KR20210029437A - 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치 - Google Patents

고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치에 관한 것으로, 광원수단과, 상기 광원수단에서 조사되는 광을 회절시켜 간섭 이미지를 형성하기 위하여 배치된 그레이팅 쌍(Grating pair);을 포함하여 구성되고, 상기 그리이팅 쌍으로부터 회절된 광을 간섭시켜 얻은 간섭이미지를 레지스트가 코팅된 샘플표면에 입사시켜 간섭패턴을 생성하는 것을 특징으로 한다.

Description

고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치{High Performance Interference Patterning Device Using Higher Harmonic Wave Source}
본 발명은 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치에 관한 것으로, 본 발명은 반도체 재료 제조에 관련된 발명으로서, 더욱 상세하게는 반도체 재료중 EUV(extreme ultra violet)용 포토 레지스트(photo resist) 개발을 위한 EUV 간섭 노광(interference lithography) 장치에 관한 것이다.
최근 파장 13.5nm의 EUV 광을 사용하는 EUV 노광기가(EUV Scanner) 반도체 제조 공정에 본격 도입되고 있다. EUV 노광기는 기존 193nm 파장의 ArF 노광기 대비 짧은 파장 사용으로 반도체 소자의 미세화에 유리한 노광기이다.
기존 대비 짧은 파장을 사용하는 EUV 노광기는 미세 패턴 형성을 위해서 기존 ArF용 레지스트(resist)를 감광재로 사용하지 않고 EUV용 레지스트를 사용한다. 반도체가 더욱 미세화 되어서 더욱 성능이 개선된 미세화용 레지스트의 개발이 필요한 것 이외에도 EUV 광원과의 반응하는 기작이 기존 ArF용 레지스트와 차이가 나기 때문에 EUV용 레지스트의 개발이 따로 필요한 상황이다.
EUV용 레지스터의 개발목표는 주로 해상력(resolution)과 감도(sensitivity)와 패턴의 거칠기(LWR, Line width roughness)의 개선이다. EUV용 고성능 레지스트를 개발하기 위해서는 EUV 노광기로 노광 후 SEM 리뷰를 수행하는 방법을 적용할 수 있으나 EUV 노광 설비가 고가이기 때문에 설비의 높은 도입과 운용비용이 애로 사항으로 남아 있다.
도 1은 종래기술에 따른 극자외선 리소그래피를 사용하여 기판을 패터닝하는 방법을 도시하고 있다. 그 구성을 살펴보면, 기판을 패터닝하는 방법에 있어서, 릴리프(relief) 패턴을 갖는 기판을 수용하는 단계로서, 상기 릴리프 패턴은 124 나노미터보다 더 큰 파장들의 전자기 방사선의 파 전파를 가능하게 하기에 충분한 폭보다 작은 폭을 갖는 개구부들을 규정하는 구조물들을 포함하고, 상기 구조물들은 극자외 방사선에 감응하지 않는 재료로 구성되는 것인, 상기 기판을 수용하는 단계, 상기 기판 상에 제 1 포토레지스트를 퇴적하여 제 1 포토레지스트층을 형성하는 단계로서, 상기 제 1 포토레지스트는 상기 릴리프 패턴에 의해 규정된 개구부들을 채우고, 상기 릴리프 패턴의 최상면들로부터 상기 제 1 포토레지스트층의 최상면까지 연장되는 제 1 포토레지스트의 과적부(overburden)를 초래하는 것인, 상기 제 1 포토레지스트를 퇴적하여 제 1 포토레지스트층을 형성하는 단계, 상기 릴리프 패턴에 의해 규정된 개구부들 내에 상기 제 1 포토레지스트가 남도록 상기 제 1 포토레지스트층의 일부분을 제거하는 단계로서, 상기 단계는 상기 제 1 포토레지스트의 과적부를 제거하는 단계를 포함하는 것인, 상기 제 1 포토레지스트층의 일부분을 제거하는 단계, 극자외선 리소그래피 노광 시스템으로부터의 제 1 패턴의 화학 방사선(actinic radiation)에 상기 기판을 노출시키는 단계 및 미리 결정된 제 1 현상제(developer)를 사용하여 상기 제 1 포토레지스트층의 가용성(soluble) 부분들을 현상하는 단계를 포함한다.
앞서 설명한 종래기술에서는 일반적으로 리소그래피 공정을 통해 웨이퍼에 패턴을 형성하는 것으로써, 패턴 형성을 위해서 마스크를 적용하여 반도체 공정을 수행한다.
EUV용 레지스트 개발을 위해서 마스크를 적용하는 패터닝 방법의 경우 앞서도 설명한 바와 같이 상당한 설비 투자와 규모가 필요하며, 이것으로 개발과정과 도입의 어려움이 발생하는 어려움이 산업현상의 목소리다.
KR 10-2018-0050425호 KR 10-2019-0033479호 KR 10-2017-0015617호 KR 10-2018-0012528호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 고성능 EUV 간섭 노광 장치(EUV Inteference lithography tool)를 제공하는데 목적이 있다. 본 발명에서 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 EUV 간섭 노광 장치에 고효율 EUV 광학계를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 노광 하고자 하는 간섭 패턴의 종류에 따라 EUV 광원 형태를 효과적으로 조절할 수 있는 기술이 적용된 EUV 간섭 노광 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명 기술인 EUV 간섭 리소그래피 장비를 활용하면 초기 레지스트 개발에서 EUV 노광기 활용을 대체할 수 있기 때문에 EUV용 고성능 레지스트를 빠르고 저비용으로 개발할 수 있는 장점이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 광원수단과, 상기 광원수단에서 조사되는 광을 회절시켜 간섭 이미지를 형성하기 위하여 배치된 그레이팅 쌍(Grating pair);을 포함하여 구성되고, 상기 그리이팅 쌍으로부터 회절된 광을 간섭시켜 얻은 간섭이미지를 레지스트가 코팅된 샘플표면에 입사시켜 간섭패턴을 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광원수단은, 펨토초 레이저 소스, 상기 펨토초 레이저 소스에 출력되는 광을 원형 또는 타원형 빔으로 집속하여 출력시키기 위한 다수의 광학계, 상기 광학계를 통해 집속된 빔을 고차조화파 방식으로 생성하기 위하여 가스와 반응시켜 X-선 빔을 생성하는 가스셀;을 포함하여 이루어지고, 상기 가스셀을 통과한 X-선 빔을 상기 그레이팅 쌍(Grating pair)으로 전달하는 X-선 평면미러와 X-선 집속미러;가 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 샘플표면에 형성된 간섭 패턴의 주기 P(pitch)는 상기 그레이팅 쌍(Grating pair) 주기의 1/2이며, 상기 그레이팅 쌍(Grating pair) 중심 간의 거리 d와 상기 그레이팅 쌍(Grating pair)의 중심과 레지스트와의 거리 Z는 Z= P x d /(2 x lambda)의 관계를 가진다.
(여기서, lambda는 X-선 빔의 파장)
또한, 상기 광학계는, 상기 펨토초 레이저에서 출력되는 빔을 타원형으로 집속하기 위하여 IR 디포머블 미러(Deformable mirror)와 IR 구면 포커싱 미러(spherical focusing mirror)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 IR 디포머블 미러는, 반사되는 광의 모양을 원형 또는 타원형 모양으로 반사시킬 수 있도록 상기 IR 디포머블 미러를 구동 제어하는 엑츄에이터를 더 포함하여 구성된다.
또한, 상기 그레이팅 쌍(Grating pair)은, 레지스터 코팅 샘플에 1D(1 dimension) 간섭 패턴을 형성하기 위하여 2방향(상,하 또는 좌,우) 격자가 형성된 그레이팅을 적용하고, 상기 그레이팅으로 타원형 X-선 빔을 조사하여 레지스트에 1D 간섭 패턴을 형성된다.
또한, 상기 그레이팅 쌍(Grating pair)은, 레지스터 코팅 샘플에 2D(2 dimension) 간섭 패턴을 형성하기 위하여 4방향(상,하,좌,우) 격자가 형성된 그레이팅을 적용하고, 상기 그레이팅으로 원형 X-선 빔을 조사하여 레지스트에 2D 간섭 패턴을 형성된다.
또한, 상기 그레이팅 쌍은, 각각의 그레이팅 원도우가 가로와 세로 크기의 L, M을 가지며, 각 원도우와의 중심거리 d를 가지고 구성되며, 좌우로 원도우가 구성될 경우 좌우거리 d는 2L 보다 크고, 상하로 원도우가 구성될 경우 상하 거리 d는 2M 보다 크도록 원도우 크기와 거리가 구성된다.
또한, 상기 그레이팅 쌍은, 각각의 그레이팅 원도우가 가로와 세로 크기의 L, M을 가지며, 각 원도우와의 중심거리 d를 가지고 구성되며, 중심거리 d는 원도우의 크기 L 또는 M보다 2배 이상 크게 구성된다.
또한, 상기 엑츄에이터는, 구동 드라이버의 제어를 통해 상기 IR 디포머블 미러의 반사면을 타원형 또는 평면으로 구동시키도록 제어하여 상기 그레이팅을 통과하는 빔의 모양을 제어된다.
또한, 펨토초 레이저 소스, 상기 펨토초 레이저 소스에 출력되는 광을 타원형 빔으로 집속하여 출력시키기 위한 다수의 광학계, 상기 광학계를 통해 집속된 빔을 고차조화파 방식으로 생성하기 위하여 가스와 반응시켜 X-선 빔을 생성하는 가스셀, 상기 가스셀을 통과한 X-선 빔을 전달하는 X-선 평면미러와 X-선 집속미러 및 상기 X-선 집속미러릍 통과한 광을 회절시켜 간섭 이미지를 형성하기 위하여 한쌍의 패턴이 나란히 위치하여 X-선 회절에 의해 간섭 이미지를 레지스터에 형성시키는 그레이팅 쌍(Grating pair);을 포함하여 구성되고, 상기 간섭 이미지를 집속받은 레지스터가 후처리를 통해 간섭 패턴으로 변환시켜 패턴을 형성된다.
상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 종래는 거대 방사광(synchrotron) 장치를 이용하여 광원을 생성하던 방식을 고차 조화파 발생 방식으로 변경하여 소규모로 장치를 제작할 수 있게 하고, 고성능 고가의 X-선 광학계를 이용한 EUV 노광 장치를 EUV 간섭 광원과 그레이팅 소자를 이용한 간섭 노광 장치로 대체함으로써 비교적 저비용으로 EUV 노광 테스트를 수행할 수 있게 한다.
또한, 본 발병에 포함된 기술을 적용하면 1D line& space의 경우 2배 이상의 노광 효율을 가질 수 있으며, 다양한 패턴에 형성을 위한 최적의 X-선 빔 모양을 손쉽고 빠르게 형성할 수 있는 장점을 가지고 있다.
따라서, 본 발명 장치는 고성능 EUV용 레지스트를 효과적으로 빠르게 개발하는데 지원하고, 결과적으로 개발된 고성능 레지스트를 반도체 제작용 노광 공정에 적용함으로써 웨이퍼 수율 개선 및 반도체 제작 공정비용을 절감하는데 크게 기여할 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 방사관을 이용한 X-선 간섭 패터닝 장치의 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치의 전체 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치에서 빔 형상 제어를 위한 상세 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치에서 그레이팅 쌍에서 회절에 의한 간섭 형상을 설명한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치에서 타원 X-선 빔을 이용한 1차원 간섭 패턴 형성을 설명한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치에서 원형 X-선 빔을 이용한 2차원 간섭 패턴 형성을 설명한 도면,
도 7과 도 8은 본 발명에 따른 그레이팅 쌍의 상세 설명도,
도 9는 본 발명에 따른 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치에서 빔 모양에 따른 그레이팅 쌍의 광량 계산값 결과,
도 10은 본 발명에 따른 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치에서 원형 X-선 적용에서 패턴 이미지의 세기 분포도,
도 11은 본 발명에 따른 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치에서 타원 X-선 적용에서 패턴 이미지의 세기 분포도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치는, 광원수단과, 상기 광원수단에서 조사되는 광을 회절시켜 간섭 이미지를 형성하기 위하여 배치된 그레이팅 쌍(Grating pair);을 포함하여 구성되고, 상기 그리이팅 쌍으로부터 회절된 광을 간섭시켜 얻은 간섭이미지를 레지스트가 코팅된 샘플표면에 입사시켜 간섭패턴을 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 EUV 간섭 노광 장치가 제공된다. 상기 EUV 간섭 노광 장치는 크게 3가지 부분으로 구성되며, 각각은 EUV 광을 생성하는 광생성부와, 생성된 X-ray 광을 높은 효율로 그레이팅에 전송하는 X-ray 광학계 부분과 그레이팅에서 빔의 회절되고 샘플면에서 간섭 패턴이 형성되는 간섭 노광부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치의 전체 구성도이다. EUV 광 생성부에서는 펨토초 레이저를 기체에 집속하여 고차 조화파를 발생 방식을 통해 X-ray 광을 발생 시키는 방식을 적용하였으며, 펨토초 레이저가 물질을 통과할 때 펄스폭이 늘어나는 방향으로 열화되는 현상인 처핑(chirp)을 방지하기 위해 물질을 통과하는 렌즈 대신 구면 거울을 이용하여 펨토초 레이저를 기체에 집속하는 기술을 적용하였다.
EUV 광을 생성하는 광 생성부는 IR 레이저 소스(100 ; 펨토초 레이저 소스), IR 디포머블 미러(200), IR 포커싱 미러(300) 그리고 극자외선광(EUV)을 생성하는 가스셀(400)로 구성된다.
상기 IR 디포머블 미러(200)는 최종적으로 출력되는 빔의 이미지를 구현하기 위한 미러에 해당하며 본 발명에서는 광세기의 효율적인 획득을 위하여 원형과 타원형의 광으로 빔을 집속될 수 있도록 상기 IR 디포머블 미러가 레이저 소스에서 출력되는 광을 입사받는다. 여기서 반사되는 광은 IR 포커싱 미러(300)를 통해 집속되어 극자외선광 발생을 위한 가스셀(400)로 집속시키게 된다.
상기 가스셀(400)은 가스 공급라인(미도시)을 통해 불활성 기체(He, Ne, Ar, Xe)에 의해 반응하여 극자외선광(EUV)를 발생시키며, 가스셀(400) 출구에서 나오는 X-ray 광 이외의 광을 제거하기 위해서 가스셀(400) 이후에 핀홀(미도시)을 설치하여 빔의 발산각이 작은 X-ray를 통과시키고, 이보다 발산각이 큰 펨토초 레이저 광은 일부 중앙 부분만 투과시킨다.
위에서 설명한 바와 같이 극자외선 광 생성을 위하여 구성되는 광 생성부를 통해 레지스트 패턴 형성을 위한 X-선을 생성하고 X-선 평면미러(500)와 X-선 집속미러(600)를 통해 그레이팅 쌍(Grating pari)로 반사하여 여기서 생성되는 간섭 회절광을 통해 레지스트에 입사시켜 EUV 광 레지스트 연구를 위한 간섭 패턴을 형성한다.
또한, 본 발명에 따른 광학계 구성에서 평면 X-선 미러(500)을 이용하여 구면 X-선 집속 미러(600)에 빔을 전달시키고, 상기 구면 X-선 집속 미러(600)에 전달된 빔은 입사각이 2도 미만으로 빔의 수차 발생이 최소화 되게 하고, 구면 X-선 집속 거울에서 반사된 빔은 그레이팅 쌍(Grating pair) 영역에 집속되며, 집속된 빔 사이즈의 크기는 구면 X-선 거울의 반지름을 조정하여 그래이팅 쌍의 장축 길이와 집속빔의 지름이 유사하게 조정할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치에서 빔 형상 제어를 위한 상세 구성도이다. 본 발명에 따른 X-선 광은 상기 IR 디포머블 미러(200)를 통해 원형 또는 타원형 형상의 빔을 출력할 수 있는데, 상기 IR 디포머블 미러(200)는 함께 구성되는 구동 엑츄에이터(210)를 통해 미러 반사면의 모양을 제어하여 원형빔과 타원형 빔으로 반사시킬 수 있다. 원형 또는 타원형 빔의 형상은 1D(1 dimension) 또는 2D(2 dimension)의 패턴 구현에 따라 제어하는 것으로 아래에서 상세히 설명하기로 한다.
상기 구동 엑츄에이터(210)는 별도의 구동 드라이버를 통해 제어되는 것으로, 이것은 빔 검출기와 같은 출사 빔의 형상을 검출하고 이 신호를 피드백함으로써 상기 구동 엑츄에이터를 제어할 수 있는 신호를 제공하여 빔 형상을 원형, 타원형으로 변형할 수 있도록 제어 가능하다.
도 4는 본 발명에 따른 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치에서 그레이팅 쌍에서 회절에 의한 간섭 형상을 설명한 도면이다. 도시된 바와 같이 X-선 빔이 그레이팅 쌍을 통과할 때 하나의 원도우(회절1)에서 회절되는 +1 회절광과 -1 회절광이 발생하고, 다른 원도우(회절2)에서 회절되는 +1 회절광과 -1 회절광이 발생되는데, 회절1에서의 -1회절광과 회절 2에서 +1회절에 의해 간섭되는 간섭 패턴(간섭 영역)을 형성을 통해 레지스트에 입사되는 패턴을 형성할 수 있는 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치에서 타원 X-선 빔을 이용한 1차원 간섭 패턴 형성을 설명한 도면이다. 도 5는 X-선을 타원형으로 조사하는 것으로 이것은 1차원 형상의 패턴을 구현할 때 유리하다. 이때는 상기 그레이팅 쌍이 좌,우 또는 상, 하 형태로 원도우를 구성하고 있으며(도면에서는 좌우) 각각의 그레이팅을 통과하는 빔은 회절광에 의해 중첩되는 영역에서 1차원 패턴(선폭)을 형성시킬 수 있다. 아래 도 9에서 설명하겠지만, 1D 패터닝의 경우 타원빔을 적용할 경우 광 포집율이 매우 높게 개선됨을 확인할 수 있다. 따라서, 1D 패터닝 구현을 필요로 할 경우는 IR 디포머블 미러를 제어하여 타원형 빔을 생성하고 이것을 레지스트에 조사하여 미세 선폭을 구현할 수 있는 것이다.
이때, 각각의 그레이팅 원도우가 가로와 세로 크기의 L, M을 가지며, 각 원도우와의 중심거리 d를 가지고 구성되며, 좌우로 원도우가 구성될 경우 좌우거리 d는 2L 보다 크고, 상하로 원도우가 구성될 경우 상하 거리 d는 2M 보다 크도록 원도우 크기와 거리가 구성되는 것이 바람직하다. 상기 레지스트에 형성된 간섭 패턴의 주기 P(pitch)는 상기 그레이팅 쌍(Grating pair) 주기의 1/2이며, 상기 그레이팅 쌍(Grating pair) 중심 간의 거리 d와 상기 그레이팅 쌍(Grating pair)의 중심과 레지스트와의 거리 Z는 Z= P x d /(2 x lambda)의 관계를 가진다. 여기서, lambda는 X-선의 파장에 해당한다.
도 6은 본 발명에 따른 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치에서 원형 X-선 빔을 이용한 2차원 간섭 패턴 형성을 설명한 도면이다. 2D 패턴을 형성할 경우에는 그레이팅 쌍(700)에 상, 하, 좌, 우 4개의 원도우가 마련되어 있으며, 이를 통해서 2D 패턴을 형성할 수 있다.
도 7과 도 8은 본 발명에 따른 그레이팅 쌍의 상세 설명도이다.
도시된 바와 같이 각각의 원도우는 가로와 세로 크기의 L, M를 가지며, 각 원도우와의 중심거리 d를 가지고 구성되며, 원도우의 크기 L 또는 M보다 2배 크게 구성되는 것이 바람직하다.
좌,우 또는 상, 하 배치된 원도우(Grating 1, Grating 2)가 구성되었을 경우 원도우의 가로(L), 세로(M)와 두 원도우의 중심거리(d)는 2L<d, 2M<d를 만족하도록 구성된다.
마찬가지로 좌, 우, 상, 하 원도우가 구성될 경우에도 각각의 원도우 중심거리 d는 2L<d, 2M<d를 만족하도록 구성되는 것이 바람직하다.
도 9는 본 발명에 따른 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치에서 빔 모양에 따른 그레이팅 쌍의 광량 계산값 결과이다. 앞서도 설명한 바와 같이 타원빔을 형성하여 X-선빔을 조사할 경우 원형빔에 비해 광 포집율이 2.8배가 개선된 것을 본 발명의 실험을 통해 확인하였다. 1D 패턴을 형성할 경우 IR 디포머블 미러의 반사면을 구동 엑츄에이터를 통해 타원빔을 생성하여 레지스트에 노광시킴으로써 선명한 선폭을 구현할 수 있는 것이다.
도 10과 도 11은 본 발명에 따른 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치에서 원형 X-선, 타원 X-선 적용에서 패턴 이미지의 세기 분포도이다. 도 7은 원형 X-선 적용시 패턴 이미지의 세기 분포이며, 도 8은 타원 X-선 적용시 패턴 이미지의 세기 분포를 측정한 결과값으로써, 타원 X-선 적용으로 노출시간을 1/2.8로 단축시킬 수 있는 결과를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 타원 X-선 빔을 통해 레지스트에 노광시 광 포집율을 높여 결과적으로 노출 시간을 단축시킬 수 있기 때문에 빠른 공정이 구현 가능하고, 레지스트 성능 테스트에서 마스크를 적용하지 않고 복잡한 장비 없이도 그레이팅 쌍을 통한 회절 특성을 이용하여 레지스트 노광 실험을 실시할 수 있는 이점이 있는 것이다.
본 발명에 따른 EUV 간섭 노광 장치는, 종래는 거대 방사광(synchrotron) 장치를 이용하여 광원을 생성하던 방식을 고차 조화파 발생 방식으로 변경하여 소규묘로 장치를 제작할 수 있게 하고, 고성능 고가의 x-선 광학계를 이용한 EUV 노광 장치를 EUV 간섭 광원과 그래이팅 소자를 이용한 간섭 노광 장치로 대체함으로써 비교적 저비용으로 EUV 노광 테스트를 수행할 수 있게 한다.
또한, 본 발병에 포함된 기술을 적용하면 1D line& space의 경우 2배 이상의 노광 효율을 가질 수 있으며, 다양한 패턴에 형성을 위한 최적의 X-선 빔 모양을 손쉽고 빠르게 형성할 수 있는 장점을 가지고 있다.
따라서, 본 발명 장치는 고성능 EUV 용 레지스트를 효과적으로 빠르게 개발하는데 지원하고, 결과적으로 개발된 고성능 레지스트를 반도체 제작용 노광 공정에 적용함으로써 웨이퍼 수율 개선 및 반도체 제작 공정 비용을 절감하는데 크게 기여할 수 있는 노광 장치를 제공할 수 있는 이점이 있다.
이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100 : IR 레이저
200 : IR 디포머블 미러
210 : 구동 엑츄에이터
220 : 엑츄에이터 홀더
300 : IR 포커싱 미러
400 : 가스셀
500 : X-선 평면미러
600 : X-선 집속미러
700 : 그레이팅
800 : 레지스트 샘플

Claims (9)

  1. 광원수단;과
    상기 광원수단에서 조사되는 광을 회절시켜 간섭 이미지를 형성하기 위하여 배치된 그레이팅 쌍(Grating pair);을 포함하여 구성되고,
    상기 그리이팅 쌍으로부터 회절된 광을 간섭시켜 얻은 간섭이미지를 레지스트가 코팅된 샘플표면에 입사시켜 간섭패턴을 생성하는 것을 특징으로 하는 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광원수단은,
    펨토초 레이저 소스;
    상기 펨토초 레이저 소스에 출력되는 광을 원형 또는 타원형 빔으로 집속하여 출력시키기 위한 다수의 광학계;
    상기 광학계를 통해 집속된 빔을 고차조화파 방식으로 생성하기 위하여 가스와 반응시켜 X-선 빔을 생성하는 가스셀;을 포함하여 이루어지고,
    상기 가스셀을 통과한 X-선 빔을 상기 그레이팅 쌍(Grating pair)으로 전달하는 X-선 평면미러와 X-선 집속미러;가 배치되는 것을 특징으로 하는 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 샘플표면에 형성된 간섭 패턴의 주기 P(pitch)는 상기 그레이팅 쌍(Grating pair) 주기의 1/2이며, 상기 그레이팅 쌍(Grating pair) 중심 간의 거리 d와 상기 그레이팅 쌍(Grating pair)의 중심과 레지스트와의 거리 Z는 Z= P x d /(2 x lambda)의 관계를 가지는 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치.
    (여기서, lambda는 X-선 빔의 파장)
  4. 제 2항에 있어서, 상기 광학계는,
    상기 펨토초 레이저에서 출력되는 빔을 타원형으로 집속하기 위하여 IR 디포머블 미러(Deformable mirror)와 IR 구면 포커싱 미러(spherical focusing mirror)를 포함하여 구성되는 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 IR 디포머블 미러는,
    반사되는 광의 모양을 원형 또는 타원형 모양으로 반사시킬 수 있도록 상기 IR 디포머블 미러를 구동 제어하는 엑츄에이터를 더 포함하여 구성되는 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 그레이팅 쌍(Grating pair)은,
    레지스터 코팅 샘플에 1D(1 dimension) 간섭 패턴을 형성하기 위하여 2방향(상,하 또는 좌,우) 격자가 형성된 그레이팅을 적용하고, 상기 그레이팅으로 타원형 X-선 빔을 조사하여 레지스트에 1D 간섭 패턴이 형성되는 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 그레이팅 쌍(Grating pair)은,
    레지스터 코팅 샘플에 2D(2 dimension) 간섭 패턴을 형성하기 위하여 4방향(상,하,좌,우) 격자가 형성된 그레이팅을 적용하고, 상기 그레이팅으로 원형 X-선 빔을 조사하여 레지스트에 2D 간섭 패턴이 형성되는 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치.
  8. 펨토초 레이저 소스;
    상기 펨토초 레이저 소스에 출력되는 광을 타원형 빔으로 집속하여 출력시키기 위한 다수의 광학계;
    상기 광학계를 통해 집속된 빔을 고차조화파 방식으로 생성하기 위하여 가스와 반응시켜 X-선 빔을 생성하는 가스셀;
    상기 가스셀을 통과한 X-선 빔을 전달하는 X-선 평면미러와 X-선 집속미러; 및
    상기 X-선 집속미러릍 통과한 광을 회절시켜 간섭 이미지를 형성하기 위하여 한 쌍의 패턴이 나란히 위치하여 X-선 회절에 의해 간섭 이미지를 레지스터에 형성시키는 그레이팅 쌍(Grating pair);을 포함하여 구성되고,
    상기 간섭 이미지를 집속받은 레지스터가 후처리를 통해 간섭 패턴으로 변환시켜 패턴을 형성하는 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 레지스트에 형성된 간섭 패턴의 주기 P(pitch)는 상기 그레이팅 쌍(Grating pair) 주기의 1/2이며, 상기 그레이팅 쌍(Grating pair) 중심 간의 거리 d와 상기 그레이팅 쌍(Grating pair)의 중심과 레지스트와의 거리 Z는 Z= P x d /(2 x lambda)의 관계를 가지는 고차조화파 광원을 이용한 고성능 간섭 패터닝 장치.(여기서, lambda는 X-선 빔의 파장)










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