KR20220003534A

KR20220003534A - 패터닝 디바이스

Info

Publication number: KR20220003534A
Application number: KR1020217035767A
Authority: KR
Inventors: 마리-끌레르 반 라레; 프랭크 잔 팀머만스
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2019-05-02
Filing date: 2020-04-02
Publication date: 2022-01-10
Also published as: US20220214610A1; IL287532A; TW202107195A; WO2020221547A1; NL2025258A; EP3963401A1; CN113811816A

Abstract

리소그래피 장치에서 사용하도록 구성된 패터닝 디바이스로서, 리소그래피 장치는 투영 광학기를 통해 패터닝 디바이스의 패턴을 기판 상으로 이미징하기 위해 방사선을 사용하도록 구성된다. 패터닝 디바이스는 방사선을 반사 및/또는 투과하기 위한 제1 구성요소, 및 제1 구성요소의 표면의 적어도 일부를 커버링하고 제2 구성요소에 입사하는 방사선을 적어도 부분적으로 흡수하도록 구성된 제2 구성요소를 포함한다. 제2 구성요소는 측벽을 포함하고, 측벽의 적어도 일부는 소정의 각도로 제 1 구성요소로부터 멀어지며 연장되고, 각도는 제1 구성요소의 표면에 평행한 평면에 대한 각도이며, 각도는 85도 미만이다.

Description

패터닝 디바이스

본 출원은 2019년 5월 2일에 제출된 EP 출원 19172160.4의 우선권을 주장하며, 그 전문은 본 명세서에 참고로서 포함된다.

본 발명은 패터닝 디바이스에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판 상에 원하는 패턴을 적용하도록 구성되는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 패터닝 디바이스(예: 마스크)의 패턴을 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트) 레이어 상으로 투영할 수 있다.

기판 상에 패턴을 투영하기 위해, 리소그래피 장치는 전자기 방사선을 사용할 수 있다. 이 방사선의 파장은 기판 상에 형성될 수 있는 피처(feature)들의 최소 크기를 결정한다. 4 내지 20 nm의 범위 내의, 예를 들어 6.7 nm 또는 13.5 nm의 파장을 갖는 극자외(EUV) 방사선을 사용하는 리소그래피 장치가, 예를 들어 193 nm의 파장을 갖는 방사선을 사용하는 리소그래피 장치보다 기판 상에 더 작은 피처들을 형성하기 위해 사용될 수 있다.

리소그래피 장치에서 표준 감쇠형 위상 편이(attenuated phase shift) 패터닝 디바이스를 사용하면 방사선 강도의 비교적 작은 퍼센티지만이 리소그래피 장치의 개구수(NA) 내에 있는 회절 차수로 회절될 수 있다. 이로 인해 상대적으로 높은 퍼센티지의 방사선이 손실되고, 이는 필요한 선량을 증가시킨다. 따라서, 리소그래피 장치의 NA 내에 있는 차수로 회절된 방사선 강도의 퍼센티지를 증가시키는 것이 바람직할 수 있다

본 발명의 제1 양태에 따르면 리소그래피 장치에서 사용하도록 구성된 패터닝 디바이스가 제공되며, 리소그래피 장치는 투영 광학기를 통해 패터닝 디바이스의 패턴을 기판 상으로 이미징하기 위해 방사선을 사용하도록 구성되고, 패터닝 디바이스는 방사선을 반사 및/또는 투과하기 위한 제1 구성요소, 및 제1 구성요소의 표면의 적어도 일부를 커버하고 제2 구성요소에 입사하는 방사선을 적어도 부분적으로 흡수하도록 구성된 제2 구성요소를 포함하며, 제2 구성요소는 측벽을 포함하고, 측벽의 적어도 일부는 소정의 각도로 제1 구성요소로부터 멀어지며 연장되고, 각도는 제1 구성요소의 표면에 평행한 평면에 대한 각도이며, 상기 각도는 85도 미만이다.

이는 필요한 방사선량을 감소시킬 수 있는 리소그래피 장치의 개구수(NA)로 더 많은 방사선이 회절될 수 있다는 이점을 가질 수 있다. 제2 구성요소의 형상은 표준 패터닝 디바이스(대응하는 제1 구성요소에 수직인 측벽을 가짐)에 의해 회절된 방사선의 강도와 비교하여 더 높은 차수로 회절된 방사선의 강도를 감소시킬 수 있다. 이는 리소그래피 장치의 처리량을 향상시킬 수 있다.

측벽의 적어도 일 부분은 측벽의 실질적인 부분일 수 있다.

적어도 일 부분은 측벽의 대부분일 수 있다.

측벽은 측벽의 실질적으로 중간 지점에서의 각도로 제1 구성요소로부터 멀어지며 연장될 수 있다.

측벽은 제1 구성요소로부터 실질적으로 가장 멀리 떨어진 지점에서 상기 각도를 가질 수 있다.

측벽은 제1 구성요소로부터 실질적으로 가장 멀리 떨어진 측벽의 지점에서 곡선 형상을 가질 수 있다.

곡선은 사인파 곡선(sinusoidal curve)일 수 있다. 이는 다른 곡선과 비교할 때 시스템의 NA로 회절된 방사선의 증가된 양을 제공하는 이점을 가질 수 있다.

측벽은 측벽의 전체에 걸친 각도로 제1 구성요소로부터 멀어지며 연장될 수 있다.

각도는 70도 미만일 수 있다.

각도는 45도일 수 있다.

제2 구성요소는 실질적으로 제2 구성요소의 측벽에 대향하는 추가 측벽을 갖고, 추가 측벽의 적어도 하나의 추가 부분은 상기 각도로 제1 구성요소로부터 멀어지며 연장될 수 있다.

추가 측벽이 제1 구성요소로부터 연장되는 각도는 측벽이 제1 구성요소로부터 연장되는 각도와 상이할 수 있다.

제2 구성요소는 하나 이상의 추가 측벽을 갖고, 하나 이상의 추가 측벽의 적어도 하나의 추가 부분은 상기 각도로 제1 구성요소로부터 멀어지며 연장될 수 있다.

하나 이상의 추가 측벽이 제1 구성요소로부터 연장되는 각도는 측벽이 제1 구성요소로부터 연장되는 각도와 상이할 수 있다.

패터닝 디바이스는 반사형 패터닝 디바이스, 투과형 패터닝 디바이스, 바이너리 패터닝 디바이스, 및 감쇠형 위상 편이 패터닝 디바이스 중 적어도 하나일 수 있다.

이제 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다.
도 1은 리소그래피 장치 및 방사선 소스를 포함하는 리소그래피 시스템을 도시한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 감쇠형 위상 편이 패터닝 디바이스의 측단면도의 개략도를 도시한다.
도 2b는 도 2a의 실시예에 따른 감쇠형 위상 편이 패터닝 디바이스의 평면도의 개략도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 감쇠형 위상 편이 패터닝 디바이스의 측단면도의 개략도를 도시한다.
도 4a는 표준 패터닝 디바이스의 측단면도의 개략도를 도시한다.
도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 감쇠형 위상 편이 패터닝 디바이스의 측단면도의 개략도를 도시한다.

도 1은 방사선 소스(SO) 및 리소그래피 장치(LA)를 포함하는 리소그래피 시스템을 나타낸다. 방사선 소스(SO)는 EUV 방사선 빔(B)을 발생시키고 EUV 방사선 빔(B)을 리소그래피 장치(LA)에 공급하도록 구성된다. 리소그래피 장치(LA)는 조명 시스템(IL), 패터닝 디바이스(MA)(예: 마스크)를 지지하도록 구성되는 지지 구조체(MT), 투영 시스템(PS) 및 기판(W)을 지지하도록 구성되는 기판 테이블(WT)을 포함한다.

조명 시스템(IL)은 EUV 방사선 빔(B)이 패터닝 디바이스(MA) 상에 입사하기 전에 EUV 방사선 빔(B)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된다. 게다가, 조명 시스템(IL)은 패싯 필드 거울 디바이스(facetted field mirror device: 10) 및 패싯 퓨필 거울 디바이스(facetted pupil mirror device: 11)를 포함할 수 있다. 패싯 필드 거울 디바이스(10) 및 패싯 퓨필 거울 디바이스(11)는 함께 EUV 방사선 빔(B)에 원하는 단면 형상 및 원하는 세기 분포를 제공한다. 조명 시스템(IL)은 패싯 필드 거울 디바이스(10) 및 패싯 퓨필 거울 디바이스(11) 대신에, 또는 이에 추가하여 다른 거울들 또는 디바이스들을 포함할 수 있다.

이에 따라 컨디셔닝된 후, EUV 방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스(MA)와 상호작용한다. 이 상호작용의 결과로서, 패터닝된 EUV 방사선 빔(B')이 생성된다. 투영 시스템(PS)은 패터닝된 EUV 방사선 빔(B')을 기판(W) 상으로 투영하도록 구성된다. 그 목적을 위해, 투영 시스템(PS)은 복수의 거울들(13, 14)을 포함할 수 있고, 이들은 기판 테이블(WT)에 의해 유지된 기판(W) 상으로 패터닝된 EUV 방사선 빔(B')을 투영하도록 구성된다. 투영 시스템(PS)은 패터닝된 EUV 방사선 빔(B')에 감소 인자(reduction factor)를 적용하여, 패터닝 디바이스(MA) 상의 대응하는 피처들보다 작은 피처들을 갖는 이미지를 형성할 수 있다. 예를 들어, 4 또는 8의 감소 인자가 적용될 수 있다. 투영 시스템(PS)은 도 1에서 2 개의 거울들(13, 14)만을 갖는 것으로 예시되지만, 투영 시스템(PS)은 상이한 수의 거울들(예를 들어, 6 또는 8 개의 거울들)을 포함할 수 있다.

기판(W)은 앞서 형성된 패턴들을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 리소그래피 장치(LA)는 패터닝된 EUV 방사선 빔(B')에 의해 형성되는 이미지를 기판(W) 상에 앞서 형성된 패턴과 정렬시킨다.

상대 진공, 즉 대기압 훨씬 아래의 압력에서의 소량의 가스(예를 들어, 수소)가 방사선 소스(SO), 조명 시스템(IL), 및/또는 투영 시스템(PS)에 제공될 수 있다.

방사선 소스(SO)는 레이저 생성 플라즈마(LPP) 소스, 방전 생성 플라즈마(DPP) 소스, 자유 전자 레이저(FEL) 또는 EUV 방사선을 생성할 수 있는 여하한의 다른 방사선 소스일 수 있다.

도 2a는 이 실시예에서 감쇠형 위상 편이 패터닝 디바이스인 패터닝 디바이스(MA)의 일부의 확대 측면도를 나타낸다. 특히, 도 2a는 도 2b의 라인 A-A'를 통해 취해진 감쇠형 위상 편이 패터닝 디바이스(MA)의 측단면도를 나타낸다. 감쇠형 위상 편이 패터닝 디바이스(MA)의 일부가 도 2b에 평면도로 도시되어 있다. 도 2a 및 도 2b는 명확함을 위해 감쇠형 위상 편이 패터닝 디바이스(MA)의 일부만을 나타냄을 이해할 것이다.

위상 시프트 패터닝 디바이스들은 위상 차들에 의해 생성되는 간섭을 이용하여 포토리소그래피에서 이미지 분해능을 개선하는 포토마스크들이다. 위상 시프트 패터닝 디바이스는 투명한 매질을 통과하는(즉, 이 경우에는 그 매질로부터 반사되는) 방사선이 그 광학 두께의 함수로서 위상 변화를 겪을 것이라는 사실에 의존한다.

감쇠형 위상 편이 패터닝 디바이스(MA)는 방사선을 반사하는 제 1 구성요소(22) 및 제 1 구성요소로부터 반사된 방사선에 대해 상이한 위상으로 방사선을 반사하는 제 2 구성요소(24)를 포함한다. 제 1 구성요소(22)는 표준 다층 거울, 예를 들어 몰리브덴 및 실리콘의 교번 레이어들을 포함한다. 다층의 레이어은 단순함을 위해 도 2a에 나타내지 않는다. 다른 실시예들에서, 제 1 구성요소는 상이한 수의 레이어를 가질 수 있고, 및/또는 상이한 재료들을 포함할 수 있음을 이해할 것이다.

감쇠형 위상 편이 패터닝 디바이스에 관한 실시예가 설명되었지만, 이들 실시예는 예시적이며 설명된 본 발명은 다른 유형의 패터닝 디바이스에도 적용될 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, "바이너리 마스크"라고 하는 다른 패터닝 디바이스가 사용될 수 있다. "바이너리"라는 명칭은 마스크에서 모든 방사선이 흡수되거나(0) 빛이 흡수되지 않는(1) 이상적인 형태에서 유래하였다. EUV 방사선을 위한 패터닝 디바이스는 탄탈륨(tantalum)을 기본 재료로 사용할 수 있다.

제2 구성요소(24)는 제1 구성요소(22)와 상이한 레이어에 있으며, 즉, 제2 구성요소(24)는 제1 구성요소(22) 상에 위치된다.

제 2 구성요소(24)는 제 1 구성요소(22)와 비교할 때 상대적으로 적은 양의 방사선을 반사한다. 제 2 구성요소(24)로부터 반사된 방사선은 기판(W) 상에 패턴을 생성할 만큼 충분히 강하지 않지만, 기판(W) 상의 콘트라스트를 개선하기 위한 목적으로 제 1 구성요소(22)로부터 나오는 방사선과 간섭할 수 있다. 콘트라스트는 기판(W) 상의 이미지에 형성된 피처들의 경사도(steepness) 또는 선명도(sharpness)인 것으로 간주될 수 있다.

도 2a 및 도 2b에서 알 수 있는 바와 같이, 제 2 구성요소(24)는 패턴을 형성하는 제 1 구성요소(22)의 표면의 커버링되지 않은 부분(22a)을 제외한 제 1 구성요소(22)의 부분[이후 커버링된 부분(22b)이라고 함]을 커버링한다. 커버링되지 않은 부분(22a)으로부터 반사된 방사선은 사용될 때 리소그래피 장치(LA)에서 기판(W)의 타겟부에 패턴을 형성하는 패터닝된 방사선 빔(B')을 생성한다. 커버링된 부분(22b)과 커버링되지 않은 부분(22a)은 함께 제1 구성요소(22)의 표면(23)을 형성한다. 제 2 구성요소(24)는 제 1 구성요소(22)와 상이한 레이어에 있고, 따라서 실제로 제 1 구성요소(22)의 커버링되지 않은 부분(22a)을 둘러싸는 것은 커버링된 부분(22b)이지만, 제 2 구성요소(24)는 제 1 구성요소(22)의 커버링되지 않은 부분(22a)을 둘러싸는 것으로 간주될 수 있다. 제 2 구성요소(24)는 제 1 구성요소(22)의 커버링되지 않은 부분(22a) 주위에 링을 형성하는 것으로 간주될 수 있다. 위에서 내려다볼 때 제 1 구성요소(22)의 커버링되지 않은 부분(22a)의 영역은 실질적으로 정사각형 또는 직사각형일 수 있지만, 다른 실시예들에서, 커버링되지 않은 부분은 여하한의 적절한 형상일 수 있고, 제 2 구성요소는 이에 따라 크기 및 형상을 가질 수 있다. 커버링되지 않은 부분(22a)의 크기는 기판(W)에 프린트될 피처의 임계 치수(CD)와 관련된다. 패터닝 디바이스(MA)에서, 커버링되지 않은 부분(22a)의 크기는 리소그래피 장치(LA)의 배율 인자를 곱한 [기판(W) 상의] CD이다. 이는 +/-30 %의 범위(패터닝 디바이스 편향 범위)를 가질 수 있다. 배율 인자는 4 내지 8일 수 있다.

제2 구성요소(24)는 제1 구성요소(22)의 커버링되지 않은 부분(22a)으로부터 거리(d) 만큼 연장되는 제1 구성요소(22)의 커버링된 부분(22b)을 커버링한다. 최적의 폭은 피처 및 피치에 따라 달라질 것이다.

제2 구성요소(24)는 제1 구성요소(22)의 표면의 적어도 일부[커버링된 부분(22b)]를 커버링하고 제2 구성요소(24)에 입사하는 방사선을 적어도 부분적으로 흡수하여, 제2 구성요소(24)에 의해 커버링되지 않은 제1 구성요소(22)의 다른 부분[커버링되지 않은 부분(22a)]에서 반사된 방사선에 대한 위상 편이를 제2 구성요소(24)로부터 나오는 방사선에 제공하기 위해, 제2 구성요소(24) 상에 입사하는 방사선을 적어도 부분적으로 투과시키도록 구성된다. 제2 구성요소(24)는 제1 구성요소(22)의 커버링된 부분(22b)의 방향[제1 구성요소(22)의 표면에 평행하게 취함]의 범위에 대응하는 폭(d)을 갖는다. 폭(d)은 도 2a 및 2b에서 이중 화살표로 도시된다.

도 2a 및 도 2b에는 커버링되지 않은 부분(22a)이 단일로만 도시되어 있지만[이러한 도면들은 감쇠형 위상 편이 패터닝 디바이스(MA)의 일부만을 도시하기 때문에], 패턴이 복수의 커버링되지 않은 부분(22a)으로 형성될 수 있음이 이해될 것이다.

본 명세서 내에서 사용된, 커버링된/커버링되지 않은 등의 표현은, 커버링 구성요소가 커버링 구성요소 아래에 있는 커버링된 구성요소의 부분에 방사선이 입사되는 것을 적어도 부분적으로 차단하는 위치에 있다는 것을 의미하도록 의도된다. 즉, '커버링'은 커버링 구성요소가 커버링된 구성요소와 직접 접촉하는지 여부에 관계없이 커버링을 포함하는 것으로 간주될 수 있으며, 즉 커버링 구성요소와 덮인 구성요소 사이에 다른 구성요소가 있을 수도 있고 없을 수도 있다.

이 실시예에서, 제2 구성요소(24)는 두께(t)를 갖는 재료 루테늄(Ru)을 포함한다(도 2에서 이중 화살표로 도시됨). Ru에 대한 두께는 바람직하게는 35nm일 수 있다. 제2 구성요소(24)의 재료(Ru)는 예를 들어, 표준 패터닝 디바이스에서 감쇠형 위상 편이 패터닝 디바이스(MA)를 형성하기 위한 TaBN 흡수체와 같은 흡수체를 대체한 것으로 간주될 수 있다. 이해되는 바와 같이, 다른 실시예에서 Ru 대신에 다른 재료가 사용될 수 있다. 제2 구성요소의 두께는 재료 구성에 따라 다르며, 예를 들어 Ru를 포함하는 합금 재료는 Ru만 포함하는 재료와는 다른 두께가 필요하다. 흡수체의 일반적인 두께 범위는 30nm에서 70nm 사이일 수 있다.

감쇠형 위상 편이 패터닝 디바이스(MA)는 감쇠형 위상 편이 패터닝 디바이스(MA)의 제1 구성요소(22)로부터의 방사선을 반사하고 감쇠형 위상 편이 패터닝 디바이스(MA)의 제2 구성요소(24)로부터의 방사선을 반사함으로써 리소그래피 장치(LA)에서 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 패턴으로부터의 방사선을 반사하는 단계는 제1 구성요소(22)의 커버링되지 않은 부분(22a)을 포함하는 패턴으로부터의 방사선을 반사하는 단계 및 패터닝된 방사선 빔(B')을 생성하는 단계를 포함한다. 이의 효과는 제2 구성요소(24)로부터 반사된 방사선이 제1 구성요소(22)로부터 반사된 방사선에 대해 상이한 위상을 가지고, 증가된 콘트라스트를 가지는 기판(W) 상에 패턴을 제공한다는 것이다.

제2 구성요소(24)는 제1 구성요소(22)에 대해 각을 이루는 측벽(26a, 26b)을 가진다. 즉, 이들은 표준 패터닝 디바이스에서와 같이 제1 구성요소(22)의 표면(23)에 완전히 수직으로 연장되지 않는다. 거리(d)가 취해진 방향의 제2 구성요소(24)의 크기는 제1 구성요소(22)로부터의 거리[두께(t)]가 증가함에 따라 감소한다. 제2 구성요소(24)는 제1 구성요소(22)로부터 실질적으로 가장 먼 부분에서 둥근 모서리 또는 곡선을 갖는 것으로 간주될 수 있다. 일부 실시예에서, 측벽은 완전히 만곡될 수 있거나(즉, 직선 부분이 없음) 측벽의 하나 이상의 다른 부분이 만곡될 수 있다.

도 2a에 도시된 형상(즉, 직선 측벽을 갖는 표준 패터닝 디바이스에 비해 더 둥근 형상)을 갖는 제2 구성요소(24)는 더욱 높은 차수로 회절되는 방사선의 양을 제한한다. 이러한 더 둥근 형상의 푸리에 변환(Fourier transform)은 고주파수 구성요소를 매우 적게 포함한다. 따라서, 더 많은 방사선이 리소그래피 장치(LA)의 NA로 회절되어, 필요한 방사선량을 감소시킬 것이다. 제2 구성요소(24)의 형상은 표준 패터닝 디바이스(대응하는 제1 구성요소에 수직인 측벽을 가짐)에 의해 회절된 방사선의 강도와 비교하여 더 높은 차수로 회절된 방사선의 강도를 감소시킬 것이다.

이는 직선 측벽이 제1 구성요소에 대해 수직으로 연장되는 Ru로 이루어진 제2 구성요소를 갖는 표준 패터닝 디바이스와 비교할 때 리소그래피 장치(LA)의 처리량(즉, 특정 시간에 리소그래피 장치(LA)를 통과하는 기판(W)의 수)을 개선할 것이다. 또한, 제2 구성요소(24)를 갖는 패터닝 디바이스(MA)는 직선 측벽을 갖는 Ta로 이루어진 제2 구성요소를 갖는 표준 패터닝 디바이스와 비교할 때 처리량 및 수율(즉, 결함이 없는 기판의 측정)을 개선할 것이다. 이는 방사선량이 많아지면 피처가 기판(W) 상의 레지스트에서 더 나은 품질로 인쇄될 수 있기 때문이다.

아래의 표 1은 표준 60nm(두께) Ta 기반 마스크와 35nm(두께) Ru 기반 감쇠형 위상 편이 마스크(PSM)에 대한 광자의 손실을 비교한다. Ru 마스크는 흡광 계수(extinction coefficient)가 낮고 레이어가 더 얇다. 따라서, 마스크 흡수체를 이중 통과할 때 손실되는 방사선이 적다. 이러한 예는 마스크 영역의 72%가 흡수체 재료로 커버링되도록 20%의 마스크 바이어스가 있는 조밀한 컨택 홀(CH)에 대해 제공된다.

추가적으로, 0차 및 1차만이 시스템의 NA(수치 개구) 내에 있기 때문에, 많은 부분의 방사선이 손실된다. 표 1의 제2 열은 NA 외부의 차수에 대해 분포된 방사선 강도의 비율을 보여준다. 이는 Ta 마스크보다 Ru 마스크의 경우 더 크다(더 많은 방사선이 높은 차수로 이동함). 방사선의 80%는 Ru 마스크에 대해 NA 외부의 차수로 이동하므로 모든 방사선이 NA 내에서 회절되면 최대 5배의 이득이 있다. 이는 방사선의 70%가 NA 외부의 차수로 들어가는 Ta 마스크보다 더 많다.

표 1: 낮은 NA EUV에서 20nm 조밀 CH에 대한 표준 60nm Ta-기반 마스크 및 35nm Ru-기반 감쇠형 PSM에 대한 광자의 손실 비교.

	이중 패스 흡수체에서 손실, 72% 마스크 커버링	NA 외부의 회절 차수에서 손실
Ta	0.69	0.7
Ru	0.53	0.8

-1 차수로 회절된 방사선량(또한 오프-액시스 조명의 경우 NA 외부에 있을 수 있음)은 +1 차수의 방사선량보다 실질적으로 낮지 않을 것이며, 따라서 NA 외부의 차수로의 방사선량을 0으로 줄이는 것은 이론적으로 불가능하다. 대략적인 상한선에서 +1, 0 및 -1의 방사선량이 같으므로 방사선의 33%가 폐기된다. 표준 Ru 마스크의 상황에서, 방사선의 20%만이 사용된 반면(즉, NA에서 포착됨) 제2 구성요소(24)의 형상을 갖는 패터닝 디바이스(MA)를 사용하는 것은 방사선의 67%가 사용 가능할 수 있음을 의미한다. 이는 상한선이 약 인자 3의 도즈(dose) 증가를 제공한다는 것을 의미한다(즉, 사용 가능한 방사선의 67%는 이전에 사용된 양의 약 3 x 20%임). 보다 일반적으로, 패터닝 디바이스(MA)는 Ru로 만들어진 제2 구성요소를 갖는 표준 패터닝 디바이스에 대해 상당한 도즈의 이득을 제공한다.

패터닝 디바이스(MA)의 제2 구성요소(24)의 설명된 형상은 또한 Ru 이외의 재료로 제조된 제2 구성요소를 갖는 패터닝 디바이스와 함께 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 이들은 탄탈륨 또는, 예를 들어 니켈 또는 코발트와 같은 칼륨 고흡수체(high k absorbers) 및 로듐(Rhodium)과 같은 감쇠형 위상 편이 패터닝 디바이스 재료와 같은 기타 흡수체로 만든 제2 구성요소일 수 있다.

제2 구성요소(24)의 형상은 등방성 플라즈마 에칭(isotropic plasma etching)(더 높은 압력)에 의해 형성될 수 있으며, 날카로운 에지를 갖는 통상적으로 제조된 흡수체 재료의 개별 청크(chunk)의 상부에 레이어를 증착한다(상부에 추가 레이어가 증착됨에 따라 날카로움이 사라질 것임), 사인파 범프(sinusoidal bumps) 및/또는 이온 분사 사이에 있는 재료를 식각한다.

도 3은 패터닝 디바이스(30)의 일부의 실시예의 측단면도를 도시한다. 도 3에 도시된 패터닝 디바이스(30)의 일부는 도 2a의 패터닝 디바이스(MA)의 일부에만 대응한다. 따라서, 패터닝 디바이스(30)의 제1 구성요소(32)의 일부 및 제2 구성요소(34)의 일부만이 도시된다. 도시된 제2 구성요소(34)의 일부의 구조는 제2 구성요소(34)의 다른 부분에 대해 동일하거나 상이할 수 있다는 것이 이해될 것이다.

제2 구성요소(34)(Ru로 제조됨)는 도 2a에서와 유사한 방식으로 제1 구성요소(32)에 대해 각을 이루는 측벽(36a, 36b)을 갖는다. 즉, 이들은 표준 패터닝 디바이스에서와 같이 제1 구성요소(32)의 표면(33)에 완전히 수직으로 연장되지 않는다. 유사하게, 거리(d)가 취해진 방향에서의 제2 구성요소(34)의 크기는 제1 구성요소(32)로부터의 거리[두께(t)]가 증가함에 따라 감소한다. 제2 구성요소(34)는 제1 구성요소(22)로부터 멀어지는 측벽(36a, 36b)의 실질적으로 가장 먼 지점 또는 그 부근에서 둥근 모서리 또는 곡선을 갖는 것으로 간주될 수 있다. 도 3의 제2 구성요소(34)에서, 이러한 둥근 모서리 또는 곡선은 도 2a의 제2 구성요소(24)에서와 같이 곡선 사이에 평평한 표면이 부분이 없기 때문에 도 2a의 제2 구성요소(24)에서보다 더 뚜렷하다. 즉, 도 3의 제2 구성요소(34)는 측벽(36a, 36b)이 만나는 지점에서 정점에 이른다. 원하지 않는 회절을 유발할 수 있는 날카로운 모서리(예: 90도 모서리)가 없는 것이 중요하다.

패터닝 디바이스(30)는 또한 도 2a와 관련하여 전술한 것과 유사한 방식으로 Ru로 이루어진 제2 구성요소를 갖는 표준 패터닝 디바이스에 대한 도즈의 이득을 제공한다.

일부 실시예에서, 제1 구성요소로부터 멀어지는 측벽의 실질적으로 가장 먼 지점에서 또는 그 부근에서, 측벽의 곡선은 사인 곡선일 수 있다. 이는 다른 곡선과 비교할 때 시스템의 NA로 회절되는 방사선의 양을 증가시킬 수 있다.

도 4a는 비교를 위한 표준 패터닝 디바이스(40)의 일부의 측단면도를 도시한다. 표준 패터닝 디바이스(40)는 제1 구성요소(42) 및 제2 구성요소(44)의 전체 두께(t)를 따라 제1 구성요소(42)에 대해 실질적으로 수직으로 연장되는 직선 측벽(46a, 46b)을 갖는 제2 구성요소(44)(Ru로 제조됨)를 갖는다. 즉, 측벽(46a, 46b)은 모든 측벽(46a, 46b)에 걸쳐 제1 구성요소(42)의 표면(43)에 평행한 평면까지 90도로 제1 구성요소로부터 멀어지게 연장된다.

도 4b는 패터닝 디바이스(50)의 일부의 실시예의 측단면도를 도시한다. 패터닝 디바이스(50)는 측벽(56a, 56b)을 갖는 제1 구성요소(52) 및 제2 구성요소(54)(Ru로 제조됨)를 갖는다. 명료함을 위해, 측벽(56a)만이 이제 언급될 것이지만, 이들의 특징은 또한 측벽(56b) 또는 제2 구성요소(54)의 다른 측벽들에도 적용 가능하다는 것을 이해할 것이다. 패터닝 디바이스(50)에서, 측벽(56a)은 직선이지만 도 2a에서와 유사한 방식으로 제1 구성요소(52)에 대해 설명한다. 즉, 측벽(56a)은 표준 패터닝 디바이스에서와 같이 제1 구성요소(52)의 표면(53)에 완전히 수직으로 연장되지 않는다. 유사하게, 거리(d)가 취해지는 방향에서의 제2 구성요소(54)의 크기는 제1 구성요소(52)으로부터의 거리[두께(t)]가 증가함에 따라 감소한다.

보다 구체적으로, 제2 구성요소(54)의 측벽(56a)은 제1 구성요소(52)로부터 각도(α)로 연장되며, 각도(α)는 제1 구성요소(52)의 표면(53)에 대해 존재하고, 각도(α)는 70도 미만이다. 70도 초과의 각도에서는 처리량 이득이 상대적으로 적을 수 있다. 이 실시예에서, 측벽(56a)은 제1 구성요소(52)의 표면(53)에 평행한 평면(P)에 대해 취한 각도(α)로 제1 구성요소(52)로부터 멀리 연장되며, 평면(P)은 측벽(56a)의 실질적으로 중간 지점에 있다. 평면(P)은 측벽(56a)을 따라 임의의 지점에서 취해질 수 있고, 도 4b에서 알 수 있는 바와 같이 측벽(56a)은 측벽(56a) 전체에 걸쳐 각도(α)로 제1 구성요소(52)로부터 연장된다는 것이 이해될 것이다. 즉, 측벽(56a)은 측벽(56a)의 전체 길이를 따라 제1 구성요소(52)의 표면(53)에 평행한 평면에 대해 동일한 각도(α)를 유지한다.

패터닝 디바이스(50)는 또한 도 2a와 관련하여 전술한 것과 유사한 방식으로 Ru로 이루어진 제2 구성요소를 가지는 표준 패터닝 디바이스에 대해 도즈의 이득을 제공한다.

다른 실시예에서, 제2 구성요소의 측벽은 상이할 수 있으며, 즉 측벽의 길이 일부 또는 전부에 걸쳐 제1 구성요소의 표면에 평행한 평면에 대해 상이한 형상 또는 상이한 각도를 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 측벽의 일부만 각도(α)(예: 70도 미만)를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 각도(α)로 연장되는 측벽의 부분은 측벽의 실질적인 부분 위로 연장될 수 있다. 일부 실시예에서, 각도(α)로 연장되는 측벽의 부분은 측벽의 대부분에 걸쳐, 즉 측벽의 절반 이상에 걸쳐 연장될 수 있다. 각도(α)로 연장되는 측벽의 부분은 제1 구성요소로부터 멀어지는 측벽의 실질적으로 가장 먼 지점에 또는 그 근처에 있을 수 있다.

다른 실시예에서, 각도(α)는 85도 미만일 수 있다는 것이 이해될 것이다. 다른 실시예에서, 각도(α)는 45도일 수 있다. 최적의 각도는 제2 구성요소의 두께(30nm에서 70nm 사이일 수 있음)에 따라 달라지며 피처 크기와 피치(넓은 범위의 크기도 포함할 수 있음)에 따라 달라진다. 측벽은 측벽의 상이한 부분에서 상이한 각도를 가질 수 있다는 것이 또한 이해될 것이다. 예를 들어, 측벽은 제1 구성요소에 가까운 90도 각도의 부품을 가질 수 있고, 그 다음 45도 각도의 부품(예: 측벽의 실질적으로 중간 지점에서)을 가질 수 있고, 그 다음 90도 각도로 제1 구성요소로부터 더 먼 다른 구성요소를 가질 수 있다. 다른 예로서, 측벽은 45도 각도를 갖는 부분을 가질 수 있고, 그 다음 90도 각도를 갖는 부분을 갖고, 그런 다음 45도 각도를 갖는 부분 등을 가질 수 있다. 따라서, 예를 들어 각도(α)(예: 45도)로 연장되는 측벽의 실질적인 부분(또는 대부분의 부분)은 연속적일 필요가 없으며 측벽이 각도(α)를 갖지 않는 섹션을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 측벽(56a) 및 측벽(56b)(즉, 측벽(56a)에 대향하는 추가 측벽)은 동일한 각도(α)를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 추가 측벽의 추가 부분은 동일한 각도(α)로 제1 구성요소(52)로부터 연장될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 측벽(56a, 56b)은 다른 각도로 연장될 수 있다.

일부 실시예에서, 제2 구성요소(54)는 하나 이상의 추가 측벽(도시되지 않음)을 가질 수 있고, 이러한 측벽은 제2 구성요소(54)의 다른 부분을 형성할 수 있고/있거나 제2 구성요소(54)의 측벽(56a, 56b)에 수직 방향으로 연장할 수 있다. 추가 측벽(들)은 동일한 각도(α)를 가질 수 있거나 측벽(56a)(및 측벽(56b))에 대해 상이한 각도를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 하나 이상의 추가 측벽의 추가 부분은 동일한 각도(α) 또는 다른 각도로 제1 구성요소(52)로부터 연장될 수 있다.

전술된 설명은 반사형 위상 편이 패터닝 디바이스(즉, EUV 방사선과 함께 사용하기 위함)에 관한 것이지만, 전술된 제2 구성요소의 구조는 투과형 패터닝 디바이스(예: DUV 방사선과 함께 사용하기 위함)에도 사용될 수 있다. 예를 들어, 이 경우 제1 구성요소는 투과형일 수 있다. 투과형 패터닝 디바이스는 바이너리 패터닝 디바이스일 수 있다.

본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 다른 적용예들을 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 가능한 다른 적용예들은 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등을 포함한다.

본 명세서에서는, 리소그래피 장치와 관련하여 본 발명의 특정 실시예에 대하여 언급되지만, 본 발명의 실시예들은 다른 장치에서 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 마스크 검사 장치, 메트롤로지 장치, 또는 웨이퍼(또는 다른 기판) 또는 마스크(또는 다른 패터닝 디바이스)와 같은 대상물을 측정하거나 처리하는 여하한의 장치의 일부분을 형성할 수 있다. 이 장치들은 일반적으로 리소그래피 툴들로 칭해질 수 있다. 이러한 리소그래피 툴은 진공 조건들 또는 주위(비-진공) 조건들을 사용할 수 있다.

이상, 광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명은 본 명세서가 허용한다면 광학 리소그래피로 제한되지 않으며, 다른 적용예들 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있음을 이해할 것이다.

본 명세서가 허용한다면, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 여하한의 그 조합으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 기계-판독가능한 매체 상에 저장된 명령어들로서 구현될 수 있으며, 이는 1 이상의 프로세서에 의해 판독되고 실행될 수 있다. 기계-판독가능한 매체는 기계(예를 들어, 연산 디바이스)에 의해 판독가능한 형태로 정보를 저장하거나 전송하는 여하한의 메카니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기계-판독가능한 매체는 ROM(read only memory); RAM(random access memory); 자기 저장 매체; 광학 저장 매체; 플래시 메모리 디바이스; 전기, 광학, 음향 또는 다른 형태의 전파 신호(예를 들어, 반송파, 적외선 신호, 디지털 신호 등) 등을 포함할 수 있다. 또한, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴(routine), 및 명령어들이 본 명세서에서 소정 동작을 수행하는 것으로서 설명될 수 있다. 하지만, 이러한 설명들은 단지 편의를 위한 것이며, 이러한 동작은 사실상 연산 디바이스, 프로세서, 제어기, 또는 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령어 등을 실행하는 다른 디바이스로부터 일어나고, 그렇게 함으로써 액추에이터들 또는 다른 디바이스들이 물리적 세계와 상호작용하도록 할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

이상, 본 발명의 특정 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들 및 항목들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수도 있음을 이해할 것이다.

Claims

리소그래피 장치에서 사용하도록 구성된 패터닝 디바이스로서, 상기 리소그래피 장치는 투영 광학기를 통해 상기 패터닝 디바이스의 패턴을 기판 상으로 이미징하기 위해 방사선을 사용하도록 구성되고, 상기 패터닝 디바이스는:
상기 방사선을 반사 및/또는 투과시키기 위한 제1 구성요소, 및
상기 제1 구성요소의 표면의 적어도 일부를 커버링하고, 제2 구성요소에 입사하는 상기 방사선을 적어도 부분적으로 흡수하도록 구성된 제2 구성요소를 포함하며,
상기 제2 구성요소는 측벽을 포함하고, 상기 측벽의 적어도 일 부분은 소정의 각도로 상기 제1 구성요소로부터 멀어지며 연장되고, 상기 각도는 상기 제1 구성요소의 상기 표면에 평행한 평면에 대한 각도이며, 상기 각도는 85도 미만인,
패터닝 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 측벽의 상기 적어도 일 부분은 상기 측벽의 실질적인 부분인,
패터닝 디바이스.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 적어도 일 부분은 상기 측벽의 대부분인,
패터닝 디바이스.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측벽은 상기 측벽의 실질적으로 중간 지점에서의 각도로 상기 제1 구성요소로부터 멀어지며 연장되는,
패터닝 디바이스.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측벽은 상기 측벽이 상기 제1 구성요소로부터 실질적으로 가장 멀리 떨어진 지점에서 상기 각도를 갖는,
패터닝 디바이스.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측벽이 상기 제1 구성요소로부터 실질적으로 가장 멀리 떨어진 지점에서, 상기 측벽은 곡선 형상을 갖는,
패터닝 디바이스.
제 6 항에 있어서,
상기 곡선은 사인파 곡선(sinusoidal curve)인,
패터닝 디바이스.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측벽은 상기 측벽의 전체에 걸친 각도로 상기 제1 구성요소로부터 멀어지며 연장되는,
패터닝 디바이스.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 각도는 70도 미만인,
패터닝 디바이스.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 각도는 45도인,
패터닝 디바이스.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 구성요소는 실질적으로 상기 제2 구성요소의 상기 측벽에 대향하는 추가 측벽을 갖고, 상기 추가 측벽의 적어도 하나의 추가 부분은 상기 각도로 상기 제1 구성요소로부터 멀어지며 연장되는,
패터닝 디바이스.
제 11 항에 있어서,
상기 추가 측벽이 상기 제1 구성요소로부터 멀어지며 연장되는 각도는 상기 측벽이 상기 제1 구성요소로부터 멀어지며 연장되는 각도와 상이한,
패터닝 디바이스.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 구성요소는 하나 이상의 추가 측벽을 갖고, 상기 하나 이상의 추가 측벽의 적어도 하나의 추가 부분은 상기 각도로 상기 제1 구성요소로부터 멀어지며 연장되는,
패터닝 디바이스.
제 13 항에 있어서,
상기 하나 이상의 추가 측벽이 상기 제1 구성요소로부터 멀어지며 연장되는 각도는 상기 측벽이 상기 제1 구성요소로부터 멀어지며 연장되는 각도와 상이한,
패터닝 디바이스.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패터닝 디바이스는 반사형 패터닝 디바이스, 투과형 패터닝 디바이스, 바이너리 패터닝 디바이스 및 감쇠형 위상 편이(attenuated phase shift) 패터닝 디바이스 중 적어도 하나인,
패터닝 디바이스.