KR20210100648A - 리소그래피 패터닝 방법 및 이의 시스템 - Google Patents
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Abstract
레지스트 재료를 표면에 도포하는 단계; 레지스트 재료 층을 표면 처리 단계에 선택적으로 노광시키는 단계로서, 노광된 위치들에서의 레지스트 재료는 화학적으로 개질되는, 단계를 적어도 포함하는 레지스트 프로세싱 단계들을 수행하는 단계; 및 레지스트 재료를 국부적으로 선택적으로 제거하기 위해 레지스트 재료 층을 현상하는 단계를 포함하는, 기판의 표면 상에 피쳐들을 생성하는 리소그래피 패터닝 방법. 본 방법은 레지스트 프로세싱 단계들 동안 또는 이후에, 프로세싱 단계들을 모니터링하거나 또는 평가하기 위해 레지스트 재료의 화학적 개질을 검출하는 단계를 더 포함한다. 검출하는 단계는 스캐닝 프로브 현미경 검사 디바이스를 이용하여 표면을 스캐닝함으로써 수행되며, 여기서, 스캐닝은 프로빙 영역에서 프로브 팁으로 표면에 접촉시키는 것을 포함한다. 프로빙 영역은 화학적 개질을 검출하기 위해, 노광된 위치들 및 비-노광된 위치들 중 적어도 하나의 위치와 일치한다. 본 문서는 또한 시스템을 설명한다.
Description
본 발명은 기판의 표면 상에 피쳐들을 생성하는 리소그래피 패터닝 방법에 관한 것으로, 상기 패터닝 방법은 레지스트 재료 층을 제공하기 위해 레지스트 재료를 기판 표면에 도포하는 단계; 노광된 위치들 및 비-노광된 위치들을 제공하기 위해 적어도 위치에 따라서, 그리고, 패터닝 데이터에 기초하여, 레지스트 재료 층을 표면 처리 단계에 선택적으로 노광시키는 단계를 포함하는, 하나 이상의 레지스트 프로세싱 단계들을 수행하는 단계로서, 노광된 위치들에서의 레지스트 재료가 선택적 노광의 단계 동안 화학적으로 개질되는, 단계; 및 위치가 노광된 위치인지 또는 비-노광된 위치인지 여부에 따라 레지스트 재료를 국부적으로 선택적으로 제거하기 위해, 레지스트 재료 층을 현상하는 단계를 포함한다. 본 발명은 또한 위에서 설명한 바와 같은 리소그래피 패터닝 방법을 수행하는 시스템에 관한 것이다.
나노리소그래피는 나노미터 스케일의 구조물들 또는 패턴들의 생성에 관한 것으로, 예를 들어, 반도체 엘리먼트들의 가장 작은 구조물들을 제조하는데 적용된다. 이러한 이유로, 나노리소그래피의 분야는 다양한 응용 분야들에서의 과학기술 발전의 기본 요구 사항들을 만족시킬 수 있기 때문에, 반도체 산업에 대한 관심이 계속 증가하고 있다. 나노리소그래피는 이러한 나노미터 스케일 구조물들의 제조를 가능하게 하는 다수의 상이한 기술들에 대한 총칭이다. 이들 기술들 중 일부가 다른 기술들과 실질적으로 상이하지만, 대부분의 나노리소그래피 방법들은 위에서 언급한 단계들을 공통적으로 갖고 있다. 레지스트 재료 층이 기판 상에 형성되고, 레지스트 재료가 화학적 개질(chemical modification)을 유도하기 위해 처리 단계에 노광된다. 이는, 그후 단지 화학적으로 개질된 재료만의 선택적 제거 (또는, 대안적으로, 단지 화학적으로 비개질된 재료의 제거)를 위한 현상 단계의 적용을 가능하게 한다. 일부의 경우, 이에 따라 구조물들이 레지스트 재료로부터 직접 형성되지만, 대부분의 경우에는, 레지스트 재료의 선택적 제거가 레지스트 재료 층을 초래하여 그 아래에 있는 기판 재료의 에칭과 같은 후속 단계를 위한 패터닝된 마스크를 제공한다.
상기 기술의 하나의 단점은 노광 단계 및 패터닝을 수행하는데 요구되는 화학적 개질들을 일으키는 후속 단계들에 대한 제어의 부족이다. 반도체 공장에서 리소그래피 노광 단계의 품질을 제어하여, 실행가능하게(viably) 높은 수율을 유지하기 위해서는, 패턴의 중요 치수들 (CD)이 측정되고 모니터링되어야 한다. 현재, 추가적인 과제로서, 노광된 DUV 및 EUV 레지스트들은 전형적으로 임의의 계측이 수행되기 전에, 노광후 베이킹, 헹굼(rinse) 및 최종 베이킹과 같은, 추가적인 프로세스 단계들을 필요로 한다. 이들 단계들은 최종 패턴 충실도에 중요할 수도 있지만, EUV 또는 X-선 방사선 또는 전자 현미경과 같은 해상(resolution)을 가능하게 하는 툴들이 모두 레지스트에 직접 영향을 미치기 때문에 모니터링될 수 없다. 현재의 계측 툴들은, 패턴들을 이미징하기 위한 중요하고 신뢰성있는 물리적인 신호를 발생시켜 품질 제어를 가능하게 하기 위해서는 완전히 현상된 레지스트를 필요로 한다.
따라서, 중요(critical) 치수들의 측정 및 결함들의 검출이 단지 현상 단계 이후에만 가능하다. 일단 현상되면, 중요 치수들을 검증하고 임의의 결함들을 검출하는 것이 가능하며, 그러나 그 당시에는, 더 이상 보정들을 행하는 것이 불가능하다. 프로세스 윈도우 외부의 탈선이 검출되면, 최종 노광 단계는 손실된 것으로 간주되어야 하며, 보정하는 액션 (예컨대, 재작업 사이클)이 요구된다.
따라서, 선택적 노광 단계가 정확하게 수행될 수 있지만, 그 단계의 결과들이 만족스러운지 여부를 체크할 방법이 없다. 더욱이, 노광 후 추가적인 프로세싱 단계들의 각각 동안, 고해상도 잠상이 원하는 방향과 원치않는 방향 모두로 개질된다. 현재의 관행에서, 모든 이들 단계들을 동시에 최적화하는 것이 공장에서 각각의 수율 엔지니어의 기술 및 영업 비밀이다. 그러나, 프로세스의 수율 및 품질은 리소그래피 패터닝 방법의 다양한 프로세싱 단계들에 대한 통찰 및 제어의 증가된 레벨로부터 크게 이익을 얻을 것이다.
본 발명의 목적은 위에서 언급한 단점들을 해결하고 다양한 프로세싱 단계들에 대한 통찰 및 제어의 이러한 증가된 레벨을 제공하는 리소그래피 패터닝 방법을 제공하는 것이다.
이를 위해서, 본원에서는, 기판의 표면 상에 피쳐들을 생성하는 리소그래피 패터닝 방법이 제공되며, 상기 패터닝 방법은 레지스트 재료 층을 제공하기 위해 레지스트 재료를 기판 표면에 도포하는 단계; 노광된 위치들 및 비-노광된 위치들을 제공하기 위해 적어도 위치에 따라서, 그리고, 패터닝 데이터에 기초하여, 레지스트 재료 층을 표면 처리 단계에 선택적으로 노광시키는 단계를 포함하는, 하나 이상의 레지스트 프로세싱 단계들을 수행하는 단계로서, 노광된 위치들에서의 레지스트 재료는 선택적 노광의 단계 동안 화학적으로 개질되는, 단계; 및 위치가 노광된 위치인지 또는 비-노광된 위치인지 여부에 따라, 레지스트 재료를 국부적으로 선택적으로 제거하기 위해, 레지스트 재료 층을 현상하는 단계를 포함하며; 상기 방법은 레지스트 프로세싱 단계들의 하나 이상 동안 또는 이후에, 하나 이상의 레지스트 프로세싱 단계들을 모니터링하거나 또는 평가하기 위해 레지스트 재료의 화학적 개질을 검출하는 단계를 더 포함하며, 상기 검출하는 단계는 캔틸레버를 포함하는 프로브 및 캔틸레버 상에 배열된 프로브 팁을 포함하는 스캐닝 프로브 현미경 검사 디바이스를 이용하여 표면의 적어도 일부분을 스캐닝함으로써 수행되며, 상기 스캐닝은 프로빙 영역에서 프로브 팁으로 표면을 따라가는 것을 포함하며, 상기 프로빙 영역은 화학적 개질을 검출하기 위해, 노광된 위치들 및 비-노광된 위치들 중 적어도 하나의 위치와 일치한다.
본 발명은 레지스트의 현상 전에, 패터닝 동안 또는 이후에 수행될 추가적인 검증 단계 (또는, 단계들)를 추가한다. 이 단계에서, 임의의 결함들의 검출 시, 여전히, 제조될 디바이스의 손실을 방지하기 위해, 패터닝 프로세스를 보정하는 것이 가능하다. 구체적으로 설명하면, 본 발명은 이들 레지스트 프로세싱 단계들 중 임의의 단계 동안 또는 이후에, 프로세스를 모니터링하거나 또는 평가하기 위해 레지스트 재료의 화학적 개질을 검출하는 단계를 수행하는 것을 제안한다. 진행중이거나 또는 레지스트 프로세싱 단계들 동안에 수행되는 화학적 프로세스들에서의 이러한 통찰은 본 발명에 따르면, 스캐닝 프로브 현미경 검사 (SPM) 디바이스를 이용하여 표면의 적어도 일 부분을 스캐닝함으로써, 얻어질 수도 있다.
스캐닝 프로브 현미경 검사 디바이스는 캔틸레버를 포함하는 프로브 및 캔틸레버 상에 배열된 프로브 팁을 지지하는 스캔 헤드를 포함한다. 스캐닝은 프로빙 영역에서 프로브 팁으로 표면을 따라가는 것을 포함한다. 프로빙 영역은 노광된 위치들 및 비-노광된 위치들 중 하나 이상과 일치한다. '표면을 따라가는'은, 스캐닝 프로브 현미경 검사 디바이스가 기지의 접촉-모드들, 비-접촉 모드들, 또는 간헐 접촉 모드들 중 임의의 모드에서 동작될 수도 있다는 것을 의미하며; 따라서 프로브 팁이 측정들을 적어도 주기적으로 수행하기 위해 표면과 접촉하거나 또는 비접촉한다. 따라서, '따라가는(following)'은 프로브 팁이 프로빙 영역에서의 표면과 접촉하거나 또는 근접하게 하는 것, 또는 프로빙 영역에서 간헐적 접촉을 하거나 또는 하지 않고 진동 프로브 팁을 표면과 아주 근접하게 하는 것을 포함한다. 본 문서에서, 프로브 팁이 표면과 '접촉하거나" 또는 "접촉하고 있는" 것을 여러 번 언급하지만, 모든 이들 경우들에서, 이는 본원에서 설명된 바와 같이 '따라가는(following)'으로서 해석되어야 하는 것으로 이해되어야 한다. 주지하고 있는 바와 같이, 상기 '따라가는' 동안, 다양한 메커니즘들을 통해서 프로브 팁과 표면 사이에 상호작용이 있다.
이 문서에서 사용된 용어 '레지스트' 또는 '레지스트 재료'는 리소그래피 패터닝 방법에서 레지스트로서 사용될 수도 있는 임의의 종류 또는 유형의 모든 재료들 및 기능 층들을 포함한다. 예를 들어, 자기-조립된 리소그래피를 고려하면, 그 내에 도포된 블록 공중합체들은 전형적으로 레지스트로서 명명되지 않지만, 이들은 처리 후 레지스트로서 기능한다. 따라서, 이러한 층들은 본 개시물에 포함되도록 의도된다.
특히, 다양한 레지스트 프로세싱 단계들에서 발생하는 화학적 개질들을 검출하기 위해 화학적 조성 또는 진행중인 프로세스들에서의 통찰을 제공하는 SPM 기술들이 적용된다. 예를 들어, 일부 SPM 기술들은 이득 화학적 조성에서의 통찰을 얻거나 또는 화학적 조성 (즉, 화학적 개질들)에서의 국부적 차이들, 또는 이러한 화학적 개질들을 드러내는 재료 속성들에서의 국부적 차이들을 검출하기 위해, SPM으로 획득가능한 매우 높은 해상도들에서 분광 분석을 수행할 수 있게 한다. 어떤 다른 SPM 기술들에서, 프로브 팁은 그 화학적 조성에 따라서 상이하게 기판 표면과 상호작용한다. 예를 들어, 화학적으로 기능화된 프로브 팁을 이용하여 토포그래피 및 인식 (TREC) 측정 프로세스를 수행하는 것은 이러한 SPM 기술을 제공한다. 심지어 다른 SPM 기술들도 상기 화학적 개질들을 나타내는 전기적 속성들에서의 통찰을 얻기 위해 국부 I-V 특성이 얻어지는 I-V (전류-전압) 분광 분석과 같은 전도성 원자력 현미경 검사 (CAFM) 방법들을 포함한다. 바람직하게는, 모든 이들 기술들에서, 검출된 화학적 개질들은 심지어 화학적 프로세스의 단계에서의 통찰을 얻기 위해 정량화가능하다. 따라서, 보다 복잡한 실시형태들에서, 단지 화학적 개질들 뿐만 아니라, 레지스트 재료에서 진행중인 화학적 프로세스의 진행의 정도, 또는 화학 물질의 농도, 또는 이 정보가 도출될 수 있는 산도와 같은 일부 특성도 검출될 수도 있다.
용어 '캔틸레버'는 다양한 유형들의 캔틸레버 설계들의 전체 범위를 포함하며, 임의의 특정 유형의 캔틸레버에 한정되지 않는다. SPM에서 다양한 목적들에 사용되는 모든 종류의 표준 및 특수 프로브 팁들을 포함할 수도 있는 용어 '프로브 팁'에 대해서도 마찬가지이다. 예를 들어, 캔틸레버들은 표준 직선형 캔틸레버 설계들 뿐만 아니라, 튜닝 포크들, 브릿지 구조물들, 멤버레인들, 플레이트-형 구조물들, 다양한 단면들 또는 2개 이상의 상호연결된 빔들을 가진 다수의 상이한 형상들을 포함한다. 본 발명은 특정 유형의 캔틸레버 또는 프로브 팁에 한정되지 않는다. 더욱이, 튜닝 포크를 사용하는 경우에, 위치를 결정하기 위해 어떤 광학 편향 빔도 사용되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 대신, 진동 진폭의 측정은 석영 결정 고유의 압전 효과를 이용하여, 인가된 힘과 연관된 전기 신호를 발생시킨다.
일부 특정의 실시형태들에서, 상기 검출하는 단계는 제 1 광학 빔을 프로브 팁 상으로 지향시키고, 표면에 대한 프로브 팁의 위치를 측정하기 위해 광학 빔 편향 센서에 의해 제 1 광학 빔의 반사된 부분을 검출하는 단계; 제 2 광학 빔을 표면 상의 프로빙 영역에 지향시키는 단계로서, 제 2 광학 빔은 펄스 적외선 (IR) 레이저 빔인, 단계; 및 프로빙 영역에서 적외선 흡수를 표시하는 센서 신호를 획득하기 위해 프로브 팁의 측정된 위치를 모니터링하는 단계를 더 포함한다. 펄스 IR 방사선의 제 2 광학 빔은 입사되는 재료에 의해 적어도 부분적으로 흡수되지만, IR 흡수의 정도 및 IR 흡수 스펙트럼은 화학적 조성에 의존한다. IR 방사선의 흡수 시, 샘플의 열 팽창이 일어나, 표면과 접촉하는 AFM 프로브가 그의 공진 주파수에서 진동하게 된다. 진동들이 광학 빔 편향 센서 상에서 반사된 부분의 위치에 의해 검출되며, 진동의 진폭이 IR 흡광도에 비례하여, IR 스펙트럼을 파장의 함수로서 생성한다.
다른 실시형태들에 따르면, 프로브 팁에는 기능성 코팅이 제공되며, 기능성 코팅은 금속, 실리콘 또는 실리콘 산화물 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 검출하는 단계는 광학 여기 빔을 프로빙 영역에 지향시키는 단계로서, 광학 여기 빔은 적외선 레이저 빔인, 단계; 광학 여기 빔의 산란된 부분을 수집하는 단계; 및 변형들을 표시하는 센서 신호를 제공하도록, 프로빙 영역에서 분자 구조에서의 변형들을 검출하기 위해 상기 산란된 부분을 분석하는 단계를 더 포함한다.
이들 실시형태들에서, 프로브 팁은 금속, 실리콘 또는 실리콘 산화물 중 적어도 하나를 포함하는 기능성 코팅으로 코딩된다. 기능성 코팅된 프로브 팁이 표면과 접촉하면서 프로빙 영역이 IR 방사선으로 조사되는 결과, 표면 플라즈몬들이 프로브 팁과 샘플 사이의 전자기장의 강한 향상을 제공한다. 그러나, 이는 프로브 팁 사이즈의 순서로 공간적으로 속박된다. 더 많은 흡광도는 더 적은 광자들이 산란되어 집광 거울 또는 렌즈에 의해 검출된다는 것은 의미한다. 바람직하게는, 근접 장 및 원거리장 기여들이 팁의 사이즈 및 여기 빔의 스팟 사이즈에서의 차이들에 대해 보정하기 위해 분석에서 분리된다. 프로브 팁은 장을 현저하게 향상시키지만, 스팟 사이즈도 또한 팁 사이즈보다 현저하게 더 크다. 상이한 구현예들에서, 여기 빔의 강도 및 광학 스펙트럼은 또한 필요에 따라 상이할 수도 있다. 예를 들어, 충분한 광자들을 갖는 경우 (싱크로트론 방사선을 상기하면), 광대역 IR 조사가 각각의 위치에서 스펙트럼들을 직접 획득하는데 사용될 수도 있다. 대안적으로, 단일 파장이 이미징에 사용될 수도 있거나, 또는 그 파장이 스펙트럼들을 획득하기 위해 각각의 위치에서 스캐닝된다.
일부 실시형태들에서, 프로브 팁에는 기능성 코팅이 제공되며, 기능성 코팅은 금속, 실리콘 또는 실리콘 산화물 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 검출하는 단계는 광학 여기 빔을 프로빙 영역에 지향시키는 단계로서, 광학 여기 빔은 가시 광선의 레이저 빔을 포함하는, 단계; 프로빙 영역에서 산란된 광학 여기 빔의 라만 산란된 부분을 수집하는 단계; 및 화학적 조성을 표시하는 센서 신호를 제공하도록, 프로빙 영역에서 레지스트 재료의 라만 스펙트럼을 획득하기 위해 분광기를 이용하여 라만 산란된 부분을 분석하는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 AFM 향상된 라만 분광 분석 기술을 적용하여 각각의 위치에서 화학적 조성에서의 통찰을 얻는다. 이들 실시형태들은 상기 실시형태들과 유사하지만, 이들 실시형태들에서, 가시 레이저 광이 표면을 국부적으로 여기시키기 위해 적용된다는 점에서 차이가 있다. 흡수된 광자들은 일부 에너지가 분자 진동들로 손실되기 때문에 더 낮은 에너지로 재방출된다. 재-방출된 광자들은 수집되어 분광기를 통하여 라만 스펙트럼을 얻는다. 라만 스펙트럼은 화학 구조, 위상 및 다형성, 결정도 및 분자 상호작용들과 같은, 레지스트 재료의 국부 상태에 관한 상세한 정보를 제공하기 위해 분석될 수도 있다. 라만 분광 분석에서, 여기 빔으로부터의 입사광이 레지스트 재료에서 분자 레벨에서 산란되어, 여기 빔과 동일한 파장의 매우 큰 산란된 부분 (Rayleigh 산란된 부분) 및 여기 빔과는 상이한 파장의 아주 작은 산란된 부분 (라만 산란된 부분)을 제공한다. 라만 산란된 부분은 화학적 개질들을 검출하여 정량화하는데 필요한 위에서 언급한 상세한 정보를 제공한다.
또한 다른 실시형태들에서, 프로브는 전기 전도성이며, 상기 검출하는 단계는 프로빙 영역과 접촉하는 동안, 프로브 팁에, 바이어스 전압들의 범위의 하나 이상의 바이어스 전압들을 인가하는 단계; 및 프로빙 영역에서 전압-전류 관계를 얻기 위해, 하나 이상의 바이어스 전압들에 응답하여 프로브 팁을 통한 전류를 측정하는 단계를 더 포함한다. 이들 실시형태들은 측정된 각각의 위치에서 전기적 속성들에서의 더 많은 통찰을 제공한다. 전기 특성들의 분석은 노광된 레지스트에서의 화학적 개질들을 식별하는 동일한 목적을 위해 일부 특정의 유형들의 레지스트와 잘 작용한다. 예를 들어, 이러한 유형의 분석은 폴리(4-하이드록실 스티렌-코-t-부톡시카르보닐옥시스티렌)과 같은, 화학 증폭형 레지스트들에서의 화학적 개질들을 식별하기 위해 다른 SPM 기술들과 조합하여 적용될 수도 있다.
게다가, 일부 추가적인 실시형태들에 따르면, 검출하는 단계는 바람직하게는, 토포그래피 및 인식 이미징 (TREC), 또는 기능화된 프로브 팁에 의한 화학력 현미경 검사를 포함하는 그룹의 하나 이상의 구성원들을 포함하는, 스캐닝 프로브 현미경 검사 화학적 이미징 단계를 포함한다. 이들 방법들은 레지스트 재료에서의 진행중인 화학적 프로세스들을 표시할 수도 있는 레지스트의 표면에서의 산도를 평가하기 위해 적용될 수도 있다.
본 발명의 리소그래피 패터닝 방법에서의 포토레지스트 재료는 임의의 원하는 유형의 포토레지스트 재료일 수도 있으며, 특히, 특정의 재료들에 한정되지 않는다. 여기서는, 일부 예들이 설명의 목적들을 위해 제공된다. 예를 들어, 포토레지스트 재료는 디아조나프토퀴논-5-술파네이트 (DNQ)와 같은 비-화학 증폭형 레지스트들; 폴리(4-하이드록실 스티렌-코-t-부톡시카르보닐옥시스티렌)과 같은 화학 증폭형 레지스트; 하프늄 산화물 나노입자들을 포함하는 레지스트들; 및 지르코늄 산화물 나노입자들을 포함하는 레지스트들을 포함하는 그룹의 적어도 하나의 구성원을 포함할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 검출된 화학적 개질들에 기초한, 리소그래피 패터닝 방법은 검출된 화학적 개질에 따라 레지스트 프로세싱 단계들 중 적어도 하나의 하나 이상의 동작 파라미터들을 수정하는 단계를 포함한다. 프로세싱 단계들 동안 레지스트 재료의 화학적 개질들 및 화학 구조에 관한 추가 정보를 획득하는 주요 이점은, 패터닝 방법을 최적화할 수 있다는 점이다. 따라서, 이들 실시형태들에 따르면, 본 방법의 결과를 향상시키기 위해 레지스트 프로세싱 단계들의 하나 이상의 동작 파라미터들이 업데이트되거나, 보정되거나, 또는 조정될 수도 있다. 이는 진행중인 방법의 결과를 향상시키기 위해, 레지스트 프로세싱 단계가 진행중인 동안에 수행될 수도 있다. 그러나, 또한, 이는 다음 웨이퍼 또는 기판에 대한 결과를 향상시키기 위해, 본 방법이 현재 웨이퍼 또는 기판에 대해 실행된 후에 수행될 수도 있다.
상기에 대한 예로서, 그리고 일부 실시형태들에 따르면, 본 방법은 제 1 기판에 적용되고 그후 제 2 기판에 적용되며, 레지스트 프로세싱 단계들이 제 1 기판에 대해, 그리고 검출된 화학적 개질들에 기초하여 수행된 후에, 본 방법은 제 2 기판에 대해, 제 2 기판의 기판 표면에 도포될 레지스트 재료의 화학적 조성을 개질하는 단계를 더 포함한다. 이들 실시형태들에서, 다음 웨이퍼 또는 기판에 도포될 레지스트 재료의 화학적 조성이, 예를 들어, 현재의 기판에 대해 수행된 검출 단계 동안 검출된 의도하지 않은 효과를 방지하거나 또는 감소시키기 위해, 개질된다. 예를 들어, 레지스트 재료를 도포하는 단계가 하나 이상의 화학 물질들을 혼합하는 단계를 포함하면, 이 단계는 혼합물, 예컨대, 혼합물의 성분들로서 사용되는 화학 물질들의 중량 비 또는 부피 비를 조정하는 단계; 추가 화학 물질들을 혼합물에 추가하고 혼합물로부터 화학 물질들을 제거하는 단계; 또는 완전히 상이한 레지스트 재료 또는 물질들의 혼합물을 도포하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시형태들에 따르면, 상기 검출하는 단계는 위에서 설명한 SPM 방법들 중 적어도 2개를 수행하기 위해, 기판의 표면의 적어도 일부분을 여러번 스캐닝하는 단계; 또는 위에서 설명한 SPM 방법들 중 적어도 2개를 수행하기 위해 기판의 표면의 적어도 일부분을 복수의 프로브들로 동시에 스캐닝하는 단계 중 적어도 하나에 의해 수행되며; 상기 방법은 화학적 개질을 검출하기 위해 상기 스캐닝에 의해 얻은 측정 데이터의 조합을 더 포함한다. 다수의 스캐닝들 또는 다수의 프로브들의 스캐닝들에 의해 얻어진 화학적 맵들의 조합은 진행중인 화학적 프로세스들에 관한 추가 정보를 제공한다.
제 2 양태에서, 기판의 표면 상에 피쳐들을 생성하는 리소그래피 패터닝 방법을 수행하는 시스템이 제공되며, 상기 시스템은 리소그래피 패터닝 방법을 제어하는 것, 및 리소그래피 패터닝 방법의 하나 이상의 레지스트 프로세싱 단계들을 모니터링하거나 또는 평가하기 위한 데이터를 획득하는 것 중 적어도 하나를 위해, 구성된 리소그래피 서버; 레지스트 재료 층을 제공하기 위해 레지스트 재료를 기판의 표면에 도포하는 어플리케이터; 노광된 위치들 및 비-노광된 위치들을 제공하기 위해 위치에 따라서, 그리고, 패터닝 데이터에 기초하여, 레지스트 재료 층을 표면 처리 단계에 선택적으로 노광시키는 노광 유닛으로서, 노광된 위치들에서의 레지스트 재료가 선택적 노광의 단계 동안 화학적으로 개질되는, 노광 유닛; 및 레지스트 재료를 국부적으로 선택적으로 제거하기 위해, 위치가 노광된 위치인지 또는 비-노광된 위치인지 여부에 따라 레지스트 재료 층을 현상하는 현상기 유닛을 포함하며; 상기 리소그래피 서버는 레지스트 프로세싱 단계들 중 하나 이상 동안 또는 이후에, 하나 이상의 레지스트 프로세싱 단계들을 모니터링하거나 또는 평가하기 위해 레지스트 재료의 화학적 개질을 표시하는 데이터를 획득하도록 구성되며, 상기 리소그래피 서버는 화학적 개질을 검출하고 데이터를 제공하기 위해 스캐닝 프로브 현미경 검사 디바이스와 협력하며, 상기 스캐닝 프로브 현미경 검사 디바이스는 스캐닝 표면의 적어도 일부분을 스캐닝하도록 구성되며 상기 스캐닝 프로브 현미경 검사 디바이스는 캔틸레버를 포함하는 프로브 및 캔틸레버 상에 배열된 프로브 팁을 포함하며, 상기 스캐닝 프로브 현미경 검사 디바이스는 프로빙 영역이 화학적 개질을 검출하기 위해, 노광된 위치들 및 비-노광된 위치들 중 적어도 하나의 위치와 일치하도록, 프로빙 영역에서 프로브 팁과 표면을 접촉시키도록 구성된다.
첨부 도면들을 참조한, 그 일부 특정의 실시형태들의 설명에 의해 본 발명을 추가로 설명한다. 상세한 설명은 본 발명의 가능한 구현예들의 예들을 제공하지만, 범위에 속하는 유일한 실시형태들을 설명하는 것으로 간주되어서는 안된다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에서 정의되며, 설명은 본 발명을 한정하지 않고 예시적인 것으로 간주되어야 한다. 도면들에서:
도 1은 종래의 리소그래피 패터닝 방법 및 그 제어를 개략적으로 예시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 리소그래피 패터닝 방법 및 그 제어를 개략적으로 예시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 시스템을 개략적으로 예시한다.
도 1은 종래의 리소그래피 패터닝 방법 및 그 제어를 개략적으로 예시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 리소그래피 패터닝 방법 및 그 제어를 개략적으로 예시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 시스템을 개략적으로 예시한다.
도 1은 리소그래피 패터닝 방법을 개략적으로 예시한다. 도 1에 예시된 방법 1은 리소그래피 서버 (5)에 의해 제어된다. 서버 (5)는 단일 엔터티로서 예시되지만, 이는 분산 컴퓨팅 태스크일 수도 있다. 예를 들어, 서버 (5)는 실제로는, 정보를 교환할 수도 있는 복수의 제어기들, 또는 제어 결정들의 일부가 중앙집중식으로 이루어지고 일부가 로컬 제어기들에 의해 이루어지는 마스터-슬레이브 유형의 아키텍쳐로 구성될 수도 있다. 주지하고 있는 바와 같이, 다른 제어 로직 없이 본 방법을 제어하는 단일 서버 (5)의 사용도 또한 실시형태들 중 하나이다.
서버 (5)는 웨이퍼들이 시스템의 다양한 프로세싱 유닛들 및 디바이스들을 통해서 이송되는 방법을 제어한다. 또한, 시스템은 본 방법 중에 수행되는 다양한 프로세싱 단계들을 제어하기 위해, 관련된 디바이스들 및 유닛들의 다양한 동작 파라미터들을 설정하고, 삭제하고, 그리고 정정한다. 이는 프로세스에서의 특정의 검출된 이벤트들, 또는 프로세스 조건들, 알람들, 측정 값들, 조작자로부터의 외부 입력, 및 서버 (5)가 프로세스를 제어하기 위한 임의의 다른 획득가능한 관련 정보에 기초하여 달성될 수도 있다. 단계들 40 및 41은 이들 단계들이 예를 들어, 단지 결함을 검출한 후에 웨이퍼의 패터닝이 재작업되어야 하는 경우에만 작동하기 때문에, 아래에서 더 자세하게 설명될 것이다. 원칙적으로, 패터닝할 각각의 층에 대해, 프로세스는 레지스트 재료의 층을 기판 (예컨대, 웨이퍼)에 도포하는 단계 7에서 시작할 수도 있다. 층은 예를 들어, 스핀 코팅에 의해, 도포될 수도 있지만, 화학 기상 증착 방법, 물리 기상 증착 방법, 분무, 스퍼터링, 분말 코팅, 롤-투-롤 유형 코팅 방법 (예컨대, 에어 나이프 코팅, 핫 멜트 코팅, 액침 딥(immersion dip) 코팅, 롤-투-롤 ALD, 등), 또는 임의의 다른 적합한 코팅 방법과 같은, 레지스트 재료의 층을 도포하는 다른 방법들이 또한 가능하다. 도포 단계 7은 웨이퍼 상에 정확한 두께의 균일하고, 점착성 있고, 그리고 결함이 없는 포토레지스트 필름을 제조하기 위해 수행된다. 선택적으로, 단계 7 전에, 레지스트 층을 위한 웨이퍼를 준비하기 위해 (예컨대, 오염물들, 습기를 제거하거나, 또는 표면 속성들을 개선하기 위해) (40 및 41 이외) 다른 프로세싱 단계들이 적용될 수도 있다. 이들은 여기서는 설명되지 않지만, 이러한 프로세스의 부분일 수도 있다.
도포 단계 7 다음에는 소프트 베이킹 단계 8이 이어진다. 소프트 베이킹 단계 8은 용매들을 제거하고 어닐링함으로써 레지스트 재료를 (적어도 부분적으로) 고형화한다. 소프트 베이킹은 매우 깨끗한 환경 및 균일하게 분포된 온도를 제공할 수 있는 히터 유닛, 예컨대 오븐을 필요로 한다. 그후, 웨이퍼가 레지스트 재료의 선택적 노광 (9)을 겪도록, 노광 유닛으로 이송된다. 레지스트 재료의 선택적 노광은 서버 (5)로부터 획득된 패터닝 데이터 또는 프로세스에 사용된 다른 적합한 데이터 소스에 기초하여 수행될 수도 있다. 패터닝 데이터는 형성될 개별 층에 대해 적어도 규정할 수도 있으며, 여기서, 그 위치에서 레지스트 재료를 국부적으로 개질하기 위해, 레지스트 재료 층의 표면 상에서, 노광이 일어난다. 예를 들어, 패터닝 데이터는 표면 맵 또는 표면과 유사한 매트릭스를 포함하는 층 데이터를 포함할 수도 있으며, 표면 상의 각각의 위치에 대해 처리 단계가 수행되는지 여부가 표시된다. 이는 단순히 주어진 위치에서 일어나는지 여부를 부울 값들(Boolean values)로 표시하는 비트맵일 수도 있다. 그러나, 예를 들어, 그 픽셀에 대한 바람직한 처리 파라미터들 (예컨대, 강도, 주파수, 지속기간, 또는 임의의 다른 관련된 파라미터)을 표시하는 추가적인 데이터가 위치 마다 또는 '픽셀' 마다 마찬가지로 제공될 수도 있다. 패터닝 데이터는 패터닝될 하나 이상의 층들과 관련될 수도 있거나 또는 디바이스에 대해 생성할 모든 층들의 층 데이터를 포함할 수도 있다. 더욱이, 이 패터닝 데이터는 단일 데이터 파일에서 또는 여러 보충적인 데이터 파일들에서 이용가능할 수도 있다. 대안적으로, 노광은 임의의 종류의 마스크를 이용하여 수행될 수도 있다. 마스크는 방사선에 노광될 레지스트 표면의 영역들을 한정한다. 다른 영역들은 커버될 것이다.
레지스트 재료의 노광된 위치들의 화학적 속성들이 변한다. 따라서, 노광 단계 9는 위치가 노광된 위치인지 또는 비-노광된 위치인지 여부에 따라 레지스트 재료의 화학적 개질들을 초래한다. 화학적 개질들의 성질은 레지스트의 유형, 및 레지스트 재료에 추가적으로 의존한다. 예를 들어, 양의 포토레지스트의 노광된 위치들은 현상기에 사용된 현상기 재료에 더 가용성이 될 수도 있으며, 이에 의해 노광이 웨이퍼 상에 패턴의 양의 이미지를 형성할 수도 있다. 유사하게, 음의 레지스트의 노광된 위치들은 동일한 현상기의 영향 하에 패턴의 음의 이미지를 형성할 수도 있다. 더욱이, 노광 동안 레지스트를 개질하는 화학적 프로세스들은 상이한 레지스트 재료들에 대해 상이하다. 노광은 전형적으로 노광 유닛으로서 리소(litho) 스캐너에서 수행될 수도 있다.
단계 10에서, 선택적 노광 단계 9 후, 노광후 베이킹 단계가 수행될 수도 있다. 노광후 베이킹 단계 10이 프로세스 동안 실행되어야 하는지 여부는 무엇보다도, 사용된 레지스트 재료의 유형에 의존한다. 일부 레지스트 재료들, 예를 들어, 화학 증폭형 레지스트들의 경우, 노광후 베이킹 (10)은 없다면 패턴이 형성되지 않을 수도 있는 중요 단계이다. 다른 레지스트 재료들의 경우, 노광후 베이킹 (10)은 단지 선택적이다. 예를 들어, DNQ에 기초한 포토레지스트에서, 노광후 베이킹 단계 10은 일부 상황들에서 이점들일 수도 있는 패턴의 평활화를 야기한다. 따라서, 노광후 베이킹 단계 10은 프로세스 1의 전체 옵션적 단계이다.
단계 11에서, 포토레지스트 재료가 현상된다. 현상 단계는 위치가 노광된 위치 또는 비노광된 위치인지 여부에 따라, 포토레지스트 재료의 위치 의존적인 선택적 제거를 초래한다. 위에서 설명한 바와 같이, 이는, 차례로, 양 또는 음의 레지스트 재료가 사용되는지 여부에 의존한다. 음의 레지스트 재료들의 경우, 비노광된 위치들에서의 레지스트 재료가 제거된다 (또는, 노광된 위치들에서 보다 더 빨리 제거된다). 따라서, 현상 단계는 형성할 패턴의 현상을 초래한다.
다음으로, 단계 12에서, 웨이퍼 상에 형성된 패턴을 안정화시키고 후속 에칭 단계 35를 위해 형성된 패턴을 준비하기 위해, 사후 베이킹 또는 하드 베이킹이 수행된다. 패터닝 방법 자체 수행된 후에 수행되는 프로세싱 단계들은 전형적으로 에칭 (35), 도핑 (36) 또는 때때로 퇴적(depositing) (37)을 포함한다. 후자 단계 37은 복잡한 반도체 피쳐들을 형성하기 위해, 또는 일부 경우들에서는, 수리가능한 작은 결함들을 보정하기 위해, 수행될 수도 있다.
도 1의 프로세스 1에서, 프로세스를 제어하기 위해 또는 특정의 단계들을 최적화하기 위해, 서버 (5)는 프로세스 데이터를 필요로 한다. 예를 들어, 박스 19로 표시된 바와 같이, 서버 (5)는 중요 치수 (CD) 데이터, 라인 폭 조도 (LWR) 데이터, 에지 조도 (ER) 데이터, 및 측면 벽 각도 (SWA) 데이터를 필요로 한다. 이 데이터는 단계 18에서, 광학 계측 또는 주사 전자 현미경 검사 (SEM)와 같은 다양한 측정 기법들을 이용하여 획득될 수도 있다. 그러나, 이 문서의 도입 부분에서 설명된 바와 같이, 이 단계는 단지 현상 단계 11 또는 심지어 사후 베이킹 단계 12가 실행된 후에만 수행될 수도 있다. 서버 (5)는 이 데이터를 이용하여, 예를 들어, 피드포워드(feedforward) 단계 25에 의해 다양한 프로세스 파라미터들을 제어하여, 단계 9를 실행하기 위해 리소 스캐너 디바이스, 즉 노광 유닛의 동작 파라미터들을 제어한다. 이러한 다양한 파라미터들은, 도 1의 박스 26으로 표시된 바와 같이, 무엇보다도, 스캐너의 초점, 선량, 및 콘트라스트를 포함한다. 더욱이, 피드포워드 단계들 30 및 32에서, 서버 (5)는 에칭 프로세스 (35), 도핑 프로세스 (36) 및 퇴적 프로세스 (37)의 다양한 동작 파라미터들을 제어한다. 더욱이, 서버 (5)는 또한 이 정보를 이용하여, 특정의 웨이퍼에 대한 단계 40을 결정한다. 단계 40은 재작업 단계이며, 서버가 그 웨이퍼에 대한 패터닝 프로세스를 재실행하기 위해 전체 포토레지스트 층을 제거하기로 결정하는 경우에 수행될 수도 있다. 단계 40에서, 웨이퍼가 이러한 방식으로 수리될 수 있는지 여부 및 웨이퍼를 재작업하는데 요구되는 것들을 결정하기 위해 진단이 수행된다. 다음으로, 단계 41에서, 웨이퍼는 그의 최종 도포된 레지스트 층을 박리하고, 단계 7로 다시 전달된다. 서버는, 박스 19로 예시된 프로세스 데이터로부터, 단계들 7-12 중 임의의 단계의 동작 파라미터들을 보정하는 방법을 결정하고, 패터닝을 재수행한다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 리소그래피 패터닝 방법을 예시한다. 도 1의 프로세스에서의 단계들과 유사하거나 또는 심지어 동일한 도 2의 단계들은 동일한 도면부호로 지정되었다. 이들 단계들은 이러한 이유로 아래에서 다시 설명되지 않으며, 숙련된 독자는 이들 단계들이 도 2의 프로세스에서 유사한 방식으로 필요한 부분만 약간 수정하여 적용될 수도 있음을 알 수 있다.
도 2에 예시된 프로세스에서, 검출 단계들 또는 측정 단계들 13, 15 및 17은 프로세싱 단계들 9-11, 즉, 노광 단계 9, 노광후 베이킹 단계 10 및 현상 단계 11 동안 또는 이후에 직접 수행된다. 이들 검출 단계들 13, 15, 및 17은 화학적 이미징 단계, 즉, 예컨대, 화학적 조성, 재료 속성들, 비교 또는 기타 등등에 의해 화학적 개질들을 검출할 수 있는 이미징 단계를 수행하는데 적합한 스캐닝 프로브 현미경 검사 디바이스 (70) (도 3)를 이용하여 수행된다. 이러한 기술들은 원자력 현미경 기반 광열 적외선 (AFM-PTIR) 분광 분석 (또는, 간단히, PTIR), 스캐닝 산란 근거리 광학 현미경 검사 (sSNOM), 팁 강화 라만 분광 분석 (TERS), 기능화된 팁에 의한 화학력 현미경 검사 (CFM), 또는 I-V 분광 분석을 포함한다. 도 1의 프로세스에서의 단계 18로부터 획득가능한 데이터에 추가하여, 박스 20으로 표시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 방법은 프로세싱 단계들 9-11의 각각 동안 또는 이후에 레지스트 층의 화학적 조성에 관한 정보를 제공한다. 이는 서버 (5)로 하여금, 이들 프로세스들을 면밀히 모니터링가능하게 하고 이들 단계들 9-11 중 임의의 단계 동안 동작 프로세스들을 이미 적응시키거나 또는 보정가능하게 한다. 예를 들어, 단계 9에서, 노광 선량은 노광 프로세스가 너무 느리게 현상되는 것으로 검출될 때 노광 동안 적응될 수도 있다. 화학적 개질이 (의도된) 노광된 위치의 외부에서, 즉 비-노광된 위치에서 검출되면, 이는 노광 빔의 초점의 부족을 표시할 수도 있다. 따라서, 서버 (5)는 초점을 변경하기로 결정할 수도 있다. 또한, 임의의 단계 9-11의 지속기간, 또는 노광후 베이킹 단계 10 또는 현상 단계 11의 온도는 적응될 수도 있다. 수많은 다른 동작 파라미터들이 단계들 13, 15 및 17의 측정 결과들에 따라서 적응될 수도 있다. 이 이점은 적용된 기술을 이용하여 얻어진 화학적 개질들에 관한 추가 정보, 및 (단계들이 진행중인 동안) 이들 기술들이 적용될 수도 있는 순간(moment)에 의해 제공된다.
일부 실시형태들에서, 본 방법은 제 1 기판에 적용되고 그후 제 2 기판 (또는, 후속적으로 다수의 기판들)에 적용된다. 이에 따라, 레지스트 프로세싱 단계들이 제 1 기판에 대해 수행된 후, 검출된 화학적 개질들에 기초하여, 본 방법은 제 2 기판의 기판 표면에 도포될 레지스트 재료의 화학적 조성을 개질하는 단계를 포함한다. 이는 레지스트 재료에 사용될 수도 있는 화학 물질들의 혼합물을 적응시키는 단계와 같은 도포 단계의 파라미터들을 변경하는 단계, 또는 도포 단계의 다른 프로세스 파라미터들 (예컨대, 온도)를 변경하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 혼합물의 성분들로서 사용되는 화학 물질들의 중량 비 또는 부피 비는 적응될 수도 있다.
도 3은 본 발명에 따른 방법을 수행하는 시스템 (45)을 개략적으로 예시한다. 도 3에서, 도 1 및 도 2에 또한 예시된 서버 (5)는 디바이스들 및 유닛들 (50, 60 및 70)의 동작, 및 이들 디바이스들 사이에서의 - 디바이스에서 디바이스로의 웨이퍼들의 이송을 제어한다. 또한, 시스템은 예를 들어, 단계 9가 수행되는 시스템의 노광 유닛을 제공하는 리소 스캐너 (50)를 포함한다. 더욱이, 트랙 툴 (60)은 유닛 (61)에서의 스트리핑(stripping) (41), 유닛 (62)에서의 레지스트 코팅 (7), 유닛 (63)에서의 소프트 베이킹 (8), 유닛 (64)에서의 노광후 베이킹 (10), 유닛 (65)에서의 현상 (11), 및 유닛 (66)에서의 사후 베이킹 (12)과 같은, 다른 프로세싱 단계들을 수행한다. 측정들 단계들 13, 15 및 17은 스캐닝 프로브 현미경 검사 디바이스 (70)에 의해 수행된다. SPM 디바이스 (70)는 캔틸레버 (73)를 포함하는 프로브 (72) 및 이의 단부에서의 프로브 팁 (74)을 포함하는, 스캔 헤드 (71)를 개략적으로 예시한다. 프로브 팁 (74)은 프로빙 영역 (80)에서 샘플 (75)의 표면을 따라가도록 조작된다. 전술한 바와 같이, 다음은 표면에 접촉시키는 것 및 접촉 모드, 비-접촉 모드, 간헐 접촉 모드와 같은, SPM의 임의의 다른 기지의 동작 모드들을 포함시키려는 의도이다. 예시는 또한 레이저 디바이스 (76)에 의해 제공되고 프로브 팁 (74)의 후면 상에 충돌하는 광학 편향 빔 (78)을 나타낸다. 프로브 팁 (74)의 후면은 정반사형이고, 빔 (78)의 반사된 부분 (79)을 포토다이오드 배열 (77)을 향해 반사한다. 도 3에 예시되지는 않지만, 스캐닝 프로브 현미경 검사 디바이스는 위에서 설명된 화학적 이미징 단계들 중 하나 이상을 수행하도록 배열된다. 예를 들어, 여기 빔 (미도시)은 PTIR, sSNOM 또는 TERS를 수행하기 위해 프로빙 영역에 입사될 수도 있다. sSNOM 및 TERS의 경우, 프로브 팁 (74)은 이러한 이유로 금속 코팅으로 코팅될 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 프로브 팁은 기능화된 팁에 의한 화학력 현미경 검사 (CFM)를 수행하기 위해 상이한 기능성 화학 물질로 코팅될 수도 있다. 더욱이, 그리고 또한 대안적으로 또는 추가적으로, 바이어스 전압을 프로브 팁 (74)에 인가 및 제어하고, I-V 분광 분석을 수행하기 위해 이를 통과하는 전류를 측정하는 수단이 제공될 수도 있다 (미도시).
본 발명은 본 발명의 일부 특정의 실시형태들의 관점에서 설명되었다. 도면들에 도시되고 본원에서 설명되는 실시형태들이 단지 예시된 목적들을 위한 것이며 본 발명을 제한하려는 어떠한 방식 또는 수단에 의해서도 의도되지 않음을 알 수 있을 것이다. 본 발명의 동작 및 구성은 전술한 설명 및 이에 첨부된 도면들로부터 명백할 것으로 생각된다. 본 발명이 본원에서 설명된 임의의 실시형태에 제한되지 않으며 첨부된 청구범위의 범위 내에서 고려되어야 하는 수정들이 가능함은 당업자에게 자명할 것이다. 또한, 운동학적 반전들(kinematic inversions)도 본질적으로 개시된 것으로, 그리고, 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주된다. 더욱이, 개시된 다양한 실시형태들의 컴포넌트들 및 엘리먼트들 중 임의의 것은 필요하거나, 원하거나 또는 바람직한 것으로 간주되는 경우, 청구항들에서 정의된 바와 같은 본 발명의 범위로부터 일탈함이 없이, 다른 실시형태들에서 결합될 수도 있거나 또는 통합될 수도 있다.
청구항들에서, 임의의 참조 부호들은 청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 용어 '포함하는(comprising)' 및 '구비하는(including)'은, 본 설명 또는 첨부된 청구범위에서 사용될 때, 배타적이거나 또는 완전한 의미가 아니라 포괄적 의미로 해석되어야 한다. 따라서, 표현 '포함하는(comprising)'은 본원에서 사용될 때, 임의의 청구항에 열거된 것들 외에 다른 엘리먼트들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 더욱이, 단어들 부정관사('a' 및 'an')는 '단지 하나'에 한정하는 것으로 해석되지 않고, 대신, '적어도 하나'를 의미하는 것으로 사용되며, 복수를 배제하지 않는다. 구체적으로 또는 명시적으로 설명되거나 또는 청구되지 않은 특징들이 본 발명의 범위 내에서 본 발명의 구조에 추가적으로 포함될 수도 있다. "..하는 수단"과 같은 표현은 "..하도록 구성된 컴포넌트" 또는 "..하도록 구성된 부재"로서 해석되어야 하며, 개시된 구조들에 대한 등가물들을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. "중요한", "바람직한", "특히 바람직한" 등과 같은 표현들의 사용은 본 발명을 한정하려는 것이 아니다. 당업자의 이해범위 내 추가들, 삭제들, 및 수정들이, 일반적으로, 청구항들에 의해 결정되는 바와 같은, 본 발명의 사상 및 범위로부터 일탈함이 없이, 이루어질 수도 있다. 본 발명은 본원에서 구체적으로 설명되는 바와 같이 달리 실시될 수도 있으며, 단지 첨부된 청구범위에 의해서만 한정된다.
Claims (17)
- 기판의 표면 상에 피쳐들을 생성하는 리소그래피 패터닝 방법으로서,
상기 패터닝 방법은,
레지스트 재료 층을 제공하기 위해 레지스트 재료를 상기 기판 표면에 도포하는 단계;
노광된 위치들 및 비-노광된 위치들을 제공하기 위해, 위치에 따라서, 그리고, 패터닝 데이터에 기초하여, 상기 레지스트 재료 층을 표면 처리 단계에 선택적으로 노광시키는 단계를 적어도 포함하는 하나 이상의 레지스트 프로세싱 단계들을 수행하는 단계로서, 상기 노광된 위치들에서의 상기 레지스트 재료는 상기 선택적 노광의 단계 동안 화학적으로 개질되는, 단계; 및
위치가 노광된 위치인지 또는 비-노광된 위치인지 여부에 따라 상기 레지스트 재료를 국부적으로 선택적으로 제거하기 위해 상기 레지스트 재료 층을 현상하는 단계를 포함하며;
상기 방법은 상기 레지스트 프로세싱 단계들 중 하나 이상 동안 또는 이후에, 상기 하나 이상의 레지스트 프로세싱 단계들을 모니터링하거나 또는 평가하기 위해 상기 레지스트 재료의 화학적 개질을 검출하는 단계를 더 포함하며,
상기 검출하는 단계는 캔틸레버를 포함하는 프로브 및 그 위에 배열된 프로브 팁을 포함하는 스캐닝 프로브 현미경 검사 디바이스를 이용하여 상기 표면의 적어도 일 부분을 스캐닝함으로써 수행되며, 상기 스캐닝은 프로빙 영역에서 상기 프로브 팁으로 상기 표면을 따라가는 것을 포함하며, 상기 프로빙 영역은 상기 화학적 개질을 국부적으로 검출하기 위해 상기 노광된 위치들 및 비-노광된 위치들 중 적어도 하나의 위치와 일치하며;
상기 검출된 화학적 개질들에 기초하여, 상기 방법은 상기 검출된 화학적 개질에 따라서 상기 레지스트 프로세싱 단계들 중 적어도 하나의 하나 이상의 동작 파라미터들을 수정하는 단계를 포함하는, 리소그래피 패터닝 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 검출하는 단계는,
상기 표면에 대한 상기 프로브 팁의 위치를 측정하기 위해 제 1 광학 빔을 상기 프로브 팁 상으로 지향시키고 광학 빔 편향 센서에 의해 상기 제 1 광학 빔의 반사된 부분을 검출하는 단계;
제 2 광학 빔을 상기 표면 상의 상기 프로빙 영역에 지향시키는 단계로서, 상기 제 2 광학 빔은 펄스 적외선 레이저 빔인, 단계; 및
상기 프로빙 영역에서 적외선 흡수를 표시하는 센서 신호를 획득하기 위해 상기 프로브 팁의 측정된 상기 위치를 모니터링하는 단계를 더 포함하는, 리소그래피 패터닝 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 프로브 팁에는 기능성 코팅이 제공되며, 상기 기능성 코팅은 금속, 실리콘 또는 실리콘 산화물 중 적어도 하나를 포함하며,
상기 검출하는 단계는,
광학 여기 빔을 상기 프로빙 영역에 지향시키는 단계로서, 상기 광학 여기 빔은 적외선 레이저 빔인, 단계;
상기 광학 여기 빔의 산란된 부분을 수집하는 단계; 및
변형들을 표시하는 센서 신호를 제공하도록, 상기 프로빙 영역에서 분자 구조에서의 변형들을 검출하기 위해 상기 산란된 부분을 분석하는 단계를 더 포함하는, 리소그래피 패터닝 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 프로브 팁에는 기능성 코팅이 제공되며, 상기 기능성 코팅은 금속, 실리콘 또는 실리콘 산화물 중 적어도 하나를 포함하며,
상기 검출하는 단계는,
광학 여기 빔을 상기 프로빙 영역에 지향시키는 단계로서, 상기 광학 여기 빔은 가시 광선의 레이저 빔을 포함하는, 단계;
상기 프로빙 영역에서 산란된 상기 광학 여기 빔의 라만 산란된 부분을 수집하는 단계; 및
화학적 조성을 표시하는 센서 신호를 제공하도록, 상기 프로빙 영역에서 상기 레지스트 재료의 라만 스펙트럼을 획득하기 위해 분광기를 이용하여 상기 라만 산란된 부분을 분석하는 단계를 더 포함하는, 리소그래피 패터닝 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 프로브는 전기 전도성이며,
상기 검출하는 단계는,
상기 프로빙 영역과 접촉하는 동안 상기 프로브 팁에, 바이어스 전압들의 범위의 하나 이상의 바이어스 전압들을 인가하는 단계; 및
상기 프로빙 영역에서 전압-전류 관계를 획득하기 위해, 상기 하나 이상의 바이어스 전압들에 응답하여 상기 프로브 팁을 통해서 전류를 측정하는 단계를 더 포함하는, 리소그래피 패터닝 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 검출하는 단계는 바람직하게는, 토포그래피 및 인식 이미징 (TREC), 또는 기능화된 프로브 팁에 의한 화학력 현미경 검사를 포함하는 그룹의 하나 이상의 구성원을 포함하는, 스캐닝 프로브 현미경 검사 화학적 이미징 단계를 포함하는, 리소그래피 패터닝 방법. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 포토레지스트 재료는 디아조나프토퀴논-5-술파네이트 (DNQ)와 같은 비-화학 증폭형 레지스트들; 폴리(4-하이드록실 스티렌-코-t-부톡시카르보닐옥시스티렌)과 같은 화학 증폭형 레지스트; 하프늄 산화물 나노입자들을 포함하는 레지스트들; 및 지르코늄 산화물 나노입자들을 포함하는 레지스트들을 포함하는 그룹의 적어도 하나의 구성원을 포함하는, 리소그래피 패터닝 방법. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레지스트 프로세싱 단계들은 노광후 베이킹 단계를 더 포함하는, 리소그래피 패터닝 방법. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은 제 1 기판에 적용되고 그후 제 2 기판에 적용되며, 상기 레지스트 프로세싱 단계들이 상기 제 1 기판에 대해 그리고 상기 검출된 화학적 개질들에 기초하여 수행된 후, 상기 방법은, 상기 제 2 기판에 대해, 상기 제 2 기판의 기판 표면에 도포될 상기 레지스트 재료의 화학적 조성을 개질하는 단계를 더 포함하는, 리소그래피 패터닝 방법. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출하는 단계는,
제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 방법들 중 적어도 2개를 수행하기 위해 상기 기판의 상기 표면의 적어도 일부분을 여러번 스캐닝하는 단계; 또는
제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 방법들 중 적어도 2개를 수행하기 위해, 상기 기판의 상기 표면의 적어도 일부분을 동시에 스캐닝하는 단계 중 적어도 하나에 의해 수행되며;
상기 방법은 상기 화학적 개질을 검출하기 위해 상기 스캐닝에 의해 획득된 측정 데이터를 조합하는 단계를 더 포함하는, 리소그래피 패터닝 방법. - 기판의 표면 상에 피쳐들을 생성하는 리소그래피 패터닝 방법을 수행하는 시스템으로서,
상기 시스템은,
상기 리소그래피 패터닝 방법을 제어하는 것 및 상기 리소그래피 패터닝 방법의 하나 이상의 레지스트 프로세싱 단계들을 모니터링하거나 또는 평가하기 위한 데이터를 획득하는 것 중 적어도 하나를 위해 구성된, 리소그래피 서버;
레지스트 재료 층을 제공하기 위해 레지스트 재료를 기판의 표면에 도포하는 어플리케이터;
노광된 위치들 및 비-노광된 위치들을 제공하기 위해, 위치에 따라서, 그리고, 패터닝 데이터에 기초하여, 상기 레지스트 재료 층을 표면 처리 단계에 노광시키는 노광 유닛으로서, 상기 노광된 위치들에서의 상기 레지스트 재료는 상기 선택적 노광의 단계 동안 화학적으로 개질되는, 상기 노광 유닛; 및
위치가 노광된 위치인지 또는 비-노광된 위치인지 여부에 따라 상기 레지스트 재료를 국부적으로 선택적으로 제거하기 위해, 상기 레지스트 재료 층을 현상하는 현상기 유닛을 포함하며;
상기 리소그래피 서버는 상기 레지스트 프로세싱 단계들 중 하나 이상 동안 또는 이후에, 상기 하나 이상의 레지스트 프로세싱 단계들을 모니터링하거나 또는 평가하기 위해 상기 레지스트 재료의 화학적 개질을 표시하는 데이터를 획득하도록 구성되며,
상기 리소그래피 서버는 상기 화학적 개질을 검출하여 상기 데이터를 제공하기 위해 스캐닝 프로브 현미경 검사 디바이스와 협력하며, 상기 스캐닝 프로브 현미경 검사 디바이스는 상기 표면의 적어도 일 부분을 스캐닝하도록 구성되며, 상기 스캐닝 프로브 현미경 검사 디바이스는 캔틸레버를 포함하는 프로브 및 상기 캔틸레버 상에 배열된 프로브 팁을 포함하며, 상기 스캐닝 프로브 현미경 검사 디바이스는 상기 프로빙 영역이 상기 화학적 개질을 검출하기 위해 상기 노광된 위치들 및 비-노광된 위치들 중 적어도 하나의 위치와 일치하도록, 프로빙 영역에서 상기 프로브 팁으로 상기 표면을 따라가도록 구성되며;
상기 리소그래피 서버는 상기 검출된 화학적 개질에 따라 레지스트 프로세싱 단계를 수정하기 위해, 상기 검출된 화학적 개질들에 기초하여, 상기 어플리케이터의 하나 이상의 동작 파라미터들, 상기 노광 유닛, 상기 현상기 유닛, 또는 선택적으로 노광후 베이킹 유닛 중 적어도 하나를 수정하는 단계를 수행하도록 구성되는, 리소그래피 패터닝 방법을 수행하는 시스템. - 제 11 항에 있어서,
상기 스캐닝 프로브 현미경 검사 디바이스는,
제 1 광학 소스로부터, 제 1 광학 빔을 상기 프로브 팁 상으로 지향시키고 상기 표면에 대한 상기 프로브 팁의 위치를 측정하기 위해 광학 빔 편향 센서에 의해 상기 제 1 광학 빔의 반사된 부분을 검출하도록;
제 2 광학 소스로부터, 제 2 광학 빔을 상기 표면 상의 상기 프로빙 영역에 지향시키도록; 그리고
상기 프로빙 영역에서 적외선 흡수를 표시하는 센서 신호를 획득하기 위해 상기 프로브 팁의 상기 측정된 위치를 모니터링하도록, 구성되며,
상기 제 2 광학 빔은 펄스 적외선 레이저 빔인, 리소그래피 패터닝 방법을 수행하는 시스템. - 제 11 항에 있어서,
상기 스캐닝 프로브 현미경 검사 디바이스의 상기 프로브 팁에는 금속 코팅이 제공되며,
상기 스캐닝 프로브 현미경 검사 디바이스는,
광학 여기 소스에 의해, 광학 여기 빔을 상기 프로빙 영역에 지향시키도록;
광 센서를 이용하여, 상기 광학 여기 빔의 산란된 부분을 수집하도록; 그리고
변형들을 표시하는 센서 신호를 제공하도록, 상기 프로빙 영역에서 분자 구조에서의 변형들을 검출하기 위해 상기 산란된 부분을 분석하도록, 구성되며,
상기 광학 여기 빔은 적외선 레이저 빔인, 리소그래피 패터닝 방법을 수행하는 시스템. - 제 11 항에 있어서,
상기 스캐닝 프로브 현미경 검사 디바이스의 상기 프로브 팁에는 금속 코팅이 제공되며,
상기 스캐닝 프로브 현미경 검사 디바이스는,
광학 여기 소스에 의해, 광학 여기 빔을 상기 프로빙 영역에 지향시키도록;
광 센서를 이용하여, 상기 프로빙 영역에서 산란된 상기 광학 여기 빔의 라만 산란된 부분을 수집하도록; 그리고
화학적 조성을 표시하는 센서 신호를 제공하도록, 상기 프로빙 영역에서 상기 레지스트 재료의 라만 스펙트럼을 획득하기 위해 분광기를 이용하여, 상기 라만 산란된 부분을 분석하도록, 구성되며,
상기 광학 여기 빔은 가시 광선의 레이저 빔을 포함하는, 리소그래피 패터닝 방법을 수행하는 시스템. - 제 11 항에 있어서,
상기 스캐닝 프로브 현미경 검사 디바이스는,
상기 프로빙 영역과 접촉하는 동안 상기 프로브 팁에, 바이어스 전압들의 범위의 하나 이상의 바이어스 전압들을 인가하도록; 그리고
상기 프로빙 영역에서 전압-전류 관계를 획득하기 위해, 상기 하나 이상의 바이어스 전압들에 응답하여 상기 프로브 팁을 통해서 전류를 측정하도록 구성되는, 리소그래피 패터닝 방법을 수행하는 시스템. - 제 11 항에 있어서,
상기 스캐닝 프로브 현미경 검사 디바이스는 바람직하게는, 토포그래피 및 인식 이미징 (TREC), 또는 기능화된 프로브 팁에 의한 화학력 현미경 검사를 포함하는 그룹의 하나 이상의 구성원들을 포함하는, 스캐닝 프로브 현미경 검사 화학적 이미징 단계를 수행하도록 구성되는, 리소그래피 패터닝 방법을 수행하는 시스템. - 제 11 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 리소그래피 서버는 추가적인 기판에 대해, 상기 리소그래피 패터닝 방법의 후속 적용에서 상기 추가적인 기판의 기판 표면에 도포될 상기 레지스트 재료의 화학적 조성을 개질하도록 구성되는, 리소그래피 패터닝 방법을 수행하는 시스템.
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