낮은 파장이 선택될 수 있도록 1보다 상당히 더 크다(예컨대, 이 상황에서, 재료 흡수 및 노출을 위한 타겟으로서 266nm 파장의 예시적인 선택).
실시예에 따르면, 웨이퍼의 상이한 영역들에 적용되는 전자기 방사선의 선량이 다양하다. 예를 들어, 웨이퍼에 전달된 선량은 오버코트 재료에서의 산 분자의 국부화된 농도를 생성하도록 위치 특유(location specific)일 수 있다. 위치 특유의 선량은 여러 실시예 방법에 의해 제어될 수 있다. 하나의 방법 실시예에서, 디지털 픽셀 기반의 투영 시스템의 사용이 제안된다. 시스템, 독립적으로 어드레스가능한 투영 포인트의 어레이는, 구조의 임계 치수 값을 공간적으로 특성화하는 웨이퍼 레벨 패턴을 투영할 수 있다. 디지털 픽셀 기반의 투영 시스템은, 웨이퍼에 이미지 또는 패턴을 포커싱하고(선택적으로 렌즈를 사용하여) 임계 치수 평균 및 비균일도를 보정 또는 조정할 수 있는 광원과 함께, 디지털 광 프로세싱(DLP; digital light processing) 칩, 그레이팅 광 밸브(GLV; grating light valve), 또는 기타 마이크로 투영 기술(“Other”)로서 구현될 수 있다. 위치 특유의 선량 제어는 이 시스템에서 임계 치수 평균 및 비균일도를 보정 또는 조정하도록 광원 전력 및 소스 쉐이핑(shaping), 투영 미러 발진 속도 및/또는 미러 “온” 상태에 의해 달성될 수 있다.
또다른 위치 특유의 선량 전달 방법에서, 광원(예시적인 예는 266nm 레이저 빔임)은 검류계 제어된 미러 시스템으로 지향될 수 있다. 검류계 제어된 미러 시스템(“갈보 미러(galvo-mirror)”)은 레이저를 웨이퍼 표면 상의 임의의 위치로 재지향시킬 수 있으며, 구조의 임계 치수 값을 공간적으로 특성화하는 웨이퍼 레벨 패턴을 가능하게 한다. 위치 특유의 선량 제어는 이 시스템에서 임계 치수 평균 및 비균일도를 보정 또는 조정하도록 레이저 펄스 주파수, 레이저 펄스 전력, 갈보 미러 제어(2차원에서의 스캔 속도)에 의해 그리고 일부 실시예에서 웨이퍼 제어(기판 병진이동)에 의해 달성될 수 있다.
또다른 위치 특유의 선량 제어 방법에서, 선량은 고정된 광원 하에 웨이퍼를 회전 및 병진이동시키는 것을 통해 전달된다. 광원은 예를 들어 단일의 제어가능한 소스(예컨대, 300+mm 크기 전구) 또는 일련의 제어가능한 독립 구역들(예컨대, 광원의 장축을 따라)일 수 있다. 마찬가지로, 웨이퍼가 고정될 수 있고, 광이 웨이퍼에 대해 회전 및 병진이동할 수 있다. 이러한 하드웨어 개념은 최종 WIW CD 변경 시그니처를 변경하도록 웨이퍼내(WIW) 전달된 선량 시그니처를 변경하기 위한 많은 경로를 허용한다. 이 실시예에 대하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 방사형 선량 변경은, 몇몇 들자면, 회전, 스캔 속도, 전력 설정, 광원 작업 거리, 애퍼처(aperture) 사용, 초점 위치, 광원 구역 제어, 그 뿐만 아니라 이들의 임의의 순열에 대한 가변 설정을 포함할 수 있다. 따라서, 전자기 방사선에 오버코트 층을 노출시키는 실시예는, 웨이퍼를 스캐닝하는 것, 방사선 소스(예컨대, 레이저 빔)을 스캐닝하는 것, 웨이퍼를 회전시키는 것, 또는 이들 중의 둘 이상의 조합을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기에 기재된 임의의 위치 특유의 선량 전달 방법에 의한 노출은 임계 치수 평균 및 비균일도에 대하여 보정 또는 조정하도록 조합될 수 있다. 위치 특유의 선량 전달 방법에 대한 서브프로세스 흐름의 특정 예는 다음을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다:
서브 플로우 A: XXXnm DLP 또는 GLV 또는 Other → 플러드 베이크
서브 플로우 B: XXXnm 갈보 미러 → 플러드 베이크
서브 플로우 C: XXXnm 회전/병진이동 플러드 → 플러드 베이크
서브 플로우 D: XXXnm 갈보 미러 → XXXnm 회전/병진이동 플러드 → 플러드 베이크
XXX = 175~450nm, 예를 들어 266nm이다. 서브 플로우 A 내지 D의 임의의 다른 조합이 사용될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c를 다시 참조하면, 전자기 방사선(20)에의 오버코트 층(16)의 노출 다음에, 오버코트 층(16) 및 패터닝된 층(14)은 오버코트 재료로부터 방사선 감지 재료 매트릭스 안으로의 산 확산(국부적 확산 프로세스는 근처 영역에서의 국부적 산 농도에 따라 좌우될 것임) 그리고 궁극적으로 방사선 감지 재료 매트릭스 안으로 통합된 새로운 산에 의해 보호된 폴리머의 비보호를 구동시키도록 가열 또는 베이크된다. 그 다음, 오버코트 층을 제거하고 패터닝된 층(14)의 임계 치수를 CD1로부터 제2 임계 치수(CD2)로 감소시키도록, 예를 들어 도 1c에 도시된 바와 같은 포지티브 톤 현상제를 사용하여, 오버코트 층(16) 및 패터닝된 층(14)이 현상된다. 예로써 비한정적으로, 현상제는 포지티브 톤 현상을 위한 전통 산업 0.26N TMAH일 수 있거나, 또는 네가티브 톤 현상을 위한 n-부틸 아세테이트 또는 시클로헥산, 또는 유사한 네가티브 톤 용매일 수 있다.
하나의 실시예에 따라 CD 변경을 용이하게 하도록 오버코트 재료를 사용하는 프로세싱 흐름에 더 관련하여 그리고 도 3의 흐름도(300)에 도시된 바와 같이, 프로세스는 웨이퍼(예컨대, 도 1a의 기판(10))의 초기 프로세싱으로 310에서 시작된다. 320에서, 하부 층(예컨대, 도 1a의 하부층(12))으로 지칭될 수 있는 박막이 추가되며, 그 안에 패턴이 전사될 것이다. 330에서, 방사선 감지 재료, 예를 들어 포토레지스트의 코팅이 박막 위에 도포된다. 340에서, 방사선 감지 재료 코팅에 대해 리소그래피 프로세스가 수행된다. 보다 구체적으로, 방사선 감지 재료 코팅은 패터닝된 노출을 생성하도록 통상적으로 UV 스펙트럼 내에 있는 파장(λ)의 광에 마스크를 통해 노출된다. 350에서, 제1 노출-후 베이크(PEB #1)가 수행된다. 360에서, 도 1a의 패터닝된 층(14)과 같은 패터닝된 층을 형성하도록, 패턴 노출된 방사선 감지 재료 코팅은 제1 현상 프로세스(1st DEV)를 받는다.
380에서, 도 1a의 오버코트 층(16)과 같은, 광 작용제 재료(또는 재료들)를 포함하는 오버코트 층이 패터닝된 방사선 감지 재료 코팅 위에 도포된다. 390에서, 오버코트 층에서 국부화된 농도의 산 분자를 생성하기 위해 오버코트 층 및 제1 현상된 방사선 감지 재료 코팅을 제2 파장(λ)의 광에 노출시키도록 위치 특유의 선량 노출 프로세스(또는 프로세스들)가 수행된다. 400에서, 오버코트 층으로부터 방사선 감지 재료 코팅 안으로의 산 확산 그리고 궁극적으로 방사선 감지 재료 코팅 안으로 통합된 새로운 산에 의한 보호된 폴리머의 비보호를 구동시키도록 제2 노출-후 베이크(PEB #2)가 수행된다. 위치 특유의 선량 노출 프로세스 및 PEB #2는 예를 들어, 노출-후 플러드 베이크를 포함하는, 상기에 기재된 임의의 서브 플로우 A 내지 D를 포함할 수 있다. 위치 특유의 선량 노출 프로세스(390) 전에 그리고 1st DEV(360) 후에, 피드포워드(FF; feed-forward) 제어 전략의 일부로서, 370에서 현상-후 검사(ADI; after-develop inspection)가 선택적으로 수행될 수 있다. 구체적으로, 기판의 상이한 영역들에 적용되는 전자기 방사선의 선량과 같은, 390에서의 위치 특유의 선량 노출의 프로세스 파라미터는, FF 화살표로 나타낸 바와 같이, 제1 현상된 방사선 감지 재료 코팅을 검사하는 것으로부터 얻어진 계측 데이터에 기초하여 변경될 수 있다.
위치 특유의 선량 노출 및 PEB #2 프로세스 후에, 오버코트 층을 제거하고 패터닝된 방사선 감지 재료 코팅의 임계 치수를 제1 임계 치수(CD1)로부터 제2 임계 치수(CD2)로 감소시키도록, 410에서 제2 현상 프로세스(2ND DEV)가 수행된다. 하나의 실시예에서, 380 내지 410에서의 오버코팅, 위치 특유의 선량 노출 및 PEB #2은, 330 내지 360에서 패터닝된 층이 형성된 동일 포토리소그래피 트랙 툴 내에서 수행된다. 또다른 실시예에서, 380 내지 410에서의 오버코팅, 위치 특유의 선량 노출 및 PEB #2은, 330 내지 360에서 패터닝된 층이 형성된 포토리소그래피 트랙 툴과 별개의 툴에서 수행된다. 430에서, CD2를 갖는 패터닝된 방사선 감지 재료 코팅을 마스크로서 사용하여 하부 박막이 에칭된다. 450에서, 웨이퍼의 처리는 다음 프로세스로 계속된다. 그 다음, 새로운 웨이퍼가 흐름도(300)에 따라 처리될 수 있으며, 이는 후속 처리되는 기판으로서 지칭될 수 있다.
선택적으로, 흐름도(300)는 420에서 ADI를 그리고/또는 440에서 에칭-후 검사(AEI; after-etch inspection)를 포함할 수 있으며, 웨이퍼는 피드백(FB; feed-back) 제어 전략의 일부로서 각각, 410에서의 2ND DEV 후에 그리고/또는 430에서의 에칭 후에 검사된다. 구체적으로, 390에서의 위치 특유의 선량 노출의 프로세스 파라미터, 예컨대 기판의 상이한 영역들에 적용되는 전자기 방사선의 선량은, FB 화살표에 의해 나타낸 바와 같이, 제2 현상된 방사선 감지 재료 코팅 및/또는 에칭된 하부 박막 층을 검사하는 것으로부터 얻어진 계측 데이터에 기초하여, 후속 처리되는 기판에 대하여 변경될 수 있다. 추가적으로, 370 또는 420에서의 ADI로부터의 계측 데이터가 430에서의 에칭 프로세스로 피드 포워드될 수 있다.
CD 균일도는 기판(즉, 웨이퍼)의 표면에 걸쳐 다양할 수 있다. 예를 들어, 소정의 웨이퍼는 웨이퍼의 중심 부분에 하나의 CD 값을 가지면서 웨이퍼의 에지에 가까이 또다른 CD 값을 가질 수 있다. 웨이퍼는 또한, 스텝퍼(stepper) 노출 시스템을 사용할 때와 같이 노출 진행 차수에 기초하여 달라지는 CD를 가질 수 있다. 소정의 웨이퍼의 특정 영역에 따라, CD는 너무 크거나 너무 작을 수 있고, CD 변동은 웨이퍼에 걸쳐 랜덤으로 펼쳐질 수 있으며, 방사형 위치에 기초할 수 있고, 그리고/또는 스크라이브 라인의 위치와 같은 특정 피처와 상관될 수 있다. 종래 기술의 습식 프로세싱 방법(고온 현상 및/또는 산 린스)으로써, 이는 포토리소그래피 셀 계통(오차, 이슈) 및/또는 외부 프로세싱 계통(예컨대, 에칭)에 해당하는 WIW CD 변경 양을 변경하는 것을 어렵게 하였는데, 이는 일종의 WIW 농도 또는 리프레시 속도 화학 제어 방식 및/또는 높은 공간적 분해능(구역) 베이크를 요구할 것이며 가능한 어떠한 다이-내 보정도 없었기 때문이다. 위치 특유의 선량 노출 하드웨어 및 제어는 웨이퍼 상의 노출 선량에 있어서 국부화된 차이를 적용하는 것이 가능해짐으로써(오버코트 재료에서 산 생성(로딩)의 국부화된 차이를 유도하며, 궁극적으로 DEV #2 후에 CD 변경의 국부화된 차이를 용이하게 함) WIW CD 변경 양 프로세스 제어를 보다 쉽게 조작할 수 있다. 위치 특유의 선량 노출 하드웨어(또는 이들의 하드웨어 조합)에 따라, 노출 샷/다이-내(WIS; within-exposure shot/die) CD 시그니처/계통 뿐만 아니라 WIW 계통도 보정될 수 있다(예를 들어, 방사형 위치와 매우 상관되는 WIW CD 계통인 방사형 계통, 또는 틸트 배향이 알려져 있을 때 단일 축과 매우 상관되는 WIW CD 계통인 틸트 계통). WIS 제어를 피드 포워드하기 위한 많은 경로가 존재한다. 2가지 이러한 보정 방식은 웨이퍼(또는 일련의 웨이퍼, 또는 이들의 임의의 서브세트) 상의 모든 다이의 평균화된 필드 시그니처를 적용하는 것 또는 다이별(die-by-die) 특유의 보정 전략을 사용하는 것을 포함한다(이에 한정되는 것은 아님). 마찬가지로, WIW 방사형 또는 틸트 제어를 피드 포워드하기 위한 많은 경로가 존재한다. WIW 방사형 제어를 위한 2가지 이러한 방법은, 1) 다중도(multi-degree)(방사형/방위) 저니크(Zernike) 다항식 맞춤(polynomial fit) 내에서 방사 항에 의해 CD 웨이퍼 맵을 표현하거나, 2) 반경을 통해 평균화된 CD 응답에 고차 다항식을 피팅하는 것이다. WIW 틸트 제어를 위한 2가지 이러한 방법은, 1) 저니크 다항식 맞춤 내에서 1차 방사 항에 의해 CD 웨이퍼 맵을 표현하거나, 2) 관심있는 축에 수직인 축을 따라 평균화하는 것이 실험 데이터세트를 가장 잘 나타내는 최적 각도를 찾는 것이다.
프로세스 제어 방식에 관하여, 흐름도(400)를 참조하여 상기에 설명된 바와 같이, 독립적으로 또는 서로 함께, 사용될 수 있는 여러 FF 또는 FB 제어 방식이 존재한다. 평균화된 에칭-후 검사 결과는, AEI로써 관찰된 변동(fluctuation)을 보정하기 위해, 로트-레벨 평균 전력 설정 및/또는 WIW 전력 시그니처 조정을 용이하게 하도록 피드백될 수 있다. 변동의 원인은 에칭 프로세스, 리소그래피 프로세스, 및 다른 프로세싱 단계에 내재할 수 있다. 마찬가지로, 평균화된 현상-후 검사(ADI) 결과는, ADI로써 관찰된 변동을 보정하기 위해, 로트-레벨 평균 전력 설정 및/또는 WIW 전력 시그니처 조정을 용이하게 하도록 피드백될 수 있다. 적어도 2 현상 단계(예컨대, 360 및 410)를 갖는 CD 변경 프로세스의 경우, ADI 결과는 어느 하나의 ADI 단계(예컨대, 370 또는 420)로부터 사용될 수 있고, 후속 처리되는 웨이퍼의 제어를 위해 피드백될 수 있다. 1st DEV(예컨대, 360) 후 ADI 단계를 수행하는 데 있어서, 하지만 CD 변경 프로세스(예컨대, 390에서의 위치 특유의 선량 노출, 400에서의 베이크, 410에서의 2ND DEV) 전에, 웨이퍼 레벨에서의 피드 포워드 제어 전략이 가능해진다. 기지의 ADI CD 맵이 플러드 노출 컨트롤러로 피드 포워드될 수 있으며, 보다 타이트한 최종 변경된 CD 분포를 위해 그 웨이퍼에 특정한 플러드 프로세스(웨이퍼 내 국부적으로 선량 전달됨)를 보강할 수 있다. 임의의 상기 제어 방식이 자체적으로 또는 함께 사용됨으로써, 보다 타이트한 변경된 CD 또는 패터닝 CD 제어를 유도한다.
요약하자면, 전술한 바는, 달성가능한 CD 변경 양을 최대화하며(일차 노출 조건에 의해 지시되는 비보호 매트릭스로부터 벗어남), 더 많은 표준 현상 조건을 허용하는 대안의 방법을 제공한다. CD 변경 양 제어를 현상제 농도 및/또는 현상 시간에 비해 플러드 선량에 의해 주로 제어되도록 이동시키며, 이는 CD 변경 현상 프로세스를 단순화한다. CD 변경을 위해 산 생성을 위한 일차 메커니즘으로서 사용될 새로운 광활성 화학을 도입하며, 이는 궁극적으로 피처의 보다 나은 비보호 제어를 유도할 것이다. 마지막으로, CD 균일도의 개선을 위해 그리고 CD 타겟팅도 이동시키는 일부 실시예에서 위치-특유의 임계 치수(CD) 변경/보정 플로우 및 프로세스를 사용하며, 일부 실시예에서 플러드 프로세스 단계의 국부화된 선량 제어에 의해 피드 포워드(FF) 프로세스 제어 방식에서 현상-후 검사(ADI) 정보를 사용한다.
CD 변경에 대한 이 수정된 접근으로써, WIW 제어 방식은 또한 더 실현가능해질 수 있으며, 보다 타이트한 CD 변경 또는 패터닝된 CD 제어를 가능하게 한다.
실시예에 따르면, 기판 상에 형성된 패턴의 임계 치수를 감소시키기 위한 시스템도 제공된다. 시스템은, 상기에 상세하게 설명된 바와 같이, 기판 상의 패터닝된 층 위에 오버코트 층을 퇴적하기 위한 오버코트 스핀-컵(spin-cup), 및 전자기 방사선에 오버코트 층을 노출시키기 위한 노출 시스템을 포함한다. 시스템은, 기판을 가열(베이크)하기 위한 가열 모듈, 및 패터닝된 층의 임계 치수를 감소시키도록, 오버코트 층 및 패터닝된 층에 현상제를 적용하기 위한 현상제 스핀-컵을 더 포함한다. 또한, 시스템은, 오버코트 스핀-컵, 노출 시스템, 가열 모듈, 및 현상제 스핀-컵을 제어하기 위한 컨트롤러를 포함한다. 컨트롤러는, 시스템에 의해 기판을 수용하기 전에 수행된 제1 ADI로부터 수신된 제1 계측 데이터에 기초하여, 또는 시스템 내의 임계 치수의 변경 후에 수행되는 제2 ADI로부터 수신된 제2 계측 데이터에 기초하여, 또는 패턴으로서 패터닝된 층을 사용하는 에칭 프로세스 후에 수행되는 AEI로부터 수신된 제3 계측 데이터에 기초하여, 또는 이들 중 둘 이상의 조합에 기초하여, 상기에 설명된 바와 같이, 기판 상의 오버코트 층의 상이한 영역들에 적용되는 전자기 방사선의 선량을 변경하도록 구성된다.
다양한 실시예를 이해하는 것을 돕도록 다양한 기술들이 복수의 개별 동작들로서 기재되었다. 기재의 순서는 이 동작들이 반드시 순서에 따라야 함을 의미하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 실제로, 이들 동작은 제시된 순서대로 수행될 필요가 없다. 기재된 동작들은 기재된 실시예와 상이한 순서로 수행될 수 있다. 추가의 실시예에서 다양한 추가의 동작이 수행될 수 있고 그리고/또는 기재된 동작들이 생략될 수도 있다.
여기에서 사용될 때에 “기판”은 일반적으로 본 발명에 따라 처리되고 있는 객체를 지칭한다. 기판은 디바이스, 구체적으로 반도체 또는 기타 전자 디바이스의 임의의 재료 부분 또는 구조물을 포함할 수 있고, 예를 들어 반도체 웨이퍼와 같은 베이스 기판 구조물이거나 박막과 같이 베이스 기판 위에 있거나 이를 덮는 층일 수 있다. 따라서, 기판은 임의의 특정 베이스 구조물, 하부층 또는 상부층, 패터닝된 또는 패터닝되지 않은 것에 한정되지 않으며, 오히려 임의의 이러한 층 또는 베이스 구조물 그리고 층 및/또는 베이스 구조물의 임의의 조합을 포함하는 것을 고려할 수 있다. 기재는 기판의 특정 유형을 참조할 수 있지만, 이는 단지 설명을 위한 목적인 것이다.
본 발명은 이의 하나 이상의 실시예의 설명에 의해 예시되었고 실시예가 상세하게 기재되었지만, 이들은 첨부된 청구항의 범위를 이러한 세부사항에 제한하거나 어떠한 방식으로든 한정하는 것으로 의도되지 않는다. 추가의 이점 및 수정이 당해 기술 분야에서의 숙련자에게 용이하게 나타날 것이다. 그러므로 보다 넓은 양상의 본 발명은 특정 세부사항, 대표적인 장치 및 방법 그리고 도시되고 기재된 예에 한정되지 않는다. 따라서, 전반적인 본 발명의 개념의 범위에서 벗어나지 않고서 이러한 세부사항으로부터 벗어날 수 있다.

Claims (20)

  1. 기판을 패터닝하는 방법에 있어서,
    기판을 수용하는 단계로서, 상기 기판은,
    하부 층(underlying layer)과,
    상기 하부 층 상에 형성되는 패터닝된 층
    을 포함하고, 상기 패터닝된 층은 방사선 감지(radiation-sensitive) 재료를 포함하며 다양한 높이(elevation)의 패턴을 더 포함하고, 제1 임계 치수를 갖는 것인, 상기 기판을 수용하는 단계;
    상기 패터닝된 층 위에, 감광제 생성 화합물, 감광제 화합물, 광산 발생제 화학물, 광활성제, 산 함유 화합물, 또는 이들 중 둘 이상의 조합으로부터 선택된 광 작용제(photo agent)를 포함하는 오버코트 층을 도포하는 단계;
    전자기 방사선에 상기 오버코트 층을 노출시키는 단계로서, 상기 기판의 상이한 영역들에 적용되는 전자기 방사선의 선량은 다양한 것인, 상기 노출시키는 단계;
    상기 오버코트 층 및 상기 패터닝된 층을 가열하는 단계; 및
    상기 패터닝된 층의 제1 임계 치수를 제2 임계 치수로 변경하도록 상기 오버코트 층 및 상기 패터닝된 층을 현상하는 단계
    를 포함하는, 기판을 패터닝하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 오버코트 층을 노출시키는 단계는, 상기 오버코트 층을 자외선(UV) 방사선에 노출시키는 단계를 포함하는 것인, 기판을 패터닝하는 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 자외선(UV) 방사선의 파장은 175nm 내지 450nm인 것인, 기판을 패터닝하는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 오버코트 층을 노출시키는 단계는, 상기 기판을 스캐닝하는 것, 방사선 소스를 스캐닝하는 것, 상기 기판을 회전시키는 것, 또는 이들 중 둘 이상의 조합을 포함하는 것인, 기판을 패터닝하는 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 오버코트 층을 노출시키는 단계는, 상기 오버코트 층을 스캐닝 레이저 빔에 노출시키는 단계를 포함하는 것인, 기판을 패터닝하는 방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 오버코트 층을 노출시키는 단계는, 상기 오버코트 층을 디지털 광 투영(DLP; digital light projection) 시스템으로부터의 전자기 방사선에 노출시키는 단계를 포함하는 것인, 기판을 패터닝하는 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판을 수용하는 단계 전에 수행된 제1 현상-후 검사(ADI; after-develop inspection)로부터 제1 계측 데이터를 수신하는 단계를 더 포함하는, 기판을 패터닝하는 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 수신된 제1 계측 데이터에 기초하여 상기 오버코트 층을 노출시키는 단계 동안 상기 기판의 상이한 영역들에 적용되는 전자기 방사선의 선량을 변경하는 단계를 더 포함하는, 기판을 패터닝하는 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 오버코트 층 및 상기 패터닝된 층을 현상하는 단계 후에 수행되는 제2 현상-후 검사(ADI)에서 제2 계측 데이터를 측정하는 단계를 더 포함하는, 기판을 패터닝하는 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 계측 데이터에 기초하여 상기 오버코트 층을 노출시키는 단계 동안 후속-처리되는 기판의 상이한 영역들에 적용되는 전자기 방사선의 선량을 변경하는 단계를 더 포함하는, 기판을 패터닝하는 방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    패턴으로서 상기 제2 임계 치수를 갖는 패터닝된 층을 사용하여 상기 하부 층을 에칭하는 단계; 및
    상기 하부 층을 에칭하는 단계 후에 수행되는 에칭-후 검사(AEI; after-etch inspection)에서 제3 계측 데이터를 측정하는 단계
    를 더 포함하는, 기판을 패터닝하는 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제3 계측 데이터에 기초하여 상기 오버코트 층을 노출시키는 단계 동안 후속-처리되는 기판의 상이한 영역들에 적용되는 전자기 방사선의 선량을 변경하는 단계를 더 포함하는, 기판을 패터닝하는 방법.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 오버코트 층을 도포하는 단계, 상기 오버코트 층을 노출시키는 단계, 상기 오버코트 층 및 상기 패터닝된 층을 가열하는 단계 및 현상하는 단계는, 상기 패터닝된 층이 형성된 동일 포토리소그래피 트랙 툴 내에서 수행되는 것인, 기판을 패터닝하는 방법.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 오버코트 층을 도포하는 단계, 상기 오버코트 층을 노출시키는 단계, 상기 오버코트 층 및 상기 패터닝된 층을 가열하는 단계 및 현상하는 단계는, 상기 패터닝된 층이 형성된 포토리소그래피 트랙 툴과 별개의 툴에서 수행되는 것인, 기판을 패터닝하는 방법.
  15. 방법에 있어서,
    기판을 수용하는 단계로서, 상기 기판은,
    하부 층과,
    상기 하부 층 상에 퇴적된 방사선 감지 재료 층
    을 포함하는 것인, 상기 기판을 수용하는 단계;
    패터닝된 마스크를 통해 제1 파장의 광을 상기 방사선 감지 재료 층에 노출시키고 노출-후 베이크를 수행하는 단계;
    제1 임계 치수를 갖는, 다양한 높이의 패터닝된 층을 형성하도록, 패턴 노출된 방사선 감지 재료 층을 제1 현상하는 단계;
    상기 제1 현상하는 단계 다음에 상기 패터닝된 층을 검사하는 단계;
    상기 패터닝된 층 위에, 감광제 생성 화합물, 감광제 화합물, 광산 발생제 화학물, 광활성제, 산 함유 화합물, 또는 이들 중 둘 이상의 조합으로부터 선택된 광 작용제를 포함하는 오버코트 층을 도포하는 단계;
    175nm 내지 450nm 파장의 전자기 방사선에 상기 오버코트 층을 노출시키는 단계로서, 상기 기판의 상이한 영역들에 적용되는 전자기 방사선의 선량은 다양하고, 상기 제1 현상하는 단계 다음의 상기 패터닝된 층을 검사하는 단계로부터 획득된 계측 데이터에 기초하는 것인, 상기 노출시키는 단계;
    상기 오버코트 층 및 상기 패터닝된 층의 노출-후 베이크를 수행하는 단계; 및
    상기 패터닝된 층의 제1 임계 치수를 제2 임계 치수로 변경하도록 상기 오버코트 층 및 상기 패터닝된 층을 현상하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 오버코트 층을 노출시키는 단계는, 상기 기판을 스캐닝하는 것, 방사선 소스를 스캐닝하는 것, 상기 기판을 회전시키는 것, 또는 이들 중 둘 이상의 조합을 포함하는 것인, 방법.
  17. 청구항 15에 있어서, 상기 오버코트 층을 노출시키는 단계는, 상기 오버코트 층을 스캐닝 레이저 빔에 노출시키는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  18. 청구항 15에 있어서, 상기 오버코트 층을 노출시키는 단계는, 상기 오버코트 층을 디지털 광 투영(DLP) 시스템으로부터의 전자기 방사선에 노출시키는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  19. 청구항 15에 있어서,
    패턴으로서 상기 제2 임계 치수를 갖는 패터닝된 층을 사용하여 상기 하부 층을 에칭하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 기판 상에 형성된 패턴의 임계 치수를 감소시키기 위한 시스템에 있어서,
    기판 상의 패터닝된 층 위에 오버코트 층을 퇴적하기 위한 오버코트 스핀-컵(spin-cup);
    전자기 방사선에 상기 오버코트 층을 노출시키기 위한 노출 시스템;
    상기 기판을 가열하기 위한 가열 모듈;
    상기 패터닝된 층의 임계 치수를 감소시키도록, 상기 오버코트 층 및 상기 패터닝된 층에 현상제를 적용하기 위한 현상제 스핀-컵; 및
    상기 오버코트 스핀-컵, 상기 노출 시스템, 상기 가열 모듈, 및 상기 현상제 스핀-컵을 제어하기 위한 컨트롤러를 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 시스템에 의해 상기 기판을 수용하기 전에 수행된 제1 현상-후 검사(ADI)로부터 수신된 제1 계측 데이터에 기초하여, 또는 상기 시스템 내의 임계 치수의 변경 후에 수행되는 제2 현상-후 검사(ADI)로부터 수신된 제2 계측 데이터에 기초하여, 또는 패턴으로서 상기 패터닝된 층을 사용하는 에칭 프로세스 후에 수행되는 에칭-후 검사(AEI)로부터 수신된 제3 계측 데이터에 기초하여, 또는 이들 중 둘 이상의 조합에 기초하여, 상기 기판 상의 상기 오버코트 층의 상이한 영역들에 적용되는 전자기 방사선의 선량을 변경하도록 구성되는 것인, 기판 상에 형성된 패턴의 임계 치수를 감소시키기 위한 시스템.
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